LANDASAN TEORI PEMBUATAN TELEMETRI SUHU NIRKABEL MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER.
BAB II
LANDASAN TEORI
II.1.
1.
Tinjauan Pustaka
Perancangan Telemetri Suhu dengan Modulasi Digital
FSKIFM (Sukiswo,2005)
Penelitian ini menjelaskan perancangan telemetri
suhu dengan modulasi FSKIFM. Teknik modulasi dilakukan
dengan dua cara, yaitu FSK dan FM. PertamaItama, data
dilakukan
modulasi
pengukuran
FSK
kemudian
ditampilkan
modulasi
pada
layar
FM.
Hasil
monitor
PC
menggunakan program antarmuka. Program antarmuka dibuat
menggunakan bahasa pemrograman Visual Basic 6. Komponen
perangkat
keras
mikrokontroller
terdiri
dari
AT89C51,
IC
sensor
suhu
ADC0804,
LM35,
peralatan
pemancar, radio penerima FM dan modem FSK IC TCM 3105.
Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan 2 sampai 150
o
C.
Mikrokontroller AT89C51 digunakan untuk mengubah data
paralel menjadi serial UART. IC ADC0804 untuk mengubah
data
analog
ke
digital.
Peralatan
pemancar
memiliki
modulasi frekuensi dengan daya pancar kurang lebih 3W
dan frekuensi 110 MHz.
Sistem
telemetri
hasil
penelitian
ini
berjalan
baik. Kesimpulan yang didapat adalah sensor suhu LM35
memiliki kesalahan maksimal 1,2
o
C, kesalahan ADC0804
maksimal sebesar 1,5 bit dan pemancar FM hanya mencapai
700 meter.
7
2.
Rancang Bangun dan Analisis Perangkat Telemetri
Suhu dan Cahaya Menggunakan
)
/ 0
#01 23
(ASK) Berbasis PC (Suyamto dkk,2008)
Penelitian ini menggunakan ASK sebagai penghubung
antara
perangkat
sensor
dengan
sistem komunikasi
frekuensi
komputer.
ASK
adalah
yang beroperasi dalam pita
tertentu.
ASK
yang
digunakan
adalah
jenis
TLP433 untuk pemancar dan jenis RLP433 untuk penerima.
Pemancar dan penerima tersebut bekerja pada frekuensi
433
MHz.
Data
Pengukuran
cahaya
yang
suhu
LDR.
menggunakan
digunakan
adalah
menggunakan
menggunakan
digital
diukur
adalah
tidak
2N2907.
Tujuannya
sensor
ADC0809.
adalah
data
cahaya.
Pengukuran
analog
Mikrokontroler
Rangkaian
menggunakan
dan
LM35.
Pengubahan
AT89S52.
AT89S52
suhu
MAX232
agar
sistem
tetapi
level
ke
yang
minimal
transistor
tegangan
data
serial dari mikrokontroler setara dengan level tegangan
komunikasi
port
serial
PC.
Bahasa
pemrograman
yang
digunakan adalah Borland Delphi 7.
Sistem telemetri penelitian ini berjalan dengan
baik. Penggunaan ASK sebagai
sangat
sulit,
karena
proses
dan
transmisi
data
sering
mendapat gangguan berupa interferensi frekuensi. Data
suhu yang dapat ditampilkan berkisar antara 15 I 50
o
C.
Data cahaya dalam ruangan gelap bernilai 0 lumens dan
dalam ruangan yang sangat terang bernilai 1500 lumens.
8
3.
INDIKATOR SUHU DAN KECEPATAN KENDARAAN BERMOTOR
DENGAN
TEKNIK
TELEMETRI
(
2 )
0 )
(Andrian,2008)
Penelitian ini mengaplikasikan teknologi telemetri
untuk
mengukur
kecepatan
dan
suhu
pada
kendaraan
bermotor. Sensor kecepatan menggunakan
sensor
suhu
menggunakan
LM35.
dan
Sensor
optocoupler
terdiri atas LS (Light Source) dan PD (Photo Detector).
Mikrokontroler
yang
digunakan
adalah
ATMega8535.
Masukan mikrokontroler ini dapat berupa analog maupun
digital. Rancangan
dan
modul RF (
adalah
kecepatan
.) 433 MHz. Cara kerja alat
9
sebagai
berikut.
kendaraan
menggunakan
PertamaItama,
bermotor
data
diubah
suhu
menjadi
dan
data
digital. ADC yang digunakan adalah ADC ATMega8535. Pada
penelitian ini,
yang digunakan adalah A0. Dari
mikrokontroler, data ini dikeluarkan melalui TX (
D1)
kemudian
masuk
ke
modul
.
TX
digunakan mengirimkan data serial dari mikrokontroler.
Sinyal dari
Sistem
baik.
Sensor
sebesar
10
ditangkap oleh modul
telemetri
suhu
mV
pada
LM35
mengalami
setiap
bekerja
penelitian
1
pada
o
C.
ini
berjalan
perubahan
tegangan
Module
frekuensi
433.900 MHz.
9
.
433
operasi
MHz
RF
sebesar
II.2. Landasan Teori
II.2.1
Pengertian Telemetri
Telemetri adalah proses pengukuran parameter suatu
obyek
(benda,
ruang,
kondisi
alam),
yang
hasil
pengukurannya di kirimkan ke tempat lain melalui proses
pengiriman data baik dengan menggunakan kabel maupun
tanpa menggunakan kabel (
tersebut
untuk
), selanjutnya data
dimanfaatkan
langsung
atau
perlu
dianalisa. Secara umum sistem telemetri terdiri atas
enam
bagian
pemancar,
pendukung
yaitu
saluran
objek
transmisi,
ukur,
sensor,
penerima
dan
tampilan/display.
Gambar 2.1. Diagram Blok Sistem Telemetri
(
5
"
5
5
:
:
:
8;
;
II.2.2
:
5
"
:
)
Mikrokontroler AVR ATMega8535
Mikrokontroler ATMega8535 termasuk dalam keluarga
mikrokontroler AVR (
keluaran
Atmel.
“…,
(
ATMega8535
)
?
memiliki
fitur
yang
cukup lengkap. Mulai dari kapasitas yang cukup besar,
interupsi,
:
,
PWM,
, EEPROM
USART,
dan juga ADC
10
TWI,
…”
(Agus Bejo I C & AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam
Mikrokontroler
ATMega8535).
konfigurasi
ATMega 8535.
Gambar
Gambar 2.2. Konfigurasi
(
@::
5
5
: . :
Mikrokontroler
2.2
menunjukkan
ATMega8535
:
ATMega8535
:=+>= 5
;
memiliki
)
fasilitas
(ADC) yang sudah terdapat
!
dalam chip. Dengan adanya ADC internal ini perancangan
tidak akan direpotkan lagi dengan kompleksitas
saat membutuhkan proses pengubahan sinyal dari analog
ke digital. Seperti yang harus dilakukan jika memakai
komponen
IC
ADC
eksternal.
dirumuskan sebagai berikut:
Untuk konversi tunggal
=
11
Data
hasil
konversi
ADC
VIN : tegangan masukan pada
yang dipilih
Vref : tegangan referensi yang dipilih
Untuk penguat beda
−
=
Vpos : tegangan masukan pada
positif
Vneg : tegangan masukan pada
negatif
Gain : faktor penguatan
Vref
: tegangan referensi yang dipilih
Untuk mengatur mode dan cara kerja ADC dilakukan
melalui register ADMUX, ADCSRA, ADCL, ADCH dan SFIOR.
II.2.3
Sensor Suhu LM35
Sensor
LM35
sebagai
pengukur
suhu
cukup
linear
dari rentang 0I100 derajat Celcius. Parameternya adalah
perubahan
Celcius.
pada
tegangan
Cara
+Vs
10mV
kerjanya
dengan
GND,
per
adalah
maka
perubahan
memberi
Vout
1
derajat
tegangan
akam
catu
mengeluarkan
tegangan sebesar Vout = suhu sekitar (Celcius) x 10mV.
Misalnya suhu sekitar sensor 25 Celcius, maka Vout = 25
x 10 mV = 250 mV. LM35 ialah sensor temperatur paling
banyak digunakan untuk praktek, karena selain harganya
cukup
murah,
membutuhkan
linearitasnya
kalibrasi
akurasi
±¼°C
pada
kisaran
I55
to
beroperasi
pada
eksternal
temperatur
+150°C.
I55°
bagus.
hingga
yang
ruangan
LM35
LM35
dan
menyediakan
±¾°C
dimaksudkan
+150°C,
tidak
sedangkan
pada
untuk
LM35C
pada I40°C hingga +110°C, dan LM35D pada kisran 0 I
100°C. LM35D juga tersedia pada paket 8 kaki dan paket
TOI220. Gambar 2.3 menunjukkan rangkaian sensor LM35.
12
Gambar 2.3. Rangkaian Sensor LM35
(
II.2.4
@::
5
5
:
)
: ): ),+5
Modul Radio Frekuensi Parallax
Modul Radio Frekuensi yang digunakan adalah produk
dari Parallax yaitu Parallax 433 RF
Parallax
433
RF
.
Modul
dan
ini
bekerja
pada
frekuensi 433.92 MHz. Spesifikasinya:
I
: 5V.
.
I Data
: 1.200 I 19.200 baud.
I Frekuensi: 433.92 MHz (UHF).
I Jarak transmisi: 500 feet (
).
Gambar 2.4 menunjukkan diagram koneksi dari kedua
modul:
Gambar 2.4. Diagram Koneksi RF Modul
(
@::
5
85
:
:>:
8
:
- 6565
13
)
:
:
:=A4*6-
II.2.5
Komunikasi Serial
Dalam penelitian ini,pengiriman data dari
ke komputer menggunakan komunikasi serial (COM1). USART
(/
.
.
) merupakan salah satu mode komunikasi
serial yang dimiliki oleh ATMega8535. USART merupakan
komunikasi
dapat
antar
yang
digunakan
memiliki
untuk
mikrokontroler
fleksibilitas
melakukan
maupun
tinggi
transfer
dengan
data
yang
baik
modulImodul
eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART. (Agus
Bejo,Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler
ATMega8535,2007). Gambar 2.5 adalah contoh rangkaian
perantara/
antara komputer dan mikrokontroler.
!
Gambar 2.5.
Komunikasi Serial
14
LANDASAN TEORI
II.1.
1.
Tinjauan Pustaka
Perancangan Telemetri Suhu dengan Modulasi Digital
FSKIFM (Sukiswo,2005)
Penelitian ini menjelaskan perancangan telemetri
suhu dengan modulasi FSKIFM. Teknik modulasi dilakukan
dengan dua cara, yaitu FSK dan FM. PertamaItama, data
dilakukan
modulasi
pengukuran
FSK
kemudian
ditampilkan
modulasi
pada
layar
FM.
Hasil
monitor
PC
menggunakan program antarmuka. Program antarmuka dibuat
menggunakan bahasa pemrograman Visual Basic 6. Komponen
perangkat
keras
mikrokontroller
terdiri
dari
AT89C51,
IC
sensor
suhu
ADC0804,
LM35,
peralatan
pemancar, radio penerima FM dan modem FSK IC TCM 3105.
Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan 2 sampai 150
o
C.
Mikrokontroller AT89C51 digunakan untuk mengubah data
paralel menjadi serial UART. IC ADC0804 untuk mengubah
data
analog
ke
digital.
Peralatan
pemancar
memiliki
modulasi frekuensi dengan daya pancar kurang lebih 3W
dan frekuensi 110 MHz.
Sistem
telemetri
hasil
penelitian
ini
berjalan
baik. Kesimpulan yang didapat adalah sensor suhu LM35
memiliki kesalahan maksimal 1,2
o
C, kesalahan ADC0804
maksimal sebesar 1,5 bit dan pemancar FM hanya mencapai
700 meter.
7
2.
Rancang Bangun dan Analisis Perangkat Telemetri
Suhu dan Cahaya Menggunakan
)
/ 0
#01 23
(ASK) Berbasis PC (Suyamto dkk,2008)
Penelitian ini menggunakan ASK sebagai penghubung
antara
perangkat
sensor
dengan
sistem komunikasi
frekuensi
komputer.
ASK
adalah
yang beroperasi dalam pita
tertentu.
ASK
yang
digunakan
adalah
jenis
TLP433 untuk pemancar dan jenis RLP433 untuk penerima.
Pemancar dan penerima tersebut bekerja pada frekuensi
433
MHz.
Data
Pengukuran
cahaya
yang
suhu
LDR.
menggunakan
digunakan
adalah
menggunakan
menggunakan
digital
diukur
adalah
tidak
2N2907.
Tujuannya
sensor
ADC0809.
adalah
data
cahaya.
Pengukuran
analog
Mikrokontroler
Rangkaian
menggunakan
dan
LM35.
Pengubahan
AT89S52.
AT89S52
suhu
MAX232
agar
sistem
tetapi
level
ke
yang
minimal
transistor
tegangan
data
serial dari mikrokontroler setara dengan level tegangan
komunikasi
port
serial
PC.
Bahasa
pemrograman
yang
digunakan adalah Borland Delphi 7.
Sistem telemetri penelitian ini berjalan dengan
baik. Penggunaan ASK sebagai
sangat
sulit,
karena
proses
dan
transmisi
data
sering
mendapat gangguan berupa interferensi frekuensi. Data
suhu yang dapat ditampilkan berkisar antara 15 I 50
o
C.
Data cahaya dalam ruangan gelap bernilai 0 lumens dan
dalam ruangan yang sangat terang bernilai 1500 lumens.
8
3.
INDIKATOR SUHU DAN KECEPATAN KENDARAAN BERMOTOR
DENGAN
TEKNIK
TELEMETRI
(
2 )
0 )
(Andrian,2008)
Penelitian ini mengaplikasikan teknologi telemetri
untuk
mengukur
kecepatan
dan
suhu
pada
kendaraan
bermotor. Sensor kecepatan menggunakan
sensor
suhu
menggunakan
LM35.
dan
Sensor
optocoupler
terdiri atas LS (Light Source) dan PD (Photo Detector).
Mikrokontroler
yang
digunakan
adalah
ATMega8535.
Masukan mikrokontroler ini dapat berupa analog maupun
digital. Rancangan
dan
modul RF (
adalah
kecepatan
.) 433 MHz. Cara kerja alat
9
sebagai
berikut.
kendaraan
menggunakan
PertamaItama,
bermotor
data
diubah
suhu
menjadi
dan
data
digital. ADC yang digunakan adalah ADC ATMega8535. Pada
penelitian ini,
yang digunakan adalah A0. Dari
mikrokontroler, data ini dikeluarkan melalui TX (
D1)
kemudian
masuk
ke
modul
.
TX
digunakan mengirimkan data serial dari mikrokontroler.
Sinyal dari
Sistem
baik.
Sensor
sebesar
10
ditangkap oleh modul
telemetri
suhu
mV
pada
LM35
mengalami
setiap
bekerja
penelitian
1
pada
o
C.
ini
berjalan
perubahan
tegangan
Module
frekuensi
433.900 MHz.
9
.
433
operasi
MHz
RF
sebesar
II.2. Landasan Teori
II.2.1
Pengertian Telemetri
Telemetri adalah proses pengukuran parameter suatu
obyek
(benda,
ruang,
kondisi
alam),
yang
hasil
pengukurannya di kirimkan ke tempat lain melalui proses
pengiriman data baik dengan menggunakan kabel maupun
tanpa menggunakan kabel (
tersebut
untuk
), selanjutnya data
dimanfaatkan
langsung
atau
perlu
dianalisa. Secara umum sistem telemetri terdiri atas
enam
bagian
pemancar,
pendukung
yaitu
saluran
objek
transmisi,
ukur,
sensor,
penerima
dan
tampilan/display.
Gambar 2.1. Diagram Blok Sistem Telemetri
(
5
"
5
5
:
:
:
8;
;
II.2.2
:
5
"
:
)
Mikrokontroler AVR ATMega8535
Mikrokontroler ATMega8535 termasuk dalam keluarga
mikrokontroler AVR (
keluaran
Atmel.
“…,
(
ATMega8535
)
?
memiliki
fitur
yang
cukup lengkap. Mulai dari kapasitas yang cukup besar,
interupsi,
:
,
PWM,
, EEPROM
USART,
dan juga ADC
10
TWI,
…”
(Agus Bejo I C & AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam
Mikrokontroler
ATMega8535).
konfigurasi
ATMega 8535.
Gambar
Gambar 2.2. Konfigurasi
(
@::
5
5
: . :
Mikrokontroler
2.2
menunjukkan
ATMega8535
:
ATMega8535
:=+>= 5
;
memiliki
)
fasilitas
(ADC) yang sudah terdapat
!
dalam chip. Dengan adanya ADC internal ini perancangan
tidak akan direpotkan lagi dengan kompleksitas
saat membutuhkan proses pengubahan sinyal dari analog
ke digital. Seperti yang harus dilakukan jika memakai
komponen
IC
ADC
eksternal.
dirumuskan sebagai berikut:
Untuk konversi tunggal
=
11
Data
hasil
konversi
ADC
VIN : tegangan masukan pada
yang dipilih
Vref : tegangan referensi yang dipilih
Untuk penguat beda
−
=
Vpos : tegangan masukan pada
positif
Vneg : tegangan masukan pada
negatif
Gain : faktor penguatan
Vref
: tegangan referensi yang dipilih
Untuk mengatur mode dan cara kerja ADC dilakukan
melalui register ADMUX, ADCSRA, ADCL, ADCH dan SFIOR.
II.2.3
Sensor Suhu LM35
Sensor
LM35
sebagai
pengukur
suhu
cukup
linear
dari rentang 0I100 derajat Celcius. Parameternya adalah
perubahan
Celcius.
pada
tegangan
Cara
+Vs
10mV
kerjanya
dengan
GND,
per
adalah
maka
perubahan
memberi
Vout
1
derajat
tegangan
akam
catu
mengeluarkan
tegangan sebesar Vout = suhu sekitar (Celcius) x 10mV.
Misalnya suhu sekitar sensor 25 Celcius, maka Vout = 25
x 10 mV = 250 mV. LM35 ialah sensor temperatur paling
banyak digunakan untuk praktek, karena selain harganya
cukup
murah,
membutuhkan
linearitasnya
kalibrasi
akurasi
±¼°C
pada
kisaran
I55
to
beroperasi
pada
eksternal
temperatur
+150°C.
I55°
bagus.
hingga
yang
ruangan
LM35
LM35
dan
menyediakan
±¾°C
dimaksudkan
+150°C,
tidak
sedangkan
pada
untuk
LM35C
pada I40°C hingga +110°C, dan LM35D pada kisran 0 I
100°C. LM35D juga tersedia pada paket 8 kaki dan paket
TOI220. Gambar 2.3 menunjukkan rangkaian sensor LM35.
12
Gambar 2.3. Rangkaian Sensor LM35
(
II.2.4
@::
5
5
:
)
: ): ),+5
Modul Radio Frekuensi Parallax
Modul Radio Frekuensi yang digunakan adalah produk
dari Parallax yaitu Parallax 433 RF
Parallax
433
RF
.
Modul
dan
ini
bekerja
pada
frekuensi 433.92 MHz. Spesifikasinya:
I
: 5V.
.
I Data
: 1.200 I 19.200 baud.
I Frekuensi: 433.92 MHz (UHF).
I Jarak transmisi: 500 feet (
).
Gambar 2.4 menunjukkan diagram koneksi dari kedua
modul:
Gambar 2.4. Diagram Koneksi RF Modul
(
@::
5
85
:
:>:
8
:
- 6565
13
)
:
:
:=A4*6-
II.2.5
Komunikasi Serial
Dalam penelitian ini,pengiriman data dari
ke komputer menggunakan komunikasi serial (COM1). USART
(/
.
.
) merupakan salah satu mode komunikasi
serial yang dimiliki oleh ATMega8535. USART merupakan
komunikasi
dapat
antar
yang
digunakan
memiliki
untuk
mikrokontroler
fleksibilitas
melakukan
maupun
tinggi
transfer
dengan
data
yang
baik
modulImodul
eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART. (Agus
Bejo,Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler
ATMega8535,2007). Gambar 2.5 adalah contoh rangkaian
perantara/
antara komputer dan mikrokontroler.
!
Gambar 2.5.
Komunikasi Serial
14