Penerapan Sensor Suhu Pada Kalorimeter Berbasis PC

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Mata kuliah Fisika Dasar merupakan mata kuliah yang dijadikan sebagai penunjang untuk mata kuliah selanjutnya dan diakhiri dengan pembuatan Tugas Akhir berupa Skripsi. Di tingkat Perguruan Tinggi Negeri atau Perguruan Tinggi Swasta untuk jurusan teknik, mata kuliah Fisika Dasar selalu dimunculkan pada awal semester. Pada mata kuliah ini, dalam proses belajarnya sebagian besar mahasiswa cenderung lebih tertarik cara belajar dengan metode simulasi atau praktek dari pada menggunakan metode teori.

Adapun kegiatan praktikum untuk mata kuliah Fisika Dasar tersebut dimaksudkan untuk memaparkan hasil dari pelajaran teori ke dalam bentuk aplikasi. Namun pada kegiatan belajarnya kesalahan dalam proses perhitungan dan analisis sering kali terjadi. Pada proses pengambilan data, perbandingan data yang diperoleh dari hasil praktikum tidak selalu sama dengan hasil teori, dan peluang mendapat error yang di hasilkan pun cukup tinggi. Hal tersebut disebabkan oleh proses pengambilan data ukur yang masih menggunakan sistem manual dimana pengukuran masih menggunakan alat-alat yang sederhana.

Kalor merupakan salah satu Bab mata kuliah Praktikum Fisika Dasar dimana kemungkinan dalam proses pengambilan datanya menghasilkan error cukup tinggi. Alat yang biasa digunakan untuk menentukan jumlah kalor ini disebut kalorimeter dan pengambilan data suhu masih menggunakan termometer analog. Disamping itu, waktu yang diberikan pun biasanya masih terasa kurang untuk mendapatkan pengukuran yang maksimal. Untuk mengatasi hal tersebut perlu adanya suatu alat yang dapat mempermudah dalam proses pengukuran.

Pada tugas akhir kali ini berkaitan dengan kalori, penulis akan mencoba membuat suatu alat kalorimeter berbasis PC yang dapat membantu dalam menentukan besarnya kalorjenis suatu zat dengan judul Penerapan Sensor Suhu Pada Kalorimeter Berbasis PC.

1.2 IDENTIFIKASI MASALAH

Permasalahan yang akan dibahas pada skripsi ini adalah :

1. Bagaimana merancang kalorimeter sebagai alat bantu dalam Praktikum Fisika Dasar berbasis PC.

2. Seberapa besar keakuratan atau perubahan suhu yang dapat dihasilkan oleh LM35 apabila dipasang pada kalorimeter.

3. Bagaimana mengetahui jenis zat apa yang akan diukur dengan cara mengukur kalor jenis zat tersebut.

1.3 TUJUAN

Tujuan yang ingin dicapai dari perancangan tugas akhir ini adalah : 1. Mengkalibrasi dan menganalisis jenis bahan dengan ketelitian suhu 0,50C. 2. Mengetahui keakuratan dan sensitivitas sensor LM35 pada sistem

kalorimeter.

3. Mempermudah proses praktikum fisika.

1.4 BATASAN MASALAH

Pada perancangan yang akan dibuat ini terdapat beberapa batasan masalah karena keterbatasan pengetahuan dan kemampuan penulis, yaitu :

1. Range suhu yang dapat ditampilkan pada program visual basichanya mampu menampilkan angka antara 0oC sampai dengan 1100C.

2. Sensitivitas suhu tergantung dari kemampuan sensor suhu yang digunakan. Pada alat ini sensor suhu yang digunakan IC LM35.

1.5 METODOLOGI PENULISAN

1. Studi literature, yaitu pengumpulan data dan bahan-bahan yang berhubungan dengan permasalahan yang dibahas melalui jurnal-jurnal, buku-buku dan dari internet sehingga rangkaian dapat dianalisis secara teoritis.

2. Eksperimental, yaitu melakukan perancangan dan pembuatan rangkaian secara langsung.

3. Pengujian dan analisis, merupakan metode untuk mengetahui hasil dari perancangan sistem yang telah dibuat, apakah sudah berhasil sesuai dengan yang direncanakan atau belum, selanjutnya akan dilakukan pengujian baik secara teoritis maupun praktis, dan jika terdapat kekurangan maka akan dilakukan beberapa perbaikan sehingga pada akhirnya dapat diperoleh suatu kesimpulan dari hasil penenlitian.

1.6 SISTEMATIKA PEMBAHASAN

Tugas akhir ini tersusun atas beberapa bab pembahasan. Sistematika pembahasan tersebut adalah sebagai berikut:

1. BAB I : _Pendahuluan

Pendahuluan menguraikan secara singkat latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika pembahasan. 2. BAB II : _{Landasan Teori}

Landasan teori berisi pembahasan secara garis besar tentang Kalorimeter, komunikasi serial,sistem mikrokontroler, sensor LM35

3. BAB III :Perencanaan Sistem

Perancangan sistem membahas tentang perencanaan sistem yang dibangun meliputi pembuatan perangkat lunak menampilkan data suhu, perangkat lunak untuk menjalankan fungsi-fungsi mikrokontroler, dan perangkat keras secara keseluruhan.

4. BAB IV :Pengujian dan Analisa

Pengujian dan analisa berisi analisa hasil dari alat yang dibuat, kegagalan serta penyebab kegagalan tersebut.

5. BAB V : _{Kesimpulan dan Saran}

Kesimpulan dan saran berisi kesimpulan yang diambil berdasarkan analisa hal–hal penting, keunikan, kelebihan/kekurangan, serta saran–saran untuk penyempurnaan alat yang dibuat.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Kalor

2.1.1 Pengertian Kalor

Kalor adalah energi yang dipindahkan akibat adanya perbedaan temperatur. Satuan kalor adalah kalori dimana, 1 kalori adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gr air dari 14,5 oC menjadi 15,5 oC.

Dalam sistem British, 1 Btu (British Thermal Unit) adalah kalor untuk menaikkan temperatur 1 lb air dari 63 F menjadi 64 F.

1 kal = 4,186 J 1 J = 0,2389 kal

Kapasitas kalor (C) adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari suatu sampel bahan sebesar 1 oC. [1]

T Q C

 

 ... (2.1) Kalor jenis, c adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari 1 gr massa bahan sebesar 1 oC.

T m Q c   

. ... (2.2)

2.1.2 Asas Black

Azas Black menyatakan bahwa apabila dua jenis zat A dan B temperaturnya berbeda maka setelah dicampurkan, zat yang bertemperatur lebih tinggi (tA) akan memberikan kalor (panas) pada benda yang bertemperatur lebih rendah (tB) terus menerus sampai dicapai temperatur kesetimbangan tC(konstan).

Dalam sebuah persamaan matematis dan dalam keadaan ideal dimana tidak ada zat lain yang terlibat dalam proses ini, maka azas black dapat dituliskan sebagai berikut: B A Q Q  B B B A A

Ac t m c t



A C



B B



C B



A

Ac t t m c t t

m . .   . . 

Azas ini juga berlaku untuk lebih dari pencampuran dua zat, sehingga secara umum azas black dapat di tuliskan sebagai berikut:

terima lepas Q

Q  ……… (2.3)

Artinya jumlah kalor yang dilepas oleh zat yang bertemperatur lebih tinggi akan seluruhnya diterima oleh zat yang bersuhu lebih rendah.

Jika zat atau benda yang menerima kalor lebih dari satu jenis, maka seberapa besar suatu zat menerima kalor di bandingkan zat lain ditentukan oleh kalor jenis benda (selain oleh massanya).

Kalor jenis benda merupakan karakter/sifat/propertis suatu benda yang unik (berbeda dari yang lain) yang menunjukan seberapa sulit zat/benda tersebut dapat menerima kalor. Sebuah benda yang memiliki kalor jenis kecil cenderung akan mudah panas di banding zat yang memiliki kalor jenis besar. Hal ini dimiliki biasanya oleh logam yang cenderung lebih mudah panas, karena memang logam pada umumnya memiliki kalor jenis kurang dari 0,5 (kalor jenis tertinggi adalah 1 dimiliki oleh air (H2O))[2].

Berikut ini tabel kalor jenis dari berbagai bahan : Tabel 2.1.kalor jenis berbagai bahan[1] Substance

Specific heat c (kal/gr0C) Substance

Specific heat c (kal/gr0 C) Substance Specific heat c (kal/gr0 C)

Bahan Bahan Bahan

Lead 0,00000 0,03050 0,03065

Gold 0,03066 0,03080 0,03190 Emas 0,03100 Timbal 0,03100 Mercury 0,03191 0,03300 0,04400 Merkuri 0,03300

Cadmium 0,04401 0,05500 0,05550

Silver 0,05551 0,05600 0,06650 Perak 0,05600 Germanium 0,06651 0,07700 0,08450

Brass 0,08451 0,09200 0,09220 Kuningan 0,09000

Copper 0,09221 0,09240 0,09970 Seng 0,09300 Tembaga 0,09300 Iron 0,09971 0,10700 0,13750 Besi 0,11000

Silicon 0,13751 0,16800 0,18400 Kaca 0,16000 Glass 0,18401 0,20000 0,20500

Marble 0,20501 0,21000 0,21250 Alumunium 0,21251 0,21500 0,31250 Wood 0,31251 0,41000 0,42300 Beryllium 0,42301 0,43600 0,45800

Steam 0,45801 0,48000 0,49000 Ice 0,49001 0,50000 0,54000

Minyak

Tanah 0,52000

Alcohol 0,54001 0,58000 0,79000 Alkohol 0,55000 Gliserin 0,58000 Water 0,79001 1,00000 1,00000 Air 1

2.1.3 Kalorimeter

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung. Contoh kalorimeter adalah kalorimeter makanan, kalorimeter larutan.[3]

Gambar 2.1.Bentuk alat kalorimeter

2.2 SoftwareVisual Basic 6.0

Perancangan software dititik beratkan pada pembangunan sebuah program interface yang user friendly dan yang terpenting adalah software harus mampu berkomunikasi dengan hardware sehingga dapat menyampaikan informasi yang sesuai. Pada sistem ini softwareyang digunakan adalah Visual Basic6.0.

Bahasa pemrograman adalah bahasa yang dimengerti oleh object untuk melakukan tugas-tugas tertentu, salah satu contoh bahasa Visual Basic. Bahasa pemrograman Visual Basicyang dikembangkan oleh Microsoftsejak tahun 1991 merupakan pengembangan dari pendahulunya yaitu bahasa pemrograman BASIC

(Baginners All-purpose Symbolic Instruction Code) yang dikembangkan pada era 1950-an. Visual Basic merupakan salah satu Development Tool yaitu alat bantu untuk membuat berbagai macam program object, khususnya yang menggunakan sistem operasi Windows, juga salah satu bahasa pemrograman object yang mendukung object (Object Oriented Programming =OOP). Dalam pemrograman berbasis obyek (OOP) kita perlu mengenal istilah object, property, method dan event.Berikut adalah keterangan mengenai hal tersebut diatas :

1. Object adalah komponen didalam sebuah program 2. Propertyadalah karakteristik yang dimiliki oleh object. 3. Method adalah aksi yang dapat dilakukan oleh object. 4. Eventadalah kejadian yang dapat dialami oelh object.

Seperti program berbasis Windows lainnya, Visual Basic terdiri dari banyak jendela (windows) ketika kita akan melalui Visual Basic sekumpulan windows yang saling berkaitan inilah yang disebut dengan Integrated Development Environment(IDE). Program yang berbasis windowsbersifat Event-Driven, artinya program bekerja berdasarkan event yang terjadi pada object di dalam program tersebut, misalnya jika seorang user mengklik sebuah tombol maka program akan memberikan “reaksi” terhadap event klik tersebut. Program akan memberikan reaksi sesuia dengan kode-kode program yang dibuat untuk suatu event pada object tertentu. Pada waktu memulai Visual Basic beberapa windows kecil berada di dalam sebuah windows besar (windows induk), bentuk inilah yang dikenal dengan format Multiple Document Interface(MDI).

Pada gambar 2.2 memperlihatkan tampilan awal saat akan membuat sebuah New Projectpada Visual Basic 6.0.

Gambar 2.2.Tampilan awal Visual Basic

Pada gambar 2.3 memperlihatkan contoh tampilan Integrated Development Environment(IDE) pada sebuah project Visual Basicdengan sebuah formdan sebuah Command Button.

Gambar 2.3.Tampilan IDE Visual Basic Menu pilihan pada Visual Basic

1. Menu Bar/Toolbar

Menu Bar Visual Basicberisi semua perintah Visual Basicyang dapat dipilih untuk melakukan tugas tertentu, isi dari menu ini sebagaian hampir sama dengan program-program windowspada umumnya.

Toolbar adalah tombol-tombol (shortcut) yang mewakili suatu perintah tertentu pada Toolbar. Ini dapat dilihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4.Menu Bar/Toolbar 2. Toolbox

Toolbox adalah sebuah “kotak piranti” yang mengandung semua objek atau “control” yang dibutuhkan untuk membentuk suatu program aplikasi. Kontrol adalah suatu objek yang akan menjadi penghubung antara program aplikasi dan usernya yang kesemuanya harus diletakkan di dalam jendela form. Toolbox dapat disembunyikan untuk memberikan ruangan bagi element pada Intergrated Development Environment (IDE) lainnya. Sehingga lebih mempermudah desain maupun penulisan program. Ini dapat dilihat pada gambar 2.5.

3. Project Window

Window ini menampilkan seluruh form, class, class module dan komponen lainnya yang ada pada sebuah project. Ini dapat dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6.Project Window

4. Property Window

Window ini berisi seluruh property dari masing-masing object pada sebuah project yang meliputi property form dan kontrol-kontrol yang ada pada form tersebut. Beberapa property dapat diisikan pada tahap desain dan adapula property yang harus diisikan dengan menuliskan kode selama program dijalankan (runtime). Ini dapat dilihat pada gambar 2.7.

5. Form

Form adalah sebuah atau beberapa window untuk pembuatan program aplikasi. Form ini dapat memuat berbagai macam control (tombol-tombol maupun teks) yang diperlukan dalam desain program yang sesuai dengan kebutuhan program. Ini dapat dilihat pada gambar 2.8.

Gambar 2.8.Form

6. Code Window

Pada window inilah semua kode/perintah tentang program dituliskan dengan memperhatikan event apa saja yang diperlukan. Ini dapat dilihat pada gambar 2.9.[4]

Gambar 2.9.Code Window

2.2.1 Pengaksesan port serial dengan Visual Basic 6.0

Pada port serial komputer dengan VB 6.0 dapat diakses dengan menggunakan MSComm. Library untuk pengaksesan port serial melalui kontrol MSComm yaitu Mscomm32.ocx . Kontrol MSComm pada jendela toolbox

didapat dari komponen kontrol Microsoft Comm Control 6.0. kontrol MSComm menyediakan fasilitas komunikasi program aplikasi dengan port serial untuk mengirim dan menerima data melalui port serial. Setiap MSComm hanya menangani satu port serial sehingga jika ingin menggunakan lebih dari satu port serial, maka harus menggunakan MSComm sebanyak portserial yang dipakai.

Jumlah properti pada MSComm sangat banyak sehingga tidak akan dibahas secara keseluruhan. Namun hanya membahas beberapa properti yang cukup sesuai dengan kebutuhan saja properti-properti yang sering dipakai adalah sebagai berikut :

CommPort : digunakan untuk menentukan nomor port serial yang akan dipakai.

Setting : digunakan untuk menset nilai baud rate, pariti, jumlah bit data, dan jumlah bit stop.

PortOpen : digunakan untuk membuka ataupun menutup port serial yang dihubungkan dengan MSComm ini.

Input : digunakan untuk mengambil data string yang ada pada buffer penerima.

Output: Digunakan untuk menulis data stringpada bufferkirim.

Berikut merupakan properti untuk mengirim satu karakter dengan MSComm pada Commport 1 :

Private Sub Form_Load () MSComm1.CommPort = 1

MSComm1.Settings = "9600,N,8,1" MSComm1.PortOpen = True MSComm1.Output = “A” MSComm1.PortOpen = False End Sub

Kode-kode program pada prosedur di atas akan melakukan aksi sebagai berikut:

Portserial yang digunakan adalah Comm 1

Setting MSComm dengan baud rate 9600. tanpa bit paritas, jumlah data 8 bit dan jumlah stop bitadalah1

Membukaport serial Comm 1 Mengirim satu karakter (“A”)

Menutup kembali com serial yang dipakai

Even pada MSComm hanya mempunyai satu even saja yaitu even OnComm saja. Even OnComm dibangkitkan jika nilai properti dari CommEvent berubah yang mengindikasikan telah terjadi even pada port serial baik even komunikasi maupun even error berikut ini merupakan properti CommEvent, nilai-nilai properti ini tidak tersedia pada saat design time, tetapi hanya dapat di baca pada saat run time.

comEventFrame : Hardwaremendeteksi adanya kesalahan framing. comEventRxParity : Hardware mendeteksi adanya kesalahan parity.

comEventRxOver : Buffer penerima mengalami over flow, tidak ada ruang kosong lagi pada bufferpenerima.

comEventTxFull : Bufferpengiriman telah penuh. comEventOverrun : Portmengalami overrun comEventBreak : Sinyal Breakdikirim

comEventDCB : Mendapatkan kembali Device Control Clock (DCB) dari portserial.

Berikut adalah nilai–nilai properti dari even komunikasi pada CommEvent yaitu :

commEvSend : Jumlah karakter pada Buffer kirim lebih sedikit dari pada nilai properti Sthreshold. Even ini akan dibangkitkan jika nilai properti sthreshold tidak diisi dengan “0”.

comEvReceive : Telah diterima karakter sebanyak nilai properti Rthreshold. Even ini akan dibangkitkan terus menerus sampai data diambil dari Buffer penerima menggunakan perintah Input. Even ini akan dibangkitkan jika nilai pada properti Rthreshold tidak diisi “0”.

commEvCTS : Terjadi perubahan pada saluran Clear to Send. commEvDSR : Terjadi perubahan pada saluran Data Set Ready. commEvRing : Terjadi perubahan pada saluran Carrier Detect. comEvRing : Terdeteksi adanya sinyal Ring.

comEvEOF : Karakter End of Filediterima.

Berikut adalah contoh program pada penggunaan Even OnComm untuk berkomunikasi. Namun yang hanya dibaca hanya even comEvReceive saja, yang lainya diabaikan

Private Static Sub MsComm1_OnCom () Dim Buffer as variant

Select Case MSComm1.CommEvent Case comEvReceive

If MSComm1,InbufferCount = 1 then Buffer = CStr(MSComm1.Input) Text1.Text = asc(Midbuffer, 1,1)) End If

End If End Select End Sub

Kode-kode program pada prosedur di atas akan melakukan aksi dengan mendeteksi even comEvReceive, kemudian menentukan apakah sudah diterima 1 karakter pada bufferpenerima.[4]

2.2.2 Pengaksesan secara langsung melalui register UART

Saluran yang digunakan UART untuk berkomunikasi serial yaitu TXD dan RXD serta saluran-saluran untuk kontrol, yaitu DCD, DSR, RTS, CTS, DTR, dan RI. Saluran ini ada yang berfungsi sebagai output dan data yang sebagai input. Terkecuali saluran RXD, saluran-saluran ini dapat diakses melalui register UART. Berikut adalah tabel dan lokasi bit saluran tersebut pada UART.

Tabel 2.2.Alamat dan Lokal bit pada register UART Nama Pin Nomor pin DB9 Com1 Com2 Bit Arah

RXD 2 3FBH 2FBH 2 Input

TXD 3 3FBH 2FBH 6 Output

DTR 4 3FCH 2FCH 0 Output

RTS 7 3FCH 2FCH 1 Output

CTS 8 3FEH 2FEH 4 Input

DSR 6 3FEH 2FEH 5 Input

RI 9 3FEH 2FEH 6 Input

DCD 1 3FEH 2FEH 7 Input

Untuk dapat mengaksesnya dapat menggunakan fungsi Port_Out dan Port_In, namun pada VB 6.0 tidak disediakan secara langsung, harus ada program tambahan tersendiri untuk pengaksesan UART ini.[4]

2.2.3 Pengaksesan port serial dengan kontrol MSComm

Kontrol MSComm menyediakan fasilitas komunikasi program aplikasi dengan port serial untuk mengirim dan menerima data melalui port serial. Setiap MSComm hanya menangani satu port serial sehingga jika ingin menggunakan lebih dari satu port serial, maka harus menggunakan MSComm sebanyak port serial yang dipakai.[4]

Jumlah properti pada MSComm sangat banyak sehingga tidak akan dibahas secara keseluruhan. Namun hanya membahas beberapa properti yang cukup sesuai dengan kebutuhan saja properti-properti yang sering dipakai adalah sebagai berikut :

CommPort : digunakan untuk menentukan nomor port serial yang akan dipakai.

Setting : digunakan untuk menset nilai baudrate, pariti, jumlah bit data, dan jumlah bit stop.

PortOpen : digunakan untuk membuka ataupun menutup portserial yang dihubungkan dengan MSComm ini.

Input : digunakan untuk mengambil data string yang ada pada buffer penerima.

Output: Digunakan untuk menulis data stringpada bufferkirim.

Berikut merupakan properti untuk mengirim satu karakter dengan MSComm pada port Comm 1 :

Private Sub Form_Load () MSComm1.CommPort = 1

MSComm1.Settings = "9600,N,8,1" MSComm1.PortOpen = True MSComm1.Output = “A” MSComm1.PortOpen = False End Sub

Kode-kode program pada prosedur di atas akan melakukan aksi sebagai berikut:

Portserial yang digunakan adalah Comm 1

Setting MSComm dengan baud rate 9600. tanpa bit paritas, jumlah data 8 bit dan jumlah stop bitadalah1

Membukaport serial Comm 1 Mengirim satu karakter (“A”)

Menutup kembali com serial yang dipakai 2.3 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 merupakan salah satu IC mikrokontroler yang termasuk dalam MCS-51TMdari Intel. Sebuah mikrokontroler tidak dapat bekerja apabila tidak diisi oleh suatu program. Salah satu keunggulan dari AT89S51 adalah dapat diisi ulang dengan program yang berbeda sebanyak 1000 kali pengisian. Instruktur-instruktur perangkat lunak berbeda untuk masing-masing jenis mikrokontroler. Instruksi-instruksi hanya dapat dipahami oleh jenis mikrokontroler yang bersangkutan. Instruksi-instruksi tersebut dikenal sebagai bahasa pemrograman sistem mikrokontroler.

Sebuah mikrokontroler tidak dapat memahami instruksi-instruksi yang berlaku pada mikrokontroler lain. Sebagai contoh, mikrokontroler buatan Intel dengan mikrokontroler buatan Motorolla memiliki perangkat instruksi yang berbeda.

2.3.1 Karakteristik Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 memiliki beberapa fasilitas, diantaranya sebagai berikut :

1. Sebuah CPU (Central Prossesing Unit) 8 bit yang termasuk keluarga Osilator internaldan rangkaian timer.

2. Flash memori 4 Kbyte. 3. RAM internal 128 byte.

4. Empat buah programmable port I/O, masing-masing terdiri atas 8 buah jalur I/O.

5. Lima buah jalur interupsi (2 buah interupsi eksternal dan 3 buah internal). 6. Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplexUART.

7. Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi boolean (bit).

8. Kecepatan pelaksanaan interuksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi clock 1 MHz.

Dengan fasilitas seperti diatas, pembuatan alat menggunakan AT89S51 menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan IC pendukung yang banyak. Agar lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.10 dibawah ini.

2.3.2 Deskripsi Pin-Pin AT89S51

Susunan pin-pin mikrokontroler AT89S51 memperlihatkan pada gambar 2.11 dibawah ini. Penjelasan dari masing-masing pin adalah sebagai berikut :

Gambar 2.11.Diagram Pin Mikrokontroler AT89S51

Gambar 2.12.Rangkaian Reset

1. Pin 1 sampai 8 (Port 1) merupakan port pararel 8 bit dua arah (output-input) yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan (general purpose).

2. Pin 9 (Reset) adalah input reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset AT89S51. Pin ini dihubungkan dengan rangkaian power on resetseperti ditunjukan pada gambar 2.12 diatas.

3. Pin 10 sampai 17 (Port 3) adalah port pararel 8 bit dua arah (output-input) yang memiliki fungsi pengganti. Fungsi pengganti meliputi TxD (Transmision Data), RxD (Received Data), Int 0 (Interupsi 0), Int 1 (Interupsi 1), T0 (Timer 0), T1 (Timer 1), WR (Write) dan RD (Read). Bila fungsi

pengganti tidak dipakai, pin-pin ini dapat digunakan sebagai port pararel 8 bit serba guna.

4. Pin 18 dan 19 (XTAL1 dan XTAL2) adalah pin input kristal, yang merupakan input clockbagi rangkaian osilator internal.

5. Pin 20 (Ground) dihubungkan ke Vss atau Ground.

6. Pin 21 sampai 28 (Port 2) adalah port pararel 2 selebar 8 bit dua arah. Port 2 ini mengirimkan byte alamat bila dilakukan pengaksesan memori eksternal. 7. Pin 29 adalah pin PSEN (Program Strobe Enable) yang merupakan sinyal

pengontrol yang membolehkan program memori eksternal masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi.

8. Pin 30 adalah pin output ALE (Address Latch Enable) yang digunakan untuk menahan alamat memori eksternal selama pelaksanaan instruksi.

9. Pin 31 (EA). Bila pin ini diberi logika tinggi, maka mikrokontroler akan melaksanakan instruksi dari ROM ketika isi program counter kurang dari 4096. Bila diberi logika rendah, maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program diluar.

10. Pin 32 sampai 39 (Port 0) merupakan port pararel 8 bit open draindua arah. Bila diberi logika rendah, mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program luar.

11. Pin 40 (Vcc) dihubungkan ke +5 Volt.

2.3.3 Organisasi Memori

Semua mikrokontroler dalam keluarga MCS-51 memiliki pembagian ruang alamat (address space) untuk program dan data. Pemisahan memori program dan memori data membolehkan memori data untuk diakses oleh alamat 8 bit. Meskipun demikain, alamat data memori 16 bit dapat dihasilkan melalui register DPTR (Data Pointer Register).

Memori program hanya dapat dibaca tidak bisa ditulis, karena disimpan dalam Flash Memori. Memori program sebesar 64 Kbyte dapat dimasukkan dalam EPROM eksternal, seperti tampak pada gambar 2.13.

Sinyal yang membolehkan pembacaan dari memori program eksternal adalah pin PSEN. Pada gambar 2.14 memperlihatkan memori data yang terletak pada ruang alamat terpisah dari memori program. RAM ekternal 64 Kbyte dapat dialamati dalam ruang memori data eksternal. CPU menghasilkan sinyal readdan writeselama menghubungi memor data eksternal.

Mikrokontroler AT89S51 memiliki 5 buah ruang alamat, yaitu :

(a) Ruang alamat kode (Code Address Space) sebanyak 64 Kbyte, yang seluruhnya merupakan ruang alamat kode eksternal.

(b) Ruang alamat memori data internal yang dapat dialamati secara langsung, yang terdiri atas :

1. RAM sebanyak 128 byte.

2. Hardware register sebanyak 128 byte.

(c) Ruang alamat memori data internal yang dialamati secara tidak langsung sebanyak 128 byte, seluruhnya diakses dengan pengalamatan tidak langsung. (d) Ruang alamat memori data eksternal sebanyak 64 Kbyte yang dapat

ditambahkan oleh pemakai.

(e) Ruang alamat bit, yang dapat diakses dengan pengalamatan langsung.

Gambar 2.13.Struktur Program Memori AT89S51

2.3.4 Special Function Register (SFR)

SFR berisi register-register dengan fungsi tertentu yang disediakan oleh mikrokontroler seperti timer dan lain-lainnya. AT89S51 memiliki 21 SFR yang terletak pada memori 80H - FFH. Masing-masing ditunjukkan pada tabel 2.3 yang meliputi simbol, nama dan alamatnya.

Tabel 2.3.Spesial Function Register

Simbol Nama Alamat

ACC Akumulator E0H

B B register F0H

PSW Program Status Word D0H

SP Stack Pointer 81H

DPTR Data Pointer16 bit DPL byterendah DPH bytetinggi

82H 83H

P0 Port 0 80H

P1 Port 1 90H

P2 Port 2 A0H

P3 Port 3 B0H

IP Interupt Priority Control B8H IE Interupt Enable Control A8H TMOD Timer/Counter Mode Control 89H TCON Timer/Counter Control 88H TH 0 Timer/Counter High Low byte 8CH

TL 0 Timer/Counter Low byte 8AH

TH 1 Timer/Counter High byte 8DH

TH 1 Timer/Counter Low byte 8BH

SCON Serial Control 98H

SBUF Serial Data Buffer 99H

PCON Power Control 87H

2.3.5 Timer AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 mempunyai dua buah timer, yaitu Timer 0 dan Timer 1, setiap timer terdiri dari 16 bit timer yang tersimpan dalam dua buah register yaitu THx untuk Timer High Byte dan TLx untuk Timer Low Byte yang

keduanya dapat berfungsi sebagai counter maupun sebagai timer. Secara fisik timer juga merupakan rangkaian flip-flop yang dapat diaktifkan dan dinonaktifkan setiap saat. Perbedaan keduanya terletak pada sumber clock dan aplikasinya.

Timer mempunyai sumber clock dengan frekuensi tertentu yang sudah pasti sedangkan countermendapat sumber clockdari pulsa yang hendak dihitung jumlahnya. Aplikasi dari timer atau pewaktu biasa digunakan untuk aplikasi menghitung lamanya suatu kejadian yang terjadi sedangkan counter atau penghitung biasa digunakan untuk aplikasi menghitung jumlah kejadian yang terjadi dalam periode tertentu. Perilaku dari register THx dan TLx diatur oleh register TMOD dan TCON. Timer dapat diaktifkan melalui perangkat keras maupun perangkat lunak.

Periode waktu timer/counter dapat dihitung menggunakan rumus 2.4 dan 2.5 sebagai berikut.

Sebagai timer/counter 8 bit

s TAL frekuensiX TLx

T (255 )* 12  ……….. (2.4)

Sebagai timer/counter 16 bit

s TAL frekuensiX THxTLx

T (65535 )* 12  ………... (2.5)

Di mana : THx = isi register TH0 atau TH1 dan TLx = isi register TL0 atau TL1.

Pengontrolan kerja timer/counter diatur oleh register TCON. Register ini bersifat bit addresable sehingga bit TF1 dapat disebut TCON.7 dan seterusnya hingga bit IT0 sebagai TCON.0. Register ini hanya mempunyai 4 bit saja yang berhubungan dengan timer seperti diperlihatkan gambar 2.15 dan dijelaskan pada tabel 2.4.

Tabel 2.4.Fungsi bit register TCON yang berhubungan dengan timer

Nama Bit Fungsi

TF1 Timer1 overflow flagyang akan diset jika timer overflow TR1 Membuat timer 1 aktif (set) dan nonaktif (clear)

TF0 Timer0 overflow flagyang akan diset jika timer overflow TR0 Membuat timer 0 aktif (set)dan nonaktif (clear)

Register TMOD berfungsi untuk pemilihan mode operasi timer/counter dengan fungsi setiap bitnya adalah sebagai berikut :

Gate : Pada saat TRx = 1, timerakan berjalan tanpa memperlihatkan nilai pada Gate (timer dikontrol software).

C/T : Pemilihan fungsi timer (0) atau counter (1).

M1 & M0 : Untuk memilih mode timer dengan variasi seperti pada tabel 2.5.

Tabel 2.5.Mode Timer

M1 M0 Mode Operasi

0 0 0 Timer 13 bit

0 1 1 Timer/Counter 16 bit

1 0 2

Timer 8 bit di mana nilai timer tersimpan pada TLx. Register THx berisi nilai isi ulang yang akan dikirim ke TLx setiap overflow.

1 1 3

Pada mode ini, AT89S51 bagaikan memiliki 3 buah timer. Timer 0 terpisah menjadi 2 buah timer 8 bit (TL0-TF0 dan TH0-TF1) dan timer tetap 16 bit.

Prinsip Kerja Timer

Pada gambar 2.16 Timer mempunyai dua buah sumber clock untuk beroperasi, yaitu sumber clock internal dan sumber clock eksternal. Jika timer menggunakan sumber clockeksternal, maka bit C/T harus di-set atau berkondisi high, saklar akan menghubungkan sumber clock timerke pin Tx (T0 untuk timer 0, T1 untuk timer 1). Apabila sumber clockinternal digunakan, input clockberasal dari osilator yang telah dibagi 12. Maka bit C/T harus di-clear atau berkondisi low sehingga saklar akan menghubungkan sumber clock timer ke osilator yang telah dibagi 12.[8]

Gambar 2.16.Operasi Timer

2.4 Port serial/RS-232

Portserial lebih sulit ditangani daripada portparalel karena peralatan yang dihubungkan ke port serial harus berkomunikasi dengan menggunakan transmisi serial, sedangkan data di komputer diolah secara paralel. Sehingga, data dari/ke portserial harus dikonversikan ke/dari bentuk paralel untuk bisa digunakan secara hardware hal ini bisa digunakan oleh UART (Universal Asynchronus Receiver Transmitter).

Adapun keunggulan menggunakan port serial dari pada port paralel sebagai transfer data yaitu :

1. Kabel port serial bisa lebih panjang dibandingkan kabel port paralel. Hal ini karena port serial mengirimkan logika 1 sebagai –3 Volt hingga –25 Volt dan logika 0 sebagai +3 Volt hingga +25 Volt, sedangkan port paralel menggunakan TTL, yakni hanya 0 Volt untuk logika 0 dan +5 Volt untuk logika 1. ini berarti port serial memiliki rentang kerja 50 Volt sehingga

kehilangan daya karena panjang kabel bukan merupakan masalah serius jika dibandingkan dengan port paralel.

2. Transmisi serial memerlukan lebih sedikit kabel dibandingkan dengan transmisi paralel.

3. Port serial memungkinkan untuk berkomunikasi dengan menggunakan Infra Red.

Gambar 2.17.Konfigurasi portserial male

EIA (Electronic Industry Association) mengeluarkan spesifikasi listrik untuk standar RS-232 yaitu :

1. Space(logika 0) antara +3 sampai +15 Volt. 2. Mark(logika 1) antara –3 sampai –15 Volt.

3. Daerah antara +3 Volt dan –3 Volt tidak ditetapkan.

4. Tegangan rangkaian terbuka tidak boleh melebihi 25 Volt (terhadap Ground). 5. Arus pada rangkaian tertutup (Short Circuit)atau hubung singkat tidak boleh

Tabel 2.6.Konfigurasi pin dan nama sinyal konektor serial DB9 Nama

Pin

Nama

Sinyal Direction Keterangan

1 DCD In Data Carrier Detect/Received Line Signal

Detect

2 RxD In Received Data

3 TxD Out Transmite Data

4 DTR Out Data Terminal Ready

5 GND - Ground

6 DSR In Data Set Ready

7 RTS Out Request to Send

8 CTS In Clear to Send

9 RI In Ring Indicator

Keterangan mengenai saluran RS-232 pada konektor DB9 adalah sebagai berikut :

1. Received Line Signal Detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa terminal masukan ada data masukan.

2. Received Data, digunakan DTE menerima data dari DCE. 3. Transmite Data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.

4. Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan sinyalnya.

5. Signal Ground, saluran Ground.

6. Ring Indicator, pada saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa stasiun menghendaki hubungan dengannya.

7. Clear to Send, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE boleh mengirimkan data.

8. Request to Send, dengan saluran ini DCE diminta mengirimkan data oleh DTE.

9. DCE Ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukan bahwa DCE sudah siap.[4]

2.5 Pengaturan Baudrate

Untuk transmisi data antara pengiriman dan penerimaan harus menggunakan lau kecepatan (Baudrate) yang sama agar terjadi kesinkronan antara data yang dikirim dan data yang diterima. Timer 1 dapat digunakan sebagai pewaktu untuk

mengatur baudrate pada komunikasi serial. Lama pengiriman tiap bit data = timer1 overflowx 32.[9]

Rumus frekuensi osilator dengan baudrate:

32 1 ) 1 ( 12 Baudratex F Th FFh x OSC   ……… (2.6)

Rumus nilai register TH1:

32 12 256 1 xBaudratex F

TH   OSC _{……….. (2.7)}

2.6 Analog to Digital Converter (ADC)

Salah satu komponen penting dalam sistem akuisisi data adalah pengubah besaran analog ke digital atau disebut juga ADC (Analog to Digital Converter). Pengubah ini akan mengubah besaran-besaran analog menjadi bilangan-bilangan digital sehingga dapat diproses oleh mikrokontroler maupun oleh PC. Peranan pengubah ini menjadi semakin penting sebagai dampak dari perkembangan sistem perangkat keras digital.

Contoh aplikasi ADC ini bisa dilihat misalnya pada voltmeter digital, sampling suara dengan komputer sehingga suara dapat disimpan secara digital dalam disket dan lain sebagainya. Pada ADC terdapat beberapa metode konversi analog ke digital. Beberapa metode tersebut diantaranya adalah ladder network, successive approximation, dan comparator. Namun pada umumnya, yaitu untuk seluruh seri ADC080X, menggunakan metode konversi successive aproximation. Pada gambar 2.18 dapat dilihat salah satu contoh ADC yaitu ADC0804, yang merupakan ADC dengan satu input.[13]

Gambar 2.18.Konfigurasi pin ADC0804

2.7 IC LM7805 dan LM7809

Kedua IC ini mempunyai tiga kaki yang digunakan sebagai komponen pendukung dari Vcc untuk menghasilkan tegangan 5V dan 9V. IC regulator ini berfungsi untuk menstabilkan tegangan dan dapat bekerja dengan baik jika tegangan input (Vin) lebih besar dari pada tegangan output (Vout). Biasanya perbedaan tegangan input dengan output yang direkomendasikan tertera pada datasheet komponen tersebut. Contoh LM7805 dan LM7809 diperlihatkan pada gambar 2.19.[14]

(a) (b)

Gambar 2.19.Konfigurasi pin IC LM7805 dan IC LM7809

2.8 Sensor Suhu (LM35)

LM35 adalah jenis sensor suhu dengan rangkaian ketepatan yang terintegrasi dan tegangan outputnya secara linier proporsional terhadap 0C. Keuntungannya

melebihi sensor suhu yang dikalibrasi oleh satuan Kelvin serta output impedansi dengan catu daya Vin sebesar 5 V.[10]

Keuntungan menggunakan sensor suhu LM35 :

 Dikalibrasi secara langsung pada satuan derajat celcius.  Skala faktor linier ± 10,0 mV/ 0C.

 Bekerja antara suhu 0 0C sampai dengan +100 0C.  Arus kurang dari 2 mA.

 Pemanasan rendah 0,08 0C.

(a)suhu +2 0C sampai +150 0C (b)full range (-55 0C sampai +150 0C) Gambar 2.20.Konfigurasi pin LM35

2.9Inverting Amplifier

Inverting amplifier (pembalik tegangan) adalah sebuah rangkaian yang merupakan salah satu aplikasi dari operational amplifier (op-amp). Dengan menggunakan rangkaian ini tegangan masukan akan diperkuat x kali lipat. Pada rangkaian ini tegangan masukan dihubungkan ke kaki masukan inverting pada IC op-amp, sehingga tegangan keluaran yang dihasilkan memiliki polaritas yang berbeda dengan tegangan masukan. Perbedaan polaritas tersebut menjadikan rangkaian ini selalu menghasilkan tegangan yang terbalik dengan tegangan awal dinamakan inverting amplifier.

Rangkaian ini menggunakan dua buah resistor sebagai penentu nilai penguatan yang diinginkan. Rumus penguatannya adalah sebagai berikut :

Vi Ri Rf

Vo 

    

 ...(2.8) Dimana : Vo = Tegangan output

Vi = Tegangan Input Rf = Hambatan Referensi Ri = Hambatan Input

Tegangan keluaran dari rangkaian inverting amplifier ini akan selalu bernilai terbalik dengan keadaan awal.[11]

Gambar 2.21.Rangkaian Inverting Amplifier

2.10 Catu Daya

Perangkat elektronik seharusnya menggunakan catu daya arus searah DC yang stabil agar dapat bekerja dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya yang lebih besar, sumber dari baterai dan accu tidak mencukupi. Oleh karena itu, diperlukan sumber daya yang lebih besar yaitu sumber bolak-balik AC dari pembangkit listrik. Untuk itu diperlukan suatu catu daya yang digunakan untuk mengubah arus AC menjadi DC. Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primer menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekunder. Untuk mendapatkan arus yang searah diperlukan dioda, dioda berperan hanya untuk meneruskan tegangan positif ke

regulator. Regulator berfungsi sebagai komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluar agar stabil.[11]

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini akan dibahas tentang diagram blok sistem yang menjelaskan tentang prinsip kerja alat dan program serta membahas perancangan sistem alat yang meliputi perangkat keras dan perangkat lunak.

3.1 Diagram Blok Alat

Alat yang dibuat terdiri dari beberapa bagian yaitu Sensor, Penguat Inverting Amplifier, Pembalik Tegangan, ADC ( Analog to Digital Converter ), Mikrokontroler AT89S52, RS 232, dan Personal Computer (PC) termasuk didalamnya perangkat lunak dengan menggunakan Visual Basic 6.0. Berikut ini diagram blok dari alat yang akan dibuat.

Sensor Suhu

AT89S52 ADC 0804

Inverting Amplifier

Pembalik Tegangan

RS 232 PC

Gambar 3.1.Diagram blok sistem

Sensor yang digunakan adalah sensor suhu LM35 dimana tegangan outputnya secara linear proporsional terhadap 0C, dengan resolusi 10 mV / 0C. sebagai penguat amplifier menggunakan IC 741, sedangkan IC ADC yang digunakan adalah ADC0804, ADC 1 input yang menghasilkan data konversi sebesar 8 bit dengan level kuantitas 256.

Kalorimeter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam oksigen berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Adapun prinsip kerja dari alat yang akan dibuat yaitu :

1. Prinsip Kerja Alat

Sensor yang digunakan pada alat yang dibuat yaitu menggunakan sensor suhu LM 35. Dimana, fungsi dari sensor LM 35 yaitu membaca data suhu dari awal pengambilan data sampai pada akhir pengambilan data. Data yang diperoleh dari sensor suhu LM 35 masih berbentuk data analog berupa tegangan output dengan resolusi 10 mV/0C. Kemudian data analog yang diperoleh diubah kedalam bentuk digital dengan menggunakan ADC 0804 ( ADC 1 input yang menghasilkan data konversi sebesar 8 bit dengan level kuantitas 256 ). Setelah diperoleh data digital ( data biner ), data dikirim melalui Atmel AT89S52 yang selanjutnya dikirim ke PC melalui port serial.

2. Prinsip Kerja Program

Prinsip kerja dari program yang dibuat yaitu program hanya akan membaca data dari port serial dalam bentuk biner ( kode ASCII ) yang kemudian ditampilkan dalam bentuk decimal. Data biner yang diperoleh dari alat kalorimeter hanya dapat menampung sampai 256 ( 8 bit ). Oleh karena itu, data decimal yang ditampilkan pada program antara 0-256 data. Kemudian dari data decimal yang diperoleh, akan dihasilkan suatu nilai kalor jenis dan grafik. Dalam menentukan suatu nilai kalor jenis dan grafik dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :

B A Q

Q  _{……… (3.1)}

B B B A A

Ac t m c t

m . .  . . _{………. (3.2)}



A C



B B



C B



A

Ac t t m c t t

m . .   . .  _{………. (3.3)}

Dimana : QA = Kalor bahan A

QB = Kalor bahan B

MA = Massa bahan A

CA = Kalor jenis bahan A

ΔtA = Selisih suhu bahan A dan suhu konstan

CB = Kalor jenis bahan B

ΔtB = Selisih suhu konstan dan suhu bahan B

TA = Suhu bahan A

TB = Suhu Bahan B

TC = Suhu konstan setelah pencampuran

3.2 Perangkat Keras

3.2.1 Sensor Suhu LM 35

Seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya bahwa LM 35 adalah jenis sensor suhu yang tegangan outputnya secara linier proporsional terhadap 0C, dengan resolusi 10 mV/0C. pada dasarnya terdapat dua jenis rangkaian LM35, yaitu rangkaian fullscaleyang dapat mengukur suhu antara -550C sampai + 150 0C serta rangkaian dasar yang hanya dapat mengukur suhu yaitu antara +2 0C sampai +1500C. Pada perancangan alat ini menggunakan rangkaian dasar seperti pada gambar 3.2.

(a) (b)

Gambar 3.2.Dua konfigurasi pin LM35, (a) Rangkaian dasar, (b) Rangkaian full scale

3.2.2 Inverting Amplifier

Lambatnya waktu konversi ADC jika dibandingkan dengan waktu perubahan keluaran sensor suhu membuat perlunya sebuah rangkaian op-amp sebagai buffer atau penguat. Rangkaian inverting amplifier ini digunakan sebagai penguat tegangan keluaran dari sensor suhu LM35 yang memiliki perubahan tegangan terlalu kecil untuk setiap perubahan 1 0C yaitu 10 mV. Dengan penguat

tegangan ini diharapkan tegangan keluaran sensor suhu dapat dinaikkan sehingga bisa terbaca oleh ADC secara lebih akurat. Pada perancangan alat ini digunakan 2 buah IC op-amp LM741 atau UA741. IC yang pertama berfungsi sebagai penguat dimana nilai Rf=4Rin, dan IC yang kedua berfungsi sebagai pembalik tegangan dimana nilai Rf=Rin. Rangkaian inverting amplifier dapat dilihat pada gambar 3.3.

Gambar 3.3.Rangkaian penguat tegangan inverting amplifier

Nilai penguatan tegangan yang diinginkan adalah sebesar 4 kali, Vo = 4 Vi. Dengan konfigurasi rangkaian seperti diatas maka berdasarkan perhitungan rumus penguatan inverting amplifier, untuk menghasilkan penguatan sebesar 4 kali maka dibutuhkan nilai resistor Rf = 4 Ri.

Vi

Vo4 Vi

Ri Rf

Vo 

    

 4

    

Ri Rf

Ri

Rf 4 ... (3.4) Dimana : Vi= Tegangan Input , Ri= Hambatan Input

Vo= Tegangan Output , Rf= Hambatan Referensi Pada perancangan alat ini perancang menggunakan nilai Rf = 4 K dan Ri = 1 K, sedangkan untuk resistor beban Rb digunakan nilai 1 K. Dengan penguatan sebesar 4 kali, maka resolusi LM35 menjadi 40 mV/oC. Tujuan digunakan penguatan 4 kali untuk mencari nilai data dengan ketelitian suhu 0,5. Sedangkan untuk rangkaian IC UA741 yang kedua hanya berfungsi sebagai

pembalik tegangan dari nilai negative (-) ke positif (+) begitu sebaliknya dengan nilai Rf=Ri.

3.2.3 Analog to Digital Converter (ADC)

ADC0804 adalah ADC 1 input yang menghasilkan data konversi sebesar 8 bit dengan level kuantitas 256. ADC0804 ini mempunyai resolusi yang dapat diatur melalui pin 9, dengan menempatkan sebuah trimpot sebesar 10 K. Karena sensor suhu yang digunakan adalah LM35DZ yang memiliki nilai resolusi 10 mV/oC, sehingga diperlukan tegangan masukan pada trimpot sebesar 2,56 V. Awal konversi ditandai dengan pin interupt benilai high, WR berfungsi untuk mengatur mode konversi writedan read.

Untuk menentukan nilai tegangan resolusi (Vres) pada ADC dapat diketahui dengan persamaan :

1 2  Vmaks_n

Vres ……… ( 3.5 )

Mode operasi yang digunakan dalam perancangan ini mode operasi kontinyu (proses membaca terus menerus dan tanpa proses operasi jabat tangan) atau dapat juga dikatakan metode free running. Pada metode ini pin CS dan RDdi-ground-kan, sedangkan pin WRdan INTRdihubungkan ke sebuah push button. Prinsip kerja operasi free running ini yaitu ADC akan memulai konversi ketika pin INTR kembali tidak aktif (high). Setelah proses konversi selesai, pin INTR akan aktif (low). Untuk memulai konversi pertama kali WR harus di-ground-kan terlebih dahulu, hal ini digunakan untuk mereset SAR. Namun pada konversi berikutnya untuk mereset SAR dapat menggunakan sinyal INTR saat aktif (low) dan mulai konversi saat tidak aktif (high). Ketika selesai konversi data hasil konversi akan dikeluarkan secara langsung dari buffer untuk dibaca karena pin RD di-ground-kan. Saat sinyal INTR aktif, sinyal ini digunakan untuk me-reset SAR. Saat pin INTR kembali tidak aktif (high) proses konversi dimulai kembali. Gambar rangkaian ADC0804 dapat dilihat pada gambar 3.4 dibawah.

Pada gambar dapat dilihat output masuk ke mikrokontroler, untuk port yang digunakan adalah port 0.

Gambar 3.4.Rangkaian free runningADC0804

3.2.4 Mikrokontroler AT89S52

Penggunaan AT89S51 ditujukan untuk menerima data suhu yang dibaca dari port yang tersambung ke ADC agar langsung dikirimkan secara serial.

P1.1 P1.0 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST Rx Tx INT0 INT1 T0 T1 WR RD X2 X1 GND P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 PSENALE EA/VP VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

20 2122

23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 VCC 10uF/16V 1K 30pF 30pF 11,0592 Mhz Saklar Rangkaian Reset

Pada gambar rangkaian sistem minimum diatas oscillator yang dipakai menggunakan xtal 11,0592 Mhz dan telah sesuai dengan baudrate pada koneksi port serial ke PC yaitu 1200 (bit/detik).

3.2.5 InterfaceRS 232

Agar alat dapat berkomunikasi dengan PC maka harus ada sarana interface yang memungkinkan agar keduanya dapat saling mendukung, untuk inferfacenya sendiri akan menggunakan port serial. Kecepatan transmisi (baud rate) yang akan digunakan adalah 9600 (bit/detik) dengan panjang data 8 bit, tanpa paritas dan jumlah bit stop adalah 1 bit. Hal ini dikarenakan dalam komunikasi data serial, boud rate dari kedua alat yang berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama. Jadi, boud ratenya harus disamakan dengan boud rate yang digunakan pada sensor.

DB 9

Rx

GND 2

5

Gambar 3.6. Konfigurasi DB 9

Komunikasi yang terjadi adalah komunikasi satu arah, yaitu komunikasi dari sensor ke PC saja. Pada DB 9 pin yang digunakan hanya pin 2 dan pin 5, dimana pin 2 berfungsi untuk menerima data serial dari sensor sedangkan pin 5 sebagai ground.

3.2.6 Rangkaian Catu Daya

Bagian catu daya merupakan bagian penting bagi semua rangkaian. Tegangan yang dibutuhkan untuk rangkaian adalah 5 Volt DC, +9V DC, dan -9V DC. Tegangan +9 dan -9 volt digunakan untuk memberi catu daya pada IC UA741 (Penguatan inverting).

Gambar 3.7. Rangkai catu daya

Catu daya tersebut menggunakan sebuah dioda bridge sebagai penyearah sehingga bekerja dalam mode penyearah gelombang penuh. Transformator yang digunakan adalah jenis CT (Center Tap). Transformator jenis CT dipilih karena dapat difungsikan juga untuk jenis nol. Kapasitor elektrolit (Elko) digunakan untuk menghilangkan ripple akibat penyearahan yang belum sempurna, dengan adanya muatan dari elko maka ripplebisa ditutupi.

Gambar 3.8.Capasitor elektrolit

Tegangan keluaran penyearah belum bisa stabil pada satu titik yang diinginkan, misalnya pada 5 Volt DC. Untuk mengatasi hal ini maka dibuatlah catu daya yang dilengkapi dengan IC regulator. IC regulator yang digunakan adalah LM 7805, dimana IC ini akan meregulasi tegangan mendekati 5 Volt DC sesuai kebutuhan rangkaian, begitu juga dengan tegangan +9 volt yang menggunakan IC regulator LM7809 dan -9 volt yang menggunakan IC regulator LM 7909.

Tegangan keluaran dari IC ini sudah mendekati tegangan yang diinginkan sekitar 5 Volt DC (efektifnya 4,9 Volt DC), +9 volt (efektifnya +8,9 volt DC), -9 volt (efektifnya -8,9 volt DC) dan sebagai indikator dilengkapi dengan led.

3.3 Perangkat Lunak

Pada perancangan alat ini, bahasa pemrograman yang dibuat menggunakan dua bahasa pemrograman, yaitu Pemrograman Mikrokontroler ( menggunakan program pinnacle) dan Bahasa Pemrograman Visual Basic.

1. Pemrograman Mikrokontroler

Gambar 3.10.Flowchart pemrograman mikrokontroler

Penjelasan flowchart :

a. Saat mulai, baudrate akan diseting berdasarkan nilai yang telah ditentukan. Pada program ini baudrate yang diseting sebesar 1200 Mbps dan disesuaikan dengan baudrate yang ada pada port serial. Berikut program setting baudrate pada mikrokontroler :

Mulai :

Mov tmod,#20h ‘timer 1 mode 2(8 bit auto reload )

Mov th1, #0E8h ‘0E8h = nilai untuk menghasilkan baudrate 1200 Mov scon,#50h ‘ 8-bit, 1 stop, REN enabled

Mov ie,#90h ‘interupt pada port serial Setb tr1 ‘ mulai timer1

b. Setelah disesuaikan dengan port serial, selanjutnya pemanggilan data suhu dari ADC, cek apakah ada interruptdari PC, apabila tidak ada kembali ke procedure ulang, apabila ada kemudian cek ri apakah dalam keadaan setbit tau tidak apabila tidak kembali ke procedure mulai, apabila ada tampilkan data di PC dalam bentuk ASCII.

2. Pemrograman Visual Basic

Gambar 3.11.Flowchart pemrograman Visual Basic

Penjelasan Flowchart :

a. Saat memasuki procedure mulai, program akan melakukan pengecekan apakah port serial sudah terkoneksi atau belum, apabila belum aktifkan;

b. Pada procedure isi data1, data yang ada dari hasil ukur diisikan ke dalam program ;

c. Procedure isi Ta1 melakukan pengisian data suhu ke database dengan melalui timer 1;

d. Timer 1 akan melakukan pengulangan dengan menampilkan dan mengisi data dari sensor suhu perdetik ke database;

e. Menampilkan grafik dari hasil data yang telah ada;

f. Hitung besarnya Ck (kalor jenis calorimeter) sesuai dengan data yang diperoleh dan menyimpan seluruh data;

g. Dilanjutkan pengisian ke data2 untuk menghitung Cb (kalor jenis benda );

h. Isi Ta2 melakukan pengisian data auhu ke database dengan melalui timer 2;

i. Timer 2 akan melakukan pengulangan dengan menampilkan dan mengisi data dari sensor suhu perdetik ke database;

j. Menampilkan grafik dari hasil data yang telah ada ;

k. Hitung besarnya Cb ( kalor jenis benda ) sesuai dengan data yang diperoleh;

Gambar 3.12 menunjukan tampilan dari program yang telah dibuat

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1. Pengujian dan Analisa Perangkat Keras 4.1.1 Analisa Sensor Suhu LM35

Gambar 4.1.Rangkaian dasar sensor suhu LM35

Setelah dilakukan pengukuran pada keluaran LM35, maka didapatkan nilai tegangan hasil konversi dari satuan oC suhu. Pada tabel hasil pengujian dibawah ini tegangan dicatat setiap kenaikan 5 oC dimulai dengan suhu ruangan. Pengukuran suhu menggunakan termometer analog sebagai referensi nilai suhu yang diukur.

Tabel 4.1.Hasil pengujian sensor LM35DZ

Suhu (oC) Tegangan output hasil

pengukuran (mV) V (mV)

V / oC (mV) [V/5]

25 240

49 9,8

30 289

56 11,2

35 345

52 10,4

40 397

53 10,6

45 450

50 10

50 500

45 9

55 545

Dari hasil pengujian didapat nilai resolusi rata-rata 10,16 mV. Nilai tersebut hampir sama dengan nilai resolusi yang terdapat pada datasheetLM35 yang menyatakan bahwa IC LM35 sebagai sensor suhu memiliki resolusi 10 mV /

0

C.

Tabel 4.2 menunjukan data perbandingan suhu antara termometer analog dengan LM35 yang sudah terpasang pada alat saat dipanaskan dalam waktu 60 detik, data diambil setiap 5 detik:

Tabel 4.2. Kalibrasi suhu antara termometer analog dan LM35

No Detik Thermometer analog T (0C)

Sensor LM35

t (0C) Data yang sama T = t

1 5 24 24,5 , 24 , 25 24 = 24

2 10 26 25 , 26,5 , 26 26 = 26

3 15 27,5 28,5 , 27,5 , 28 27,5 = 27,5

4 20 31 29 , 30 , 30,5 Tidak sama

5 25 33 33,5 , 34,5 , 33 33 = 33

6 30 35 36 , 36,5 , 36,5 Tidak sama

7 35 36,5 36 , 37,5 , 36,5 39 = 39

8 40 39 39 , 40 , 39,5 39 = 39

9 45 42 42 , 43 , 43,5 42 = 42

10 50 44 44,5 , 45 , 44 44 = 44

11 55 46 48 , 47 , 48,5 Tidak sama

12 60 48 48,5 , 49 , 49,5 Tidak sama

Presentase 66,6 %

Dari data tabel diatas, data suhu yang dihasilkan oleh alat menggunakan sensor LM35 menunjukan data suhu yang tidak tetap apabila dibandingkan dengan termometer analog dengan perbedaan perubahan data sebesar ±0,5. Dari data tabel diatas apabila dipresentasekan untuk data yang sama :

Jumlah data yang sama = 8 Maka : 100 66,6% 12

8

 x

4.1.2 Analisa Inverting Amplifier

Penguat tegangan yang dibutuhkan adalah sebesar 4 kali, sehingga rangkaian inverting menggunakan resistor Rf = 4 K dan Ri = 1 K. Dari hasil

pengujian dengan menggunakan trimpotensio sebagai pemberi nilai tegangan masukan yang bervariasi, didapat nilai output yang dapat dilihat pada tabel 4.3 dibawah ini. Nilai keluaran yang tercatat menggunakan tegangan Vcc = +8,9 V dan Vee = -8,9 V.

Tabel 4.3.Hasil pengujian IC UA741

Tegangan output dari

LM 35

Tegangan output dari UA741 yang

ke-1 Nilai negative (-)

Tegangan output dari UA741 yang ke-2

Nilai positif (+)

Penguatan = Vout(741)/Vout(LM35)

126 -502 502 3,98

256 -1016 1016 3,97

569 -2276 2276 4,00

620 -2480 2480 4,00

893 -3576 3576 4,00

1076 -4305 4305 4,00

1207 -4843 4843 4,01

1382 -5541 5541 4,01

1414 -5668 5668 4,01

1550 -5759 5759 3,72

1834 -5761 5761 3,14

Penguatan rata-rata 3,90

Dari hasil data diatas terlihat bahwa penguatan yang pertama dihasilkan rata-rata sebesar 4 kali dengan nilai resistor masing-masing sebesar Rf=40 KOhm dan Rin=10 Kohm. Dan untuk penguatan yang kedua nilai Rf sama dengan Rin (Rf=Rin).

4.1.3 Analisa ADC0804

ADC0804 adalah sebuah pengubah sinyal analog menjadi 8 bit paralel sinyal digital dengan satu masukan nilai analog. ADC0804 memiliki resolusi tegangan per-bit yang dapat diatur sesuai dengan yang diperlukan, dengan mengatur nilai tegangan masukan pada pin Vref.

Dengan menggunakan persamaan (3.5) pada bab 2:

1 2  Vmaks_n

Vres ... (3.5)

Maka : Vres V V V 0,02007V 20,07mV 255 12 , 5 1 256 12 , 5 1 2 12 , 5

8 _     



Tabel 4.4 menunjukan hasil keluaran dari ADC0804 dengan nilai Vmaks sebesar 5,16V dan Vref = Vmaks /2 =2,56 V.

Tabel 4.4.Hasil pengujian keluaran ADC0804 Vref = 5,12 V

Resolusi perhitungan = 20 mV data (heksa) voltase (V) V (mV) Bit

(dec) resolusi (mV)

12 0,3

100 5 20.00

17 0,4

100 4 25.00

1B 0,5

100 6 16.67

21 0,6

100 6 16.67

27 0,7

300 16 18.75

37 1

500 28 17.86

53 1,5

1060 55 19.27

8A 2,56

1940 99 19.60

ED 4,5

500 18 27.78

FF 5

resolusi rata-rata per bit 20.18

Dari hasil pengujian yang terlihat pada tabel 4.4 diatas didapat nilai resolusi perubahan tegangan per bit LSB yang mendekati nilai resolusi perubahan tegangan per bit LSB yang terpapar pada teori dalam datasheet ADC0804. Dimana pada nilai Vref = 5,12 V, ADC0804 memiliki resolusi perubahan

tegangan per bit LSB sebesar 20 mV. Sedangkan pada nilai Vref = 2,56 V, ADC0804 memiliki resolusi perubahan tegangan per bit LSB sebesar 10 mV.

4.1.4 Analisa MAX232

MAX232 berfungsi sebagai konverter dari level tegangan TTL ke level tegangan komputer. Hampir semua piranti digital menggunakan tingkatan logika TTL atau CMOS.

MAX232 sangat berperan dalam melakuakan perubahan level tagangan timbal balik antar TTL RS-232 pada komunikasi serial port, IC memiliki 2 buah line driver dan 2 buah line receiver. IC ini juga dilengkapi dengan pengganda tegangan DC atau charge pump yang dapat menghasilkan tegangan -10 Volt sampai +10 Volt dari catu daya tunggal +5 Volt, sehingga meskipun catu daya untuk IC MAX 232 hanya +5 Volt, IC ini mampu melayani tegangan RS 232 antara -10 Volt sampai +10 Volt.

4.2 Pengujian Alat dan Perangkat Lunak

Untuk percobaan alat, bahan yang akan diuji kebenarannya di antaranya : paku dan kaca dengan menggunakan persamaan:

) 1 .( ) 1 1 .( . 1 ) 1 2 .( . 2 Tk Tc Mk Ta Tc Ca Ma Tc Ta Ca Ma Ck    

 ……….. (4.1)

) 2 .( ) 2 .( . ) 2 .( . Tc Tb Mb Ta Tc Ca Ma Ta Tc Ck Mk Cb    

 ………..……… (4.2)

Dimana: Ma2 = Massa air panas (gr)

Ca = Kalor jenis air = 1 (Kal/gr oC) Ta2 = Suhu air panas, sekitar 80 oC

Tc1 = Suhu konstan hasil pencampuran dengan air panas (oC)

Ma1 = Massa air normal(gr) Ta1 = Suhu air normal (oC) Mk = Massa kalorimeter (gr)

Tk = Suhu kalorimeter = Ta1 (oC)

Tc2 = Suhu konstan hasil pencampuran dengan bahan yang dipanaskan (oC)

Mb = Massa benda (gr) Tb = Suhu benda (oC)

Ck = Kalor jenis kalorimeter (Kal/gr oC) Cb = Kalor jenis benda (Kal/gr oC)

4.2.1 Perhitungan Ck ( Kalor jenis kalorimeter )

Untuk menghitung nilai kalor jenis dari suatu bahan, data yang diperlukan selain massa dan suhu adalah kalor jenis medium perantara yang dipakai. Pada alat ini medium perantara yang dipakai yaitu wadah calorimeter dan air suhu normal. Maka perlu dicari nilai dari kalor jenis kalorimeter (Ck) dan kalor jenis air (Ca). karena nilai kalor jenis air Ca = 1, maka data yang perlu dicari hasilnya yaitu nilai kalor jenis calorimeter.

Setelah dilakukan percobaan dengan menggunakan alat, dihasilkan data yang ditunjukan pada tabel 4.5. Percobaan menentukan nilai Ck ( kalor jenis kalorimeter ) menggunakan alat dilakukan sebanyak 4 kali percobaan dengan massa air yang berbeda.

Tabel 4.5.Hasil perhitungan nilai Ck dengan menggunakan alat

Menentukan Ck dengan Alat

Percobaan Mk Ta1 Tk Ma1 Ca Ma2 Ta2 Tc1 Ck

1 89,65 25 25 113,66 1 113,66 79,5 50,0 0,228207474 2 89,65 25 25 170,49 1 170,49 79,5 50,0 0,34231121 3 89,65 25 25 227,32 1 227,32 79,5 50,0 0,456414947 4 89,65 25 25 284,15 1 284,15 79,5 50,0 0,570518684

Pada data tabel 4.4. perbedaan massa air diambil dari spesifikasi sebagai berikut : Percobaan 1 : Ma2 = 113,66gr

Percobaan 2 : Ma2 = 113,66 +(113,66/2) = 170,49 gr Percobaan 3 : Ma2 = 170,49 + (113,66/2) = 227,32 gr Percobaan 4 : Ma2 = 227,32 + (113,66/2) = 284,15 gr

Apabila spesifikasi dari nilai massa air dicocokan dengan nilai Ck dihasilkan perhitungan sebagai berikut :

Percobaan 1 : Ma2 = 0,228207474 kal/gr0C

Percobaan 2 : Ma2 = 0,228207474 + (0,228207474 /2) = 0,34231121 kal/gr0C Percobaan 3 : Ma2 = 0,34231121+ (0,228207474 /2) = 0,456414947 kal/gr0C Percobaan 4 : Ma2 = 0,456414947+ (0,228207474 /2) = 0,570518684 kal/gr0C Dari data diatas dapat disimpulkan untuk pencampuran 2 jenis zat yang sama dengan massa yang sama, apabila massa kedua zat tersebut di tambah maka nilai Ck akan ikut bertambah. Dari data percobaan tabel 4.5. nilai Ck dianggap valid.

Berikut ini proses perhitungan dengan menggunakan persamaan (4.1). Data diambil salah satu dari 4 percobaan, misalkan percobaan 1:

) 1 .( ) 1 1 .( . 1 ) 1 2 .( . 2 Tk Tc Mk Ta Tc Ca Ma Tc Ta Ca Ma Ck      ) 25 50 .( 65 , 89 ) 25 50 .( 1 . 66 , 113 ) 50 5 , 79 .( 1 . 66 , 113      Ck 25 , 2241 5 , 2841 97 , 3352   Ck 228207474 , 0 25 , 2241 47 , 511  

Ck kal/gr0C

Untuk perhitungan mencari nilai Cb sama dengan proses perhitungan mencari nilai Ck. Pada hasil perhitungan dapat diketahui bahwa kalorimeter termasuk bahan alumunium. Data tabel dan gambar grafik berikut menunjukan data perubahan suhu dalam menentukan nilai Ck :

Tabel 4.6.Data percobaan 1 Ck

txt_Detik txt_Temperature txt_Detik txt_Temperature txt_Detik txt_Temperature

1 25,0 15 49,0 29 49,0

2 25,0 16 48,0 30 48,0

3 26,0 17 48,0 31 50,0

4 35,0 18 51,0 32 50,5

5 43,0 19 49,0 33 50,0

6 41,0 20 48,0 34 50,5

7 41,0 21 49,0 35 48,0

8 43,5 22 49,0 36 51,0

9 49,0 23 50,0 37 49,5

10 48,0 24 49,0 38 48,5

11 50,0 25 50,0 39 48,0

12 50,0 26 48,5 40 48,5

13 50,0 27 48,0 41 47,0

14 49,5 28 50,5 42 47,5

Gambar 4.2.Grafik percobaan 1 Ck

Data pada tabel 4.6 menunjukan percobaan 1 dalam menentukan nilai Ck dimana massa air yang diukur 113,66 gr. Dari hasil grafik suhu berubah dari 24 0C menjadi 50 0C dengan rentang waktu 9 detik.

Tabel 4.7.Data Percobaan 2 Ck

txt_Detik txt_Temperature txt_Detik txt_Temperature txt_Detik txt_Temperature

1 24,5 15 49,5 29 50,0

2 27,0 16 50,0 30 50,5

3 24,5 17 50,5 31 51,0

4 27,0 18 49,0 32 51,0

5 25,5 19 50,5 33 49,5

6 25,5 20 50,5 34 50,0

7 26,0 21 51,0 35 47,5

8 24,5 22 49,5 36 49,5

9 32,0 23 50,5 37 49,5

10 40,0 24 49,5 38 48,5

11 40,5 25 50,0 39 48,0

12 41,5 26 51,5 40 48,5

13 42,0 27 50,5 41 47,0

14 43,5 28 50,0 42 47,5

Data tabel 4.7 menunjukan percobaan 1 dalam menentukan nilai Ck dimana massa air yang diukur 170,49 gr. Dari gambar grafik 4.3 suhu berubah dari 24 0C menjadi 50 0C dengan rentang waktu 10 detik.

Tabel 4.8 .Data percobaan 3 Ck

txt_Detik txt_Temperature txt_Detik txt_Temperature txt_Detik txt_Temperature

1 24,0 15 50,0 29 49,0

2 25,5 16 48,0 30 51,5

3 25,0 17 49,5 31 51,5

4 26,0 18 49,0 32 51,5

5 27,5 19 48,5 33 51,0

6 27,0 20 51,5 34 51,5

7 24,5 21 49,0 35 49,0

8 24,0 22 50,5 36 46,5

9 25,5 23 51,0 37 48,5

10 35,5 24 51,5 38 47,0

11 43,0 25 51,5 39 47,5

12 40,5 26 49,0 40 48,0

13 40,0 27 48,5 41 49,5

14 43,5 28 50,0 42 48,5

Data tabel 4.8 menunjukan percobaan 1 dalam menentukan nilai Ck dimana massa air yang diukur 227,32 gr. Dari hasil grafik 4.4 suhu berubah dari 240C menjadi 51 0C dengan rentang waktu 15 detik.

Tabel 4.9.Data percobaan 4 Ck

txt_Detik txt_Temperature txt_Detik txt_Temperature txt_Detik txt_Temperature

1 24,5 15 50,5 29 51,5

2 25,0 16 48,0 30 51,0

3 25,5 17 49,5 31 51,5

4 26,0 18 49,0 32 51,0

5 27,5 19 48,5 33 49,5

6 25,0 20 51,5 34 51,0

7 26,5 21 49,0 35 48,5

8 24,5 22 51,0 36 48,0

9 32,5 23 51,5 37 48,5

10 40,5 24 51,0 38 47,5

11 40,0 25 51,5 39 47,5

12 41,5 26 51,0 40 48,0

13 42,0 27 49,5 41 48,5

14 43,0 28 51,0 42 50,0

Data tabel 4.9 menunjukan percobaan 1 dalam menentukan nilai Ck dimana massa air yang diukur 284,15 gr. Dari hasil grafik 4.5 suhu berubah dari 24 0C menjadi 51 0C dengan rentang waktu 15 detik.

Pada hasil tampilan grafik dalam menentukan nilai Ck, suhu konstan saat pencampuran antara air panas dan air dingin rata-rata selalu menunjukan pada nilai 500C. Suhu tersebut apabila diamati pada gambar grafik selalu mengarah pada titik tengah antara suhu air normal dan suhu air yang dipanaskan. Untuk lamanya waktu saat memulai pencampuran sampai dalam keadaan konstan dapat diketahui dari tabel berikut :

Tabel 4.10.Rata-rata lama waktu pencampuran

Percobaan t1 detik ke…. t2 detik ke…. Selisih ( Suhu awal ) ( Suhu konstan hasil pencampuran ) (t2-t1)

1 3 11 8

2 8 15 7

3 9 15 6

4 8 15 7

Rata-rata 7

Dari data tabel 4.10 rata-rata perubahan suhu yang terjadi dari mulai pencampuran sampai keadaan konstan selama 7 detik.

4.2.2 Perhitungan Cb (Kalor jenis bahan)

Setelah diketahui nilai dari kalor jenis calorimeter (Ck) maka selanjutnya menghitung nilai kalor jenis bahan yang akan diujicobakan.

Pada proses pengujian bahan, dilakukan pengambilan data sebanyak 100 kali pengukuran dimana terdapat 2 bahan yang diuji dan tiap bahan diuji sebanyak 50 kali pengukuran. Dari pengukuran tersebut data variable yang berubah yaitu massa benda, dimana terdapat 5 massa benda yang berubah diantaranya 10 gr, 20 gr, 30 gr, 40 gr, 50 gr. Untuk tiap massa benda dilakukan 10 kali pengukuran. Sehingga tiap bahan akan diuji sebanyak 5 kali percobaan.

Gambar 4.6. menunjukan salah satu bentuk tampilan program percobaan dari 50 kali pengukuran yang telah dilakukan.

Gambar 4.6.Analisis menentukan bahan paku

Setelah dilakukan ujicoba sebanyak 50 kali pengukuran diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 4.11.Tabel hasil percobaan 1 bahan paku dengan massa 10 gr

Menentukan Cb dengan Alat

Pengukuran Mk Ck Tc2 Ta Ma Ca Mb Tb Cb Jenis Bahan

1 89,65 0,215 26,5 25 39,5 1 10,04 49,5 0,381786441 Kayu 2 89,65 0,215 26,0 25,5 39,5 1 10,04 50,0 0,121959558 Besi 3 89,65 0,215 26,5 25 39,5 1 10,04 48,0 0,408422705 Kayu 4 89,65 0,215 26,5 25,5 39,5 1 10,04 51,0 0,238941174 Alumunium 5 89,65 0,215 26,0 25 39,5 1 10,04 51,0 0,234162351 Alumunium 6 89,65 0,215 26,5 26 39,5 1 10,04 49,5 0,127262147 Besi 7 89,65 0,215 26,5 26 39,5 1 10,04 50,0 0,124554442 Besi 8 89,65 0,215 26,5 25 39,5 1 10,04 51,0 0,358411761 Kayu 9 89,65 0,215 26,5 25,5 39,5 1 10,04 49,0 0,26018039 Alumunium 10 89,65 0,215 26,0 25,5 39,5 1 10,04 48,0 0,13304679 Besi

Akurasi data 40%

Tabel 4.11 menunjukan 10 dari 50 hasil pengukuran dengan massa benda 10,04 gr dan bahan yang diukur yaitu paku yang memiliki bahan dasar besi. Range nilai kalor jenis untuk menghasilkan besi antara 0,09971-0,1375. Pada data

diatas untuk bahan paku menunjukan persentase akurasi data = 40% kurang dari 50%. Hal tersebut dikarenakan suhu yang diukur selalu berubah-ubah dengan perubahan nilai suhu yang mendekati nilai sebenarnya, misalkan suhu sebenarnya 25 sedangkan data yang keluar 24, 24,5, 25, 24,5, ,24, 25, 26, 24,……… sehingga data suhu yang diambil baik suhu panas, dingin, atau hasil pencampuran diperoleh secara perkiraan yang mengakibatkan data kurang valid. Factor utama yang mengakibatkan data tersebut berubah-ubah yaitu pada IC ADC0804 dimana IC tersebut akan selalu mengalami tingkat error sebesar ±1 bit LSB.

Berikut ini data dari 100 pengukuran yang telah diujicoba :

Tabel 4.12.Tabel Percobaan 1 Paku massa 10 gr

Menentukan Cb dengan Alat

Pengukuran Mk Ck Tc2 Ta Ma Ca Mb Tb Cb Jenis Bahan

1 89,65 0,215 26,5 25 39,5 1 10,04 49,5 0,381786441 Kayu 2 89,65 0,215 26,0 25,5 39,5 1 10,04 50,0 0,121959558 Besi 3 89,65 0,215 26,5 25 39,5 1 10,04 48,0 0,408422705 Kayu 4 89,65 0,215 26,5 25,5 39,5 1 10,04 51,0 0,238941174 Alumunium 5 89,65 0,215 26,0 25 39,5 1 10,04 51,0 0,234162351 Alumunium 6 89,65 0,215 26,5 26 39,5 1 10,04 49,5 0,127262147 Besi 7 89,65 0,215 26,5 26 39,5 1 10,04 50,0 0,124554442 Besi 8 89,65 0,215 26,5 25 39,5 1 10,04 51,0 0,358411761 Kayu 9 89,65 0,215 26,5 25,5 39,5 1 10,04 49,0 0,26018039 Alumunium 10 89,65 0,215 26,0 25,5 39,5 1 10,04 48,0 0,13304679 Besi Akurasi

data 40%

Tabel 4.13.Tabel Percobaan 2 Paku massa 20 gr

Menentukan Cb dengan Alat

Pengukuran Mk Ck Tc2 Ta Ma Ca Mb Tb Cb Jenis Bahan

1 89,65 0,215 27,0 26 39,5 1 20,2 56,0 0,100332451 Besi 2 89,65 0,215 26,5 25,5 39,5 1 20,2 56,0 0,098631901 Tembaga 3 89,65 0,215 26,5 25,5 39,5 1 20,2 55,0 0,10209267 Besi 4 89,65 0,215 27,0 26 39,5 1 20,2 57,0 0,096988036 Tembaga 5 89,65 0,215 27,0 26 39,5 1 20,2 55,5 0,10209267 Besi 6 89,65 0,215 27,0 26,5 38,6 1 20,2 56,0 0,049398045 Cadmium 7 89,65 0,215 26,0 25,5 38,6 1 20,2 56,0 0,047751444 Cadmium 8 89,65 0,215 26,5 25 38,6 1 20,2 57,0 0,1409059 Silicon 9 89,65 0,215 27,0 26 38,6 1 20,2 55,5 0,100529356 Besi 10 89,65 0,215 27,0 25 38,6 1 20,2 58,0 0,184844299 Glass Akurasi

Tabel 4.14.Tabel Percobaan 3 Paku massa 30 gr

Menentukan Cb dengan Alat

Pengukuran Mk Ck Tc2 Ta Ma Ca Mb Tb Cb Jenis Bahan

1 89,65 0,215 27,0 26,0 58,8 1 30,35 56,5 0,087202692 Kuningan 2 89,65 0,215 26,5 25,0 58,8 1 30,35 57,0 0,126515381 Besi 3 89,65 0,215 26,5 25,0 58,8 1 30,35 59,0 0,118729819 Besi 4 89,65 0,215 27,0 25,5 58,8 1 30,35 58,0 0,12447481 Besi 5 89,65 0,215 27,0 26,0 58,8 1 30,35 56,5 0,087202692 Kuningan 6 89,65 0,215 27,0 26,0 58,8 1 30,35 59,0 0,080389981 Germanium 7 89,65 0,215 26,5 25,0 58,8 1 30,35 59,0 0,118729819 Besi 8 89,65 0,215 27,0 25,0 58,8 1 30,35 58,5 0,163332026 Silicon 9 89,65 0,215 26,0 25,5 58,8 1 30,35 59,0 0,038976961 Mercury 10 89,65 0,215 27,0 25,5 58,8 1 30,35 57,0 0,12862397 Besi Akurasi

data 50%

Tabel 4.15.Tabel Percobaan 4 Paku massa 40 gr

Menentukan Cb dengan Alat

Pengukuran Mk Ck Tc2 Ta Ma Ca Mb Tb Cb Jenis Bahan

1 89,65 0,215 27,0 26,0 79,35 1 40,1 64,0 0,066472164 Perak 2 89,65 0,215 26,5 25,0 79,35 1 40,1 65,0 0,095823509 Tembaga 3 89,65 0,215 27,0 25,0 79,35 1 40,1 64,0 0,132944328 Besi 4 89,65 0,215 26,0 25,0 79,35 1 40,1 66,0 0,061486752 Perak 5 89,65 0,215 27,0 25,0 79,35 1 40,1 67,0 0,122973504 Besi 6 89,65 0,215 26,0 25,5 79,35 1 40,1 65,0 0,031531668 Emas 7 89,65 0,215 26,0 24,0 79,35 1 40,1 64,0 0,129445793 Besi 8 89,65 0,215 26,5 25,5 79,35 1 40,1 67,0 0,060727656 Perak 9 89,65 0,215 26,0 24,0 79,35 1 40,1 65,0 0,126126671 Besi 10 89,65 0,215 27,0 25,0 79,35 1 40,1 65,0 0,129445793 Besi Akurasi

data 50%

Tabel 4.16.Tabel Percobaan 5 Paku massa 50 gr

Menentukan Cb dengan Alat

Pengukuran Mk Ck Tc2 Ta Ma Ca Mb Tb Cb Jenis Bahan

1 89,65 0,215 26,0 24,0 79,35 1 50,31 64,5 0,10183589 Besi 2 89,65 0,215 26,0 24,0 79,35 1 50,31 64,0 0,103175836 Besi 3 89,65 0,215 26,5 24,5 79,35 1 50,31 64,0 0,104551514 Besi 4 89,65 0,215 25,0 24,0 79,35 1 50,31 64,0 0,050265151 Cadmium 5 89,65 0,215 26,0 24,0 79,35 1 50,31 66,0 0,098017044 Tembaga 6 89,65 0,215 26,5 24,5 79,35 1 50,31 65,5 0,100530302 Besi 7 89,65 0,215 25,0 24,0 79,35 1 50,31 64,0 0,050265151 Cadmium 8 89,65 0,215 26,0 24,0 79,35 1 50,31 64,0 0,103175836 Besi 9 89,65 0,215 26,5 24,5 79,35 1 50,31 65,5 0,100530302 Besi 10 89,65 0,215 26,0 24,0 79,35 1 50,31 64,0 0,103175836 Besi Akurasi

data 70%

Paku dikategorikan kedalam jenis besi. Rentang data variable kalor jenis untuk besi yaitu antara 0,09971-0,1375 kal/gr0C. Pada percobaan dengan massa paku

10,04 gr, dan 20,2 gr, keakuratan menunjukan nilai persentase 40%. Data tersebut dapat dilihat pada tabel 4.12, 4.13. Pada saat percobaan dengan massa paku 30,5 dan 40,1 gr (tabel 4.14, tabel 4.15) terdapat kenaikan akurasi yaitu menjadi 50%. Dan pada saat menggunakan paku dengan massa 50,31 (tabel 4.16) naik lagi menjadi 70%. Nilai persentase yang dihasilkan merupakan jumlah data bahan yang paling banyak keluar dari 10 kali pengukuran.

Tabel 4.17.Tabel Percobaan 1 Kaca massa 10 gr

Menentukan Cb dengan Alat

Pengukuran Mk Ck Tc2 Ta Ma Ca Mb Tb Cb Jenis Bahan

1 89,65 0,215 26,0 25,5 38,6 1 10,74 47,5 0,125318847 Besi 2 89,65 0,215 26,0 24,0 38,6 1 10,74 48,0 0,489882766 Uap 3 89,65 0,215 26,5 24,5 38,6 1 10,74 50,5 0,449059202 Uap 4 89,65 0,215 26,0 24,0 38,6 1 10,74 50,5 0,439894729 Berylium 5 89,65 0,215 26,0 25,0 38,6 1 10,74 49,0 0,234291758 Alumunium 6 89,65 0,215 26,5 24,0 38,6 1 10,74 48,0 0,626594236 Alcohol 7 89,65 0,215 26,0 24,5 38,6 1 10,74 48,5 0,359247362 Kayu 8 89,65 0,215 26,5 25,0 38,6 1 10,74 48,0 0,375956542 Kayu 9 89,65 0,215 27,0 24,5 38,6 1 10,74 49,0 0,612353458 Alcohol 10 89,65 0,215 26,0 24,0 38,6 1 10,74 50,0 0,449059202 Berylium Akurasi

Data 0%

Tabel 4.18.Tabel Percobaan 2 Kaca massa 20 gr

Menentukan Cb dengan Alat

Pengukuran Mk Ck Tc2 Ta Ma Ca Mb Tb Cb Jenis Bahan

1 89,65 0,215 27,0 24,5 38,6 1 20,64 57,0 0,233667434 Alumunium 2 89,65 0,215 26,0 25,0 38,6 1 20,64 57,5 0,089016165 Kuningan 3 89,65 0,215 27,0 24,5 38,6 1 20,64 57,0 0,233667434 Alumunium 4 89,65 0,215 26,5 25,0 38,6 1 20,64 57,0 0,137902092 Silicon 5 89,65 0,215 26,5 24,0 38,6 1 20,64 56,5 0,233667434 Alumunium 6 89,65 0,215 27,0 25,0 38,6 1 20,64 57,0 0,186933947 Glass 7 89,65 0,215 26,5 25,0 38,6 1 20,64 56,5 0,14020046 Silicon 8 89,65 0,215 26,0 24,5 38,6 1 20,64 58,5 0,129415809 Besi 9 89,65 0,215 27,0 24,0 38,6 1 20,64 58,0 0,27135573 Alumunium 10 89,65 0,215 26,5 25,0 38,6 1 20,64 57,0 0,137902092 Silicon Akurasi

Gambar 3.7 Rangkaian Catu Daya ... 39

Gambar 3.8 Capasitor Elektrolit ... 39

Gambar 3.9 IC LM 7805, IC LM7809, IC LM7909... 39

Gambar 3.10 Flowchart Pemrograman Mikrokontroler ... 40

Gambar 3.11 Flowchart Pemrograman Visual Basic ... 41

Gambar 3.12 Tampilan dari Perangkat Lunak ... 42

Gambar 4.1 Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM35 ... 43

Gambar 4.2 Grafik Percobaan 1 Ck ... 50

Gambar 4.3 Grafik Percobaan 2 Ck ... 51

Gambar 4.4 Grafik Percobaan 3 Ck ... 52

Gambar 4.5 Grafik Percobaan 4 Ck ... 53

Gambar 4.6 Analisis Menentukan Bahan Paku ... 55

Gambar 4.7 Grafik data hasil pengukuran untuk percobaan paku dan Glass ... 62

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Kalor Jenis berbagai bahan ... 5

Tabel 2.2 Alamat dan lokasi bit pada register UART ... 15

Tabel 2.3 Special Function Register ... 21

Tabel 2.4 Fungsi bit register TCON yang berhubungan dengan timer ... 23

Tabel 2.5 Mode Timer ... 23

Tabel 2.6 Konfigurasi pin dan nama sinyal konektor serial DB9... 26

Tabel 4.1 Hasil pengujian sensor LM 35 ... 43

Tabel 4.2 Kalibrasi suhu antara thermometer analog dan LM35 ... 44

Tabel 4.3 Hasil pengujian ICUA741 ... 45

Tabel 4.4 Hasil pengujian keluaran ADC0804 ... 46

Tabel 4.5 Hasil perhitungan nilai Ck dengan menggunakan alat ... 48

Tabel 4.6 Data Percobaan 1 Ck ... 50

Tabel 4.7 Data Percobaan 2 Ck ... 51

Tabel 4.8 Data Percobaan 3 Ck ... 52

Tabel 4.9 Data Percobaan 4 Ck ... 53

Tabel 4.10 Rata-rata lama waktu pencampuran ... 54

Tabel 4.11 Tabel hasil percobaan bahan paku dengan massa 10 gr ... 55

Tabel 4.12 Tabel percobaan 1 paku massa 10 gr ... 56

Tabel 4.13 Tabel percobaan 2 paku massa 20 gr ... 56

Tabel 4.14 Tabel percobaan 3 paku massa 30 gr ... 57

Tabel 4.15 Tabel percobaan 4 paku massa 40 gr ... 57

Tabel 4.16 Tabel percobaan 5 paku massa 50 gr ... 57

Tabel 4.17 Tabel percobaan 1 glass massa 10 gr ... 58

Tabel 4.18 Tabel percobaan 2 glass massa 20 gr ... 58

Tabel 4.19 Tabel percobaan 3 glass massa 30 gr ... 59

Tabel 4.20 Tabel percobaan 4 glass massa 40 gr ... 59

DAFTAR LAMPIRAN

1. Lampiran A – Skema Rangkaian 2. Lampiran B – Listing Program 3. Lampiran C – Data Sheet

DAFTAR PUSTAKA

[1] Serway, R. A. & Jewett, J. W. (2004). Physic for Scientists and Engineers, Six Edition. California: Thomson Brook/Cole.

[2] Adler, J. (2006). Modul Praktikum Fisika 1 2006-2007. Bandung: Laboratorium Fisika UNIKOM.

[3] Wikipedia (2009, Juli 12). Kalorimeter. Retrieved Juli 13, 2009, from http://id.wikipedia.org/wiki/Kalorimeter

[4] Prasetia, R., & Widodo, C.E. (2004). Interfacing Port Paralel dan Port Serial Dengan Visual Basic 6.0. Yogyakarta: Andi.

[5] Firdaus. (2007). 64 Trik Tersembunyi visual Basic 6. Palembang: Maxikom.

[6] Dewiberta, Mulanto, S., Hutauruk, Y., Lestari, W. D. (2005). Visual Basic 6.0 dan Crystal Report. Yogyakarta: Andi, Madcoms.

[7] Himpe,V. (2000), Visual Basic For the Research and development Lab, Special edition. Alcatel: Alcatel Community

[8] Putra, A. E. (2006). Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi Edisi 2. Yogyakarta: Gava Media.

[9] Young, C. (2006). The 8051 Microcontroller and Embedded Systems: Using Assembly and C. Taiwan: Home Automation, Networking, and Entertainment Lab Cheng Kung University

[10] Shato (2008, Desember 30). Sensor Suhu LM35. Retrieved Agustus 29, 2009, fromhttp://shatomedia.com/2008/12/sensor-suhu-lm35/

[11] Malvino, A. P. (1993). Elektronic Principle Fifth Edition. Singapore : Mc Graw-Hill.

[12] Malvino A. P. (2003). Prinsip-Prinsip Elektronika Buku Satu dan Buku Dua. Jakarta: Salemba Teknika.

[13] Intersil (2002). Datasheet ICADC0804. Retrieved Agustus 29, 2009,from http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/A/D/C/0/ADC0804.html [14] Fairchild (2001). Datasheet LM7805. Retrieved Agustus 29, 2009, from

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr, Wb.

Puji syukur Alhamdulilah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa mencurahkan rahmat dan hidayat-Nya ke seluruh umat-Nya termasuk pada penulis. Sholawat serta panjatkan untuk junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW. Hanya dengan pertolongan Allah SWT sematalah penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Penerapan Sensor Suhu Pada Kalorimeter Berbasis PC”.

Adapun tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat bagi penulis untuk menyelesaikan studinya pada Jurusan Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia.

Dengan keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang ada penulis tidak akan dapat menyelesaikan tugas akhir ini tanpa peran serta pihak lain. Oleh karena itu ijinkanlah penulis untuk menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Wendi Zarman, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia.

2. John Adler, S.Si, M.Si., selaku dosen pembimbing I. 3. Sri Supatmi, Skom., selaku dosen pembimbing II. 4. Sri Nurhayati, S.Si., M.T., selaku dosen wali.

5. Hidayat, MT., selaku koordinator Lab.Sisdig yang telah memberikan izin untuk menggunakan Lab. Sisdig selama pengerjaan Tugas Akhir.

6. Usep Mohamad Ishaq, S.Si, M.Si., yang telah meluangkan waktu untuk berkonsultasi.

7. Orang Tua tercinta yang selalu mendorong dan memberikan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

8. Kakak dan Adikku yang telah banyak mendoakan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Seluruh sahabat anak-anak Teknik Komputer angkatan 2003: Rian, Hadi, Irfan, Topan, Indra, Giri, Dafis, Bowo, Sandi, Angga, Awan, dan semuanya yang belum disebut namanya, makasih atas semuanya.

10. Untuk anak-anak kosan Riyadul’ulum yang sudah memberikan support. 11. Untuk anak-anak 2003 sampai dengan 2007 yang sudah memberikan

suport.

12. Anak-anak warung kopi : Ifan, Iwan, dan Dika yang sudah memberikan fasilitas makan-makan.

13. Semua pihak yang telah banyak membantu dan tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih banyak atas bantuannya.

Dalam pengerjaan tugas akhir ini, penulis telah berusaha semaksimal mungkin, walaupun demikian menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis akan selalu menerima dengan tangan terbuka segala masukan yang diberikan. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua untuk menambah ilmu pengetahuan. Semoga untuk mahasiswa berikutnya dapat menyusun tugas akhir lebih baik lagi.

Bandung, 18 Agustus 2010