Perancangan Sistem Akuisisi Data Dengan Pengukuran Kecepatan Angin, Suhu, Dan Kelembapan Udara Jarak Jauh.
PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA DENGAN PENGUKURAN KECEPATAN
ANGIN, SUHU, DAN KELEMBAPAN UDARA JARAK JAUH
SKRIPSI
DAVID HUTAJULU
110801086
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA DENGAN PENGUKURAN KECEPATAN
ANGIN, SUHU, DAN KELEMBAPAN UDARA JARAK JAUH
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
DAVID HUTAJULU
110801086
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PERSETUJUAN
Judul
: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA DENGAN
PENGUKURAN
KECEPATAN
ANGIN,
SUHU,
DAN
KELEMBAPAN UDARA JARAK JAUH.
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: DAVID HUTAJULU
Nomor Induk Mahasiswa
: 110801086
Program Studi
: Sarjana (S1) FISIKA
Departemen
: FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (MIPA)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan,
Agustus 2015
Komisi Pembimbing :
Diketahui
Departemen Fisika FMIPA USU
Pembimbing
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
Dr. Bisman Perangin angin, M.Eng, Sc
NIP. 195510301980031003
NIP. 195609181985031002
PERNYATAAN
PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA DENGAN PENGUKURAN KECEPATAN
ANGIN, SUHU, DAN KELEMBAPAN UDARA JARAK JAUH
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa dari ringkasan
yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan,
Agustus 2015
DAVID HUTAJULU
110801086
PENGHARGAAN
Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat kasih
karunianya dan berkat penyertaan Tuhan yang selalu senantiasa menjaga dan membimbing
penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Sungguh Tuhan Maha kasih, Maha
baik dan Maha murah hati. Terima kasih Tuhan buat kasihMu yang selalu meyertai aku dalam
setiap pekerjaan dan sepanjang kehidupanku.
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan
dari berbagai pihak baik secara moril maupun material. Untuk itu penulis mengucapkan
terimakasih yang sebesar besarnya kepada :
1. Orang tua penulis, P. Hutajulu saya ucapkan banyak terima kasih yang senantiasa
membimbing, mendukung dan selalu memberikan penulis motivasi – motivasi yang
sangat berguna dan membangun untuk saya dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini
dengan cepat. Dan terima kasih juga penulis ucapkan untuk setiap doa – doa yang
diberikan kepada penulis.
2. Dr. Bisman Perangin angin, M.Eng, Sc, selaku dosen pembimbing penulis yang telah
memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis selama pengerjaan skripsi ini. Terima
kasih atas kesabaran, dukungan dan nasehat yang diberikan kepada penulis.
3. Drs. Takdir Tamba, M.Eng, selaku dosen pembimbing penulis juga yang telah banyak
memberikan masukan dan saran juga kepada penulis dalam pengerjaan skripsi.
4. Dr. Marhaposan Situmorang, dan Drs Syahrul Humaidi, M.sc selaku ketua dan sekretaris
Departemen FISIKA, serta seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen FISIKA yang
selalu memperhatikan penulis terutama dalam proses perkuliahan di Departemen FISIKA
FMIPA USU.
5. Kakak – kakak saya, Masniar Ely Sabhatini Hutajulu, S.Sos, Naomi Berliana Hutajulu,
S.Si, dan adik – adik saya Mutiara Clara Priskila Hutajulu, Ruth Ayu Permata sari
Hutajulu, Christine Intan Paulina Hutajulu, yang selalu memberikan doa dan semangat
bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi.
6. Teman – teman kelompok kecil, Misael Soaduon, Desi Permata sari, dan Nova Pratiwi.
Dan kepada abang kelompok kecil, bg Tri Andes Sinaga, yang selalu memberikan
semangat, Motivasi dan doa – doa nya dalam meyelesaikan skripsi ini.
7. Teman – teman di PHYSICS PROLIX, Jansius, Parasian, Rinto, Hendrik, Jerri, Damos,
William, Russell, jepri, Dosni, Togar, Randy, Trisno, Iwan, Ingot, Steven, Wahyu, Eman,
Ilham, Fahmi, Simon, Gabe, Hendra Nababan, Rusti, Dyana, Ancela, Juliana, Tabita,
Nensi, Lilis, Widya, Putri, Henni, Rahel, Pesta, Lurani, Ita yang sudah saling
memberikan semangat dan dukungan untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini,
“Semangat dan Jaya terus PHYSIC PROLIX”.
8. Abang kakak Alumni dan adik – adikku stambuk 2012, 2013, dan juga adik – adikku
stambuk 2014, yang telah memberikan dukungan dan motivasi yang luar biasa sehingga
penulis lebih bersemangat lagi untuk menyelsaikan penulisan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis
mengharapkan saran dan kritik yang menbangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang
disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi yang membutuhkannya.
Medan,
Agustus 2015
DAVID HUTAJULU
110801086
ABSTRAK
Telah dirancang sebuah system akuisisi data dengan mengaplikasikan 3 (buah) parameter
berbasis Mikrokontroler ATMega8535. System tersebut sudah dilengkapi dengan modul GSM
yang akan digunakan untuk mengirimkan pesan atau SMS pada operator dari jarak yang cukup
jauh. Prinsip kerja dari system akuisisi data ini adalah Anemometer dan SHT11 akan mengukur
secara langsung besarnya kecepatan angin, suhu dan kelembapan udara dari suatu lokasi
pengukuran, selanjutnya data – data tersebut akan di akuisisi kan ke dalam mikrokontroler
ATMega 8535 dan akan ditampilkan pada LCD, data – data tersebut juga akan disimpan dalam
PC/Computer dalam bentuk database yang teratur. Pada keadaan tertentu dalam lokasi
pengukuran, ketika kecepatan angin yang mencapai titik ekstrim, suhu udara yang meningkat,
dan kelembapan udara yang naik secara tidak wajar, maka mikrokontoler akan mengirimkan
pesan melalui modul GSM kepada operator pada jarak yang cukup jauh.
Kata Kunci : Mikrokontroler ATMega8535, Modul GSM, SHT11
ABSTRACK
Has was design a akuisisi data system with application 3 parameter principle microcontroller
ATMega8535. Has system was complete with module GSM and it was will use to send message
or SMS to operator from the distance far. The principle from akuisisi data system is Anemometer
and SHT11 will the measure live price of wind velocity, temperature and humidity from a place
measurement. And the dates will process akuisisi to microcontroller ATMega8535 and showing
to LCD, The dates wiil saving to PC or Computer in database system. If condition in
measurement location if wind velocity to be extreme, temperature, and humidity was rise, and
than microcontroller will be send message pass modul GSM to operator from the distance far.
Keywords : Microcontroler ATMega8535, Modul GSM, SHT11
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
i
Pernyataan
ii
Penghargaan
iii
Abstrak
v
Abstrack
iv
Daftar Isi
vii
Daftar Tabel
ix
Daftar Gambar
x
Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Batasan Masalah
3
1.4 Tujuan Penelitian
3
1.5 Manfaat Penelitian
3
1.6 Sistematika Penulisan
4
Bab 2 Landasan Teori
2.1 Modul GSM (Global System Mobile)
5
2.2 Jaringan GSM
6
2.3 Layanan SMS pada system GSM
7
2.4 AT-Command
8
2.5 Sensor Suhu dan Kelembaban
10
2.6 Prinsip Kerja SHT11
11
2.7 Mikrokontroler AVR ATMega8535
12
2.8 Arsitektur Mikrokontroler AVR ATMega8535
13
2.9 Rangkaian Display LCD
15
2.10
Komunikasi serial RS232
16
2.11
Anemometer
18
2.12
Proses Pengukuran Anemometer
22
2.13
Jenis dan Tipe Anemometer
22
Bab 3 Perancangan Alat
3.1 Diagram Blok Rangkaian
24
3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)
26
3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
27
3.4 Rangkaian Sensor SHT11
28
3.5 Rangkaian Interface Komunikasi RS232
30
3.6 Rangkaian LCD
32
3.7 Rangkaian Lengkap
33
Bab 4 Pengujian Alat dan Program
4.1 Pengujian Rangkaian LCD
34
4.2 Pengujian Modul GSM
36
4.3 Pengujian Sistem Mikrokontroler ATMega8535
37
4.4 Pengujian Sensor secara Keseluruhan
39
4.5 Pengujian Sensor Suhu
41
4.6 Pengujian Sensor Kelembaban
42
4.7 Pengujian Sensor Kecepatan Angin
43
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
44
5.2 Saran
44
Daftar Pustaka
Lampiran
45
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Jenis Perintah AT-Command
9
Table 2.2
PIN DB9 dan DB25
17
Table 2.3
Fungsi Masing – Masing PIN
17
Table 4.1
Data Hasil Pengujian Alat Secara Keseluruhan
39
Table 4.2
Pengujian Sensor Thermometer Raksa dan SHT11
41
Table 4.3
Pengujian Kelembaban Udara atara sensor sensor Jarum dan SHT11
42
Table 4.4
Pengujian Anemometer TA dan Anemometer Digital
43
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Modul GSM
5
Gambar 2.2
Diagram Blok Rangkaian Modul GSM
6
Gambar 2.3
Sensor SHT11
10
Gambar 2.4
Diagram Blok SHT11
11
Gambar 2.5
Konfigurasi pin ATMega8535
12
Gambar 2.6
Rangkaian Display LCD
15
Gambar 2.7
Peta Memori LCD
15
Gambar 2.8
Konektor RS-232
16
Gambar 2.9
Baling – Baling untuk menentukan Arah angin
20
Gambar 2.10 Jenis – jenis Anemometer
21
Gambar 3.1
Diagram Blok Rangkaian
24
Gambar 3.2
Rangkaian skematik Power Supplay
26
Gambar 3.3
Rangkaian system minimum Mikrokontroler ATMega8535
27
Gambar 3.4
Pemasangan Rangkaian Mikrokontroler dan SHT11
28
Gambar 3.5
Rangkaian RS-232
30
Gambar 3.6
Rangkaian LCD
32
Gambar 3.7
Rangkaian secara keseluruhan
33
Gambar 4.1
Data base pengukuran sensor kecepatan angin, suhu dan kelembaban
40
ANGIN, SUHU, DAN KELEMBAPAN UDARA JARAK JAUH
SKRIPSI
DAVID HUTAJULU
110801086
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA DENGAN PENGUKURAN KECEPATAN
ANGIN, SUHU, DAN KELEMBAPAN UDARA JARAK JAUH
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
DAVID HUTAJULU
110801086
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
PERSETUJUAN
Judul
: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA DENGAN
PENGUKURAN
KECEPATAN
ANGIN,
SUHU,
DAN
KELEMBAPAN UDARA JARAK JAUH.
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: DAVID HUTAJULU
Nomor Induk Mahasiswa
: 110801086
Program Studi
: Sarjana (S1) FISIKA
Departemen
: FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (MIPA)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan,
Agustus 2015
Komisi Pembimbing :
Diketahui
Departemen Fisika FMIPA USU
Pembimbing
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
Dr. Bisman Perangin angin, M.Eng, Sc
NIP. 195510301980031003
NIP. 195609181985031002
PERNYATAAN
PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA DENGAN PENGUKURAN KECEPATAN
ANGIN, SUHU, DAN KELEMBAPAN UDARA JARAK JAUH
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa dari ringkasan
yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan,
Agustus 2015
DAVID HUTAJULU
110801086
PENGHARGAAN
Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat kasih
karunianya dan berkat penyertaan Tuhan yang selalu senantiasa menjaga dan membimbing
penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Sungguh Tuhan Maha kasih, Maha
baik dan Maha murah hati. Terima kasih Tuhan buat kasihMu yang selalu meyertai aku dalam
setiap pekerjaan dan sepanjang kehidupanku.
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan
dari berbagai pihak baik secara moril maupun material. Untuk itu penulis mengucapkan
terimakasih yang sebesar besarnya kepada :
1. Orang tua penulis, P. Hutajulu saya ucapkan banyak terima kasih yang senantiasa
membimbing, mendukung dan selalu memberikan penulis motivasi – motivasi yang
sangat berguna dan membangun untuk saya dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini
dengan cepat. Dan terima kasih juga penulis ucapkan untuk setiap doa – doa yang
diberikan kepada penulis.
2. Dr. Bisman Perangin angin, M.Eng, Sc, selaku dosen pembimbing penulis yang telah
memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis selama pengerjaan skripsi ini. Terima
kasih atas kesabaran, dukungan dan nasehat yang diberikan kepada penulis.
3. Drs. Takdir Tamba, M.Eng, selaku dosen pembimbing penulis juga yang telah banyak
memberikan masukan dan saran juga kepada penulis dalam pengerjaan skripsi.
4. Dr. Marhaposan Situmorang, dan Drs Syahrul Humaidi, M.sc selaku ketua dan sekretaris
Departemen FISIKA, serta seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen FISIKA yang
selalu memperhatikan penulis terutama dalam proses perkuliahan di Departemen FISIKA
FMIPA USU.
5. Kakak – kakak saya, Masniar Ely Sabhatini Hutajulu, S.Sos, Naomi Berliana Hutajulu,
S.Si, dan adik – adik saya Mutiara Clara Priskila Hutajulu, Ruth Ayu Permata sari
Hutajulu, Christine Intan Paulina Hutajulu, yang selalu memberikan doa dan semangat
bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi.
6. Teman – teman kelompok kecil, Misael Soaduon, Desi Permata sari, dan Nova Pratiwi.
Dan kepada abang kelompok kecil, bg Tri Andes Sinaga, yang selalu memberikan
semangat, Motivasi dan doa – doa nya dalam meyelesaikan skripsi ini.
7. Teman – teman di PHYSICS PROLIX, Jansius, Parasian, Rinto, Hendrik, Jerri, Damos,
William, Russell, jepri, Dosni, Togar, Randy, Trisno, Iwan, Ingot, Steven, Wahyu, Eman,
Ilham, Fahmi, Simon, Gabe, Hendra Nababan, Rusti, Dyana, Ancela, Juliana, Tabita,
Nensi, Lilis, Widya, Putri, Henni, Rahel, Pesta, Lurani, Ita yang sudah saling
memberikan semangat dan dukungan untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini,
“Semangat dan Jaya terus PHYSIC PROLIX”.
8. Abang kakak Alumni dan adik – adikku stambuk 2012, 2013, dan juga adik – adikku
stambuk 2014, yang telah memberikan dukungan dan motivasi yang luar biasa sehingga
penulis lebih bersemangat lagi untuk menyelsaikan penulisan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis
mengharapkan saran dan kritik yang menbangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang
disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi yang membutuhkannya.
Medan,
Agustus 2015
DAVID HUTAJULU
110801086
ABSTRAK
Telah dirancang sebuah system akuisisi data dengan mengaplikasikan 3 (buah) parameter
berbasis Mikrokontroler ATMega8535. System tersebut sudah dilengkapi dengan modul GSM
yang akan digunakan untuk mengirimkan pesan atau SMS pada operator dari jarak yang cukup
jauh. Prinsip kerja dari system akuisisi data ini adalah Anemometer dan SHT11 akan mengukur
secara langsung besarnya kecepatan angin, suhu dan kelembapan udara dari suatu lokasi
pengukuran, selanjutnya data – data tersebut akan di akuisisi kan ke dalam mikrokontroler
ATMega 8535 dan akan ditampilkan pada LCD, data – data tersebut juga akan disimpan dalam
PC/Computer dalam bentuk database yang teratur. Pada keadaan tertentu dalam lokasi
pengukuran, ketika kecepatan angin yang mencapai titik ekstrim, suhu udara yang meningkat,
dan kelembapan udara yang naik secara tidak wajar, maka mikrokontoler akan mengirimkan
pesan melalui modul GSM kepada operator pada jarak yang cukup jauh.
Kata Kunci : Mikrokontroler ATMega8535, Modul GSM, SHT11
ABSTRACK
Has was design a akuisisi data system with application 3 parameter principle microcontroller
ATMega8535. Has system was complete with module GSM and it was will use to send message
or SMS to operator from the distance far. The principle from akuisisi data system is Anemometer
and SHT11 will the measure live price of wind velocity, temperature and humidity from a place
measurement. And the dates will process akuisisi to microcontroller ATMega8535 and showing
to LCD, The dates wiil saving to PC or Computer in database system. If condition in
measurement location if wind velocity to be extreme, temperature, and humidity was rise, and
than microcontroller will be send message pass modul GSM to operator from the distance far.
Keywords : Microcontroler ATMega8535, Modul GSM, SHT11
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
i
Pernyataan
ii
Penghargaan
iii
Abstrak
v
Abstrack
iv
Daftar Isi
vii
Daftar Tabel
ix
Daftar Gambar
x
Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Batasan Masalah
3
1.4 Tujuan Penelitian
3
1.5 Manfaat Penelitian
3
1.6 Sistematika Penulisan
4
Bab 2 Landasan Teori
2.1 Modul GSM (Global System Mobile)
5
2.2 Jaringan GSM
6
2.3 Layanan SMS pada system GSM
7
2.4 AT-Command
8
2.5 Sensor Suhu dan Kelembaban
10
2.6 Prinsip Kerja SHT11
11
2.7 Mikrokontroler AVR ATMega8535
12
2.8 Arsitektur Mikrokontroler AVR ATMega8535
13
2.9 Rangkaian Display LCD
15
2.10
Komunikasi serial RS232
16
2.11
Anemometer
18
2.12
Proses Pengukuran Anemometer
22
2.13
Jenis dan Tipe Anemometer
22
Bab 3 Perancangan Alat
3.1 Diagram Blok Rangkaian
24
3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)
26
3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
27
3.4 Rangkaian Sensor SHT11
28
3.5 Rangkaian Interface Komunikasi RS232
30
3.6 Rangkaian LCD
32
3.7 Rangkaian Lengkap
33
Bab 4 Pengujian Alat dan Program
4.1 Pengujian Rangkaian LCD
34
4.2 Pengujian Modul GSM
36
4.3 Pengujian Sistem Mikrokontroler ATMega8535
37
4.4 Pengujian Sensor secara Keseluruhan
39
4.5 Pengujian Sensor Suhu
41
4.6 Pengujian Sensor Kelembaban
42
4.7 Pengujian Sensor Kecepatan Angin
43
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
44
5.2 Saran
44
Daftar Pustaka
Lampiran
45
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Jenis Perintah AT-Command
9
Table 2.2
PIN DB9 dan DB25
17
Table 2.3
Fungsi Masing – Masing PIN
17
Table 4.1
Data Hasil Pengujian Alat Secara Keseluruhan
39
Table 4.2
Pengujian Sensor Thermometer Raksa dan SHT11
41
Table 4.3
Pengujian Kelembaban Udara atara sensor sensor Jarum dan SHT11
42
Table 4.4
Pengujian Anemometer TA dan Anemometer Digital
43
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Modul GSM
5
Gambar 2.2
Diagram Blok Rangkaian Modul GSM
6
Gambar 2.3
Sensor SHT11
10
Gambar 2.4
Diagram Blok SHT11
11
Gambar 2.5
Konfigurasi pin ATMega8535
12
Gambar 2.6
Rangkaian Display LCD
15
Gambar 2.7
Peta Memori LCD
15
Gambar 2.8
Konektor RS-232
16
Gambar 2.9
Baling – Baling untuk menentukan Arah angin
20
Gambar 2.10 Jenis – jenis Anemometer
21
Gambar 3.1
Diagram Blok Rangkaian
24
Gambar 3.2
Rangkaian skematik Power Supplay
26
Gambar 3.3
Rangkaian system minimum Mikrokontroler ATMega8535
27
Gambar 3.4
Pemasangan Rangkaian Mikrokontroler dan SHT11
28
Gambar 3.5
Rangkaian RS-232
30
Gambar 3.6
Rangkaian LCD
32
Gambar 3.7
Rangkaian secara keseluruhan
33
Gambar 4.1
Data base pengukuran sensor kecepatan angin, suhu dan kelembaban
40