RANCANGAN PENGOLAH TAMPILAN DAN PENYIMPAN HASIL ALAT TIMBANG BERBASIS SERAT OPTIK MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA32 SKRIPSI DESY HERVINA SARI

RANCANGAN PENGOLAH TAMPILAN DAN PENYIMPAN HASIL ALAT TIMBANG BERBASIS SERAT OPTIK MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA32 SKRIPSI DESY HERVINA SARI 090801032 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

  RANCANGAN PENGOLAH TAMPILAN DAN PENYIMPAN HASIL ALAT TIMBANG BERBASIS SERAT OPTIK MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA32 SKRIPSI Diajukan Untuk Melengkapi Tugas dan Memenuhi Syarat Mencapai Gelar Sarjana Sains DESY HERVINA SARI 090801032 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

  

PERNYATAAN

RANCANGAN PENGOLAH TAMPILAN DAN PENYIMPAN HASIL

ALAT TIMBANG BERBASIS SERAT OPTIK MENGGUNAKAN

MIKROKONTROLER ATMEGA32

SKRIPSI

  Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

  Medan, Juli 2013 Desy Hervina Sari 090801032

  PENGHARGAAN

  Alhamdul illahirobbil’alamin, puji syukur saya panjatkan atas rahmat Allah SWT, yang senantiasa selalu memberikan kehidupan, kesehatan, kecerdasan, rezeki, mukjizat, keberkahan dan kemudahan-Nya dalam menyelesaikan skripsi ini. Shalawat serta salam bagi junjungan Nabi Muhammad SAW atas teladannya.

  Terimakasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua saya Heri Sunandar dan Sri Yulianti Novida, yang tiada henti memberikan dukungan dan doa yang tulus kepada saya.

  Dalam penyusunan skripsi ini, saya banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik secara moril maupun material. Untuk itu saya mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.

  Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua jurusan dan pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan masukan-masukan yang sangat membangun selama menyusun skripsi ini.

  2. Seluruh staf dan dosen di jurusan Fisika FMIPA USU yang telah membantu penyelesaian skripsi ini dalam hal administrasi dan masukan- masukannya.

  3. Bapak Dwi Hanto, M.Si selaku pembimbing II yang telah membimbing seluruh penelitian pada skripsi ini, juga memberikan masukan-masukan yang sangat membangun. Saya juga berterimakasih kepada beliau karena telah memberikan pengalaman-pengalaman yang sangat berharga dalam bidang instrumentasi selama melakukan penelitian.

4. Seluruh staf, teknisi, dan pekerja di Pusat Penelitian Fisika (P2F) LIPI

  Serpong, Bapak Bambang Widiyatmoko, Bapak Andi Setiono, Bapak Hendra Adinanta, Bapak Imam Mulyanto, Bapak Prabowo Puranto, Bapak Thomas Budi Waluyo, Bapak Pardamean Sebayang, Bapak Lukman, Bapak Masbah Siregar, Ibu Ani, dan lain-lain yang tidak dapat saya tuliskan satu per satu.

  5. Kakek dan nenek saya, Rumani Sutrisno dan Nafsiah Risnaini, serta opung Amelia pane yang tiada henti memberikan dukungan dan doa kepada saya.

  6. Adik – Adik saya Indah Permata Sari, M. Malik Ridwan, dan Dian Purnama Sari dan seluruh keluarga saya.

  7. Bagus Hady Wiyandha yang telah banyak membantu saya dalam menyelesaikan skripsi ini, juga senantiasa selalu memberikan dukungan, doa, dan semangat.

  8. Sahabat saya Cindy Al Kindi, Tian Havwini, Hilda Ayu Marlina, Seri Dermayu Siregar, Kharismayanti Ritonga, Sally Irvina Ritonga, dan Fitri Hidayati Sinaga, yang telah berjuang bersama-sama di Jurusan Fisika FMIPA USU dan selalu memberikan dukungan, doa, dan semangat kepada saya.

  9. Seluruh asisten, koor. Asisten, dan staf Laboratorium Ilmu Dasar (LIDA) Fisika USU, seluruh adik-adik kelas dan kakak-kakak kelas di Jurusan Fisika FMIPA USU yang telah membantu dukungan, doa, maupun semangat kepada saya.

  10. Ibu Neneng Sutarsih, Kak Lina Mariani, Kak Hikma Panjaitan, Kak Putik Riski, Bang Maulana Sebayang, dan Ibu Siregar yang telah menjadi keluarga baru dan banyak membantu saya selama penelitian di Serpong.

  Dan kepada teman-teman, saudara-saudara, abang/kakak dan rekan-rekan lainnya yang tidak dapat saya tuliskan satu persatu, terimakasih untuk dukungan, doa, dan semangat yang telah diberikan, smoga Allah SWT selalu melimpahkan rahamat-Nya kepada kita semua.

  Menyadari akan keterbatasan ilmu yang saya miliki, juga keterbatasan waktu, saya merasa bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu dengan segala kerendahan hati, saya mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi menyempurnakan skripsi ini.

  Medan, Juli 2013 Desy Hervina Sari

  090801032

  

RANCANGAN PENGOLAH TAMPILAN DAN PENYIMPAN HASIL

ALAT TIMBANG BERBASIS SERAT OPTIK MENGGUNAKAN

MIKROKONTROLER ATMEGA32

ABSTRAK

  Telah dirancang pengolah tampilan dan penyimpan hasil alat timbang berbasis serat optik menggunakan mikrokontroler ATmega32. Alat timbang ini dapat menampilkan beban yang terukur pada layar LCD karakter berukuran 4 x 40 dengan menampilkan informasi beban yang terukur dalam satuan kilo gram dan disertai kapan data tersebut diambil. Data-data tersebut kemudian akan disimpan pada SD card dengan keterangan waktu dan beban terukur dalam format teks. Perancangan alat ukur beban ini cukup sederhana yang terdiri dari sensor beban serat optik, mikrokontroler, dua buah push button, RTC, SD card dan LCD. Alat ukur ini diuji dengan diberikan beban secara statik antara 0 sampai dengan 100 kg dengan memberikan performa statis yang baik dari segi validitas maupun tingkat akurasi dibawah 10 %.

  Kata kunci : Alat Timbang, Serat Optik, Mikrobending, Mikrokontroler Atmega32

DESIGN DISPLAY PROCESSING AND STORAGE RESULTS SCALES

  

BASED OPTICAL FIBER USING MICROCONTROLLER ATMEGA32

ABSTRACT

  Has been designed display processing and storage results based on optical fiber scales using microcontroller ATmega32. These scales can show a measurable load on the LCD screen measuring 4 x 40 character display with load information measured in units of kilo grams and accompanied when the data is retrieved. These data will then be stored on the SD card with the time and expense information measurable in text format. The design of the load measuring tool is fairly simple consisting of a fiber-optic load sensors, microcontroller, two push button, RTC, SD card and LCD. This instrument was tested with a given static load is between 0 to 100 kg with providing static performance both in terms of the validity and accuracy rate below 10%. . Key word : Alat Timbang, Serat Optik, Mikrobending, Mikrokontroler

  Atmega32

DAFTAR ISI

  22

  2.4 Bending

  10

  2.5 Mikrobending

  11

  2.6 Photo detector

  13

  2.7 AVR Mikrokontroler ATmega32

  14

  2.8 LCD (Liquid Crystal Display)

  20

  2.9 Multi media Card (MMC) atau Secure Digital Card (SD Card) 21

  Bab 3 Metodologi Penelitian

  3.1 Perancangan Sistem

  3.2 Sistem Kerja Sensor

  2.3 Serat Optik

  27

  3.3 Pengujian Sensor

  27

  3.3.1 Pengujian Validasi Awal

  28

  3.3.2 Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi

  29

  3.3.3 Pengujian ADC Terhadap Tegangan Keluaran dengan Rangkaian Penguat Instrumentasi

  29

  3.3.4 Pengujian Validasi Beban

  30

  3.4 Program

  31

  8

  Halaman

  Persetujuan i

  2

  Lembar pengesahan ii

  Pernyataan iii

  Penghargaan v

  Abstrak vi

  Abstract vii

  Daftar isi viii

  Daftar Tabel x

  Daftar Gambar xi

  Daftar Lampiran xii

  Bab 1 Pendahuluan

  1.1 Latar Belakang

  1

  1.2 Rumusan Masalah

  1.3 Batasan Masalah

  2.2 Sensor

  2

  1.4 Tujuan Penelitian

  3

  1.5 Manfaat penelitian

  3

  1.6 Metodologi Penulisan

  3

  1.7 Tempat Penelitian

  4

  1.8 Sistematika Penulisan

  4 Bab 2 Tinjauan Pustaka

  2.1 Cahaya dan laser

  5

  7 Bab 4 Hasil dan Pembahasan

  4.1 Pengujian Validasi Awal

  33

  4.2 Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi

  33

  4.3 Pengujian Validasi ADC

  34

  4.4 Pengujian Validasi Beban

  35 Bab 5 Kesimpulan dan Saran

  5.1 Kesimpulan

  39

  5.2 Saran

  39 Daftar Pustaka

  40 Lampiran

  42

  

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port A

  17 Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port B

  18 Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port C

  18 Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port D

  19 Tabel 4.1 Perbandingan beban, beban terukur, dan deviasi.

  37

  

DAFTAR GAMBAR

Halaman

  25 Gambar 3.6 Perancangan SD Card

Gambar 4.7 Tampilan Pada SD Card

  33 Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Beban Sebenarnya dan Beban Terukur34

  32 Gambar 4.5 Tampilan Alat Timbang

Gambar 4.4 Grafik Validasi Beban

  31 Gambar 4.3 Pengujian ADC setelah penambahan penguat instrumentasi 32

  30 Gambar 4.2 Tegangan masukan dan tegangan keluaran pada penguat instrumentasi

  28 Gambar 4.1 Tegangan Keluaran Sensor

  27 Gambar 3.12 Flowchart Program Pada Mikrokontroler

  25 Gambar 3.11 Validasi Beban

  24 Gambar 3.10 Penguat Instrumentasi dengan Penguatan 10 Kali

  23 Gambar 3.9 Rangkaian pada mikrokontroler

  26 Gambar 3.8 Skema Sensor

  25 Gambar 3.7 Perancangan rangkaian penguat instrumentasi

  24 Gambar 3.5 Perancangan RTC

Gambar 2.1 Bagian kabel serat optik dan Model perambatan cahaya pada serat optik

  23 Gambar 3.4 Perancangan ADC

  23 Gambar 3.3 Tampilan pada LCD

  22 Gambar 3.2 Perancangan LCD

  21 Gambar 3.1 Blok Skematik Penelitian

  21 Gambar 2.10 Penomeran Pin pada SD Card dan MMC

  16 Gambar 2.9 LCD Karakter 4 x 40

  15 Gambar 2.8 Susunan Kaki Mikrokontroler ATmega32

  14 Gambar 2.7 Arsitektur ATmega32

Gambar 2.6 Bentuk fisik Mikrokontroler ATmega32

  11 Gambar 2.5 Skematik Sensor Serat Optik dengan Prinsip Mikrobending 12

  11 Gambar 2.4 Skematik Mikrobending Serat Optik

  9 Gambar 2.3 Peristiwa Rugi-Rugi Akibat Pembengkokan Mikro

  8 Gambar 2.2 Makrobending dan Mikrobending

  35