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
ABSTRACTHas 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 A17 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
Halaman25 Gambar 3.6 Perancangan SD Card
Gambar 4.7 Tampilan Pada SD Card33 Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Beban Sebenarnya dan Beban Terukur34
32 Gambar 4.5 Tampilan Alat Timbang
Gambar 4.4 Grafik Validasi Beban31 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 optik23 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 ATmega3211 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