TUGAS AKHIR PENDINGIN AIR UNTUK KOMPUTER
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
TUGAS AKHIR
PENDINGIN AIR UNTUK KOMPUTER
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Disusun oleh:
BENIDICTUS MARIO GERRY ADITYA NIM: 065114004
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
2012
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
FINAL PROJECT
WATER COOLER FOR COMPUTER
Presented as a Partial Fulfillment of the Requirements for S1 Degree in Electrical Engineering Department, Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University
By: BENIDICTUS MARIO GERRY ADITYA
Student Number: 065114004 ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA
2012
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
HALAMAN PERSEMBAHAN Tugas Akhir ini kupersembahkan untuk….
Bapa di Surga yang selalu membimbingku Orangtua dan adik-ku yang terkasih
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
HALAMAN MOTTO HIDUP
Age Quod Agis
sebuah semboyan berbahasa latin yang berarti,
“lakukanlah sebaik-baiknya apa yang sedang kau lakukan sekarang.”
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INTISARI
Pendingin komputer saat ini masih banyak yang menggunakan heatsink standar bawaan pabrik yang terbukti tidak dapat menurunkan suhu prosesor secara signifikan. Karena suhu komputer yang berlebihan dapat membuat computer mengalami kerusakan.
Pada penelitian ini penulis menggunakan thermoelectric sebagai komponen utama dan coolant air yang disalurkan melalui selang untuk mendinginkan prosesor komputer. Data dari sensor suhu pada plant pendingin melalui ADC internal diubah ke digital dan diproses lebih lanjut bersama data suhu komputer yang melalui komunikasi serial. Kemudian kedua data akan dibandingkan dengan nilai set point dan akan menghasilkan dua nilai error yaitu error1 dan error 2. Kemudian nilai
error -error ini akan diolah sesuai aturan fuzzy menggunakan ATMega 32. Data
yang diolah akan ditampilkan di LCD dan komputer. Data disimpan dalam format exel sehingga dapat diolah dengan mudah dalam bentuk grafik. Data-data tersebut diolah menggunakan Visual Basic.
Dari hasil pengujian dan analisa, alat ini dapat bekerja dan dapat menekan suhu komputer hingga 34̊C.
Kata Kunci : thermoelectric, ATMega 32, Logika Fuzzy, Processor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRACT
Today’s computers cooling are still many who use the default factory standard heat sink that proved unable to significantly lower the processor temperature. Due to the excessive temperature of the computer can make the computer is damaged.
In this research the authors use as a major component of the thermoelectric cooler and the coolant water is channeled through a hose to cool the computer processor. The data from temperature sensors on the plant cooling through internal ADC are converted to digital and further processed by the computer temperature data via serial communication. Then the data will be compared with the set point value and generating two error values is error 1 and error 2. Then the value of this error will be processed in accordance with fuzzy rules using ATMega 32. The data are processed will be displayed on the LCD and the computer. Data is stored in Excel format so it can be processed easily in graphical form. Data processed by using Visual Basic.
From the test result and analysis, these tools can work a computer and can suppress the temperature to 34 C. Keywords: thermoelectric, ATMega 32. Fuzzy Logic, Processor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KATA PENGANTAR
Ucapan syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala penyertaan dan bimbingannya sehingga tugas akhir dengan judul “WATER COOLER FOR COMPUTER” ini dapat diselesaikan dengan baik.
Selama menulis tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa ada begitu banyak pihak yang telah memberikan bantuan dengan cara masing-masing, sehingga tugas akhir ini bisa diselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada : 1. Orangtua dan adik-ku tercinta atas doa dan kesabarannya.
2. Bapak Martanto, S.T.,M.T., selaku pembimbing yang penuh kesabaran memberikan saran dan kritik yang membantu penulis menyelesaikan tulisan ini.
3. Ibu Ir. Prima Ari Setiyani selaku pembimbing akademik Teknik Elektro yang telah banyak memberikan saran dalam pembuatan tulisan ini.
4. Ibu Wuri Harini sebagai ketua jurusan Teknik Elektro yang telah banyak memberikan saran dalam pembuatan tulisan ini.
5. Bapak Ir. Tjendro selaku dosen Teknik Elektro yang telah banyak memberikan saran dalam pembuatan tulisan ini.
6. Teman-temanku sekalian, Hardy Boyfonda Doko,S.T., Damasus Kristianto P.N,S.T., Wahyu Edifikar, Hary Septiawan yang telah memberikan masukan- masukan yang membantu penulis, dan Luwi Budi Santoso, Ricky Roland Manurung, Maleh Issa Jaya, Theo yang telah bersama-sama membantu dalam kerja lembur penulis.
7. Seluruh Dosen dan Laboran Teknik Elektro yang memberikan ilmu dan pengetahuan selama kuliah, dan pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu penulis. Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu berbagai kritik dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini sangat diharapkan. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Terima Kasih
Yogyakarta, 11 Januari 2012 Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL dalam BAHASA INDONESIA ............................... i HALAMAN JUDUL dalam BAHASA INGGRIS .................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN .................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ..................................................... v HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................. vi HALAMAN MOTO HIDUP ...................................................................... vii LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ................................................... viii
INTISARI ............................................................................................. ix ABSTRACT ............................................................................................. x KATA PENGANTAR ............................................................................... xi DAFTAR ISI ............................................................................................. xii DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xv DAFTAR TABEL ...................................................................................... xviii BAB I. PENDAHULUAN .............................................................
1 1.1. Latar Belakang ...............................................................................
1 1.2. Tujuan dan Manfaat .......................................................................
2 1.3. Batasan Masalah .............................................................................
2 1.4. Metodologi Penelitian ....................................................................
3 BAB II. DASAR TEORI ................................................................
6 2.1. ................................................................................
6 Thermoelectric 2.2. Rangkaian Elektronis ......................................................................
8 2.2.1 Sensor Suhu LM35 ..............................................................
8 2.2.2 Potensiometer ......................................................................
8 2.2.3 Photocoupler TLP521 .........................................................
9
2.3. Mikrokontroller AVR ATMega32 ..................................................
21 2.7.5 Pengaksesan dengan menggunakan Kontrol MSComm .....
33 3.2.3 Perancangan Sistem Minimum ATMega32 ........................
32 3.2.2 Antarmuka ATMega 32 dengan HD44780 ........................
32 3.2.1 Penguat Daya .....................................................................
29 3.2. Perancangan Hardware ...................................................................
29 3.1. Diagram Blok ..................................................................................
27 BAB III. RANCANGAN PENELITIAN .........................................
26 2.8.5 Defusifikasi (defuzzyfication)..............................................
25 2.8.4 Inferensi .........................................................................
24 2.8.3 Fusifikasi (fuzzyfication) .....................................................
22 2.8.2 Logika Fuzzy .......................................................................
22 2.8.1 Himpunan Klasik (crisp) .....................................................
22 2.8. Sistem Kendali Fuzzy ......................................................................
21 2.7.4 Penggunaan Komponen Command Button .........................
10 2.3.1 Gambaran Umum ................................................................
21 2.7.3 Penggunaan Komponen TextBox ........................................
20 2.7.2 Penggunaan Komponen Label ............................................
19 2.7.1 Penggunaan Komponen Timer ............................................
18 2.7. Microsoft Visual Basic ....................................................................
17 2.6. Konfigurasi USB-B .........................................................................
16 2.5. Universal Serial Bus (USB) FT232RL ...........................................
15 2.4.1 Proses Menampilkan Karakter di LCD ...............................
15 2.4. LCD 16x2 (HD44780) ....................................................................
14 2.3.6 ADC (Analog-to-Digital Converter) ...................................
13 2.3.5 USART .........................................................................
10 2.3.4 Timer dan Counter ..............................................................
10 2.3.3 Arsitektur dan Konfigurasi Pin ATMega32 ........................
10 2.3.2 Fitur ATMega 32 ................................................................
34 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3.3.1 Perancangan Program pada Mikrokontroler .......................
37 3.3.1.1 Tampilan Awal Program ......................................
37 3.3.1.2 Pengolahan Data...................................................
38 3.3.1.3 Fuzzy ....................................................................
39 3.3.2 Perancangan Membership ...................................................
40 3.3.3 Perancangan Perangkat Lunak pada MVB2010 .................
41 3.3.3.1 Program Form Eksekusi .......................................
43 3.3.3.2 Interupsi Timer .....................................................
44 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................
45 4.1. Pengujian Plant ........................................................................
45 4.2. Hasil Pengujian Hardware ..............................................................
47 4.1.1 Pengujian Sensor Suhu ........................................................
49 4.1.2 Pengujian LCD ....................................................................
51 4.1.3 Pengujian Komunikasa USB ...............................................
52 4.1.4 Pengujian Penguat Daya .....................................................
52 4.1.5 Pengujian Ketinggian Air ....................................................
53 4.3. Pengujian Program pada Visual Basic ............................................
53 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................
58 DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................
60 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
13 Gambar 2.11 Register TCRR2 [10] ........................................................
30 (b) Penampang Heatsink ...................................................
29 Gambar 3.2 (a) Penampang Plant dan komputer .................................
25 Gambar 3.1 Diagram blok Rancangan ..................................................
24 Gambar 2.18 Fungsi keanggotaan temperature_pendingin ....................
23 Gambar 2.17 Tahapan proses dalam logika fuzzy [18] ...........................
20 Gambar 2.16 Himpunan kabur Dingin, Sejuk, dan Normal ...................
18 Gambar 2.15 Tampilan Visual Basic 2010 Professional [15] ................
17 Gambar 2.14 (a) Bentuk Soket USB tipe B. (b) Konfigurasi pin USB [12] ..........................................
15 Gambar 2.13 Konfigurasi IC FT232RL [11] ..........................................
14 Gambar 2.12 Konfigurasi kaki pada LCD ..............................................
13 Gambar 2.10 Register TCRR1B [10] ......................................................
Halaman Gambar 1.1 Diagram Blok Pengendalian Sistem Watercooling ..........
12 Gambar 2.9 Register TCRR0 [10] ........................................................
11 Gambar 2.8 Arsitektur ATMega 32 [9] ................................................
9 Gambar 2.7 Konfigurasi pin ATMega 32 [9] .......................................
9 Gambar 2.6 Rangkaian MOSFET sebagai saklar .................................
8 Gambar 2.5 (a) Photocoupler TLP52, (b) Rangkaian ekivalen [8] .......
8 (b) Potensiometer ..............................................................
8 Gambar 2.4 (a) Potensiometer ..............................................................
7 Gambar 2.3 Sensor Suhu LM35 [7] .....................................................
7 (b) Karakteristik Thermoelectric [5] ................................
7 Gambar 2.2 (a) Penampang Thermoelectric dengan sepasang sambungan tipe –“N” dan tipe-“P”[ 5] .......................................................
4 Gambar 2.1 Effect Paltier yang terjadi pada rangkaian tertutup pada dua buah logam yang berbeda[4] .....................................................
31 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 3.4 (a) Karakteristik output MOSFET IRF540 .......................42 Gambar 3.16 Rencana tampilan form eksekusi Visual Basic ................
51 (c) LCD menampilkan data suhu dan data dari komunikasi .
51 (b) Tampilan setelah 2 detik menampilkan identitas penulis.
49 Gambar 4.4 Hasil tampilan LCD (a) Tampilan awal LCD saat supply dihidupkan. .............
48 Gambar 4.3 Plant Tampak samping .....................................................
48 (c) Tampilan antarmuka pada plant. ................................
48 (b) Tampak depan .............................................................
46 Gambar 4.2 Bentuk plant yang digunakan (a) Waterblock yang dipasang pada procesor....................
44 Gambar 4.1 Tampilan program SpeedFan 4.45 ....................................
44 (b) Diagram Alir interupsi timer untuk menyimpan data pada Visual Basic 2010] ..........................................................
44 Gambar 3.18 (a) Diagram Alir intrerupsi timer mengambil data pada buffer serial...................................................................................
43 Gambar 3.17 Diagram Alir Program Eksekusi ......................................
42 (b) Rencana form untuk menyimpan data ........................
32 (b) Rangkaian IRF .............................................................
41 Gambar 3.15 (a) Rencana form awal saat akan menyimpan data. .........
40 Gambar 3.14 Rencana tampilan form eksekusi Visual Basic ................
40 Gambar 3.13 Membership Output PWM ................................................
39 Gambar 3.12 Membership error 1 dan error 2 ......................................
38 Gambar 3.11 Diagram Alir Fuzzy ...........................................................
38 Gambar 3.10 Diagram Alir tampilan awal LCD ........................................
36 Gambar 3.9 Diagram Alir Program Utama ..............................................
36 Gambar 3.8 Rangkain Mikrokontroler ATMega 32 .............................
34 Gambar 3.7 Rangkain Reset ..................................................................
34 Gambar 3.6 Rangkaian Osilator ............................................................
33 Gambar 3.5 Rangkaian LCD .................................................................
51 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 4.6 Tampilan form “Help (About)” .........................................55 Gambar 4.7 Tampilan form “Setting” ...................................................
55 Gambar 4.8 Contoh data yang disimpan pada komputer ......................
56 Gambar 4.9 Contoh data yang disimpan Mikrosoft Exel 2007 ............
56 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Konfigurasi bit clock select untuk memilih sumber clock TCRR0[10] .................................................13 Tabel 2.2 Konfigurasi bit clock select untuk memilih sumber clock TCRR1B[10] ...............................................
13 Tabel 2.3 Konfigurasi bit clock select untuk memilih sumber clock TCRR2[10] .................................................
14 Tabel 2.4 Perbandingan USB dengan interface lain [12] ..................
19 Tabel 3.1 Konfigurasi PORT MIkrokontroler yang akan digunakan
37 Tabel 3.2 Aturan-aturan kendali fuzzy yang di gunakan ...................
39 Tabel 4.1 Perbandingan Suhu Processor berdasarkan set-point .......
45 Tabel 4.2 Perbandingan PWM keluaran antara data dengan teoritis
47 Tabel 4.3 Perbandingan antara thermometer digital dengan sensor suhu LM35 .........................................................................
50 Tabel 4.4 Sampel komunikasi antara ATMega 32 dengan Visual Basic di komputer .......................................................................
47 Tabel 4.5 Hasil Pengujian keluaran penguat daya(supply 12V dan beban 2 buah thermoelectric dirangkai pararel) ................
53 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari, banyak anggota masyarakat telah menggunakan komputer sebagai alat penunjang/ mempermudah pekerjaan (video rendering, video editing, music editing) dan sarana refresing (game,
multimedia seperti music, video). Saat menyalakan komputer dan
menggunakannya untuk beberapa waktu lamanya, komputer tersebut akan
menimbulkan panas pada beberapa bagian komponennya. Pendingin dalam
computer digunakan untuk mendinginkan CPU dari panas berlebih. Komputer
memerlukan suatu sistem pendingin yang digunakan untuk mendinginkan CPU
(Central Processing Unit). Adapun contoh pendingin yang beredar di kalangan
masyarakat antara lain adalah Heatsink, Heatsink dengan kipas, Liquid Nitrogen, dan Watercooling [1].
Jika panas yang dihasilkan tidak dapat diatasi, maka dapat
menyebabkan kerusakan yang serius pada beberapa komponen komputer.
Komponen pendingin yang utama dalam komputer salah satunya yang masih
banyak digunakan adalah kipas pendingin pada CPU (Prosesor). Sebagian besar
pengguna komputer tidak menyadari pentingnya kipas pendingin CPU ini. Hal
ini disebabkan kurangnya pengetahuan atau bahkan ketidakpedulian pengguna
kepada pentingnya komponen ini. Jadi sangatlah penting untuk mengetahui
fungsi kipas pendingin pada CPU karena CPU adalah otak dari komputer.
Apabila melakukan pembersihan secara rutin pada kipas ini, maka hal itu akan
terhindar dari kerusakan yang disebabkan oleh panas pada CPU yang terlalu
berlebihan. Kelemahan dari digunakannya kipas pendingin ini adalah suara
(noise) yang dihasilkan oleh putaran kipas, pembersihan rutin yang harus
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
dilakukan agar fungsi kipas bekerja dengan baik, dan tidak stabilnya suhu
prosessor pada kondisi bekerja penuh (full load).Berdasarkan hal di atas, penulis ingin membuat sebuah aplikasi pendingin komputer menggunakan bahan penghantar panas berupa air yang dapat mendinginkan prosesor komputer. Sistem ini menggunakan air coolant yang memiliki kalor jenis lebih besar dari air biasa sebagai media penghantar panas dan menggunakan thermoelectric untuk mendinginkan coolant tersebut. Cairan coolant yang di gunakan sebagai media penghantar diharapkan dapat segera didinginkan menggunakan Thermoelectric dibandingkan menggunakan sistem radiator. Sistem pendingin hasil penelitian ini diharapkan dapat mendinginkan prosessor CPU sehingga terhindar dari kerusakan akibat panas CPU yang berlebihan.
1.2 Tujuan dan Manfaat
Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan sebuah pendingin yang dapat bekerja mendinginkan prosesor sesuai dengan set point yang ditentukan dan dapat bekerja secara terus menerus dan memperoleh suatu pendingin komputer yang stabil dan mudah dalam perbaikan dan perawatan.
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk menambah literature aplikasi antara devais, elektronika analog, elektronika digital dan mikrokontroler.
1.3 Batasan Masalah
Batasan sistem pada penelitian ini adalah:
a. Sistem pendingin menggunakan set point = 25 ̊C.
b. Sistem pendingin menggunakan coolant air sebagai media penghantar panas.
c. Sistem pendingin dikendalikan melalui Mikrokontroler ATMega 32 dengan tampilan berupa Program di PC dan LCD.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
d. Komunikasi antara sistem pendingin dengan komputer menggunakan USB.
Komponen-komponen yang digunakan: a. Mikrokontroler ATMega 32.
b. Thermoelectric sebagai pendingin air.
c.
IRF540 (Mosfet) sebagai driver Thermoelectric.
d. LM35 (Precision Centigrade Temperature Sensor) sebagai sensor untuk mendeteksi suhu air dan potensio digunakan untuk mengetahui ketinggian air.
e.
IC FT232RL sebagai komunikasi USART to USB.
f. LCD (Liquid Crystal Display) 16x2, dan Visual Basic sebagai penampilnya.
g. Waterblock sebagai pengganti heatsink komputer dan pompa digunakan untuk mengalirkan air.
1.4 Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah:
a. Studi Literatur Mempelajari karakteristik Thermoelectric, prinsip kerja dari sistem
watercooling otomatis mengunakan teknologi Thermoelectric (Effect Peltier) , IC FT232RL USB to USART, Mikrokontroler ATMega 32.
b. Perencanaan dan Pembuatan Alat Perancangan alat ini meliputi perancangan perangkat lunak (software pada komputer dan mikrokontroler) dan perangkat keras (hardware).
Hal ini dilakukan dengan mempertimbangkan permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. Blok sistem yang akan dirancang ditunjukkan pada Gambar 1.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
Gambar 1.1 Diagram Blok Pengendalian Sistem WatercoolingDari Gambar 1.1, rangkaian akan bekerja berdasarkan data yang didapat oleh sensor. Potensiometer digunakan untuk mengukur ketinggian air pada coolant tank, LM35 untuk mengukur suhu air pada coolant tank, dan sensor suhu pada processor. Rangkaian ini bekerja untuk mencapai nilai set point dengan feedback berupa sensor LM35 dan sensor pada komputer, dan jika telah mencapai nilai tersebut rangkaian ini mempertahankan nilai set point tersebut dengan Fuzzy Logic Controller, dengan bebannya berupa thermoelectric yang dikontrol dengan menggunakan PWM. Plant harus terhubung dengan komputer agar plant tetap akan mencapai nilai set point yang telah ditentukan dengan
feedback berupa sensor LM35.
c. Pengujian Alat Variabel yang digunakan dalam pengujian ini berupa suhu processor, suhu air pada coolant, dan suhu processor yang di simpan dalam program visual basic dan ketinggian air yang ditampulkan pada penampil LCD.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
d. Analisa dan Pengambilan Kesimpulan Analisa dan pengambilan kesimpulan dilakukan dengan mengacu pada data yang diperoleh dan dari tingkat keberhasilan pendingin dalam mencapai set point yang diinginkan. .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II DASAR TEORI Bab ini membahas teori tentang termoelektrik, potensiometer, IRF540, LCD (Liquid Crystal Display), sensor suhu (LM35), komunikasi USB-USART FT232RL , Fuzzy Logic Controller (kendali dengan Fuzzy Logic), dan Mikrokontroler ATMega 32.
2.1 Thermoelectric
Thermoelectric merupakan sebuah fenomena terjadinya perubahan sifat-
sifat termodinamika menjadi sifat-sifat elektrik dan sebaliknya [2]. Dua buah batang dari bahan logam yang berbeda disambungkan pada kedua ujungnya sehingga membentuk sebuah rangkaian tertutup. Fenomena ini dinamakan efek
Seebeck , karena ditemukan oleh Thomas Seebeck pada tahun 1821. Begitu pula
bila dilakukan hal yang sebaliknya, yaitu jika rangkaian tertutup dari dua batang logam berbeda bahan yang disambungkan tersebut dialirkan arus listrik. Pada salah satu ujung sambungan akan menyerap kalor, sehingga menjadi hangat dan pada ujung sambungan lainnya akan terasa dingin. Fenomena ini ditemukan Jean Charles Athanase Peltier pada tahun 1834, sehingga dinamakan efek Peltier.
Efek Peltier inilah yang menjadi dasar bagi cooling termoelektrik. Dengan menempatkan ujung dari sambungan yang menyerap kalor pada ruang yang akan didinginkan, ruang tersebut lama-kelamaan akan menjadi dingin akibat kalor dipindahkan ke tempat lain hanya menggunakan energi elektrik[3].
Salah satu rangkaian cooling termoelektrik adalah dengan menggunakan bahan semikonduktor. Penggunaan bahan semikonduktor tipe-p dan tipe-n adalah untuk memperluas permukaan dari tempat penyerapan dan pelepasan kalor. Gambar mengenai effect Platier dapat dilihat pada Gambar 2-1 dan penampang termoelektrik pada Gambar 2-2 (a).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Gambar 2-1 Effect Paltier yang terjadi pada rangkaian tertutup pada dua buah logam yang berbeda[4] (a)
(b) Gambar 2-2 Penampang Thermoelectric dengan sepasang sambungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Ketika elektron berpindah dari bahan tipe P ke bahan tipe N melalui suatu sambungan elektrik, elektron melompat ke energi yang lebih tinggi dengan menyerap energi panas (pada sisi dingin). Secara berlanjut melalui kisi-kisi bahan, elektron mengalir dari bahan tipe N ke bahan tipe P melalui suatu sambungan elektrik, sambil melepaskan keadaan energi panas yang melemah ke bagian sisi panas.
2.2 Rangkaian Elektronis
2.2.1 Sensor Suhu LM35
Sensor suhu LM35 mempunyai kemampuan untuk mengetahui suhu suatu ruangan dalam skala °C (Celcius) dengan keluaran tegangan linier + 10.0 mV/°C, dapat bekerja pada tegangan 5V-30V, dengan rentang suhu -55°C s/d 150°C[7]. Gambar dari sensor LM35 ditunjukkan pada Gambar 2-3.
Gambar 2-3 Sensor Suhu LM35 [7]
2.2.2 Potensiometer
Potensiometer adalah resistor variable tiga terminal dengan sambungan geser atau putar yang membentuk pembagi tegangan yang dapat disetel. Potensiometer digunakan sebagai pengukur ketinggian, pada potensio diberikan sebuah pelampung yang dapat mengapung di atas permukaan caiaran.
Gambar dari Potensiometer dan rangkaiannya ditunjukan pada gambar 2-4.
(a) (b)
Gambar 2-4 (a) Potensiometer, (b) Rangkaian potensiometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
2.2.3 Photocoupler TLP521 Photocoupler merupakan komponen yang berfungsi sebagai swicthcing
atau saklar. Photocoupler ini memiliki maksimal Collector-Emiter Voltage sebesar 55V, Isolation Voltage 2500Vrms, Rise Time 3us dan Fall Time 2us[8].
Photocoupler ini digunakan sebelum rangkaian mosfet. Gambar dari Photocoupler
TLP521 ditunjukkan di Gambar 2-5.(a) (b) Gambar 2-5 (a)Photocoupler TLP52,(b) Rangkaian ekivalen [8]
2.2.4 MOSFET Sebagai Saklar (IRF 540)
Rangkaian MOSFET (IRF540) sebagai saklar ditunjukkan pada Gambar 2-
6. MOSFET mampu menangani arus dan tegangan yang lebih besar dibandingkan dengan transistor BJT biasa dan hampir tidak diperlukannya arus pada Gate untuk dapat bekerja, karena besarnya dipengaruhi oleh besarnya . Rangkaian ini digunakan sebagai saklar, maka besarnya dibatasi oleh besarnya beban, dengan nilai maksimal adalah:
= (2.3)
Gambar 2-6 Rangkaian MOSFET sebagai saklar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
2.3 Mikrokontroler AVR seri AT Mega 32
2.3.1 Gambaran Umum
Mikrokontroler AVR Seri ATmega8535 memiliki arsitektur Reduced
Instruction Set Computing (RISC) 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam
kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock [9].
2.3.2 Fitur ATMega 32
Detail dari AT Mega 32 adalah sebagai berikut: a. Mikrokontroler AVR berkemampuan tinggi.
b. Mikrokontroler 8-bit berdaya rendah.
c. Memory Flash sebesar 32-Kilobyte.
d. EEPROM sebesar 1024 byte.
e. SRAM sebesar 2 Kilobyte.
f. Dua buah Timmer / Counter 8 bit.
g. Satu buah Timmer / Counter 16 bit.
h. PWM (Pulse Width Modulation) sebanyak 4 kanal (channels). i. ADC (Analog –to- Digital Conveter) 10 bit. j. Port komunikasi serial (USART). k. Antar muka SPI (Serial Periperal Interface). l. Unit Interupsi internal dan external. m. Saluran I/O sebanyak 32 buah, terdiri dari Port A, Port B, Port C, Port D. n. Kecepatan Maksimal 16 MHz.
2.3.3 Arsitektur dan Konfigurasi Pin AT Mega 32 Dalam penelitian ini, mikrokontroller yang digunakan adalah AT Mega32.
Konfigurasi lengkap dari pin AT Mega32 dapat dilihat di 2-7.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Gambar 2-7 Konfigurasi pin ATMega 32 [9] Konfigurasi pin yang digunakan adalah[9]:
a. Pin 10, merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan daya/VCC.
b. Pin 11 dan 31, merupakan pin yang berfungsi sebagai ground.
c. Port D.0 (RXD) dan port D.1 (TXD), merupakan port USART (Universal Asyncronous Reciver/Transmitter) yang berguna untuk komunikasi serial.
d. Port D.5 (OC1A), merupakan pin yang berfungsi sebagai output PWM.
e. Port A (PA0...PA7), merupakan pin yang berfungsi sebagai input ADC.
f. Port B (PB0...PB7) dan port C (PC0..PC7), sebagai pin I/O dua arah.
g. Pin 9, sebagai reset mikrokontroler.
h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
j. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC. Arsitektur AT Mega 32 dapat dilihat di Gambar 2-8.
Gambar 2-8 Arsitektur ATMega 32 [9] ALU (Arithmetic Logic Unit) adalah processor yang bertugas mengeksekusi (exsecutor) kode program yang ditunjuk oleh program counter.
Program memory adalah memori flash PEROM yang bertugas menyimpan
program (software) yang di buat dalam bentuk kode-kode program yang telah di compile berupa bilangan heksa atau biner.
Program Counter (PC) adalah komponen yang bertugas menunjukan ke
ALU alamat program memory yang harus diterjemahkan kode programnya dan dieksekusi.
Tiga puluh dua General Purpose Working Register (32 GPR) adalah atau ruang kerja yang mempunyai ruangan 8-bit. Tugas GPR adalah
register file
tempat ALU mengeksekusi kode-kode program, setiap instruksi ALU melibatkan GPR.
Static Random Accses Memory (SRAM) adalah RAM yang bertugas menyimpan data sementara sama seperti RAM.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13 Internal Pheripheral adalah peralatan/modul internal yang ada dalam
mikrokontroler seperti Port I/O, Interupsi Internal, Interupsi External,
Timer/Counter, USART, EEPROM, dan lain-lain. Setiap peralatan mempunyai
register port (register I/O) yang mengendalikan peralatan internal tersebut.2.3.4 Timer dan Counter
AVR Atmega32 memiliki tiga buah timer, yaitu Timer / Counter 0 (8- bit), Timer / Counter 1 (16 bit), dan Timer / Counter 2 (8 bit).
a. Timer / Counter 0 Pengaturan diatur oleh TCCR0 (Timer / Counter Control Register 0) yang dapat dilihat pada Gambar 2-9 dan Tabel 2-1.
Gambar 2-9 Register TCRR0[10] Tabel 2-1 Konfigurasi bit clock select untuk memilih sumber clock[10]
b. Timer / Counter 1 Pengaturan diatur oleh TCCR1B (Timer / Counter Control Register 1B) yang dapat dilihat pada Gambar 2-10 dan Tabel 2-2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Tabel 2-2 Konfigurasi bit clock select untuk memilih sumber clock[10]
c. Timer / Counter 2 Pengaturan diatur oleh TCCR2 (Timer / Counter Control Register 2) yang dapat dilihat pada Gambar 2-11 dan Tabel 2-3.
Gambar 2-11 Register TCRR2[10] Tabel 2-3 Konfigurasi bit clock select untuk memilih sumber clock[10]
2.3.5 USART
ATMega 32 telah dilengkapi dengan Universal Synchronous and
Asynchronous serial Reciver and Trasmitter (USART). Melalui USART dapat
dilakukan komunikasi secara serial dengan komputer atau perangkat lainnya[10].PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Sistem USART ATMega 32 memiliki beberapa keuntungan dibandingkan sistem UART, yaitu:
1. Operasi full dulplex
2. Mode operasi asinkron dan sinkron
3. Mendukung komunikasi multiprocessor
4. Mode kecepatan transmisi berordo Mbps Komunikasi USART dilakukan melalui pin RXD (PD0) dan TXD (PD1) serta pin XCK (PB0) untuk komunikasi synchronous. Untuk mengontrol USART digunakan register UCSRA, UCSRB, UCSRC (USART Control and Status
Register A, B, C) dan UBRR (USART Baud Rate Register).
2.3.6 ADC (Analog-to-Digital Converter)
Proses inisialisasi ADC meliputi process penentuan clock, tegangan referensi, format output data, dan metode pembacaan. Register yang perlu di set nilainya adalah ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register), ADCSRA (ADC
Control and Status Register A ), dan SFIOR (Special Function IO Register)
ADMUX merupakan register 8-bit yang berfungsi menentukan tegangan referensi ADC, format data output, dan saluran ADC yang digunakan. ADCSRA merupakan register 8 bit yang berfungsi melakukan manajemen sinyal kontrol dan status dari ADC.
2.4 LCD 16x2 (HD44780)
HD44780 merupakan LCD matriks dengan konfigurasi 16 karakter dengan jumlah baris 2 buah. Setiap karakter dibentuk oleh 8x5 atau 10x5 pixel. Gambar 2- 12 menunjukan konfigurasi kaki pada kaki LCD.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Pin pada LCD adalah sebagai berikut: • Pin 1 (VCC) : tegangan +5V untuk catu LCD.
- Pin 2 (GND) : tegangan 0V (ground) LCD.
- Pin 3 (Vee/Vdd) : tegangan pengatur contras LCD.
- Pin 4 (RS) : Register Select, pin pemilih register yang akan di akses.
- Pin 5 (R/W) : Mode baca atau tulis LCD.
: pin untuk mengaktifkan clock LCD.
- Pin 6 (E) • Pin 7-14 (D0-D7) : jalur bus data.
- Pin 15 (Anoda) : tegangan positif untuk backlight modul LCD, sekitar 4,5Volt.
- Pin 16 (Katoda) : tegangan positif untuk backlight modul LCD, sebesar 0Volt.
2.4.1 Proses Menampilkan Karakter di LCD
Untuk menampilkan karakter di LCD dilakukan dengan mengirimkan kode ASCII melalui jalur bus data. Jalur bus data dapat menggunakan 8bit atau hanya 4 bit saja. Jika menggunakan jalur bus data 4bit maka jalur bus data yang digunakan hanya D7…D4 saja dan dilakukan 2 kali dengan mengirimkan data nibble high dan
nibble low . Proses diawali terlebih dahulu dengan memberikan logika 1 pada pin
RS untuk masuk ke register data dilanjutkan dengan megirimkan data nibble high dan diikuti dengan memberikan logika 1 dan 0 pada pin E sebagai clock dan kemudian diikuti dengan mengirimkan data nibble low dan diulangi kembali dengan memberikan logika 1 dan 0 pada pin E. Sedangkan untuk memberikan perintah pada LCD dilakukan proses yang sama dengan proses untuk menampilkan karakter di LCD hanya saja pin RS harus diberi logika 0 untuk masuk ke register perintah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
2.5 Universal Serial Bus (USB) FT232RL
USB merupakan salah satu standar interface dalam proses transfer data antar komputer terutama dalam bentuk serial transfer. Standar ini digunakan untuk
interface antara peralatan terminal data dan komunikasi data.
IC FT232RL merupakan IC USB to Asynchronous Serial Data Transfer
Interface. Beberapa karakteristik fungsionalnya adalah sebagai berikut: 1.
Chip USB untuk asynchronous serial data transfer interface.
Konfigurasi 2. CBUS I/O pins.
3. Antarmuka UART dukungan untuk 7 atau 8 bit data, bit 1 atau 2 stop bits dan odd /
even / mark / space / no parity. menggunakan osilator eksternal4. Single Supply Operation. +3.3V ( ) sampai dengan +5.25V (osilator internal) .
5. Terintegrasi clock generation tanpa membutuhkan external crystal dan optional clock output.
Mendukung
6. bus powered, self powered dan high-power bus powered USB
configurations.Gambar 2-13 Konfigurasi IC FT232RL [11]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
2.6 Konfigurasi USB-B
Universal Serial Bus (USB) adalah salah satu standar interkoneksi antara
komputer dengan peralatan eksternal yang mampu mendukung kecepatan di atas 1
Mbps (bandingkan dengan serial yang cuma 20 Kbps).USB mempunyai beberapa kelebihan, diataranya:
1. Penggunaannya mudah. Cukup tancapkan peralatan USB ke konektor USB, komputer akan langsung mendeteksi adanya peralatan tersebut, tanpa perlu merestart komputer (Plug and play).
2. Mendukung 3 tipe kecepatan (Low, Full, dan High Speed).
3. Adanya powerdown (suspend) yaitu apabila tidak digunakan, secara otomatis, peralatan USB akan mengalami suspend, sehingga konsumsi daya bisa lebih kecil.
4. USB mensuply daya ke peralatan USB dengan arus sebesar 500 mA.
Sehingga apabila sebuah peralatan memerlukan daya sebesar 500 mA, maka peralatan tersebut tidak memerlukan tambahan daya.
5. USB bersifat multiplatform yaitu mendukung hampir semua sistem operasi.
Gambar 2-14 menunjukan konfigurasi pin pada USB-B .
(a) (b) Gambar 2-14 (a) Bentuk Soket USB tipe B. (b) Konfigurasi pin USB [12]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Keterangan:
1. VCC +5Volt
2. USB Data Signal Minus
3. USB Data Signal Plus
4. GND Tabel 2-4 Perbandingan USB dengan interface lain [12]