Perancangan Sistem Pengukuran Suhu Tanpa Menyentuh Objek Dengan Memanfaatkan Sensor Infrared Berbasis Arduino Uno Chapter III V
BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1.
Diagram Blok Sistem
Gambar 3.1 Diagram blok system
39
Universitas Sumatera Utara
3.1.1. Fungsi-fungsi diagram blok
1.
Blok Sensor suhu no contac sebagai sensor pengukur suhu
2.
Blok sensor jarak sebagai perbandingan antara jarak dengan suhu
3.
Blok Supply sebagai sumber tegangan ke mikrokontroler dan sensor
4.
Blok driver push button Sebagai inputan tombol pengukuran suhu ke
objek
Blok LCD sebagai output tampilan suhu dan jarak
6.
Blok laser sebagai penunjuk arah objeck yang di deteksi
3.2.
5.
Rangkaian Arduino uno
Gambar 3.2 rangkaian arduino uno
Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328.
IC (integrated circuit) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM),
6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor,
pin header ICSP, dan tombol reset. Hal inilah yang dibutuhkan untuk mensupport
40
Universitas Sumatera Utara
mikrokontrol secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power
supply adaptor AC ke DC atau juga battery.
Arduino Uno berbeda dari semua board mikrokontrol diawal-awal yang
tidak
menggunakan
chip
khusus
driver
FTDI
USB-to-serial.
Sebagai
penggantinya penerapan USB-to-serial adalah ATmega16U2 versi R2 (versi
sebelumnya ATmega8U2). Versi Arduino Uno Rev.2 dilengkapi resistor ke 8U2
ke garis ground yang lebih mudah diberikan ke mode DFU.
3.3.
Rangkaian sensor no contak
Gambar 3.3 Rangkaian sensor no contak
Ada dua cara untuk melakukan interfacing/antarmuka dengan sensor ini,
yaitu melalui komunikasi PWM atau SMBus (TWI atau I²C). Pada posting ini
akan dicoba menggunakan metode SMBus ( I²C) untuk membaca sensor dari
41
Universitas Sumatera Utara
arduino. Kelebihan menggunakan metode I²C adalah, kita dapat menghubungkan
sampai 127 perangkat sensor pada dua buah pin yang digunakan sehingga akan
dapat menggunakan lebih banyak sensor. Keunggulan sensor MLX90614 adalah,
kita akan mendapatkan hasil pembacaan yang sangat bagus dengan resolusi
pembacaan yang lebih baik.
Dengan menggunakan sensor ini, kita dapat mengukur temperatur dari -95
dan 720ºf (-70 sampai 382,2 ° C) dengan resolusi sampai 17bit. Hal ini artinya,
sama dengan 128X lebih cepat dari kemampuan ADC arduino dan dapat memiliki
arti dapat membedakan antara 25ºC dan 25.02ºC tanpa melakukan kontak dengan
objek. Dengan data sampai 17bit, maka kita akan mendapatkan resolusi sampai
0.0034ºC.
3.4.
Rangkaian sensor jarak
Gambar 3.4 Rangkaian jarak
Sensor jarak yang saya gunakan adalah sensor ultrasonic, yang
sudah di atur untuk mengukur jarak sampai dengan 3 meter, output sensor ini
analog sehingga dapat dengan mudah mensinkronkan antara sensor dengan
arduino.
42
Universitas Sumatera Utara
3.5.
Rangkaian LCD
Gambar 3.5 rangkaian LCD 26 x 2
Pada rangkaian ini LCD di hubungkan ke PORT arduino, RS LCD - D7
arduino, E LCD -D6 arduino, D4 LCD -D5 arduino, D5 LCD -D4 arduino, D6
LCD -D3 arduino, D7 LCD -D2 arduino.
3.6.
Rangkaian Laser
Gambar 3.6 rangkaian Laser
Rangkaian laser ini dihubungkan di pin D8 pada arduino, karena laser
akan hidup jika dalam pengukuran suhu suatu objek.
43
Universitas Sumatera Utara
3.7.
Flowchat Sistem
Start
inisialisasi
t
Tombol
ditekan?
y
Mengukur jarak
t
Jarak < 50 cm
y
Hidup Laser
&&
Mengukur Suhu
Tampil LCD
Selesai
Gambar 3.7 FlowcharSistem
44
Universitas Sumatera Utara
BAB 4
PENGUJIAN DAN HASIL
4.1.
Pengujian rangkaian Arduino
Pengujian sistem arduino uno r3 ini untuk memastikan bahwa sistem
arduino yang digunakan pada penelitian ini tidak rusak. Sehingga program yang
ditanamkan pada microcontroller mampu untuk memonitoring suhu seperti yang
diharapkan.
Pengujian sistem arduino uno r3 dilakukan dengan memprogram sistem
arduino uno r3 untuk membuat Pin 13 menjadi nilai positif negative atau 0 dan 1
yang diulang ulang dengan delay 1000 ms. kemudian keluaran tegangan dari Pin
13 akan diukur dengan voltmeter. Dimana data yang di dapatkan sebagai berikut.
Data 4.1. Data pengujian arduino uno
No
Waktu (s)
Tegangan (volt)
Status LED
1
1
4.89
Hidup
2
2
0.00
Mati
3
3
4.90
Hidup
4
4
0.00
Mati
4.2.
Pengujian Sensor MLX90614
MLX90614 adalah termometer inframerah yang sangat berguna karena
dalam pemakaiannya tidak diperlukan kontak antara sensor dan objek yang akan
diukur. Sensor memberikan pembacaan suhu rata-rata dari semua objek yang
45
Universitas Sumatera Utara
tercover oleh view dari sensor, sehingga tidak suhu mutlak dari sebuah objek yang
diamati. Dengan prinsip ini, maka dapat dimanfaatkan untuk mendeteksi
kehadiran ataupun perubahan suhu objek dalam range jangkaun sensor baik itu
gerakan objek ataupun kehadiran suatu objek.
Dengan program diatas sensor dapat mendeteksi objek, dalam program ini
data ditampilkan dengna pengiriman serial pada computer, yang telah disediakan
oleh arduino.
4.3.
pengujian rangkaian sensor jarak
Pengujian rangkaian sensor jarak ini dengan menggunakan analog.read(0);
yaitu membaca data analog pada sensor, karena output sensor jarak yang
digunakan analog, pengujian sensor dengna program sebagai berikut.
Dengan program diatas arduino akan membaca tegangan dari sensor, dan
akan ditampilkan diserial monitor pada arduino.
Data 4.3 Pengujian sensor jarak
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Jarak
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Output
4.70
2.35
1.57
1.18
0.94
0.78
0.67
0.59
0.52
0.47
nilai ADC
962
481
321
240
192
160
137
120
107
96
46
Universitas Sumatera Utara
4.4.
Pengujian rangkaian LCD
Pengujian LCD menggunakan arduino uno r3 sebagai alat untuk
memerintahkan LCD menampilkan beberapa karakter. Pada pengujian LCD ini
arduino uno r3 diberi program untuk menampilkan nilai suhu dan kelembaban.
Pengujian LCD bertujuan untuk memastikan LCD nya dapat berjalan
dengan baik. Sehingga pada proses monitoring suhu dan data yang diperoleh baik.
Data 4.4. Data pengujian arduino uno
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
4.5.
Nama PIN
Vss
Vdd
V0
RS
RW
E
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
ANODA
KATODA
Tegangan
0,0
4.49
0,69
4,48
0,0
0,0
4,49
4,49
4,49
4,49
0,01
4,47
0,01
4,48
4,51
0,0
Pengujian rangkaian Laser
Pengujian rangkaian laser yaitu dengan cara memprogram laser dengan
delay sesuai yang kita inginkan. Pengujian ini dilakukan agar mengtahui arduino
47
Universitas Sumatera Utara
dan laser dapat sinkronisasi dengan baik atau tidak. Setalah deprogram pin
arduino yang terhubung ke laser diukur menggunakan volt meter.
Data 4.5. Data pengujian arduino uno
No
Waktu (s)
Tegangan (volt)
Status laser
1
1
3.68
Hidup
2
2
0.00
Mati
Tabel diatas menunjukan laser dan arduino telah terhubung dengan baik.
48
Universitas Sumatera Utara
BAB 5
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian
dilanjutkan dengan tahap pengujian dan analisa maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Sistem Pengukuran suhu tanpa menyentuh objek dengan menggunakan
sensor MLX90614 telah menunjukkan kinerja yang baik. Hal ini
ditunjukkan dengan waktu Pembacaan suhu yang relatif singkat yaitu 2-3
detik. Hal ini merupakan sebuah kemajuan dalam bidang medis dimana
pengukuran suhu tubuh seseorang telah dapat dilakukan dalam waktu yang
lebih singkat dan tanpa menyentuh objek.
2. Sensor Jarak yang diaplikasikan kedalam Alat pengukuran suhu tanpa
menyentuh objek. Dalam pengaplikasianya sensor Jarak ini bekerja
sebagai pendeteksi Jarak. Setelah dideteksi akan ditransfer ke Arduino
sebagai sistem kendali dan penyimpan data dari sensor jarak.
3. Prinsip kerja Mikrokontroler Atmega328 sebenarnya membaca dan
menulis data. Setelah Sensor infrared dan sensor jarak melakukan deteksi
pada objek, maka secara otomatis data yang dideteksi akan masuk ke dalan
Mikrokontroller Atmega328 dan akan dikendalikan serta di proses dengan
program tertentu.
53
Universitas Sumatera Utara
5.2 SARAN
Penulis menyadari bahwa alat ini masih sangat membutuhkan banyak
pengembangan baik dari segi penggunaan dan sistem kerja, maka penulis
mempunyai beberapa saran demi kemajuan dan pengembangan alat ini yakni :
1
Untuk kedepannya dilakukan peningkatan kemampuan pada alat ini,
sehingga semakin cerdas dengan mengkombinasikan dengan komponen
lain, sehingga sistem kerjanya akan lebih baik lagi.
2
Untuk kedepannya diharapkan alat ini dapat dikembangkan lagi dengan
menambahkan keluaran tidak hanya melalui LCD saja tetapi juga dapat
ditambahkan output suara atau melalui handphone Android.
54
Universitas Sumatera Utara
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1.
Diagram Blok Sistem
Gambar 3.1 Diagram blok system
39
Universitas Sumatera Utara
3.1.1. Fungsi-fungsi diagram blok
1.
Blok Sensor suhu no contac sebagai sensor pengukur suhu
2.
Blok sensor jarak sebagai perbandingan antara jarak dengan suhu
3.
Blok Supply sebagai sumber tegangan ke mikrokontroler dan sensor
4.
Blok driver push button Sebagai inputan tombol pengukuran suhu ke
objek
Blok LCD sebagai output tampilan suhu dan jarak
6.
Blok laser sebagai penunjuk arah objeck yang di deteksi
3.2.
5.
Rangkaian Arduino uno
Gambar 3.2 rangkaian arduino uno
Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328.
IC (integrated circuit) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM),
6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor,
pin header ICSP, dan tombol reset. Hal inilah yang dibutuhkan untuk mensupport
40
Universitas Sumatera Utara
mikrokontrol secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power
supply adaptor AC ke DC atau juga battery.
Arduino Uno berbeda dari semua board mikrokontrol diawal-awal yang
tidak
menggunakan
chip
khusus
driver
FTDI
USB-to-serial.
Sebagai
penggantinya penerapan USB-to-serial adalah ATmega16U2 versi R2 (versi
sebelumnya ATmega8U2). Versi Arduino Uno Rev.2 dilengkapi resistor ke 8U2
ke garis ground yang lebih mudah diberikan ke mode DFU.
3.3.
Rangkaian sensor no contak
Gambar 3.3 Rangkaian sensor no contak
Ada dua cara untuk melakukan interfacing/antarmuka dengan sensor ini,
yaitu melalui komunikasi PWM atau SMBus (TWI atau I²C). Pada posting ini
akan dicoba menggunakan metode SMBus ( I²C) untuk membaca sensor dari
41
Universitas Sumatera Utara
arduino. Kelebihan menggunakan metode I²C adalah, kita dapat menghubungkan
sampai 127 perangkat sensor pada dua buah pin yang digunakan sehingga akan
dapat menggunakan lebih banyak sensor. Keunggulan sensor MLX90614 adalah,
kita akan mendapatkan hasil pembacaan yang sangat bagus dengan resolusi
pembacaan yang lebih baik.
Dengan menggunakan sensor ini, kita dapat mengukur temperatur dari -95
dan 720ºf (-70 sampai 382,2 ° C) dengan resolusi sampai 17bit. Hal ini artinya,
sama dengan 128X lebih cepat dari kemampuan ADC arduino dan dapat memiliki
arti dapat membedakan antara 25ºC dan 25.02ºC tanpa melakukan kontak dengan
objek. Dengan data sampai 17bit, maka kita akan mendapatkan resolusi sampai
0.0034ºC.
3.4.
Rangkaian sensor jarak
Gambar 3.4 Rangkaian jarak
Sensor jarak yang saya gunakan adalah sensor ultrasonic, yang
sudah di atur untuk mengukur jarak sampai dengan 3 meter, output sensor ini
analog sehingga dapat dengan mudah mensinkronkan antara sensor dengan
arduino.
42
Universitas Sumatera Utara
3.5.
Rangkaian LCD
Gambar 3.5 rangkaian LCD 26 x 2
Pada rangkaian ini LCD di hubungkan ke PORT arduino, RS LCD - D7
arduino, E LCD -D6 arduino, D4 LCD -D5 arduino, D5 LCD -D4 arduino, D6
LCD -D3 arduino, D7 LCD -D2 arduino.
3.6.
Rangkaian Laser
Gambar 3.6 rangkaian Laser
Rangkaian laser ini dihubungkan di pin D8 pada arduino, karena laser
akan hidup jika dalam pengukuran suhu suatu objek.
43
Universitas Sumatera Utara
3.7.
Flowchat Sistem
Start
inisialisasi
t
Tombol
ditekan?
y
Mengukur jarak
t
Jarak < 50 cm
y
Hidup Laser
&&
Mengukur Suhu
Tampil LCD
Selesai
Gambar 3.7 FlowcharSistem
44
Universitas Sumatera Utara
BAB 4
PENGUJIAN DAN HASIL
4.1.
Pengujian rangkaian Arduino
Pengujian sistem arduino uno r3 ini untuk memastikan bahwa sistem
arduino yang digunakan pada penelitian ini tidak rusak. Sehingga program yang
ditanamkan pada microcontroller mampu untuk memonitoring suhu seperti yang
diharapkan.
Pengujian sistem arduino uno r3 dilakukan dengan memprogram sistem
arduino uno r3 untuk membuat Pin 13 menjadi nilai positif negative atau 0 dan 1
yang diulang ulang dengan delay 1000 ms. kemudian keluaran tegangan dari Pin
13 akan diukur dengan voltmeter. Dimana data yang di dapatkan sebagai berikut.
Data 4.1. Data pengujian arduino uno
No
Waktu (s)
Tegangan (volt)
Status LED
1
1
4.89
Hidup
2
2
0.00
Mati
3
3
4.90
Hidup
4
4
0.00
Mati
4.2.
Pengujian Sensor MLX90614
MLX90614 adalah termometer inframerah yang sangat berguna karena
dalam pemakaiannya tidak diperlukan kontak antara sensor dan objek yang akan
diukur. Sensor memberikan pembacaan suhu rata-rata dari semua objek yang
45
Universitas Sumatera Utara
tercover oleh view dari sensor, sehingga tidak suhu mutlak dari sebuah objek yang
diamati. Dengan prinsip ini, maka dapat dimanfaatkan untuk mendeteksi
kehadiran ataupun perubahan suhu objek dalam range jangkaun sensor baik itu
gerakan objek ataupun kehadiran suatu objek.
Dengan program diatas sensor dapat mendeteksi objek, dalam program ini
data ditampilkan dengna pengiriman serial pada computer, yang telah disediakan
oleh arduino.
4.3.
pengujian rangkaian sensor jarak
Pengujian rangkaian sensor jarak ini dengan menggunakan analog.read(0);
yaitu membaca data analog pada sensor, karena output sensor jarak yang
digunakan analog, pengujian sensor dengna program sebagai berikut.
Dengan program diatas arduino akan membaca tegangan dari sensor, dan
akan ditampilkan diserial monitor pada arduino.
Data 4.3 Pengujian sensor jarak
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Jarak
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Output
4.70
2.35
1.57
1.18
0.94
0.78
0.67
0.59
0.52
0.47
nilai ADC
962
481
321
240
192
160
137
120
107
96
46
Universitas Sumatera Utara
4.4.
Pengujian rangkaian LCD
Pengujian LCD menggunakan arduino uno r3 sebagai alat untuk
memerintahkan LCD menampilkan beberapa karakter. Pada pengujian LCD ini
arduino uno r3 diberi program untuk menampilkan nilai suhu dan kelembaban.
Pengujian LCD bertujuan untuk memastikan LCD nya dapat berjalan
dengan baik. Sehingga pada proses monitoring suhu dan data yang diperoleh baik.
Data 4.4. Data pengujian arduino uno
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
4.5.
Nama PIN
Vss
Vdd
V0
RS
RW
E
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
ANODA
KATODA
Tegangan
0,0
4.49
0,69
4,48
0,0
0,0
4,49
4,49
4,49
4,49
0,01
4,47
0,01
4,48
4,51
0,0
Pengujian rangkaian Laser
Pengujian rangkaian laser yaitu dengan cara memprogram laser dengan
delay sesuai yang kita inginkan. Pengujian ini dilakukan agar mengtahui arduino
47
Universitas Sumatera Utara
dan laser dapat sinkronisasi dengan baik atau tidak. Setalah deprogram pin
arduino yang terhubung ke laser diukur menggunakan volt meter.
Data 4.5. Data pengujian arduino uno
No
Waktu (s)
Tegangan (volt)
Status laser
1
1
3.68
Hidup
2
2
0.00
Mati
Tabel diatas menunjukan laser dan arduino telah terhubung dengan baik.
48
Universitas Sumatera Utara
BAB 5
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian
dilanjutkan dengan tahap pengujian dan analisa maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Sistem Pengukuran suhu tanpa menyentuh objek dengan menggunakan
sensor MLX90614 telah menunjukkan kinerja yang baik. Hal ini
ditunjukkan dengan waktu Pembacaan suhu yang relatif singkat yaitu 2-3
detik. Hal ini merupakan sebuah kemajuan dalam bidang medis dimana
pengukuran suhu tubuh seseorang telah dapat dilakukan dalam waktu yang
lebih singkat dan tanpa menyentuh objek.
2. Sensor Jarak yang diaplikasikan kedalam Alat pengukuran suhu tanpa
menyentuh objek. Dalam pengaplikasianya sensor Jarak ini bekerja
sebagai pendeteksi Jarak. Setelah dideteksi akan ditransfer ke Arduino
sebagai sistem kendali dan penyimpan data dari sensor jarak.
3. Prinsip kerja Mikrokontroler Atmega328 sebenarnya membaca dan
menulis data. Setelah Sensor infrared dan sensor jarak melakukan deteksi
pada objek, maka secara otomatis data yang dideteksi akan masuk ke dalan
Mikrokontroller Atmega328 dan akan dikendalikan serta di proses dengan
program tertentu.
53
Universitas Sumatera Utara
5.2 SARAN
Penulis menyadari bahwa alat ini masih sangat membutuhkan banyak
pengembangan baik dari segi penggunaan dan sistem kerja, maka penulis
mempunyai beberapa saran demi kemajuan dan pengembangan alat ini yakni :
1
Untuk kedepannya dilakukan peningkatan kemampuan pada alat ini,
sehingga semakin cerdas dengan mengkombinasikan dengan komponen
lain, sehingga sistem kerjanya akan lebih baik lagi.
2
Untuk kedepannya diharapkan alat ini dapat dikembangkan lagi dengan
menambahkan keluaran tidak hanya melalui LCD saja tetapi juga dapat
ditambahkan output suara atau melalui handphone Android.
54
Universitas Sumatera Utara