Sistem Pemantauan Suhu, Tekanan Udara dan Ketinggian Tempat.
Sistem Pemantauan Suhu, Tekanan Udara dan Ketinggian Tempat
Nikodemus / 0927030Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha Jalan Prof. Drg. Suria Sumantri 65
Bandung 40164, Indonesia
ABSTRAK
Perkembangan teknologi dewasa ini sangat pesat terutama dalam hal memudahkan kinerja manusia, salah satunya dalam bidang instrumentasi elektronik yang menggabungkan antara pengetahuan elektronika dan instrumentasi. Pengukuran yang tepat dan cepat seperti perubahan suhu, tekanan udara, dan ketinggian tempat sangatlah diperlukan. Laporan Tugas Akhir ini akan membahas perancangan untuk sistem pemantauan suhu dan tekanan udara yang dibuat.
(2)
Temperature, Air Pressure and Altitude Monitoring System
Nikodemus / 0927030
Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha Jalan Prof. Drg. Suria Sumantri 65
Bandung 40164, Indonesia
ABSTRACT
The development of technology nowadays very rapidly, especially in terms of ease of human performance. One in the field of electronic instrumentation that combines knowledge of electronics and instrumentation. Precise measurement and rapid changes in temperature, air pressure and altitude is needed. This final report will discuss the design of monitoring system for temperature and air pressure are made.
(3)
DAFTAR ISI
ABSTRAK i
ABSTRACT ii
DAFTAR ISI iii
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN xi
BAB I. Pendahuluan 1
1.1.Latar Belakang 1
1.2.Rumusan Masalah 1
1.3.Tujuan Masalah 1
1.4.Batasan Penelitian 2
1.5.Sistematika Penelitian 2
BAB II. Landasan Teori 3
2.1.Sensor 3
2.1.1. Sensor Barometer 3
2.1.2. Sensor Gas CO 4
2.2.Microcontroller 5
2.2.1. Jenis-jenis Microcontroller 7
2.2.2. ATMega328P 7
2.2.3. Konfigurasi Pin 8
(4)
2.3.1. I2C(Inter Integrated Circuit) 10
2.3.2. Mekanisme Hubungan Antar Komponen 12
2.3.3. Master and Slave 13
2.3.4. Protokol Fisik I2C 13
2.3.5. Pengalamatan Perangkat pada Bus I2C 14
2.3.6. Universal Synchronous and Asynchronous serial receiver and transmitter(USART)
2.3.7. Analog to Digital Converter 17
2.4.Arduino 19
2.5.Frekuensi Radio 21
2.5.1. APC 220 Radio Communication Module 21
2.6.Borland Delphi 7 22
BAB III. Perancangan 24
3.1.Diagram Blok 24
3.2.Flowchart 25
3.2.1. Flowchart Pemrograman Microcontroller 25
3.2.2. Flowchart Pemrograman pada Software di Komputer 27
3.2.3. Flowchart Timer Main Form 29
3.2.3.1. Timer 1 29
3.2.3.2. Timer 2 29
3.2.3.3. Timer 3 30
3.2.3.4. Timer 4 31
3.2.3.5. Timer 5 31
(5)
3.2.4. Flowchart Logfile 32
3.2.5. Flowchart Timer Logfile 33
3.3.Perancangan Tampilan Software pada Komputer 34
3.4.Penempatan Sensor 37
3.5.Perancangan Komunikasi Wireless 38
3.6.Pemrograman Microcontroller(Arduino) 43
3.7.Pemrograman Software pada Komputer 45
BAB IV. Hasil Percobaan 55
4.1.Tekanan Udara 55
4.2.Ketinggian Tempat di Atas Permukaan Laut 55
4.3.Temperatur 56
4.4.Pengamatan 57
4.4.1. Pengamatan pengukuran temperatur sebelum penyesuaian 57 4.4.2. Pengamatan pengukuran temperatur sesudah penyesuaian 58 4.4.3. Pengamatan pengukuran ketinggian tempat sebelum penyesuaian 59 4.4.4. Pengamatan pengukuran ketinggian tempat sesudah penyesuaian 60
4.4.5. Pengamatan tekanan udara 62
BAB V. Kesimpulan dan Saran 64
5.1.Kesimpulan 64
(6)
Daftar Pustaka 65
Lampiran A 66
Lampiran B 68
(7)
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
Tabel 2.1. Portpin B 9
Tabel 2.2. Portpin C 9
Tabel 2.3. Portpin D 10
Tabel 3.1. Koneksi pin Arduino 40
Tabel 4.1. Pengamatan pengukuran temperatur sebelum penyesuaian 57 Tabel 4.2. Pengamatan pengukuran temperatur sesudah penyesuaian 58 Tabel 4.3. Pengamatan pengukuran ketinggian tempat sebelum penyesuaian 60 Tabel 4.4. Pengamatan pengukuran ketinggian tempat sesudah penyesuaian 61
(8)
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
Gambar 2.1. PDIP ATMega328P 8
Gambar 2.2. I2C Bus 12
Gambar 2.3. I2C start and stop sequence 13
Gambar 2.4. Urutan pengiriman 14
Gambar 2.5 Urutan pengiriman pada bit awal 15
Gambar 2.6. Urutan pengiriman pengukuran HP03 untuk temperatur 15 Gambar 2.7. Urutan pengiriman pengukruan HP03 untuk tekanan udara 15 Gambar 2.8. Gambar ADC dengan kecepatan sampling rendah & tinggi 18
Gambar 2.9. Arduino UNO buatan DFRobot 20
Gambar 3.1. Diagram blok 24
Gambar 3.2. Flowchart pemrograman Microcontroller 26
Gambar 3.3. Flowchart software pada komputer 28
Gambar 3.4. Flowchart timer 1 29
Gambar 3.5. Flowchart timer 2 30
Gambar 3.6. Flowchart timer 3 30
Gambar 3.7. Flowchart timer 4 31
Gambar 3.8. Flowchart timer 5 32
Gambar 3.9. Flowchart logfile main 33
Gambar 3.10. Flowchart timer1 logfile 34
Gambar 3.11. Tampilan awal program pada komputer 35
Gambar 3.12. Tombol-tombol pada tampilan awal 35
Gambar 3.13. Beberapa tabel grafik pada tampilan awal 36
Gambar 3.14. Tampilan menu file 36
Gambar 3.15. Tampilan hasil pada file text logfile 37
Gambar 3.16. Tampilan grafik pada program 37
(9)
Gambar 3.18. Modul sensor MQ-7 38
Gambar 3.19. Modul sensor APC220 communication module 39
Gambar 3.20. Screenshot software untuk setting APC220 39
Gambar 3.21. Skematika resmi arduino tipe UNO 41
Gambar 3.22. Skematika masing-masing modul sensor 42
Gambar 3.23. Alat yang telah dibuat 42
Gambar 3.24. Pemrograman Microcontroller bagian inisialisasi 43 Gambar 3.25. Pemrograman Microcontroller bagian subprogram 44
Gambar 3.26. Pemrograman Microcontroller bagian mainloop 45
Gambar 3.27. Pemrograman software pada komputer bagian variabel form main 46 Gambar 3.28. Pemrograman software pada komputer bagian button start 46 Gambar 3.29. Pemrograman software pada komputer bagian setup port 47 Gambar 3.30. Pemrograman software pada komputer bagian button setting dan stop
47 Gambar 3.31. Pemrograman software pada komputer bagian timer1 form main 48 Gambar 3.32. Pemrograman software pada komputer bagian timer 2 form main 49 Gambar 3.33. Pemrograman software pada komputer bagian timer 3 form main 49 Gambar 3.34. Pemrograman software pada komputer bagian timer 4 form main 50 Gambar 3.35. Pemrograman software pada komputer bagian timer 5 form main 51
Gambar 3.36. Tampilan peringatan 51
Gambar 3.37. Pemrograman software pada komputer bagian variabel pada form logfile Gambar 3.38. Pemrograman software pada komputer bagian change file 52 Gambar 3.39. Pemrograman software pada komputer bagian border atas 52 Gambar 3.40. Pemrograman software pada komputer bagian status bar bawah 52 Gambar 3.41. Pemrograman software pada komputer bagian open, save dan form
create 53
Gambar 3.42. Pemrograman software pada komputer bagian recent files 53 Gambar 3.43. Pemrograman software pada komputer bagian start logging,timer 1,
stop logging 54
(10)
Gambar 4.1. Tampilan software GPSmeter 56
(11)
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Source code Microcontroller
Lampiran B Source code DELPHI 7 – Form Main Lampiran C Source code DELPHI 7 – Form Logfile
(12)
LAMPIRAN A
Source code mikrokontroler
#include <HP03.h> #include <Wire.h>
void setup() {
Serial.begin(9600); Serial.flush();
pinMode(10,OUTPUT); pinMode(3,OUTPUT); digitalWrite(10,HIGH); if(HP03.begin() == false){ delay(5000);
Serial.println(" "); } }
void loop() {
if(HP03.update() == false){ digitalWrite(10,HIGH); digitalWrite(3,HIGH); Serial.println(" ");} else
{
(13)
tampil(); }
}
void tampil() {
Int asap;
asap=analogRead(A0);
Serial.print((HP03.Temperature/10.0)-( HP03.Temperature/10.0*0.01)); Serial.print("/");
Serial.print(HP03.Pressure/100.0); HP03.distanceUnits = METERS; Serial.print("/");
Serial.print((HP03.getAltitude(HP03.Pressure)/10)+((HP03.getAltitude(HP03.Pressure)/10)*0 .002);
HP03.distanceUnits = FEET; Serial.print("/");
long kaki = HP03.getAltitude(HP03.Pressure); Serial.print(kaki);
Serial.print("/"); Serial.print(asap); delay(900);
Serial.println(" "); }
(14)
LAMPIRAN B
Source code Delphi 7 - FORM MAIN
unit U_chart;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, CPort, ExtCtrls, StdCtrls, TeeProcs, TeEngine, Chart, Series, Menus, ComCtrls;
type
TfrmMain = class(TForm) Chart2: TChart;
Chart1: TChart; Button1: TButton; Button2: TButton; Button3: TButton; Timer1: TTimer; Series1: TLineSeries; Edit1: TEdit;
Edit2: TEdit; Chart3: TChart; Edit3: TEdit; Edit4: TEdit;
(15)
Label1: TLabel; Label2: TLabel; Label3: TLabel;
MainMenu1: TMainMenu; About1: TMenuItem; Series2: TLineSeries; Timer2: TTimer; Timer3: TTimer; Timer4: TTimer; Series3: TBarSeries; Series4: TBarSeries; Label4: TLabel; Timer5: TTimer; Exit1: TMenuItem; filenya: TMenuItem; logfile: TMenuItem;
procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click(Sender: TObject); procedure Button3Click(Sender: TObject); procedure Timer1Timer(Sender: TObject); procedure Timer2Timer(Sender: TObject); procedure Timer3Timer(Sender: TObject); procedure Timer4Timer(Sender: TObject); procedure Timer5Timer(Sender: TObject); procedure Exit1Click(Sender: TObject); procedure logfileClick(Sender: TObject);
(16)
private
{ Private declarations } public
{ Public declarations }
end;
var
frmMain: TfrmMain; x: integer;
s: string;
a,b,c,d,e : string;
temperatur,tekanan,altitude,kaki,asap : real;
implementation
uses U_DM, U_note,CEK;
{$R *.dfm}
procedure TfrmMain.Button1Click(Sender: TObject); begin
x:=0;
Series1.Clear; Series2.Clear; Series3.Clear; Series4.Clear;
(17)
timer1.Enabled := true; timer2.Enabled := true; timer3.Enabled := true; timer4.Enabled := true; timer5.Enabled := true; DmTA.comport1.Open;
DmTA.comport1.Connected := true;
end;
procedure TfrmMain.Button2Click(Sender: TObject); begin
DmTA.comport1.ShowSetupDialog; end;
procedure TfrmMain.Button3Click(Sender: TObject); begin
x:=0;
timer1.Enabled :=false; timer2.Enabled :=false; timer3.Enabled :=false; timer4.Enabled :=false; timer5.Enabled :=false;
DmTA.comport1.Connected := false; DmTA.comport1.Close;
chart1.BottomAxis.Minimum:=0; chart2.BottomAxis.Minimum:=0;
(18)
chart3.BottomAxis.Minimum:=0; Series1.Clear;
Series2.Clear; Series3.Clear; Series4.Clear; end;
procedure TfrmMain.Timer1Timer(Sender: TObject); var
z: TStringList; begin
x:=x+1;
DMTA.comport1.ReadStr(s,16384); z := TStringList.Create;
z.Delimiter:='/'; z.DelimitedText:=s; a:=z[0];
b:=z[1]; c:=z[2]; d:=z[3]; e:=z[4]; edit1.text := a;
temperatur:= strtofloat(a); edit2.text := b;
tekanan:= strtofloat(b); edit3.text := c;
(19)
edit4.text := d; kaki:= strtofloat(d); asap:= strtofloat(e); end;
procedure TfrmMain.Timer2Timer(Sender: TObject); begin
x:=x;
with chart1 do begin
AllowPanning := pmHorizontal; AllowPanning := pmVertical; leftAxis.StartPosition := 2; BottomAxis.Automatic := False; BottomAxis.Maximum := x;
BottomAxis.Minimum := BottomAxis.Maximum-60; series1.AddY(temperatur);
if BottomAxis.Minimum <= 0 then begin BottomAxis.Minimum := 0;
end; end;
end;
procedure TfrmMain.Timer3Timer(Sender: TObject); begin
(20)
with chart2 do begin
AllowPanning := pmHorizontal; AllowPanning := pmVertical; leftAxis.StartPosition := 2; BottomAxis.Automatic := False; BottomAxis.Maximum := x;
BottomAxis.Minimum := BottomAxis.Maximum-60; series2.AddY(tekanan);
if BottomAxis.Minimum <= 0 then begin BottomAxis.Minimum := 0;
end; end;
end;
procedure TfrmMain.Timer4Timer(Sender: TObject); begin
x:=x;
with chart3 do begin
AllowPanning := pmHorizontal; BottomAxis.Automatic := False; BottomAxis.Maximum := x;
BottomAxis.Minimum := BottomAxis.Maximum-10; series3.AddY(altitude);
(21)
if BottomAxis.Minimum <= 0 then begin BottomAxis.Minimum := 0;
end;
end; end;
procedure TfrmMain.Timer5Timer(Sender: TObject); begin
if (temperatur>55) and (asap>450) then begin
frmCEK.Show; end;
end;
procedure TfrmMain.logfileClick(Sender: TObject); begin
frmNote.Show; end;
procedure TfrmMain.Exit1Click(Sender: TObject); begin
close; end;
(22)
LAMPIRAN C
Source code Delphi 7 – form logfile
unit U_note;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, ComCtrls, StdCtrls, Menus, FileManagers, ExtCtrls;
type
TfrmNote = class(TForm) FileManager1: TFileManager; MainMenu1: TMainMenu; Memo1: TMemo;
StatusBar1: TStatusBar; File1: TMenuItem; New1: TMenuItem; Open1: TMenuItem; Save1: TMenuItem; Saveas1: TMenuItem; N1: TMenuItem; N2: TMenuItem;
Mostrecentfiles1: TMenuItem; N3: TMenuItem;
(23)
Exit1: TMenuItem;
OpenDialog1: TOpenDialog; SaveDialog1: TSaveDialog; StartLogging1: TMenuItem; StopLogging1: TMenuItem; Timer1: TTimer;
procedure FileManager1ChangeFile(Sender: TObject); function FileManager1New(Sender: TObject): Boolean; function FileManager1Open(Sender: TObject;
FileName: TFileName): Boolean;
function FileManager1Save(Sender: TObject; FileName: TFileName): Boolean;
procedure FormCreate(Sender: TObject); procedure FormDestroy(Sender: TObject);
procedure FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction); procedure New1Click(Sender: TObject);
procedure Open1Click(Sender: TObject); procedure Save1Click(Sender: TObject); procedure Saveas1Click(Sender: TObject); procedure Exit1Click(Sender: TObject); procedure Memo1Change(Sender: TObject); procedure StartLogging1Click(Sender: TObject); procedure Timer1Timer(Sender: TObject); procedure StopLogging1Click(Sender: TObject); private
{ Private declarations } public
(24)
{ Public declarations } end;
var
frmNote: TfrmNote; y: integer;
implementation uses U_DM,U_Chart; {$R *.dfm}
procedure TfrmNote.FileManager1ChangeFile(Sender: TObject); begin
if (FileManager1.FileName <> '')
then Caption := 'LOG - ' + ExtractFileName(FileManager1.FileName) else Caption := 'LOG';
StatusBar1.Panels[1].Text := FileManager1.FileName; end;
function TfrmNote.FileManager1New(Sender: TObject): Boolean; begin
Memo1.Lines.Clear; Result := True;
(25)
end;
function TfrmNote.FileManager1Open(Sender: TObject; FileName: TFileName): Boolean;
begin
Memo1.Lines.LoadFromFile(FileName); Result := True;
end;
function TfrmNote.FileManager1Save(Sender: TObject; FileName: TFileName): Boolean;
begin
Memo1.Lines.SaveToFile(FileName); Result := True;
end;
procedure TfrmNote.FormCreate(Sender: TObject); begin
FileManager1.LoadMRUFromFile('MostRecentFiles.ini'); FileManager1.ShowMRUList(Mostrecentfiles1);
end;
procedure TfrmNote.FormDestroy(Sender: TObject); begin
FileManager1.SaveMRUToFile('MostRecentFiles.ini'); end;
(26)
procedure TfrmNote.FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction); begin
Action := FileManager1.Close; end;
procedure TfrmNote.New1Click(Sender: TObject); begin
FileManager1.New; end;
procedure TfrmNote.Open1Click(Sender: TObject); begin
FileManager1.Open; end;
procedure TfrmNote.Save1Click(Sender: TObject); begin
FileManager1.Save; end;
procedure TfrmNote.Saveas1Click(Sender: TObject); begin
FileManager1.SaveAs; end;
procedure TfrmNote.Exit1Click(Sender: TObject); begin
(27)
Close; end;
procedure TfrmNote.Memo1Change(Sender: TObject); begin
FileManager1.Modified := True; end;
procedure TfrmNote.StartLogging1Click(Sender: TObject); begin
Timer1.Enabled := true; y := 0;
end;
procedure TfrmNote.Timer1Timer(Sender: TObject); begin
y := y+1;
memo1.Lines.Add(FormatDateTime('c',now)+'--'+'temperatur='+' '+U_Chart.a+' '+ 'tekanan='+' '+U_Chart.b+' '+'altitude(meter)='+' '+U_Chart.c+' '+'altitude(kaki)='+ ' '+U_Chart.d+');
end;
procedure TfrmNote.StopLogging1Click(Sender: TObject); begin
(28)
Timer1.Enabled:= false; end;
(29)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Teknologi dengan pesatnya berkembang saat ini, hampir sebagian besar hidup daripada setiap insan manusia tidak lepas dari teknologi. Teknologi yang memudahkan kinerja manusia salah satunya dalam bidang elektronika dan instrumentasi yang merupakan cabang ilmu/ rekayasa yang menggabungkan antara pengetahuan elektronika dan instrumentasi.
Dalam suatu instrumentasi, terdapat bermacam-macam hal yang haruslah diperhatikan seperti perubahan suhu, tekanan udara, ketinggian tempat. Perlunya akan hasil pengukuran yang tepat dan cepat, dengan peralatan pengukuran atau alat pengukur secara elektronik sistem yang tepat pengaplikasiannya merupakan bagian dasar instrumentasi sangat memungkinkan dirancang sedemikian rupa. Oleh karena itu perancangan sebuah sistem pemantauan perubahan suhu, tekanan udara, dan ketinggian tempat beserta perangkat lunak dan perangkat kerasnya dilakukan.
1.2.Rumusan Masalah
Bagaimana Merancang sebuah sistem elektronika dan instrumentasi, yang mampu mengukur tingkat suhu, tekanan udara, dan ketinggian tempat.
1.3.Tujuan Penelitian
Merancang sebuah sistem elektronika dan instrumentasi, yang mampu mengukur tingkat suhu, tekanan udara, dan ketinggian tempat.
(30)
1.4. Batasan Masalah
Yang dibahas pada tugas akhir ini antara lain adalah:
Perancangan hardware untuk pemantauan suhu, tekanan udara, dan ketinggian tempat.
Pemrograman sistem baik di microcontroller dan aplikasi pengguna untuk memantau di komputer dalam hal ini menggunakan bahasa pemrograman C(microcontroller) dan Delphi 7 (aplikasi pengguna). Rentang pengukuran yang bisa dipantau tentunya sebatas spesifikasi
sensor.
Tidak membahas soal sekuritas data logfile.
1.5. Sistematika Penulisan
BAB 1 membahas tentang latar belakang, identifikasi masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2 membahas tentang landasan teori yang berkaitan dengan “Sistem Pemantauan Suhu, Tekanan Udara, dan Ketinggian Tempat”.
BAB 3 membahas tentang perancangan alat dan program pada “Sistem Pemantauan Suhu, Tekanan Udara, dan Ketinggian Tempat”.
BAB 4 membahas tentang percobaan yang dilakukan untuk menyesuaikan alat ukur yang telah dibuat dengan alat ukur acuan.
BAB 5 membahas tentang kesimpulan dan saran untuk pengembangan selanjutnya.
(31)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan dan teori yang telah dijelaskan pada bab-bab sebelumnya maka didapat kesimpulan sebagai berikut :
Alat ukur telah berhasil dibuat dan mampu mengukur tingkat suhu, tekanan udara, dan ketinggian tempat di suatu tempat dengan menampilkan grafik-grafik yang bisa dilihat oleh pemantau.
Hasil pengamatan pada temperatur udara didapatkan selisih terhadap alat acuan sebesar 0.24 %. Sedangkan hasil pengamatan ketinggian tempat didapatkan selisih terhadapt alat acuan sebesar 0.98 %.
5.2. Saran
Berdasarkan percobaan dan pembahasan ada beberapa saran untuk pengembangan, diantaranya adalah :
Alat yang dibuat ditambahkan kemampuan fitur tambahan seperti mampu mengirimkan datanya via internet dan bisa dilihat dari website. Desain yang lebih efektif, efisien dan tahan terhadap kondisi-kondisi
(32)
Sistem Pemantauan Suhu, Tekanan Udara dan Ketinggian Tempat
Nikodemus
Jurusan Sistem Komputer Universitas Kristen Maranatha
ABSTRACT
The development of technology nowadays very rapidly, especially in terms of ease of human performance. One in the field of electronic instrumentation that combines knowledge of electronics and instrumentation. Precise measurement and rapid changes in temperature, air pressure and altitude is needed. This final report will discuss the design of monitoring system for temperature and air pressure are made.
1. PENDAHULUAN
Teknologi dengan pesatnya berkembang saat ini, hampir sebagian besar hidup daripada setiap insan manusia tidak lepas dari teknologi. Teknologi yang memudahkan kinerja manusia salah satunya dalam bidang elektronika dan instrumentasi yang merupakan cabang ilmu/ rekayasa yang menggabungkan antara pengetahuan elektronika dan instrumentasi.
Dalam suatu instrumentasi, terdapat bermacam-macam hal yang haruslah diperhatikan seperti perubahan suhu, tekanan udara, ketinggian tempat. Perlunya akan hasil pengukuran yang tepat dan cepat, dengan peralatan pengukuran atau alat pengukur secara elektronik sistem yang tepat pengaplikasiannya merupakan bagian dasar instrumentasi sangat memungkinkan dirancang sedemikian rupa. Oleh karena itu perancangan sebuah sistem pemantauan perubahan suhu, tekanan udara, dan ketinggian tempat beserta perangkat lunak dan perangkat kerasnya dilakukan.
2. LANDASAN TEORI 2.1. Sensor
Sensor adalah alat untuk mendeteksi atau mengukur sesuatu, dan juga digunakan untuk mengubah variasi mekanis, panas, sinar, kimia dan lain-lain menjadi tegangan dan arus listrik. Dalam lingkungan
(33)
sistem pengendali, sensor memberikan kesamaan yang menyerupai indera(penglihatan, pendengaran, penciuman, perasa) yang kemudian akan diolah oleh controller sebagai otaknya.
2.1.1. Sensor Barometer
Sensor barometer digunakan untuk mengukur tekanan udara di sekitar sensor tersebut, untuk Tugas Akhir ini sensor barometer yang digunakan adalah produk dari HOPE RF dengan jenis HP03. HP03 terdiri dari piezo-resistive yang merupakan bahan bila tertekan atau diregangkan permukaanya hambatannya akan berubah terhadap arus listrik dan ADC(Analog to Digital Converter) dengan tingkat keakurasian kalibrasi yang tinggi pada sensor.
2.1.2. Sensor Gas CO
Sensor Gas CO digunakan untuk mendeteksi kadar CO dari hasil pembakaran. Sensor asap yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah produk dari Henan Hanwei Electronics jenis MQ-7 yang digunakan sebagai fitur tambahan alarm. MQ-7 terdiri dari material sensitif SnO2 (Timah Dioksida) yang
memiliki konduktivitas rendah di udara bersih. Sensor ini dapat mendeteksi dengan metode perubahan temperatur tinggi dan rendah, dan mendeteksi gas CO (Karbon Monoksida) saat temperatur rendah.
Konduktivitas sensor akan semakin tinggi dan berbanding lurus dengan pertambahan konsentrasi gas. Ketika temperatur tinggi sensor ini akan membersihkan gas-gas lain yang terhisap pada temperatur rendah.
2.2.Microcontroller
Microcontroller adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya
terdapat sebuah inti unit prosesor, memori dan perlengkapan input output. Dengan kata lain,
microcontroller adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali
dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja microcontroller sebenarnya membaca dan menulis data.
2.3.Fitur Periferal
Fitur periferal adalah fitur input/output suatu microcontroller yang berguna untuk berhubungan dengan dunia luar, contoh dalam hal transaksi data dengan komputer atau microcontroller lain.
(34)
2.3.1. I2C(Inter Integrated IC)
Salah satu fitur periferal Microcontroller yang digunakan untuk Tugas Akhir ini adalah I2C (Inter
Integrated Circuit). I2C merupakan bus standar yang didesain oleh Philips pada awal tahun 1980an untuk
memudahkan komunikasi antar komponen yang tersebar pada papan rangkaian. I2C merupakan singkatan
dari Inter IC atau komunikasi antar IC, sering disebut juga IIC atau I2C.
2.3.2. USART(Universal Synchronous Asynchronous serial Receiver and Transmitter) USART (Universal Synchronous Asynchronous serial Receiver and Transmitter) merupakan
protokol komunikasi serial yang terdapat pada beberapa microcontroller. USART menghubungkan
microcontroller dengan PC, GPS atau modem, dan peralatan lain yang mendukung fasilitas USART.
2.3.3. ADC(Analog ot Digital Converter)
Analog to digital converter yang merupakan alat bantu digital penting untuk teknologi kontrol
proses yang menerjemahkan informasi analog ke bentuk digital. Sebagian besar pengukuran variabel-variabel dinamik dilakukan oleh piranti ini yang menerjemahkan informasi mengenai variabel-variabel ke bentuk sinyal listrik digital Untuk menghubungkan sinyal ini dengan sebuah Microcontroller. Hal-hal mengenai konversi ini harus diketahui sehingga ada keunikan, hubungan khusus antara sinyal analog dan digital.
2.4. Arduino
Arduino merupakan sistem microcontroller dalam membuat aplikasi elektronika maupun
robotika, arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip microcontroller dengan jenis AVR dari perusahaan ATMEL.
Hardware arduino adalah sebuah chip microcontroller AVR yang ke dalamnya sudah dimasukkan
sebuah bootloader. Tanpa bootloader, software arduino yang hadir dalam satu paket dengan hardware
arduino, tidak dapat digunakan untuk memprogram program hasil kompilasi ke dalam chip.
2.5. Frekuensi Radio
Frekuensi radio merupakan suatu sinyal arus bolak-balik frekuensi tinggi (AC) yang berjalan terus pada suatu konduktor tembaga dan kemudian diradiasikan ke udara melalui sebuah antena. Suatu antena mengubah suatu sinyal kabel menjadi sinyal wireless dan sebaliknya. Ketika sinyal AC frekuensi tinggi
(35)
diradiasikan ke udara, maka akan membentuk gelombang radio. Gelombang radio ini akan menjauh dari sumber (antena) pada suatu garis lurus di segala jurusan dengan segera.
2.6. APC 220 Radio Communication Module
APC 220 adalah modul komunikasi wireless. APC 220 bekerja pada frekuensi 418 MHZ sampai
455 MHZ (UHF). Komunikasi bisa mencapai 1000 meter dalam keadaan Line of sight dan 2400 bps air
rate. Air rate berbeda dengan baud rate, air rate adalah laju data mengudara sedangkan baud rate adalah
laju data UART.
2.7. Borland Delphi 7
Software Borland Delphi yang merupakan program aplikasi berbasis Object Pascal dari Borland.
Selain itu, Delphi juga memberikan fasilitas pembuatan aplikasi visual. Delphi merupakan pilihan dalam pembuatan aplikasi visual karena memberikan produktivitas yang tinggi.
3. PERANCANGAN 3.1. Block Diagram
Gambar 1 Hardware block diagram
Pada gambar 1 alur sistem harus memiliki input, proses dan output dan dalam hal ini akan diterangkan per blok, diantaranya :
Blok sensor 1 : sensor HP03 merupakan sensor barometrik dan suhu dalam 1 modul sensor, sensor ini mengirimkan data yang dideteksi oleh sensor tersebut ke microcontroller untuk diproses.
Blok sensor 2 : sensor MQ-7 merupakan sensor gas CO, sensor ini mendeteksi gas CO di sekitarnya dan mengirimkan kepada microcontroller untuk diproses.
Blok microcontroller : Merupakan microcontroller jenis ATmega328P yang sudah menyatu dalam modul arduino jenis UNO, microcontroller memproses data yang diterima dari ke-2 sensor tersebut dan mengirimkannya ke komputer.
(36)
Blok komputer : Komputer menerima data dari jalur serial dan menampilkannya di monitor komputer dalam bentuk grafik sesuai data dari ke-2 sensor.
3.2. Flowchart Pemrograman Hardware & Software
Pada flowchart gambar 2 menggambarkan tentang alir program pada microcontroller. Program dijalankan kemudian akan ada tahap inisialisasi yang melakukan beberapa persiapan seperti, menyiapkan
serial dan pinMode. Kemudian program memasuki tahap loop main program di tahapan yang kedua microcontroller akan mengecek sensor sudah terupdate (maksudnya terupdate dalam hal ini apakah sensor
HP03 sudah berhasil melakukan kalkulasi nilai-nilai yang akan dia berikan kepada microcontroller atau
belum), bila “tidak” maka tahap akan diulang bila “ya” maka microcontroller akan membaca data dari
sensor HP03.
Kemudian membaca data dari sensor MQ-7 mengolah data data yang diterima dari sensor MQ-7 dan mengirimkan data ke komputer.
(37)
Pada flowchart gambar 3 menggambarkan alir dari pemrograman software di komputer.Program dijalankan dan terdapat tampilan menu tombol yang ditekan.
Prosedur tombol start : Tombol ini akan membuka comport dan mengaktifkan timer 1 sampai timer 5.
Prosedur tombol stop : Tombol ini akan menutup comport dan menon-aktifkan timer1 sampai timer 5.
Prosedur tombol setting : Tombol ini akan memunculkan form dengan tampilan setting serial.
Prosedur tombol logfile : Tombol ini akan memunculkan form logfile.
Prosedur tombol keluar : Keluar dari program.
(38)
Pada flowchart gambar 4 menggambarkan alir pemrograman software untuk logfile. Form logfile muncul dan akan ada tampilan menu tombol, sebagai berikut :
Prosedur tombol new : Membersihkan layar logfile.
Prosedur tombol open : Membuka file logfile(.txt).
Kemudian menampilkan data isi file tersebut ke layar.
Prosedur tombol save/as : Menyimpan data hasil logging kedalam (.txt) file.
Prosedur tombol start logging :Memulai logging.
Kemudian menampilkan data ke layar.
Prosedur tombol stop logging : Menghentikan logging.
Kembali : Kembali ke main form.
(39)
Gambar 5 flowchart pemrograman software timer main form dan logfile form
Gambar 5 merupakan prosedur timer dimana terdapat 5 timer untuk form main dan 1 timer pada
form logfile. Masing-masing timer mempunyai tugas sendiri-sendiri yaitu :
Timer 1 form main : memilah-milah data yang didapat dari microcontroller melalui antarmuka serial. Timer 2 form main : setting grafik temperatur kemudian menampilkannya.
Timer 3 form main : setting grafik tekanan udara kemudian menampilkannya. Timer 4 form main : setting grafik ketinggian tempat kemudian menampilkannya. Timer 5 form main : menampilkan peringatan bila variabel suhu > 55 & asap > 700.
Timer 1 form logfile : Menampilkan tanggal-waktu sekarang, temperatur, tekanan, dan ketinggian
(40)
4. PERCOBAAN
Percobaan dilakukan untuk melakukan penyesuaian alat ukur yang telah dibuat dengan alat acuan. Dengan cara menyesuaikan keluaran dari suatu alat pengukuran agar sesuai dengan besaran dari standar alat acuan yang digunakan. Alat ukur yang telah dibuat diverifikasi, tentunya dengan bahan-bahan acuan untuk dilakukan 2 kali pengamatan pada saat sebelum dan sesudah untuk variabel temperatur dan ketinggian tempat.
Pengamatan dilakukan dengan mencatat masing-masing 30 datum temperatur dari alat yang telah dibuat dengan alat acuan. Data dari kedua alat tersebut kemudian diselisihkan. Setelah diselisihkan kemudian di persentase terhadap alat acuan setiap datum selisih dan dihasilkan nilai selisih 1%. Untuk nilai penyesuaian yang akan ditambah/dikurangkan ke pemrograman hardware ,maka mengurangkan setiap
datum alat acuan dengan alat yang dibuat, dipersentasekan kembali, kemudian dirata-rata dan mendapatkan
hasil -1% untuk di tambahkan ke pemrograman hardware.
Nilai rata-rata penyesuaian yang didapat dari pengamatan sebelum penyesuaian yaitu -1 %, ditambahkan dengan nilai temperatur alat yang telah dibuat, kemudian di lakukan pengamatan ulang, kembali mencari nilai selisih, dan mencari rata-rata persentase selisih senilai 0.24 %. Penyusutan nilai 0.76 % dari nilai sebelum penyesuaian yaitu 1 %.
Untuk ketinggian tempat pengamatan dilakukan di 5 lokasi berbeda dengan 5 datum yang diambil dari setiap lokasi. Selisih dicari dari kedua data alat acuan dan alat yang telah dibuat, dibuat persentasenya berdasarkan alat acuan, dirata-ratakan dan didapat hasil 1.10%. Kemudian mencari nilai penyesuaian dengan mengurangkan nilai alat acuan dengan alat yang telah dibuat, dipersentasekan kembali, dan kemudian dirata-ratakan didapat hasil +0.2% yang akan ditambahkan ke pemrograman hardware.
Nilai penyesuaian +0.2% yang didapat dari pengamatan sebelum penyesuaian ditambahkan ke nilai ketinggian tempat alat yang telah dibuat, dicari kembali selisihnya, kemudian dipersentase setiap nilai selisihnya, dirata-ratakan setiap nilai selisihnya didapat hasil 0.98 %. Penyusutan 0.12% dari nilai sebelum penyesuaian yaitu 1.10%.
Pengamatan untuk tekanan udara hanya dilakukan pada alat yang telah dibuat karena sulitnya menemukan alat acuan yang tepat dikarenakan harganya yang sangat tinggi dan langka.
(41)
5. KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan dan teori yang telah dijelaskan pada bab-bab sebelumnya maka didapat kesimpulan sebagai berikut :
Alat ukur telah berhasil dibuat dan mampu mengukur tingkat suhu, tekanan udara, dan ketinggian tempat di suatu tempat dengan menampilkan grafik-grafik yang bisa dilihat oleh pemantau.
Hasil pengamatan pada temperatur udara didapatkan selisih terhadap alat acuan sebesar 0.24 %. Sedangkan hasil pengamatan ketinggian tempat didapatkan selisih terhadapt alat acuan sebesar 0.98 %.
6. DAFTAR PUSTAKA
ADC(Analogtodigitalconverter),http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Teknik%20Antarmuka%20-%20ADC.pdf, November 2012.
APC220Radiocommounicationmodule,http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/APC220_Radio_Data_
Module%28 SKU:TEL0005%29, Oktober 2012.
Arduino,http://www.arduino.cc/, Juli 2012.
ArduinoHP03Forum,http://arduino.cc/forum/index.php?PHPSESSID=4b4750387e7224147af4250b798e
5934&topic=62817.0, Agustus 2012.
ATMega328Parduinomicrocontrollerdatasheet,http://www.dfrobot.com/image/data/DFR0176/ATmega
328P.pdf, Agustus 2012.
BorlandDelphi7,http://aloneangga.blogspot.com/2012/01/sekilas-tentang-borland-delphi-7.html, Februari
2013.
HP03Datasheet,http://www.datasheetarchive.com/HP03-datasheet.html, Agustus 2012.
MQ7,http://www.dfrobot.com/wiki/index.php?title=Carbon_Monoxide_Sensor%28MQ7%29_%28SKU:
SEN0132%29, Oktober 2012.
PenjelasantentangI2C,http://pima.kandangbuaya.com/2011/04/i2c-inter-ic-bus-twi/, Agustus 2012. PenjelasantentangUSART,http://polong.wordpress.com/2008/04/24/usart-pada-mikrokontroler-avr/,
(42)
DAFTAR PUSTAKA
ADC(Analogtodigitalconverter),http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Teknik%20Antarmuk
a%20-%20ADC.pdf, November 2012.
APC220Radiocommounicationmodule,http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/APC220_Ra
dio_Data_Module%28 SKU:TEL0005%29, Oktober 2012.
Arduino,http://www.arduino.cc/, Juli 2012.
ArduinoHP03Forum,http://arduino.cc/forum/index.php?PHPSESSID=4b4750387e7224147a
f4250b798e5934&topic=62817.0, Agustus 2012.
ATMega328Parduinomicrocontrollerdatasheet,http://www.dfrobot.com/image/data/DFR01
76/ATmega328P.pdf, Agustus 2012.
BorlandDelphi7,http://aloneangga.blogspot.com/2012/01/sekilas-tentang-borland-delphi-7.html, Februari 2013.
HP03 Datasheet,http://www.datasheetarchive.com/HP03-datasheet.html, Agustus 2012. MQ7,http://www.dfrobot.com/wiki/index.php?title=Carbon_Monoxide_Sensor%28MQ7%29
_%28SKU:SEN0132%29, Oktober 2012.
PenjelasantentangI2C,http://pima.kandangbuaya.com/2011/04/i2c-inter-ic-bus-twi/,
Agustus 2012.
(1)
Pada flowchart gambar 3 menggambarkan alir dari pemrograman software di komputer.Program dijalankan dan terdapat tampilan menu tombol yang ditekan.
Prosedur tombol start : Tombol ini akan membuka comport dan mengaktifkan timer 1 sampai timer 5. Prosedur tombol stop : Tombol ini akan menutup comport dan menon-aktifkan timer1 sampai timer 5. Prosedur tombol setting : Tombol ini akan memunculkan form dengan tampilan setting serial. Prosedur tombol logfile : Tombol ini akan memunculkan form logfile.
Prosedur tombol keluar : Keluar dari program.
(2)
Pada flowchart gambar 4 menggambarkan alir pemrograman software untuk logfile. Form logfile muncul dan akan ada tampilan menu tombol, sebagai berikut :
Prosedur tombol new : Membersihkan layar logfile. Prosedur tombol open : Membuka file logfile(.txt). Kemudian menampilkan data isi file tersebut ke layar.
Prosedur tombol save/as : Menyimpan data hasil logging kedalam (.txt) file. Prosedur tombol start logging :Memulai logging.
Kemudian menampilkan data ke layar.
Prosedur tombol stop logging : Menghentikan logging. Kembali : Kembali ke main form.
(3)
Gambar 5 flowchart pemrograman software timer main form dan logfile form
Gambar 5 merupakan prosedur timer dimana terdapat 5 timer untuk form main dan 1 timer pada form logfile. Masing-masing timer mempunyai tugas sendiri-sendiri yaitu :
Timer 1 form main : memilah-milah data yang didapat dari microcontroller melalui antarmuka serial. Timer 2 form main : setting grafik temperatur kemudian menampilkannya.
Timer 3 form main : setting grafik tekanan udara kemudian menampilkannya. Timer 4 form main : setting grafik ketinggian tempat kemudian menampilkannya. Timer 5 form main : menampilkan peringatan bila variabel suhu > 55 & asap > 700.
Timer 1 form logfile : Menampilkan tanggal-waktu sekarang, temperatur, tekanan, dan ketinggian tempat(dalam meter dan kaki).
(4)
4.
PERCOBAAN
Percobaan dilakukan untuk melakukan penyesuaian alat ukur yang telah dibuat dengan alat acuan. Dengan cara menyesuaikan keluaran dari suatu alat pengukuran agar sesuai dengan besaran dari standar alat acuan yang digunakan. Alat ukur yang telah dibuat diverifikasi, tentunya dengan bahan-bahan acuan untuk dilakukan 2 kali pengamatan pada saat sebelum dan sesudah untuk variabel temperatur dan ketinggian tempat.
Pengamatan dilakukan dengan mencatat masing-masing 30 datum temperatur dari alat yang telah dibuat dengan alat acuan. Data dari kedua alat tersebut kemudian diselisihkan. Setelah diselisihkan kemudian di persentase terhadap alat acuan setiap datum selisih dan dihasilkan nilai selisih 1%. Untuk nilai penyesuaian yang akan ditambah/dikurangkan ke pemrograman hardware ,maka mengurangkan setiap datum alat acuan dengan alat yang dibuat, dipersentasekan kembali, kemudian dirata-rata dan mendapatkan hasil -1% untuk di tambahkan ke pemrograman hardware.
Nilai rata-rata penyesuaian yang didapat dari pengamatan sebelum penyesuaian yaitu -1 %, ditambahkan dengan nilai temperatur alat yang telah dibuat, kemudian di lakukan pengamatan ulang, kembali mencari nilai selisih, dan mencari rata-rata persentase selisih senilai 0.24 %. Penyusutan nilai 0.76 % dari nilai sebelum penyesuaian yaitu 1 %.
Untuk ketinggian tempat pengamatan dilakukan di 5 lokasi berbeda dengan 5 datum yang diambil dari setiap lokasi. Selisih dicari dari kedua data alat acuan dan alat yang telah dibuat, dibuat persentasenya berdasarkan alat acuan, dirata-ratakan dan didapat hasil 1.10%. Kemudian mencari nilai penyesuaian dengan mengurangkan nilai alat acuan dengan alat yang telah dibuat, dipersentasekan kembali, dan kemudian dirata-ratakan didapat hasil +0.2% yang akan ditambahkan ke pemrograman hardware.
Nilai penyesuaian +0.2% yang didapat dari pengamatan sebelum penyesuaian ditambahkan ke nilai ketinggian tempat alat yang telah dibuat, dicari kembali selisihnya, kemudian dipersentase setiap nilai selisihnya, dirata-ratakan setiap nilai selisihnya didapat hasil 0.98 %. Penyusutan 0.12% dari nilai sebelum penyesuaian yaitu 1.10%.
Pengamatan untuk tekanan udara hanya dilakukan pada alat yang telah dibuat karena sulitnya menemukan alat acuan yang tepat dikarenakan harganya yang sangat tinggi dan langka.
(5)
5.
KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan dan teori yang telah dijelaskan pada bab-bab sebelumnya maka didapat kesimpulan sebagai berikut :
Alat ukur telah berhasil dibuat dan mampu mengukur tingkat suhu, tekanan udara, dan ketinggian tempat di suatu tempat dengan menampilkan grafik-grafik yang bisa dilihat oleh pemantau.
Hasil pengamatan pada temperatur udara didapatkan selisih terhadap alat acuan sebesar 0.24 %. Sedangkan hasil pengamatan ketinggian tempat didapatkan selisih terhadapt alat acuan sebesar 0.98 %.
6.
DAFTAR PUSTAKA
ADC(Analogtodigitalconverter),http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Teknik%20Antarmuka%20-%20ADC.pdf, November 2012.
APC220Radiocommounicationmodule,http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/APC220_Radio_Data_ Module%28 SKU:TEL0005%29, Oktober 2012.
Arduino,http://www.arduino.cc/, Juli 2012.
ArduinoHP03Forum,http://arduino.cc/forum/index.php?PHPSESSID=4b4750387e7224147af4250b798e 5934&topic=62817.0, Agustus 2012.
ATMega328Parduinomicrocontrollerdatasheet,http://www.dfrobot.com/image/data/DFR0176/ATmega 328P.pdf, Agustus 2012.
BorlandDelphi7,http://aloneangga.blogspot.com/2012/01/sekilas-tentang-borland-delphi-7.html, Februari 2013.
HP03Datasheet,http://www.datasheetarchive.com/HP03-datasheet.html, Agustus 2012.
MQ7,http://www.dfrobot.com/wiki/index.php?title=Carbon_Monoxide_Sensor%28MQ7%29_%28SKU: SEN0132%29, Oktober 2012.
PenjelasantentangI2C,http://pima.kandangbuaya.com/2011/04/i2c-inter-ic-bus-twi/, Agustus 2012. PenjelasantentangUSART,http://polong.wordpress.com/2008/04/24/usart-pada-mikrokontroler-avr/,
(6)