Rancangan Alat Ukur Suhu Ekstrim Secara Telemetri Berbasis Atmega8 Dan Tampilan Pada Pc
1
RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM
SECARA TELEMETRI BERBASIS ATMEGA8
DAN TAMPILAN PADA PC
SKRIPSI
JULIANA SARI KEMBAREN
130821025
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
2
RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM
SECARA TELEMETRI BERBASIS ATMEGA8
DAN TAMPILAN PADA PC
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat mencapai
gelar sarjana sains
JULIANA SARI KEMBAREN
130821025
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
3 iii
PERSETUJUAN
Judul
: RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM SECARA
TELEMETRI BERBASIS ATMEGA8 DAN TAMPILAN
PADA PC
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: JULIANA SARI KEMBAREN
Nomor Induk Mahasiswa : 130821025
Program Studi
: SARJANA (S1) FISIKA
Departemen
: FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
(MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan, 31 Agustus 2015
Diketahui/Disetujui oleh
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU, Pembimbing,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031003
Dr. Bisman Perangin-angin, M. Eng.Sc
NIP. 195609181985011001
4 iv
PERNYATAAN
RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM SECARA TELEMETRI
BERBASIS ATMEGA8 DAN TAMPILAN PADA PC
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya
Medan,
Agustus 2015
JULIANA SARI KEMBAREN
NIM. 130821025
5 v
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas
berkat dan karunia Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
“RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM SECARA TELEMETRI
BERBASIS ATMEGA8 DAN TAMPILAN PADA PC”, dapat diselesaikan
dengan baik.
Dalam penulisan Skripsi ini, penulis banyak mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua jurusan departemen
Fisika Universitas Sumatera Utara sekaligus sebagai dosen pembimbing
yang telah memberikan panduan serta perhatian kepada penulis untuk
menyempurnakan laporan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M. Eng. Sc selaku dosen pembimbing
yang telah memberikan panduan serta perhatian kepada penulis untuk
menyempurnakan laporan skripsi ini.
3. Para Pejabat Struktural, Pegawai dan Staf di Balai Besar Meteorologi,
Klimatologi dan Geofisika Wilayah I Medan yang telah memberikan
dukungan semangat moril maupun informasi data-data yang dibutuhkan.
4. Seluruh Dosen/ Staf pengajar pada program studi Fisika Ekstensi .
5. Orang Tua saya, kakak-kakak saya Rehmuliana Kembaren, Eva Natalia
Kembaren, abang-abang saya Jhoni Ginting, Iwan Shinyono, Nopindo
Kembaren, dan adik saya Johanes Kembaren yang setia memberikan
dukungan perhatian dan semangat dalam penulisan skripsi ini sampai
selesai
6. Seluruh sahabat dan teman-teman saya (Abul & Novi, Kurnia Marunduri,
Deassy, para Tim Lab. Kalibrasi BBMKG Wilayah I) dan semua anak
Fisika Ekstensi yang tidak saya sebutkan satu persatu, yang turut
mendukung dan memberi masukan sehingga Skripsi ini selesai.
Dalam penulisan skripsi ini masih terdapat hal-hal yang perlu
disempurnakan. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat
mendukung kesempurnaan perancangan ini. Akhir kata penulis mengucapkan
6 vi
banyak terimakasih kepada semua pihak yang membantu dalam menyelesaikan
skripsi ini. Tuhanlah yang membalas semua kebaikannya.
7 vii
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk merancang sebuah alat ukur suhu udara
yang dapat melakukan pengamatan secara otomatis dan dapat dipantau dari
tempat yang jauh serta dilengkapi dengan alarm sebagai peringatan jika terjadi
suhu ekstrim.
Alat ukur ini terdiri dari tiga komponen utama yaitu sensor LM 35 sebagai
sensor suhu, ATMega8 sebagai mikrokontroler, dan modul Transmitter-Receiver
sebagai komponen telemetri yang dilengkapi dengan alarm (led dan buzzer)
sebagai indikator peringatan apabila suhu ekstrim terjadi.
Alat ukur ini telah di uji coba dan berfungsi dengan baik. Validasi data alat
ukur ini telah dilakukan terhadap alat standar (yang telah tertelusur ke standar
nasional dan internasional). Dan diperoleh ralat alat ukur sebesar + 1,024 %.
Dengan adanya rancangan sistem alat ukur suhu ekstrim secara telemetri
berbasis ATMega8 ini diharapkan pengamatan suhu udara dapat dilakukan dengan
lebih efektif dan efesien.
8viii
ABSTRACT
This study was design to make an air temperature measuring devices
which can observations automatically and monitored from afar places with an
alarm as a warning in case of extreme temperatures.
This instrument consists of three main components namely LM sensor 35
as a temperature sensor, ATMega8 as a microcontroller, and Transmitter-Receiver
modules as components telemetry equipped with an alarm (LED and buzzer) as a
warning indicator when extreme temperatures occur.
This instrument has been tested and works fine. The measuring instrument
data validation has been carried out on standard tool (which was traceable to
national and international standards). And obtained the measuring instrument
error of + 1.024%.
With the design of the system in extreme temperature measuring devices is
expected ATMega8 telemetry-based air temperature observation can be done
more effectively and efficiently.
9 ix
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN.................................................. ......................................................iii
PERNYATAAN..... .. ..................................................................................................iv
PENGHARGAAN .. ................................................................................................... v
ABSTRAK ................................................................................................................. vi
ABSTRACT .............................................................................................................. vii
DAFTAR ISI........ .... ............................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR...................................................................................................x
DAFTAR TABEL.......................................................................................................xi
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................... 3
1.3 Batasan Masalah ................................................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................. 3
1.5 Manfaat Penelitian.......... .............. .........................................................3
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1 Suhu ....................................................................................................... 4
2.2 Suhu Ekstrim........................………………… ................................ ….5
2.3 Distribusi Normal…….. ........................................................................ 6
2.4 Uji Normalitas Kolmogorov Smirnov ................................................... 8
2.5 Sensor Suhu LM35 .............................................................................. 11
2.6 Amplitudo Shift Keying (ASK) ........................................................... 15
2.7 Sistem Telemetri .................................................................................. 16
2.8 Mikrokontroler ATMega8 ................................................................... 17
2.9 Buzzer .................................................................................................. 19
2.10 Code Vision AVR ............................................................................... 20
BAB 3 PERANCANGAN SISTEM
3.1 Diagram Blok ..................................................................................... 21
10
x
3.2 Perancangan Sistem ............................................................................ 22
3.2.1 Rangkaian Power Supply .......................................................... 22
3.2.2 Sensor LM35 ............................................................................. 23
3.2.3 Mikrokontroler..................................................……… ........ …23
3.2.4 Rangkaian Buzzer........................................... .. .........................24
3.2.5 Rangkaian Pengiriman Data dari Mikrokontroler ke PC..... ......25
3.2.6 Rangkaian Telemetri........... ........................... ...........................26
3.2.7 Rangkaian Pengiriman Data........... ................ ...........................27
3.2.8 Rangkaian Penerimaan Data........................... ...........................28
3.3 Diagram Alir Rangkaian.............................. ........ ................................29
BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN, DATA DAN ANALISA
4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega8 Pada Rangkaian........ . .............30
4.2 Pengujian Alat Ukur Suhu Saat Suhu Ekstrim........ .............. .............31
4.3 Pengujian Rangkaian Regulator L7805CV........ ................... .............33
4.4 Pengujian Rangkaian Telemetri........ .................................... .............33
4.5 Data Alat Ukur Suhu dan Analisa........ ................................. .............34
4.6 Analisa Pemograman ATMega 8........ .................................. .............37
4.7 Analisa Pemograman Visual Basic........................................ .............38
BAB 5
PENUTUP
5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 43
5.2 Saran ................................................................................................... 43
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 44
LAMPIRAN
11
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Sensor Suhu LM35
12
Gambar 2.2 Skematik Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM35-DZ
12
Gambar 2.3 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu
14
Gambar 2.4 Rangkaian Sensor LM3514
Gambar 2.5 (a) Bentuk Fisik Mikrokontroler ATmega8; (b) Konfigurasi Pin17
Gambar 2.6 Bentuk Fisik Buzzer
19
Gambar 3.1 Diagaram Blok Rangkaian
21
Gambar 3.2 Rangkaian Skematik Power Supply 5 Volt
22
Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Sensor LM3523
Gambar 3.4 Rangkaian Skematik Sistem Minimum ATmega824
Gambar 3.5 Rangkaian Buzzer dan Led
25
Gambar 3.6 Rangkaian Pengiriman Data dari Mikrokontroler ke PC26
Gambar 3.7 Rangkaian Sistem Telemetri/Antena
26
Gambar 3.8 Rangkaian Sistem Pengiriman Data Suhu Ekstrim Secara
Telemetri
27
Gambar 3.9 Rangkaian Sistem Penerima Data Suhu Ekstrim Secara Telemetri28
Gambar 3.10 Diagram Alir Rangkaian
29
Gambar 4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega8, Led Hidup
30
Gambar 4.2 Pengujian Mikrokontroler ATMega8, Led Mati
31
Gambar 4.3 Pengujian Saat Suhu Ekstrim Maksimum
31
Gambar 4.4 Pengujian Saat Suhu Ekstrim Minimum
32
Gambar 4.5 Tampilan Hasil Program VB
42
xi
12
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Transformasi nilai Z dan Probabilitas Komulatif
10
Tabel 2.2 Tabel Probabilitas Kolmogorov Smirnov
10
Tabel 4.1. Data Test Poin Rangkaian Catu Daya
33
Tabel 4.2. Data Pengujian Rangkaian Telemetri
33
Tabel 4.3. Data Suhu Normal
34
Tabel 4.4. Data Suhu Ekstrim Maksimum
35
Tabel 4.5. Data Suhu Ekstrim Minimum
36
RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM
SECARA TELEMETRI BERBASIS ATMEGA8
DAN TAMPILAN PADA PC
SKRIPSI
JULIANA SARI KEMBAREN
130821025
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
2
RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM
SECARA TELEMETRI BERBASIS ATMEGA8
DAN TAMPILAN PADA PC
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat mencapai
gelar sarjana sains
JULIANA SARI KEMBAREN
130821025
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
3 iii
PERSETUJUAN
Judul
: RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM SECARA
TELEMETRI BERBASIS ATMEGA8 DAN TAMPILAN
PADA PC
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: JULIANA SARI KEMBAREN
Nomor Induk Mahasiswa : 130821025
Program Studi
: SARJANA (S1) FISIKA
Departemen
: FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
(MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan, 31 Agustus 2015
Diketahui/Disetujui oleh
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU, Pembimbing,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031003
Dr. Bisman Perangin-angin, M. Eng.Sc
NIP. 195609181985011001
4 iv
PERNYATAAN
RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM SECARA TELEMETRI
BERBASIS ATMEGA8 DAN TAMPILAN PADA PC
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya
Medan,
Agustus 2015
JULIANA SARI KEMBAREN
NIM. 130821025
5 v
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas
berkat dan karunia Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
“RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM SECARA TELEMETRI
BERBASIS ATMEGA8 DAN TAMPILAN PADA PC”, dapat diselesaikan
dengan baik.
Dalam penulisan Skripsi ini, penulis banyak mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua jurusan departemen
Fisika Universitas Sumatera Utara sekaligus sebagai dosen pembimbing
yang telah memberikan panduan serta perhatian kepada penulis untuk
menyempurnakan laporan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M. Eng. Sc selaku dosen pembimbing
yang telah memberikan panduan serta perhatian kepada penulis untuk
menyempurnakan laporan skripsi ini.
3. Para Pejabat Struktural, Pegawai dan Staf di Balai Besar Meteorologi,
Klimatologi dan Geofisika Wilayah I Medan yang telah memberikan
dukungan semangat moril maupun informasi data-data yang dibutuhkan.
4. Seluruh Dosen/ Staf pengajar pada program studi Fisika Ekstensi .
5. Orang Tua saya, kakak-kakak saya Rehmuliana Kembaren, Eva Natalia
Kembaren, abang-abang saya Jhoni Ginting, Iwan Shinyono, Nopindo
Kembaren, dan adik saya Johanes Kembaren yang setia memberikan
dukungan perhatian dan semangat dalam penulisan skripsi ini sampai
selesai
6. Seluruh sahabat dan teman-teman saya (Abul & Novi, Kurnia Marunduri,
Deassy, para Tim Lab. Kalibrasi BBMKG Wilayah I) dan semua anak
Fisika Ekstensi yang tidak saya sebutkan satu persatu, yang turut
mendukung dan memberi masukan sehingga Skripsi ini selesai.
Dalam penulisan skripsi ini masih terdapat hal-hal yang perlu
disempurnakan. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat
mendukung kesempurnaan perancangan ini. Akhir kata penulis mengucapkan
6 vi
banyak terimakasih kepada semua pihak yang membantu dalam menyelesaikan
skripsi ini. Tuhanlah yang membalas semua kebaikannya.
7 vii
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk merancang sebuah alat ukur suhu udara
yang dapat melakukan pengamatan secara otomatis dan dapat dipantau dari
tempat yang jauh serta dilengkapi dengan alarm sebagai peringatan jika terjadi
suhu ekstrim.
Alat ukur ini terdiri dari tiga komponen utama yaitu sensor LM 35 sebagai
sensor suhu, ATMega8 sebagai mikrokontroler, dan modul Transmitter-Receiver
sebagai komponen telemetri yang dilengkapi dengan alarm (led dan buzzer)
sebagai indikator peringatan apabila suhu ekstrim terjadi.
Alat ukur ini telah di uji coba dan berfungsi dengan baik. Validasi data alat
ukur ini telah dilakukan terhadap alat standar (yang telah tertelusur ke standar
nasional dan internasional). Dan diperoleh ralat alat ukur sebesar + 1,024 %.
Dengan adanya rancangan sistem alat ukur suhu ekstrim secara telemetri
berbasis ATMega8 ini diharapkan pengamatan suhu udara dapat dilakukan dengan
lebih efektif dan efesien.
8viii
ABSTRACT
This study was design to make an air temperature measuring devices
which can observations automatically and monitored from afar places with an
alarm as a warning in case of extreme temperatures.
This instrument consists of three main components namely LM sensor 35
as a temperature sensor, ATMega8 as a microcontroller, and Transmitter-Receiver
modules as components telemetry equipped with an alarm (LED and buzzer) as a
warning indicator when extreme temperatures occur.
This instrument has been tested and works fine. The measuring instrument
data validation has been carried out on standard tool (which was traceable to
national and international standards). And obtained the measuring instrument
error of + 1.024%.
With the design of the system in extreme temperature measuring devices is
expected ATMega8 telemetry-based air temperature observation can be done
more effectively and efficiently.
9 ix
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN.................................................. ......................................................iii
PERNYATAAN..... .. ..................................................................................................iv
PENGHARGAAN .. ................................................................................................... v
ABSTRAK ................................................................................................................. vi
ABSTRACT .............................................................................................................. vii
DAFTAR ISI........ .... ............................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR...................................................................................................x
DAFTAR TABEL.......................................................................................................xi
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................... 3
1.3 Batasan Masalah ................................................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................. 3
1.5 Manfaat Penelitian.......... .............. .........................................................3
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1 Suhu ....................................................................................................... 4
2.2 Suhu Ekstrim........................………………… ................................ ….5
2.3 Distribusi Normal…….. ........................................................................ 6
2.4 Uji Normalitas Kolmogorov Smirnov ................................................... 8
2.5 Sensor Suhu LM35 .............................................................................. 11
2.6 Amplitudo Shift Keying (ASK) ........................................................... 15
2.7 Sistem Telemetri .................................................................................. 16
2.8 Mikrokontroler ATMega8 ................................................................... 17
2.9 Buzzer .................................................................................................. 19
2.10 Code Vision AVR ............................................................................... 20
BAB 3 PERANCANGAN SISTEM
3.1 Diagram Blok ..................................................................................... 21
10
x
3.2 Perancangan Sistem ............................................................................ 22
3.2.1 Rangkaian Power Supply .......................................................... 22
3.2.2 Sensor LM35 ............................................................................. 23
3.2.3 Mikrokontroler..................................................……… ........ …23
3.2.4 Rangkaian Buzzer........................................... .. .........................24
3.2.5 Rangkaian Pengiriman Data dari Mikrokontroler ke PC..... ......25
3.2.6 Rangkaian Telemetri........... ........................... ...........................26
3.2.7 Rangkaian Pengiriman Data........... ................ ...........................27
3.2.8 Rangkaian Penerimaan Data........................... ...........................28
3.3 Diagram Alir Rangkaian.............................. ........ ................................29
BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN, DATA DAN ANALISA
4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega8 Pada Rangkaian........ . .............30
4.2 Pengujian Alat Ukur Suhu Saat Suhu Ekstrim........ .............. .............31
4.3 Pengujian Rangkaian Regulator L7805CV........ ................... .............33
4.4 Pengujian Rangkaian Telemetri........ .................................... .............33
4.5 Data Alat Ukur Suhu dan Analisa........ ................................. .............34
4.6 Analisa Pemograman ATMega 8........ .................................. .............37
4.7 Analisa Pemograman Visual Basic........................................ .............38
BAB 5
PENUTUP
5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 43
5.2 Saran ................................................................................................... 43
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 44
LAMPIRAN
11
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Sensor Suhu LM35
12
Gambar 2.2 Skematik Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM35-DZ
12
Gambar 2.3 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu
14
Gambar 2.4 Rangkaian Sensor LM3514
Gambar 2.5 (a) Bentuk Fisik Mikrokontroler ATmega8; (b) Konfigurasi Pin17
Gambar 2.6 Bentuk Fisik Buzzer
19
Gambar 3.1 Diagaram Blok Rangkaian
21
Gambar 3.2 Rangkaian Skematik Power Supply 5 Volt
22
Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Sensor LM3523
Gambar 3.4 Rangkaian Skematik Sistem Minimum ATmega824
Gambar 3.5 Rangkaian Buzzer dan Led
25
Gambar 3.6 Rangkaian Pengiriman Data dari Mikrokontroler ke PC26
Gambar 3.7 Rangkaian Sistem Telemetri/Antena
26
Gambar 3.8 Rangkaian Sistem Pengiriman Data Suhu Ekstrim Secara
Telemetri
27
Gambar 3.9 Rangkaian Sistem Penerima Data Suhu Ekstrim Secara Telemetri28
Gambar 3.10 Diagram Alir Rangkaian
29
Gambar 4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega8, Led Hidup
30
Gambar 4.2 Pengujian Mikrokontroler ATMega8, Led Mati
31
Gambar 4.3 Pengujian Saat Suhu Ekstrim Maksimum
31
Gambar 4.4 Pengujian Saat Suhu Ekstrim Minimum
32
Gambar 4.5 Tampilan Hasil Program VB
42
xi
12
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Transformasi nilai Z dan Probabilitas Komulatif
10
Tabel 2.2 Tabel Probabilitas Kolmogorov Smirnov
10
Tabel 4.1. Data Test Poin Rangkaian Catu Daya
33
Tabel 4.2. Data Pengujian Rangkaian Telemetri
33
Tabel 4.3. Data Suhu Normal
34
Tabel 4.4. Data Suhu Ekstrim Maksimum
35
Tabel 4.5. Data Suhu Ekstrim Minimum
36