Sistem Pemantauan dan Pengukuran Suhu Tinggi Secara Real Time dengan Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler dan Tampilan PC
SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI SECARA
REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER
DAN TAMPILAN PC
SKRIPSI
IVAN ANGGIA SITOHANG
120801077
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI SECARA
REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER
DAN TAMPILAN PC
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
IVAN ANGGIA SITOHANG
120801077
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Sistem Pemantauan dan Pengukuran Suhu Tinggi
Secara
Real
Time
dengan
Jarak
Jauh
Berbasis
Mikrokontroler
dan Tampilan PC
Kategori
: Skripsi
Nama
: Ivan Anggia Sitohang
Nomor Induk Mahasiswa
: 120801077
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan,
September 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 1,
(Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng, Sc)
NIP. 195609181985031002
Pembimbing 2,
(Dr. Marhaposan Situmorang)
NIP. 195510301980031003
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI
SECARA REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS
MIKROKONTROLER DAN TAMPILAN PC
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, September 2016
IVAN ANGGIA SITOHANG
120801077
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas setiap
kasih karunia dan rahmat-Nya yang begitu besar, penulis dapat menyelesaikan
penyusunan skripsi dengan judul “Sistem Pemantauan dan Pengukuran Suhu
Tinggi Secara Real Time dengan Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler dan
Tampilan PC”, yang diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Sains di Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Selama pembuatan skripsi ini penulis banyak menerima bantuan dan
masukkan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung, untuk
itu dengan segala kerendahan hati izikanlah penulis mengucapkan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc dan Bapak Dr. Marhaposan
Situmorang, selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk
membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis
dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini.
2. Bapak Drs. Takdir Tamba M.Eng.Sc dan Bapak Junedi Ginting, M.Si selaku
Dosen Penguji yang memberikan saran dan masukan demi perbaikan skripsi
yang lebih bagus.
3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan
Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA
USU, Kak Tini, Bang Johaidin dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika,
seluruh dosen, staf dan pegawai Departemen Fisika FMIPA USU yang telah
membantu dan membimbing dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Kedua orangtua saya yang tercinta Ayahanda Janen Sitohang dan Ibunda
Benta Nainggolan yang memberikan cinta kasih, doa, semangat, motivasi, dan
nasehat yang luar biasa tak ternilai bagi saya, serta kakak dan adik saya Irma
Mariany Sitohang dan Irwan Noviardi Sitohang yang selalu memberikan doa,
kasih sayang, perhatian dan dukungan kepada saya selama menyelesaikan
skripsi ini.
5. Kepada Saudara-saudaraku Physics On Fire: Roi Sugara Sianipar, Eko
Gunarso Tamba, Andrianus Sembiring, Jekson Siahaan, Fransisco Purba, Yani
Universitas Sumatera Utara
Permata Sari, Fitry Silaban, Carmelita Oktoriani Simanjuntak, Eni Indriani
Sinaga, Zefanya Pardosi, Wils Osvaldo Bangun, Franki L.A.Sitinjak, Cyndi
Rointan P, M. Ari Fahril, Ivo Zoel Sembiring, Muhammad Fauzy, Cut Hani
Safira, Dewi Suryani, Riris Julita Tambunan, Muslim Ali, Mia Aulia Dhika,
Mareanus Mendrofa, Mhd.Sabran Abbas, Rudi, Muhammadin Hamid, Melpa
Simamora, Erza Setya Dana, Miftah Habibi, Marta Masniary Nainggolan,
Benget L. Hutagaol, Josapat Simangunsong, Diego Van Castro, Roby Yetsun
Jaya, Elisabeth F Sinaga, Ilhamsyah Lubis, Dodi Eriza, Santa Simanjuntak,
Sulistra Simamora, Tania Christiyanti, Mutia Rizki Lubis, Amar Hara
Chaniago, Sri Hani, Abdul Halim, Komting Muhammad Iqbal, Frisanto
Simbolon, Rina Apulina Bukit, Kristriarawati, Firman Lamsyah, Eltrisman
A.S. Ndruru, Rahmad S. Nasution, M. Taufik , Karyaman H. Zebua, Toby E.
L.Batu, Kartika Ermawan, Lyana Amirani, Betaria Siahaan, Hafsah
Khairunnisa, Yoel Sitanggang, Leonardo Tamba, Zippo B. Sijabat, Novia
Ginting, Lagito, Deny A. Pandiangan, Eduardo Silalahi. Untuk 4 tahun
perjalanan kuliah kita selama ini terima kasih untuk semua dukungan,
semangat, cerita dan pengalaman yang kita lewati bersama. Kalian tidak akan
pernah terlupakan.
6. Teman-taman asisten Laboratorium Elektonika Lanjutan Kak Ketty, Cyndi,
Mutia, Josapat, Sri Rahayu, Tahi Sinambela, Yupa, dan Arnita. Terima Kasih
untuk semua dukungan, semangat, cerita, dan semua yang sudah kita kerjakan
bersama di Laboratorium ELAN, kalian tidak akan pernah terlupakan.
7. Abang-kakak senior dan adik-adik stambuk, 2014, 2015, serta seluruh
keluarga besar Ikatan Mahasiswa Fisika (IMF).
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan.
Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi
perbaikan dan kesempurnaan skripsi ini, dengan harapan semoga skripsi ini
bermanfaat bagi yang membacanya.
Medan, September 2016
Penulis
Universitas Sumatera Utara
SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI SECARA
REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER
DAN TAMPILAN PC
ABSTRAK
Telah dirancang sistem pemantauan dan pengukuran suhu tinggi secara real time
dengan jarak berbasis mikrokontroler dan tampilan PC. Pusat kontrol dari sistem
ini adalah mikrokontroler ATMega8535. Alat ini terdiri dari sensor termokopel
tipe K untuk mengukur suhu, Modul RS485 sebagai modulator dan demodulator
signal digital, MAX232 sebagai komunikasi serial untuk menghubungkan RS485
ke PC, PC (Personal Computer ) untuk menampilkan data hasil pada display
berupa grafik dan nilai suhu. Prinsip kerja alat ini secara umum adalah sistem
dihubungkan ke sumber tegangan PLN dengan menggunakan adaptor, Pada saat
sistem diaktifkan, mikrokontroler akan membaca suhu melalui sensor termokopel.
Tegangan yang dihasilkan oleh sensor dikalibrasi oleh mikrokontroler
ATMega8535. Kemudian dikeluarkan secara serial ke modul RS485. Modul
RS485 kemudian mengirim data tersebut melalui kabel khusus ke modul RS485
lainnya. Modul RS485 pada ujung kabel terhubung pada sebuah PC. PC kemudian
menampilkan data pada display monitoring sistem telemetri suhu.
Kata Kunci : Sensor Termokopel tipe K, ATMega8535, Modul RS485,
Pengukuran Suhu, Sistem Monitoring
Universitas Sumatera Utara
MONITORING SYSTEM AND MEASUREMENT OF HIGH
TEMPERATURE IN REAL TIME WITH LONG DISTANCE BASED
MICROCONTROLLER AND PC DISPLAY
ABSTRACT
Has been designed a monitoring system and measurement of high temperature in
real time with long distance based microcontroller and pc display. The control
center of this system is a microcontroller ATMega8535. This device consists of a
K-type thermocouple sensors to measure temperature, RS485 module as a digital
signal modulator and demodulator, MAX232 as an RS485 serial communication
for connecting to PC, PC (Personal Computer) to display data on a display result
in the form of graphs and temperature values. The working principle of this device
is generally connected to the system voltage source PLN using an adapter, When
the system is activated, the microcontroller will read the temperature through a
thermocouple sensor. The voltage generated by the sensor is calibrated by
microcontroller ATMega8535. Then issued to the serial RS485 module. RS485
module then send that data via a special cable RS485 module to another. RS485
module at the end of the cable connected to PC. PC then displays the data on
display monitoring telemetry system temperature.
Keywords: Sensor Thermocouple type K, ATMega8535, Module RS485,
Temperature Measurement, System Monitoring
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Bab 1.
Bab 2.
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
xi
Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1.2. Rumusan Masalah
1.3. Batasan Masalah
1.4. Tujuan Penelitia
1.5. Manfaat Penelitian
1.6. Sistematika Penulisan
1
2
2
3
3
3
Tinjauan Pustaka
2.1 Sensor Suhu Termokopel tipe K
2.2 RS485
2.2.1 MAX 232
2.3 Mikrokontroler
2.3.1 Mikrokontroler AVR Atmega 8535
2.3.2 Arsitektur AVR ATmega 8535
2.3.3 Konfigurasi pin Mikrokontroler
ATmega 8535
2.3.4 Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler
ATMega8535
2.3.5 Peta Memori ATmega 8535
2.3.5.1 Memori Program dan Data
2.3.6 Status Register
2.4 Penguat Tegangan IC LM 324
2.4.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional
2.4.1.1 Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka
2.4.1.2 Tegangan Ofset Keluaran
2.4.1.3 Hambatan Masukan
2.4.1.4 Hambatan Keluaran
2.4.1.5 Lebar Pita
2.4.1.6 Waktu Tanggapan
2.4.2 Implementasi Penguat Operasional
5
6
10
11
11
12
14
15
17
17
18
19
20
21
21
22
22
22
23
23
Universitas Sumatera Utara
Bab 3. Perancangan Sistem
3.1 Diagram Blok Sistem
3.1.1 Penjelasan Fungsi Tiap Blok Sistem
3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
3.3 Sensor Suhu (Termokopel Tipe K)
3.4 Rangkaian Modulasi RS485
3.5 Rangkaian Power Supply
3.6 Rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324
3.7 PC (Personal Computer)
3.8 Diagram Alir Sistem (Flowchart)
3.8.1 Diagram Alir Sistem Mikrokontroler ATMega8535
3.8.2 Diagram Alir Sistem Visual Basic
Bab 4. Pengujian Alat dan Program
4.1 Pengujian Rangkaian Sensor Suhu (Termokopel Tipe K)
4.2 Pengujian Rangkaian Modulasi RS485
4.3 Pengujian Rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324
4.4 Pengujian Tampilan Grafik Pengukuran Suhu
dan Alarm Pada PC
4.5
Perbandingna Pengukuran Suhu antara Alat dengan
Alat Ukur Standar
4.6 Pengujian Alat Secara Keseluruhan
25
25
26
27
28
29
30
30
32
32
33
34
35
36
37
44
45
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
50
50
Daftar Pustaka
Lampiran
51
52
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.5
Pengiriman data (transmitting)
Penerimaan data (receiving)
Deskripsi pin-pin AVR ATmega 8535
Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran pada Sensor
Suhu Termokopel
Hasil Pengukuran pada Rangkaian Modulasi RS485
Hasil Pengukuran pada Rangkaian Penguat
Tegangan IC LM 324
Hasil Perbandingan Pengukuran Suhu anatara Alat
dengan Alat Ukur Standar (Termometer Digital)
9
9
15
34
36
37
44
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 2.9
Gambar 2.10
Gambar 2.11
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gamabr 3.6
Gambar 3.7
Gambar 3.8
Gambar 3.9
Gambar 3.10
Gambar 3.11
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Termokopel tipe K
Komunikasi Data Master dan 32 Slave
Bagan IC SN75176
Grafik kecepatan transfer data vs panjang kabel data
Blok Diagram dan Arsitektur ATmega 8535
Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega853515
Memori AVR ATmega8535
Status Register
Simbol Penguat Operasional
Penguat Noninverting Sederhana
Penguat Inverting Sederhana
Diagram Blok
Rangkaian Mikrokontroler Atmega8535
Prinsip Dasar Sensor Termokopel tipe K
Koneksi Termokopel ke Input Rangkaian Penguat
Rangkaian Modulasi RS485
Diagram sinyal RS485
Rangkaian Power Supply
Rangkaian Penguat Tegangan
Personal Computer (PC)
Diagram Alir Sistem Mikrokontroler
Diagram Alir Sistem Visual Basic
Pengukuran pada Rangkaian Modulasi RS485
Pengukuran pada Rangkaian Penguat
Tegangan IC LM 324
Tampilan Grafik Pengukuran suhu
Data Base Pengujian Alat Secara Keseluruhan
5
7
8
10
13
14
18
18
20
23
24
25
26
27
28
28
29
29
30
31
32
33
35
36
43
49
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
1.
2.
Judul
Halaman
Listing Program dari seluruh sistem
Listing program visual basic untuk menampilkan
grafik suhu dan alarm pada PC
3.
Gambar Komponen
4.
Gambar Alat Secara Keseluruhan
5.
Rangkaian Lengkap Sistem
52
56
61
62
63
Universitas Sumatera Utara
REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER
DAN TAMPILAN PC
SKRIPSI
IVAN ANGGIA SITOHANG
120801077
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI SECARA
REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER
DAN TAMPILAN PC
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
IVAN ANGGIA SITOHANG
120801077
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Sistem Pemantauan dan Pengukuran Suhu Tinggi
Secara
Real
Time
dengan
Jarak
Jauh
Berbasis
Mikrokontroler
dan Tampilan PC
Kategori
: Skripsi
Nama
: Ivan Anggia Sitohang
Nomor Induk Mahasiswa
: 120801077
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan,
September 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 1,
(Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng, Sc)
NIP. 195609181985031002
Pembimbing 2,
(Dr. Marhaposan Situmorang)
NIP. 195510301980031003
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI
SECARA REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS
MIKROKONTROLER DAN TAMPILAN PC
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, September 2016
IVAN ANGGIA SITOHANG
120801077
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas setiap
kasih karunia dan rahmat-Nya yang begitu besar, penulis dapat menyelesaikan
penyusunan skripsi dengan judul “Sistem Pemantauan dan Pengukuran Suhu
Tinggi Secara Real Time dengan Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler dan
Tampilan PC”, yang diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Sains di Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Selama pembuatan skripsi ini penulis banyak menerima bantuan dan
masukkan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung, untuk
itu dengan segala kerendahan hati izikanlah penulis mengucapkan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc dan Bapak Dr. Marhaposan
Situmorang, selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk
membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis
dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini.
2. Bapak Drs. Takdir Tamba M.Eng.Sc dan Bapak Junedi Ginting, M.Si selaku
Dosen Penguji yang memberikan saran dan masukan demi perbaikan skripsi
yang lebih bagus.
3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan
Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA
USU, Kak Tini, Bang Johaidin dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika,
seluruh dosen, staf dan pegawai Departemen Fisika FMIPA USU yang telah
membantu dan membimbing dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Kedua orangtua saya yang tercinta Ayahanda Janen Sitohang dan Ibunda
Benta Nainggolan yang memberikan cinta kasih, doa, semangat, motivasi, dan
nasehat yang luar biasa tak ternilai bagi saya, serta kakak dan adik saya Irma
Mariany Sitohang dan Irwan Noviardi Sitohang yang selalu memberikan doa,
kasih sayang, perhatian dan dukungan kepada saya selama menyelesaikan
skripsi ini.
5. Kepada Saudara-saudaraku Physics On Fire: Roi Sugara Sianipar, Eko
Gunarso Tamba, Andrianus Sembiring, Jekson Siahaan, Fransisco Purba, Yani
Universitas Sumatera Utara
Permata Sari, Fitry Silaban, Carmelita Oktoriani Simanjuntak, Eni Indriani
Sinaga, Zefanya Pardosi, Wils Osvaldo Bangun, Franki L.A.Sitinjak, Cyndi
Rointan P, M. Ari Fahril, Ivo Zoel Sembiring, Muhammad Fauzy, Cut Hani
Safira, Dewi Suryani, Riris Julita Tambunan, Muslim Ali, Mia Aulia Dhika,
Mareanus Mendrofa, Mhd.Sabran Abbas, Rudi, Muhammadin Hamid, Melpa
Simamora, Erza Setya Dana, Miftah Habibi, Marta Masniary Nainggolan,
Benget L. Hutagaol, Josapat Simangunsong, Diego Van Castro, Roby Yetsun
Jaya, Elisabeth F Sinaga, Ilhamsyah Lubis, Dodi Eriza, Santa Simanjuntak,
Sulistra Simamora, Tania Christiyanti, Mutia Rizki Lubis, Amar Hara
Chaniago, Sri Hani, Abdul Halim, Komting Muhammad Iqbal, Frisanto
Simbolon, Rina Apulina Bukit, Kristriarawati, Firman Lamsyah, Eltrisman
A.S. Ndruru, Rahmad S. Nasution, M. Taufik , Karyaman H. Zebua, Toby E.
L.Batu, Kartika Ermawan, Lyana Amirani, Betaria Siahaan, Hafsah
Khairunnisa, Yoel Sitanggang, Leonardo Tamba, Zippo B. Sijabat, Novia
Ginting, Lagito, Deny A. Pandiangan, Eduardo Silalahi. Untuk 4 tahun
perjalanan kuliah kita selama ini terima kasih untuk semua dukungan,
semangat, cerita dan pengalaman yang kita lewati bersama. Kalian tidak akan
pernah terlupakan.
6. Teman-taman asisten Laboratorium Elektonika Lanjutan Kak Ketty, Cyndi,
Mutia, Josapat, Sri Rahayu, Tahi Sinambela, Yupa, dan Arnita. Terima Kasih
untuk semua dukungan, semangat, cerita, dan semua yang sudah kita kerjakan
bersama di Laboratorium ELAN, kalian tidak akan pernah terlupakan.
7. Abang-kakak senior dan adik-adik stambuk, 2014, 2015, serta seluruh
keluarga besar Ikatan Mahasiswa Fisika (IMF).
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan.
Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi
perbaikan dan kesempurnaan skripsi ini, dengan harapan semoga skripsi ini
bermanfaat bagi yang membacanya.
Medan, September 2016
Penulis
Universitas Sumatera Utara
SISTEM PEMANTAUAN DAN PENGUKURAN SUHU TINGGI SECARA
REAL TIME DENGAN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER
DAN TAMPILAN PC
ABSTRAK
Telah dirancang sistem pemantauan dan pengukuran suhu tinggi secara real time
dengan jarak berbasis mikrokontroler dan tampilan PC. Pusat kontrol dari sistem
ini adalah mikrokontroler ATMega8535. Alat ini terdiri dari sensor termokopel
tipe K untuk mengukur suhu, Modul RS485 sebagai modulator dan demodulator
signal digital, MAX232 sebagai komunikasi serial untuk menghubungkan RS485
ke PC, PC (Personal Computer ) untuk menampilkan data hasil pada display
berupa grafik dan nilai suhu. Prinsip kerja alat ini secara umum adalah sistem
dihubungkan ke sumber tegangan PLN dengan menggunakan adaptor, Pada saat
sistem diaktifkan, mikrokontroler akan membaca suhu melalui sensor termokopel.
Tegangan yang dihasilkan oleh sensor dikalibrasi oleh mikrokontroler
ATMega8535. Kemudian dikeluarkan secara serial ke modul RS485. Modul
RS485 kemudian mengirim data tersebut melalui kabel khusus ke modul RS485
lainnya. Modul RS485 pada ujung kabel terhubung pada sebuah PC. PC kemudian
menampilkan data pada display monitoring sistem telemetri suhu.
Kata Kunci : Sensor Termokopel tipe K, ATMega8535, Modul RS485,
Pengukuran Suhu, Sistem Monitoring
Universitas Sumatera Utara
MONITORING SYSTEM AND MEASUREMENT OF HIGH
TEMPERATURE IN REAL TIME WITH LONG DISTANCE BASED
MICROCONTROLLER AND PC DISPLAY
ABSTRACT
Has been designed a monitoring system and measurement of high temperature in
real time with long distance based microcontroller and pc display. The control
center of this system is a microcontroller ATMega8535. This device consists of a
K-type thermocouple sensors to measure temperature, RS485 module as a digital
signal modulator and demodulator, MAX232 as an RS485 serial communication
for connecting to PC, PC (Personal Computer) to display data on a display result
in the form of graphs and temperature values. The working principle of this device
is generally connected to the system voltage source PLN using an adapter, When
the system is activated, the microcontroller will read the temperature through a
thermocouple sensor. The voltage generated by the sensor is calibrated by
microcontroller ATMega8535. Then issued to the serial RS485 module. RS485
module then send that data via a special cable RS485 module to another. RS485
module at the end of the cable connected to PC. PC then displays the data on
display monitoring telemetry system temperature.
Keywords: Sensor Thermocouple type K, ATMega8535, Module RS485,
Temperature Measurement, System Monitoring
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Bab 1.
Bab 2.
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
xi
Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1.2. Rumusan Masalah
1.3. Batasan Masalah
1.4. Tujuan Penelitia
1.5. Manfaat Penelitian
1.6. Sistematika Penulisan
1
2
2
3
3
3
Tinjauan Pustaka
2.1 Sensor Suhu Termokopel tipe K
2.2 RS485
2.2.1 MAX 232
2.3 Mikrokontroler
2.3.1 Mikrokontroler AVR Atmega 8535
2.3.2 Arsitektur AVR ATmega 8535
2.3.3 Konfigurasi pin Mikrokontroler
ATmega 8535
2.3.4 Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler
ATMega8535
2.3.5 Peta Memori ATmega 8535
2.3.5.1 Memori Program dan Data
2.3.6 Status Register
2.4 Penguat Tegangan IC LM 324
2.4.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional
2.4.1.1 Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka
2.4.1.2 Tegangan Ofset Keluaran
2.4.1.3 Hambatan Masukan
2.4.1.4 Hambatan Keluaran
2.4.1.5 Lebar Pita
2.4.1.6 Waktu Tanggapan
2.4.2 Implementasi Penguat Operasional
5
6
10
11
11
12
14
15
17
17
18
19
20
21
21
22
22
22
23
23
Universitas Sumatera Utara
Bab 3. Perancangan Sistem
3.1 Diagram Blok Sistem
3.1.1 Penjelasan Fungsi Tiap Blok Sistem
3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
3.3 Sensor Suhu (Termokopel Tipe K)
3.4 Rangkaian Modulasi RS485
3.5 Rangkaian Power Supply
3.6 Rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324
3.7 PC (Personal Computer)
3.8 Diagram Alir Sistem (Flowchart)
3.8.1 Diagram Alir Sistem Mikrokontroler ATMega8535
3.8.2 Diagram Alir Sistem Visual Basic
Bab 4. Pengujian Alat dan Program
4.1 Pengujian Rangkaian Sensor Suhu (Termokopel Tipe K)
4.2 Pengujian Rangkaian Modulasi RS485
4.3 Pengujian Rangkaian Penguat Tegangan IC LM 324
4.4 Pengujian Tampilan Grafik Pengukuran Suhu
dan Alarm Pada PC
4.5
Perbandingna Pengukuran Suhu antara Alat dengan
Alat Ukur Standar
4.6 Pengujian Alat Secara Keseluruhan
25
25
26
27
28
29
30
30
32
32
33
34
35
36
37
44
45
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
50
50
Daftar Pustaka
Lampiran
51
52
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.5
Pengiriman data (transmitting)
Penerimaan data (receiving)
Deskripsi pin-pin AVR ATmega 8535
Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran pada Sensor
Suhu Termokopel
Hasil Pengukuran pada Rangkaian Modulasi RS485
Hasil Pengukuran pada Rangkaian Penguat
Tegangan IC LM 324
Hasil Perbandingan Pengukuran Suhu anatara Alat
dengan Alat Ukur Standar (Termometer Digital)
9
9
15
34
36
37
44
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 2.9
Gambar 2.10
Gambar 2.11
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gamabr 3.6
Gambar 3.7
Gambar 3.8
Gambar 3.9
Gambar 3.10
Gambar 3.11
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Termokopel tipe K
Komunikasi Data Master dan 32 Slave
Bagan IC SN75176
Grafik kecepatan transfer data vs panjang kabel data
Blok Diagram dan Arsitektur ATmega 8535
Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega853515
Memori AVR ATmega8535
Status Register
Simbol Penguat Operasional
Penguat Noninverting Sederhana
Penguat Inverting Sederhana
Diagram Blok
Rangkaian Mikrokontroler Atmega8535
Prinsip Dasar Sensor Termokopel tipe K
Koneksi Termokopel ke Input Rangkaian Penguat
Rangkaian Modulasi RS485
Diagram sinyal RS485
Rangkaian Power Supply
Rangkaian Penguat Tegangan
Personal Computer (PC)
Diagram Alir Sistem Mikrokontroler
Diagram Alir Sistem Visual Basic
Pengukuran pada Rangkaian Modulasi RS485
Pengukuran pada Rangkaian Penguat
Tegangan IC LM 324
Tampilan Grafik Pengukuran suhu
Data Base Pengujian Alat Secara Keseluruhan
5
7
8
10
13
14
18
18
20
23
24
25
26
27
28
28
29
29
30
31
32
33
35
36
43
49
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
1.
2.
Judul
Halaman
Listing Program dari seluruh sistem
Listing program visual basic untuk menampilkan
grafik suhu dan alarm pada PC
3.
Gambar Komponen
4.
Gambar Alat Secara Keseluruhan
5.
Rangkaian Lengkap Sistem
52
56
61
62
63
Universitas Sumatera Utara