PENGENDALI SUHU KOTAK OBAT DENGAN MODE “ONOFF” MENGGUNAKAN TERMOELEKTRIK TUGAS AKHIR - Pengendali suhu kotak obat dengan mode \"on/off\" menggunakan termoelektrik - USD Repository
PENGENDALI SUHU KOTAK OBAT DENGAN MODE “ON/OFF” MENGGUNAKAN TERMOELEKTRIK TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains dan Teknologi
Program Studi Teknik Elektro Disusun oleh:
RICKY NELSON NIM : 035114007
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
MEDICINE BOX CONTROLLER WITH “ON/OFF” MODE USING THERMOELECTRIC FINAL ASSIGNMENT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Bachelor of Science and Technology Degree
In Electrical Technique Study Program By:
RICKY NELSON NIM : 035114007
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2009
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Ricky Nelson Nomor Mahasiswa : 035114007
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
PENGENDALI SUHU KOTAK OBAT DENGAN MODE “ON/OFF”
MENGGUNAKAN TERMOELEKTRIK
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me- ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun mem- berikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 21 Januari 2010 Yang menyatakannya ( Ricky Nelson )
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.”
Yogyakarta, 23 Oktober 2008 Penulis
Ricky Nelson
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
“SEMUA YANG ALLAH LAKUKAN ADALAH BAIK” “JANGANLAH HENDAKNYA KAMU KUATIR TENTANG APAPUN JUGA, TETAPI NYATAKANLAH DALAM SEGALA HAL
KEINGINANMU KEPADA ALLAH DALAM DOA DAN PERMOHONAN DENGAN UCAPAN SYUKUR” (FILIPI 4 : 6)
Kupersembahkan Tugas Akhir ini untuk : < Allah Bapa di Surga atas kasih dan karunia-Nya. < Papap, mamam dan kakakku tercinta. < Almamaterku Teknik Elektro USD.
PENGENDALI SUHU KOTAK OBAT DENGAN
MODE “ON/OFF” MENGGUNAKAN
TERMOELEKTRIK
Ricky Nelson
035114007
INTISARI
Untuk kondisi yang baik obat membutuhkan penyimpanan yang baik pula, salah satunya adalah faktor suhu. Dengan pengaturan suhu, obat dapat bertahan lebih lama. Berdasarkan hal ini akan dibuat alat pendingin menggunakan termoelektrik dengan mode “ on/off ”.
Nilai masukan berasal dari keypad untuk diolah mikrokontroler ATMega8535. Dengan mode “ on/off ” nilai masukan dijadikan acuan untuk mengaktifkan pendinginan pada plan yang dihasilkan oleh termoelektrik. Suhu didalam plan dideteksi menggunakan sensor suhu LM35. Hasil keluaran dari sensor suhu menjadi masukan mikrokontroler sebagai pembanding dengan nilai masukan. Untuk menampilkan nilai masukan dan nilai dari sensor digunakan LCD.
Pengendali suhu dapat diimplementasikan dan dilakukan pengujian. Terbukti bahwa pengendali suhu dapat bekerja dengan baik dari suhu 8 C hingga suhu 4 C. Dengan waktu yang diperlukan sekitar 48,5 menit sampai 63 menit untuk mencapai waktu stabil.
Kata kunci : termoelektrik, mode “ on/off “, suhu
MEDICINE BOX CONTROLLER WITH “ON/OFF”
MODE USING THERMOELECTRIC
Ricky Nelson
035114007
ABSTRACT
To be in a good condition, medicines need a good storage, which is defined by one important factor that is the temperature. With the temperature controlling, the medicines can be stored for a long period. Based on this case, the cooler using thermoelectric using “on/off” mode would be built.
The input value from the keypad will be processed by microcontroller ATMega8535. With “on/off” mode, the value will then be assigned as the reference to activate the cooling process in the plant which is produced by thermoelectric. The temperature inside the plant is detected by the LM35 temperature sensor. The output value from the temperature sensor will be the microcontroller’s input as the comparison with the output value. LCD is used to show the input value and the value from the sensor.
The temperature controller can be implemented and tested. It is proved that the temperature controller can work well from the 8 C to 4 C. It needs about 47 until 63 minutes to achieve the stable time.
Key words: thermoelectric, “on/off” mode, temperature
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir berjudul “Pengendali Suhu Kotak Obat Dengan Mode “On/Off” Menggunakan Termoelektrik”. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada program studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.
Penulisan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :
1. Allah Bapa di Surga sumber kekuatanku.
2. Papapku Frengky. J. S dan mamamku Lilik. S tercinta yang telah memberikan cinta, kasih sayang, doa, dukungan dan segala hal yang tak ternilai.
3. Kakakku Maria Kristin. N tersayang yang telah memberikan doa dan dukungan serta menjadi tempat mengeluh saat pikiranku kacau.
4. Ibu Wuri selaku dosen pembimbing I yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberi bimbingan, pengetahuan, kritik dan saran kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir.
5. Bapak Tjendro selaku dosen pembimbing II yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberi bimbingan, pengetahuan, kritik dan saran kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir.
6. Bapak Petrus selaku dosen penguji saat kolokium yang telah menambahkan ide dan revisi untuk tugas akhir penulis.
7. Bapak Djoko dan ibu Prima selaku dosen penguji saat pendadaran yang telah memberikan revisi untuk tugas akhir penulis.
8. Bapak Rusdi yang telah memberikan masukan dan pengetahuan mengenai proses pendinginan.
9. R. Henry. R (TE’04) dan Zaenal Arif (TE’04) yang menjadi satu kelompok untuk tugas akhir ini.
10. Semua rekan-rekan Teknik Elektro yang sudah mendukung, membantu dan menghibur, khususnya : Rony, Andika, Yudi, Nendar dan Andry (TE’03).
11. Anak-anak “G.B.U” yang selalu menghibur : Luky, Deny, Indra, Wily dan Fery.
12. Semua orang yang terlalu banyak, sehingga tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah membantu dan mendukung penulis.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kelemahan dan kekurangan. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang membangun akan penulis terima dengan senang hati.
Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembaca. Tuhan beserta kita.
Yogyakarta, Penulis
DAFTAR ISI
Halaman JUDUL ……………………………………………………………………..…. i LEMBAR PENGESAHAN OLEH PEMBIMBIMNG ………………………. iii LEMBAR PENGESAHAN OLEH PENGUJI ………………………………. iv LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA …………………….……. v MOTTO DAN PERSEMBAHAN …………………………………….….…… vi
INTISARI ……………………………………………………………………... vii ABSTRACT …………………………………………………………………… viii KATA PENGANTAR ………………………………………………………… ix DAFTAR ISI …………………………………………………………………... xi DAFTAR GAMBAR ………………………………………….………………. xiv DAFTAR TABEL ………………………………………..…………………….. xvii
BAB I PENDAHULUAN …………………………..……………………… 1
1.1. Latar Belakang Masalah …………………..…………………… 1
1.2. Rumusan Masalah ………………………………..…………… 2
1.3. Batasan Masalah ………………………………………………
2
1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian ……………………..………… 3
1.5. Metodologi Penelitian ………………………………………… 3
1.6. Sistematika Penulisan ………………………………….……… 4
BAB II DASAR TEORI ………………………………………….………… 5
2.1. Termoelektik ………………………………………..………… 5
2.2. Mikrokontroler ATMega 8535 ……………………..…………
6
2.2.1. Port I/O (Input / Output) ………………………………
8
2.2.2. ADC (Analog Digital Converter) ………………..……
8
2.3. LCD (Liquid Crystal Display) ………………………………… 10
2.4. Keypad Matrik 4x3 ………………………………………….… 11
2.5. Penguat Non-Inverting Dengan Op-Amp ……………………… 12
2.6. LM 35 ………………………………………….……………… 13
2.7. Kontrol Dua Posisi (On-Off) …………………………..……… 14
BAB III PERANCANGAN ………………………………………..…..…… 17
3.1. Diagram Blok ……………………………………….………… 18
3.2. Perancangan Diagram Blok ………………………………..…
19
3.2.1. Blok Keypad ………………………………………..…
19
3.2.2. Blok LCD ………………………………………..…… 20
3.2.3. Blok Termoelektrik …………………………………… 20 3.2.4. Blok Sensor ………………………………………..….
21
3.2.5. Mikrokontroler ATMega 8535 ……………………..…
22
3.2.5.1. Rangkaian Osilator ………………………..… 22
3.2.5.2. Rangkaian Reset ……………………..……… 22
3.4. Penggunaan Pin Pada Mikrokontroler ………………………… 26
BAB IV PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN ………………………… 28
4.1. Cara Kerja Pendingin Kotak Obat Mode On-Off …………...… 31
4.2. Pengamatan Pendingin Kotak Obat …………………………… 34
4.2.1. Suhu Dalam Tabung Dengan Rangkaian Terbuka ….… 34
4.2.2. Waktu Tempuh dan Suhu Dengan Kendali On-Off …… 36
4.2.3. Nilai Tegangan Pendingin Kotak Obat ………...……… 48
4.2.4. Perangkat Lunak ………………………………….…… 49
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………….…… 63
5.1. Kesimpulan ………………………………………..……..…… 63
5.2. Saran ………………………………………..……….………… 63
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………..…………………… 64
LAMPIRAN GRAFIK SUHU DENGAN RANGKAIAN TERBUKA LAMPIRAN NILAI SUHU DENGAN MODE ON – OFF LAMPIRAN SKETSA PENDINGIN KOTAK OBAT LAMPIRAN RANGKAIAN PENDINGIN KOTAK OBAT LAMPIRAN LIST PROGRAM MODE ON – OFF LAMPIRAN DATASHEET
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Elemen Termoelektrik ………………………………………..…. 5Gambar 2.2. Konfigurasi Pin ATMega8535 ………………………………..… 7Gambar 2.3. Register ADMUX …………………………………..………..…9 Gambar 2.4. Format Data ADC dengan ADLAR = 0 ……………………..…
9 Gambar 2.5. Format Data ADC dengan ADLAR = 1 …………………..……
9 Gambar2.6. Bentuk LCD 2 x 16 Karakter …………………………………… 10
Gambar 2.7. Bagian LCD 2 x 16 Karakter ……………………………………10 Gambar 2.8. Gambar Keypad Matrik 4 x 3 ………………………………..…
11 Gambar 2.9. Rangkaian Penguat Non-Inverting …………………..…………
13 Gambar 2.10. (a) Diagram Blok Kontrol Dua Posisi; (b) Dengan Celah Diferensial …………………………………………………..……………… 14
Gambar 2.11. Sistem Pengontrolan Tinggi Muka Air …………………………15 Gambar 2.12. Kurva Tinggi Muka Terhadap Waktu ……………….…….……
16 Gambar 3.1. Plan “Pendingin Kotak Obat” ……………………….……….…
17 Gambar 3.2. Diagram Blok “Pendingn Kotak Obat” …………..…..…………
18 Gambar 3.3. Keypad Matrik 4 x 3 pada Mikrokontroler ……………..………
19 Gambar 3.4. Rangkaian Dioda Zener …………………………………………
22 Gambar 3.5. Rangkaian Osilator …………………………………...…………
22
Gambar 3.6. Rangkaian Reset ……………………….……………..…………23 Gambar 3.7. Diagram Alir Utama ……………………………………….……
24 Gambar 3.8. Diagram Alir Masukan …………………………………….……
25 Gambar 3.9. Diagram Alir Kontrol On-Off …………………………….……
26 Gambar 4.1. Bentuk Akhir Pendingin Kotak Obat ………………………..…
28 Gambar 4.2. Driver Arus ……………………………………………………… 29
Gambar 4.3. Sumber Tegangan …………………………………………….…29 Gambar 4.4. Untuk Mikrokontroler ……………………………………..……
30 Gambar 4.5. PCB Masukan dan Keluaran …………………………….……… 31
Gambar 4.6. Tampilan Awal …………………………………………….……32 Gambar 4.7. Tampilan Input ……………...……………………..……………
32 Gambar 4.8. Tampilan Pemilih “OK / ,” ………………………...……………
32 Gambar 4.9. LCD Menampilkan Nilai Input dan Nilai Sensor ………….……
32 Gambar 4.10. Grafik Tegangan Masukan Termoelektrik +6 volt, +7 volt dan +8 volt ………………………………………………..…………………. 35
Gambar 4.11. Grafik Suhu dengan set point 8 ºC ……………...…..…………… 38Gambar 4.12. Tr dan Ts saat set point 8 ºC ………………………………..……39 Gambar 4.13. Grafik Suhu dengan set point 7 ºC ……………...…..…………… 39
Gambar 4.14. Tr dan Ts saat set point 7 ºC …………………….….……………40 Gambar 4.15. Grafik Suhu dengan set point 6 ºC ………………………….…… 41 Gambar 4.16. Tr dan Ts saat set point 6 ºC ……………………………………..
41
Gambar 4.18. Tr dan Ts saat set point 5 ºC …………………………………….42 Gambar 4.19. Grafik Suhu dengan set point 4 ºC ………………………………
44 Gambar 4.20. Tr dan Ts saat set point 4 ºC ………………………………….…
44 Gambar 4.21. Grafik Suhu dengan set point 3 ºC ………………………………
45 Gambar 4.22. Tr dan Ts saat set point 3 ºC ………………………………….…
45 Gambar 4.23. Grafik Suhu dengan set point 2 ºC ………………………………
47 Gambar 4.24. Tr dan Ts saat set point 2 ºC …………………………………….
47
DAFTAR TABEL
………………………………....…………… 41
……
Tabel 4.11. Nlai TeganganTabel 4.10. Suhu Setpoint 2 ºC ………………………………....…………… 46………………………………....…………… 44
ºC
Tabel 4.9. Suhu Setpoint 3Tabel 4.8. Suhu Setpoint 4 ºC ………………………………....…………… 43………………………………....…………… 42
ºC
Tabel 4.7. Suhu Setpoint 5ºC
Halaman Tabel 2.1. Konfigurasi Pengaturan Port I/O ……………………………….
Tabel 4.6. Suhu Setpoint 6Tabel 4.5. Suhu Setpoint 7 ºC ………………………………....…………… 39………………………………....…………… 38
ºC
Tabel 4.4. Suhu Setpoint 8Tabel 4.3. Tegangan +8 volt …………………………………….…….…… 36Tabel 4.2. Tegangan +7 volt ……………………………………….…….… 3612 Tabel 4.1. Tegangan +6 volt ……………………………………..…...….… 36
9 Tabel 2.3. Logika Digital Untuk Keypad Matrik 4 x 3 ……………………
8 Tabel 2.2. Pemilihan Mode Tegangan Referensi ADC ……………………
………………………………....…………… 48
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Untuk kondisi yang baik obat membutuhkan penyimpanan yang baik pula, salah satunya adalah faktor suhu. Dengan pengaturan suhu, obat dapat bertahan lebih lama. Saat ini telah beredar mesin pendingin berbentuk kulkas dengan cara pendinginan freon. Bentuk yang besar sangat memboroskan tempat untuk obat dalam sekala kecil. Selain itu pendinginan dengan menggunakan freon dapat merusak lapisan ozon bila terjadi kebocoran pada tabung yang menyimpan freon tersebut.
Sesuai dengan perkembangan teknologi yang semakin canggih maka alat pendingin dapat dibuat dengan bentuk yang kecil yaitu berupa tabung, pendinginan dilakukan dengan menggunakan termoelektrik. Pada penelitian ini akan dibuat alat pendingin obat dengan basis mikrokontroler ATMega8535 dengan masukan berupa keypad dan ditampilkan oleh LCD (Liquid Crystal
Display ). Dengan bentuk yang kecil dan pendinginan dengan termoelektrik
diharapkan dapat mengurangi pemborosan tempat dan tidak ada perusakan pada lapisan ozon bila terjadi kerusakan pada termoelektrik.
1.2 Rumusan Masalah
Permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut : Membuat sebuah pendingin tabung reaksi yang dapat digunakan untuk melakukan pendinginan obat dengan bentuk yang kecil dan dengan suhu variabel. Mikrokontroler ATMega8535 digunakan untuk memproses data masukan dari keypad kemudian menghasilkan data keluaran yang ditampilkan melalui LCD (Liquid Crystal Display). Dari uraian tersebut, masalah yang didapat adalah : 1. Merancang dan membuat tabung pendingin obat.
2. Merancang dan membuat rangkaian antarmuka mikrokontroler, keypad masukan dan LCD.
3. Membuat perangkat lunak pada mikrokontroler untuk mengolah data masukan dan menampilkannya pada LCD.
1.3 Batasan Masalah Batasan masalah pada alat ini adalah :
1. Suhu minimum antara 3 C sampai suhu ruang saat diberi beban berupa air.
2. Menggunakan tiga buah termoelektrik.
3. Menggunakan sebuah mikrokontroler ATMega8535.
4. Masukan nilai suhu dari keypad.
5. Menggunakan LCD sebagai penampil suhu.
6. Menggunakan kendali on-off untuk mengatur suhu.
1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian
Peneliti mempunyai tujuan yang ingin dicapai, yaitu untuk merancang
dan membuat perangkat keras dan perangkat lunak menggunakan mikrokontroler ATMega8535 yang dapat digunakan untuk mengolah dan mengatur hasil dari proses pendinginan, dan ditampilkan pada LCD.
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat :
1. Sebagai referensi yang dapat mendukung penelitian selanjutnya berkaitan dengan aplikasi sensor dan mikrokontroler.
2. Tersedianya sebuah mesin pendingin obat untuk memudahkan penelitian dan proses pendinginan dalam skala kecil.
1.5 Metodologi Penelitian
Adapun metodologi penelitian yang dilakukan terdiri dari :
1. Studi literatur, yaitu dengan mempelajari berbagai informasi, dari buku dan internet sehingga dapat digunakan sebagai referensi pendukung dalam penyusunan laporan.
2. Perencanaan rancangan dan pembuatan alat dalam bentuk perangkat keras maupun perangkat lunak.
3. Melakukan pengamatan dan pengujian terhadap hasil perancangan agar
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini terbagi menjadi lima bab yang disusun sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.
BAB II. DASAR TEORI Bab ini berisi tentang dasar teori komponen-komponen yang akan digunakan dalam penelitian . BAB III. RANCANGAN PENELITIAN Bab ini berisi tentang diagram blok dan penjelasan cara kerja secara singkat rancangan perangkat keras dan perangkat lunak. BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi tentang pengamatan kerja dari perangkat keras dan perangkat lunak yang telah dibuat. BAB V. PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran untuk perbaikan alat dan penelitian selanjutnya.
BAB II DASAR TEORI
2.1. TERMOELEKTRIK
Elemen semikonduktor pada termoelektrik (tipe n dan tipe p) terhubung seri secara listrik dan terhubung paralel secara termal (lihat pada gambar 2.1.)
Gambar 2.1. Elemen termoelektrik [1]Elemen semikonduktor dan konduktor listriknya ini disisipkan diantara dua buah lapisan keramik, yang berfungsi untuk menyatukan struktur termoelektrik dan sebagai isolator listrik antar tiap elemen semikonduktor. Pada sisi dingin kalor diserap elektron ketika elektron mengalir dari elemen semikonduktor level energi rendah (tipe p) ke elemen semikonduktor level energi tinggi (tipe n).
Dua batang logam yang berbeda disambungkan sehingga membentuk sebuah rangkaian tertutup, ketika salah satu ujung dipanaskan akan mengalir arus. Fenomena ini dinamakan efek Seebeck, karena ditemukan Thomas Seebeck pada tahun 1821 [2].
Begitu pula kebalikannya, ketika dua batang logam yang berbeda disambungkan sehingga membentuk sebuah rangkaian tertutup dan dialirkan arus listrik. Maka salah satu ujung sambungan menyerap kalor, sehingga menjadi hangat dan pada ujung sambungan lainnya melepaskan kalor.
Fenomena ini ditemukan Jean Charles Athanase Peltier pada tahun 1834, sehingga dinamakan efek PeltierI [3].
Salah satu jenis termoelektrik adalah TEC 1-127-06, maksudnya adalah nilai awal yang bernilai 1 menjelaskan jumlah tingkat termoelektrik, nilai kedua yang bernilai 127 menjelaskan jumlah sambungan tipe p dan tipe n, sedangkan nilai terakhir yang bernilai 06 menjelaskan nilai maksimal arus masukan pada termoelektrik. Nilai arus masukan menjadi acuan temperatur minimum, sehingga nilai arus variabel. Pengendalian nilai arus sesuai dengan perubahan nilai tegangan. Sehingga bila arus berubah nilai tegangan pun berubah.
2.2. MIKROKONTROLER ATMEGA8535
AVR merupakan produk Atmel, ATMega merupakan satu dari empat kelas AVR dan ATMega8535 merupakan jenis dari kelas ATMega [4]. Dipilihnya mikrokontroler ini, karena memiliki beberapa fungsi yang digunakan untuk merancang pembuatan pendingin kotak obat. Beberapa fungsi tersebut adalah adanya ADC (Analog Digital Converter) 10 bit, saluran I/O sebanyak 32 pin yang terbagi menjadi empat buah port (port A, port B, port C dan port D) dan
Mikrokontroler ATMega8535 memiliki arsitektur RISC 8 bit yang semua intruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar intruksi dieksekusi dalam satu siklus clock [5].
Gambar 2.2. Konfigurasi Pin ATMega8535Pada gambar 2.2. terlihat konfigurasi pin ATMega8535. Secara fungsional dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. VCC; sebagai pin masukan catu daya.
2. GND; sebagai pin ground.
3. Port A (PA0 ... PA7); sebagai pin I/O dua arah dan sebagai input analog ke A/D konverter.
4. Port B (PB0 ... PB7); sebagai pin I/O dua arah dan pin dengan fungsi khusus, seperti timer/counter, komparator dan SPI
5. Port C (PC0 ... PC7); sebagai pin I/O dua arah dan pin dengan fungsi khusus,
seperti TWI (Two-Wire serial Interface), komparator dan timer oscilator
6. Port D (PD0 ... PD7); sebagai pin I/O dua arah dan pin dengan fungsi khusus, seperti interupsi, komparator dan komunikasi serial
7. XTAL1; sebagai input oscillator 8.
XTAL2; sebagai output oscillator
9. RESET; sebagai pin untuk me-reset mikrokontroler 10.
AVCC; sebagai pin masukan tegangan untuk ADC
11. AREF; sebagai pin masukan tegangan referensi ADC 2.2.1.
Port I/O (Input / Output)
ATmega8535 mempunyai 32 pin I/O dan dikelompokan menjadi empat buah port yang bernama PortA, PortB, PortC, dan PortD. Port I/O pada mikrokontroler ATMega8535 dapat berfungsi sebagai masukan atau keluaran, sesuai dengan pengaturan yang digunakan. Untuk mengatur port I/O sebagai masukan atau keluaran perlu dilakukan pengaturan pada DDR dan port.
Tabel 2.1. Konfigurasi Pengaturan Port I/O DDR bit =1 DDR bit = 0Port bit =1 Keluaran aktif tinggi Masukan aktif rendah Port bit =0 Keluaran aktif rendah Masukan aktif tinggi
2.2.2. ADC (Analog Digital Converter)
ATMega8535 merupakan tipe AVR yang dilengkapi 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Proses inisialisasi ADC meliputi proses penentuan clock, tegangan referensi, format output data, dan mode pembacaan. Register yang di set adalah ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register), ADCSRA (ADC Control and Status Register A), dan SFIOR (Special Fungtion IO
Register ). ADMUX merupakan register 8 bit yang berfungsi menentukan
tegangan referensi ADC, format data output, dan saluran ADC yang digunakan.REFS 0 REFS 1 ADLAR MUX 4 MUX 3 MUX 2 MUX 1 MUX 0
Gambar 2.3. Register ADMUXBit penyusunnya dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. REFS [1..0] merupakan bit pengaturan tegangan referensi ADC ATMega8535. memiliki nilai awal 00 sehingga referensi tegangna berasal dari pin AREF. Untuk nilai yang lain dapat dilihat pada tabel 2.2.
Tabel 2.2. Pemilihan mode tegangan referensi ADC
REFS [1..0] Mode Tegangan Referensi
00 Berasal dari pin AREF
01 Berasal dari pin AVCC
10 Tidak digunakan
11 Berasal dari tegangan referensi internal
2. ADLAR merupakan bit pemilihan mode data keluaran ADC yang digunakan untuk menentukan konfigurasi isi dari register ADCH dan ADCL sebagai tempat menyimpan hasil konversi.
Gambar 2.4. Format Data ADC dengan ADLAR = 0Gambar 2.5. Format Data ADC dengan ADLAR = 1 3. MUX [4...0] merupakan bit pemilih saluran pembaca ADC. Dalam pembacaan hasil konversi ADC, dilakukan pengecekan pada bit ADIF (ADC Interrupt Flag) pada register ADCSRA. ADIF akan bernilai satu jika konversi saluran ADC telah selesai dilakukan dan data hasil konversi siap untuk diambil, demikian pula sebaliknya.2.3. LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) merupakan piranti yang dapat menampilkan karakter, terbuat dari bahan kristal cair dengan sistem dot matrik. Pada perancangan ini digunakan LCD 2 x 16 karakter seperti gambar 2.6, artinya terdapat 2 baris dengan 16 karakter tiap barisnya, maka jumlah keseluruhan terdapat 32 karakter. Setiap satu karakter terdiri dari 8 baris dan 5 kolom dot.
Gambar 2.6. Bentuk LCD 2 x 16 karakterGambar 2.7. Bagian LCD 2 x 16 karakter [6]Jenis LCD yang digunakan pada perancangan adalah LCD Module M1632 produk dari SEIKO. Berdasarkan gambar 2.7, konfigurasi pin LCD adalah :
1. VCC; sebagai pin terminal power supply (+5V).
2. GND; sebagai pin terminal ground.
3. DB0 s/d DB7; sebagai pin jalur data yang digunakan untuk menyalurkan data kode ASCII atau perintah untuk mengatur kerja LCD.
4. RS (register select); pin yang membedakan jenis data yang dikirim ke LCD.
Jika RS berlogika ‘0’, maka yang dikirim adalah perintah pengaturan LCD. Jika berlogika ‘1’, maka yang dikirim adalah data kode ASCII.
5. R/W (read/write); pin untuk mengaktifkan pengiriman atau pengambilan data dari LCD. Jika R/W berlogika ‘0’, maka terjadi pengiriman data ke LCD. Jika R/W berlogika ‘1’, maka terjadi pengambilan data dari LCD.
6. E (enable); merupakan sinyal sinkronisasi. Saat E berubah dari logika ‘1’ ke ‘0’, maka data di DB0 s/d DB7 akan diterima atau diambil dari port mikrokontroler.
2.4. KEYPAD MATRIK 4 x 3
Gambar 2.8. Gambar Keypad Matrik 4 x 3Keypad matrik 4 x 3 adalah tombol push-on yang tersusun 4 baris dan 3
1
1
1
1
1
1 7 0 1 1 1
1
1
1
1
1 6 0 1 1 0
1
1
1
1
1 8 1 0 0 0
1
1
1
Dengan menggunakan op-amp (oprational amplifier) dapat dirangkai sebuah penguat tegangan, baik itu penguatan negatif maupun penguatan positif tergantung dari masukannya. Untuk membuat penguatan positif masukan yang digunakan adalah kaki non-inverting, dengan masukan yang bernilai positif
1 1 # 1 0 1 1 Pembacaan bertipe aktif rendah, artinya saat akan mengaktifkan baris atau kolom yang dituju maka data yang diberikan adalah nol. Pemberian data dapat dilihat dari tabel 2.3.
1
1
1
1 1 0 0 0 0
1
1
1
1 1 * 1 0 1 0
1
1
1
1 9 1 0 0 1
1
1 5 0 1 0 1
1
kolom. Seperti pada gambar 2.8. untuk pembacaan data terbagi menjadi dua, yaitu pembacaan data pada baris dan pembacan data pada kolom. [7]
3 Baris
1
1
1 1 (none) 1 1 1 1
1
1
4 Karakter Kode Biner
2 Baris
1
1 Baris
3 Baris
2 Kolom
1 Kolom
Kolom
Tabel 2.3. Logika Digital Untuk Keypad Matrik 4 x 31
1 1 0 0 0 1
1
1 3 0 0 1 1
1
1 4 0 1 0 0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1 2 0 0 1 0
1
1
1
2.5. PENGUAT NON-INVERTING DENGAN OP-AMP
akan mengeluarkan nilai positif pula. Untuk rangkaiannya terlihat pada gambar 2.9.
Gambar 2.9. Rangkaian Penguat Non-invertingTegangan keluaran dari rangkaian penguat non-inverting dirumuskan : Vo = [ 1 + ( Rf / R ) ] x Vi
Dengan rumusan penguatan (Av) dari penguat non-inverting : Av = Vo / Vi
= (R + Rf) / R = 1 + (Rf / R)
2.6. LM 35 [8]
LM35 sebuah IC sensor suhu dengan beberapa kriteria seperti :
1. Beroperasi pada ° Celsius
2. Skala kenaikan Linear +10.0 mV/°C 3.
Ketepatan 0.5°C (pada 25°C)
4. Bekerja pada −55° sampai +150°C 5.
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volts
6. Penggunaan arus kurang dari 60 µA
2.7. KONTROL DUA POSISI (ON – OFF) [9]
Dalam sistem kontrol dua posisi, elemen penggerak hanya mempunyai dua posisi tetap, yang dalam beberapa hal, benar-benar merupakan posisi ”on” dan posisi ”off”. Kontrol dua posisi atau on-off relatif sederhana dan murah.
Misal sinyal keluaran kontroler adalah m(t) dan sinyal kesalahan penggerak adalah e(t). Pada kontrol dua posisi, sinyal m(t) akan tetap pada harga maksimum atau minimumnya, bergantung pada sinyal kesalahan penggerak (positif atau negatif), sedemikian rupa sehingga :
m(t) = M1 untuk e(t) > 0
= M2 untuk e(t) < 0
Gambar 2.10 menunjukan diagram blok kontrol dua posisi. Daerah harga sinyal kesalahan penggerak antara posisi “on” dan posisi “off” disebut celahdiferensial (differential gap). Suatu celah diferensial ditunjukan pada gambar 2.10(b). Celah diferensial ini menyebabkan keluaran kontroler m(t) tetap pada harga sekarang sampai sinyal kesalahan penggerak bergaser sedikit dari harga nol. Pada beberapa kasus, celah diferensial disebabkan oleh gesekan yang tidak diinginkan dan kelambanan gerak.
Tinjau sistem tinggi muka cairan yang ditunjukan pada gambar 2.11. Dengan kontrol dua posisi, maka katup akan membuka (penuh) atau menutup (penuh). Jadi laju aliran air yang masuk adalah konstan positif atau nol. Seperti ditunjukan pada gambar 2.12, sinyal keluaran berubah-ubah terus diantara dua harga batas yang diperlukan untuk membuat elemen penggerak perubah dari satu posisi tetap ke posisi tetap lainnya. Perhatikan bahwa kurva keluaran mengikuti salah satu diantara dua kurva eksponensial, yaitu kurva pengisian dan kurva pengosongan. Osilasi keluaran antara batas tersebut merupakan karakteristik respon yang khas dari sistem kontrol dua posisi. Dari gambar 2.12, dapat dilihat bahwa amplitudo osilasi keluaran dapat di perkecil dengan cara memperkecil celah diferensial. Akan tetapi hal ini dapat menyebabkan kenaikan angka switching “on-off” untuk waktu nyang sama. Parameter tanggapan sistem control dua posisi sebagai berikut :
1. Waktu naik (rise time), Tr : waktu yang diperlukan respon untuk naik keadaan awal sampai nilai yang ditentukan sebagai set point 0%.
2. Waktu penetapan (settling time), Ts : waktu yang diperlukan untuk mencapai suatu nilai dalam keadaan stabil yang ditentukan dengan nilai mutlak dari harga akhir (5% atau 2%).
Gambar 2.12. Kurva Tinggi Muka Terhadap WaktuBAB III PERANCANGAN ALAT Perancangan awal untuk membuat pendingin obat adalah struktur
mekaniknya terlebih dahulu. Hal tersebut perlu dilakukan karena berpengaruh dengan suhu minimum yang akan dicapai. Sehingga pendinginan dapat terjadi dengan baik dan suhu panas dapat terbuang dengan cepat.
Gambar 3.1. Plan “Pendingin Kotak Obat”Wadah pendingin berbentuk tabung pada bagian dalam, sedangkan untuk bentuk luar berupa kotak. Bahan yang digunakan pada bagian dalam adalah alumunium pejal penghantar suhu yang baik dibandingkan besi. Pada lapisan luar menggunakan styrofoam dan akrilit untuk menahan udara agar tetap bersirkulasi didalam. Selain itu busa padat (spon) digunakan sebagai penutup tabung agar pendinginan terjadi dengan cepat dan tidak terganggu dengan suhu lingkungan. Perancangan awal untuk membuat “Pendingin Kotak Obat” adalah struktur mekaniknya terlebih dahulu. Hal tersebut perlu dilakukan karena berpengaruh dengan suhu minimum yang akan dicapai. Sehingga pendinginan dapat terjadi dengan baik dan suhu panas dapat terbuang dengan cepat.
Untuk proses pendinginan digunakan Termoelektrik. Komponen ini berbentuk plat segi empat dan keramik sebagai pelapisnya dengan dua sisi yang memiliki suhu berbeda, satu sisi menghasilkan dingin dan sisi yang lain menghasilkan panas. Pada sisi yang menghasilkan suhu panas dipasang heat-
sink agar tidak mempengaruhi sisi yang lain, setelah pemasangan heat-sink agar
suhu panas cepat dilepas ke udara sekitar maka dipasang kipas pada bagian bawah heat-sink. Gambar 3.1. menunjukkan plan pendingin obat.
3.1. Diagram Blok
Untuk membuat Pendingin vaksin diperlukan perancangan perangkat keras dan perangkat lunak. Untuk perangkat keras dapat dilihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2. Diagram blok “Pendingin Kotrak Obat” Sesuai dengan diagram blok keypad matrik memberikan masukan pada mikrokontroler ATMega8535 dan ditampilkan melalui LCD. Masukan keypad matrik juga untuk mengatur kinerja termoelektrik melalui program didalam ATMega8535. Dengan bantuan detektor suhu LM 35, maka suhu yang dihasilkan termoelektrik menjadi masukan pada mikrokontoler ATMega8535 untuk dibandingkan dengan masukan awal dari keypad matrik.