Perancangan Viskometer Digital Berbasis Arduino Uno Untuk Mengukur Viskositas Cairan Dan Smartphone Android Sebagai Display
PERANCANGAN VISKOMETER DIGITAL BERBASIS ARDUINO UNO
UNTUK MENGUKUR VISKOSITAS CAIRAN MENGGUNAKAN
SMARTPHONE ANDROID SEBAGAI DISPLAY
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana
Sains
ACHMAD MUHAJIR
080801019
DEPARTEMEN FISIKA S-1
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2014
Universitas Sumatera Utara
i
PERANCANGAN VISKOMETER DIGITAL BERBASIS ARDUINO UNO
UNTUK MENGUKUR VISKOSITAS CAIRAN DAN
SMARTPHONE ANDROID SEBAGAI DISPLAY
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana
Sains
ACHMAD MUHAJIR
080801019
DEPARTEMEN FISIKA S-1
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2014
Universitas Sumatera Utara
ii
PERSETUJUAN
Judul
: PERANCANGAN VISKOMETER DIGITAL
BERBASIS ARDUINO UNO UNTUK MENGUKUR
VISKOSITAS CAIRAN DAN SMARTPHONE
ANDROID SEBAGAI DISPLAY
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: ACHMAD MUHAJIR
Nomor Induk Mahasiswa : 080801019
Program Studi
: SARJANA (S1) FISIKA
Departemen
: FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVESITAS SUMATERA
UTARA
Diluluskan di
Medan,
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Poltak Sihombing, M. Komp
Dr. Tulus Ikhsan Nasution, S.Si, M.Sc
NIP: 196203171991021001
NIP: 197407162008121002
Medan, September 2013
Diketahui/Disetujui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195507061981021000
Universitas Sumatera Utara
iii
PERNYATAAN
PERANCANGAN VISKOMETER DIGITAL BERBASIS ARDUINO UNO
UNTUK MENGUKUR VISKOSITAS CAIRAN DAN
SMARTPHONE ANDROID SEBAGAI DISPLAY
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Maret 2013
ACHMAD MUHAJIR
080801019
Universitas Sumatera Utara
iv
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur saya ucapkan kepada ALLAH SWT Yang Maha
Pemurah dan Maha Penyayang, dengan karunia-Nya saya berhasil menyelesaikan
skripsi ini. Selawat dan salam kepada Muhammad SAW.
Yang teristimewa yaitu Ayah Ibu tercinta yang terus melimpahkan doa dan
kasih sayangnya sampai akhirnya saya bisa menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih
kepada adik-adik saya Raja, Alfi dan Aziz yang telah memberikan dukungannya.
Dan ucapan terima kasih saya sampaikan kepada bapak Dr. Poltak
Sihombing, M. Komp selaku pembimbing yang telah memberikan panduan dan
penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan dan menyelesaikan kajian
ini. Dan terima kasih kepada Dr. Tulus Ikhsan Nasution, S.Si, M.Sc selaku copembimbing yang telah banyak membantu dalam penelitian dan memberikan
arahan, motivasi, bantuan sarana hingga skripsi ini dapat diselesaikan. Ucapan
terima kasih juga saya tujukan kepada Tria Alvionita Putri dan teman-teman saya
Veroes ,Abang Ismail Marzuki, Abang Azwinnata, Deny, Adi, Sahril, Surya,
Irwanto dan teman-teman seperjuangan yang telah memberikan banyak masukan
dalam menyelesaikan skripsi ini.
Universitas Sumatera Utara
v
PERANCANGAN VISKOMETER DIGITAL BERBASIS ARDUINO UNO
UNTUK MENGUKUR VISKOSITAS CAIRAN DAN
SMARTPHONE ANDROID SEBAGAI DISPLAY
ABSTRAK
Viskometer digital berbasis Arduino Uno telah dilakukan dengan
menggunakan metode bola jatuh, sampel yang digunakan yaitu Gliserin, Oli Shell
Advance AX5 dan minyak goreng Tropical. Kekentalan dari tiap cairan telah diuji
dengan menggunakan viskometer yang dirancang yang hasilnya Gliserin = 12,261
Poise, Oli Shell Advance = 4,302 Poise dan minyak goreng Tropical = 1,499 Poise
dan dengan menggunakan metode konvensional (manual) hasilnya Gliserin =
12,013 Poise , Oli Shell Advance =4,496 Poise dan minyak goreng Tropical =
1,496. Hasil dari viskometer digital dibandingkan dengan metode konvensional
memiliki perbedaan yang sangat mendekati sehingga dapat dikatakan bahwa alat
yang dirancang memiliki kemampuan untuk mengukur kekentalan dari sebuah zat
cair. Dengan adanya faktor koreksi oleh Faxen yang diturunkan dari persamaan
O‘seen dalam pengukuran membuat hasil pengukuran lebih akurat.
Kata kunci : Arduino Uno, viskometer, persamaan O‘seen
Universitas Sumatera Utara
vi
DESIGNING DIGITAL VISCOMETER BASED ARDUINO UNO
TO MEASURE THE VISCOSITY OF LIQUIDS AND
ANDROID SMARTPHONE AS A DISPLAY
Abstract
Digital viscometer based on Arduino Uno has been successfully constructed
by falling-sphere method. The tested liquid consist of glycerin, oil Shell Advance
AX5 dan Tropical cooking oil. The measurement result using digital viscometer
showed that the viscosity values of glycerin = 12.261 Poise, oil Shell Advance AX5
= 4.302 Poise and Tropical cooking oil = 1.499 Poise while using conventional
method result glycerin = 12.013 Poise, oil Shell Advance AX5 = 4.496 Poise and
Tropical cooking oil = 1.496 Poise. The digital viscometer is similar to conventional
method as far as the viscosity value is concerned. Therefore, designed viscometer
has ability to measure viscosity of liquids. Correction factor by Faxen derived from
O’seen equation in measurement make the result more accurate.
Keyword : Arduino Uno, viscometer, Oseen’s Equation
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan .............................................................................................................. ii
Pernyataan .............................................................................................................. iii
Penghargaan ........................................................................................................... iv
Abstrak .....................................................................................................................v
Abstract .................................................................................................................. vi
Daftar isi ................................................................................................................ vii
Daftar Tabel ........................................................................................................... ix
Daftar Gambar ..........................................................................................................x
Daftar Grafik .......................................................................................................... xi
BAB I
Pendahuluan ............................................................................................1
1.1 Latar belakang ..................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah .........................................................................2
1.3 Batasan Masalah...............................................................................2
1.4 Tujuan Penelitian .............................................................................3
1.5 Manfaat Penelitian ...........................................................................3
1.6 Tempat Penelitian.............................................................................3
1.7 Sistematika Penulisan ......................................................................3
BAB 2
Landasan Teori ........................................................................................5
2.1 Viskositas .........................................................................................5
2.2 Arduino ............................................................................................7
2.3 Sensor LDR (Light Dependent Resistor) .........................................9
2.4 Arduino USB HOST SHIELD .......................................................10
2.5 LASER(Light Amplification by Stimulated Emission Radiation).11
2.4 Android ..........................................................................................12
Universitas Sumatera Utara
viii
BAB 3
Metodologi Penelitian ...........................................................................14
3.1 Diagram Blok .................................................................................14
3.2 Flowchart .......................................................................................16
3.3 Proses Kerja Alat............................................................................17
3.4 Rangkaian Arduino Board..............................................................18
3.5 Rangkaian USB HOST SHIELD ...................................................18
3.6 Perancangan Rangkaian Sensor LDR ............................................19
3.7 Perancangan Sofware .....................................................................20
BAB 4
Hasil dan Pembahasan ...........................................................................21
4.1 Pembahasan Sistem Keseluruhan ...................................................21
4.1.1 Pengujian Modul Arduino Uno Rev.3 ................................21
4.1.2 Pengujian Sistem Sensor ....................................................22
4.1.3 Pengujian Pengiriman Data dari Arduino ke Smartphone
Android ...............................................................................23
4.2 Pengukuran Viskositas ...................................................................25
BAB 5
Kesimpulan Dan Saran ..........................................................................35
5.1 Kesimpulan ....................................................................................35
5.2 Saran ...............................................................................................35
Daftar Pustaka ........................................................................................................37
LAMPIRAN I
LAMPIRAN II
LAMPIRAN III
Universitas Sumatera Utara
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data hasil perhitungan viskositas gliserin metode manual ....................28
Tabel 4.2 Data hasil perhitungan viskositas gliserin metode digital .....................28
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan viskositas Oli Shell Advance AX5 metode
manual ...................................................................................................28
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan viskositas Oli Shell Advance AX5 metode
digital .....................................................................................................29
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan viskositas minyak gorang tropical metode
manual ...................................................................................................29
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan viskositas minyak gorang tropical metode
digital .....................................................................................................29
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gaya yang terjadi pada bola jatuh dalam cairan ..............................7
Gambar 2.2
Arduino Uno Rev. 3 .........................................................................8
Gambar 2.3
LDR (Light Dependent Resistor) ...................................................10
Gambar 2.4
USB Host Shield ............................................................................11
Gambar 2.5
LASER pointer ...............................................................................12
Gambar 2.6
Android 4.3 (Jelly Bean) ................................................................13
Gambar 3.1
Diagram blok perancangan viskometer digital ..............................14
Gambar 3.2
Diagram alir perancangan viskometer digital ................................16
Gambar 3.3
Skematik rangkaian Arduino Uno Rev.3 .......................................18
Gambar 3.4
Skematik rangkaian USB Host Shield ...........................................19
Gambar 3.5
Rangkaian sistem LDR ..................................................................20
Gambar 4.1
Diagram alir proses kerja aplikasi pada Android ...........................26
Universitas Sumatera Utara
xi
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode konvensional dalam cairan gliserin...............................................30
Grafik 4.2
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode digital dalam cairan gliserin ..........................................................31
Grafik 4.3
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode konvensional dalam Oli Shell Advance AX5 ...............................31
Grafik 4.4
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode digital dalam Oli Shell Advance AX5 ..........................................32
Grafik 4.5
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode konvensional dalam minyak goreng tropical ................................32
Grafik 4.6
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode digital dalam minyak goreng tropical ...........................................31
Universitas Sumatera Utara
UNTUK MENGUKUR VISKOSITAS CAIRAN MENGGUNAKAN
SMARTPHONE ANDROID SEBAGAI DISPLAY
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana
Sains
ACHMAD MUHAJIR
080801019
DEPARTEMEN FISIKA S-1
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2014
Universitas Sumatera Utara
i
PERANCANGAN VISKOMETER DIGITAL BERBASIS ARDUINO UNO
UNTUK MENGUKUR VISKOSITAS CAIRAN DAN
SMARTPHONE ANDROID SEBAGAI DISPLAY
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana
Sains
ACHMAD MUHAJIR
080801019
DEPARTEMEN FISIKA S-1
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2014
Universitas Sumatera Utara
ii
PERSETUJUAN
Judul
: PERANCANGAN VISKOMETER DIGITAL
BERBASIS ARDUINO UNO UNTUK MENGUKUR
VISKOSITAS CAIRAN DAN SMARTPHONE
ANDROID SEBAGAI DISPLAY
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: ACHMAD MUHAJIR
Nomor Induk Mahasiswa : 080801019
Program Studi
: SARJANA (S1) FISIKA
Departemen
: FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVESITAS SUMATERA
UTARA
Diluluskan di
Medan,
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Poltak Sihombing, M. Komp
Dr. Tulus Ikhsan Nasution, S.Si, M.Sc
NIP: 196203171991021001
NIP: 197407162008121002
Medan, September 2013
Diketahui/Disetujui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195507061981021000
Universitas Sumatera Utara
iii
PERNYATAAN
PERANCANGAN VISKOMETER DIGITAL BERBASIS ARDUINO UNO
UNTUK MENGUKUR VISKOSITAS CAIRAN DAN
SMARTPHONE ANDROID SEBAGAI DISPLAY
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Maret 2013
ACHMAD MUHAJIR
080801019
Universitas Sumatera Utara
iv
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur saya ucapkan kepada ALLAH SWT Yang Maha
Pemurah dan Maha Penyayang, dengan karunia-Nya saya berhasil menyelesaikan
skripsi ini. Selawat dan salam kepada Muhammad SAW.
Yang teristimewa yaitu Ayah Ibu tercinta yang terus melimpahkan doa dan
kasih sayangnya sampai akhirnya saya bisa menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih
kepada adik-adik saya Raja, Alfi dan Aziz yang telah memberikan dukungannya.
Dan ucapan terima kasih saya sampaikan kepada bapak Dr. Poltak
Sihombing, M. Komp selaku pembimbing yang telah memberikan panduan dan
penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan dan menyelesaikan kajian
ini. Dan terima kasih kepada Dr. Tulus Ikhsan Nasution, S.Si, M.Sc selaku copembimbing yang telah banyak membantu dalam penelitian dan memberikan
arahan, motivasi, bantuan sarana hingga skripsi ini dapat diselesaikan. Ucapan
terima kasih juga saya tujukan kepada Tria Alvionita Putri dan teman-teman saya
Veroes ,Abang Ismail Marzuki, Abang Azwinnata, Deny, Adi, Sahril, Surya,
Irwanto dan teman-teman seperjuangan yang telah memberikan banyak masukan
dalam menyelesaikan skripsi ini.
Universitas Sumatera Utara
v
PERANCANGAN VISKOMETER DIGITAL BERBASIS ARDUINO UNO
UNTUK MENGUKUR VISKOSITAS CAIRAN DAN
SMARTPHONE ANDROID SEBAGAI DISPLAY
ABSTRAK
Viskometer digital berbasis Arduino Uno telah dilakukan dengan
menggunakan metode bola jatuh, sampel yang digunakan yaitu Gliserin, Oli Shell
Advance AX5 dan minyak goreng Tropical. Kekentalan dari tiap cairan telah diuji
dengan menggunakan viskometer yang dirancang yang hasilnya Gliserin = 12,261
Poise, Oli Shell Advance = 4,302 Poise dan minyak goreng Tropical = 1,499 Poise
dan dengan menggunakan metode konvensional (manual) hasilnya Gliserin =
12,013 Poise , Oli Shell Advance =4,496 Poise dan minyak goreng Tropical =
1,496. Hasil dari viskometer digital dibandingkan dengan metode konvensional
memiliki perbedaan yang sangat mendekati sehingga dapat dikatakan bahwa alat
yang dirancang memiliki kemampuan untuk mengukur kekentalan dari sebuah zat
cair. Dengan adanya faktor koreksi oleh Faxen yang diturunkan dari persamaan
O‘seen dalam pengukuran membuat hasil pengukuran lebih akurat.
Kata kunci : Arduino Uno, viskometer, persamaan O‘seen
Universitas Sumatera Utara
vi
DESIGNING DIGITAL VISCOMETER BASED ARDUINO UNO
TO MEASURE THE VISCOSITY OF LIQUIDS AND
ANDROID SMARTPHONE AS A DISPLAY
Abstract
Digital viscometer based on Arduino Uno has been successfully constructed
by falling-sphere method. The tested liquid consist of glycerin, oil Shell Advance
AX5 dan Tropical cooking oil. The measurement result using digital viscometer
showed that the viscosity values of glycerin = 12.261 Poise, oil Shell Advance AX5
= 4.302 Poise and Tropical cooking oil = 1.499 Poise while using conventional
method result glycerin = 12.013 Poise, oil Shell Advance AX5 = 4.496 Poise and
Tropical cooking oil = 1.496 Poise. The digital viscometer is similar to conventional
method as far as the viscosity value is concerned. Therefore, designed viscometer
has ability to measure viscosity of liquids. Correction factor by Faxen derived from
O’seen equation in measurement make the result more accurate.
Keyword : Arduino Uno, viscometer, Oseen’s Equation
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan .............................................................................................................. ii
Pernyataan .............................................................................................................. iii
Penghargaan ........................................................................................................... iv
Abstrak .....................................................................................................................v
Abstract .................................................................................................................. vi
Daftar isi ................................................................................................................ vii
Daftar Tabel ........................................................................................................... ix
Daftar Gambar ..........................................................................................................x
Daftar Grafik .......................................................................................................... xi
BAB I
Pendahuluan ............................................................................................1
1.1 Latar belakang ..................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah .........................................................................2
1.3 Batasan Masalah...............................................................................2
1.4 Tujuan Penelitian .............................................................................3
1.5 Manfaat Penelitian ...........................................................................3
1.6 Tempat Penelitian.............................................................................3
1.7 Sistematika Penulisan ......................................................................3
BAB 2
Landasan Teori ........................................................................................5
2.1 Viskositas .........................................................................................5
2.2 Arduino ............................................................................................7
2.3 Sensor LDR (Light Dependent Resistor) .........................................9
2.4 Arduino USB HOST SHIELD .......................................................10
2.5 LASER(Light Amplification by Stimulated Emission Radiation).11
2.4 Android ..........................................................................................12
Universitas Sumatera Utara
viii
BAB 3
Metodologi Penelitian ...........................................................................14
3.1 Diagram Blok .................................................................................14
3.2 Flowchart .......................................................................................16
3.3 Proses Kerja Alat............................................................................17
3.4 Rangkaian Arduino Board..............................................................18
3.5 Rangkaian USB HOST SHIELD ...................................................18
3.6 Perancangan Rangkaian Sensor LDR ............................................19
3.7 Perancangan Sofware .....................................................................20
BAB 4
Hasil dan Pembahasan ...........................................................................21
4.1 Pembahasan Sistem Keseluruhan ...................................................21
4.1.1 Pengujian Modul Arduino Uno Rev.3 ................................21
4.1.2 Pengujian Sistem Sensor ....................................................22
4.1.3 Pengujian Pengiriman Data dari Arduino ke Smartphone
Android ...............................................................................23
4.2 Pengukuran Viskositas ...................................................................25
BAB 5
Kesimpulan Dan Saran ..........................................................................35
5.1 Kesimpulan ....................................................................................35
5.2 Saran ...............................................................................................35
Daftar Pustaka ........................................................................................................37
LAMPIRAN I
LAMPIRAN II
LAMPIRAN III
Universitas Sumatera Utara
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data hasil perhitungan viskositas gliserin metode manual ....................28
Tabel 4.2 Data hasil perhitungan viskositas gliserin metode digital .....................28
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan viskositas Oli Shell Advance AX5 metode
manual ...................................................................................................28
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan viskositas Oli Shell Advance AX5 metode
digital .....................................................................................................29
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan viskositas minyak gorang tropical metode
manual ...................................................................................................29
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan viskositas minyak gorang tropical metode
digital .....................................................................................................29
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gaya yang terjadi pada bola jatuh dalam cairan ..............................7
Gambar 2.2
Arduino Uno Rev. 3 .........................................................................8
Gambar 2.3
LDR (Light Dependent Resistor) ...................................................10
Gambar 2.4
USB Host Shield ............................................................................11
Gambar 2.5
LASER pointer ...............................................................................12
Gambar 2.6
Android 4.3 (Jelly Bean) ................................................................13
Gambar 3.1
Diagram blok perancangan viskometer digital ..............................14
Gambar 3.2
Diagram alir perancangan viskometer digital ................................16
Gambar 3.3
Skematik rangkaian Arduino Uno Rev.3 .......................................18
Gambar 3.4
Skematik rangkaian USB Host Shield ...........................................19
Gambar 3.5
Rangkaian sistem LDR ..................................................................20
Gambar 4.1
Diagram alir proses kerja aplikasi pada Android ...........................26
Universitas Sumatera Utara
xi
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode konvensional dalam cairan gliserin...............................................30
Grafik 4.2
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode digital dalam cairan gliserin ..........................................................31
Grafik 4.3
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode konvensional dalam Oli Shell Advance AX5 ...............................31
Grafik 4.4
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode digital dalam Oli Shell Advance AX5 ..........................................32
Grafik 4.5
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode konvensional dalam minyak goreng tropical ................................32
Grafik 4.6
Grafik hubungan hasil pengukuran waktu dan nomor pengujian
dengan metode digital dalam minyak goreng tropical ...........................................31
Universitas Sumatera Utara