Pembuatan Alat Ukur Kecepatan Angin Dan Penunjuk Arah Angin Berbasis Mikrokontroller At-Mega8535

  Pembuatan Alat Ukur Kecepatan Angin Dan Penunjuk Arah Angin Berbasis Mikrokontroller AT-Mega 8535 SKRIPSI MAYA AZLINA 110821018 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

  

PERSETUJUAN

Judul : PEMBUATAN ALAT UKUR KECEPATAN ANGIN DAN PENUNJUK ARAH ANGIN BERBASIS MIKROKONTROLLER AT-MEGA8535 Kategori : SKRIPSI Nama : MAYA AZLINA Nomor Induk Mahasiswa : 110821018 Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA

  

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di

Medan, September 2013

  Diketahui/disetujui oleh Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing Dr. Marhaposan Situmorang Drs. Takdir Tamba,M.Eng.SC NIP: 195510301980031003 NIP: 196006031986011002

  

PERNYATAAN

Pembuatan Alat Ukur Kecepatan Angin Dan Penunjuk Arah Angin Berbasis

Mikrokontroller AT-Mega 8535

SKRIPSI

  Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

  Medan, September 2013 Maya Azlina 110821018

  

PENGHARGAAN

  Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwata’ala Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dalam waktu yang telah ditetapkan yang merupakan sebagian syarat guna mencapai gelar Sarjana. Shalawat dan salam tak lupa penulis hadiahkan kehadirat Nabi Muhammad SAW.

  Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil. Untuk itu penulis ingin mengucapkan banyak terimakasih kepada :

  Keluarga tercinta yang penulis sayangi khususnya kedua orang tua, Ayahanda Aziz dan Ibunda Erlinawati SPd, Adik Muhammad Fadil dan Adelia Azlina yang senantiasa mendukung penulis untuk segera menyelesaikan Skripsi.

  Keluarga besar Universitas Sumatera Utara khususnya Departemen Fisika: Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara : Dr.Sutarman,M.Sc -

• Ketua Departemen Fisika : Dr. Marhaposan Situmorang,M.Si

  Sekertaris : Drs.Syahrul Humaidi,M.Sc - Koordinator Ekstensi : Drs.Herli Ginting,MS -

  Penulis juga mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Drs. Takdir Tamba,M.Eng.Sc, Dr. Bisman P Perangin angin, Drs. Syahrul Humaidi,M.Sc dan Dr. Kerista Sebayang,MS yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan kajian ini. Panduan ringkas,padat dan professional telah diberikan kepada saya agar dapat menyelesaikan skripsi ini.

  Untuk teman-teman stambuk 2011 Fisika Ekstension yang tidak biasa saya sebutin satu persatu penulis ucapkan terimakasih atas kerjasama nya selama ini, dan yang paling istimewa untuk DTM Muhammad Taufiq yang selalu menemani dan memberi dukungan, semangat dan selalu ada untuk membantu penulis menyelesaikan Skripsi ini, penulis ucapkan terimakasih banyak.

  Dengan penuh kerendahan hati, penulis mengharap kritik dan saran dari semua pihak atas segala kekurangan dalam Skripsi ini, guna perbaikan dikemudian hari. Demikianlah penghargaan ini saya sampaikan, saya ucapkan terimakasih. Wassalamu’alaikum Wr.Wb.

  Medan, September 2013 Penulis

  MAYA AZLINA 110821018

  

ABSTRAK

Akuisisi data kecepatan dan arah angin dibutuhkan untuk mendapatkan data yang akan

digunakan dalam berbagai sector kehidupan. Dalam skripsi ini penulis merancang alat

ukur kecepatan dan arah angin berbasis mikrokontroller. Tujuan dari penulisan skripsi

ini adalah untuk menghasilkan suatu alat pengukur kecepatan dan arah angin yang

murah,handal. Untuk keperluan ilmu pengetahuan,khususnya mengenai Metrologi dan

geofisika diperlukan suatu alat yang dapat mengukur kecepatan angin dan arah angin.

Dalam skripsi ini, dibuat dua perangkat keras yaitu untuk mengukur kecepatan angin dan

untuk menunjukan arah angin. Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin

menggunakan sensor optocoupler sebagai transducer. Alat ini dibuat sedemikian hingga

dapat mengukur kecepatan angin minimal 1 m/s dan maksimal 60 m/s. Sedangkan untuk

menunjukan arah angin menggunakan sensor rotary encoder yaitu suatu sensor digital

yang keluarannya berupa bit-bit digital sehingga mampu memenunjukan arah angin dari

0 hingga 360 dengan ketelitian 0,50 . Kata Kunci : Mikrokontroller, Anemometer, Kompas

  

ABSTRACT

Data acquisition speed and wind direction are needed to obtain data to be used in various

sectors of life. In this paper the authors designed a measure wind speed and direction based

microcontroller. The purpose of this paper is to generate a measure wind speed and

direction are cheap,reliable. For the purposes of science, especially concerning

meteorological and geophysical need a tool that can measure wind speed and wind

direction. In this paper, made two pieces of hardware to measure the wind speed and wind

direction for the show. The tools used to measure wind speed using optocoupler sensor as a

transducer. This tool is made so that can measure wind speed of at least 1 m / s and a

maximum of 60 m / s. While to indicate wind direction using a rotary encoder sensor is a

digital sensor that outputs a digital bits so as to memenunjukan wind direction from 0 to

360 with 0.50 accuracy. Keywords: Microcontroller, Anemometer, Compass

  Halaman Persetujuan ii Pernyataan iii Penghargaan iv Abstrak vi Abstract vii Daftar Isi viii Daftar Gambar x Daftar Tabel xii

  1

  1.1 Latar Belakang

  1

  1.2 Rumusan Masalah

  2

  1.3 Batas Masalah

  2

  1.4 Tujuan Penelitian

  2

  1.5 Manfaat Penelitian

  2

  1.6 Sistematika Penulisan

  3 BAB II Landasan Teori

  4

  2.1 Mikrokontroller AT-Mega 8535

  4

  2.1.1 Konfigurasi Pin AT-Mega 8535

  5

  2.2 Optocoupler

  10

  2.3 Rotary Encoder

  11

  2.4 Absolute Encoder

  12

  2.5 RTC DS1307

  15

  2.6 Kompas Digital CMPS03

  16

  2.7 Display LCD 2x16

  17

  2.8 Anemometer

  18

  2.9 Komponen – Komponen Pendukung

  19

  2.9.1 Resistor

  19

  2.9.2 Kapasitor

  19

  2.9.3 Induktor

  20

  2.9.4 Dioda

  21

  2.9.5 Regulator LM317

  22

  2.9.6 Trafo CT Step down

  23

  2.9.7 Kabel

  23 BAB III Perancangan dan Cara Pembuatan Alat

  24

  3.1 Pengukuran Kecepatan Angin

  25

  3.1.1 Mekanik Pengukuran Kecepatan Angin

  25

  3.1.2 Sensor Kecepatan

  26

  3.1.3 Schmitt Trigger

  27

  3.1.4 Mikrokontroller AT-Mega 8535 untuk kecepatan angin

  27

  3.2 Penentu Arah Angin

  28

  3.2.1 Mekanik Penentu Arah Angin

  28

  3.2.2 Sensor Rotary Encoder

  29

  3.2.3 Mikrokontroller AT-Mega 8535 untuk arah angin

  30

  3.2.4 Sensor Kompas Digital CMPS03

  30

  3.3 Flowchart

  32 BAB IV Pengujian Alat dan Analisis

  33

  4.1 Pengujian Alat Ukur Kecepatan Angin

  33

  4.2 Pengujian Alat Ukur Penentu Arah Angin

  39 BAB V Kesimpulan dan Saran

  43

  5.1 Kesimpulan

  43

  5.2 Saran

  43 DAFTAR PUSTAKA

  Lampiran

  

DAFTAR GAMBAR

Halaman

  18 Gambar 2.21 Resistor

  28 Gambar 3.7 Mekanik Penunjuk arah angin

  27 Gambar 3.6 Arah Angin

  26 Gambar 3.5 Optocoupler

  26 Gambar 3.4 Rangkaian sensor untuk piringan sensor

  25 Gambar 3.3 Piringan dikompel dengan baling-baling

  24 Gambar 3.2 Mekanik Baling – Baling dan Piringan sensor

  22 Gambar 3.1 Diagram Blok

  21 Gambar 2.25 Rangkaian Internal LM317

  21 Gambar 2.24 Dioda

  20 Gambar 2.23 Induktor

  19 Gambar 2.22 Kapasitor

  17 Gambar 2.20 Anemometer

Gambar 2.1 Mikrokontroller AT-Mega 8535

  16 Gambar 2.18 Rangkaian Aplikasi dari Sensor Magnetic Compas CMPS03

  15 Gambar 2.17 Sensor Magnetic Compas CMPS03

  14 Gambar 2.16 RTC DS1307

  13 Gambar 2.14 Kode Binary dan Kode Gray

  13 Gambar 2.13 Kode Gray Absolute Encoder

  12 Gambar 2.12 Kode Binary Absolute Encoder

  12 Gambar 2.11 Piringan Dari Absolute Encoder

  11 Gambar 2.10 Prinsip Kerja Rotary Encoder

  10 Gambar 2.9 Rotary Encoder

  6 Gambar 2.8 Kombinasi Emitter dan Detector

  4 Gambar 2.2 Diagram Pin AT-Mega 8535

  29

Gambar 3.8 Prinsip kerja rotary encoder

  29 Gambar 3.9 Control output NPN open collector

  30 Gambar 3.10 Rangkaian aplikasi dari sensor magnetic compass CMPS03

  31 Gambar 3.11 Flowchart

  32

  

DAFTAR TABEL

Halaman

  34 Tabel 4.2 Data Pengukuran Kecepatan Angin Di Pelabuhan Belawan

  40 Tabel 4.8 Perhitungan Kesalahan Rata-Rata Penentu Arah Angin

  39 Tabel 4.7 Perhitungan Simpangan Arah Angin

  37 Tabel 4.6 Hasil Pengujian Alat Ukur Arah Angin

  35 Tabel 4.5 Perhitungan Kesalahan Rata-Rata Kecepatan Angin

  35 Tabel 4.4 Perhitungan Simpangan Kecepatan Angin

  34 Tabel 4.3 Data Pengukuran Kecepatan Angin Di Daratan Binjai

  18 Tabel 4.1 Data Pengukuran Kecepatan Angin Di Bandara

Tabel 2.3 Penjelasan Pin pada Mikrokontroller AT-Mega8535

  14 Tabel 2.19 Kaki-Kaki LCD 2x16

  10 Tabel 2.15 Output Absolute Encoder

  9 Tabel 2.7 Penjelasan Pin pada Port D

  8 Tabel 2.6 Penjelasan Pin pada Port C

  8 Tabel 2.5 Penjelasan Pin pada Port B

  7 Tabel 2.4 Penjelasan Pin pada Port A

  41