Rancang Bangun Data Logger Pengukuran Arus, Tegangan dan Suhu dari suatu Baterai dengan Pemberian Beban Berbasis Arduino Duemilanove Chapter III V

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

3.1 Diagram Blok
Pada kegiatan ini proses perancangan sistem merupakan bagian yang sangat
penting, karena akan menentukan seperti apa alat yang akan dibuat. Perancangan
sistem ini akan digambarkan dalam bentuk diagram blok. Dimana pada diagram blok
ini akan diperlihatkan bagaimana gambaran dari alat yang dibuat. Dalam diagram
blok ini juga akan diketahui sistem kerja dari alat tersebut. Adapun diagram blok dari
perancangan sistem alat ini adalah seperti pada Gambar 6. dibawah ini.

PLX
DAQ

Potensiometer

ADC

Baterai
Sensor Suhu
LM35


ARDUINO
DUEMILANOVE

SD CARD

Gambar 6. Diagram Blok Rangkaian
Sistem data logger ini dibangun dari arduino duemilanove ATMega 328P
sebagai mikrokontrolernya dan SD card sebagai media simpannya. Dari diagram
blok diatas terlihat bahwa media terlihat bahwa file sistem ini terdiri dari beberapa
blok diagram. Berikut ini adalah fungsi dari tiap-tiap blok pada Gambar 3.1 yaitu :
1. Blok Sensor Suhu LM35 : Sebagai sensor suhu yang digunakan untuk mengukur
suhu baterai.
2. Blok Potensiometer : Sebagai pembagi tegangan yang digunakan sebagai sensor
tegangan.
3. Blok ADC : Sebagai pengkonversi data analog dari sesor menjadi digital.
4. Arduino Duemilanove :Sebagai mikrokontroler nya Arduino ini menggunakan
ATMega 328P.
5. PLX DAQ : Sebagai media untuk menampilkan hasil data dari sensor dan untuk
menampilkan grafik secara real time.


Universitas Sumatera Utara

19

6. SD Card : Sebagai media penyimpanan yang digunakan untuk menyimpan hasil
data dari sensor

3.2 Diagram Alir Perancangan Sistem

START

Perancangan Sistem Pengukuran

Persiapan Alat dan Komponen

Pengujian Alat dan Komponen

Tidak
Tidak
Apakah Pengujian Sudah Selesai?


Ya
Ya

Perakitan Sistem Rancang Bangun Data Logger
Pengukuran Karakteristik Baterai

Pembuatan Program

Pengujian Alat

Pengambilan Data dari Hasil
Pengukuran

END

Gambar 7. Diagram Alir Perancangan Sistem

Universitas Sumatera Utara


20

3.3 Diagram Alir Program Mikrokontroler

START

Inisialisasi Pin yang
Digunakan

Putar Potensiometer Untuk 5 Posisi

Ambil data Suhu dan Tegangan dari
Baterai
Konversi data Tegangan dan Suhu
dengan ADC

Simpan Data pada Micro
SD

Tidak


Tampilkan Data dan Grafik
pada Microsoft Excel

Apakah Sudah
mencapai 5 posisi?
Ya

Putar Kembali Potensiometer ke
posisi awal
END
Gambar 8. Diagram Alir Program Mikrokontroler

Universitas Sumatera Utara

21

Program mikrokontroler ini menggunakan Arduino Duemilanove ATMEGA
328 P sebagai pengendalinya, Sensor LM35 sebagai sensor suhu, dan potensiometer
sebagai pembagi tegangan yang dimanfaatkan sebagai sensor tegangan, dan

menggunakan Micro SD sebagai media penyimpanan datanya. Mikrokontroler
berfungsi sebagai pengontrol rangkaian di mulai dari (start) hingga berhenti (stop).
Berikut adalah penjelasan dari Gambar 8. Diagram Alir Program Mikrokontroler
yang digunakan :
1.

Start merupakan perintah untuk memulai program.

2.

Inisialisasi PIN yang digunakan untu mensetting semua port yang digunakan di
arduino, yang difungsikan sebagai Input dan Output.

3.

Putar potensiometer untuk 5 posisi merupakan pengubahan hambatan pada
potensiometer dengan memerintahkan stepper motor yang sudah dihubungkan
dengan potensiometer, dan pada perintah ini program pada pergeraakan stepper
motor telah ditentukan.


4.

Ambil data tegangan dan suhu dari baterai, Sensor LM35 dan potensiometer
akan mendeteksi suhu dan tegangan pada baterai dan kemudian mengirim data
yang dibaca oleh sensor ke arduino duemilanove.

5.

Konversi nilai tegangan dan suhu dengan menggunakan ADC (Analog Digital
Konverter). Karena data yang didapatkan dari sensor merupakan data analog
sehingga harus di konversi menjadi nilai digital.

6.

Simpan data pada Micro SD dan tampilkan data secara real time pada Microsoft
Excel.

7.

Apakah sudah mencapai 5 posisi? Jika tidak, maka ulangi program ke pemutaran

potensio meter untuk posisi berikutnya. Jika ya, maka lanjutkan ke perintah
berikutnya.

8.

Putar Kembali Potensiometer ke posisi awal, perintah ini untuk mengembalikan
potensiometer ke posisi awal dengan dikontrol oleh motor stepper.

9.

End merupakan perintah untuk mengakhiri program setelah semua perintah
selesai dijalankan.

Universitas Sumatera Utara

22

3.4 Diagram Alir Program Mikrokontroler Untuk Proses Discharge Baterai

START


Inisialisasi Pin yang
Digunakan
Putar Potensiometer dengan Motor
Stepper sebanyak 345 Step

Ambil data Suhu, Tegangan, dan
Arus dari Baterai
Konversi data Tegangan, Suhu, Arus
dengan ADC

Simpan Data pada Micro
SD

Tidak

Tampilkan Data dan Grafik
pada Microsoft Excel

Apakah Pengukuran

Sudah selesai?
Ya

Putar Kembali Potensiometer ke
posisi awal
END
Gambar 9. Diagram Alir Program Mikrokontroler Untuk Proses Discharge baterai

Universitas Sumatera Utara

23

Program mikrokontroler ini menggunakan Arduino Duemilanove ATMEGA
328P sebagai pengendalinya, Sensor LM35 sebagai sensor suhu, dan potensiometer
sebagai pembagi tegangan yang dimanfaatkan sebagai sensor tegangan, dan
menggunakan Micro SD sebagai media penyimpanan datanya. Mikrokontroler
berfungsi sebagai pengontrol rangkaian di mulai dari (start) hingga berhenti (stop).
Berikut adalah penjelasan dari Gambar 9. Diagram Alir Program Mikrokontroler
untuk proses discharge baterai yang digunakan :
1.


Start merupakan perintah untuk memulai program.

2.

Inisialisasi PIN yang digunakan untu mensetting semua port yang digunakan di
arduino, yang difungsikan sebagai Input dan Output.

3.

Putar potensiometer sebanyak 345 step, perintah ini merupakan pengubahan
hambatan pada potensiometer dengan memerintahkan stepper motor yang sudah
dihubungkan dengan potensiometer. Perintah pada pergerakan stepper motor ini
telah ditentukan ditentukan pada program.

4.

Ambil data tegangan dan suhu dari baterai, Sensor LM35 dan potensiometer
akan mendeteksi suhu dan tegangan pada baterai dan kemudian mengirim data
yang dibaca oleh sensor ke arduino duemilanove.

5.

Konversi nilai tegangan dan suhu dengan menggunakan ADC (Analog Digital
Konverter). Karena data yang didapatkan dari sensor merupakan data analog
sehingga harus di konversi menjadi nilai digital.

6.

Simpan data pada Micro SD dan tampilkan data secara real time pada Microsoft
Excel.

7.

Apakah pengukuran sudah selesai? Jika tidak, maka ulangi pengukuran. Jika ya,
maka lanjutkan ke perintah berikutnya.

8.

Putar Kembali Potensiometer ke posisi awal, perintah ini untuk mengembalikan
potensiometer ke posisi awal dengan dikontrol oleh motor stepper.

9.

End merupakan perintah untuk mengakhiri program setelah semua perintah
selesai dijalankan.

Universitas Sumatera Utara

24

3.5 Diagram Alir Program Arduino IDE 1.0.1

START

Inisialisasi Konstanta
dan Variabel

Inisialisasi I/O untuk Pendeteksian
SD Card, Stepper Motor, dan Sensor

Apakah SD Card
Tersedia?

Tidak

Tampilkan Pesan pada
Microsoft Excel “Card
failed or not Present”

Ya
Ya
Panggil Fungsi Void Eror

Apakah Inisialisasi
SD Card Gagal?
Tidak
Buat File TXT Baru

Putar Potensiometer dengan Stepper
Motor
Tampilkan data Tegangan dan Suhu pada
Microsoft Excel dan Simpan pada SD
Card
Buat Grafik Waktu vs Tegangan dan
Waktu vs Suhu

END
Gambar 10. Diagram Alir Program Arduino IDE 1.0.1

Universitas Sumatera Utara

25

Diagram alir program Arduino IDE 1.0.1 yaitu program untuk membaca
besar tegangan dan suhu pada baterai. Sekaligus menampilkannya pada serial
monitor tepatnya pada Program PLX DAQ dan kemudian menyimpan datanya pada
SD Card. Adapun diagram alir program Arduino IDE 1.0.1 dapat dilihat pada
Gambar 10. Diagram Alir Program Arduino IDE 1.0.1. Berikut ini merupakan
penjelasan dari diagram alir program arduino IDE 1.0.1 yaitu :
1. Start merupakan perintah untuk memulai program.
2. Inisialisasi Konstanta dan Variabel untuk menginisialisasi kan konstanta dan
variabel apa saja yang digunakan dan kemudian memfungsikannya.
3. Inisialisasi I/O untuk pendeteksian SD Card, Stepper Motor, Sensor,
Petensiometer untuk mensetting senua port yang digunakan di arduino yang di
fungsikan sebagai input output

pada SD Card, Stepper Motor, Sensor dan

potensiometer.
4. Apakah SD Card tersedia? Untuk memberikan perintah pada program selanjutnya.
Jika TIDAK maka PLX DAQ akan menampilkan “Card failed or not present”
sehingga program akan kembali di inisialisasikan. Jika YA maka akan dilanjutkan
menginisialisasi SD card.
5. Inisialisasi SD Card gagal?, Untuk memberikan perintah pada selanjutnya. Jika
YA maka program akan memanggil void error sehingga program akan kembali ke
inisialisasi I/O. Jika TIDAK maka akan dilanjutkan untuk membuat file baru.
6. Buat File TXT baru untuk memberikan perintah pada program membuat file baru
dengan format TXT.
7. Putar Potensiometer dengan Stepper Motor, merupakan perintah untuk
menjalankan stepper motor untuk merubah hambatan sehingga arus pada baterai
akan berubah.
8. Tampilkan data Tegangan dan Suhu pada Microsoft Excel kemudian simpan data
per detik. Untuk menampilkan hasil pembacaan sensor suhu dan tegangan yang
kemudian akan disimpan pada SD Card dalam setiap detiknya.
9. Buat Grafik, Untuk membuat grafik Waktu VS Suhu dan Waktu VS Tegangan
secara real time pada media Microsoft Excel.
10. END, Untuk mengakhiri program.

Universitas Sumatera Utara

26

3.5. Perancangan Stepper Motor dengan Potensiometer dan Baterai
Pada Datasheets dari stepper motor diketahui bahwa 1 step = 5,625o, Maka
untuk mendapatkan 1 putaran penuh atau 360o diperlukan sebanyak 64 step. Telah
diukur bahwa sudut pada potensiometer dari nilai hambatan terbesar (A) ke nilai
hambatan terkecil (B) adalah sekitar 330o maka disini akan dibutuhkan step sebanyak
58,66 step untuk mendapatkan nilai hambatan yang paling kecil.
330o

Gambar 11. Sudut antara nilai hambatan terbesar (A) ke nilai hambatan terkecil (B)
Pada perancangan ini, setiap step dari motor stepper dikelola dengan
menggunakan program dari Arduino IDE 1.0.1, namun perhitungan step pada
program yang digunakan akan menghitung setiap kali motor stepper bergerak.
Contohnya, jika pada biasanya (Datasheets) 1 step adalah setelah A, B, C, dan D
bergerak maka pada program akan menghitung step pada setiap langkah tersebut,
dimana 1 step pada Datasheet dihitung 4 step oleh program. Dapat dilihat pada tabel
berikut :
Tabel 1. Keterangan jumlah Step pada Motor Stepper
Keterangan Step

Keterangan

( Pada Program Arduino)

(Datasheets)

D

C

B

A

0

0

0

1

} 1 step = 1,406o

0

0

1

0

} 1 step = 1,406o

1 Step

0

1

0

0

} 1 step = 1,406o

5.625o

1

0

0

0

} 1 step = 1,406o

Dari tabel diatas maka dapat dihitung jumlah step yang dibutuhkan untuk
mendapatkan sudut sebesar 330o adalah sekitar 58,66 step atau 234,64 step untuk
dicantumkan pada program Arduino IDE 1.0.1. Berikut ini merupakan penggalan
program untuk menggerakkan motor stepper dengan menggunakan Arduino IDE
1.0.1 :
for (int i=1; i