KONTROL DAN MONITORING SENSOR SUHU LM 35

BERBASIS GUI MATLAB

25 Maret 2014

Oleh :

AHMAD RIDWAN SIDIQ

1127030002

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI

BANDUNG

2014

ABSTRAK

Nama : Ahmad Ridwan Sidiq

Teman Sekelompok : Ajeng Nurmalasari, Ajeng Purnasari, Anti Khoerul F, Ginanjar

Nama Asisten Dosen : Wahid Abdurrohman

An Arduino board consists of an Atmel 8-bit AVR microcontroller with comple-

mentary components to facilitate programming and incorporation into other circuits.

An important aspect of the Arduino is the standard way that connectors are expo-

sed, allowing the CPU board to be connected to a variety of interchangeable add-on

modules known as shields. Some shields communicate with the Arduino board dire-

ctly over various pins, but many shields are individually addressable via an IC serial

bus, allowing many shields to be stacked and used in parallel. Official Arduinos have

used the megaAVR series of chips, specifically the ATmega8, ATmega168, ATme-

ga328, ATmega1280, and ATmega2560. A handful of other processors have been

used by Arduino compatibles. Most boards include a 5 volt linear regulator and a

16 MHz crystal oscillator (or ceramic resonator in some variants), although some

designs such as the LilyPad run at 8 MHz and dispense with the onboard voltage

regulator due to specific form-factor restrictions. An Arduinos microcontroller is

also pre-programmed with a boot loader that simplifies uploading of programs to the

on-chip flash memory, compared with other devices that typically need an external

programmer.

Kata Kunci : Arduin,Avr, Microcontroller, chip, megaAVR

i

DAFTAR ISI

ABSTRAK i

DAFTAR ISI ii

DAFTAR GAMBAR iii

1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Rumusan Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.3 Tujuan Praktikum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.4 Sistematika Penulisan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2 LANDASAN TEORI 4

3 METODE PERCOBAAN 9

3.1 Waktu dan Tempat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.2 Alat dan Bahan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.3 Diagram Alir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.4 Prosedur Percobaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4 HASIL DAN PEMBAHASAN 11

5 PENUTUP 13

5.1 Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5.2 Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

DAFTAR PUSTAKA 13

ii

DAFTAR GAMBAR

2.1 Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2 konfigurasi Lm35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.1 digram alir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4.1 gambar rangkaian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4.2 GUI MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4.3 logika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

iii

Bab 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Arduino dimulai pada tahun 2005 sebagai sebuah proyek bagi siswa di Interaksi

Design Institute Ivrea di Ivrea, Italia. Pada saat itu mahasiswa program menggu-

nakan BASIC Stamp dengan biaya 100, dianggap mahal bagi siswa. Massimo

Banzi, salah satu pendiri, mengajar di Ivrea. Sebuah tesis hardware disumbangkan

untuk desain kabel oleh siswa Kolombia Hernando Barragan. Setelah platform kabel

itu selesai, para peneliti bekerja untuk membuatnya lebih ringan, lebih murah, dan

tersedia untuk komunitas open source. Sekolah akhirnya ditutup, sehingga para pe-

neliti, salah satunya David Cuartielles, dipromosikan ide. Arduino terdiri dari Atmel

8-bit mikrokontroler AVR dengan komponen pelengkap untuk memfasilitasi pemro-

graman dan penggabungan ke sirkuit lainnya. Sebuah aspek penting dari Arduino

adalah cara standar yang konektor yang terkena, memungkinkan papan CPU di-

hubungkan ke berbagai add-on dipertukarkan modul yang dikenal sebagai perisai.

Beberapa perisai berkomunikasi dengan papan Arduino langsung di atas berbagai

pin, tetapi banyak perisai secara individual dialamatkan melalui bus serial I C,

sehingga banyak perisai untuk ditumpuk dan digunakan secara paralel. Arduinos

resmi telah menggunakan seri megaAVR chip, khususnya ATmega8, ATmega168,

ATmega328, ATmega1280, ATmega2560 dan. Sejumlah prosesor lainnya telah di-

gunakan oleh Arduino compatibles. Kebanyakan forum termasuk linear regulator

5 volt dan osilator kristal 16 MHz (atau resonator keramik di beberapa varian),

meskipun beberapa desain seperti LilyPad dijalankan pada 8 MHz dan membu-

ang dengan regulator tegangan onboard, karena pembatasan form-factor tertentu.

Mikrokontroler Arduino itu juga pra-diprogram dengan boot loader yang menyeder-

hanakan upload program ke memori flash on-chip, dibandingkan dengan perangkat

lain yang biasanya membutuhkan programmer eksternal. Hal ini membuat meng-

gunakan Arduino lebih mudah dengan memungkinkan penggunaan komputer biasa

sebagai program

1

1.2. Rumusan Masalah 2

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana Cara membuat program control data suhu LM35 berbasis GUI

Matlab?

2. Bagaimana cara Menganalisis rangkaian sensor suhu LM35 dengan arduino?

1.3 Tujuan Praktikum

1. Dapat mengoperasikan softaware arduino.

2. Mengetahui cara membuat program interface akuisisi data suhu LM35 berbasis

GUI Matlab.

3. Mengendalikan data suhu pada komputer menggunakan GUI MATLAB.

1.4 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang diterapkan untuk menyajikan gambaran singkat menge-

nai permasalahan yang akan dibahas dalam penulisan ini, sehingga akan memperoleh

gambaran yang jelas tentang isi dari penulisan ini terdiri dari empat bab diantaranya

:

1. BAB I PENDAHULUAN

Berisi latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, metode

penulisan dan sistematika penulisan.

2. BAB II LANDASAN TEORI

Menjelaskan tentang materi atau pengertian dari judul yang dipilih pada

pembuatan aplikasi. Menjelaskan teoritis pada software atau aplikasi yang

digunakan.

3. BAB III METODE

Menjelaskan waktu, tempat, alat yang digunakan dan prosedur atau langkah-

langkah praktikum.

4. BAB IV PEMBAHASAN

Menjelaskan analisis data sensor suhu, rangkaian sensor suhu dengan ardu-

ino.

5. BAB IV PENUTUP

AHMAD RIDWAN SIDIQ

1.4. Sistematika Penulisan 3

Berisi kesimpulan dan saran untuk keperluan penerapan maupun pengem-

bangan selanjutnya.

AHMAD RIDWAN SIDIQ

Bab 2

LANDASAN TEORI

1. ARDUINO

Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source

yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler

dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah

chip atau IC (integrated circuit) yang bisa diprogram menggunakan kompu-

ter. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkai-

an elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian

menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas

sebagai otak yang mengendalikan input, proses dan output sebuah rangkaian

elektronik. Mikrokontroler ada pada perangkat elektronik di sekeliling kita.

Misalnya handphone, MP3 player, DVD, televisi, AC, dll. Mikrokontroler

juga dipakai untuk keperluan mengendalikan robot. Baik robot mainan, mau-

pun robot industri. Karena komponen utama Arduino adalah mikrokontroler,

maka Arduino pun dapat diprogram menggunakan komputer sesuai kebutuh-

an kita. Kegunaan Arduino tergantung kepada kita yang membuat program.

Arduino bisa digunakan untuk mengontrol LED, bisa juga digunakan untuk

mengontrol helikopter. Contoh yang sudah pernah dibuat adalah MP3 player,

pengontrol motor, mesin CNC, monitor kelembaban tanah, pengukur jarak,

penggerak servo, balon udara, pengontrol suhu, monitor energi, statiun cuaca,

pembaca RFID, drum elektronik, GPS logger, monitoring bensin dan masih

banyak lagi.

4

5Gambar 2.1: Arduino

Kelebihan Arduino

(a) Tidak perlu perangkat chip programmer karena di dalamnya sudah ada

bootloader yang akan menangani upload program dari komputer.

(b) Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna Laptop yang

tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakan nya.

(c) Bahasa pemrograman relatif mudah karena software Arduino dilengkapi

dengan kumpulan library yang cukup lengkap.

(d) Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board

Arduino. Misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card, dll.

Bahasa Pemrograman Arduino

Bahasa pemrograman Arduino adalah bahasa C. Tetapi bahasa ini sudah

dipermudah menggunakan fungsi-fungsi yang sederhana sehingga pemula pun

bisa mempelajarinya dengan cukup mudah.

2. Software Arduino

Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih

ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan ardu-

ino. IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus

untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa pro-

gram untuk papan Arduino. IDE arduino merupakan software yang sangat

canggih ditulis dengan menggunakan java. IDE arduino terdiri dari:

(a) Editor Program

Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit

program dalam bahasa processing

(b) Compiler

AHMAD RIDWAN SIDIQ

6Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner ba-

gaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa

processing.

(c) Uploader

Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam me-

mory di dalam papan arduino, Dalam bahasa pemrograman arduino ada

tiga bagian utama yaitu struktur, variabel dan fungsi

3. Struktur Program Arduino

(a) Kerangka Program

Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua

blok. Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void

loop.

i. Blok Void setup ()

Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah

arduino dihidupkan atau di-reset. Merupakan bagian persiapan atau

instalasi program.

ii. Blok void loop()

Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus. Meru-

pakan tempat untuk program utama.

(b) Sintaks Program

Baik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi tanda

kurung kurawal buka sebagai tanda awal program di blok itu dan kurung

kurawal tutup sebagai tanda akhir program.

4. Variabel

Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi un-

tuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas dengan menggunakan sebu-

ah varibel.

5. Fungsi

AHMAD RIDWAN SIDIQ

7Pada bagian ini meliputi fungsi input output digital, input output analog,

advanced I/O, fungsi waktu, fungsi matematika serta fungsi komunikasi. Pa-

da proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa pemrograman

yang nantinya dicompile oleh avr-gcc (avr-gcc compiler) yang hasilnya akan

disimpan kedalam papan arduino. Avr-gcc compiler merupakan suatu bagian

penting untuk software bersifat open source. Dengan adanya avr-gcc compiler,

maka akan membuat bahasa pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontro-

ler. Proses terakhir ini sangat penting, karena dengan adanya proses ini maka

akan membuat proses pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah.

Berikut ini merupakan gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan pem-

rogaman Arduino:

(a) Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port.

(b) Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke da-

lam papan Arduino.

(c) Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan

kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan

Arduino.

(d) Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah

dibuat dan di-upload ke papan Arduino.

6. LM35

LM 35 adalah sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integra-

ted Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear berpadanan

dengan perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pengubah dari besaran

fisis suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /C, yang

berarti bahwa kenaikan suhu 1 C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebe-

sar 10 mV. IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan

dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius

pada temperatur ruangan atau suhu kamar. Jangkauan sensor mulai dari 55C

sampai dengan 150C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah. LM 35 dapat

dialiri arus 60 mA dari supply sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat

rendah di dalam suhu ruangan. Selain LM35 ini memiliki keakuratan yang

tinggi, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas

yang tinggi.

Karakteristik dari LM 35 adalah :

(a) Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.

AHMAD RIDWAN SIDIQ

8(b) Lineritas +10 mV/ C.

(c) Akurasi 0,5 C pada suhu ruang.

(d) Jangkauan suhu -55 C sampai +150 C.

(e) Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

(f) Arus yang dibutuhkan kurang dari 60 A.

(g) Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1

mA.

Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran te-

gangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan

100C setara dengan 1 volt. Keluaran sensor ini linier mengalami kenaikan

sebesar 10 mV setiap derajad celcius, sehingga persamaan untuk menghitung

Vout sebagai berikut : Vout = Suhu x 10 mV

Berikut adalah konfigurasi dari LM35 :

Gambar 2.2: konfigurasi Lm35

dimana : 1. Vs merupakan Tegangan Supply 2. Vout merupakan tegangan

keluaran sensor 3. GND merupakan Ground

AHMAD RIDWAN SIDIQ

Bab 3

METODE PERCOBAAN

3.1 Waktu dan Tempat

Adapun Praktikum ini dilaksanakan pada :

Waktu : 19 Maret 2014

Pukul : 15.30-18.00 WIB

Tempat : Lab Fisika

3.2 Alat dan Bahan

1. Computer/PC

2. Software Matlab

3. Software Arduino

9

3.3. Diagram Alir 10

3.3 Diagram Alir

Gambar 3.1: digram alir

3.4 Prosedur Percobaan

Bukalah software Matlab pada laptop atau PC, Tunggu sampai matlab siap

untuk melakukan kerja, Membuka dan membuat GUI Matlab pada command win-

dow, Membuat program pada software aeduino, Memasukan program pada rangka-

ian arduino dan jalankan rangkaian.

AHMAD RIDWAN SIDIQ

Bab 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source,

berbasis pada software dan hardware yang eksibel dan mudah digunakan, yang di-

tujukan untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam

membuat objek atau lingkungan yang interaktif .Arduino sebagai sebuah platform

komputasi fisik (Physical Computing) yang open source pada board input ouput

sederhana, yang dimaksud dengan platform komputasi fisik disini adalah sebuah

sistem fisik hyang interaktif dengan penggunaan software dan hardware yang dapat

mendeteksi dan merespons situasi dan kondisi. Komponen sensor suhu LM35 memi-

liki 3 pin, yaitu pin 1 sebagai menerima input 1 sampai dengan 5 volt, pin 2 sebagai

output (Vout) analog dan pin 3 dihubungkan dengan ground. Adapun Rangkaian

yang digunakan adalah sebagai berikut :

Gambar 4.1: gambar rangkaian

kemudian membuat GUI MATLAB dengan hanya membuat tiga tombol yaitu

tombol merah, tombol kuning, dan tombol hijau. seperti gambar berikut :

11

12

Gambar 4.2: GUI MATLAB

Untuk program selanjutnya yaitu meneruskan sensor suhu pada praktikum

sebelumnya. Namun sekarang cara kerjanya yaitu memasukan logika pada GUI

kemudian data suhu akan muncul berdasarkan logika yang kita gunakan.

Gambar 4.3: logika

AHMAD RIDWAN SIDIQ

Bab 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Praktikan dapat mengetahui bagaimana cara membuat program kontroler in-

terface suhu dengan arduino berbasis GUI Matlab.

2. Dengan menggunakan GUI kita dapat membuat sistem interfacing untuk meng-

ontrol sensor suhu, menyalakan lampu, dan sebgainya.

3. Dari hasil yang didapat, program ini berjaan dengan baik, hanya respon ter-

hadap perintah MATLAB ke mikrokontroler masih lambat.

5.2 Saran

Saran saya selaku penulis yaitu modul praktikum seharusnya dibagikan bebe-

rapa hari sebelum praktikum, dan pada praktikum kali ini sama sekali tidak ada

modul, sehingga kami merasa kesulitan dalam penulisan laporan ini.

13

DAFTAR PUSTAKA

[1] Serway, R., 1989, Cognition: Physics for Scientists and Engineers with Modern

Physics, James Madison University Harrison Burg, Virginia.

[2] Haliday,R.,1960, Fisika Jilid I , Jakarta: Erlangga (Terjemahan).

[3] Haliday,R.,1984, Fisika Jilid II , Jakarta: Erlangga (Terjemahan).

[4] Tipler, P.,1998 , Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid I, Jakarta:Erlangga (Ter-

jemahan).

[5] Tipler, P.,2001 , Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid II, Jakarta:Erlangga (Ter-

jemahan).

[6] Rangkuti, S., 2001, Mikrokontroler ATMEL AVR,Bandung: Informatika.

[7] Bidang Keprofesian., 2009, Modul AVR ,Bandung,Badan Pengurus HME ITB.

[8] Winoto, A., 2010, mikrokontroler AVR ATmega 8/32/16/8535, Ban-

dung,Informatika.

[9] Gani, R.,Wahyudi.,Setiawan., 2005, Perancangan Sensor Gyroscope dan Acce-

lerometer Untuk Menentukan Sudut dan Jarak, Makalah Seminar Tugas

Akhir,Semarang,Universitas Diponegoro,

[10] Ihyaudin., 2010, Op Amp Sebagai Komparator, Modul Pembelajaran, Sekolah

Tinggi Manajemen Informatika Dan Teknik Computer,Surabaya.

[11] Sanjaya,M., 2010, Modul Fisika Dasar 1, Universitas Islam Negeri Sunan Gu-

nung Djati, Bandung.

14

ABSTRAKDAFTAR ISIDAFTAR GAMBAR1 PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang1.2 Rumusan Masalah1.3 Tujuan Praktikum1.4 Sistematika Penulisan

2 LANDASAN TEORI3 METODE PERCOBAAN3.1 Waktu dan Tempat3.2 Alat dan Bahan3.3 Diagram Alir3.4 Prosedur Percobaan

4 HASIL DAN PEMBAHASAN5 PENUTUP5.1 Kesimpulan5.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA