LAPORAN AKHIR PENELITIAN BIDANG ILMU TEKNIK … · 0 laporan akhir penelitian bidang ilmu teknik...

0

LAPORAN AKHIR PENELITIAN

BIDANG ILMU TEKNIK ELEKTRO

TAHUN 2015

PROTOTIPE ANEMOMETER DIGITAL

YANG PORTABLE

Tim Peneliti :

NYOMAN PRAMAITA, S.T., M.T., Ph.D. NIDN. 0009047108

Dibiayai dari Dana (DIPA BLU) Universitas Udayana,

Nomor : DIPA-042.04.2.400107/2015, Tanggal 15 April 2015.

Dengan Surat Keputusan Rektor Universitas Udayana,

Nomor : 2391.2/UN14.1.31/PN/2015, Tanggal 22 Juni 2015,

Tentang : Hibah Penelitian Bidang Ilmu Teknik Elektro bagi Dosen Teknik

Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana Tahun 2015.

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

Oktober 2015

2

RINGKASAN

PROTOTIPE ANEMOMETER DIGITAL YANG PORTABLE

Anemometer merupakan peralatan yang sangat penting dalam menentukan

arah dan kecepatan angin. Namun anemometer konvesional kebanyakan bersifat

fixed dan tampilannya analog. Hal ini menyebabkan anemometer sulit untuk

dibawa di dalam melakukan survey dan agak sulit dalam hal pembacaan, sehingga

anemometer digital diharapkan mampu mengatasi permasalahan ini.

Penelitian ini bertujuan merancang dan membangun prototipe anemometer

digital berbasis mikrokontroler AT89S51. Metode yang digunakan yaitu metode

rancang bangun. Untuk merancang prototipe anemometer digital digunakan data

primer dari hasil survey dan percobaan ditambah data dari buku – buku dan

internet.

Diharapkan dengan adanya penelitian ini dapat mewujudkan sebuah

anemometer digital berbasis mikrokontroler AT89S51, dapat memperdalam

pemahaman teori dan dapat dijadikan referensi di dalam pembuatan anemometer.

Kesimpulan dari penelitian ini yaitu anemometer digital berbasis mikrokontroler

AT89S51 dapat digunakan untuk mengukur kecepatan dan arah angin. Akan tetapi

kecepatan angin yang dapat diukur maksimum 40 knot.

Kata kunci : anemometer, mikrokontroler, dan digital.

3

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

berkat dan rahmat-Nyalah penyusunan laporan akhir penelitian Dana (DIPA BLU)

Universitas Udayana tahun anggaran 2015 ini, dapat kami selesaikan tepat pada

waktunya. Penelitian Dana (DIPA BLU), Universitas Udayana tahun anggaran

2015 ini mengambil judul “ PROTOTIPE ANEMOMETER DIGITAL YANG

PORTABLE ”.

Dalam penyusunan laporan akhir penelitian Dana (DIPA BLU),

Universitas Udayana tahun anggaran 2015 ini, kami banyak mendapat bantuan,

bimbingan, dan saran, baik secara langsung maupun tidak langsung, dari berbagai

pihak. Untuk itu ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kami sampaikan

kepada :

1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, M.T., Ph.D., selaku Dekan

Fakultas Teknik Universitas Udayana.

2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Udayana dan sekaligus pembimbing penelitian

ini.

3. Istri, dan ketiga anak kami di rumah, yang telah memberikan dukungan dan

doanya dalam penelitian ini.

4. Teman-teman seperjuangan penelitian di lingkungan Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Udayana, yang telah memberi motivasi dalam

penyusunan laporan akhir penelitian Dana (DIPA BLU), Universitas Udayana

tahun anggaran 2015 ini.

Laporan akhir penelitian Dana (DIPA BLU), Universitas Udayana tahun

anggaran 2015 ini mungkin penuh dengan keterbatasan dan kekurangan. Oleh

sebab itu saran dan kritik yang konstruktif sangat diharapkan demi kesempurnaan

penulisan laporan akhir penelitian Dana (DIPA BLU), Universitas Udayana tahun

4

anggaran 2015 ini. Semoga laporan akhir penelitian Dana (DIPA BLU),

Universitas Udayana tahun anggaran 2015 ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Bukit Jimbaran, Oktober 2015

Peneliti

5

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kecepatan angin adalah salah satu variable yang sangat penting

diperhatikan dalam kehidupan kita. Dari kecepatan angin kita dapat mengetahui

kondisi cuaca pada suatu tempat. Hal ini sering digunakan oleh Badan

Meteorologi dan Geofisika untuk menentukan ramalan cuaca pada suatu daerah /

kawasan tertentu. Angin yang terlalu kencang bisa menjadi pertanda akan

munculnya badai ataupun angin puting beliung. Dengan mengetahui perubahan

kecepatan angin lebih dini, maka bahaya yang akan muncul akan dapat diketahui

lebih cepat. Selain kecepatannya, arah angin juga sangat penting diperhatikan di

dalam dunia penerbangan, olahraga dirgantara, maupun di bidang pelayaran. Di

dalam dunia penerbangan, pesawat yang akan take-off maupun landing harus

menuju ke arah yang berlawanan dengan arah angin untuk mempertahankan

aerodinamik atau daya angkat pesawat.

Kecepatan maupun arah angin dapat diukur dengan menggunakan

peralatan anemometer. Alat ini banyak ditemui di stasiun meteorologi dan

geofisika. Akan tetapi alat ini kebanyakan bersifat fixed (tidak dapat dibawa ke

mana-mana) dan harga yang cukup mahal. Selain itu, masih banyak juga

anemometer yang belum menggunakan display digital sehingga agak sulit dalam

pembacaan.

Berdasarkan hal di atas maka penulis melalui penelitian ini bermaksud

merancang prototipe alat anemometer dengan tampilan digital untuk memudahkan

pembacaan serta dengan harga yang relatif murah. Rangkaian ini akan

menggunakan mikrokontroler AT89S51 karena mikrokontroler ini sangat

menunjang untuk sistem otomatisasi dan display digital. Untuk mengetahui

kecepatan dan arah angin mikrokontroler AT89S51 akan dipadukan dengan sensor

inframerah yang dipasang pada propeler dan flap pada anemometer dan hasilnya

akan ditampilkan pada LCD karakter 2x16.

1

6

1.2 Rumusan Masalah

Dari uraian di atas maka dapat dirumuskan permasalahan yang akan

dibahas dalam penelitian ini yaitu:

1. Bagaimana merancang dan merealisasikan prototipe Anemometer digital

berbasis mikrokontroler AT89S51.

2. Bagaimana unjuk kerja prototipe Anemometer digital berbasis

mikrokontroler AT89S51.

1.3 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah

Melihat luasnya permasalahan yang ada maka pada penelitian ini dibatasi

hanya dalam hal-hal sebagai berikut:

1. Menggunakan mikrokontroler AT89S51 sebagai unit pengendali utama.

2. Menggunakan LCD sebagai tampilan dari sistem.

3. Mikrokontroler AT89S51 menggunakan catu daya berupa baterai 5 V.

1.4 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu:

1. Membangun sebuah prototipe anemometer digital yang portable.

2. Mengetahui unjuk kerja prototipe anemometer digital yang portable.

1.5 Manfaat

Dengan laporan penelitian ini maka diharapkan beberapa manfaat yang

dapat diperoleh, yaitu:

1. Bagi para akademisi dapat digunakan sebagai bahan acuan dalam perancangan

dan pengembangan anemometer.

2. Menghasilkan anemometer dengan harga yang murah dengan tampilan digital

yang portable yang dapat dibawa ke mana-mana.

7

1.6 Sistematika Pembahasan

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini menjelaskan Latar Belakang yaitu menjelaskan hal-hal yang

melatar belakangi pengambilan judul, Rumusan Masalah menjelaskan

masalah-masalah yang akan dibahas, Tujuan Penelitian berisi hal-hal

yang ingin dicapai dari penelitian, Manfaat Penelitian menjelaskan

manfaat yang diharapkan, Ruang Lingkup dan Batasan Masalah berisi

batasan-batasan topik bahasan dan Sistematika Pembahasan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan teori-teori yang menunjang penelitian, di antaranya yaitu teori

mengenai mikrokontroler, LCD, infra merah, dan kecepatan angin.

BAB III TUJUAN DAN MANFAAT

Menjelaskan Tujuan Penelitian yaitu hal-hal yang ingin dicapai dari

penelitian dan menjelaskan Manfaat Penelitian yang diharapkan,

BAB IV METODE DAN PERANCANGAN

Menguraikan tentang Tempat dan Waktu Penelitian, Data, Sumber Data,

Jenis Data, Rancangan Penelitian, Bahan dan Alat Penelitian, Cara

Penelitian dan Pengambilan Data, Analisis Data dan Alur Analisis.

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisi uraian hasil penelitian. Pada Bab ini diuraikan perhitungan-

perhitungan serta bahasa program yang digunakan dalam merancang

rangkaian anemometer digital. Selain itu pada bab ini juga akan dibahas

unjuk kerja dari rangkaian anemometer digital dengan berbasis

mikrokontroler AT89S51.

BAB VI PENUTUP

Berisi simpulan yang dapat diambil serta saran-saran untuk pihak yang

terkait.

8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 sering disebut sebagai single chip

microcomputer karena dapat digunakan langsung sebagai unit pengontrol

tanpa memerlukan bantuan komponen digital lain. AT89S51 merupakan

sebuah microcomputer 8 bit CMOS, low power dengan 4 Kbyte PEROM

(Programable and Eraseable Read Only Memory) dan dapat diprogram ulang

dalam sistem dengan menggunakan program ISP Flash Programer. IC ini

dibuat sesuai dengan instruction set dari MCS-51. Beberapa keunggulan dari

AT89S51 adalah: (Setiawan,2005)

1. Mempunyai flash perom internal dengan kapasitas 4 KByte.

2. RAM internal 128 byte.

3. Dua buah timer / counter 16 bit

4. Sebuah port serial dengan control serial full duplex UART.

5. Empat buah port parallel bidirectional dengan beberapa fungsi khusus.

6. Lima buah jalur interupsi (2 buah interupsi external dan 3 buah interupsi

internal)

7. Oscilator dan rangkaian pewaktu terdapat di dalam IC.

8. Kecepatan pelaksana instruksi setiap siklus 1 mikrodetik pada frekuensi

detak 12 MHz.

Mikrokontroler AT89S51 dikemas dalam kemasan standar DIL

(Dual in Line) 40 pin dan masing-masing mempunyai konfigurasi pin ,

pewaktu / timing dan karakteristik listrik yang sama. Dengan 4 Kbite flash

perom internal atau On Chip kita dapat mengisi atau menghapus program

sesuai dengan keinginan kita. AT89S51 dapat mengakses 64 Kbyte memori

program external , mempunyai 32 jalur I/O yang diwujudkan dalam bentuk 4

port paralel, 1 port terdiri dari 8 jalur atau 8 data bit dan sebuah receive buffer,

satu serial I/O dua arah sehingga mikrokontroler ini dapat menerima byte

kedua dari data sebelum byte data yang diterima sebelumnya oleh receiver

4

9

register dan AT89S51dapat mengirim dan menerima data secara bersamaan.

Konfigurasi pin dari Mikrokontroler AT89S51 dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Konfigurasi pin Mikrokontroler AT89S51

Pada Gambar 2.1 diperlihatkan konfigurasi pin-pin pada

Mikrokontroler AT89S51. Keping Mikrokontroler AT89S51 mempunyai 40

pin, 32 pin diantaranya untuk keperluan port program. Fungsi dari pin-pin

pada Mikrokontroler AT89S51 dapat dikelompokkan menjadi: sumber

tegangan, pin kristal, pin kontrol, pin I/O dan pin interupsi. Fungsi dari tiap-

tiap pin adalah sebagai berikut: (Setiawan,2005)

1. Vcc

Pin untuk catu daya 5 Volt DC

2. GND

Pin ground sumber tegangan

3. Port 0

Merupakan bidirectional I/O port 8 bit dengan konfigurasi open drain,

setiap output port dapat menahan 8 buah TTL input. Saat logika ”1”

diberikan ke setiap pin pada port 0, maka pin tersebut dapat digunakan

sebagai high impedance input.

10

Port ini juga dapat dikonfigurasikan sebagai low order address /data bus

yang termultiplek selama terjadi pengaksesan program dan memori

eksternal.

Pada mode ini port 0 memiliki internal pull-up.

Port 0 juga menerima byte kode selama flash programing, dan dapat

mengeluarkan byte-byte kode tersebut selama verifikasi program ini

berlangsung.

4. Port 1

Merupakan bidirectional I/O port 8 bit dengan pull-up internal. Setiap

buffer output port 1 dapat menahan atau memberikan (sink/source) arus

kepada 4 buah TTL input. Saat logika ”1” diberikan ke port ini, maka pin

tersebut akan diberi pull- high oleh internal pull-up sehingga dapat

digunakan sebagai pin input. Sebagai pin input, pin-pin pada port 1 yang

telah menjadi pull-low, secara external akan memberikan arus IIL

dikarenakan adanya internal pull-up. Port 1 juga menerima low order

address byte selama flash programming dan verifikasi program.

5. Port 2







dikarenakan adanya internal pull-up.

Port 2 juga menerima low order address byte selama flash programming

dan verifikasi program.

6. Port3





11



dikarenakan adanya internal pull-up. Port 3 juga menerima beberapa

sinyal kontrol selama flash programming dan verifikasi program. Selain

itu port 3 juga mempunyai beberapa fungsi khusus seperti yang

diperlihatkan oleh tabel 2.1:

7. RESET

Reset high input pada pin ini selama dua machine cycle pada oscillator

bekerja akan me-reset Mikrokontroler AT89S51.

8. ALE/PROG

Address Latch Enable akan mengeluarkan pulsa untuk menahan bit rendah

sebuah alamat selama mengakses memori eksternal. Pin ini juga

merupakan input pulsa bagi Program (PROG) selama flash programing.

Pada operasi normal ALE bernilai pada rata-rata 1/6 dari frekuensi

oscillator dan bisa juga digunakan untuk timer eksternal atau tujuan clock.

9. PSEN

Program Store Enable merupakan sinyal pengontrol yang membolehkan

program memori eksternal masukan ke dalam bus selama proses

pemberian / pengambilan instruksi.

10. EA/VPP

Bila pin ini diberi logika tinggi (high), maka Mikrokontroler AT89S51

akan melaksanakan instruksi dari memori program internal. Bila

Tabel 2.1 Fungsi khusus port 3

12

dihubungkan ke ground maka Mikrokontroler AT89S51 akan mengakses

seluruh lokasi memori eksternal terlebih dahulu. Pin ini juga menerima

tegangan programing 12 Volt (Vpp) selama flash programming untuk IC

yang memerlukan 12 Volt Vpp. EA mesti disambungkan ke Vcc untuk

eksekusi program internal dan EA mesti disambungkan ke Vcc untuk

eksekusi program internal dan EA mesti disambungkan ke GND untuk

eksekusi program aksternal.

11. XTAL 1

Merupakan input bagi penguat oscillator inverting dan ranglaian

pengoperasian internal clock

12. XTAL 2

Merupakan output dari oscillator inverting. Pin ini dipakai bila

menggunakan oscillator crystal.

2.2 Liquid Crystal Display (LCD)

LCD yang digunakan di dalam tugas akhir ini yaitu LCD Character

2x16 yaitu mempunyai lebar display 2 baris dan 16 kolom seperti terlihat

pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Liquid Crystal Display

Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW. Jalur

EN dinamakan Enable. Pin ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa

sedang ada data yang dikirim. Untuk mengirimkan data, maka pin EN harus

dibuat logika low ”0”. Ketika jalur RS dan RW telah siap, set pin EN dengan

logika ”1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu dan berikutnya set EN

ke logika ”0” lagi. Fungsi dari 16 pin pada LCD dapat dilihat pada tabel 2.2.

13

Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika “0”, data

akan dianggap sebagai sebuah “perintah” atau instruksi. Ketika RS berlogika

“1” data yang dikirim adalah data text yang akan ditampilkan pada display

LCD.

Pin RW adalah jalur control Read/Write. Ketika RW belogika “0”

maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layer LCD. Ketika RW

berlogika “1” maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD.

Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika “0”.

Bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur (bergantung pada mode operasi

yang dipilih oleh user). Pada bus data 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0 s/d

DB7.

Tabel 2.2 Fungsi Pin pada LCD

PIN Nama Fungsi

1 VSS Ground voltage

2 VCC +5V

3 VEE Contrast voltage

4 RS Register Select

0 = Instruction Register

1 = Data Register

5 R/W Read/ Write, to choose write or read mode

0 = write mode

1 = read mode

6 E Enable

0 = start to lacht data to LCD character

1= disable

7 DB0 LSB

8 DB1 -

9 DB2 -

10 DB3 -

11 DB4 -

12 DB5 -

13 DB6 -

14 DB7 MSB

15 BPL Back Plane Light

16 GND Ground voltage

14

2.3 Anemometer

Angin adalah udara yang bergerak dari satu tempat ke tempat

lainnya. Angin berhembus dikarenakan karena suatu tempat mendapat

intensitas sinar matahari yang lebih banyak dibandingkan tempat

lainnya.Permukaan yang panas menyebabkan suhu udara di atasnya naik.

Udara yang panas akan mengembang dan menjadi lebih ringan. Karena lebih

ringan dibandingkan udara di sekitarnya maka udara itu akan naik. Begitu

udara panas itu naik, tempatnya semula akan digantikan oleh udara di

sekitarnya, terutama udara dari atas yang lebih dingin dan berat. Proses ini

terjadi terus menurus sehingga akibatnya kita akan merasakan pergerakan

udara atau yang secara umum kita sebut angin.

Berat udara di atas permukaan tanah akan memberikan tekanan

kepada bumi. Udara yang mengembang menghasilkan tekanan yang

rendah.Sebaliknya udara yang berat akan menghasilkan tekanan yang tinggi.

Angin bertiup dari daerah yang bertekanan udara tinggi ke daerah yang

bertekanan udara rendah. Semakin besar perbedaan tekanannya, makin besar

pula kecepatan anginnya.

Rotasi bumi menyebabkan angin tidak bertiup lurus. Rotasi bumi

menyebabkan coriolis force yang menyebabkan angin berbelok. Di belahan

bumi utara angin berbelok arah ke kanan sedangkan di belahan bumi selatan

angin berbelok arah ke kiri. (Soren Krohn,2002)

Gambar 2.3 Proses terjadinya angin

15

Kecepatan angin akan berfluktuasi terhadap waktu dan tempat. Di

Indonesia kecepatan angin pada siang hari lebih kencang dibandingkan pada

malam hari. Di beberapa tempat pada malam hari malah tidak ada pergerakan

udara yang signifikan. Kecepatan udara akan berbanding lurus terhadap

ketinggian dimana kecepatan angin pada permukaan akan semakin rendah

seperti terlihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Grafik kecepatan angin menurut ketinggian udara

Kecepatan angin juga dipengaruhi oleh kontur dari permukaan. Di

daerah perkotaan yang mana banyak terdapat gedung dan bangunan

kecepatan anginnya akan rendah. Sementara itu daerah yang lapang akan

memiliki kecepatan angin yang lebih tinggi. Faktor kepadatan benda di atas

permukaan bumi (porositas) juga mempengaruhi kecepatan angin.

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur

kecepatan angin. Ada beberapa jenis anemometer. Salah satunya yaitu

anemometer yang terdiri atas propeler dan flap. Propeler berhubungan

http://bp0.blogger.com/_kPuKTvES0fs/RsxeGu-0usI/AAAAAAAAAFQ/9VcgP-XRCLM/s1600-h/shear+wind.gif

http://bp0.blogger.com/_kPuKTvES0fs/RsxeGu-0usI/AAAAAAAAAFQ/9VcgP-XRCLM/s1600-h/shear+wind.gif

16

dengan pengukur kecepatan angin sedangkan flap berhubungan dengan

penunjuk arah angin. Contoh propeler dan flap dapat dilihat pada gambar 2.6

Gambar 2.6 Propeler dan flap untuk menentukan kecepatan dan arah angin

Berikut adalah penggolongan angin menurut skala beaufort yang banyak

digunakan oleh lembaga meteorologi di seluruh dunia.

Tabel 2.3 Penggolongan angin menurut skala beaufort

Bilangan

Beaufort

(force)

Kecepatan

Angin Tinggi

Gelombang

(feet)

Deskripsi

menurut

WMO*

Efek Terlihat di Laut Efek Terlihat di

Darat

knot mph

0 0-1 0-1

-

Udara

tenang

(Calm) Laut seperti cermin

1 1 - 3 1 - 3 0.25 Udara

bertiup

ringan Riak kecil-kecil tanpa buih

2 4 - 6 4 - 7 0.5 - 1 Angin sepoi-

sepoi ringan Riak kecil; Puncak-puncak riak ombak berkilau seperti

kaca

3 7 – 10 8 - 12 2 - 3 Angin sepoi-

sepoi lembut Riak berukuran besar;

Puncak riak terpecah dengan buih putih di

atasnya

4 11-16 13-18 3½ - 5 Angin sepoi-

sepoi sedang Ombak kecil dan memanjang; jumlah buih

putih semakin banyak

17

5 17-21 19-24 6 - 8 Angin sepoi-

sepoi segar/

semilir Ombak berukuran sedang

dan lebih memanjang;buih putih berjumlah banyak

6 22-27 25-31 9½-13 Angin sepoi-

sepoi

kencang Ombak berukuran besar, buih putih di mana- mana,

banyak spray

7 28-33 32-38 13½-19 Angin

mendekati

kencang Ombak besar memecah

membentuk berisan - barisan

8 34-40 39-46 18-25 Angin

kencang Ombak agak tinggi dan memanjang; Ujung ombak

mulai melengkung; buih

ombak berlapis-lapis

9 41-47 47-54 23-32 Angin

sangat

kencang

Ombak tinggi; Laut mulai menggulung; buih sangat

banyak; cipratan air

mengurangi jarak pandang

10 48-55 55-63 29-41 Badai Ombak sangat tinggi

dengan puncak yang

menggantung; Laut berwarna putih karena

banyak busa; jarak

pandang terbatas

11 56-63 64-72 37-52 Badai kuat

(Violent

storm) Ombak sangat tinggi. Laut

ditutupi buih putih; jarak pandang sangat terbatas

12 64 ke atas

73 ke atas

45 ke atas Topan

(Hurricane) Udara mengandung buih

air laut; Laut benar-benar

putih dipenuhi busa dan cipratan air laut; jarak

pandang sangat minim.

World Meteorological Organization

Devised by British Rear-Admiral, Sir Francis Beaufort in 1805 based on observations of the effects of the wind

2.4 IC Timer 555

IC timer 555 merupakan komponen yang memberi solusi praktis dan relatif

murah untuk berbagai aplikasi elektronik yang berkenaan dengan pewaktuan

(timing). Terutama dua aplikasinya yang paling populer adalah rangkaian pewaktu

Tabel 2.3 Lanjutan

18

monostable dan osilator astable. Rangkaian internal komponen ini terdiri dari

komparator dan flip-flop yang direalisasikan dengan banyak transistor.

IC ini didesain sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit

komponen luar untuk bekerja. Diantaranya yang utama adalah resistor dan

kapasitor luar (eksternal). IC ini memang bekerja dengan memanfaatkan prinsip

pengisian (charging) dan pengosongan (discharging) dari kapasitor melalui

resistor luar tersebut.Rangkaian astable dibuat dengan mengubah susunan resistor

dan kapasitor luar pada IC 555 seperti gambar 2.8. Ada dua buah resistor Ra dan

Rb serta satu kapasitor eksternal C yang diperlukan. Prinsipnya rangkaian astable

dibuat agar memicu dirinya sendiri berulang-ulang sehingga rangkaian ini dapat

menghasilkan sinyal osilasi pada keluarannya.

Pada saat power supply rangkaian ini dihidupkan, kapasitor C mulai

terisi melalui resistor Ra dan Rb sampai mencapai tegangan 2/3 VCC. Pada saat

tegangan ini tercapai, komparator A dari IC 555 mulai bekerja mereset flip-flop

dan seterusnya membuat transistor Q1 ON. Ketika transisor ON, resitor Rb seolah

dihubung singkat ke ground sehingga kapasitor C membuang muatannya

(discharging) melalui resistor Rb. Pada saat ini keluaran pin 3 menjadi 0 (GND).

Ketika discharging, tegangan pada pin 2 terus turun sampai mencapai

1/3 VCC. Ketika tegangan ini tercapai, giliran komparator B yang bekerja dan

kembali memicu transistor Q1 menjadi OFF. Ini menyebabkan keluaran pin 3

kembali menjadi high (VCC). Demikian seterusnya berulang-ulang sehingga

terbentuk sinyal osilasi pada keluaran pin 3. Terlihat di sini sinyal pemicu

(trigger) kedua komparator tersebut bekerja bergantian pada tegangan antara 1/3

VCC dan 2/3 VCC. Inilah batasan untuk mengetahui lebar pulsa dan periode osilasi

yang dihasilkan. Misal diasumsikan T1 adalah waktu proses pengisian kapasitor

Gambar 2.7 Pin diagram IC 555

19

yang diisi melalui resistor Ra dan Rb dari 1/3 VCC sampai 2/3 VCC. Diasumsikan

juga T2 adalah waktu discharging kapasitor melalui resistor Rb dari tegangan 2/3

VCC menjadi 1/3 VCC. Dengan perhitungan eksponensial dengan batasan 1/3 VCC

dan 2/3 VCC maka dapat diperoleh :

t1 = ln(2) (Ra+Rb)C = 0.693 (Ra+Rb)C……………………………………. (2.1)

t2 = ln(2) RbC = 0.693 RbC……………………………………………….. (2.2)

Besarnya periode :

T= t1 + t2 ………………………………………………………..………… (2.3)

Frekuensi Pengulangan Pulsa (PRF) :

PRF = 1,44 : (C.Ra + 2 C.Rb)…………………………………………..... (2.4)

Tanda untuk rasio spasi= t1 : t2 = (Ra+Rb) Rb…………………………… (2.5)

Gambar 2.8 Rangkaian osilator astable

Persentasi duty cycle dari sinyal osilasi yang dihasilkan dihitung dari

rumus T1/T. Jadi jika diinginkan duty cycle osilator sebesar (mendekati) 50%,

maka dapat digunakan resistor Ra yang relatif jauh lebih kecil dari resistor Rb.

t1

t2

T

20

2.5 Infra Merah

Sinar infra merah adalah pancaran sinar elektromagnetik yang

mempunyai gelombang lebih panjang dibandingkan sinar tampak namun

lebih pendek jika dibandingkan gelombang microwave. Sinar infra merah

mempunyai panjang gelombang antara 750 nm sampai 1 mm. Tubuh manusia

pada kondisi normal dapat memancarkan gelombang infra merah dengan

panjang gelombang 10 mikron.

Dalam sistem telekomunikasi, sinar infra merah digolongkan

menjadi beberapa band seperti pada tabel 2.4.

Tabel 2.4 Penggolongan sinar infra merah

Band Descriptor Wavelength range

O band Original 1260–1360 nm

E band Extended 1360–1460 nm

S band Short wavelength 1460–1530 nm

C band Conventional 1530–1565 nm

L band Long wavelength 1565–1625 nm

U band Ultralong wavelength 1625–1675 nm

Passive InfraRed Sensor (PIR) adalah peralatan elektronik yang

dapat mengukur pancaran sinar infra merah. LED dan Phototransistor dipilih

sebagai sensor pada peralatan ukur ini.LED sebagai sumber cahaya infra

merah dan Phototransistor sebagai penerima / detektor cahaya infra merah.

Simbol dari komponen infrared emitting diode seperti pada gambar 2.9.

Gambar 2.9 Simbol Infrared Emitting Diode

http://www.informatika.lipi.go.id/peralatan-ukur-kecepatan-awal-peluru-kaliber-kecil#fig-2

21

Detektor cahaya infrared yang umum digunakan adalah photo

transistor .Simbol dari komponen phototransistor seperti pada gambar 2.10.

Gambar 2.10. Simbol dari komponen photo transistor

2.6 Operational Amplifier

Operational amplifier atau Op-amp biasanya terdiri atas tiga bagian utama

yaitu differential amplifier, voltage amplifier, serta output amplifier. Differential

amplifier pada komponen ini berfungsi memberikan fungsi common mode

rejection, input differential, dan frequency response terhadap DC. Dengan teknik

tertentu rangkaian ini akan memberikan impedansi input yang cukup besar.

Skema operational amplifier dapat dilihat pada gambar 2.11.

Diff.

Amp

Voltage

Amp

Output

Amp

Inverting

input

Noninverting

input

+ V

Gambar 2.11 Operational amplifier.

- V

http://www.informatika.lipi.go.id/peralatan-ukur-kecepatan-awal-peluru-kaliber-kecil#fig-3

22

Bagian kedua merupakan high gain voltage amplifier. Bagian ini terdiri

atas atas beberapa transistor yang dirangkai secara Darlington. Bagian ini mampu

memberikan penguatan hingga 200.000 kali.Bagian terakhir merupakan

rangkaian complementary emiter follower. Ini menyebabkan Op-amp memiliki

impedansi output yang rendah. Dengan demikian Op-amp bisa mengalirkan arus

ke beban hingga beberapa miliampere.

Input teminal diberi label “+” dan “-“. Input “-“ disebut input inverting

sedangkan input “+” disebut input noninverting. Jika sinyal input diberikan ke

input “-“ sedangkan input “+” dihubungkan ke ground maka sinyal output akan

berbeda fase 1800 dengan sinyal masukannya.Apabila sinyal input diberikan ke

input “+” sedangkan input “-“ yang dihubungkan ke ground maka outputnya

akan sefase dengan sinyal input. (Millmann,1992)

Pada gambar 2.12 dapat dilihat rangkaian sederhana operational amplifier

sebagai inverting amplifier. Pada rangkaian ini diberikan input,Vi, melalui resistor

R1 pada kaki inverting input. Sementara itu kaki input noninverting dihubungkan

ke ground. Output dari operational amplifier dihubungkan kembali dengan kaki

inverting input melalui Rf yang merupakan tahanan feedback.Untuk menentukan

penguatan dari rangkaian inverting amplifier dapat dihitung dengan menggunakan

rumus: (Boylestad,2002)

i

f

o VR

RV *

1

.....................................................................................(2.6)

Gambar 2.12 Operational amplifier sebagai inverting amplifier

Vi Vi Vo

R1

Rf

-

+

Op-

Amp

23

BAB III

TUJUAN DAN MANFAAT

3.1 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu:

1. Membangun sebuah prototipe anemometer digital yang portable.

2. Mengetahui unjuk kerja prototipe anemometer digital yang portable.

3.2 Manfaat

Dengan laporan penelitian ini maka diharapkan beberapa manfaat yang

dapat diperoleh, yaitu:

1. Bagi para akademisi dapat digunakan sebagai bahan acuan dalam perancangan

dan pengembangan anemometer.

2. Menghasilkan anemometer dengan harga yang murah dengan tampilan digital

yang portable yang dapat dibawa ke mana-mana.

24

BAB IV

METODE PENELITIAN

4.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Kegiatan penelitian ini dilakukan mulai awal Juni sampai dengan akhir

September 2015 (16 minggu). Penelitian dilakukan di :

1. Laboratorium Dasar Teknik Elektro (DTE) Gedung DI Lantai 2, JTE – F.T.

UNUD Kampus Bukit Jimbaran, Kab. Badung,

2. Rumah tempat tinggal peneliti, di Jln. Jayagiri XV No. 12 Denpasar.

4.2 Data

4.2.1 Sumber Data

Data-data yang digunakan dalam pembuatan alat ini bersumber dari

internet, buku-buku literatur, dan sumber-sumber lain.

4.2.1 Jenis Data

Jenis Data yang digunakan di dalam pembuatan alat ini adalah data primer,

yaitu data-data tentang karakteristik dari komponen, kecepatan angin dan data

sekunder dari buku-buku literatur.

4.3 Bahan dan Alat yang Digunakan

Bahan-bahan yang digunakan di dalam pembuatan anemometer digital ini

antara lain:

a. Komponen-komponen elektronika

1. Mikrokontroler AT89S51 (1 buah)

2. Liquid Crystal Display / LCD (1 buah)

3. Kapasitor (6 buah)

4. Resistor (10 buah)

5. Variable resistor (2 buah)

6. Dioda (2 buah)

7. Infrared emitting diode (1 buah)

25

8. Phototransistor (1 buah)

9. IC TL084 (1 buah)

10. Speaker (1 buah)

11. IC 7404 (1 buah)

12. IC LM555 (2 buah)

13. Regulator tegangan LM7805 (1 buah)

14. Baterai kotak 9 Volt (3 buah)

15. Kristal 12 MHz (1 buah)

16. Kincir Angin (1 buah)

17. Saklar (2 buah)

18. LED (3 buah)

b. Alat Bantu yang digunakan antara lain:

1. Solder

2. Pencabut timah

3. Timah

4. Kabel Jumper

5. Kabel Pelangi

6. Terminal

7. Kabel ISP

c. Perangkat lunak yang diperlukan

1. ISP flash programing versi 1.3

2. ASEM51

3. Notepad

4. Compiler atmel

5. Protel Schematic 1.0

26

4.4 Alur Perancangan Alat

Alur perancangan alat dapat dilihat pada gambar 4.1:

Gambar 4.1 Alur perancangan alat

Mulai

Studi literature dan bahan

Perencanaan dan pembuatan hardware

Y

T

Pengujian

Hasil Uji?

Perbaikan

Y

T

Pengujian

Hasil Uji?

Perbaikan Perencanaan dan pembuatan software

Penggabungan Alat

Y

T

Pengujian

Hasil Uji?

Perbaikan

Pengujian keseluruhan system / Kalibrasi

Y

T

Pengujian

Hasil Uji?

Perbaikan

Selesai

27

4.5 Diagram Blok Perangkat Keras Anemometer Digital

Diagram blok perancangan alat dapat dilihat pada gambar 4.2.

Gambar 4.2 Diagram blok anemometer digital

Blok-blok ini terdiri dari:

a. Sensor pada propeler berfungsi memberikan input data jumlah putaran

propeler yang akan dihitung oleh mikrokontroler untuk mengetahui kecepatan

angin. Blok ini terhubung dengan port 1.0.

b. Sensor pada flap berfungsi memberikan input untuk mengetahui arah angin.

Blok ini terhubung dengan port 2.0 sampai dengan port 2.7.

c. Alarm berfungsi memberikan peringatan apabila angin bertiup terlalu kencang.

Blok ini terhubung dengan port 3.1.

d. LCD type M1632 sebagai penampil data. Blok ini berada pada port 0.0 s/d

port 0.7 sebagai port data, RS port 3.6 dan EN port 3.7

e. Timer berfungsi sebagai pewaktu untuk men-trigger mikrokontroler agar

memproses data kecepatan angin yang disimpan di register.

P 1.0 Port 2

P1.1 P3.1

MIKROKONTROLER

AT89S51

SENSOR PADA

PROPELER

SENSOR PADA

FLAP

DISPLAY LCD

ALARM

TIMER

Catu Daya

+5V (baterai)

28

4.6 Perancangan Sistem Tiap Blok

4.6.1 Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 bekerja pada level tegangan TTL yaitu sebesar 5

Volt DC. Tegangan Vcc + 5 Volt ini dihubungkan ke pin 40 Mikrokontroler

AT89S51. Pin 20 dari Mikrokontroler ini dihubungkan ke ground. Port 1,2 dan 3

bersifat I/O dengan internal pull-up sedangkan port 0 tidak bersifat internal pull-

up sehingga outputnya harus dipasangkan resistor ke Vcc di luar Mikrokontroler

AT89S51 dengan nilai 1 KΏ. Untuk frekuensi kerja digunakan oscillator 12 MHz

dimana berdasarkan data sheet besarnya nilai kapasitor 30±10pF. Untuk lebih

jelasnya sistem minimum Mikrokontroler AT89S51 dapat dilihat pada gambar

4.4.

Gambar 4.4 Sistem minimum Mikrokontroler AT89S51

Input dari sensor

pada propeler

Input dari

sensor

pada flap

Output

Ke LCD

S

+ 5v

C 10μF

R 8,2 KΩ

+ 5v

+ 5v

12 MHz

C 30pF Ke LCD

AT89S51

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5 /MOSI

P1.6 /MISO

P1.7 /SCK

Rst

P 3.0 (RXD)

P 3.1 (TXD)

P 3.2 (INT0)

P 3.3 (INT1)

P 3.4 (T0)

P 3.5 (T1)

P 3.6 (WR)

P 3.7 (RD)

X-Tal 1

X-tal 2

GND

Vcc

P0.0 (AD 0)

P0.1 (AD 1)

P0.2 (AD 2)

P0.3 (AD 3)

P0.4 (AD 4)

P0.5 (AD 5)

P0.6 (AD 6)

P0.7 (AD7 )

EA / Vpp

ALE / PROG

PSEN

P2.7 (A15)

P2.6 (A14)

P2.5 (A13)

P2.4 (A12)

P2.3 (A11)

P2.2 (A10)

P2.1 (A 9)

P2.0 (A 8)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

40

39

38

37

36

35

34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

C 30pF

Input dari timer

Output

ke alarm

29

Tabel 4.1 Pemakaian port/pin Mikrokontroler AT89S51

PORT/PIN PENGGUNAAN

P0.0 – P0.7 Jalur data LCD

P1.0 Sensor kecepatan pada propeler

P1.1 Timer

P1.5 – P1.7 ISP programer cable

P2.0 – P2.7 Sensor arah angin pada flap

P3.6 dan P3.7 Pin EN dan RS pada LCD

Pin 9 Reset

Pin 18 dan 19 Crystal

Pin 20 Ground

Pin 31 dan 40 Vcc ( +5V)

P3.1 Alarm

4.6.2 Perancangan Rangkaian Sensor Kecepatan Angin pada Propeler

Rangkaian ini berfungsi untuk mengukur kecepatan angin. Sensor pada

propeler terdiri atas sepasang sensor infra merah. Sensor infra merah terdiri atas

infrared emitting diode dan photo transistor yang saling berhadapan. Infrared

emitting diode berfungsi memancarkan sinar infra merah dan photo transistor

berfungsi menerima sinar infra merah. Di antara infrared emitting diode dan photo

transistor terdapat lempeng propeler yang dapat berputar apabila terkena

hembusan angin. Output rangkaian sensor kecepatan angin dihubungkan dengan

port 1.0 mikrokontroler AT89S51 seperti ditunjukkan oleh gambar 4.5.

Apabila lempeng propeler tepat tegak lurus terhadap tranceiver infra

merah maka sinar infra merah akan terhalang oleh lempeng sehingga sinar infra

merah tersebut tidak dapat diterima oleh phototransistor. Jika phototransistor

tidak menerima sinar infra merah maka output rangkaian sensor inframerah yang

masuk ke mikrokontroler AT89S51 adalah bit 1. Begitu juga sebaliknya, jika

lempeng penghalang sudah tidak lagi menghalangi sinar infra merah dari infrared

emitting diode menuju phototransistor maka output rangkaian sensor kecepatan

angin yang masuk ke mikrokontroler AT89S51 adalah bit 0.

30

Gambar 4.5 Perancangan pemasangan rangkaian sensor kecepatan angin pada propeler

Mikrokontroler AT89S51 akan berfungsi sebagai counter untuk

menghitung jumlah bit 1 yang diterima. Jumlah bit yang diterima dalam satu

periode tertentu kemudian dibandingkan oleh Mikrokontroler AT89S51 dengan

data base untuk mengetahui kecepatan angin pada saat itu. Kecepatan angin

ditampilkan dalam satuan knot. Data kecepatan angin akan ditampilkan tiap 3

detik.

Adapun gambar rangkaian sensor sinar infra merah ditunjukkan oleh

gambar 4.6. Pada rancangan ini digunakan operational amplifier sebagai penguat

dengan pertimbangan untuk memudahkan perhitungan. Selain itu operational

amplifier juga mamiliki faktor penguatan yang relafif stabil. Penulis memilih IC

TL 084 karena di dalam IC ini terdapat 4 buah operational amplifier sehingga

tidak terlalu banyak memerlukan IC.

Infrared emiting dioda pada rangkaian ini dipasang forward bias dan

berfungsi mengubah arus listrik menjadi sinar infra merah. Sebuah resistor

dipasang seri dengan infrared emiting dioda. Dari data sheet diperoleh nilai

tegangan infrared emiting dioda (VL)sebesar 1,5 Volt dan besarnya arus forward

(If) yang melewatinya yaitu 20 mA. Dari data di atas maka dapat dihitung

besarnya tahanan seri (Rs) dapat dihitung yaitu:

infrared emitting diode

lempeng propeler

angin

Photo transistor

propeler

AT89S51

31

175

20

)5,15(

S

S

F

LS

R

mA

vR

I

VVccR

Karena di pasaran tidak ada resistor dengan nilai 175 Ω maka digunakan resistor

dengan nilai yang mendekati yaitu 180 Ω.

Sinar dari infrared emiting diode ini kemudian diterima oleh

phototransistor untuk diubah kembali menjadi arus listrik. Besar kecilnya arus

yang melewati phototransistor sangat dipengaruhi intensitas sinar infra merah

yang diterimanya. Arus ini kemudian mempengaruhi besarnya tegangan yang

masuk ke kaki non-inverting input pada operational amplifier TL 084.

Pada saat sinar infra merah yang diterima phototransistor maksimum

maka phototransistor akan mengalami saturasi. Pada saat ini tegangan pada kaki

kolektor phototransistor menjadi nol Volt sehingga tegangan yang masuk ke kaki

non-inverting input juga menjadi 0 Volt. Pada saat saturasi penulis membatasi

besar arus yang melalui phototransistor (Is) sebesar 5mA, sehingga pada kaki

kolektor dipasang sebuah tahanan (Rc) dengan nilai:

KRc

Rc

mA

vRc

Is

VccRc

1

1000

5

5

Saat tegangan pada kaki inverting input nol Volt maka pada saat ini

operational amplifier seolah rangkaian non-inverting amplifier dimana output dari

operational amplifier sangat tergantung tegangan pada kaki non-inverting input.

Tegangan ini kemudian diperkuat dengan besar penguatan (A) tergantung nilai

dari Rf dan Rs. Tegangan output operational amplifier diatur agar dikenal oleh

Mikrokontroler AT89S51 sebagai logika ”1”. Logika ”1” biasanya diasumsikan

dengan tegangan +5 V. Jika diasumsikan tegangan minimum pada kaki non-

inverting input adalah 1 Volt maka untuk mencapai logika ”1” operational

32

amplifier harus mempunyai penguatan (A) sebanyak 5 kali. Sehingga untuk

menentukan besar nilai Rs dan Rf dapat dihitung sebagai berikut:

RsR

Rs

R

Rs

R

Rs

RA

F

F

F

F

4

4

15

1

Jika digunakan nilai Rf sebesar 1000 Ω maka besar nilai Rs dapat dihitung, yaitu:

Rs = Rf : 4

Rs = 1000 : 4

Rs = 250 Ω

Nilai resistor yang mendekati nilai ini adalah 220 Ω.

Pada kaki non-inverting input operational amplifier dihubungkan dengan

variabel resistor (VR) yang nilai tahanannya dapat diubah-ubah. Adapun dipasang

variabel resistor pada kaki ini yaitu untuk mengatur besarnya tegangan pada kaki

non-inverting input operational amplifier. Pada saat tidak ada sinar infra merah

diterima oleh phototransistor tegangan pada kaki non-inverting input harus sama

dengan tegangan pada kaki inverting input. Hal ini dimaksudkan agar pada saat

sinar dari infrared emiting dioda terhalang oleh lempeng maka output dari

operational amplifier menjadi nol Volt dan Mikrokontroler AT89S51

mengenalinya sebagai logika ”0”. Ini terjadi karena sifat common mode rejection

pada operational amplifier dimana input pada kaki inverting input dan non-

inverting input akan saling mengurangi, baru kemudian dikuatkan (amplified).

Variabel resistor (VR) ini dihubungkan ke Vcc dan ground sehingga

seolah membentuk voltage devider. Semakin besar nilai tahanan pada kaki VR

yang terhubung kaki inverting input operational amplifier terhadap ground maka

semakin besar pula tegangan yang masuk ke inverting input operational

amplifier. Jika VR diatur maksimum yaitu sebesar 1000 Ohm maka tegangan yang

masuk ke kaki non-inverting input menjadi +5 Volt.Untuk lebih jelasnya dapat

dilihat pada gambar 4.6.Jika tahanan pada VR tepat 500 Ohm atau setengah dari

33

nilai VR maka besarnya tegangan pada kaki non-inverting input operational

amplifier yaitu:

VoltV

VxV

in

in

5,2

51000

500

Karena pada saat phototransistor terhalang lempeng ouput operational

amplifier adalah bit 0 maka pada outputnya ditambahkan inverter yaitu IC 7404

yang berfungsi membalikkan logika 0 menjadi logika 1. Dengan dipasangnya IC

inverter maka output rangkaian sensor kecepatan angin ke port 1.0 mikrokontroler

AT89S51 pada saat terhalang lempeng adalah bit 1 dan pada saat tidak terhalang

lempeng adalah bit 0.

+5 V

Gambar 4.6 Rangkaian Sensor Inframerah pada propeler

4.6.3 Perancangan Rangkaian Sensor Arah Angin pada Flap

Pada gambar 4.7 dapat dilihat rancangan blok diagram untuk menentukan

arah angin. Di bagian luar alat akan dipasangkan flap yang dapat bebas berputar

mengikuti arah angin. Flap ini dihubungkan dengan sebuah lempeng yang berisi

tangkai switch dan terhubung sumber tegangan + 5 V. Lempeng akan ikut

berputar jika flap berputar. Pada bagian bawah lempeng dipasangkan 8 buah plat

seng di tiap-tiap arah mata angin. Tiap-tiap plat tidak terhubung satu sama lain.

Plat–plat ini masing – masing terhubung dengan salah satu port 2 mikrokontroler

AT89S51.

220Ω

180 Ω

VR 1KΩ

+ 5v

1 KΩ 1KΩ

2 - 4

1

3 +

11

TL

084 Ke P1.0

IC 7404

3 4

34

Pada saat terkena angin, flap akan berputar sesuai arah angin. Putaran flap

akan diikuti oleh putaran lempeng dan tangkai switch. Selama berputar tangkai

switch akan mengenai salah satu dari delapan buah lempeng seng.

Gambar 4.7 Perancangan pemasangan sensor pada flap

Lempeng seng yang terkena tangkai switch mendapat arus listrik dan akan

meneruskannya ke kaki port 2 mikrokontroler AT89S51 yang terhubung

kepadanya. Kaki port 2 itu mendapat tegangan sebesar + 5V dan menganggapnya

sebagai bit 1 (high).

Tabel 4.2 Hubungan port pada AT89S51 dengan arah mata angin

Mikrokontroler AT89S51 akan mengenali kaki port mana yang mendapat

bit 1. Jika yang mendapat bit 1 adalah port 2.0 maka mikrokontroler AT89S51

akan mengirim data ke LCD bahwa pada saat itu angin bertiup ke arah utara. Jika

PORT AT89S51 ARAH ANGIN

2.0 UTARA

2.1 TIMUR LAUT

2.2 TIMUR

2.3 TENGGARA

2.4 SELATAN

2.5 BARAT DAYA

2.6 BARAT

2.7 BARAT LAUT

Tangkai switch

Ke port 2

AT89S51 8 buah lenpeng seng

Lempeng yang

dapat berputar

flap

35

yang mendapat bit 1 adalah port 2.1 maka mikrokontroler AT89S51 akan

mengirim data ke LCD bahwa pada saat itu angin bertiup ke arah timur laut.

Begitu seterusnya sesuai tabel 3.2

4.6.4 Perancangan IC Timer 555

IC 555 di dalam rancangan ini berfungsi sebagai timer untuk menentukan

waktu pembacaan register pada Mikrokontroler AT89S51. Register ini berisi

jumlah bit yang telah terkumpul dari hasil sensor pada propeler.Timer diatur agar

kecepatan angin dapat dibaca pada LCD setiap 3 detik. Untuk itu IC 555 diatur

agar menghasilkan bit 1 setiap 3 detik yang dihubungkan dengan Port 1.1

Mikrokontroler AT89S51. Bit 1 pada port 1.1 ini akan memicu Mikrokontroler

AT89S51 untuk memproses bit-bit yang telah terkumpul yang kemudian akan

dibandingkan dengan database kecepatan angin.

Untuk mengatur agar IC 555 menghasilkan bit 1 (on time) yang singkat

sedangkan bit 0 (off time) yang lebih panjang cukup sulit, maka pada rancangan

ini diperlukan sebuah inverter. Inverter ini akan mengubah bit 1 menjadi bit 0 dan

demikian juga sebaliknya. Inverter yang akan digunakan yaitu IC 7404 yang

cukup mudah didapat di pasaran. Dengan demikian maka diatur agar IC 555

menghasilkan bit 1 yang lebih panjang yaitu sekitar 2 detik dan bit 0 hanya sekitar

1 detik. Jadi total periode gelombang output rangkaian timer ini yaitu:

T = t1 + t2 = (2 + 1) detik = 3 detik.

Frekuensi gelombang output rangkaian timer ini yaitu:

F = 1 : T = 1 : 3 detik = 0,3333 Hz

Duty cycle gelombang output rangkaian timer ini yaitu:

D = t1 : T = (1 : 3) detik

= 0,3333 atau 33,33 %

Di dalam rangkaian timer ini digunakan kapasitor 2,2 µF. Untuk

mendapatkan t2 sebesar 1 detik maka besarnya Rb dapat dihitung dengan rumus

sebagai berikut:

36

74,909.655

10*2,2*693,0

1

*693,0

**693,0

6

2

2

Rb

F

SRb

C

tRb

CRbt

Untuk memudahkan mencari komponen maka di dalam rangkaian ini penulis

menggunakan nilai Rb yang agak mendekati nilai di atas yaitu 680 KOhm.

Setelah mendapat nilai Rb maka dilanjutkan dengan menghitung nilai Ra.

Besar tahanan Ra dapat dihitung sebagai berikut:

49,819.631

000.680494,819.311.1

000.68010*2,2*693,0

2

*693,0

*)(693,0

6

1

1

Ra

Ra

F

SRa

RbC

tRa

CRbRat

Nilai resistor yang mendekati nilai tersebut adalah 680 KOhm.

Frekuensi pengulangan pulsa dapat dihitung:

prf = 1,44 : (C Ra + 2 CRb)

= 1,44 : (2,2 .10-6 *6,8.104 + 2 *2,2 .10-6 *6,8.104)

= 9,625

Tanda untuk rasio spasi:

= t1 : t2

= 2 detik : 1 detik

= 2

Setelah mengetahui nilai komponen – komponen pada IC 555 maka rangkaian

timer secara lengkap dapat dilihat pada gambar 4.8

37

Gambar 4.8 Rangkaian timer IC 555

4.6.5 Perancangan Rangkaian Alarm

Rangkaian alarm di dalam rancangan ini berfungsi untuk memberi

peringatan apabila kecepatan angin tergolong ekstrim ( 10 s/d 12 knot). Pada saat

anemometer digital berbasis mikrokontroler AT89S51 ini mendeteksi kecepatan

angin tersebut maka secara otomatis mikrokontroler AT89S51 mengatur port 3.1

menjadi berlogika 1 sehingga tegangan pada port ini menjadi sekitar 5 Volt.

Tegangan pada port 3.1 ini menjadi Vcc rangkaian alarm sehingga pada saat

mendapat tegangan sebesar 5 V rangkaian alarm yang merupakan rangkaian

oscillator astable langsung bekerja menghasilkan gelombang.

Output dari rangkaian ini dihubungkan dengan speaker yang berfungsi

mengubah gelombang listrik menjadi gelombang suara. Agar dapat didengar oleh

telinga manusia maka frekuensi yang dihasilkan oleh rangkaian alarm harus

berada pada kisaran frekuensi audio yaitu antara 20 s/d 20.000 Hz. Rangkaian

timer secara lengkap dapat dilihat pada gambar 4.9

Gambar 4.9 Rancangan rangkaian alarm

Rb 680K Ω

Ra

330K Ω

U3 LM555 1 8

2 7

3 6

4 5

Ke

P3.1

2.2µF

C

2.2 µF Rb

680K Ω

Ra

680KΩ

IC 555

+5 V

1 8

2 7

3 6

4 5

t1

t2

T

2 1

IC 7404

38

P0.3 P0.2

P0.0

P0.3

P0.1

4.7 Interface Driver LCD

LCD digunakan untuk menampilkan hasil pengolahan data dari

Mikrokontroler AT89S51 berupa kecepatan dan arah angin. Gambar interface

driver LCD 16x2 dengan mikrokontroler ditunjukkan oleh gambar 4.10.

Gambar 4.10 Perancangan interface driver LCD

Hubungan dari pin LCD dengan mikrokontroler ditunjukkan oleh tabel

4.3. Pin 7 sampai dengan pin 14 merupakan pin untuk data (sebanyak 8 pin). Pin-

pin ini dihubungkan dengan port 0 mikrokontroler. Selain pin data, terdapat juga

pin RS dan pin EN yang berfungsi pada saat mikrokontroler mengirimkan data

maupun instruksi ke LCD. Pin ini masing-masing terhubung dengan port 3.6 dan

port 3.7.

Tabel 4.3 Hubungan pin LCD ke mikrokontroler

PIN LCD PORT MIKROKONTROLER

PIN 4 (RS) Port 3.6

PIN 6 (EN) Port 3.7

PIN 7 (DB0) Port 0.0








Alur kerja program driver LCD ditunjukkan oleh gambar 4.11:

P0.7

P0.6

P0.5

P0.4

P0.3

P0.2

P0.1

P0.0

P3.7

P3.6

39

Gambar 4.11 Alur kerja program driver LCD

Penjelasan mengenai gambar 4.11 yaitu:

Pada saat LCD dihidupkan yang pertama kali dilakukan yaitu menghapus

isi LCD / clear display. Setelah itu dilanjutkan dengan mengatur lebar data yang

diinginkan. Data yang dikirim 8 bit sekaligus. Selanjutnya yaitu mengatur kursor

apakah ditampilkan atau tidak. Yang terakhir yaitu mengatur pergeseran karakter

apakah ke kanan atau ke kiri dengan mengeset increment/decrement.

Berikut adalah cuplikan sub rutin untuk penulisan tampilan di LCD.

RS_LCD equ P3.6

EN_LCD equ P3.7

Start:

Mov DPTR,#Awalan ;isi data pointer dengan awalan

Lcall Init_lcd ;panggil inisialisai lcd

Lcall tulis_char ;panggil subrutin tulis karakter

Lcall tulis_data ;panggil subrutin penulisan data

tulis_char:

mov r3,#16 ;isi R3 dengan 16

mov r1,#80h ;isi R1 dengan 80h

call tulis_inst ;panggil subrutin pengiriman address

ret;

tulis_data:

clr a ; A = 0

movc a,@a+dptr ; A = [A+ DPTR]

mov r1,A ; R1 = A

inc dptr ; DPTR = DPTR +1

call tulis_lcd ; panggil subrutin tulis karakter ke LCD

djnz r3,tulis_data ; r3 kurangi 1 lalu ulangi terus tulis_data

hingga r3=0

ret

;

Lanjutan………………………

Mulai

Hapus Layar

Atur function set

Atur kursor dan display

Mengatur increment / decrement

Selesai

40

Secara garis besar cara kerja programnya adalah pada saat dihidupkan

maka pada LCD akan ditampilkan tulisan awalan yaitu “Anemometer Siap”.

Setelah itu pada LCD akan ditampilkan kecepatan angin dan arahnya.

4.8 Catu Daya

Pada rancangan ini digunakan catu daya dengan tegangan konstan.

Mengingat seluruh komponen di dalam rancangan ini adalah komponen yang

sangat peka terhadap perubahan tegangan dan seluruh komponen dirancang

dengan tegangan Vcc sebesar 5 Volt maka catu daya harus mampu mensuplay

tegangan +5 Volt DC yang konstan. Untuk memenuhi kebutuhan itu maka peneliti

memasang regulator IC LM7805 untuk mendapatkan tegangan yang stabil

sebesar 5 Volt.

Gambar 4.12 Catu daya

Regulator tegangan ini juga berfungsi untuk mengantisipasi terjadinya

hubungan singkat pada beban. IC LM7805 ini dipadukan dengan baterai 9 Volt

yang merupakan sumber tegangan DC 9 Volt. Dipilih sumber tegangan baterai

yaitu untuk menunjang mobilitas dari rancangan anemometer digital ini. Adapun

pemasangan IC LM7805 ditunjukkan oleh gambar 4.12.

IC LM7805 Baterai 9V +

- C 10 μF GND +5 V

41

4.9 Penggabungan perangkat keras secara keseluruhan

Penggabungan seluruh perangkat keras secara keseluruhan ditunjukkan

oleh gambar 4.13.

Gambar 4.13 Rangkaian perangkat keras secara keseluruhan

Untuk pembahasan penggabungan perangkat keras secara keseluruhan

akan diuraikan secara lengkap pada bab selanjutnya meliputi proses kerja sensor

D3

D2

+5

V

R7

8,2

KΩ

C4

30pF

LCD R8

8,2

KΩ

5

v

C2

10μF

+ 5v

+ 5v

5v

P3.6 &P3.7

P0.0 –

P0.7

VR 1KΩ

12 MHz

C3

30pF

U1

AT89S51 P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5 /MOSI

P1.6 /MISO

P1.7 /SCK

Rst

P 3.0

(RXD)

P 3.1 (TXD)

P 3.2

(INT0)

P 3.3

(INT1)

P 3.4 (T0)

P 3.5 (T1)

P 3.6 (WR)

P 3.7 (RD)

X-Tal 1

X-tal 2

GND

Vcc

P0.0 (AD 0)

P0.1 (AD 1)

P0.2 (AD 2)

P0.3 (AD 3)

P0.4 (AD 4)

P0.5 (AD 5)

P0.6 (AD 6)

P0.7 (AD7 )

EA / Vpp

ALE /

PROG

PSEN

P2.7 (A15)

P2.6 (A14)

P2.5 (A13)

P2.4 (A12)

P2.3 (A11)

P2.2 (A10)

P2.1 (A 9)

P2.0 (A 8)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

40

39

38

37

36

35

34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

GND

Vcc

VEE

RS

R /

W

EN

DB 0

DB 1

DB 2

DB 3

DB 4

DB 5

DB 6

DB 7

V+B

L

V-

BL

5v

+5 V

C 1

1µF R2

680K Ω

R1

680KΩ

U2

LM555

+5 V

1 8

2 7

3 6

4 5

+ 5v

R6

680K Ω

R5 330K Ω

U3

LM555

1 8

2 7

3 6

4 5

R10

220Ω

R7

180 Ω

VR 1KΩ + 5v

R9 1 KΩ R8

1KΩ

1

3 +

11

IC 7404

3 4 2 - 4

1

3 + 11

+5 V

IC 7404

1 2

R3

8,2 KΩ R4

8,2 KΩ

C5 2.2µF

D1

Q1 U4

42

pada propeler, sensor pada flap maupun alur kerja program. Visualisasi perangkat

keras rancangan rangkaian anemometer digital dapat dilihat pada gambar 4.14.

Gambar 4.14 Visualisasi rancangan anemometer digital

4.10 Perancangan perangkat lunak

Perangkat lunak yang direncanakan yaitu proses pembuatan program

utama dari keseluruhan perangkat lunak yang dibuat. Perancangan diagram alir

rangkaian anemometer digital dapat dilihat pada gambar 4.15.

Langkah pertama adalah perencanaan diagram alur, penulisan bahasa

assembly dan mensimulasikannya dengan software. Jika terjadi kesalahan pada

program maka akan dilakukan program ulang ke dalam Mikrokontroler AT89S51.

Pada saat LCD pertama kali dinyalakan maka dilakukan inisialisasi LCD

untuk meng-clear display pada LCD serta mengatur sistem pengiriman data

maupun kursornya. Proses berikutnya yaitu menentukan arah angin. Pada proses

ini Mikrokontroler AT89S51 juga menunggu bit input dari 8 port yang terhubung

dengan sensor pada flap untuk mengetahui arah angin pada saat itu.

Mikrokontroler AT89S51 akan mengecek apakah ada bit input dari port utara.

Sensor kecepatan

angin

propeler

Sensor arah angin

LCD

flap

Papan

Rangkaian

43

Jika ada maka akan dibandingkan datanya dengan database untuk ditampilkan

pada LCD.

Gambar 4.15 Diagram alir program

Jika tidak ada bit input pada sensor utara maka dilanjutkan dengan

memeriksa port timur laut. Jika ada maka dilakukan proses yang sama dengan di

T

Y

T

START

INISIALISASI

LCD

JALANKAN

TIMER

TUNGGU INPUT

DARI PORT 1.0

SIMPAN BIT 1 DI

REGISTER

HITUNG

JUMLAH BIT 1

BANDINGKAN

DENGAN

DATABASE (DB)

ADA INPUT

DARI TIMER?

TAMPILKAN DI LCD “KECEPATAN ANGIN”

T

Y APAKAH

TIMUR LAUT

T

Y APAKAH

TIMUR ?

T

Y APAKAH

TENGGARA ?

T

Y APAKAH

SELATAN ?

T

Y APAKAH

BARATDAYA

T

Y APAKAH

UTARA?

T

Y APAKAH

BARAT ?

Y APAKAH

BARAT

LAUT

BANDINGKAN

DENGAN DATABASE

(DB)

TAMPILKAN DI LCD “ARAH ANGIN”

selesai

TAMPILKAN DI LCD “MENCARI ARAH ANGIN”

44

atas. Jika tidak ada maka dilanjutkan dengan memeriksa port berikutnya yaitu

port timur. Jika sama sekali tidak ada input pada sensor arah maka pada LCD

ditampilkan tulisan ”Mencari Arah Angin”.

Proses berikutnya yatu menghitung kecepatan angin. Kecepatan angin

dihitung dengan cara menghitung jumlah bit yang berasal dari port 1.0 dalam

rentang waktu yang ditentukan oleh rangkaian timer. Selama timer belum

memberi input bit 1 ke port 1.1 maka alat akan menunggu input bit digital dari pot

1.0 yang terhubung dengan rangkaian sensor kecepatan di propeler. Jika ada bit

”1” yang diterima oleh port Mikrokontroler AT89S51 maka bit tersebut akan

disimpan ke dalam register di dalam Mikrokontroler AT89S51.

Setelah timer mengirim bit 1 ke port 1.1 maka akan dihitung jumlah bit

”1” yang terkumpul di register. Data ini kemudian dibandingkan dengan data base

kecepatan angin. Data yang cocok dengan data base yang tersimpan di dalam

ROM Mikrokontroler AT89S51 kemudian dikirim ke LCD untuk ditampilkan.

Demikian proses ini berlanjut sesuai dengan gambar 4.15.

45

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1.Realisasi Perangkat Keras Anemometer Digital

Dari perancangan pada Bab IV diperoleh anemometer digital berbasis

mikrokontroler AT89S51 yang dapat mengukur kecepatan angin dan mengetahui

arah angin. Alat ini portable sehingga mudah dibawa untuk survey di lapangan

seperti terlihat pada gambar 5.1.

(a)

(b)

Gambar 5.1 Anemometer digital berbasis mikrokontroler AT89S51

a) Tampak bagian dalam

b) Tampak bagian luar

48

flap propeler

AT89S51

Sensor pada

propeler

Switch arah angin

LCD LED timer

46

5.2 Pengujian dan Pembahasan Perangkat Keras

Pengujian dilakukan terhadap setiap bagian / blok perangkat keras yang

telah dirancang pada bab IV dengan menggunakan multimeter. Blok-blok

perangkat keras yang diuji yaitu:

a. Port paralel mikrokontroler AT89S51

b. Rangkaian sensor arah angin dengan tampilan LCD

c. Rangkaian timer

d. Rangkaian sensor kecepatan angin

e. Rangkaian alarm

5.2.1 Pengujian dan Pembahasan Port Paralel Mikrokontroler AT89S51

Port paralel minimum sistem mikrokontroler AT89S51 dapat digunakan

sebagai I/O jika dalam kondisi awal pin pada tiap port berlogika tinggi (high).

Untuk menguji kondisi awal port paralel mikrokontroler AT89S51 dilakukan

sesuai gambar 5.2 .

Sebelum pengujian, ke dalam mikrokontroler AT89S51 di-download

program untuk menguji kondisi awal port paralel mikrokontroler AT89S51.

Pengukuran dilakukan dengan cara menempelkan probe voltmeter ke salah satu

pin port paralel mikrokontroler AT89S51.

Pengujian kondisi awal port paralel mikrokontroler AT89S51 dilakukan

satu per satu ke tiap port secara berurutan. Pertama kali dilakukan pengujian

terhadap Port 0. Melalui program diatur agar Port 0 berada dalam kondisi high.

Kondisi high ini dipertahankan selama kira – kira 1 menit dengan cara memanggil

sub rutin delay. Dalam rentang waktu 1 menit tersebut dilakukan pengukuran ke

delapan pin port 0 (pin 32 s/d 39). Pada 1 menit berikutnya port 0 di-set ke

kondisi low. Selama 1 menit ini kembali dilakukan pengukuran untuk mengetahui

tegangan pada delapan buah pin port 0.

Langkah berikutnya dilakukan dilakukan pengukuran pada port 1, port 2,

dan port 3 dengan cara yang hampir sama dengan pengukuran port 0.

47

Gambar 5.2 Diagram blok pengukuran port paralel AT89S51

Cuplikan potongan program untuk menguji kondisi awal port paralel

mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai berikut:

Setb P0 ;Set Port 0 ke kondisi high (bit 1)

Call Delay ;Panggil delay

Clr P0 ;Set Port 0 ke kondisi low (bit 0)














End ;selesai

Hasil pengukuran pada masing-masing port mulai dari port 0 hingga port

3 pada mikrokontroler AT89S51 dapat dilihat pada tabel 5.1.

Tabel 5.1 Kondisi awal port paralel

PORT NO PIN LOGIKA TEGANGAN

0 32 s/d 39 High 4,36 V

Low 0,00 V

1 1 s/d 8 High 4,36 V

Low 0,00 V

2 21 s/d 28 High 4,36 V

Low 0,00 V

3 10 s/d 17 High 4,36 V

Low 0,00 V

Voltmeter

Mikrokontroler AT89S51 Port 0

Port 1

Port 2

Port 3

48

Gambar 5.3 Pengukuran kondisi awal port paralel AT89S51

Dari hasil pengukuran yang dilakukan, kondisi output setiap port paralel

dari minimum sistem mikrokontroler AT89S51 sesuai dengan program yang

dimasukkan. Hal ini menandakan sistem minimum yang dirancang telah dapat

digunakan sebagai I/O. Pengukuran kondisi awal port paralel dari minimum

sistem mikrokontroler AT89S51 dapat dilihat pada gambar 5.3

5.2.2 Pengujian Sensor Arah Angin dengan Tampilan LCD

Sesuai dengan perancangan alat pada bab III, sensor arah dihubungkan

dengan port 2 mikrokontroler AT89S51 dan LCD dihubungkan dengan port 0

dan port 3. Diagram blok pengukuran sensor dapat dilihat pada gambar 5.4.

Pengujian sensor dilakukan dengan memutar flap sensor arah angin dengan tangan

ke 8 buah sensor secara bergantian.

Sensor arah angin berupa switch yang terdiri atas bagian yang dapat

berputar bersama flap dan bagian yang diam (fix). Sensor yang dapat berputar

berupa tangkai yang diberi tegangan ± 5 Volt. Bagian lainnya yaitu terdiri atas 8

buah lempeng plat yang masing-masing terhubung dengan port 2 mikrokontroler

AT89S51.Plat yang sejajar dengan flap akan mendapat tegangan sebesar + 5V

sehingga salah satu dari delapan buah port 2 mikrokontroler AT89S51 yang

terhubung dengan sensor itu akan berlogika 1.

Mikrokontroler AT89S51 akan mengenali port yang mendapat bit 1 dan

mengirim tulisan ke LCD arah angin pada saat tersebut.

4,36 Volt

49

Gambar 5.4 Blok diagram pengujian sensor arah angin

Realisasi switch yang digunakan sebagai sensor arah angin dapat dilihat

pada gambar 5.5

Gambar 5.5 Switch pada sensor arah

Bahasa yang digunakan untuk membuat program pembacaan sensor arah

angin adalah bahasa assembly.Cuplikan program untuk sensor arah angin adalah

sebagai berikut:

Startarah:

Jnb SensorUtara,BukanUtara ;Jika SensorUtara bit 0 lompat

ke BukanUtara

Mov DPTR,#PesanUtara ;Copy data PesanUtara ke DPTR

Lcall Posisi2 ;panggil subrutin Posisi2

Ljmp baca ;lompat ke baca

BukanUtara:

Jnb SensorTimurLaut,BukanTimurLaut; Jika SensorTimurLaut

bit 0 lompat ke BukanTimurLaut

Mov DPTR,#PesanTimurLaut ;Copy PesanTimurLaut ke DPTR

Lcall Posisi2 ;panggil subrutin posisi2


BukanTimurLaut:

Jnb SensorTimur,BukanTimur ;Jika SensorTimur bit 0

lompat ke BukanTimur

Mov DPTR,#PesanTimur ;Copy PesanTimur ke DPTR



AT89S51

LCD

Sensor Arah

Voltmeter

Port 2 Port 0

Bagian switch

yang dapat

berputar

50

BukanTimur:

Jnb SensorTenggara,BukanTenggara;Jika SensorTenggara bit 0

lompat ke BukanTenggara

Mov DPTR,#PesanTenggara ;Copy PesanTenggara ke DPTR



BukanTenggara:

Jnb SensorSelatan,BukanSelatan;Jika SensorSelatan bit 0

lompat ke BukanSelatan

Mov DPTR,#PesanSelatan ;Copy PesanSelatan ke DPTR



BukanSelatan:

Jnb SensorBaratDaya,BukanBaratDaya;Jika SensorBaratDaya

bit 0 lompat ke BukanBaratDaya

Mov DPTR,#PesanBaratDaya ;Copy PesanBaratDaya ke DPTR



BukanBaratDaya:

Jnb SensorBarat,BukanBarat ;Jika SensorBarat bit 0

lompat ke BukanBarat

Mov DPTR,#PesanBarat ; Copy PesanBarat ke DPTR



BukanBarat:

Jnb SensorBaratLaut,BukanBaratLaut; Jika SensorBaratLaut

bit 0 lompat ke BukanBaratLaut

Mov DPTR,#PesanBaratLaut ;Copy PesanBaratLaut ke DPTR



BukanBaratLaut:

Mov DPTR,#CariArah ;Copy CariArah ke DPTR


jmp Startarah ;lompat ke Startarah

PesanUtara:

DB 'ARAH:Utara 000'

PesanTimurLaut:

DB 'ARAH:Tm.Laut 045'

PesanTimur:

DB 'ARAH:Timur 090'

PesanTenggara:

DB 'ARAH:Tenggara135'

PesanSelatan:

DB 'ARAH:Selatan 180'

PesanBaratDaya:

DB 'ARAH:Br.Daya 225'

PesanBarat:

DB 'ARAH:Barat 270'

PesanBaratLaut:

DB 'ARAH:Br.Laut 315'

CariArah:

DB 'MencariArahAngin'

dst..................

Penjelasan mengenai cuplikan program di atas adalah sebagai berikut:

51

Pembacaan sensor pertama kali dimulai dari sub rutin StartArah yang

merupakan subrutin untuk membaca sensor utara. Jika sensor utara (port 2.0)

masih dalam kondisi low (bit 0) maka langkah selanjutnya langsung melompat ke

sub rutin BukanUtara. Tapi jika sensor utara dalam kondisi high (bit1) maka

dilanjutkan dengan langkah meng-copy isi PesanUtara ke dalam data pointer

(DPTR). PesanUtara merupakan salah satu isi data base kalimat yang akan

ditampilkan di LCD.

Langkah selanjutnya yaitu memanggil sub rutin Posisi2. Sub rutin ini

merupakan rangkaian perintah – perintah untuk menampilkan data pada LCD.

Pada sub rutin ini diatur agar PesanUtara ditampilkan pada baris kedua LCD.

Setelah sub rutin Posisi2 selesai dilaksanakan maka pada LCD akan muncul

tulisan ”ARAH:Utara 000”.

Setelah muncul informasi mengenai arah di LCD langkah selanjutnya

yaitu memanggil sub rutin baca. Sub rutin baca merupakan rangkaian perintah

untuk membaca sensor kecepatan (port 1.0) dan output rangkaian timer (port1.1).

Seperti yang disebutkan sebelumnya, jika sensor utara dalam kondisi low

(bit 0) dan ternyata sensor Timur Laut dalam kondisi high (bit1) maka ke dalam

data pointer (DPTR) yang di-copy-kan adalah isi PesanTimurLaut. Langkah

berikutnya hampir sama dengan sub rutin StartArah yaitu memanggil subrutin

Posisi2 sehingga pada LCD akan tampil kalimat”ARAH:Tm.Laut 045”.

Apabila sensor utara dan sensor timur laut ternyata dalam kondisi low (bit

0) maka dilanjutkan dengan membaca sensor timur. Jika sensor timur juga

ternyata dalam kondisi low (bit 0) maka dilanjutkan dengan pembacaan sensor –

sensor lainnya secara berurutan yaitu sensor tenggara, sensor selatan, sensor barat

daya, sensor barat, dan terakhir sensor barat laut.

Pembacaan sensor berlanjut sampai salah satu sensor terbaca dalam

kondisi high (bit1). Setelah ditemukan sensor yang dalam kondisi high (bit1)

maka DPTR diisi dengan pesan dari data base arah angin yang sesuai. Namun

apabila pembacaan dari sensor utara hingga sensor barat laut tidak ada ditemukan

satupun sensor yang dalam kondisi low (bit 0) maka pada DPTR di-copy pesan

52

CariArah sehingga pada saat ditampilkan di LCD akan muncul tulisan

”MencariArahAngin”.

Tabel hasil pengujian sensor arah dapat dilihat pada tabel 5.2.

Tabel 5.2 Pengujian sensor arah

ARAH YANG DIUJI PORT AT89S51 TEGANGAN TULISAN PADA LCD

UTARA 2.0 4,8 V ARAH UTARA 000

TIMUR LAUT 2.1 4,8 V ARAH TIMUR LAUT 045

TIMUR 2.2 4,8 V ARAH TIMUR 090

TENGGARA 2.3 4,8 V ARAH TENGGARA 135

SELATAN 2.4 4,8 V ARAH SELATAN 180

BARAT DAYA 2.5 4,8 V ARAH BARAT DAYA 225

BARAT 2.6 4,8 V ARAH BARAT 270

BARAT LAUT 2.7 4,8 V ARAH BARAT LAUT 315

- - 0 V MENCARI ARAH ANGIN

Foto hasil pengujian sensor arah seperti terlihat pada gambar 5.6.

Gambar 5.6 Tampilan LCD pada saat pengujian sensor arah

Dari hasil pengujian terhadap sensor arah angin seperti yang ditunjukkan

oleh gambar 5.6 dan tabel 5.2 maka rangkaian sensor arah angin telah bekerja

sesuai dengan hasil rancangan penulis pada Bab IV.

5.2.3 Pengujian Timer

Sesuai dengan rancangan pada bab IV, rangkaian timer berfungsi

mengatur waktu untuk memproses data bit yang ada pada register mikrokontroler

AT89S51 agar dapat ditampilkan pada LCD. Timer diatur agar data kecepatan

53

angin dapat ditampilkan pada LCD tiap 3 detik. Untuk men-trigger agar port 1.1

mengenali sinyal dari rangkaian timer maka port 1.1 harus diberi logika high (bit

1) minimal sekitar 0,5 detik.

Dari rumus 2.1 dan 2.2 untuk menghitung panjang bit yang ditulis pada

bab II adalah tidak mungkin membuat output IC 555 dalam kondisi low lebih

lama dan kondisi high lebih singkat. Untuk itu diperlukan suatu inverter yang

dapat membalikkan kondisi output IC 555 dari kondisi high ke low dan begitu

juga sebaliknya dari kondisi low ke high. Dengan cara demikian kondisi high

yang diberikan ke port 1.1 mikrokontroler AT89S51 dapat diatur menjadi lebih

singkat dibandingkan kondisi low-nya. Inverter yang digunakan di dalam

rangkaian ini yaitu IC 7404. Pada saat ouput rangkaian timer dalam kondisi low

maka sensor kecepatan angin akan membaca dan menyimpan bit 1. Setelah ouput

rangkaian timer dalam kondisi high barulah data dari sensor kecepatan angin itu

diproses untuk mengetahui arah angin.

Untuk memudahkan pengamatan kondisi logika pada output rangkaian

timer maka dipasang komponen Light Emiting Diode (LED) sebelum dan sesudah

IC 7404. Apabila output dalam kondisi high maka LED akan menyala dan jika

output dalam kondisi low maka LED akan padam. Blok diagram pengujian timer

dapat dilihat pada gambar 5.7.

Gambar 5.7 Blok diagram pengujian rangkaian timer

Dari perhitungan dalam perancangan di Bab IV diatur sehingga port 1.1

mikrokontroler AT89S51 mendapat bit 0 selama sekitar 2 detik dan mendapat bit

1 selama sekitar 1 detik. Untuk mengukur lama bit tersebut digunakan peralatan

oscilloscope . Selain itu juga dilakukan pengujian dengan cara mengamati kondisi

AT89S51

Timer

Voltmeter

Port 1.1

54

LED pada saat menyala dan padam.Untuk mengukur tegangan output digunakan

voltmeter / oscilloscope.Pengukuran tegangan output rangkaian timer dengan

menggunakan voltmeter dapat dilihat pada gambar 5.8

Gambar 5.8 Pengukuran tegangan output rangkaian timer

Hasil pengujian rangkaian timer dicatat pada tabel 5.3.

Tabel 5.3 Pengujian timer

LOGIKA TEGANGAN

(Volt)

WAKTU (Detik)

Hasil perhitungan Hasil pengukuran

dengan stopwatch

HIGH 2,20 1’ 0’59”

LOW 0 2’ 2’45”

Dari hasil pengukuran yang dicatat pada tabel 5.3 didapat hasil tidak sama

persis dengan perhitungan namun tidak jauh menyimpang dari batas toleransi. Hal

ini disebabkan nilai pembulatan dan toleransi pada komponen resistor serta

kapasitor yang digunakan di dalam rangkaian timer.

5.2.4 Pengujian Sensor Kecepatan Angin dengan Tampilan LCD

Rangkaian ini berfungsi untuk mengukur kecepatan angin. Sensor pada

propeler terdiri atas sepasang sensor infra merah. Sensor infra merah terdiri atas

infrared emitting diode dan photo transistor yang saling berhadapan. Infrared

emitting diode berfungsi memancarkan sinar infra merah dan photo transistor

berfungsi menerima sinar infra merah. Di antara infrared emitting diode dan photo

2,20 Volt

55

transistor terdapat sebuah lempeng propeler yang dapat bergerak berputar. Output

rangkaian sensor kecepatan angin dihubungkan dengan port 1.0 mikrokontroler

AT89S51.

Apabila lempeng propeler tepat tegak lurus terhadap tranceiver infra

merah maka sinar infra merah akan terhalang oleh lempeng sehingga sinar infra

merah tersebut tidak dapat diterima oleh phototransistor. Jika phototransistor

tidak menerima sinar infra merah maka output rangkaian sensor inframerah yang

masuk ke mikrokontroler AT89S51 adalah bit 1. Begitu juga sebaliknya, jika

lempeng penghalang sudah tidak lagi menghalangi sinar infra merah dari infrared

emitting diode menuju phototransistor maka output rangkaian sensor kecepatan

angin yang masuk ke mikrokontroler AT89S51 adalah bit 0.

Untuk menguji bekerja tidaknya sensor kecepatan ini dilakukan dengan

pengukuran tegangan pada port 1.0 mikrokontroler AT89S51. Pada saat

phototransistor terhalang lempeng dan tidak menerima sinyal infra merah maka

port 1.0 mikrokontroler AT89S51 harus mendapat bit 1 yang ditandai dengan

menyalanya LED dan sebaliknya pada saat phototransistor tidak terhalang

lempeng maka pada port 1.0 mendapat bit 0 dan LED padam.

Diagram blok pengujian rangkaian sensor kecepatan angin dapat dilihat

pada gambar 5.9.

Gambar 5.9 Blok diagram pengujian sensor kecepatan angin

Untuk mengetahui kecepatan angin, maka harus ada data mengenai

hubungan kecepatan angin dengan jumlah putaran propeler kincir angin yang

dirancang. Data ini akan menjadi dasar dalam pembuatan data base software

anemometer digital yang akan di-download ke dalam mikrokontroler AT89S51.

Untuk mendapatkan data korelasi antara kecepatan angin dan jumlah putaran

AT89S51

LCD

Sensor

Kecepatan

Voltmeter

Port 1.0 Port 0

56

propeler maka penulis melakukan uji banding dengan peralatan anemometer yang

ada di Stasiun Meteorologi dan Geofisika yang secara rutin telah dikalibrasi.

Tabel 5.4 Korelasi kecepatan angin dan jumlah putaran propeler dalam 3 detik.

KECEPATAN ANGIN

(Knots) JUMLAH PUTARAN

0 0

0,5 1

1 2

1,5 3,5

2 4

2,5 5,5

3 6

3,5 7

4 8

5 10,5

6 12

Data mengenai korelasi antara kecepatan angin dan jumlah putaran

propeler diperoleh dengan cara menghitung jumlah putaran propeler dalam

jangka waktu 3 detik pada saat kecepatan tertentu. Pengukuran juga tidak dapat

dilakukan pada semua level kecepatan mengingat kecepatan angin yang tidak

menentu dan ada kecepatan angin yang bersifat ekstrim yang sangat jarang

terjadi. Hasil pengukuran korelasi antara kecepatan angin dan jumlah putaran

propeler dapat dilihat pada tabel 5.5 dan grafik 5.1.

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

Putaran

Grafik 5.1 Korelasi kecepatan angin dan jumlah putaran propeler dalam 3 detik.

Kecepatan angin

Jml. Putaran

(knot)

57

Setelah diperoleh data korelasi antara kecepatan angin dan jumlah putaran

propeler langkah selanjutnya yaitu menggunakan data pada tabel 5.5 sebagai

acuan dalam membuat software data base kecepatan angin. Karena data mengenai

korelasi antara kecepatan angin dan jumlah putaran propeler tidak lengkap maka

data kecepatan yang tidak tercantum pada tabel 5.5 dibuat dengan perkiraan

korelasi data secara linier. Cuplikan program untuk kecepatan angin adalah

sebagai berikut:

baca:

clr P1.0 ;port 1.0 dibuat kondisi low

jnb P1.0,cek ;jika P1.0 low maka lompat ke cek

jnb P1.0,$ ;jika P1.0 high maka tunggu hingga low lg

inc r5 ;R5 + 1

call cek ;panggil cek

cek: jb P1.1,speed_0;jika P1.1 high lompat ke speed_0

call speed_z ;panggil speed_z

speed_z:

CJNE R4,#0b,speed_1 ;jika isi R4 ≠ nol lompat ke speed_1

Mov DPTR,#kecepatan_0 ;isi DPTR pesan kecepatan_0

Lcall Posisi ;panggil Posisi

Ljmp Startarah ;loncat ke Startarah

speed_0:

mov a,r5 ;copy data R5 ke accumulator

mov r4,a ;copy data accumulator ke R4

mov r5,#0 ;kosongkan R5

CJNE R4,#0b,speed_1 ;jika R4 ≠ nol lompat ke speed_1




speed_1:

CJNE R4,#1,speed_2 ;jika isi R4 ≠ 1 lompat ke speed_2




speed_2:





speed_3:





kecepatan_0:

DB '0.0knot calm'

kecepatan_1:

DB '0.5knot calm'

kecepatan_2:

DB '1.0knot calm'

dst ...........................................

58

Berikut adalah penjelasan mengenai cuplikan program di atas:

Setelah anemometer berhasil melakukan pembacaan arah mata angin,

langkah berikutnya yaitu menghitung kecepatan angin. Pertama kali yang

dilakukan adalah me-reset port 1.0 menjadi berlogika 0. Langkah selanjutnya

yaitu mikrokontroler AT89S51 akan menunggu input bit 1 pada port 1.0 yang

berasal dari sensor kecepatan angin. Apabila port 1.0 masih dalam kondisi low

maka langsung loncat ke subrutin cek untuk memeriksa apakah pada port 1.1 telah

menerima input dari timer.Apabila pada port 1.0 nantinya diterima bit 1 maka

ditunggu sampai bit ini kembali ke kondisi low kembali. Hal ini bertujuan untuk

memisahkan antara bit 1 dengan bit lainnya karena pada kecepatan tertentu

panjang bit 1 yang diterima tentunya juga berbeda-beda. Hal ini juga bertujuan

untuk mengenali jika pada suatu saat sensor kecepatan angin dalam kondisi

nyangkut.

Setelah bit 1 kembali lagi ke kondisi low maka mikrokontroler AT89S51

akan melakukan increment terhadap isi register R5 (data R5 +1). Langkah ini

untuk menghitung dan menyimpan bit 1 yang telah terbaca di register R5. Setelah

itu dilanjutkan dengan sub rutin cek. Sub rutin ini berfungsi mengecek port 1.1

apakah sudah menerima bit 1 dari rangkaian timer. Jika yang diterima masih bit 0

maka langkah dilanjutkan ke speed_z. Langkah ini bertujuan pada saat aneometer

pertama kali dihidupkan dan belum ada data kecepatan angin yang diproses

karena belum menerima bit 1 dari timer maka pada LCD ditampilkan kecepatan

saat itu adalah 0 knot.

Jika pada saat sub rutin cek dijalankan ternyata port 1.1 telah menerima bit

1 dari rangkaian timer maka langkah selanjutnya langsung loncat ke sub rutin

speed_0. Pada sub rutin speed_0 data dari register R5 di-copy ke accumulator (A)

untuk kemudian di-copy ke register R4. Setelah data di-copy ke R4 kemudian

data di R5 dihapus (reset) untuk mulai menghitung bit 1 dari awal lagi yang akan

digunakan untuk menghitung kecepatan angin pada 3 detik berikutnya.

Langkah berikutnya yaitu membandingkan data jumlah bit yang telah di-

copy ke R4 dengan data base kecepatan angin. Jika misalnya ternyata di R4

tercatat ada 1 buah bit 1 dalam 3 detik maka sub rutin yang cocok adalah sub rutin

59

speed_1 dan pada data pointer (DPTR) akan di-copy pesan kecepatan_1. Setelah

itu dilanjutkan dengan memanggil sub rutin posisi yang berisi rangkaian perintah

untuk menampilkan pesan di DPTR pada baris pertama LCD. Setelah pesan

mengenai kecepatan angin dan kategori angin berhasil ditampilkan di LCD maka

langkah berikutnya yaitu loncat kembali ke Startarah untuk mulai lagi pembacaan

arah angin.

Software yang sudah benar dan lengkap kemudian di-download ke dalam

mikrokontroler AT89S51 dengan ISP flash programing.

Hasil dari pengujian rangkaian sensor kecepatan angin dapat dilihat pada

tabel 5.5.

Tabel 5.5 Hasil pengujian sensor kecepatan

KONDISI

PHOTOTRANSISTOR TEGANGAN Port 1.0 KONDISI LED

Tidak terhalang 0 V Padam

Terhalang propeler 2,74 V Menyala

Foto pengujian rangkaian sensor kecepatan angin dapat dilihat pada gambar 5.10

Gambar 5.10 Gambar pengukuran tegangan sensor kecepatan angin

Dari hasil pengujian rangkaian sensor kecepatan angin didapat hasil yang

sesuai dengan rancangan pada bab IV sehingga anemometer digital dapat

digunakan untuk mengukur kecepatan angin.

2,74 Volt

Sensor infra

merah propeler

60

5.2.5 Pengujian Alarm

Rangkaian alarm di dalam rancangan ini berfungsi memberikan peringatan

apabila kecepatan angin yang terukur tergolong ekstrim. Rangkaian alarm

terhubung dengan port 3.1 mikrokontroler AT89S51. Pada saat berhembus angin

yang tergolong badai dan topan (10 s/d 12 knot) maka port 3.1 yang semula

berlogika 0 (low) akan berubah menjadi berlogika 1 (high) dengan tegangan

sekitar 4,36 Volt.

Karena port 3.1 yang merupakan Vcc bagi rangkaian alarm mendapat

tegangan sekitar +5V maka akan menyebabkan IC 555 di dalam rangkaian alarm

berosilasi. Proses osilasi ini terus berlangsung selama Port 3.1 dalam kondisi high

karena rangkaian alarm ini adalah rangkaian osilator astable. Output dari

rangkaian alarm ini berupa gelombang square yang dihubungkan dengan speaker.

Gelombang listrik berupa gelombang square IC 555 diubah menjadi gelombang

suara oleh speaker sehingga dapat didengar oleh telinga manusia berupa suara

alarm.

Diagram blok pengujian rangkaian dapat dilihat pada gambar 5.12.

Pengujian ini untuk mengetahui kondisi port 3.1 mikrokontroler AT89S51 pada

saat kecepatan angin yang ekstrim dilakukan dengan cara mengukur tegangan

pada port 3.1 mikrokontroler AT89S51 dengan menggunakan voltmeter dan

mengamati kondisi speaker.

Gambar 5.11 Blok diagram pengujian rangkaian alarm

Hasil pengukuran port 3.1 mikrokontroler AT89S51 dengan menggunakan

voltmeter dapat dilihat pada tabel 5.6.

AT89S51

Alarm

Voltmeter

Port 3.1

Speaker

61

Tabel 5.6 Pengujian port 3.1 dan rangkaian alarm

Kondisi Port Tegangan P3.1 Kondisi Alarm

Low 0 V Diam

High 4,36 V Bunyi

5.3 Cara Kerja Anemometer secara Keseluruhan

Perangkat lunak yang telah dirancang pada Bab IV ditulis ke dalam

EPROM internal mikrokontroler AT89S51 melalui port 1 yang dihubungkan

dengan port paralel (LPT1) komputer. Software yang digunakan untuk download

program ke mikrokontroler AT89S51 yaitu ISP flash programing. Isi lengkap

software anemometer digital berbasis mikrokontroler AT89S51 ini dapat dilihat di

halaman lampiran.

Gambar 5.12 Download program anemometer digital ke dalam AT89S51

Untuk mengetahui apakah perangkat lunak yang dirancang telah sesuai

dengan yang direncanakan, maka dilakukan pengujian dengan menggabungkan

antara perangkat keras dan lunak.

Setelah perangkat keras dan lunak terhubung dengan baik maka

anemometer digital bisa dihidupkan untuk pengujian. Pada saat pertama kali

Buka file *.hex

dengan software ISP

lalu tekan A

62

dihidupkan maka anemometer digital akan melakukan inisialisasi LCD. Langkah

selanjutnya yaitu dilakukan pembacaan sensor arah.

Pembacaan sensor dimulai dari sensor arah utara. Jika sensor utara belum

menerima bit maka dilanjutkan dengan membaca sensor timur laut. Jika sensor

timur laut juga belum menerima bit 1 maka dilajutkan dengan sensor timur,

sensor tenggara, sensor selatan, sensor barat daya, sensor barat, dan sensor barat

laut secara berurutan. Jika semua sensor arah belum menemukan arah angin yang

pas maka pada LCD akan muncul tampilan seperti pada tabel 5.7 (1).

Setelah salah satu sensor menerima bit maka mikrokontroler AT89S51

akan mengenali sensor mana yang mengirimkan bit 1. Setelah dibandingkan

dengan data base, data mengenai arah angin itu lalu ditampilkan di LCD pada

baris kedua. Jika misalnya yang mengirim bit 1 adalah sensor arah selatan maka di

LCD akan ditampilkan data seperti tabel 5.7 (2)

Langkah berikutnya setelah menampilkan arah angin adalah menampilkan

kecepatan angin. Kecepatan angin ditampilkan setiap 3 detik, menunggu trigger

yang berasal dari rangkaian timer IC 555. Selama belum ada input dari timer yang

terhubung dengan port 1.1 , maka mikrokontroler AT89S51 hanya melakukan

sensing pada port yang dipasang pada propeler. Jika sensor kecepatan itu

menerima bit 1 maka bit itu disimpan ke register internal mikrokontroler

AT89S51.

Pada saat mikrokontroler AT89S51 menerima trigger dari rangkaian timer

maka mikrokontroler AT89S51 akan menghitung bit – bit 1 yang telah terkumpul

di register. Jumlah bit 1 itu kemudian dibandingkan dengan data base kecepatan

angin. Setelah ditemukan kecepatan yang cocok maka data itu ditampilkan di

LCD.Data yang ditampilkan di LCD berupa kecepatan angin dalam satuan knot

dan kategori angin. Data kecepatan angin ditampilkan pada baris pertama LCD

seperti terlihat pada gambar 5.7(3)

63

Tabel 5.7 Tampilan pada LCD

No Kondisi Anemometer Tampilan LCD

1 Belum ada input

2 Ada input dari sensor

arah angin

3 Ada input dari sensor

arah angin dan sensor

kecepatan angin

Setelah program berjalan maka dilakukan pengujian kembali dengan cara

membandingkan kecepatan yang ditunjukkan oleh anemometer di Stasiun

Meteorologi dan Geofisika dengan anemometer digital rancangan penulis.

Percobaan dilakukan sebanyak 5 kali. Data hasil perbandingan kedua

anemometer tersebut dapat dilihat pada tabel 5.8.

64

Tabel 5.8 Perbandingan kecepatan angin anemometer konvensional dan digital

KECEPATAN ANGIN ANEMOMETER (Knots)

Konvensional Percobaan I Percobaan II Percobaan III Percobaan IV Percobaan V

0 0 0 0 0 0

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

1 1 1 0,5 0,5 0,5

1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

2 2 2 2 2 2

2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

3 3 3 3 3 3

3,5 3 3 3,5 3,5 3

4 4 4 4 4 4

4,5 4,5 4,5 5 4,5 4

5 5 4,5 5 5 5

6 6 6 6 6 6

6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6

7 6,5 7 6,5 6,5 7

7,5 7,5 7 7,5 7,5 7,5

8 8 8 8 7,5 8

Tabel 5.8 menunjukkan perbandingan antara kecepatan angin yang

ditunjukkan oleh anemometer di Stasiun Meteorologi dan Geofisika dengan

anemometer digital rancangan penulis. Dari tabel 5.8 dapat dilihat jumlah

pembacaan yang tidak sama (menyimpang) sebanyak 15 kali dari total 80 kali

pembacaan. Dengan demikian deviasi / penyimpangan pembacaan anemometer

digital dengan berbasis mikrokontroler AT89S51 adalah sebesar:

%75,18%100*80

15%100*

.

.

pembacaanjml

kesalahanjmlx

Dari hasil perhitungan di atas dapat disimpulkan anemometer digital

dengan berbasis mikrokontroler AT89S51 dapat digunakan sebagai salah satu

alternatif untuk menentukan arah dan kecepatan angin. Namun untuk

65

mendapatkan hasil pembacaan yang lebih presisi maka untuk ke depan

anemometer digital dengan berbasis mikrokontroler AT89S51 masih perlu

disempurnakan lagi.

Gambar 5.13 Salah satu anemometer di Balai Meteorologi dan Geofisika Bali

Selain itu anemometer digital berbasis mikrokontroler AT89S51 lebih

mudah dibaca dibandingkan terhadap anemometer konvensional seperti terlihat

pada gambar 5.14

(a) (b)

Gambar 5.14 Perbandingan tampilan anemometer

a) Anemometer konvensional

b) Anemometer digital berbasis AT89S51

5.4 Cara Pengoperasian Alat

Pengoperasian anemometer digital berbasis mikrokontroler AT89S51

sangat mudah. Berikut akan dijelaskan cara pengoperasiannya.

1) Letakkan anemometer digital berbasis mikrokontroler AT89S51 di lokasi yang

akan diukur kecepatan dan arah anginnya. Pastikan tidak ada benda yang

menghalangi angin dalam radius ± 15 meter. Taruhlah anemometer di bidang

datar agar tidak mudah jatuh. Untuk memudahkan pembacaan LCD,

anemometer digital berbasis mikrokontroler AT89S51 dapat diletakkan di atas

meja atau di atas benda yang agak tinggi.

66

2) Atur penunjuk arah utara agar tanda panah menunjuk ke arah utara.

3) Tekan kedua buah saklar ke posisi ON untuk menghidupkan anemometer

digital berbasis mikrokontroler AT89S51. Pada saat kedua buah saklar berada

pada posisi ON maka LCD, LED pada timer dan LED pada propeler akan

menyala.

4) Lakukan pengamatan terhadap informasi arah dan kecepatan angin yang

muncul pada LCD.

5.5 Konsumsi Daya

Anemometer digital berbasis mikrokontroler AT89S51 hasil rancangan

penulis menggunakan baterai kotak 9 Volt DC sebagai sumber tegangan. Agar

anemometer tersebut beroperasi normal diperlukan 1 buah baterai 9 Volt. Akan

tetapi untuk memperoleh hasil yang optimal dan durasi waktu penggunaan yang

lebih lama maka akan lebih baik jika digunakan 2 buah baterai 9 Volt yang

dipasang secara paralel. Pada tabel 5.9 dapat dilihat perbandingan lama waktu

hidup (on time duration) menggunakan 1 buah baterai 9 Volt dengan merk yang

berbeda-beda.

Tabel 5.9 Perbandingan on time duration baterai 9 Volt.

MERK BATERAI 9 VOLT LAMA PENGGUNAAN

ABC 5 Jam

EVEREADY 6 Jam

ALKALINE 7 Jam 15 Menit

ENERGIZER 7 Jam 45 Menit

67

BAB VI

PENUTUP

6.1 Kesimpulan

Dari pembahasan yang telah diuraikan maka dapat ditarik kesimpulan

berupa:

1. Mikrokontroler AT89S51 dapat dikoneksikan dengan LCD, sensor arah,

sensor kecepatan, rangkaian alarm dan rangkaian timer melalui port-port

paralel 8 bit yang telah dimiliki oleh mikrokontroler AT89S51 untuk

menunjukkan arah dan kecepatan angin.

2. Pengujian pada blok rangkaian sensor arah angin, sensor kecepatan angin,

rangkaian timer dan alarm telah sesuai dengan rancangan sehingga dapat

digunakan untuk menentukan arah dan kecepatan angin .

3. Anemometer digital berbasis mikrokontroler AT89S51 hanya dapat

digunakan pada kecepatan angin maksimum 40 knot.

6.2 Saran

Beberapa saran dari peneliti :

1. Agar peralatan yang dirancang berjalan sesuai dengan yang diharapkan,

maka dalam pemilihan komponen gunakanlah komponen dengan kualitas

yang baik.

2. Bagian mekanik pada bagian propeler dan flap terbuat dari besi yang

mudah berkarat sehingga dapat mempengaruhi perputaran propeler. Untuk

itu perlu dilakukan kalibrasi secara rutin untuk menghasilkan pembacaan

kecepatan angin yang lebih akurat.

3. Untuk pengembangan lebih lanjut agar data dari anemometer digital ini

dapat dikirim melalui media transmisi sehingga dapat disimpan di

komputer dan dapat dibaca ditempat yang jauh.

68

DAFTAR PUSTAKA

1. Boylestad, Robert. 2002. Electronic Devices and Circuit Theory. New

Jersey : Prentice Hall International

2. Malvino,1996. Prinsip Prinsip Elektronika. Jakarta. Erlangga

3. Nalwan,Paulus Andi.2003. Teknik Antarmuka dan Pemrograman

Mikrokontroler AT89S51. Jakarta: PT. Elex Media Komputindo

4. Sudjadi. 2005. Teori dan Aplikasi Mikrokontroler. Semarang : Graha Ilmu

5. Setiawan, Rachmad. 2005. Mikrokontroler Mcs-51. Surabaya: Graha Ilmu

6. Setiawan, Sulhan. 2006. Mudah dan Menyenangkan Belajar

Mikrokontroler. Yogyakarta : Andi

7. www.atmel.com Data sheet AT89S51

8. www.diodes.com Data sheet dioda

9. www.fairchild.com Data sheet Infrared

10. www.microtips.com.tw Data sheet LCD

11. www.mytutorialcafe.com situs mikrokontroler umum

12. www.delta-electronic.com datasheet LCDHD44780U

13. www.datasheetcatalog.com datasheet Dioda 1N4007

14. www.datasheetcatalog.com datasheet Transistor BC 547

15. www.datasheetcatalog.com datasheet Regulator 7805 dan 7812

16. www.datasheetcatalog.com datasheet IC 7404

17. www.datasheetcatalog.com datasheet IC 74LS244

18. www.maxim.com datasheet RTC DS1287

http://www.atmel.com/

http://www.diodes.com/

http://www.fairchild.com/

http://www.microtips.com.tw/

http://www.mytutorialcafe.com/

http://www.datasheetcatalog.com/





http://www.maxim.com/

69

Daftar Riwayat Hidup

I. Pengusul / Peneliti :

A. IdentitasDiri

1 Nama Lengkap (dengan gelar) Nyoman Pramaita, ST, MT, Ph.D

2 Jabatan Fungsional Lektor

3 Jabatan Struktural -

4 NIP / NIK / Identitas lainnya 19710409 199702 1 004

5 NIDN 0009047108

6 Tempat dan Tanggal Lahir Denpasar, 9 April 1971

7 Alamat Rumah Jalan Jayagiri XV No. 12 Denpasar

9 Nomor Telepon / Faks / HP 081239781152

10 Alamat Kantor Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,Universitas

Udayana

11 Nomor Telepon / Faks 0361703315

12 Alamat e-mail [email protected]

13. Mata Kuliah yang Diampu

1. Analisa Sinyal dan Sistem

2. Teknologi Informasi

3. Sistem Komunikasi Data

4. Pengolahan Sinyal Digital

5. Sistem Komunkasi Bergerak dan Nirkabel

B. Riwayat Pendidikan

S-1 S-2 S-3

Nama Perguruan Tinggi Universitas

Brawijaya

Institut Teknologi

SepuluhNopember

Liverpool John

Moores University

Bidang Ilmu Telekomunikasi Telekomunikasi

Multimedia

Electronic and

Electrical

Engineering

Tahun Masuk - Lulus 1990-1995 2001-2003 2011-2014

Judul Skrips / Thesis /

Disertasi

Studi Evaluasi dan

Perencanaan Jaringan

Telepon di Sentral

Ubung

AnalisaUnjukKerja

Sistem V-BLAST

padaKanal Flat

Fading yang

Berkorelasi

Hybrid Orthogonal

Code Sequences for

High-Density

Synchronous CDMA

Systems

Nama Pembimbing /

Promotor

1. Ir. Budiono Mismail,

MSEE, PhD

2. Ir. Ratu Ratnaningsih

Lubis

1.Dr. Ir.

Gamantyo H.,

M.Eng 2. Ir. Achmad

Mauludiyanto, MT

Dr. Princy Johnson

70

C. Pengalaman Penelitian

Tahun Judul Penelitian Pendanaan

Sumber Jml (Rp)

1 2010 Rancang Bangun Sistem Komunikasi Radio

Digital sebagai Remote Kontrol Saklar

Lampu pada Bangunan Berbudaya Bali

Hibah

Unggulan

UNUD

Rp. 50.000.000

D. PengalamanPengabdianKepadaMasyarakat

No. Tahun Judul Pengabdian Kepada Masyarakat Pendanaan

Sumber* Jml (JutaRp)

1 1998 Pembimbing KKN di Desa Kramas,

Gianyar

2 2015 Perencanaan dan Pengawasan Instalasi

Kelistrikan Gedung Pasangan Tetap di

Bale Banjar Peken Desa Pakraman

Sangsit Dauh Yeh, Kecamatan Sawan,

Kabupaten Buleleng

PNBP Unud Rp. 10.000.000

Dst

* Tuliskan sumbe rpendanaan : Penerapan IPTEKS-SOSBUD, Vucer,

VucerMultitahun, UJI, Sibermas, atau sumber lainnya.

E. Pengalaman Penulisan Artikel Ilmiah

No. Judul Artikel Ilmiah

Volume/ Nomor / Tahun Nama Jurnal

1 Analisa Unjuk Kerja

Sistem V-BLAST pada

Kanal Flat Fading yang

Berkorelasi

Vol. 3, No. 2,

Desember 2004,

ISSN:1693-2951

Teknologi Elektro,

Unud

2 Simulasi Unjuk Kerja MIMO dengan

Arsitektur VBLAST pada Kanal

Fading Rayleigh

Vol. 3, No. 1,

Desember 2006,

ISSN: 1693-2951

Teknologi Elektro,

Unud

3 Rancang Bangun Sistem Komunikasi

Radio Digital sebagai Remote

Kontrol Saklar Lampu pada

Bangunan Berbudaya Bali

Vol. 9, No.1, Januari

2010, ISSN: 1693-

2951

Teknologi Elektro,

Unud

4 Novel Hybrid Code Sequence for

High Density Wireless Network

Vol 1 (2014), eISSN:

2354-6026

IPTEK Journal of

Proceedings Series,

ITS

71

F. Pengalaman Penyampaian Makalah Secara Oral Pada Pertemuan /

Seminar Ilmiah

No. Judul Makalah AcaraSeminar Tempat dan

Tahun

1 Novel Hybrid Code

Sequence for High Density

Wireless Network

4th International Conference on

Applied Technology, Science

and Arts

ITS, 2013

Denpasar, September 2015

( Nyoman Pramaita, ST, MT, Ph.D )

72

II. Pembimbing :

Identitas Diri :

Nama : Ir. I Nyoman Setiawan, MT. Tempat/tanggal lahir : Gianyar, 29 Desember 1963 Alamat : Br. Jasri, Desa Belega, Kab. Gianyar,

Telp. (0361) 945208, HP. 081338721408 NIP : 19631229 199103 1 001 / NIDN : 002912631 Jabatan Fungsional / Struktural : Lektor Kepala / Ketua Jurusan Pendidikan :

Jejang Pendidikan

Tempat Tahun Lulus Gelar

S1 ITS 1990 Ir. (Insinyur)

S2 ITS 1999 M.T. (Magister Teknik)

Hasil Penelitian / Karya Ilmiah / Pengalaman Kerja :

No Judul Publikasi/Penerbit Tahun

1.

Pengembangan Metode Analisis Aliran Daya Untuk Menentukan Besar kWh Tak Terjual Akibat Pemadaman Pada Jaringan Distribusi.

Proceedings ECCIS 2000 Universitas Brawijaya Malang

2000

2.

Analisis Aliran daya Jaringan Distribusi Radial 20 kV dengan metode yang lebih efisien.

Majalah Energi & Listrik PLN-LMK Jakarta

2001

3 Rencana Umum Kelistrikan Daerah Bali

Bapeda Provinsi Bali

2003

4

Peningkatan Kwalitas Pembelajaran Elektronika Daya Untuk Menghasilkan Lulusan Teknik Elektro Yang Bermutu

Proceeding Research And Studies TPSDP Dirjen Dikti

2004

5

Usaha Untuk memperbaiki Profil Tegangan Pada Sistem Distribusi Di Bali (Hibah Pekerti Tahun I )

Hibah Pekerti I Lembaga Penelitian Universitas Udayana

2004

6

Usaha Untuk memperbaiki Profil Tegangan Pada Sistem Distribusi Di Bali (Hibah Pekerti Tahun II)

Hibah Pekerti II Lembaga Penelitian Universitas Udayana

2005

7

Profil Tegangan Sistem Distribusi Tenaga Listrik Pada Area Jaringan Bali Timur.

TPSDP Universitas Udayana

2005

73

8 Kajian Pasokan Energi Listrik Bali PT. PLN (Persero)

Distribusi Bali / 2005

2005

9 Perencanaan Sistem Distribusi Tenaga Listrik

PT. PLN (Persero) Distribusi Bali

2005

10 Pembuatan Desain Rencana Pusat Listrik Tenaga Mikro Hidro.

Dinas Pertambangan dan Energi / 2005

2005

11 Pembuatan Desain Rencana Pusat Listrik Tenaga Surya.

Dinas Pertambangan dan Energi / 2005

2005

12

Analisa Profil Tegangan dan Usaha untuk Mengatasinya pada Penyulang-Penyulang yang melayani Daerah Pariwisata yang sedang berkembang di Bali

Jurnal Transistor, Vol. 7 No. 1, Juli 2006, ISSN: 1411-366X

2006

13

Studi perancangan KV Meter Untuk Mengukur Tegangan Pesawat X-Ray

Teknik Elektro Unud 2006

14

Penentuan angka keluar peralatan untuk evaluasi keandalan sistem distribusi tenaga listrik di Bali

Hibah Bersaing Lembaga Penelitian Universitas Udayana

2007

15

Bali Electrical Energy Demand : Forecast and Supplay Strategies

Proseding Seminar Nasional XIV _ FTI- ITS Surabaya,22 – 23 Juli 2009

2009

16

Usaha mengatasi Krisis Energi dengan memanfaatkan Aliran Sungai Pangkung sebagai Pembangkit Energi Listrik Alternatif

Proseding Seminar Nasional Teknologi Industri XV 2011 ITS Surabaya,12 Mei 2011

2011

Denpasar, 01 Desember 2012

Ir. I Nyoman Setiawan, MT. NIP. 19631229 199103 1 001

LAPORAN AKHIR PENELITIAN BIDANG ILMU TEKNIK … · 0 laporan akhir penelitian bidang ilmu teknik...

Documents

Transcript of LAPORAN AKHIR PENELITIAN BIDANG ILMU TEKNIK … · 0 laporan akhir penelitian bidang ilmu teknik...