PENGUKURAN SUHU DENGAN SENSOR SUHU ...repository.usd.ac.id/34082/2/135114047_full.pdfterdapat banyak...

i

TUGAS AKHIR

PENGUKURAN SUHU DENGAN SENSOR SUHU

INFRAMERAH MLX90614 BERBASIS ARDUINO

Diajukan untuk memenuhi syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

disusun oleh :

MAICKEL OSEAN SIBUEA

NIM : 135114047

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

TEMPERATURE MEASUREMENT WITH

INFRARED TEMPERATURE SENSOR MLX90614

BASED ON ARDUINO UNO

In a partial fulfillment of the requirements for the

degree of Sarjana Teknik Electrical Engineering

Study Program

created by :


Student’s Number : 135114047

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018


iii

telah disetujui oleh :

Pembimbing I

Dr. Ir. Linggo Sumarno, M.T. Tanggal :


iv

Dharma

Dekan,

Sudi Mungkasi, S.Si, M.Math.Sc., Ph.D.


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya

atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar

pustaka sebagaimana karya ilmiah.

Yogyakarta, 12 Oktober 2018



vi

HALAMAN PERSEMBAHAN MOTTO HIDUP

Don’t run when you lose

Don’t whine when it hurts

Nobody likes a cry baby

Skripsi ini kupersembahkan teruntuk…

Bapa Surgawi & PutraNYA, Yesus

Kristus yang penuh kasih setia

menyertai & menjawab setiap doa

Bapak & mama yang telah sabar &

penuh kasih sayang mendukung

hingga mencapai GARIS finish

My lovely family


vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma

Nama : MAICKEL OSEAN SIBUEA

Nomor mahasiswa : 135114047

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas

Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

PENGUKURAN SUHU DENGAN SENSOR SUHU

INFRAMERAH MLX90614 BERBASIS ARDUINO

UNO

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam

bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara

terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan

akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya

selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Dengan ini pernyataan yang saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 12 Oktober 2018

Penulis

Maickel Osean Sibuea


viii

INTISARI

Pada bidang industri saat ini, pengukuran suhu melingkupi berbagai macam

kebutuhan dan penggunaan. Untuk memenuhi berbagai macam kebutuhan, maka

dikembangkan berbagai macam sensor. Salah satu sensor yang digunakan adalah sensor

suhu inframerah yang bisa mengukur suhu tanpa harus menyentuh objek benda

(contactless).

Pada percobaan ini, penulis menggunakan sebuah sensor suhu inframerah

MLX90614 berbasis Arduino Uno yang mana mengukur suhu dari 4 objek benda secara

bergantian yaitu suhu es batu, suhu air yang dipanaskan dengan pemanas air elektrik,

suhu air yang dipanaskan dengan kompor gas dan suhu pada leher solder elektrik.

Pengukuran dilakukan secara contactless dengan jarak maksimal 0,5 cm dari objek

benda.

Layar LCD menampilkan hasil pengukuran secara real time setiap detik dengan

satuan °C dan dapat disimpan pada MicroSD card dengan format .txt . Hasil pengukuran

suhu sensor suhu MLX90614 akan dibandingkan dengan hasil pengukuran suhu

termometer alkohol. Data pengukuran yang disimpan pada MicroSD card dapat dilihat

melalui komputer dengan aplikasi Notepad.

Kata kunci : pengukuran suhu, contactless, sensor suhu inframerah, Arduino Uno


ix

ABSTRACT

In today's industry, temperature measurement encompasses a variety of needs and uses.

To meet various kinds of needs, various sensors are developed. One of the sensors used is an

infrared temperature sensor that can measure temperature without having to touch objects

(contactless).

In this experiment, the authors used an infrared temperature sensor MLX90614 based

on Arduino Uno which measures the temperature of 4 objects in turn, namely the temperature

of ice cubes, the temperature of the water heated with an electric water heater, the temperature

of the heated water with a gas stove and the temperature on the neck of electric solder.

Measurements are made contactless with a maximum distance of 0.5 cm from objects.

The LCD screen displayed the measurement results in real time every second with a

unit of ° C and can be stored on a MicroSD card with a .txt format. The temperature

measurement results of the MLX90614 temperature sensor will be compared with the results

of the alcohol thermometer temperature measurement. Measurement data stored on the

MicroSD card can be viewed via a computer with the Notepad application.

Keyword: temperature measurement, contactless, infrared temperature sensor, Arduino

Uno


x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena berkat rahmat

dan penyertaan-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan baik dan

lancar. Dimana laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar

sarjana, khususnya di bidang Teknik Elektro.

Pada proses penulisan laporan tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa ada banyak

pihak yang telah memberikan perhatian dan bantuannya sehingga dapat terselesaikan

dengan baik. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapa Surgawi & Yesus Kristus yang penuh kasih setia menyertai dan menjawab

setiap doa

2. Kedua orang tua yang telah sabar & selalu penuh kasih sayang mendukung.

3. Sudi Mungkasi, S.Si, M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma.

4. Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

5. Dr. Ir. Linggo Sumarno, M.T., selaku dosen pembimbing dengan penuh pengertian

dan kesabaran dalam memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi kepada penulis untuk

menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

6. Ir.Theresia Prima Ari Setiyani M.T. dan Djoko Untoro Suwarno S.Si., M.T. selaku

dosen penguji yang telah memberikan masukan, bimbingan, saran untuk merevisi laporan

tugas akhir ini.

7. Bapak dan ibu dosen yang telah mengajarkan banyak hal selama penulis menempuh

pendidikan di Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma.

8. Para staff sekretariat Teknik Elektro, atas bantuannya dalam membantu dan

melayani mahasiswa.

9. Itoku Tio beserta Lae Sinambela dan Bere / Keponakan Valeri

10. Theresia Putri dan Iyov Hamonangan yang menjadi sumber semangat dan sukacita.

11. Dirga Eka Putra Lebukan, Yeremias Yosef Bria dan Martinus Fuji Haryoko, para

sahabat yang selalu setia menolong tulus dan memotivasi.


xi

12. Mendiang Bang Hendri Maulana, Bang Edwin Umeo Hutabarat dan Lae Hendrick

Amsal Simangunsong yang telah berbagi pengalaman dan motivasi.

13. Teman – teman Teknik Elektro 2013, 2012, 2014 dan teman-teman sekampus

Sanata Dharma yang telah berbagi momen bersama

14. Teman-teman panitia seperjuangan yang telah mengijinkan saya ikut berkarya

bersama.

15. Masa lalu luar biasa yang telah mengajarkan banyak hal tentang makna jatuh,

bangkit, perjuangan, pantang menyerah, sahabat, cinta, kasih sayang dan loyalitas.

16. Si hitam, motor yang telah setia menemani kemanapun dan kapanpun

17. Si merah, leptop kesayangan yang menjadi teman setia saat dalam kesendirian baik

suka dan duka.

18. Anak – anak BESKEM yang mengajarkan banyak hal tentang persahabatan.

19. Manusia-manusia luar biasa yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah

menjadi sumber pelajaran, motivasi dan inspirasi selama penulis berkuliah di Yogyakarta.

Pada akhirnya, penulis sangat menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih

terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan masukan, kritik

dan saran yang sifatnya membangun agar laporan tugas akhir ini nantinya bisa menjadi lebih

baik dan dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.

Penulis

Maickel Osean Sibuea


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ………………………………..………………………………….. i

FINAL PROJECT ……………………………………………………………………….. ii

HALAMAN PERSETUJUAN ……………………..…………………………………… iii

HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………………….. iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA …………………………………………........... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ……………………………….. vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ………………………………………………. vii

INTISARI ………………………………………………………………………………. viii

ABSTRACT ……………………………………………………………………………… ix

KATA PENGANTAR ………………………………………………………………….. x

DAFTAR ISI ……………………………………………………………………………. xii

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………………........ xiv

DAFTAR TABEL …………………………………………………………………......... xvi

BAB I : PENDAHULUAN …………………………………………………………….. 1

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

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ………………………………………………....... 1

1.3. Batasan Masalah ………………………………………………………………...… 2

1.4. Metodologi Penelitian ………………………………………………………........... 2

BAB II : DASAR TEORI ………………………………………………………………... 4

2.1. Arduino Uno ...……………………………………………………………………. 4

2.1.1 Sumber tenaga ………………………………………………………………….. 5

2.1.2 Memory ………………………………………………………………………… 5

2.1.3 Input dan output …………………………………………………………........... 5

2.1.4 Arsitektur dan Konfigurasi ATMega328 ………………………………………. 6

2.1.5 ADC (Analog to Digital Converter) …………………………………………… 8

2.1.6 SPI (Serial Peripheral Interface) ……………………………………………… 8

2.2. Sensor Suhu Inframerah MLX90614 ……………………………………………. 10

2.3. LCD 16x2 ………………………………………………………………………... 11

2.4. Real Time Clock (RTC) DS130 ………………………………………………….. 13


xiii

2.5. Komunikasi serial antar IC (I2C) …………………………………………………. 14

2.6. Buzzer ……………………………………………………………………………... 14

2.7. MicroSD card dan Modulnya ……………………………………………….......... 15

2.8. Numeric keypad (numpad) 3x4 …………………………………………………... 18

BAB III : RANCANGAN PENELITIAN …………………………………………….. 20

3.1. Perancangan Sistem ………………………………………………………………. 20

3.2. Perancangan Perangkat Keras Mekanik …………………………………………... 22

3.3 Perancangan Perangkat Keras Elektronika ………………………………………… 22

3.3.1. Sensor Suhu Inframerah MLX90614 dengan Arduino Uno ………………….. 22

3.3.2. RTC DS1302 dengan Arduino ………………………………………………... 23

3.3.3. LCD 16x2 yang terhubung I2C dengan Arduino Uno ………………………… 23

3.3.4. Numeric Keypad 3x4 dengan Arduino Uno …………………………………... 24

3.3.5. Buzzer dengan Arduino Uno …………………………………………………... 24

3.4. Perancangan perangkat lunak ……………………………………………………… 25

3.4.1. Perancangan Program Utama ……………………………………………......... 25

3.4.2. Subrutin Pilih Tampilan LCD 16x2 …………………………………………… 27

3.4.3. Subrutin Simpan Data Suhu dan Data Waktu RTC …………………………… 28

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN ……………………………………………… 29

4.1. Bentuk Fisik Alat …………………………………………………………….......... 29

4.1.1. Bentuk Fisik Alat Bagian Luar ………………………………………………... 29

4.1.2. Bentuk Fisik Bagian Dalam ...…………………………………………………. 31

4.2. Tampilan Penggunaan Alat ………………………………………………………... 33

4.3. Cara Penggunaan Alat …………………………………………………………….. 36

4.4. Hasil Pengukuran Data ……………………………………………………………. 37

4.4.1. Pengukuran Suhu Es Batu di dalam mug stainless steel ………………………. 37

4.4.2. Pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan pemanas air elektrik …............. 37

4.4.3. Pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan kompor gas ............................... 40

4.4.4. Pengukuran suhu pada leher solder listrik berdaya 40 Watt …………………... 42

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN ………………………………………………. 45

5.1. Kesimpulan ………………………………………………………………………... 45

5.2. Saran ………………………………………………………………......................... 45

DAFTAR PUSTAKA ……..……………………………………………………………. 46

LAMPIRAN …………………………………………………………………………….. 49


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Konfigurasi Pin ATMega328 yang Terintegrasi pada Arduino Uno .……… 6

Gambar 2.2. Komunikasi Master dan Slave pada SPI ……………………………………. 9

Gambar 2.3. Diagram Timing Transmisi Data dengan Clock Phase (CPHA)=0 ………… 10

Gambar 2.4. (a) Rangkaian Sensor Suhu Inframerah MLX90614 (b) Tampak Fisik dari

Sensor Suhu Inframerah MLX90614 ……….……………………………………………. 10

Gambar 2.5. Deskripsi Pin Sensor Suhu Inframerah MLX90614 ……………….............. 11

Gambar 2.6. Tampilan fisik LCD 16x2 …...……………………………………………… 12

Gambar 2.7. Tampilan fisik RTC DS1302 …………………………………………..........13

Gambar 2.8. Proses transfer data pada I2C ……………………………………………..... 14

Gambar 2.9. (a) Penampang buzzer (b) bentuk fisik buzzer dan kaki – kakinya ……….. 15

Gambar 2.10. (a) Tampilan bagian depan microSD card (b) Tampilan bagian belakang

microSD card …………………………………………………………………………….. 15

Gambar 2.11. Tampak belakang dan kaki-kaki pada microSD card …...………………. 16

Gambar 2.12. Modul microSD card adapter …………………………………………….. 17

Gambar 2.13. Tampilan fisik dan susunan kaki-kaki pada numeric keypad ……………... 18

Gambar 2.14. Korelasi antara tombol dengan pin baris dan pin kolom yang aktif pada

numpad ………...………………………………………………………………………… 19

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem ………...……………………………………………. 20

Gambar 3.2. (a) Sketsa sensor tampak atas (b) dan Sketsa sensor tampak samping ……. 22

Gambar 3.3. Sensor suhu inframerah MLX90614 dengan Arduino ……………………... 22

Gambar 3.4. RTC DS1302 dengan Arduino …………………………………………….. 23

Gambar 3.5. LCD 16x2 yang sudah dihubung I2C dengan Arduino Uno ….…………… 23

Gambar 3.6. Keypad 4x3 dengan Arduino Uno ……………………….…….…………... 24

Gambar 3.7. Buzzer dengan Arduino Uno …………..…………………………………... 24

Gambar 3.8. Diagram Alir Program utama ……………….……………………………... 26

Gambar 3.9. Diagram Alir Pilih tampilan LCD 16x2 …………………………………… 27

Gambar 3.10. Tampilan Suhu Objek dan Suhu Sensor pada LCD 16x2 ………………... 27

Gambar 3.11. Tampilan Status Penyimpanan Data dan Buzzer pada LCD 16x2 ...……... 27

Gambar 3.12. Tampilan Nama User dan Waktu Pengukuran Suhu pada LCD 16x2 …… 28

Gambar 3.13. Diagram alir penyimpanan data suhu dan data waktu pada RTC ………... 28


xv

Gambar 4.1. Bentuk fisik alat bagian luar ………………………………………………... 29

Gambar 4.2. Bentuk fisik alat bagian samping kanan …....……………………………… 30

Gambar 4.3. Bentuk fisik alat bagian depan ……………………………...……………… 30

Gambar 4.4. Bentuk fisik alat bagian dalam ………………………………....………….. 31

Gambar 4.5. Bentuk fisik alat bagian dalam (diperbesar) …………………….…………. 32

Gambar 4.6. (a) Tampilan I LCD setelah alat diaktifkan (b) Tampilan II LCD setelah alat

diaktifkan …………………………………………………..…………………………….. 33

Gambar 4.7. (a) Tampilan I LCD setelah tombol keypad no.1 ditekan (b) Tampilan II LCD

setelah tombol keypad no.1 ditekan ……………………………………………………… 33



Gambar 4.9. Tampilan LCD setelah tombol keypad * (bintang) ditekan ……………….....34

Gambar 4.10. Tampilan LCD setelah tombol keypad # (pagar) ditekan ………………… 34





Gambar 4.13. Grafik hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan pemanas air

elektrik …………………………………………………………………………………… 39

Gambar 4.14. Hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan kompor gas ………... 42

Gambar 4.15. Grafik hasil pengukuran suhu pada leher solder listrik berdaya 40 Watt …. 44


xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Konfigurasi dan Penjelasan Pin ATMega328 ……………………………….. 6

Tabel 2.2. Deskripsi Nama dan Fungsi Pin Sensor MLX90614 ………………………… 11

Tabel 2.3. Susunan Kaki pada LCD dan Penjelasannya …………………………………. 12

Tabel 2.4. Nama dan Fungsi PIN RTC DS1302 …………………………………………. 13

Tabel 2.5. Keterangan Pin microSD card berdasarkan beberapa mode …………………. 17

Tabel 2.6. Keterangan pin modul MicroSD card adapter dan penyambungannya dengan pin

Arduino Uno ……………………………………………………………………………... 18

Tabel 2.7. Korelasi antara tombol dengan pin baris dan pin kolom yang aktif pada

numpad …………………………………………………………………………………... 19

Tabel 4.1. Hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan pemanas air elektrik …… 38

Tabel 4.2. Hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan kompor gas ……………. 41

Tabel 4.3. Hasil pengukuran suhu pada leher solder listrik berdaya 40 Watt ……………. 43


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Suhu merupakan salah satu variabel penting untuk mengetahui perubahan

keadaan suatu zat atau benda. Dengan mengetahui perubahan suhu, kita bisa mengetahui

arah perubahan fisik. Oleh karena itu, sangat penting untuk memantau perubahan suhu

pada suatu sistem. Pemantauan suhu sangatlah penting terutama di bidang industri, oleh

karena itu muncullah beberapa cara memantau suhu [1].

Salah satu cara terbaru memantau suhu adalah dengan menggunakan sensor

inframerah[2]. Dengan menggunakan sensor ini, pengguna dapat memantau suhu dari

sebuah objek dari jarak jauh. Sehingga pengguna dapat memantau sebuah objek

berbahaya tanpa harus mendekatinya. Kelebihan lain dari sensor ini, sensitif terhadap

perubahan suhu setiap detiknya.

Berdasarkan hal ini, penulis ingin membuat sistem pemantauan suhu jarak jauh

menggunakan sensor suhu inframerah sehingga memudahkan user untuk memantau suhu

pada suatu objek dari jarak jauh. Sistem alat ini berbasis Arduino Uno. Input

menggunakan sensor suhu inframerah MLX90614 yang diarahkan ke objek. Data yang

dibaca sensor merupakan data analog yang diolah menggunakan Arduino Uno.

Selanjutnya data akan ditampilkan pada LCD dengan tampilan berupa suhu dalam

besaran derajat secara real time. Data yang didapat hanya digunakan untuk memantau

suhu tanpa bisa memberikan input untuk sistem hardware lain.

1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan sistem pemantauan suhu non kontak

menggunakan sensor inframerah, sehingga user dapat memperoleh info suhu pada suatu

objek secara real time.

Manfaat penelitian ini adalah untuk mempermudah pekerjaan user dalam memantau

kondisi suhu dari suatu objek terutama objek yang bekerja di lingkungan extreme yang

bisa membahayakan user.


2

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Menggunakan Arduino Uno sebagai mikrokontroler

2. Menggunakan MLX90614 sebagai sensor suhu inframerah

3. Beberapa objek pengukuran dengan suhu maksimal 100°C

4. Besaran suhu °C

5. Ketelitian pengukuran ±1°C

6. Menggunakan memory card jenis MicroSD untuk penyimpanan data suhu

7. Menggunakan keypad sebagai alat untuk perintah pemrosesan

8. Menggunakan LCD untuk menampilkan output

1.4 Metodologi Penelitian

Penulisan ini menggunakan metode :

A. Pengumpulan bahan referensi

Pada tahap ini, penulis mengumpulkan dan mempelajari berbagai informasi dari

berbagai sumber seperti buku ilmiah dan internet, sehingga menjadi referensi

penulisan

B. Perancangan sistem hardware dan software

Perancangan hardware meliputi penyesuaian mikrokontroler Arduino dan

penyesuaian software untuk interface.

Tahap ini bertujuan untuk merancang bentuk model yaang sesuai dengan faktor

permasalahan dan kebutuhan penggunaan.

C. Pembuatan hardware dan software

Pada Tahap ini penulis melakukan perakitan dan pemrograman sesuai dengan

perancangan yang sudah dilakukan . Rangkaian akan bekerja apabila user

memberikan interupsi melalui Arduino untuk mengetahui kondisi suhu secara real

time pada objek tertentu. Mikrokontroler akan mengolah data yang diterima dari

sensor kemudian ditampilkan di LCD penampil. Data yang disajikan merupakan

informasi suhu dengan satuan derajat Celcius.

D. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan.

Analisis data dilakukan dengan mengecek keakuratan data hasil pembacaan suhu

yang ditampilkan dengan cara membandingkan data yang didapatkan dengan hasil


3

pengukuran termometer. Pengambilan kesimpulan hasil percobaan dilakukan dengan

cara menghitung persentase error yang terjadi.


4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Arduino Uno

Arduino Uno merupakan papan mikrokontroler berbasis ATMEGA328[3]. Arduino

ini memiliki 14 pin input/output digital (6 pin bisa digunakan untuk output PWM / Pulse

Width Modulator), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16MHZ, sebuah konektor USB

(Universal Serial Bus), sebuah konektor power, sebuah tombol reset, sebuah header ICSP

(in-circuit serial programming). Arduino ini memiliki semua yang dibutuhkan untuk me

ndukung mikrokontroler, mudah dihubungkan ke komputer dengan kabel USB atau

mengaktifkannya dengan sumber energi adaptor AC DC atau baterai.

Spesifikasi teknis Arduino Uno[4] :

Mikrokontroler : ATmega328P

Tegangan kerja : 5V

Tegangan input (rekomendasi) : 7-12V

Tegangan input (batas) : 6-20V

Jumlah pin I/O Digital : 14 ( yang mana terdapat 6 output PWM )

Jumlah pin I/O PWM Digital : 6

Jumlah pin input Analog : 6

Arus DC setiap pin I/O : 20 mA

Arus DC untuk pin 3.3V : 50 mA

Flash Memory : 32 KB (ATmega328P) 0.5 KB digunakan oleh

bootloader

SRAM : 2 KB (ATmega328P)

EEPROM : 1 KB (ATmega328P)

Clock Speed : 16 MHz

LED_BUILTIN : 13

Panjang : 68.6 mm

Lebar : 53.4 mm

Berat : 25


5

2.1.1 Sumber Tenaga

Arduino Uno dapat diaktifkan menggunakan koneksi USB atau sumber daya

eksternal. Sumber tenaga akan dipilih secara otomatis

Sumber daya eksternal dapat menggunakan adaptor AC-DC atau baterai. Adaptor

bias disambungkan dengan cara memasukkan steker 2.1mm ke soket daya pada Arduino.

Kabel sambungan baterai dimasukkan ke header pin Gnd dan Vin dari konektor daya.

Arduino dapat beroperasi menggunakan daya eksternal dengan tegangan efektif 7

hingga 12 volts. Jika tegangan yang digunakan kurang atau lebih dari ketentuan maka akan

mengganggu kinerjanya bahkan bisa menyebabkan kepanasan dan merusaknya. Beberapa

pin daya sebagai berikut :

VIN merupakan tegangan input ke Arduino ketika menggunakan sumber daya

eksternal. Melalu pin ini dapat digunakan sebagai sumber tegangan, atau jika menyuplai

tegangan melalui konektor daya, akan melewati pin ini juga. 5V merupakan pin untuk

sumber daya bagi mikrokontroler dan komponen lainnya yang digunakan pada Arduino. 3V3

merupakan pin untuk suplai tegangan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Daya

maksimum 50 mA. GND merupakan pin ground.

2.1.2 Memory

ATmega328 pada Arduino Uno memiliki memori 32 Kb yang mana 0,5 Kb

digunakan oleh bootloader. Mikrokontroler ini juga memiliki 2 Kb dari SRAM dan 1 KB

dari EEPROm ( bisa dibaca dan ditulis dengan library EEPROM)[5].

2.1.3 Input dan Output

Masing-masing 14 pin digital dari Arduino uno dapat digunakan sebagai input atau

output, mengguakan fungsi-fungsi “pinMode()”, “digitalWrite()”, dan “digitalRead()”.

Semua pin bekerja pada tegangan 5 V. setiap pin bisa memberikan ataupun menerima arus

20 mA sesuai dengan kondisi kerja yang diperbolehkan dan memiliki resistor pull-up

internal sebesar 20 – 50K ohm. Batas maksimum dari arus yang harus dihindari pada semua

I/O dari mikrokontroler adalah 40 mA.


6

2.1.4 Arsitektur dan Konfigurasi ATMega328

Arduino uno sudah menggunakan mikrokontroler ATMega328 dalam

operasionalnya dan sudah terintegrasi secara langsung. Hal ini memudahkan penggunanya

untuk memakainya karena memiliki spesifikasi dan fitur yang lengkap. Konfigurasi pin dari

ATMega328[6] dilihat dari gambar 2.1 berikut :

Gambar 2.1 Konfigurasi Pin ATMega328 yang Terintegrasi pada Arduino Uno[7]

Tabel 2.1. Konfigurasi dan Penjelasan Pin ATMega328

No Pin Nama Pin Keterangan

7 VCC Sumber tegangan

8.22 GND Ground

14,

15,16,

17, 18,

19, 9,

10

Port B

(PB7:0)

Setiap pin pada port B mempunyai resistor pull up internal dan

dapat difungsikan sebagai 8bit I/O digital, pin PB6 dan PB7

tersambung dengan Kristal 16MHZ, dan tidak difungsikan sebagai

I/O. Pin PB1 hingga pin PB3 dapat difungsikan sebagai output dari

PWM

23, 24,

25, 28,

1

Port C

(PC6:0)

Setiap pin pada port C mempunyai resistor pull up internal dan

dapat difungsikan sebagai 7 bit I/O analog. Pin PC6 dapat

difungsikan sebagai input reset dan tidak difungsikan sebagai I/O.


7

Tabel 2.1 (lanjutan). Konfigurasi dan Penjelasan Pin ATMega328

No Pin Nama

Pin

Keterangan

2, 3, 4, 5,

6, 11, 12,

13

Port D

(PD7:0)

Setiap pin pada port D mempunyai resistor pull up internal dan

dapat difungsikan sebagai 8 bit I/O digital. Pin PD3 dapat

difungsikan sebagai output PWM.

20 AVcc Sebagai sumber tegangan yang berfungsi mengkonversi data

analog ke digital

21 Aref Sebagai tegangan referensi yang berfungsi mengkonversi data

analog ke digital

13 PD7 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

PCINT23 (Pin Change Interrupt 23)

12 PD6 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

OC0A (Timer/Counter 0 Output Compare Match A output)

PCINT22 (Pin change interrupt 22)

11 PD5 T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input)

OC0B (Timer/Counter0 Output Compare Match B output)


10 PD4 XCK (USART External Clock I/O)

T0 (Timer/Counter 0 External Counter Input)

PCINT20 (pin Change interrupt 20)

9 PD3 INT1 (External Interrupt 1 input)

OC2B (Timer/Counter2 output compare match B output)


8 PD2 INT0 (External Interrupt 0 input)


7 PD1 TXD (USART output pin)


6 PD0 RXD (USART input pin)



8

2.1.5 ADC (Analog to Digital Converter)

Merupakan suatu proses perubahan masukan sinyal analog menjadi sinyal digital.

Proses perubahan terjadi pada konverter yang disebut juga sebagai analog to digital

converter. ADC mempunyai 2 prinsip karakter yaitu : kecepatan sampling dan resolusi.

Kecepatan sampling ADC berfungsi menentukan seberapa sering sinyal masukan analog

mampu dikonversi kedalam sinyal digital pada selang waktu terntentu dan kecepatan

sampling nya dinyatakan dalam sample/second (SPS). Resolusi ADC berfungsi untuk

menentukan ketelitian nilai hasil konversi ADC yang mampu dinyatakan dengan rumus (2n-

1). Arduino uno mempunyai fitur resolusi 10bit, maka nilai ADC yang dinyatakan pada

rumus 2n-1 ialah senilai 1024, dengan nilai n merupakan nilai bit yang akan dihitung.

Dalam pengoperasian ADC diperlukan suatu tegangan referensi Vref, baik

menggunakan Vref internal maupun eksternal. Vref internal sebesar 1,1 V. Vref eksternal

pada pin Aref tidak boleh melebihi nilai AVcc, Vref eksternal ini dapat dipisahkan pada pin

Aref dengan menggunakan kapasitor untuk mengurangi noise. Pada ADC nilai GND (0V)

merupakan nilai minimum yang mewakili ADC dan nilai tegangan pada pin Aref minus 1

LSB (Least Significant Bit) mewakili nilai maksimum ADC

Nilai digital= 𝑉𝑟𝑒𝑓

1024..................................(2.1)

Untuk nilai konversi ADC adalah :

Konversi ADC =𝑉𝑖𝑛 . 1024

𝑉𝑟𝑒𝑓………….(2.2)

2.1.6 SPI (Serial Peripheral Interface)

SPI merupakan penghubung yang biasa digunakan untuk mengirim data antara

mikrokontroler lain dengan peralatan elektronik lainnya seperti register perubahan, sensor

dan microSD card[8]. SPI terbagi 2 yaitu master dan slave, master adalah perangkat yang

melakukan inisiasi pengiriman data. Master berfungsi mengatur pengiriman data dari atau

ke beberapa slave bersamaan . Pin yang difungsikan untuk komunikasi data antara master

dan slave terdiri dari SCLK, MOSI, MISO, dan SS. Berikut penjelasan dari pin tersebut :

a) SCLK (Serial Clock) merupakan data biner yang keluar dari master ke slave dimana

berfungsi sebagai clock dengan frekuensi tertentu. Clock adalah suatu komponen prosedur

yang digunakan pada komunikasi data SPI.

b) MOSI (Master Output Slave Input) merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur data yang

keluar dari master ke slave.


9

c) MISO (Master Input Slave Output) merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur

data yang keluar dari slave ke master.

d) SS (Slave Select) merupakan pin yang berfungsi untuk mengaktifkan slave, oleh karena

itu pengiriman data hanya dapat dioperasikan bila keadaan slave sedang aktif.

Secara singkat Pin SCLK, MOSI, SS adalah pin yang mengirimkan data master ke

slave dan MISO adalah pin yang mengirimkan data slave ke master. Pengaturan koneksi pin

MISO dan MOSI harus mengikuti ketentuang yang berlaku, guna meghindari kesalahan

prosedur pada pengiriman data. Ketentuan yang berlaku yaitu pin MISO pada master

dikoneksikan dengan pin MOSI pada slave dan sebaliknya[9]. Proses komunikasi antara

Master dan Slave pada SPI dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Komunikasi Master dan Slave pada SPI[10]

Prosedur Komunikasi data diawali saat master mengirimkan clock melalui SCK lalu

master mengirimkan logika low pada SS untuk mengaktifkan slave sehingga pengiriman

data siklus clock dapat dilakukan. Terdapat dua keadaan saat siklus clock terjadi bersamaan

dengan transmisi data full duplex :

a. Master memberi sebuah bit di jalur MOSI dan slave membaca di jalur yang sama.

b. Slave memberi sebuah bit di jalur MISO dan master membaca di jalur yang sama.

Proses pengiriman data dapat menimbulkan beberapa siklus clock dan jika tidak ada

data yang dikirim maka master memberhentikan clock dan menonaktifkan slave, hal ini

terlihat pada gambar 2.3.


10

Gambar 2.3 Diagram Timing Transmisi Data dengan Clock Phase (CPHA)=0[11]

2.2 Sensor Suhu Inframerah MLX90614

Sensor MLX90614 merupakan termometer infra merah yang digunakan mengukur

suhu tanpa bersentuhan dengan objek[12]. Sensor ini terdiri dari chip detektor yang peka

terhadap suhu berbasis infra merah dan pengondisi sinyal ASSP yang mana terintegrasi

dengan TO-39. Sensor ini didukung dengan penguat berderau rendah, ADC 17 bit, unit DSP

dan termometer yang memiliki akurasi dan resolusi tinggi. Termometernya terkalibrasi

dengan output digital dari PWM dan SMBus. Sebagai standar PWM 10 bit akan menunjukan

perubahan suhu yang diukur secara terus menerus dengan jangkauan suhu pada sensor minus

40 hingga 120 derajat Celsius dan jangkauan suhu objek dari -70 hingga 380 derajat Celcius

dengan resolusi output 0,14 derajat Celsius. Tampilan rangkaian dan fisik dari sensor suhu

MLX90614 dapat dilihat di Gambar 2.4.

(a) (b)

Gambar 2.4. Sensor Suhu Inframerah MLX90614[13] (a) Tampilan Fisik (b) Rangkaian

elektronis

Pin PWM dapat digunakan sebagai relai perubahan suhu (To sebagai input), yang

mana mudah dan murah digunakan di thermostat atau penggunaan peringatan suhu

(membeku atau mendidih). Ambang batas suhu mudah diprogram. Pada SMBus, fitur ini


11

dapat berfungsi sebagai interupsi pada prosesor yang dapat memicu pembacaan semua slave

pada bus dan menentukan kondisi sebenarnya.

Secara normal, sensor MLX90614 dapat menginderai objek dengan emisivitas

bernilai 1. Walaupun begitu, sensor ini bisa dikalibrasi dengan mudah untuk menginderai

objek dengan emisivitas bernilai 0,1 hingga 1. MLX90614 bisa menggunakan 2 alternatif

sumber tegangan yaitu 5V atau baterai 3V. Posisi pin dapat dilihat pada Gambar 2.5 dan

deskripsinya pada Tabel 2.2.

Gambar 2.5 Deskripsi Pin Sensor MLX90614[13]

Tabel 2.2. Deskripsi Nama dan Fungsi Pin Sensor MLX90614

Nama Pin Fungsi

VSS Ground

SCL / Vz Input clock serial untuk protokol 2 komunikasi kabel

PWM / SDA Digital input / Output

VDD Sumber tegangan eksternal

2.3 LCD 16x2

LCD 16x2 merupakan komponen elektronika yang terdiri dari layar kristal cair dan

berguna menampilkan data hasil keluaran berupa karakter huruf dan angka. LCD memiliki

16 kolom dan 2 baris yang mana bisa menampilkan 32 karakter berbentuk dot matriks. Setiap

karakter terdiri dari titik-titik berukuran 5x8 pixel[14]. Oleh karena itu LCD 16x2 memiliki

total titik 1280 pixel. LCD bisa bekerja pada mode 4 bit dan 8 bit. LCD bekerja dengan

tegangan antara 4,7 volt hingga 5,3 volt.Berikut tampilan fisik dan susunan kaki pada LCD

pada Gambar 2.6.


12

(a) (b)

Gambar 2.6 LCD 16x2 (a) Tampilan fisik[15] (b) Susunan pin[16]

Seperti terlihat pada Gambar 2.6, LCD memiliki 16 pin, adapun keterangan pin

dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Susunan Kaki pada LCD dan Penjelasannya[15]

No.

PIN

Nama PIN Tipe PIN Deskripsi PIN

PIN 1 VSS (Ground) PIN sumber Sebagai PIN ground pada LCD (0 V)

PIN 2 VCC (VDD) PIN sumber Sebagai PIN suplai catu daya ke LCD + 5V

PIN 3 VEE (V0) PIN control Sebagai pengaturan kontras pada LCD

PIN 4 RS (Register

Select)

PIN control Sebagai selektor register, logika 0 sebagai register

perintah dan logika 1 sebagai register data

PIN 5 R/W (Read /

Write)

PIN control Sebagai selektor mode baca/tulis, logika 0 sebagai

fungsi baca dan logika 1 sebagai fungsi tulis

PIN 6 E (Enable) PIN control Sebagai enable clock LCD yang mengirimkan

logika 1 setiap kali pembacaan data

PIN 7

– 14

DB0 – DB7

(Data Bits)

PIN

Data/perint

ah

Sebagai PIN untuk mengirim data atau perintah ke

LCD

PIN

15

LEDA (LED

positive)

PIN LED Sebagai PIN backlight LED bernilai positif (5V)

PIN

16

LEDK (LED

negative)

PIN LED Sebagai PIN ground pada backlight LED (0V)


13

2.4. Real Time Clock (RTC) DS1302

Real time clock (RTC) DS1302 merupakan komponen elektronika yang bisa

menyimpan dan menampilkan data jam dan kalender secara full binary code decimal

yang dilengkapi RAM 31bits[17]. Informasi yang disimpan RTC terdiri dari tahun,

bulan, hari, jam, menit dan detik. Pemprograman antarmukanya disederhanakan

menggunakan komunikasi serial tersinkronisasi. Hanya dibutuhkan 3 kabel untuk

berkomunikasi dengan clock/RAM yaitu : CE (Chip Enable), I/O (data line), dan

SCLK (Serial Clock). Tampilan fisik dan susunan 8 kaki RTC DS1302 dapat dilihat

pada Gambar 2.7 dan penjelasannya dapat dilihat pada Tabel 2.4.

Gambar 2.7 Tampilan fisik RTC DS1302[18]

Tabel 2.4 Nama dan Fungsi PIN RTC DS1302

No. PIN Nama PIN Fungsi PIN

1 VCC 2 Merupakan PIN suplay catu daya utama pada konfigurasi

suplay ganda. VCC 2 memberi daya kepada RTC ini jika

nilai VCC 2 > nilai (VCC1+0,2)V

2 & 3 X1 & X2 PIN X1 terhubung dengan sinyal osilator eksternal, kristal

quartz 32,768kHz dan PIN X2 bersifat mengambang.

4 GND (Ground) Sebagai ground

5 CE (Chip

Enable)

Sebagai input. Sinyal CE bernilai 1 pada saat keadaan

membaca atau menulis.

6 I/O Sebagai input/output push-pull. PIN ini merupakan PIN data

2 arah untuk antar muka ketiga kabel

7 SCLK (Serial

Clock)

Sebagai input. PIN ini berfungsi menyinkronisasikan

perubahan pergerakan data pada antar muka serial.

8 VCC 1 Merupakan cadangan ketika RTC tanpa sumber daya. PIN

ini berguna untuk menjaga proses perubahan data waktu dan

tanggal walaupun tanpa sumber daya utama.


14

2.5. Komunikasi serial antar IC (I2C)

I2C (Inter Integrated Circuit) merupakan protokol komunikasi serial antar IC yang

digunakan untuk komunikasi mikro kontroler dengan perangkat peripheral seperti sensor,

LCD, memori, dan I/O expander[19]. Biasanya jalur SDA (serial data) dan SCL (serial

clock) digunakan untuk komunikasi serial I2C dan setiap perangkat I2C memiliki 7 bit amat

unik dan alamat MSB permanen untuk ditujukan pada perangkat yang digunakan. Proses

pengiriman data berjalan saat kondisi bus I2C berlogika high pada PIN SCL dan SDA.

Perubahan keadaan SDA saat SCL high disebut sebagai sinyal kendali start (high ke low)

dan stop (low ke high). Proses transfer datanya dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Proses transfer data pada I2C[20]

Berikut penjelasan kondisi bus pada sistem komunikasi bus I2C[21] :

a. Bus tidak sibuk yaitu pada saat SCL dan SDA berlogika high.

b. Mulai transfer data : setelah ada perubahan kondisi SDA dari high ke low dan disaat

bersamaan SCL berlogika high.

c. Akhiri transfer data setelah ada perubahan kondisi SDA dari low ke high dan disaat

bersamaan SCL berlogika high.

d. Data valid : jika setelah start, kondisi SDA tetap selama SCL berlogika high maka data

yang dikirim dianggap valid.

e. Pemberitahuan : receiver mengirimkan sinyal balasan setelah selesai pengiriman 1 byte

(8bits data).

2.6. Buzzer

Buzzer merupakan suatu alat elektronik berukuran kecil, memiliki 2 Pin dan

menghasilkan sinyal suara berupa bunyi beep. Tampilan fisik buzzer dapat dilihat pada

gambar 2.9.


15

(a) (b)

Gambar 2.9. Buzzer[22] (a) dimensi dan (b) tampilan fisik dan kaki - kakinya

Buzzer bekerja pada rentang tegangan DC 4V hingga 8V dengan konsumsi arus kecil

<30mA[22]. Buzzer menghasilkan sinyal suara dengan kekuatan ≥85dB pada jarak 10cm dan

frekuensi resonansi 2300 ± 300 Hz. Buzzer memiliki 2 pin yaitu :

a. Positif (+) : pin dengan simbol (+) dan biasanya berkaki lebih panjang serta bisa

dihubungkan ke catu daya.

b. Negative (-) : berkaki lebih pendek dan dihubungkan dengan ground pada rangkaian.

2.7 MicroSD card dan Modulnya

Pada pembuatan alat ini, penulis menambahkan fungsi penyimpanan data yang mana

berguna untuk menyimpan data perubahan suhu dari suatu objek pada rentang waktu

tertentu. Penulis menggunakan microSD card sebagai ruang penyimpanan data digital.

Supaya microSD card bisa terhubung dengan Arduino uno, penulis memasangkan microSD

card ke modulnya terlebih dahulu. Setelah itu pin modul microSD card dihubungkan dengan

pin pada Arduino uno, lalu diprogram supaya user bisa melakukan proses tulis data pada

microSD card. Setelah data ditulis pada microSD card, user dapat melihat data yang

disimpan pada komputer (Personal Computer/PC). Bentuk fisik dari microSD card dapat

dilihat pada Gambar 2.10

Gambar 2.10 Tampilan fisik dan dimensi microSD card dari depan dan belakang[23]


16

MicroSD Card merupakan singkatan dari Micro Security Digital Card. MicroSD card

merupakan suatu alat elektronik berbentuk kecil yang berfungsi sebagai ruang penyimpanan

data digital yang mirip dengan CD (Compact Disc) atau DVD (Digital Video Disc). Bedanya

microSD card berbentuk sangat kecil, dapat membaca dan menulis data berkali-kali tanpa

ada batasan, tahan lama, memiliki kapasitas penyimpanan yang lebih besar dan difungsikan

untuk penyimpanan data pada gadget modern yang berbentuk kompak. MicroSD card

merupakan salah satu dari beberapa jenis SD card (Security Digital card). Dikatakan

MicroSD card karena ukurannya yang lebih kecil dibandingkan jenis lainnya. Adapun

spesifikasi microSD card :

Dimensi : 15 mm × 11 mm × 1.0 mm

Jumlah pin : 8

Serial Peripheral interface Bus Clock maksimal : 50 MHz

SD (Secure Digital) Bus Clock maksimal :208 MHz

Kecepatan transfer data maksimal :832 Mbit/detik

Tegangan kerja :1,8V – 3,3V

Kapasitas penyimpanan data :2 GB hingga 32 GB

Fitur tambahan :1-bit SPI-bus mode, 1-bit

SD bus mode, 4-bit SD bus mode.

Gambar 2.11 Tampak belakang dan kaki-kaki pada microSD card[24]

MicroSD card memiliki 8 pin yang berbentuk lapisan kuningan seperti yang dapat dilihat

pada Gambar 2.11. Adapun keterangan dari 8 pin microSD card dapat dilihat pada tabel di

bawah.


17

Tabel 2.5. Keterangan Pin microSD card berdasarkan beberapa mode

No.

Pin

Keterangan berdasarkan moda

SPI bus mode 1-bit SD bus mode 4-bit SD bus mode

Nama Deskripsi Nama Deskripsi Nama Deskripsi

1 NC Not connected NC Not connected DAT2 SD Serial Data 2

2 nCS SPI Card select

(negative logic)

CD Card response DAT3 SD Serial Data 3

3 DI SPI Serial Data

Input

CMD Command,

response

CMD Command,

response

4 VDD Power VDD Power VDD Power

5 CLK SPI Serial Clock CLK Serial clock CLK Serial clock

6

VSS

Ground VSS Ground VSS Ground

7 DO SPI Serial Data

Output

DAT0 SD Serial Data 0 DAT0 SD Serial Data 0

8 NC Not connected NC Not connected DAT1 SD Serial Data 1

MicroSD card akan digunakan pada Arduino Uno. Namun dibutuhkan modul adapter untuk

menghubungkan MicroSD card dengan Arduino.

Dengan menambahkan modul MicroSD Card pada Arduino, user bisa menambahkan ruang

penyimpanan data yang besar untuk Arduino. Modul MicroSD card membantu user untuk

memasangkan MicroSD card dan membaca atau menulis data pada Arduino uno. Tampilan

fisik modul microSD card adapter dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Modul microSD card adapter[25]


18

Modul ini memiliki 6 kaki yang akan dihubungkan dengan pin Arduino uno. Adapun

keterangan pin modul microSD card adapter dan penyambungannya dengan pin Arduino

Uno dapat dilihat pada Tabel 2.6

Tabel 2.6. Keterangan pin modul MicroSD card adapter dan penyambungannya dengan

pin Arduino Uno

Pin modul MicroSD card Keterangan Pin Arduino Uno

VCC Tegangan suplai 3,3V atau 5V 3,3V atau 5V

CLK Clock 12

MISO Master In Slave Out 13

GND Ground GND

CS Chip Select 4

MOSI Master Out Slave In 11

2.8 Numeric keypad (Numpad) 3x4

Numeric keypad (numpad) 3x4 merupakan alat elektronik yang terdiri dari rangkaian

12 tombol tersusun dengan bentuk blok dan masing-masing tombol terdiri dari karakter

angka 0 (nol) hingga 9, * (bintang) dan # (pagar). Alat ini memiliki susunan tombol yang

terdiri dari 3 kolom dan 4 baris seperti yang terlihat pada Gambar 2.13.

Numpad berfungsi sebagai masukan bagi alat lain untuk melakukan suatu perintah tertentu

sesuai dengan pengaturan user. Numpad memiliki 7 pin yang akan aktif ketika suatu tombol

ditekan, yaitu R1, R2, R3, R4, C1, C2, C3. Lalu masing-masing pin yang akan disambungkan

pada pin alat elektronik lain.

Gambar 2.13 Tampilan fisik dan susunan kaki-kaki pada numeric keypad[26]


19

Setiap tombol yang ditekan akan menyambungkan arus pada baris dan kolom tertentu,

sehingga bisa terdeteksi tombol yang ditekan oleh user. Keterangan antara tombol yang

ditekan dengan baris dan kolom aktif dapat dilihat pada Tabel 2.7 . Korelasi antara tombol

numpad dengan Pin pada kabel penyambung numpad dapat dilihat pada Gambar 2.14.

Tabel 2.7 Korelasi antara tombol dengan pin baris dan pin kolom yang aktif pada numpad

Gambar 2.14 Korelasi antara tombol dengan pin baris dan pin kolom yang aktif pada

numpad[26]

Tombol ditekan Pin Baris aktif Pin Kolom aktif

1 R1 C1

2 R1 C2

3 R1 C3

4 R2 C1

5 R2 C2

6 R2 C3

7 R3 C1

8 R3 C2

9 R3 C3

* (bintang) R4 C1

0 (nol) R4 C2

# (pagar) R4 C3


20

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1 Diagram Blok Sistem

Diagram blok sistem Sensor suhu inframerah berbasis Arduino ditunjukkan pada

gambar 3.1 di bawah ini:

Gambar 3.1 Diagram blok sistem

Proses pengukuran suhu menggunakan sensor inframerah dikontrol oleh Arduino Uno.

Data yang dihasilkan sensor suhu inframerah sudah berbentuk data digital lalu akan diolah

oleh Arduino uno melalui komunikasi I2C yang terhubung pin A4 dan A5. Data yang

diterima Arduino Uno akan di disimpan secara real time ke memory microSD (Storage

Data) card dengan format file Notepad berekstensi .txt. Data waktu diambil dari RTC (Real

Time Clock) dengan menggunakan IC DSI1307 yang terkoneksi Arduino Uno dengan

komunikasi I2C. Selanjutnya data suhu yang diterima Arduino Uno secara real time akan

ditampilkan di LCD 2x16. Pada LCD 2x16 akan ditampilkan data dari 2 jenis suhu, yaitu:

1. Suhu badan sensor yang memiliki rentang suhu -40°C hingga 125°C.

2. Suhu objek yang memiliki rentang suhu -70°C hingga 380°C

Selain suhu, LCD juga menampilkan hal berikut:

1. Status penyimpanan data on atau off, lama waktu penyimpanan data yang sedang

berlangsung dan status buzzer on atau off.

2. Nama penulis, tanggal dan waktu percobaan secara real time.

Arduino Sensor

MLX90614

RTC

DS1307 Keypadpo

wer

LCD 16x2 Buzzer SD CARD

Power Supply

5V


21

Tampilan LCD dapat berubah setelah user menekan tombol keypad untuk menu

tampilan. Hal ini akan dijelaskan lebih lanjut di bagian keypad.

Terdapat juga buzzer yang berfungsi sebagai indikator kinerja sensor suhu

inframerah. Buzzer terhubung dengan Arduino Uno melalui pin digital 13 dan 12. Buzzer

akan aktif dengan 2 keadaan:

1. Menghasilkan suara beep sebanyak 1 kali secara terus menerus jika suhu badan

sensor melewati rentang suhu yang ditentukan dalam hal ini penulis menetapkan

rentang suhu -30°C hingga 120°C.

2. Menghasilkan suara beep sebanyak 2 kali secara terus menerus jika suhu objek

melewati rentang suhu yang ditentukan dalam hal ini penulis menetapkan rentang

suhu -60°C hingga 370°C.

Setelah buzzer aktif, buzzer bisa dinonaktifkan dengan cara menekan tombol keypad

yang sudah ditentukan. Ketika keadaan non aktif, buzzer akan berhenti mengeluarkan suara

hingga buzzer kembali ke keadaan on. Buzzer akan kembali ke keadaan on secara otomatis

dengan syarat nilai suhu badan sensor atau objek dibawah batas maksimal nilai suhu yang

ditentukan.

Sebagai sarana penghubung antara user dengan alat pengukur suhu inframerah,

keypad disambungkan ke Arduino Uno melalui pin digital 2 hingga pin digital 7. Terdapat

beberapa fungsi pada keypad yang dapat dipilih oleh user. Berikut fungsi keypad berdasarkan

tombol keypad :

a. Tombol 1 untuk mengaktifkan sensor suhu inframerah

b. Tombol 2 untuk menonaktifkan sensor suhu inframerah

c. Tombol 4 untuk mengubah tampilan LCD dengan menampilkan nilai suhu objek dan

badan sensor secara real time.

d. Tombol 5 untuk mengubah tampilan LCD dengan menampilkan status penyimpanan

data on atau off, lama waktu penyimpanan data yang sedang berlangsung dan status

buzzer on atau off

e. Tombol 6 untuk mengubah tampilan LCD dengan menampilkan Nama User, tanggal

dan waktu pengukuran suhu berlangsung.

f. Tombol * (bintang) untuk mengaktifkan proses penyimpanan data

g. Tombol # (pagar) untuk menghentikan proses penyimpanan data

h. Tombol 0 untuk menonaktikan buzzer


22

3.2 Perancangan Perangkat Keras Mekanik

Rancangan perangkat keras mekanik terdiri dari panel elektrik berguna meletakkan

Arduino uno sebagai mikrokontroler, 1 unit sensor suhu inframerah MLX90614, RTC

DSI1307 dan keypad sebagai sebagai input serta komponen lainnya. Sensor suhu MLX90614

akan diberi dudukan bebas supaya sensor dapat digerakkan secara bebas untuk menjangkau

objek. Tampilan perancangan perangkat keras mekanik dapat dilihat pada Gambar 3.2.

(a) (b)

Gambar 3.2. Sketsa sensor (a) Tampak atas dan (b) Tampak samping

3.3 Perancangan Perangkat Keras Elektronika

3.3.1 Sensor Suhu Inframerah MLX90614 dengan Arduino

Sensor suhu MLX90614 sudah memberikan keluaran berupa data digital. Oleh

karena itu data keluaran sensor tidak perlu dikonversi dan sensor ini bisa menggunakan

protokol komunikasi serial I2C yang mana dihubungkan dengan Arduino uno melalui 2 pin

analog. Sumber tegangan sensor ini sebesar 3,3V yang diambil dari Arduino uno.

Perancangan Sensor suhu MLX90614 dengan Arduino dapat dilihat pada Gambar 3.3

Gambar 3.3 Sensor suhu inframerah MLX90614 dengan Arduino[27]


23

3.3.2 RTC DS1302 dengan Arduino

RTC DS1302 sudah menghasilkan data tanggal dan waktu secara digital sehingga

bisa menggunakan serial I2C sebagai protokol komunikasi dengan Arduino Uno. Karena

RTC DS1302 bisa menggunakan protokol komunikasi serial I2C sama seperti sensor suhu

inframerah MLX90614 maka disambung paralel ke Arduino uno melewati Pin analog yang

sama dengan MLX90614. Perancangan RTC DS1302 dengan Arduino Uno dapat dilihat

pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 RTC DS1302 dengan Arduino[28]

3.3.3 LCD 16x2 yang terhubung I2C dengan Arduino Uno

LCD 16x2 merupakan bagian dari output yang akan menampilkan data yang telah

diolah oleh Arduino uno. Namun demi menghemat penggunaan pin pada Arduino uno maka

LCD 16x2 dihubungkan lebih dulu dengan I2C eksternal. I2C eksternal ini dihubungkan

paralel dengan sensor suhu MLX90614 dan RTC DS1302 lalu dikoneksikan dengan Arduino

uno melewati pin analog yang sama. Perancangan LCD 16x2 dengan Arduino Uno dapat

dilihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 LCD 16x2 yang sudah dihubung I2C dengan Arduino Uno[16]


24

3.3.4 Numeric Keypad 3x4 dengan Arduino Uno

Numpad merupakan input bagi Arduino Uno berupa perintah tertentu yang telah

diatur oleh penulis. Pin numpad disambungkan ke pin digital pada Arduino uno. Pin arduino

uno yang digunakan dari pin digital 3 hingga pin digital 9. Setelah disambungkan, numpad

diprogram melalui Arduino Uno sesuai dengan perintah yang diinginkan. Perancangan dan

susunan kaki numpad 3x4 dengan Arduino Uno dapat dilihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6 Numeric Keypad 4x3 dengan Arduino Uno[26]

3.3.5 Buzzer dengan Arduino Uno

Buzzer merupakan output bagi arduino yang akan menghasilkan bunyi sebagai

peringatan terhadap parameter – parameter yang sudah ditentukan oleh penulis. Buzzer

dihubungkan ke Arduino uno melalui pin 5V sebagai sumber daya, pin GND dan pin 13

sebagai input untuk buzzer. Setelah itu, buzzer diprogram melalui Arduino uno. Pada

perancangan dan penyambungan buzzer dengan Arduino dapat dilihat pada Gambar 3.7

Gambar 3.7 Buzzer dengan Arduino Uno[29]


25

3.4 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak sangat penting karena menentukan proses kinerja

sistem sensor suhu inframerah MLX90614 yang diinginkan user. Perancangan perangkat

lunak terdiri dari 3 perancangan yaitu:

3.4.1 Perancangan Program Utama

Bagian ini merupakan gambaran dari keseluruhan program yang berjalan pada

perangkat keras sistem sensor suhu inframerah MLX90614, yang mana diatur di dalam

mikrokontroler Arduino Uno. Untuk perancangan diagram alir program utama dapat dilihat

pada Gambar 3.8 di bawah.

Program pertama dimulai dengan melakukan inisialisasi terhadap port analog, port

input/output digital, SPI, microSD card, keypad. Dalam keadaan inisialisasi sensor suhu

inframerah belum aktif. Tombol 1 pada keypad ditekan untuk mengaktifkan sensor suhu,

setelah itu sensor suhu inframerah MLX90614 aktif dan mulai mengukur suhu. Lalu arduino

uno akan mengecek keadaan suhu dari badan sensor dan objek. Buzzer berstatus siaga jika

sensor suhu MLX90614 belum mengukur suhu hingga batas maksimumnya. Jika suhu yang

diterima melewati suhu batas maksimum maka buzzer akan aktif mengeluarkan suara secara

otomatis. Suhu maksimum yang ditetapkan yaitu 120°C untuk suhu badan sensor dan 380°C

untuk suhu objek. Suhu maksimum ini ditentukan mengikuti spesifikasi buzzer. Jika buzzer

menyala, maka user dapat menonaktifkannya dengan menekan tombol 0 pada keypad.

Buzzer akan kembali ke keadaan siaga secara otomatis setelah sensor MLX90614 mengukur

suhu badan sensor dibawah 100°C dan suhu objek 370°C. Jika buzzer tidak aktif

mengeluarkan suara maka selanjutnya menuju proses pembacaan waktu pada RTC. Data

waktu yang dibaca yaitu jam, menit dan detik. Setelah itu, LCD 16x2 diaktifkan dan

menampilkan default menu yaitu data suhu badan sensor dan suhu objek yang diukur oleh

sensor MLX90614. Selanjutnya, penjelasan tampilan LCD akan dijelaskan di subrutin

tampilan LCD.

Jika user ingin memulai penyimpanan data hasil pengukuran sensor suhu, maka

tombol * (bintang) ditekan. Jika user ingin menghentikan proses penyimpanan data, maka

tombol # (pagar) ditekan.

Data yang disimpan berupa data suhu beserta data tanggal dan waktu terjadinya

proses pengukuran suhu.


26

Gambar 3.8 Diagram Alir Program utama


27

3.4.2 Subrutin Pilih Tampilan LCD 16x2

Bagian ini merupakan proses pemilihan tampilan pada LCD. Perancangan diagram

alir untuk subrutin pilih tampilan pada LCD 16x2 dapat dilihat pada Gambar 3.9

Gambar 3.9 Diagram Alir Pilih tampilan LCD 16x2

Adapun 3 tampilan LCD 16x2 yang disediakan adalah:

a. Secara default LCD 16x2 menampilkan informasi nilai suhu objek dan badan sensor

secara real time (dalam satuan °C), atau bisa ditekan tombol 4 untuk menampilkan

pilihan ini. Tampilannya dapat dilihat pada Gambar 3.10

Gambar 3.10 Tampilan Suhu Objek dan Suhu Sensor pada LCD 16x2

b. Tombol 5 ditekan untuk mengubah tampilan menjadi informasi status penyimpanan

data on atau off, lama waktu penyimpanan data yang sedang berlangsung dan status

buzzer on atau off. Tampilannya dapat dilihat di gambar 3.11.

Gambar 3.11 Tampilan Status Penyimpanan Data dan Buzzer pada LCD 16x2


28

c. Tombol 6 ditekan untuk mengubah tampilan menjadi informasi nama user, tanggal

dan waktu pengukuran suhu berlangsung. Tampilannya dapat dilihat pada Gambar

3.12.

Gambar 3.12 Tampilan Nama User dan Waktu Pengukuran Suhu pada LCD 16x2

3.4.3 Subrutin Simpan Data Suhu dan Data Waktu RTC

Gambar 3.13 Diagram alir penyimpanan data suhu dan data waktu pada RTC

Subrutin ini akan berjalan jika tombol *(bintang) ditekan. Data yang disimpan berupa

data waktu (tanggal, jam, menit dan detik) lalu data suhu badan sensor dan data suhu objek.

Perancangan diagram alir penyimpanan data pada RTC dapat dilihat pada Gambar 3.13.


29

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini akan menjelaskan mengenai bentuk fisik alat bagian luar dan dalam, tampilan

penggunaan alat dan langkah-langkah menjalankan alat pengukur suhu dengan sensor

inframerah MLX90614 berbasis Arduino, sintaks program yang digunakan, serta

menganalisis data hasil pengujian.

4.1 Bentuk Fisik Alat

4.1.1 Bentuk Fisik Alat Bagian Luar

Gambar 4.1 Bentuk fisik alat bagian luar

Bentuk fisik bagian luar dari alat pengukur suhu dengan sensor MLX90614 dapat

dilihat pada Gambar 4.1 di atas. Adapun keterangan gambar 4.1 sebagai berikut:

1. Sensor suhu inframerah MLX90614 sebagai alat untuk mengukur suhu contactless.

2. LCD 16x2 sebagai penampil

3. Buzzer yang sebagai indikator suara

4. LED sebagai indikator aktifnya sistem sensor suhu inframerah MLX90614

5. Numpad yang memiliki fungsi sebagai berikut :

a. Tombol 1 untuk mengaktifkan sensor suhu MLX90614

b. Tombol 4 untuk menampilkan menu utama

c. Tombol 5 untuk menampilkan status penyimpanan dan buzzer.


30

d. Tombol 6 untuk menampilkan nama user dan status waktu jam serta tanggal

e. Tombol * (bintang) mengaktifkan proses penyimpanan data pada microSD card.

f. Tombol # (pagar) menonaktifkan proses penyimpanan data pada microSD card.

g. Tombol 0 untuk menonaktifkan buzzer

Gambar 4.2 Bentuk fisik alat bagian samping kanan

Untuk mengaktifkan alat, user harus menekan tombol power seperti yang terlihat di Gambar

4.2.

Adapun keterangan Gambar 4.2 sebagai berikut :

1. Tombol daya On/Off untuk mengaktifkan catu daya ke Arduino Uno

Gambar 4.3 Bentuk fisik alat bagian depan

Pada bagian depan alat seperti terlihat pada Gambar 4.3, terdapat Port USB yang digunakan

untuk memprogram alat melalui Arduino dan slot untuk menancapkan microSD card sebagai

ruang penyimpanan data.

Adapun keterangan gambar 4.3 diatas sebagai berikut :

1. Slot microSD card pada Arduino Uno

2. Port USB pada Arduino uno


31

4.1.2 Bentuk Fisik Bagian Dalam

Gambar 4.4 Bentuk fisik alat bagian dalam

Bentuk fisik bagian dalam dari alat pengukur suhu dengan sensor MLX90614 dapat dilihat

pada Gambar 4.4 di atas

Adapun keterangan gambar 4.4 diatas sebagai berikut:

1. Kabel sambungan sensor suhu inframerah MLX90614 dengan Arduino uno

2. Sumber catu daya berupa baterai 9 volt

3. Papan sirkuit untuk I2C dan rangkaian catu daya

4. Arduino uno sebagai otak pemrosesan

5. Card reader yang tersambung ke Arduino uno untuk menyimpan data

6. Kabel sambungan numpad dengan Arduino uno

7. Lampu LED sebagai indikator aktif sistem sensor suhu inframerah

8. Buzzer sebagai indikator suara

9. Papan sirkuit LCD 16x2


32

Gambar 4.5 Bentuk fisik alat bagian dalam (diperbesar)

Keterangan gambar:

1. Port usb pada Arduino uno

2. Slot microSD card pada Arduino uno

3. Real Time Clock (RTC) 1302 sebagai jam yang menunjukkan waktu secara real time

sesuai dengan waktu yang telah diatur.

4. Tombol power On/Off sebagai tombol untuk menyambungkan atau memutuskan arus

listrik dari catu daya ke rangkaian Arduino Uno.

5. Arduino uno sebagai otak pemrosesan sistem pengukuran suhu MLX90614

6. ATmega328P sebagai mikroprosesor pada Arduino Uno

7. Rangkaian regulator dan I2C


33

4.2 Tampilan Penggunaan Alat

1. Gambar 4.6 menunjukkan tampilan LCD setelah sistem pengukuran Arduino uno

diaktifkan (tombol power dalam keadaan ON)

(a) (b)

Gambar 4.6. (a) Tampilan I LCD setelah alat diaktifkan dan (b) Tampilan II LCD setelah

alat diaktifkan

2. Gambar 4.7 menunjukkan tampilan LCD setelah tombol keypad no.1 ditekan ( sensor

suhu inframerah MLX90614 diaktifkan)

(a) (b)

Gambar 4.7 (a) Tampilan I LCD setelah tombol keypad no.1 ditekan (b) Tampilan II LCD

setelah tombol keypad no.1 ditekan

3. Gambar 4.8 menunjukkan tampilan status penyimpanan data dan alarm buzzer pada

LCD setelah tombol keypad no.5 ditekan


34

(a) (b)



4. Gambar 4.9 menunjukkan tampilan LCD setelah tombol keypad *(bintang) ditekan

(penyimpanan data pada microSD card berstatus ON)

Gambar 4.9 Tampilan LCD setelah tombol keypad * (bintang) ditekan

5. Gambar 4.10 menunjukkan tampilan LCD setelah tombol keypad # (pagar) ditekan

(penyimpanan data pada memSD card berstatus OFF)

Gambar 4.10 Tampilan LCD setelah tombol keypad # (pagar) ditekan


35

6. Gambar 4.11 menunjukkan tampilan LCD setelah tombol keypad no.6 ditekan

(menampilkan nama penulis, info jam dan tanggal pengaktifan alat)

(a) (b)



7. Gambar 4.12 menunjukkan tampilan LCD setelah menekan tombol keypad no.4

(menunjukkan menu utama berupa suhu Ambien dan Objek yang diukur oleh sensor

suhu MLX90614)

(a) (b)




36

4.3. Cara Penggunaan Alat

Untuk menggunakan sensor suhu infra merah MLX90614 perlu dilakukan langkah –

langkah sebagai berikut :

1. Tekan tombol power ke posisi ON, sehingga LCD dan alat sensor dalam keadaan aktif.

2. Tekan tombol 1 pada keypad untuk mengaktifkan sensor. Arahkan sensor MLX90614

ketelapak tangan untuk mengetahui sensor sudah aktif atau belum. Jika sudah terlihat

perubahan nilai suhu pada ambien (lingkungan) dan objek, maka sensor MLX90614

sudah aktif.

3. Siapkan objek yang hendak diukur suhunya. Contoh objek yang sudah digunakan oleh

penulis seperti : air panas menggunakan kompor gas, air panas menggunakan pemanas

elektrik, es batu yang disimpan di dalam freezer dan solder listrik dengan daya 40 Watt.

4. Letakan alat berdekatan dengan objek yang akan diukur sehingga sensor suhu

MLX90614 dapat mengukur suhu objek secara stabil (tanpa goncangan / tidak berubah

posisi). Sebaiknya sensor suhu MLX90614 diletakan berdekatan dengan jarak ideal

kurang dari 1 cm dari objek.

5. Setelah penempatan objek dan alat dirasa sesuai, pengguna bisa memulai proses

pengukuran suhu. Jika ingin dilakukan perbandingan, pengguna dapat menambahkan

termometer alkohol di dalam objek.

6. Pengguna mengaktifkan objek yang hendak diukur, contoh menghidupkan kompor

hingga air panas mendidih. Dalam rentang proses pemanasan air, pengguna bisa

mencatat perubahan suhu yang terjadi.

7. Pengguna bisa memanfaatkan fitur penyimpanan data pada alat ini dengan cara menekan

tombol bintang (*) pada keypad. Data suhu disimpan di dalam micro SD card yang sudah

disematkan pada Arduino uno.

8. Pengguna bisa mengetahui status penyimpanan data dalam keadaan ON/OFF dengan

menekan tombol 5 pada keypad.

9. Jika proses pengukuran suhu dirasa cukup, pengguna bisa menekan tombol pagar (#)

untuk menonaktifkan proses penyimpanan data pada microSD card.

10. Jika dalam proses pengukuran suhu, alarm buzzer berbunyi maka pengguna dapat

menekan tombol 0 (nol) untuk menonaktifkan alarm buzzer. Alarm buzzer menandakan

bahwa suhu ambien atau objek sudah melewati batasan suhu yang sudah ditentukan oleh

penulis.


37

11. Untuk kembali ketampilan menu awal, pengguna dapat menekan tombol 4 pada keypad.

Untuk mengetahui informasi jam dan tanggal sewaktu proses pengukuran suhu,

pengguna dapat menekan tombol 6 pada keypad. Setelah proses pengukuran suhu

dilakukan, pengguna menekan tombol power ke posisi OFF sehingga LCD dan alat

sensor dalam keadaan nonaktif.

12. Untuk membaca data hasil pengukuran suhu pada microSD card, ,maka terlebih dahulu

pengguna harus melepas microSD card dari slotnya pada Arduino uno. Lalu microSD

card dipasangkan ke card reader supaya bisa dibaca melalui computer/pc.

13. Pengguna bisa membaca hasil data pada microSD card menggunakan applikasi notepad

pada komputer.

4.4. Hasil Pengukuran Data

4.4.1 Pengukuran Suhu Es Batu di dalam mug stainless steel

a. Metode pengukuran :

Air kran ditampung di dalam mug stainless steel lalu dimasukkan ke dalam freezer

hingga air membeku. Setelah air membeku menjadi es, mug stainless steel

dikeluarkan dari freezer lalu diletakkan di atas meja. Termometer alkohol diletakkan

di dalam mug dengan posisi tepat di atas es batu dan sensor suhu MLX90614

diletakkan di luar mug dengan jarak kurang dari 1cm.

b. Hasil pengukuran :

Dari pengukuran es batu di dalam mug stainless steel, penullis mendapatkan hasil

sebagai berikut :

1. Pada termometer alkohol didapatkan suhu 4 derajat celcius

2. Pada sensor suhu MLX90614 didapatkan suhu yang berubah - ubah dengan

rentang suhu minus 13 hingga minus 15 derajat celcius untuk suhu objek dan 17

hingga 15 derajat celcius untuk suhu ambien.

4.4.2 Pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan pemanas air elektrik


Air kran ditampung di dalam mug pemanas air elektrik. Pemanas air elektrik

diletakkan di atas meja. Setelah itu termometer diletakkan di dalam mug pemanas air elektrik

hingga terendam air. Sensor suhu MLX90614 diletakkan di luar mug dengan jarak kurang


38

dari 1cm. Lalu pemanas air elektrik dihidupkan dan penulis mencatat perubahan suhu yang

terjadi pada termometer alkohol dan sensor suhu MLX90614 setiap 1 menit secara manual.

b. Hasil pengukuran

Tabel 4.1 Hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan pemanas air elektrik

Hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan pemanas air elektrik dapat dilihat

pada tabel 4.1. Dari tabel dapat diketahui bahwa ketika air belum dipanaskan, termometer

mengukur suhu air senilai 26°C dan sensor MLX90614 mengukur suhu air senilai 25,8°C.

Dari data tersebut diketahui nilai deviasinya cukup kecil yaitu 0,769%. Namun seiring

waktu, nilai deviasi dari kenaikan suhu yang diukur dengan termometer dan sensor

MLX90614 semakin lebar. Pada menit ke 18, air mendidih dan termometer mengukur suhu

air senilai 98°C sedangkan sensor MLX90614 mengukur suhu air senilai 67,8°C dengan nilai

deviasi yaitu 30,816%.

Keterangan Tabel 4.1 dan Gambar 4.13 :

a. Waktu : merupakan waktu yang digunakan dalam pencatatan hasil pengukuran suhu

dengan satuan menit.

b. Termometer : merupakan perubahan suhu objek yang ditampilkan oleh termometer

alkohol dengan satuan derajat celcius


39

c. Ambien: merupakan perubahan suhu ambien (lingkungan) yang ditampilkan oleh sensor

suhu MLX90614 dengan satuan derajat celcius.

d. Objek : merupakan perubahan suhu objek yang ditampilkan oleh sensor suhu MLX90614

dengan satuan derajat celcius.

e. Deviasi: merupakan penyimpangan dari perbandingan hasil pengukuran suhu objek

menggunakan sensor suhu MLX90614 dengan termometer alkohol (bernilai %)

Data dari tabel 4.1 diproyeksikan menjadi grafik pada Gambar 4.13. Dari gambar

4.13 dapat diperhatikan bahwa ketika air belum dipanaskan, titik nilai termometer dan titik

nilai objek berada berdekatan. Namun ketika air mulai dipanaskan, kedua titik bergerak naik.

Pergerakan semua garis memiliki tren yang sama yaitu meningkat. Hanya saja, rentang

antara garis nilai termometer dengan garis nilai objek semakin lebar dikarenakan nilai

deviasi yang semakin tinggi. Dari gambar juga bisa dilihat bahwa garis nilai termometer

konsisten berada diatas garis nilai objek.

Keterangan grafik pada Gambar 4.13 :

a. Sumbu vertikal menunjukkan nilai perubahan suhu berdasarkan data Tabel 4.1 dengan

satuan °C.

b. Sumbu horizontal menunjukkan nilai perubahan waktu berdasarkan data Tabel 4.1


c.

Gambar 4.13 Grafik hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan pemanas air

elektrik

0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Suh

u (

°C)

Waktu (menit)

Grafik hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan pemanas air elektrik

TERMOMETER Ambien Objek


40

4.4.3 Pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan kompor gas

a. Metode pengukuran

Untuk pengukuran suhu air dengan metode ini, penulis melakukan beberapa kali

percobaan karena di beberapa percobaan awal terjadi kegagalan. Kegagalan yang terjadi

berupa kenaikan suhu yang signifikan pada alat sensor suhu MLX90614. Ketika kompor

gas dinyalakan, suhu ambien pada sensor suhu MLX90614 mendadak meningkat menjadi

60°C, lalu terus menerus naik hingga melewati batas ambang sensor suhu MLX90614

sebesar 120°C yang menyebabkan buzzer berbunyi. Setelah mengalami hal ini beberapa

kali, penulis menganalisis kesalahan dan menemukan penyebabnya yaitu mug air yang

dipakai berukuran kecil sehingga tidak mampu menghalangi gas yang menguap. Gas yang

menguap ini mengenai badan sensor sehingga menyebabkan badan sensor ikut terpapar

panas dari kompor secara cepat. Oleh karena itu, penulis mengganti mug air dengan panci

stainless steel yang memiliki wadah lebih lebar. Ternyata perubahan ini menunjukkan hasil

yang signifikan. Gas yang keluar ketika kompor dinyalakan, akan terperangkap oleh alas

panci sehingga menyebabkan gas terbakar sempurna lalu panas hasil pembakaran akan

menyebar melalui wadah panci. Oleh karena itu, sensor suhu MLX90614 bisa bekerja lebih

baik daripada percobaan sebelumnya. Selain itu, penulis juga menggunakan pengaturan

api terkecil sehingga menyebabkan pembakaran lebih sempurna dan meminimalisasi gas

yang terbuang. Sebagai acuan, penulis meletakkan termometer alkohol di dalam panci

yang berisi air. Lalu penulis mencatat perubahan suhu dari termometer alkohol dan sensor

suhu MLX90614.

b. Hasil Pengukuran

Hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan kompor gas dapat dilihat pada

tabel 4.2. Dari tabel dapat diketahui bahwa ketika air belum dipanaskan, termometer

mengukur suhu air senilai 29°C dan sensor MLX90614 mengukur suhu air senilai 29,8°C.

Dari data tersebut diketahui nilai deviasinya cukup kecil yaitu 2,758%. Namun seiring

waktu, nilai deviasi dari kenaikan suhu yang diukur dengan termometer dan sensor

MLX90614 semakin lebar. Pada menit ke 22, air mendidih dan termometer mengukur suhu

air senilai 101,5°C sedangkan sensor MLX90614 mengukur suhu air senilai 91°C dengan

nilai deviasi yaitu 10,3448%.


41

Tabel 4.2 Hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan kompor gas

Keterangan tabel 4.2:

a. Waktu : merupakan waktu yang digunakan dalam pencatatan hasil pengukuran suhu


b. Termometer : merupakan perubahan suhu objek yang ditampilkan oleh termometer

alkohol dengan satuan derajat celcius

c. Ambien: merupakan perubahan suhu ambien (lingkungan) yang ditampilkan oleh sensor

suhu MLX90614 dengan satuan derajat celcius.

d. Objek : merupakan perubahan suhu objek yang ditampilkan oleh sensor suhu MLX90614

dengan satuan derajat celcius.

e. Deviasi: merupakan penyimpangan dari perbandingan hasil pengukuran suhu objek

menggunakan sensor suhu MLX90614 dengan termometer alkohol ( bernilai %)


42

Data dari tabel 4.2 diproyeksikan menjadi grafik pada Gambar 4.14. Dari gambar

4.14 dapat diperhatikan bahwa ketika air belum dipanaskan, titik nilai termometer dan titik

nilai objek berada berdekatan. Namun ketika air mulai dipanaskan, kedua titik bergerak naik.

Pergerakan semua garis memiliki tren yang sama yaitu meningkat. Hanya saja, rentang

antara garis nilai termometer dengan garis nilai objek semakin lebar dikarenakan nilai

deviasi yang semakin tinggi. Jika dilihat secara detail, titik nilai objek diatas titik nilai

termometer pada menit kedua. Selebihnya garis nilai termometer konsisten berada diatas

garis nilai objek.


a. Sumbu vertikal menunjukkan nilai perubahan suhu berdasarkan data Tabel 4.2

dengan satuan °C.

b. Sumbu horizontal menunjukkan nilai perubahan waktu berdasarkan data Tabel 4.2


Gambar 4.14 Hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan kompor gas

4.4.4 Pengukuran suhu pada leher solder listrik berdaya 40 Watt


Sebuah solder listrik diletakkan di atas meja. Lalu sensor suhu MLX90614 diletakkan

sedemikian rupa sehingga mengarah tepat ke leher solder. Penulis mengaktifkan mode

penyimpanan data pada microSD card lalu menghidupkan solder listrik. Setelah itu

penulis menunggu proses kenaikan suhu solder listrik hingga mencapai suhu

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25

Suh

u (

°C)

Waktu (menit)

Grafik hasil pengukuran suhu air yang dipanaskan dengan kompor gas

Termometer ambien Objek


43

maksimumnya. Setelah data hasil pengukuran suhu solder didapatkan, penulis

memindahkan data dari microSD card ke komputer supaya bisa dibaca.

b. Hasil pengukuran

Tabel 4.3 Hasil pengukuran suhu pada leher solder listrik berdaya 40 Watt

Keterangan tabel 4.3:

a. No. : Nomor urut data percobaan

b. Waktu : keterangan waktu jam, menit dan detik secara real time ketika percobaan

dilakukan

c. Ambien: merupakan perubahan suhu ambien (lingkungan) yang ditampilkan oleh

sensor suhu MLX90614 dengan satuan derajat celcius.

d. Objek : merupakan perubahan suhu objek yang ditampilkan oleh sensor suhu

MLX90614 dengan satuan derajat celcius.

Hasil pengukuran suhu pada leher solder listrik berdaya 40 Watt dapat dilihat pada

tabel 4.3. Dari tabel dapat diketahui bahwa ketika solder belum dinyalakan, termometer

sensor MLX90614 mengukur suhu pada leher solder senilai 28,11°C. Pada percobaan ini,

penulis tidak melakukan perbandingan dengan termometer karena suhu maksimum

termometer terbatas 100°C. Hal ini menyebabkan nilai deviasi tidak dicantumkan pada tabel.


44

Jika diperhatikan lebih detail, terdapat rentang waktu yang cukup jauh antara data no. 34 dan

no. 35. Hal ini terjadi karena setelah data no.34 suhu ambien melewati ambang batas

maksimum yaitu 120°C sehingga menyebabkan buzzer aktif. Karena buzzer aktif, penulis

menjauhkan sensor MLX90614 dari objek hingga buzzer berhenti bersuara dan suhu ambien

pada sensor MLX90614 berkurang. Setelah suhu ambien menurun, penulis melanjutkan

pengukuran suhu pada leher solder. Lalu pada data no.35 didapatkan suhu maksimum solder

yang stabil yaitu 246,36°C. Dari data, dapat diketahui bahwa solder yang diaktifkan

mengalami perubahan suhu dari 28,11°C hingga suhu puncaknya 246,36°C dalam waktu 5

menit 40 detik. Tren perubahan suhu dapat dilihat pada grafik gambar 4.15. Pada gambar,

dapat diketahui suhu mengalami peningkatan secara stabil hingga mencapai suhu puncaknya.


a. Sumbu vertikal menunjukkan nilai perubahan suhu berdasarkan data Tabel 4.3 dengan

satuan °C.

b. Sumbu horizontal menunjukkan nilai waktu secara real time sewaktu percobaan

dilakukan berdasarkan data Tabel 4.3

Gambar 4.15 Grafik hasil pengukuran suhu pada leher solder listrik berdaya 40

Watt

0

50

100

150

200

250

300

21:53:17 21:54:43 21:56:10 21:57:36 21:59:02 22:00:29 22:01:55

Suh

u

Waktu

Grafik hasil pengukuran suhu pada leher solder listrik berdaya 40 Watt

Suhu ambien Suhu objek


45

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini akan membahas kesimpulan dan saran yang penulis dapatkan setelah melakukan

penelitian.

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan penulis tentang penelitian adalah:

1. Alat bisa bekerja namun belum bisa mengukur suhu secara presisi dari jarak jauh karena

terdapat perbedaan suhu yang signifikan jika sensor suhu MLX90614 menginderai objek

dengan jarak lebih dari 0,5cm

2. Hasil pengukuran suhu sensor MLX90614 mendekati hasil acuan termometer alkohol

jika sensor MLX90614 diletakkan dengan jarak 0,5cm dari objek.

3. Dari percobaan yang dilakukan, hasil pengukuran sensor suhu inframerah MLX 90614

memiliki deviasi yang cukup signifikan dan bervariasi jika dibandingkan dengan acuan

yaitu termometer alkohol.

5.2 Saran

Untuk kelanjutan percobaan ini masa depan, penulis menyarankan:

1. Perlunya diketahui nilai emisivitas tiap benda yang dijadikan objek pengukuran suhu

oleh sensor suhu MLX90614 supaya sensor suhu MLX90614 bisa dikalibrasi

berdasarkan nilai emisivitas objek. Kalibrasi berdasarkan nilai emisivitas objek

dibutuhkan supaya pengukuran suhu lebih presisi.

2. Perlu diperhatikan peletakan sensor dengan objek lebih teliti supaya pemantulan dan

penyerapan gelombang inframerah lebih baik.


46

Daftar pustaka

[1] …., ..., Temperature,

https://web.mst.edu/~cottrell/ME240/Resources/Temperature/Temperature.pdf,

diakses 20 Mar 2018.

[2] Rusby, R., Measurement Good Practice Guide, No. 125, hal 40.

[3] ......, ..., Arduino Uno Rev3, https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3, diakses 20

Maret 2018.

[4] ......, ..., Arduino-Uno-datasheet, https://datasheet.octopart.com/A000066-Arduino-

datasheet-38879526.pdf, diakses 20 Maret 2018.

[5] ......, ..., ATmega328P - 8-bit AVR Microcontrollers - Microcontrollers and Processors,

https://www.microchip.com/wwwproducts/en/ATmega328P, diakses 20 Maret 2018.

[6] ......, ..., Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_Datasheet,

http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-42735-8-bit-AVR-

Microcontroller-ATmega328-328P_Datasheet.pdf, diakses 20 Maret 2018.

[7] ..., ..., Arduino - PinMapping168, https://www.arduino.cc/en/Hacking/PinMapping168,

diakses 20 Maret 2018.

[8] ..., ..., Arduino - SPI, https://www.arduino.cc/en/Reference/SPI, diakses 20 Maret 2018.

[9] ......, ..., Serial Peripheral Interface (SPI), https://learn.sparkfun.com/tutorials/serial-

peripheral-interface-spi/all, diakses 20 Maret 2018.

[10] ......, ..., SPI, https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/SPI/index.html,


[11] ......, ..., ECE 4760 16-bit Stereo Wave Player,

http://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/FinalProjects/f2014/wz233/ECE%

204760%20Final%20Report%20(HTML)/ECE%204760%20Stereo%20Player.html,


[12] ......, ..., Digital plug & play infrared thermometer in a TO-can,

https://www.melexis.com/en/product/MLX90614/Digital-Plug-Play-Infrared-

Thermometer-TO-Can, diakses 20 Maret 2018.

[13] ......, ..., MLX90614-Datasheet-Melexis,

https://www.melexis.com/en/documents/documentation/datasheets/datasheet-

mlx90614, diakses 20 Maret 2018.

[14] ......, ..., 16x2 LCD Datasheet,


47

https://www.sparkfun.com/datasheets/LCD/ADM1602K-NSW-FBS-3.3v.pdf, diakses

20 Maret 2018.

[15] ......, ..., 16x2 LCD Module: Pinout, Diagrams, Description & Datasheet,

https://components101.com/16x2-lcd-pinout-datasheet, diakses 20 Maret 2018.

[16] ......, ..., LCD 16x2 Interfacing With Arduino Uno,

https://www.electronicwings.com/arduino/lcd-16x2-interfacing-with-arduino-uno


[17] ......, ..., DS1302, https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS1302.pdf, diakses

20 Maret 2018.

[18] ......, ..., DS1302 RTC Chip/Module Pinout, Specifications & Datasheet,

https://components101.com/ics/ds1302-rtc, diakses 20 Maret 2018.

[19] Valdez, J., Becker, J., 2015, Understanding the I2C Bus, hal 8,

http://www.ti.com/lit/an/slva704/slva704.pdf, diakses 20 Maret 2018.

[20] ......, ..., I2C, https://learn.sparkfun.com/tutorials/i2c/all, diakses 20 Maret 2018.

[21] Dejan, 2015, How I2C Communication Works & How To Use It with Arduino,

https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/how-i2c-communication-works-and-

how-to-use-it-with-arduino/, diakses 20 Maret 2018.

[22] ......, ..., Buzzer: Pinout, Pin Description, Working, Features & Datasheet,

https://components101.com/buzzer-pinout-working-datasheet, diakses 20 Maret 2018.

[23] ...., 2017, A buyer’s guide to microSD cards: classes, speeds, recommendations, and

more, https://www.androidpolice.com/2017/05/09/buyers-guide-microsd-cards-

classes-speeds-recommendations-spring-2017, diakses 20 Maret 2018.

[24] ......, ..., Secure Digital Card Info,

http://www.chlazza.net/sdcardinfo.html, diakses 20 Maret 2018.

[25] ......, 2018, Arduino micro SD Card Data Logger,

http://www.theorycircuit.com/arduino-micro-sd-card-data-logger/, diakses 20 Maret

2018.

[26] K. Pattabiraman, 2017, How to Set Up a Keypad on an Arduino,

http://www.circuitbasics.com/how-to-set-up-a-keypad-on-an-arduino/, diakses 20

Maret 2018.

[27] Dimitrov, K., DIY: a 5 Minutes Contactless OLED Thermometer With Arduino and

MLX90614, https://www.instructables.com/id/DIY-a-5-Minutes-Contactless-OLED-

Thermometer-With-/, diakses 20 Maret 2018.


48

[28] ......, 2017, Tutorial Arduino mengakses modul RTC DS1302,

https://www.nyebarilmu.com/tutorial-arduino-mengakses-modul-rtc-ds1302/, diakses

20 Maret 2018.

[29] ......, 2017, Arduino Buzzer Tutorial And How To Use It With Arduino Board,

https://www.maxphi.com/piezo-buzzer-interfacing-arduino-tutorial, diakses 20 Maret

2018.


49

Lampiran

1. Kode pemrograman

//DFRobot.com

//Compatible with the Arduino IDE 1.0 & 1.8

//Library version:1.2

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#include <Keypad.h>

#include <Adafruit_MLX90614.h>

#include <virtuabotixRTC.h>

#define rows 4

#define cols 3

#define buzz(a) digitalWrite(A3, a)

//Inisialisasi pin (CLK, DAT, RST)

//|

virtuabotixRTC myRTC(A0, A1, A2);

Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2); // set the LCD address to 0x20, 0x27, 0x3f for a

16 chars and 2 line display

//define the cymbols on the buttons of the keypads

char hexaKeys[rows][cols] =

{

{'1', '2', '3'},

{'4', '5', '6'},

{'7', '8', '9'},

{'*', '0', '#'}

};

byte rowPins[rows] = {8, 7, 6, 5}; //connect to the row pinouts of the keypad


50

byte colPins[cols] = {4, 3, 2}; //connect to the column pinouts of the keypad

//initialize an instance of class NewKeypad

Keypad kpd = Keypad( makeKeymap(hexaKeys), rowPins, colPins, rows, cols);

boolean alarm = 0, save = 0;

float suhuob, suhuab;

unsigned char tampil = 0;

void bell()

{

buzz(1);

delay(80);

buzz(0);

delay(100);

}

void alarm_bell(int suhuab, int suhuob)

{

if (suhuab <= 90 && suhuob <= 190) alarm = 1;

if (alarm == 1)

{

if (suhuab >= 100 || suhuob >= 200) bell();

if (kpd.getKey() == '0')

{

delay(200);

alarm = 0;

}

}

}

void baca_suhu()

{


51

suhuab = mlx.readAmbientTempC();

suhuob = mlx.readObjectTempC();

alarm_bell(suhuab, suhuob);

}

void get_mode_tampil()

{

char key = kpd.getKey();

if (key)lcd.clear();

if (key == '4') tampil = 0;



}

void tampil_utama()

{

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print(" Menu Utama ");

bell();

bell();

delay(2000);

lcd.clear();

while (tampil == 0)

{

baca_suhu();

myRTC.updateTime();


lcd.print("Am:");

lcd.print(suhuab);

lcd.print(char(0xdf));

lcd.print("C ");


lcd.print("Ob:");


52

lcd.print(suhuob);

lcd.print(char(0xdf));

lcd.print("C ");

get_mode_tampil();

}

}

void tampil_status()

{

bell();

bell();


lcd.print(" Tampil Status: ");


lcd.print(" ");

delay(2000);

lcd.clear();

while (tampil == 1)

{

baca_suhu();

char key = kpd.getKey();

if (key == '1') save = 1;

if (key == '2') save = 0;


if (alarm == 1) lcd.print("Buzzer : ON ");

else lcd.print("Buzzer : OFF ");


if (save == 1) lcd.print("Save data: ON ");

else lcd.print("Save data: OFF ");

get_mode_tampil();

}

}


53

void tampil_tgl()

{


lcd.print("Maickel - 13-47");

bell();

bell();

delay(2000);

lcd.clear();


lcd.print("Time:");


lcd.print("Date:");

while (tampil == 2)

{

baca_suhu();

myRTC.updateTime();


lcd.print(myRTC.dayofmonth);

lcd.print("/");

lcd.print(myRTC.month);

lcd.print("/");

lcd.print(myRTC.year);

lcd.print(" ");


lcd.print(myRTC.hours);

lcd.print(":");

lcd.print(myRTC.minutes);

lcd.print(":");

lcd.print(myRTC.seconds);

lcd.print(" ");

get_mode_tampil();

}


54

}

void setup()

{

// Set the current date, and time in the following format:

// seconds, minutes, hours, day of the week, day of the month, month, year

// myRTC.setDS1302Time(00, 51, 21, 4, 07, 06, 2018);

pinMode(A3, OUTPUT);

mlx.begin();

lcd.init(); // initialize the lcd

lcd.backlight();

bell();

bell();


lcd.print(" Maickel Osean ");


lcd.print(" 135114047 ");

delay(3000);


lcd.print(" Alat Pengukur ");


lcd.print(" SUHU ");

delay(1000);

// tunggu tombol 1 di tekan

while (kpd.getKey() != '1');

alarm = 1;

lcd.clear();

}

void loop()

{

while (tampil == 0)tampil_utama();

while (tampil == 1)tampil_status();

while (tampil == 2)tampil_tgl();

}


PENGUKURAN SUHU DENGAN SENSOR SUHU ...repository.usd.ac.id/34082/2/135114047_full.pdfterdapat banyak...

Documents

Transcript of PENGUKURAN SUHU DENGAN SENSOR SUHU ...repository.usd.ac.id/34082/2/135114047_full.pdfterdapat banyak...