Zz Full Skripsiq
-
Upload
swanri-brembo -
Category
Documents
-
view
127 -
download
10
Transcript of Zz Full Skripsiq
-
PROTOTIPE ALAT UKUR TINGGI DAN VOLUME AIR PADA
WADAH BENTUK KUBUS 37,50 CM3 BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA8535
SKRIPSI
Oleh :
RINALDO PATTINASARANY
NIM : 2008 - 77 026
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PATTIMURA
AMBON
2014
-
PROTOTIPE ALAT UKUR TINGGI DAN VOLUME AIR PADA
WADAH BENTUK KUBUS 37,50 CM3 BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Skripsi ini Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Oleh :
RINALDO PATTINASARANY
NIM : 2008 - 77 026
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PATTIMURA
AMBON
2014
-
HALAMAN PENGESAHAN
SKRIPSI: PROTOTIPE ALAT UKUR TINGGI DAN VOLUME AIR PADA
WADAH BENTUK KUBUS 37,50 CM3 BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA8535; ATAS NAMA: RINALDO PATTINASARANY (NIM:2008-77-
026) TELAH DIPERTAHANKAN DIHADAPAN PANITIA UJIAN SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PATTIMURA AMBON PADA :
HARI : JUMAT
TANGGAL : 14 MARET 2014
TEMPAT : RUANG UJIAN FMIPA UNIVERSITAS PATTIMURA
DAN TELAH DITERIMA SESUAI KEPUTUSAN PANITIA UJIAN SARJANA:
PANITIA UJIAN SARJANA
KETUA
Dr. P. Kakisina, S.Pd, M.Si
NIP. 19700310 199903 1 002
ANGGOTA
PEMBIMBING I
R. R. Lokollo, S.Si, M.Si
NIP. 19691105 200003 1 002
PEMBIMBING II
R. Talapessy, S.Si., M.Sc
NIP. 19820729200801 1 007
PENGUJI I
G. Loupatty, S.Si, M.Si
NIP. 19700215 199903 2 001
PENGUJI II
Drs. P. J Patty, M.Sc,Ph.D
NIP. 19670822 199306 1 001
PENGUJI III
H. Andayany, S.Si., M.Sc
NIP. 19830502200801 2 011
DISAHKAN OLEH:
Pj DEKAN
Dr. P. Kakisina, S.Pd, M.Si
NIP. 19700310 199903 1 002
DIKETAHUI OLEH:
KETUA JURUSAN
R. R. Lokollo, S.Si, M.Si
NIP. 19691105 200003 1 002
-
RIWAYAT PENDIDIKAN
Rinaldo. Pattinasarany, dilahirkan di Ambon
pada tanggal 12 Desember 1990 sebagai anak ke
dua (2) dari tiga bersaudara, dari pasangan
MARCUS PATTINASARANY (Ayah) dan
DESSY.M. RALAHALU/ P (Ibu).
Penulis menyelesaikan pendidikan dasar
sampai pendidikan menengah atas di Ambon.
Pendidikan dasar dimulai pada tahun 1995 pada SD Negeri Teladan Ambon dan di
selesaikan pada tahun 2002. Pada tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan di
SLTP Negeri 2 Ambon dan di selesaikan pada tahun 2005. Kemudian penulis
melanjutkan pendidikan di YPKPM SMA Kristen Ambon pada tahun akademik
2007/2008.
Pada tahun 2008/2009, penulis diterima sebagai mahasiswa di Universitas
Pattimura Ambon pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, jurusan
Fisika melalui jalur penerimaan siswa - siswi berprestasi (PSSB).
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar sarjana maka penulis melakukan
penelitian dengan judul PROTOTIPE ALAT UKUR TINGGI DAN VOLUME
AIR.
Di bawah bimbingan :
Pembimbing I : R. R. LOKOLLO, S.Si, M.Si
Pembimbing II : R. TALAPESSY, S.Si, M.Sc.
-
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis naikan kehadirat Bapa di surga karena kasih, karunia,
anugerah, berkat, pemeliharaan serta bimbingannya hingga penyusunan skripsi ini
dapat selesai dengan judul PROTOTIPE ALAT UKUR TINGGI DAN
VOLUME AIR PADA WADAH BENTUK KUBUS 37,50 CM3
BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA8535 .
Penulis menyadari dan mengakui bahwa seluruh langkah menuju keberhasilan
dan kesuksesan tidak terlepas dari bantuan maupun kerja sama semua pihak yang
dengan tulus hati bersedia meluangkan segenap tenaga, pikiran dan waktunya demi
kelengkapan penulis skripsi ini. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis
menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang tulus kepada :
1. Bapak Rektor UNPATTI yang telah menerima dan memberikan kesempatan
kepada penulis untuk dapat menyelesaikan pendidikan di dalam Universitas
Pattimura.
2. Bapak Dekan Fakultas MIPA yang telah juga menerima dan memberikan
kesempatan kepada penulis, serta membantu penulis selama mengikuti
perkuliahan untuk dapat menyelesaikan pendidikan pada Fakultas MIPA
UNPATTI.
3. Para pembantu Dekan dalam lingkungan Fakultas MIPA yang telah membantu
penulis selama ini.
-
4. Bapak R. R. Lokollo, S.Si., M.Si selaku ketua Jurusan Fisika FMIPA Unpatti
dan pembimbing I, yang senantiasa meluangkan waktu, meluangkan argumentasi
dengan berbagai ilmu dan pengetahuan kepada penulis sehingga skripsi ini boleh
terselesaikan.
5. Bapak R. Talapessy, S.Si., M.Sc selaku pembimbing II yang telah menunjukan
dedikasi dan loyalitas yang tinggi dalam memberikan arahan kepada penulis
dalam penulisan skripsi ini.
6. Bapak F. Manuhuttu, S.Si., M.Sc yang telah banyak memberikan arahan dan
masukan kepada penulis selama penyusunan skripsi ini.
7. Seluruh staf pengajar FMIPA khususnya jurusan Fisika, yang selama ini
membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu.
8. Kepala laboratorium ELINS yang telah menyediakan fasilitas untuk penulis
melakukan penelitian.
9. Seluruh pegawai FMIPA, yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan
administrasi perkuliahan sampai pada penyelesaian skripsi ini.
10. Bapak Raja Desa Kairatu Kecamatan SBB yang telah bersedia menerima penulis
sebagai mahasiswa KKN.
11. Bapak Utap Kwalomine dan Mama Yos Kwalomine bersama keluarga yang telah
bersedia menerima penulis selama masa KKN 39 GELOMBANG II TAHUN
2012/2013.
12. Sahabat sahabatku Gremi, Fently, Emang, Rillond, dan teman teman
seperjuangan AFI 2008 Edo, Oland, Eda, Dede, Icha, Acha, Etin, Gechan, Au,
Eris, Biken, Jess, Cristin, Titi.
-
13. Secara khusus Papa, Mama dan Selda atas semangat, dorongan dan cinta kasih,
dana dan doa serta bantuan selama perkuliahan hingga penulisan skripsi ini.
14. Dorin saimima yang telah memberikan semangat, cinta kasih dan bantuan selama
ini.
15. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah membantu
baik secara langsung maupun tidak langsung.
Akhirnya, penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih banyak
kekurangan, dengan demikian penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat
membangun demi penyempurnaan skripsi ini agar dapat dipergunakan bagi
pengembangan ilmu fisika, serta dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Ambon, 28 Februari 2014
Penulis
-
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... iii
ABSTRAK . vi
ABSTRACT ... vii
DAFTAR ISI .. viii
DAFTAR TABEL .. x
DAFTAR GAMBAR . xiii
DAFTAR LAMPIRAN .. xv
BAB I. PENDAHULUAN . 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Rumusan Masalah ... 4
1.3. Tujuan Penelitian. 4
1.4. Manfaat Penelitian... 4
BAB II. LANDASAN TEORI ... 5
2.1. Potensiometer .. 5
2.2.1. Konstruksi Potensiometer .... 6
2.2.3. Potensiometer Linier ... 7
2.3. Mikrokontroler ATmega8535.. 8
2.3.1 Konstruksi ATmega8535 . 11
2.3.2 Pin pin pada Mikrokontroler Atmega8535 ... 13
2.4. LCD (Liquid Cristal Display) . 16
-
2.5. LED (Light Emitting Diode) ... 19
2.6. Fluida ... 21
BAB III. METODE PENELITIAN 23
3.1. Alat dan Bahan 23
3.2.1 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler Ketinggian air .. 24
3.2.2 Perancangan Wadah Air ... 25
3.2.3 Membuat Program Pada Rangkaian Mikrokontroler ... 26
3.2.4 Proses Pengujian Potensiometer ... 28
3.2.5 Pengujian Alat secara Keseluruhan .. 33
3.2.6 Bagan Alir Penelitian ... 34
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .. 34
4.1. Pengukuran Ketinggian Air Pada Box dan LCD 34
4.2. Pengukuran Ketinggian Dan Volume Air Pada LCD . 36
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 40
5.1. Kesimpulan . 40
5.2. Saran 40
DAFTAR PUSTAKA 41
LAMPIRAN ... 42
-
DAFTAR TABEL
Tabel Judul Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
Tabel fungsi khusus port A ................................
Tabel fungsi khusus port B ................................
Tabel fungsi khusus port C ................................
Tabel fungsi khusus port D ................................
Kalibrasi Pengkuran Ketinggian Air pada LCD
Kalibrasi Pengukuran Ketinggian Air Pada Multimeter
.
Pengukuran Ketinggian Air Pada Wadah dan LCD ..
Pengukran ketinggian dan perubahan volume air ..
13
14
15
16
29
31
36
38
-
DAFTAR GAMBAR
Gambar Judul Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Potensiometer ..
Mikrokontroler AVR Atmega 8535
Pin pin Mikrokontroler ATmega8535 ....
Rangkaian Skematik Minimum IC Atmega8535
LCD 2 16 .
Rangkaian Modul LCD ...
Bentuk fisik LED
Rangkaian Skematik minimum Mikrokontroler Atmega8535
.
Box Pengukuran Ketinggian air ..
Diagram Alir program Tinggi dan Volume air ...
Grafik hasil Kalibrasi pada tampilan LCD .
Grafik hasil Kalibrasi pada tampilan Multimeter Digital
.
Pengujian Rangkaian secara keseluruhan ...
Bagan alir Pengukuran Tinggi dan Volume air ..
Grafik Pengukuran Ketinggian air pada Wadah dan LCD .
5
8
10
11
17
19
20
24
26
27
30
32
33
34
37
-
Gambar Judul Halaman
16
17
18
19
20
21
22
23
Grafik Pengukuran Ketinggian Air pada Wadah dan
Volume Air pada LCD .
Grafik hasil uji karakteristik potensiometer secara
keseluruhan pada tampilan LCD ..
Grafik hasil uji karakteristik potensiometer secara
keseluruhan pada tampilan Multimeter digital .
Box Penelitian Ketinggian Air .
Rangkaian Mikrokontroler
Proses Pengambilan Data .
Proses Pengambilan Data dengan Ketinggian 10 cm .
Proses Pengambilan Data dengan Ketinggian 30 cm ...
39
43
45
47
47
48
48
48
-
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Judul Halaman
1
2
Tabel hasil uji karakteristik potensiometer secara
keseluruhan pada tampilan LCD ..
Tabel hasil uji karakteristik potensiometer secara
keseluruhan pada tampilan Multimeter digital .
42
42
3 Listing program sistem akuisisi data (SAD) program
pembacaan ketinggian dan volume air ..
44
4
Dokumentasi proses pembuatan dan pengambilan
data. Prototipe alat ukur tinggi dan volume air .
44
-
ABSTRAK
Ketinggian air mengungkapkan posisi air pada kedalaman tertentu seperti kedalaman
air sungai atau air laut dan ketinggian air dalam suatu tangki. Ketinggian air penting
untuk diamati terutama untuk tujuan keselamatan manusia atau ketepatan proses
dalam suatu produksi. Di provinsi Maluku terlebih khusus kota Ambon, keberadaan
sungai terkadang menjadi suatu ancaman, yaitu pada saat debit air yang mengalir
melebihi kondisi normal, atau yang lebih dikenal dengan sebutan banjir. Dari
permasalahan di atas maka dibuatlah suatu alat yang dapat mengukur tinggi dan
volume air dalam bentuk prototipe secara digital dengan menggunakan pelampung
yang ditaruh pada permukaan air dan dihubungkan dengan poros potensiometer.
Ketika pelampung tersebut mendapat tekanan ke atas maka pelampung tersebut akan
mengubah level tegangan yang dilewatkan pada potensiometer tersebut. Pengukuran
ini menggunakan mikrokontroler ATmega8535 sebagai sistem akuisisi data terhadap
Tinggi dan volume air akan ditampilkan dalam satuan sentimeter pada sebuah LCD.
Kata kunci : Ketinggian Volume Air, Potensiometer, Mikrokontroler ATmega8535.
-
ABSTRACT
A water level denotes a position of water at certain depth, for instance the depth of a
river or the sea or the depth of water inside a tank. The water level is important to be
studied, in particular for the safety issue and for the benefit of a production. In the
province of Maluku, especially in the city of Ambon, the rivers sometimes become a
threat; in the time of rainy season, it results in a flood. In this research, a digital
instrument to measure the water level and volume inside a tank using a float on the
water surface connected to a potentiometer. When the float is forced upward, it will
change the potential level through the potentiometer. This instrument uses
ATmega8535 as a data acquisition system, where the water level and volume are
displayed in an LCD.
Keywords : The height volume of water , Potentiometers , Microcontroller ATmega8535 .
-
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Ketinggian air, mengungkapkan posisi air pada kedalaman tertentu seperti
kedalaman air sungai atau air laut dan ketinggian air dalam suatu tangki. Ketinggian
air penting untuk diamati terutama untuk tujuan keselamatan manusia atau ketepatan
proses dalam suatu produksi. Misalnya air sungai naik diatas ambang batas aman
akan mengancam jiwa penduduk yang tinggal di sekitar sungai. Di provinsi Maluku
terlebih khusus kota ambon, keberadaan sungai terkadang menjadi suatu ancaman,
yaitu pada saat debit air yang mengalir melebihi kondisi normal, atau yang lebih
dikenal dengan sebutan banjir.
Saat ini perkembangan teknologi berkembang dengan sangat pesat, tak terkecuali
perkembangan pada bidang pengukuran. Dalam pengukuran fluida termasuk
penentuan tekanan, ketinggian, dan volume dalam sebuah wadah. Terdapat banyak
cara melaksanakan pengukuran-pengukuran, misalnya : langsung, tak langsung.
Pengukuran debit secara langsung terdiri dari atas penentuan volume atau berat
fluida yang melalui suatu penampang dalam suatu selang waktu tertentu. Metoda tak
langsung bagi pengukuran debit memerlukan penentuan tinggi tekanan, perbedaan
tekanan atau kecepatan dibeberapa dititik pada suatu penampang dan dengan besaran
perhitungan debit. Oleh karena itu metode yang digunakan dalam pengukuran fluida
dalam pipa, wadah. Salah satunya dengan menggunakan plat orifice. Pengukuran
debit adalah merupakan hal yang paling sering dilakukan untuk kebutuhan proses
-
dalam skala laboratorium. Peralatan orifice meter merupakan peralatan pengukuran
aliran yang paling banyak digunakan karena memerlukan sedikit perawatan,
konstruksi sederhana dan mudah diinstalasikan.
Saat ini masih menggunakan tanda garis yang dibuat sedemikan rupa. Salah satu
parameter hidrologi yang berkaitan dengan sungai adalah tinggi muka air (water
level) sungai (Muh Khabir, 2011). Banyak hal yang bisa dicermati dengan
mengetahui tinggi muka air (TMA) suatu aliran, diantaranya adalah debit aliran dan
sistem aliran sungai. Alat ukur TMA bertipe pelampung dapat menggunakan berbagai
jenis sensor, salah satu diantaranya adalah potensimeter. Pada penelitian terdahulu
yang dilakukan ole Triesnawati (2006) dan kajian mengenai pengukuran dengan
memanfaatkan apungan dan potensiometer sebagai transduser tinggi muka air (Arif
Surtono, 2006)., potensiometer digunakan sebagai sensor perubahan tinggi muka air.
Alat ukur tinggi muka air otomatis pada umumnya terdiri dari dua bagian penting,
yaitu bagian mekanik dan elektronik. Kedua bagian tersebut memiliki peran yang
sama pentingnya. Suatu alat pengukuran prototipe tinggi muka dan volume air akan
dapat bekerja dengan baik apabila kedua bagian tersebut bekerja sesuai dengan
fungsinya.
Pada penelitian ini pengukuran tinggi permukaan dan volume air ini dilakukan
dengan menggunakan variabel tahanan geser sebagai sensor yang dihubungkan
dengan pelampung. Ketika pelampung tersebut mendapat tekanan ke atas maka
pelampung tersebut akan mengubah level tegangan yang dilewatkan pada tahanan
variabel geser tersebut. Pengaturan sistem secara keseluruhan menggunakan Ic
-
ATmega8535. Hasil pengukuran ketinggian dan volume air tersebut akan ditampilkan
dalam bentuk digital dengan satuan sentimeter pada LCD.
1.2 Perumusan Masalah
Pada tugas akhir ini, permasalahan yang akan dibahas adalah :
1. Bagaimana merancang alat untuk mengukur tinggi permukaan air menggunakan
komponen elektronika yaitu potensiometer?
2. Bagaimana mengkalibrasi perubahan ketinggian air terhadap perubahan keluaran
potensiometer ?
3. Bagaimana menampilkan volume air dari perubahan ketinggian muka air pada
LCD ?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah :
1. Merancang alat untuk mengukur tinggi permukaan air dengan memanfaatkan
potensiometer.
2. Mengkalibrasi perubahan ketinggian air terhadap perubahan keluaran
potensiometer untuk mendapatkan ketinggian air yang sebenarnya.
3. Menampilkan volume air terhadap perubahan ketinggian air pada LCD.
-
1.4 Manfaat Penelitian
Alat ini akan menghasilkan sistem akusisi data tinggi permukaan dan volume air
dari sebuah wadah yang ditampilkan pada LCD. Selain itu dapat membantu
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya ilmu kajian fisika pada
mata kuliah elektronika.
-
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Potensiometer
Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang
membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan
(salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor
variabel atau Rheostat (Anonimous 2013 : 1). Potensiometer biasanya digunakan
untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat.
Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat digunakan sebagai
transduser, misalnya sebagai sensor joystick.
Gambar 1. Potensiometer
(sumber : Anonimous 2013 : 1 )
Potensiometer memiliki 3 kaki/terminal fungsi, fungsi dari kaki kedua
potensiometer adalah sebagai output atau keluaran tegangan, dan kedua kaki lainya
yaitu kaki pertama sebagai tegangan masuk (VCC) sebesar 5 volt dan kaki
POROS TENGAH
TERMINAL /
KAKI 1
TERMINAL /
KAKI 2
TERMINAL/
KAKI 3
-
ketiga sebagai Ground. Potensiometer yang digunakan sebagai pengendali volume
kadang-kadang dilengkapi dengan sakelar yang terintegrasi, sehingga potensiometer
membuka sakelar saat penyapu berada pada posisi terendah.
Cara paling umum untuk mengubah-ubah resistansi dalam sebuah sirkuit adalah
dengan menggunakan resistor variabel atau Rheostat. Sebuah rheostat adalah resistor
variabel dua terminal dan seringkali didesain untuk menangani arus dan tegangan
yang tinggi. Biasanya rheostat dibuat dari kawat resistif yang dililitkan untuk
membentuk koil toroid dengan penyapu yang bergerak pada bagian atas toroid,
menyentuh koil dari satu lilitan ke lilitan selanjutnya.
Potensiometer digunakan untuk mengendalikan analog (misalnya pengendali
suara pada peranti audio), dan sebagai pengendali masukan untuk sirkuit elektronik.
Pada penelitian ini potensiometer digunakan sebagai sensor yang dapat memberikan
tegangan keluaran dan di tampilkan pada LCD dan juga Multimeter tipe fluke.
2.2.1 Konstruksi Potensiometer
Sebuah potensiometer biasanya dibuat dari sebuah unsur resistif semi-lingkar
dengan sambungan geser (penyapu). Unsur resistif, dengan terminal pada salah satu
ataupun kedua ujungnya, berbentuk datar atau menyudut, dan biasanya dibuat dari
grafit, walaupun begitu bahan lain mungkin juga digunakan sebagai gantinya.
Penyapu disambungkan ke terminal lain. Untuk potensiometer putaran tunggal,
penyapu biasanya bergerak kurang dari satu putaran penuh sepanjang kontak.
Potensiometer "putaran ganda" juga ada, elemen resistifnya mungkin berupa pilinan
-
dan penyapu mungkin bergerak 10, 20, atau lebih banyak putaran untuk
menyelesaikan siklus.
Walaupun begitu, potensiometer putaran ganda murah biasanya dibuat dari unsur
resistif konvensional yang sama dengan resistor putaran tunggal, sedangkan penyapu
digerakkan melalui gir cacing (Rusmadi, Dedy.2001: 206). Disamping grafit, bahan
yang digunakan untuk membuat unsur resistif adalah kawat resistansi, plastik partikel
karbon dan campuran keramik-logam yang disebut cermet.
Pada potensiometer geser linier, sebuah kendali geser digunakan sebagai ganti
kendali putar. Unsur resistifnya adalah sebuah jalur persegi, bukan jalur semi-lingkar
seperti pada potensiometer putar. Potensiometer tersedia dengan relasi linier ataupun
logaritmik antara posisi penyapu dan resistansi yang dihasilkan (hukum
potensiometer atau "taper"). Pembuat potensiometer jalur konduktif menggunakan
pasta resistor polimer konduktif yang mengandung resin dan polimer, pelarut,
pelumas dan karbon (Yuri, Francis: 1995). Jalur dibuat dengan melakukan cetak
permukaan pada substrat fenolik dan memanggangnya pada oven. Proses
pemanggangan menghilangkan seluruh pelarut dan memungkinkan pasta untuk
menjadi polimer padat. Proses ini menghasilkan jalur tahan lama dengan resistansi
yang stabil sepanjang operasi.
2.2.3 Potensiometer Linier
Pada penelitian ini menggunakan Potensiometer linier karena mempunyai unsur
resistif dengan penampang konstan, menghasilkan peranti dengan resistansi antara
penyapu dengan salah satu terminal proporsional dengan jarak antara keduanya.
Potensiometer linier digunakan jika relasi proporsional diinginkan antara putaran
-
sumbu dengan rasio pembagian dari potensiometer (Anonimous 2013 : 3), misalnya
pengendali yang digunakan untuk menyetel titik pusat layar osiloskop.
2.3. Mikrokontroller AVR ATmega8535
Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan
mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi
baru (Hardiansyah, S. 2011).
Gambar 2. Mikrokontroler AVR Atmega 8535
(sumber : Anonimous 2013 : 2)
Dari gambar di atas. Adapun kelebihan dari mikrokontroller adalah sebagai
berikut :
1. Penggerak pada mikrokontoler menggunakan bahasa pemograman
assembly dengan berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian
sistem menjadi sangat mudah dikerjakan sesuai dengan logika sistem.
-
2. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan
I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler
dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai
dengan kebutuhan sistem.
3. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer
sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah
instruksi atau program.
4. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan
memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.
5. Seiring perkembangan elektronika, mikrokontroler dibuat semakin kompak
dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah.
Mikrokontroler AVR ATmega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap.
Mikrokontroler AVR ATmega8535 telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM
internal, Timer/Counter, PWM, analog comparator, dll (Wardhana, Lingga. 2006).
Serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATmega8535.
-
Gambar. 3 Pin pin Mikrokontroler ATmega8535
(Sumber: Hendawan Soebhakti )
Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATmega8535 adalah sebagai
berikut (Agus Bejo, 2007):
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D.
2. ADC internal sebanyak 8 saluran yamg terdapat pada port A.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.
4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. SRAM sebesar 512 byte.
6. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.
7. Port antarmuka SPI
8. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
9. Antarmuka komparator analog.
10. Port USART untuk komunikasi serial.
-
11. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
12. Dan lain-lainnya.
Gambar 4. Rangkaian skematik minimum IC Atmega8535
2.3.1 Konstruksi ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program,
memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah
Widodo Budiharto, 2006).
A. Memori program
ATmega8535 memiliki kapasitas memori progam sebesar 8 Kbyte yang terpetakan
dari alamat 0000h 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit.
B. Memori data
ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi
3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega8535 memiliki 32
byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari
IC1
ATmega8535
PB2(INT2/AIN0)3
XTAL212
XTAL113
PB1(T1)2
PD2(INT0)16
PD3(INT1)17
PD4(OC1B)18
PD5(OC1A)19
GND11 VCC10
PB7[SCK)8 PB6[MISO)7 PB5(MOSI)6 PA4(ADC4)
36
PA5(ADC5)35
PA6(ADC6)34
PA7(ADC7)33
AREF32
PA3(ADC3)37
PB0(XCK/T0)1
PB3(OC0/AIN1)4
PB4(SS)5
RESET9
PD0(RXD)14
PD1(TXD)15
PD6(ICP)20
PD7(OC2)21
PA0(ADC0)40
PA1(ADC1)39
PA2(ADC2)38
AGND31
AVCC30
PC7(TOSC2)29
PC6(TOSC1)28
PC527
PC426
PC325
PC224
PC1(SDA)23
PC0(SCL)22
C1
27p
C2
27p Y1
8 MHz
0
R1
4,7K
C3
27p
VCC +5V
J1
CON8
12345678
J2
CON8
1 2 3 4 5 6 7 8
J3
CON8
12345678
J4
CON8
12345678
0
VCC +5V
PB[0..7 ]Ke LCD penampil
PC[0..6] Kerangkaian Penggerak
Kerangkaian keypad
PA1, masukan pin Enable
PA0, masukan pin RS
-
memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai
I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan untuk memori
data SRAM.
C. Memori EEPROM
ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari
memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses
dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address, register
EEPROM Data, dan register EEPROM Control.
ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran
ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC ATmega8535
dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun differential input. Selain
itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode
operasi, dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel, sehingga dengan mudah
disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri. (Finawan, A., Azhar dan Amra, S.
2003).
-
2.3.2 Pin-pin pada Mikrokontroler ATmega8535
Konfigurasi pin ATmega8535 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual Inline
Package) dapat dilihat pada gambar 3. Dari gambar di atas dapat dijelaskan fungsi
dari masing-masing pin Atmega8535 sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
2. GND merukan pin Ground.
3. Port A (PortA0PortA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan
ADC. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor(dapat diatur per bit).
Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display
LED secara langsung. Data Direction Register port A(DDRA) harus disetting terlebih
dahulu sebelumPortAdigunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-
pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu,
kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D
converter.
Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port A
Pin Fungsi Khusus
PA0 Input ADC PA0
PA1 Input ADC PA1
PA2 Input ADC PA2
PA3 Input ADC PA3
PA4 Input ADC PA4
PA5 Input ADC PA5
PA6 Input ADC PA6
PA7 Input ADC PA7
-
4. Port B(PortB0PortB7) merupakan pin input/output dua arah dan dan pin fungsi
khusus, etiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor(dapat diatur per bit).
Output buffer Port Bdapat memberi arus 20 mAdan dapat mengendalikan display
LED secara langsung. Data Direction Register port B(DDRB) harus disetting terlebih
dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan
pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. seperti
dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port B
5. Port C (PortC0PortC7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi
khusus. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor(dapat diatur per
bit). Output buffer Port Cdapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan
display LED secara langsung. Data Direction Register port C(DDRC) harus disetting
Pin Fungsi Khusus
PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)
PB6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)
PB5 MOSI (SPI Bus Master Input/Slave Intput)
PB4 SS (SPI Slave Select Input)
PB3
AIN 1 (Analog Comparator Negative Input)
OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match
Output)
PB2
AIN0 (Analog Comparator Negative Input)
INT2 (External Interrupt 2 Input)
PB1 T1 (Timer/Counter External Counter Input)
PB0
T0 T1 (Timer/Counter External Counter Input)
XCK (USART External Clock Input/Output)
-
terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin
memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai
output. Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki
fungsialternatifsebagaioscillatoruntuk timer / counter2. seperti dapat dilihat pada tabel
dibawah ini.
Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port C
6. Port D (PortD0PortD7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi
khusus. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor(dapat diatur per
bit). Output buffer Port Ddapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan
display LED secara langsung. Data Direction Register port D(DDRD) harus disetting
terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin
memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika
sebagai output.seperti yang terlihat pada tabel dibawah ini. (Hardiansyah, S. 2011).
Pin Fungsi Khusus
PC7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin2)
PC6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin1)
PC5 Input/Output
PC4 Input/Output
PC3 Input/Output
PC2 Input/Output
PC1 SDA (Two-Wire Serial Buas Data Input/Outputline)
PC0 SDA (Two-Wire Serial Buas Buas Clock Line)
-
Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port D
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
10. AREFF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
Pada penelitian ini rangkaian mikrokontroler digunakan sebagai Satuan Akusisi
Data (SAD) untuk memperlihatkan ketinggian air (cm) dan tinggi volume air (cm3)
pada LCD (Liquid Cristal Display).
2.4 LCD 2 16 (Liquid Cristal Display)
LCD adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai
penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya dalam alat alat
elektronik seperti tele visi, kalkulator, ataupun layar komputer. Pada LCD berwarna
semacam monitor terdapat banyak sekali titik cahaya yang terdiri dari satu buah
Pin Fungsi Khusus
PD7 OC2 (Timer/Counter Output Compare Match Output)
PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)
PD5 OC1A (Timer/Counter1 Input Compare A Match Output)
PD4 OC1B (Timer/Counter1 Input Compare B Match Output)
PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)
PD2 INT0 ( External Interrupt 1 Input)
PD1 TXD (Usart Output Pin)
PD0 RXD (Usart Intput Pin)
-
kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, namun
kristal cair ini tidak dapat memancarkan cahaya sendiri.
Sumber cahaya didalam sebuah perangkat LCD adalah lampu neon berwarna
putih di bagian belakang susunan kristal cair tadi. Titik cahaya yang jumlahnya
puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang membuat tampilan citra. Kutub kristal cair
yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik
yang timbul dan oleh karenanya hanya akan memberikan beberapa warna diteruskan
sedangkan warna lainnya tersaring.
Gambar 5. LCD 2 16
(sumber: Anonimous 2013)
Pada gambar diatas diperlihatkan rangkaian modul LCD yang akan dihubungkan
dengan rangakaian mikrokontroler, dimana didalamnya terdapat 16 terminal yang
mempunyai fungsi masing-masing, yaitu :
-
Pin 1 (GND): pin ini berhubungan dengan tegangan +5 volt yang
merupakan tegangan untuk sumber daya dari HD44780 (khusus untuk modul
M1632 keluaran Hitachi, pin ini adalah VCC).
Pin 2 (VCC): pin ini berhubungan dengan tegangan 0 volt (ground) dari
modul LCD (khusus untuk modul M1632 keluaran Hitachi, pin ini adalah GND).
Pin 3 (VEE/VLCD): Tegangan pengatur kontras LCD, kontras mencapai
nilai maksimum pada saat kondisi pin ini pada tegangan 0 volt.
Pin 4 (RS): Register Select, pin pemilih register yang akan diakses. Untuk
akses ke register data, logika dari pin ini adalah 1 dan untuk akses ke register
perintah, logika dari pin ini adalah 0.
Pin 5 (R/W): logika 1 pada pin ini menunjukkan bahwa modul LCD sedang
pada mode pembacaan dan logika 0 menunjukkan bahwa modul LCD sedang
pada mode penulisan. Untuk aplikasi yang tidak membutuhkan pembacaan pada
modul LCD, pin ini dapat langsung dihubungkan ke ground.
Pin 6 (E): Enable Clock LCD, pin mengaktifkan clock LCD. Logika 1
pada pin ini diberikan pada saat penulisan atau pembacaan data.
Pin 7-14 (D0-D7): Data Bus, kedelapan pin modul LCD ini adalah bagian
dimana aliran data sebanyak 4 bit ataupun 8 bit mengalir saat proses penulisan
maupun pembacaan data.
-
Pin 15 (Anoda): berfungsi untuk tegangan positif dari backlight modul LCD
sekitar 4,5 volt (hanya terdapat untuk M1632 yang memiliki backlight).
Pin 16 (Katoda): tegangan negatif backlight modul LCD sebesar 0 volt
(hanya terdapat untuk M1632 yang memiliki backlight).
Gambar 6. Rangkaian modul LCD
(Sumber: Eka Permata, 2011)
2.5 LED (Light Emiting Diode)
LED adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi
konduktor jenis dioda yang mampu memencarkan cahaya (Depari, Ganti : 1992).
LED mampu menghasilkan cahaya yang berbeda-beda menurut semikonduktor
yang digunakan dan jenis bahan semikonduktor tersebut akan menghasilkan
panjang gelombang yang berbeda sehingga cahaya yang dihasilkan bebeda pula.
LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi
cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan
-
phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda
pula.
Gambar 7. Bentuk fisik LED
(Sumber: Ledi Dianto )
Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna merah,
kuning dan hijau.LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa
dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED
selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi
dayanya. LED Superbright terbuat dari bahan Gallium (Ga), Arsen (As), dan
Fosfor (P) atau disingkat GaAsP dan ditempatkan dalam suatu wadah yang
tembus pandang. Pada penelitian ini LED digunakan sebagai lampu indikator.
Gambar simbol LED dan bentuk fisik LED.
-
2.6 Fluida
Pada umumnya materi dapat di bedakan menjadi tiga wujud, yaitu padat, cair
dan gas. Benda padat memiliki sifat mempertahankan bentuk dan ukuran yang tetap.
Jika gaya bekerja pada benda padat, benda tersebut tidak langsung berubah bentuk
atau volumenya (Asnal Effendi, M.T.). Benda cair tidak mempertahankan bentuk
tetap, melainkan mengambil bentuk seperti tempat yang ditempatinya, dengan
volume yang tetap, sedangkan gas tidak memiliki bentuk dan volume tetap melainkan
akan terus berubah dan menyebar memenuhi tempatnya. Karena keduanya memiliki
kemampuan untuk mengalir. Zat memiliki kemampuan untuk mengalir disebut
dengan zat cair atau fluida.
Fluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk (distorsi) secara
permanen. Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka di dalam
fluida tersebut akan terbentuk lapisan-lapisan di mana lapisan yang satu akan
mengalir di atas lapisan yang lain, sehingga tercapai bentuk baru. Fluida dibedakan
menjadi fluida statik yaitu fluida dalam keadaan diam tidak mengalir dan fluida
dinamik. Fluida terbagi atas berbagai macam gaya-gaya maupun tekanan-tekanan di
dalam fluida yang diam. Bila fluida telah mendapatkan bentuk akhirnya, semua
tegangan geser tersebut akan hilang sehingga fluida berada dalam keadaan
kesetimbangan.
Cairan dengan rapat massa yang kecil akan lebih mudah mengalir dalam keadaan
laminer. Dalam aliran fluida perlu ditentukan besarannya, atau arah vektor kecepatan
aliran pada suatu titik ke titik yang lain. Agar memperoleh penjelasan tentang medan
-
fluida, kondisi rata-rata pada daerah atau volume yang kecil dapat ditentukan dengan
instrument yang sesuai. Peralatan instrument merupakan bagian dari kelengkapan
keterpasangan peralatan yang dapat digunakan untuk mengetahui dan memperoleh
sesuatu yang dikehendaki dari suatu kegiatan kerja peralatan mekanik. Salah satu
peralatan instrument yang penting adalah alat ukur. Alat-alat ukur instrument yang
dipergunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran suatu fluida disebut dengan
alat ukur fluida. Alat ukur aliran fluida dari dua bagian pokok yaitu :
1. Alat Ukur Primer
Yang dimaksud alat ukur primer adalah bagian alat ukur yang berfungsi
sebagai alat perasa (sensor).
2. Alat Ukur Sekunder
Sedangkan alat ukur sekunder adalah bagian yang mengubah dan menunjukkan
besaran aliran yang dirasakan alat perasa supaya dapat dibaca.
-
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan
Alat - alat yang digunakan dalam penilitian :
1. Power suplay AC
2. Multimeter digital tipe Fluke
Bahan - bahan yang digunakan :
1. Potensiometer
2. Mikrokontroler ATmega 8535
3. LCD 2 16
4. Papan PCB lubang IC
5. Kapasitor 22
6. Kapasitor 10
7. Trimpot 4K7
8. Switch 4 kaki
9. X-tal 11,0592
10. Soket pasangan 3 kaki
11. Soket pasangan 5 kaki
12. Soket pasangan 6 kaki
13. Kabel pelangi 1 meter
14. LED 6 buah
-
15. Resistor 100
16. Wadah air (Gambar. 9)
3.2.1 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler Ketinggian Air
Pada penelitian ini rangkaian mikrokontroler menggunakan IC Atmega 8535
yang digunakan sebagai Satuan Akuisisi Data (SAD) untuk memperlihatkan
ketinggian air (cm) dan volume air (cm3) pada LCD (Liquid Cristal Display).
Gambar 8. Rangkaian Skematik minimum
Mikrokontroler Atmega 8535
Pada gambar diatas fungsi masing masing kaki pin IC Atmega 8535. Port A
pada kaki pin 38 sampai 40 yang berfungsi sebagai pin masukan ADC yang
dihubungkan dengan kaki sensor potensiometer, Port B pada kaki pin 1 sampai 8
yang berfungsi sebagai pin input/output dan pin fungsi khusus
-
(MOSI,MISO,SCK,SS, dan GND), Port C pada kaki pin 22 sampai 29 yang berfungsi
sebagai led indikator ketinggian air, dan Port D pada kaki pin 14 sampai 21 yang
sebagai fungsi khusus yang terhubung dengan LCD. LCD akan menampilkan
ketinggian air dalam satuan (cm) dan volume air dengan satuan (cm3).
3.2.2 Perancangan Wadah Air
Perancangan box Pengukuran ketinggian air tersusun atas beberapa bahan utama
yaitu Mika, alumanium siku, pelampung, kawat, pipa 1 inch, water pass dan
potensiometer. Dengan ukuran box panjang 50 cm, lebar 25 cm, tinggi 40 cm. Untuk
pengukuran dalam penelitian ini, pengukuran ketinggian air dimulai dari titik nol
sebagai titik awal sampai ketinggian 30 m.
Dalam wadah pelampung dihubungkan dengan potensiometer melalui kawat
yang ditancapkan pada poros tengah potensiometer. Dengan rancang bangun
pengukuran ketinggian air seperti pada gambar. 9 pelampung mendeteksi gerakan
permukaan air secara vertikal yang ditempatkan dalam pada box yang bebas dari
gerakan horizontal air. Selain itu kesederahanaan rancangan dan harga komponen
yang relatif dijangkau sangat mudah direalisasikan.
-
Gambar 9. Box Pengukuran Tinggi Muka Air
Dari gambar box pengukuran tinggi muka air diatas. Box dalam keadaan terisi air
setinggi 5 cm dari alas box ke angka 0 cm (sebagai titik awal pengukuran), hal ini
bertujuan untuk pelampung dapat mengambang dan memutar poros sensor
potensiometer.
3.2.3 Membuat Program pada Rangkaian Mikrokontroler
Pada perancangan alat ini menggunakan menggunakan kompiler BASCOM AVR
(Basic Compiler AVR), dengan pertimbangan bahwa kompiler ini cukup lengkap
karena dilengkapi simulator untuk LED, LCD. Basic Compiler(BASCOM-AVR)
merupakan software compiler (penerjemah untuk bahasa tingkat tinggi) dengan
-
menggunakan bahasa Basic yang dibuat untuk melakukan pemrograman chip-Chip
mikrokontroler tertentu, salah satunya ATMega8535. Berikut diagram alir
perancangan perangkat lunak.
Gambar 10. Diagram alir program tinggi dan volume air
Diagram alir di atas dapat dilihat bahwa untuk mengukur tinggi dan volume air,
maka proses yang dilakukan dalam perancangan lunak ialah inisialisasi LCD.
Kemudian tampilan awal dengan tulisan TINGGI AIR (cm) pada baris pertama dan
VOLUME AIR (cm3) pada baris kedua LCD. Selanjutnya mikrokontroler
memperoleh data dari hasil kalibrasi yang masih berupa analog. Data yang diambil
adalah data biner 8 bit yang kemudian dikonversikan kedalam bentuk digital.
Sehingga tampilan pada LCD data sudah dalam bentuk digital dengan satuan
sentimeter.
Inisisalisasi LCD, ADC
Konversi data ke tinggi & Volume
air
Tampilan data ke LCD
Selesai
Mulai
-
3.2.4 Proses Pengujian Potensiometer terhadap Pengukuran Ketinggian Air
Sebelum melakukan proses kalibrasi, wadah di tempatkan pada permukaan yang
datar menggunakan water pass. Hal ini bertujuan agar karakteristik pengukuran
ketinggian air di dalam wadah tidak mengalami kemiringan. Proses kalibrasi
pengukuran ketinggian air dilakukan sebanyak 5 kali. Dengan cara membuat skala
jarak dalam satuan sentimeter pada dinding wadah penampungan air untuk melihat
ketinggian air.
Untuk melihat tampilan keluaran tegangan pada LCD, probe negatif dan positif
dari multimeter fluke membutuhkan sumber tegangan masukan dari power suplay
sebesar 5 volt. Ketika naik turunnya air, pelampung yang telah ditautkan dengan
potensiometer akan memutar poros tengah dari potensiometer. Keluaran tegangan
pada potensiometer akan berubah-ubah sesuai dengan posisi kontaknya yang di
tampilkan pada LCD dan multimeter. Setiap nilai tegangan keluaran dari
potensiometer akan memiliki kesesuaian atau hubungan linier.
-
Proses kalibrasi perubahan ketinggian air terhadap keluaran tegangan yang di
tampilkan pada LCD dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 3. 1. Kalibrasi pengukuran ketinggian air pada LCD
Ketinggian Air (Cm) Nilai Rata-Rata ()
0 3480
1 3503,33
2 3528,33
3 3568,33
4 3591,67
5 3615
6 3641,67
7 3663,33
8 3690
9 3715
10 3738,33
11 3768,33
12 3791,67
13 3825
14 3853,33
15 3876,67
16 3908,33
17 3938,33
18 3965
19 3986,67
20 4021,67
21 4045
22 4080
23 4105
24 4143,33
25 4165
26 4195
27 4223,33
28 4251,67
29 4285
30 4318,33
Hasil kalibrasi dari tabel di atas, selanjutnya digrafikan menggunakan program
originpro 8 pada gambar 11.
-
Gambar 11. Grafik hasil kalibrasi pada tampilan LCD
Gambar grafik di atas merupakan grafik linear. Untuk sumbu Y merupakan
tegangan (V) keluaran dari potensiometer yang di tampilkan melalui LCD, sedangkan
pada sumbu X menunjukan ketinggian air dalam satuan sentimeter (Cm). Untuk nilai
gradiennya sama dengan nilai sensitivitas didapat dari :
Nilai sensitivitas =
persamaan (1)
Keterangan : = 2 1 (KETINGGIAN)
= awal akhir (TEGANGAN)
y = 0,036x - 125,0
R = 0,999
3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 44000
5
10
15
20
25
30
35
TE
GA
NG
AN
KE
LU
AR
AN
KETINGGIAN AIR
-
Tabel 3. 2. Kalibrasi Pengukuran Ketinggian Muka Air pada multimeter
Ketinggian air (Cm) Nilai Rata rata ()
0 3360
1 3400
2 3440
3 3470
4 3510
5 3550
6 3590
7 3630
8 3670
9 3710
10 3750
11 3790
12 3830
13 3870
14 3910
15 3950
16 3990
17 4030
18 4070
19 4110
20 4150
21 4190
22 4230
23 4270
24 4310
25 4350
26 4390
27 4430
28 4470
29 4510
30 4550
-
Dari hasil tabel kalibrasi di atas tentang pengukuran ketinggian air menggunakan
sensor potensiometer pada tampilan Multimeter digital, maka dapat di grafikan hasil
tabel kalibrasi tersebut menggunakan program originpro 8.
Gambar 12. Grafik hasil kalibrasi pada tampilan Multimeter Digital
Gambar grafik di atas menunjukan bahwa sumbu X merupakan tegangan (V)
keluaran dari potensiometer yang di tampilkan melalui multimeter, sedangkan pada
sumbu Y menunjukan ketinggian air dalam satuan sentimeter (Cm). Hasil kalibrasi
yang tampilkan pada multimeter sebagai nilai pembanding terhadap tegangan
keluaran pada LCD.
3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700
0
5
10
15
20
25
30
35
TIN
GG
I A
IR
TEGANGAN KELUARAN
-
3.2.5 Pengujian Alat secara Keseluruhan
Untuk menyalakan Rangkaian mikrokontroler. Rangkaian mikrokontroler
menerima tegangan sebesar 5 volt dari power suplay, pada port A kaki pin 39 IC
Atmega8535 dihubungkan pada kaki kedua potensiometer sebagai tegangan keluaran
yang ditampilkan pada LCD.
Gambar 13. Pengujian rangkaian secara keseluruhan
Pada multimeter probe negatif di hubungkan dengan ground pada kaki ke tiga
potensiometer dan positif dihubungkan dengan Vcc pada kaki pertama potensiometer.
Hal ini bertujuan untuk melihat tegangan keluaran pada potensiometer yang di
tampilkan pada dan multimeter digital.
-
3.2.6 Bagan alir Penelitian
Tahapan selanjutnya ialah membuat bagan alir penelitian seperti gambar berikut :
Gambar 14. Bagan alir pengukuran tinggi dan volume air
Membuat rangkaian
Mikrokontroler
Atmega 8535
Pengujian rangkaian
secara keseluruhan
Membuat
box atau
wadah
Membuat
Program pada
rangkaian
mikrokontroler
Mempersiapkan alat dan bahan
Proses kalibrasi TMA
dengan Potensiometer
Selesai
Perancangan
Perangkat
Hardware
Perancangan
Perangkat
Software
-
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengukuran Ketinggian air Pada Wadah dan LCD
Ketinggian air pada dinding wadah diukur mulai dari titik 0 sebagai titik awal
sampai ketinggian 30 sebagai titik akhir dalam satuan centimeter. Pada tampilan LCD
tinggi air berdasarkan ketinggian pelampung pada permukaan air di dalam wadah.
Ketika permukaan air naik pelampung juga naik jumlah gaya ke bawah pelampung
berkurang karena dilawan oleh gaya dorong permukaan air ke atas.
Dari hasil pengukuran alat ketinggian dan volume air diperoleh data seperti pada
tabel 4.1. Tabel tersebut menampilkan hasil pengukuran ketinggian dan volume air
pada wadah sesuai dengan hasil yangyang diukur oleh alat ukur ketinggian dan
volume air. Saat pelampung menggerakan potensiometer, secara otomatis keluaran
dari potensiometer mengirimkan sinyal berupa tegangan dalam bentuk analog ke
dalam rangkaian mikrokontroler, selanjutnya akan dikonversi ke dalam bentuk digital
dan hasilnya ditampilkan pada LCD.
Pengukuran ketinggian air pada wadah dan ketinggian pada tampilan LCD
menggunakan skala 1cm. Setelah maka dapat diperoleh data ketinggian seperti pada
tabel berikut.
-
Tabel 4.1. Pengukuran Ketinggian Air Pada Wadah dan Ketinggian Pada LCD
Ketinggian Air di Wadah
(cm) Ketinggian Air di LCD (cm)
0 0
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
8 8
9 9
10 10
11 11
12 12
13 13
14 14
15 15
16 16
17 17
18 18
19 19
20 20
21 21
22 22
23 23
24 24
25 25
26 26
27 27
28 28
29 29
30 30
-
Dari data tabel pengukuran ketinggian air pada wadah dan tampilan LCD di
atas. Di input menggunakan program originpro8 untuk memperlihatkan hasil yang
berupa grafik.
Gambar 15. Grafik pengukuran ketinggian air pada wadah dan LCD
Gambar grafik di atas dalam pengukuran ketinggian air pada dinding wadah dan
tampilan LCD dengan ukuran skala 1 Cm. Perubahan ketinggian air pada wadah dan
tampilan LCD adalah liniear ideal.
4.2. Pengukuran Ketinggian Dan Volume Air Pada LCD
Setelah melakukan proses kalibrasi terhadap tegangan keluaran dari sensor
potensiometer yang ditampilkan pada LCD dan multimeter digital. Hasil dari
kalibrasi tersebut dapat dilihat pada lampiran, dengan nilai sensitivitas yang ada pada
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
0
5
10
15
20
25
30
35
TA
MP
ILA
N T
ING
GI P
AD
A L
CD
(C
m)
TINGGI BOX (Cm)
-
bab sebelumnya. Nilai sensitivitas atau persamaan gradien dari hasil kalibrasi tersebut
kemudian di masukan ke dalam IC Atmega8535 menggunakan downloader.
Pengambilan data dengan menggunakan alat pengukran tinggi dan volume air, data
data tersebut kemudian di masukan ke dalam tabel 4.2. Adapun data hasil pengukuran
volume air terhadap perubahan ketinggian air dan juga LED sebagai indikator.
Tabel 4.2 Pengukuran Ketinggian dan Perubahan Volume Air
Ketinggian Air (cm) Perubahan Volume air
(cm3) Indikator LED
0 0 LED Mati
1 1250 LED Mati
2 2500 LED Mati
3 3750 LED Mati
4 5000 LED Mati
5 6250 2 LED Nyala
6 7500 2 LED Nyala
7 8750 2 LED Nyala
8 10000 2 LED Nyala
9 11250 2 LED Nyala
10 12500 3 LED Nyala
11 13750 3 LED Nyala
12 15000 3 LED Nyala
13 16250 3 LED Nyala
14 17500 3 LED Nyala
15 18750 3 LED Nyala
16 20000 3 LED Nyala
17 21250 3 LED Nyala
18 22500 3 LED Nyala
19 23750 3 LED Nyala
20 25000 4 LED Nyala
21 26250 4 LED Nyala
22 27500 4 LED Nyala
23 28750 4 LED Nyala
24 30000 4 LED Nyala
25 31250 5 LED Nyala
26 32500 5 LED Nyala
-
27 33750 5 LED Nyala
28 35000 5 LED Nyala
29 36250 5 LED Nyala
30 37500 5 LED Nyala
Dari data tabel pengukuran ketinggian air pada wadah dan perubahan volume air
pada tampilan LCD di atas. Di input menggunakan program originpro8 untuk
memperlihatkan hasil yang berupa grafik.
Gambar 16. Grafik pengukuran ketinggian air pada wadah dan Volume air pada LCD
Gambar grafik di atas terjadi perubahan volume air di dalam wadah terhadap
perubahan ketinggian air. Pada ketinggian 0 cm dalam keadaan air tenang maka
tampilan volume pada LCD adalah 0 cm. Saat ketinggian air 1 sampai 5 cm terjadi
perubahan pada volume air pada LCD hal ini menyebabkan 2 lampu LED indikator
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000
0
5
10
15
20
25
30
35
Pe
rub
ah
an
Vo
lum
e A
ir (
cm
3)
Ketinggian Air (cm)
-
menyala. Pada ketinggian 10 cm, 3 lampu LED indikator menyala. Untuk ketinggian
15 sampai 20 cm 4 lampu LED indikator akan menyala, sedangkan di bawah
ketinggian 30 sampai 25 cm 5 lampu LED indikator akan menyala. Andaikan pada
kondisi keadaan air di dalam wadah bergelombang tidak terjadi perubahan volume
pada tampilan LCD. Perubahan volume pada tampilan LCD akan berubah tiap skala 1
cm saja. Kondisi lampu LED indikator akan mati pada ketinggian 0 cm, sedangkan
ketinggian lebih dari 30 cm lampu LED akan tetap menyala.
-
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian ini maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Pengukur ketinggian dan volume air dengan memanfaatkan potensiometer
dapat mengukur sampai ketinggian 30 cm, dengan perubahan yang terjadi
sebesar 1 cm.
2. Akuisisi dari alat ini dapat mendeteksi keluaran tegangan dari potensiometer
terhadap perubahan ketinggian air dengan skala tiap satu (1) cm pada wadah.
3. Alat ini juga dapat menampilkan volume air dengan satuan cm3 dari
perubahan ketinggian air dengan satuan cm dalam wadah dan ditampilkan
pada LCD berupa nilai digital.
5.2 Saran
Diharapkan ada penelitian lanjutan untuk mengukur kecepatan aliran terhadap
perubahan ketinggian air. Selain itu juga dapat menghitung waktu kecepatan aliran air
terhadap perubahan ketinggian air.
-
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2013. Komponen Elektronika, URL: http://www.pdf-search.com/komponen-
elektronika-pdf.html, Agustus.
Asnal Effendi, M.T. Dinamika fluida itp.ac.id/bahanajar/bahanajar/Asnal/Fisika/BAB
12 DINAMIKA FLUIDA.pdf
Dedy, R,. 2001. MENGENAL KOMPONEN ELEKTRONIKA.Bandung: CV. PIONIR
JAYA.
Dianto, L. , Bentuk fisik LED, Jakarta, 2012.
Depari, Ganti 1992, Teori Rangkaian Elektronika, CV. Sinar Baru, Bandung.
Finawan, A., Azhar dan Amra, S. 2003. Otomatisasi Sistem Pengaturan Level
Cairan Berbasis Komputer. Teknologi. 3(1): 41-44.
Francis, Y,. 1995. 205 PROYEK HASTA KARYA ELEKTRONIKA. Bandung: Penerbit
M2S.
Hendawan Soebhakti , Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran, Penerbit
Erlangga, Jakarta. 1999
Hardiansyah, S. 2011. SISTEM INDIKATOR LEVEL AIR BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535. Skripsi Jurusan Sistem Komputer
Universitas Gunadarma, Depok.
Suhendi, A., Thaha, H., Munir, M.M. and Khairurrijal. 2004. Sistem
Pengukuran Level Air dengan Data Logger Berbasis Mikrokontroller MCS-
51. Proceeding Seminar Instrumentasi Berbasis Fisika II. Dept. Fisika. ITB.
22-23 Juli 2004. Bandung. Hal: 109-113.
Surtono, A., Studi Pemanfaatan Apungan Dan Potensiometer Sebagai Tranduser
Ketinggian Air. Bandar Lampung. 2006
Wardhana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMEGA8535.
penerbit : andi. Yogyakarta.
Widodo, B., Interfacing Komputer dan Mikrokontroler, PT. Elex Media
Komputindo, Jakarta, 2004
-
LAMPIRAN
1. Tabel hasil uji karakteristik potensiometer secara keseluruhan pada tampilan
LCD.
Ketinggian
Air (Cm) Tegangan Keluaran Pada LCD (mV) Nilai Rata rata
() 1 2 3 4 5 0 3460 3490 3490 3505 3505 3480
1 3485 3510 3515 3530 3520 3503,33
2 3510 3540 3535 3550 3545 3528,33
3 3560 3575 3570 3570 3570 3568,33
4 3570 3610 3595 3595 3595 3591,67
5 3595 3630 3620 3615 3620 3615
6 3625 3650 3650 3645 3650 3641,67
7 3640 3680 3670 3675 3670 3663,33
8 3670 3705 3695 3700 3700 3690
9 3690 3735 3720 3730 3725 3715
10 3710 3755 3750 3755 3755 3738,33
11 3740 3785 3780 3780 3780 3768,33
12 3760 3810 3805 3810 3810 3791,67
13 3805 3835 3835 3835 3835 3825
14 3820 3870 3870 3870 3865 3853,33
15 3850 3890 3890 3895 3890 3876,67
16 3885 3920 3920 3930 3925 3908,33
17 3920 3945 3950 3960 3955 3938,33
18 3945 3965 3985 3990 3990 3965
19 3975 3970 4015 4020 4020 3986,67
20 4010 4015 4040 4050 4050 4021,67
21 4030 4035 4070 4080 4085 4045
22 4065 4075 4100 4115 4115 4080
23 4090 4090 4135 4140 4140 4105
24 4130 4140 4160 4165 4165 4143,33
25 4145 4155 4195 4200 4200 4165
26 4175 4190 4220 4225 4230 4195
27 4205 4215 4250 4260 4260 4223,33
28 4225 4250 4280 4290 4290 4251,67
29 4265 4280 4310 4315 4320 4285
30 4305 4310 4340 4340 4350 4318,33
-
Gambar . 17 Grafik hasil uji karakteristik potensiometer secara keseluruhan pada
tampilan LCD.
-
2. Tabel hasil uji karakteristik potensiometer secara keseluruhan pada tampilan
Multimeter digital.
Ketinggian
Air (Cm)
Tegangan Keluaran Pada Multimeter digital (V)
1 2 3 4 5 Nilai Rata - rata
0 3,36 3,36 3,36 3,36 3,36 3360
1 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3400
2 3,44 3,44 3,44 3,44 3,44 3440
3 3,47 3,47 3,47 3,47 3,47 3470
4 3,51 3,51 3,51 3,51 3,51 3510
5 3,55 3,55 3,55 3,55 3,55 3550
6 3,59 3,59 3,59 3,59 3,59 3590
7 3,63 3,63 3,63 3,63 3,63 3630
8 3,67 3,67 3,67 3,67 3,67 3670
9 3,71 3,71 3,71 3,71 3,71 3710
10 3,75 3,75 3,75 3,75 3,75 3750
11 3,79 3,79 3,79 3,79 3,79 3790
12 3,83 3,83 3,83 3,83 3,83 3830
13 3,87 3,87 3,87 3,87 3,87 3870
14 3,91 3,91 3,91 3,91 3,91 3910
15 3,95 3,95 3,95 3,95 3,95 3950
16 3,99 3,99 3,99 3,99 3,99 3990
17 4,03 4,03 4,03 4,03 4,03 4030
18 4,07 4,07 4,07 4,07 4,07 4070
19 4,11 4,11 4,11 4,11 4,11 4110
20 4,15 4,15 4,15 4,15 4,15 4150
21 4,19 4,19 4,19 4,19 4,19 4190
22 4,23 4,23 4,23 4,23 4,23 4230
23 4,27 4,27 4,27 4,27 4,27 4270
24 4,31 4,31 4,31 4,31 4,31 4310
25 4,35 4,35 4,35 4,35 4,35 4350
26 4,39 4,39 4,39 4,39 4,39 4390
27 4,43 4,43 4,43 4,43 4,43 4430
28 4,47 4,47 4,47 4,47 4,47 4470
29 4,51 4,51 4,51 4,51 4,51 4510
-
30 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4550
-
Gambar . 18Grafik hasil uji karakteristik potensiometer secara keseluruhan pada
tampilan Multimeter digital
-
3. Listing program sistem akuisisi data (SAD) program pembacaan ketinggian
dan volume air sebagai berikut :
$regfile = "m8535.dat"
$crystal = 11059200
Config Lcdpin = Pin , Rs = Portd.2 , E = Portd.0 , Db4 = Portd.4
Config Lcdpin = Pin , Db5 = Portd.5 , Db6 = Portd.6 , Db7 = Portd.7
Config Lcd = 16 * 2
Config Portc = Output
Cursor Off
Cls
Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc
Dim W As Word , A As Long , B As Long , Y As Long , Y1 As Long , P
As Long
Dim P1 As Long , Y2 As Long
Start Adc
Lcd "V. Air: Cm"
Deflcdchar 0 , 28 , 2 , 6 , 2 , 28 , 32 , 32 , 32 '
replace ? with number (0-7)
Locate 1 , 16
Lcd Chr(0)
Locate 2 , 1
Lcd "Tinggi Air: Cm"
-
Do
W = Getadc(1)
W = W * 5
A = 36 * W
B = 125000
Y = A - B
Y1 = Y / 1000
'Tinggi Air
P = 1250
P1 = P * Y1 ' Volume
Air
If Y1 < 0 Then P1 = 0
If Y1 < 0 Then Y1 = 0
If Y1 >= 0 Then Portc = &B11111111
If Y1 < 0 Then Portc = &B11111111
If Y1 >= 5 Then Portc = &B01111100
If Y1 >= 10 Then Portc = &B11111000
If Y1 >= 20 Then Portc = &B11110000
If Y1 >= 25 Then Portc = &B11100000
Locate 1 , 8
Lcd P1
-
Locate 2 , 12
Lcd Y1
Waitms 100
Loop
End
4. Dokumentasi proses pembuatan dan pengambilan data. Prototipe alat ukur
tinggi dan volume air sebagai berikut :
Gambar. 19 Box Penelitian
Ketinggian Air.
Gambar. 20 Rangkaian
Mikrokontroler Atmega8535.
-
Gambar. 21 Proses pengambilan
Data.
Gambar. 22 Proses pengambilan data
dengan ketinggian air 10 cm.
Gambar. 23 Proses pengambilan data
dengan ketinggian air 30 cm.