karakterisasi sensor kapasitif touchless menggunakan plat ...

KARAKTERISASI SENSOR KAPASITIF TOUCHLESS

MENGGUNAKAN PLAT ALUMUNIUM BERBASIS ARDUINO

Skripsi

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains

(S.Si)

LUTHFI RIZKI RAMADHAN

11150970000004

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

1441 H/2020 M

KARAKTERISASI SENSOR KAPASITIF TOUCHLESS

MENGGUNAKAN PLAT ALUMUNIUM BERBASIS ARDUINO

Skripsi

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si.)

Oleh

LUTHFI RIZKI RAMADHAN

NIM: 1115097000004

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

1441 H/2020 M

i

LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING

ii

LEMBAR PENGESAHAN

iii

LEMBAR PERNYATAAN

iv

ABSTRAK

Dewasa ini teknologi dalam beberapa tahun belakangan berkembang begitu pesat,

terutama pada perkembangan gadget yang menggunakan teknologi layar sentuh

maupun Touchless User Interface. Dengan teknologi Touchless User Interface,

kita tidak perlu menyentuh layar tersebut secara langsung cukup dengan

mengarahkan jari pada saat mengoperasikan aplikasi perangkat lunak pada

komputer atau gadget. Penelitian ini merancang bangun prototype system sensor

kapasitif touchless dari plat alumunium. Adapun metode karakterisasi statik

sensor adalah pengaruh suhu, daerah kerja sensor (linieritas), pengulangan

(repeatability) dan resolusi spasial. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa system

sensor bekerja pada rentang suhu (25-30) ᵒC. Daerah kerja sensor secara umum

sekitar (2-6) cm. Luas plat 10 inch dan 8 inch berturut-turut memiliki daerah kerja

(2-12) cm dan (2-15) cm. Hal ini menunjukan semakin kecil luas plat semakin

besar daerah kerja sensor. Sedangkan hasil pengujian repeatability dan resolusi

spasial sangat baik. Secara umum dapat disimpulkan bahwa system sensor

kapasitif touchless layak untuk dikembangkan aplikasinya.

Kata kunci : Sensor, Touchless User Interface, Kapasitif, Arduino, sensor DHT22, sensor HC-

SR04

v

ABSTRACT

Nowadays technology in recent years is developing so rapidly, especially in the

development of gadgets that use touch screen technology or Touchless User

Interface. With Touchless User Interface technology, we don't need to touch the

screen directly just by pointing a finger when operating a software application on

a computer or gadget. This research designed to build a prototype touchless

capacitive sensor system from an aluminum plate. The static sensor

characterization method is the effect of temperature, sensor working area

(linearity), repetition (repeatability) and spatial resolution. The results of this

study indicate that the sensor system works in the temperature range (25-30) ᵒC.

The working area of the sensor is generally around (2-6) cm. The 10-inch and 8-

inch plate areas have work areas (2-12) cm and (2-15) cm, respectively. This

shows that the smaller the plate area, the greater the working area of the sensor.

While the results of repeatability testing and spatial resolution are very good. In

general it can be concluded that the touchless capacitive sensor system is suitable

for application development.

Keywords: Sensor, Touchless User Interface, Capacitive, Arduino, DHT22 sensor, HC-SR04

sensor

vi

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum wr wb.

Alhamdulillah, hanya itu yang saya dapat ungkapkan, segala puji dan

syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha

Penyayang, atas semua rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan proses penyusunan skripsi yang berjudul “Karakterisasi Sensor

Kapasitif Touchless Menggunakan Plat Alumunium Berbasis Arduino”.

Untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Sains Universitas Islam

Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. Sholawat serta salam semoga senantiasa

tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan para sahabatnya

sampai kepada kita para umatnya hingga akhir zaman.

Pada kesempatan kali ini, Penulis menyadari bahwa pada saat penelitian

dan penyusunan skripsi ini tidak dengan mudah terselesaikan tanpa adanya

bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik dukungan moril maupun

materil,sehingga dalam kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan

terimakasih kepada:

1. Kedua orang tua tercinta dan keluarga, Papah dan Mamah yang tidak

pernah bosan memberikan dukungan moril dan materil serta doa yang

tulus kepada penulis, agar penulis dapat cepat menyelesaikan

perkuliahannya.

2. Ibu Prof. Dr. Lily Surraya Eka Putri, M.Env.Stud. selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

3. Ibu Tati Zera, M.Si selaku Ketua Program Studi Fisika.

4. Ibu Elvan Yuniarti, M.Si selaku Sekretaris Program Studi Fisika.

5. Bapak Dr. Sutrisno Dipl.Seis. selaku dosen penasihat akademik yang telah

memberikan arahan seputar perkuliahan kepada penulis.

6. Bapak Edi Sanjaya, M.Si selaku pembimbing I yang telah membimbing

penulis dan memberikan pengarahan terkait penelitian skripsi ini, dan

memberikan solusi dalam permasalahan pada saat pengujian.

vii

7. Bapak Nizar Septian, M.Si selaku pembimbing 2 yang telah membimbing

penulis dan memberikan masukan dan ide-ide baru kepada penulis

sehingga dapat membantu penyusunan skripsi ini.

8. Seluruh Dosen Program Studi Fisika, atas ilmu yang telah diberikan

kepada penulis selama melakukan studi.

9. Teman seperjuangan : Andri Kurniawan, Dimas Alifta, Bayu Rukmana

Jati, Fadhurrahman, Ilham Pahlevi yang telah menjadi teman diskusi bagi

penulis.

10. Sahabat-sahabat bang adi, bang jamal, bang aziz, syahril, sri, terimakasih

telah menjadi pendengar yang baik dan memberikan dukungan bagi

penulis.

11. Teman-teman Fisika UIN Jakarta, khususnya Instrumentasi 2015,

terimakasih atas dukungannya dan sudah berjuang bersama penulis dalam

menyelesaikan studi di Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah

Jakarta.

12. Semua pihak yang terlibat dalam pelaksanan penelitian dan penyusunan

skripsi ini.

13. Pusat Laboratorim Terpadu Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah

Jakarta yang telah memberikan fasilitas untuk melakukan penelitian.

Semoga semua pihak yang telah membantu penulis mendapatkan limpahan

berkah dari Allah SWT.

Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini mungkin masih jauh dari

sempurna dan masih terdapat banyak kekurangan di dalamnya. Hal tersebut

dikarenakan terbatasnya kemampuan dan pengetahuan yang dimiliki penulis.

Akhir kata penulis mengharapkan segala bentuk saran serta masukan bahkan

kritik yang membangun kepada penulis. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi

pembaca khususnya dalam bidang instrumentasi dan berguna bagi penelitian

selanjutnya.

Jakarta, 26 Juli 2020

Penulis

viii

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................... iii

ABSTRAK ............................................................................................................. iv

ABSTRACT ............................................................................................................ v

KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi

DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi

BAB 1 ..................................................................................................................... 1

PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

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

1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 4

1.3. Batasan Masalah ....................................................................................... 4

1.4. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 5

1.5. Manfaat Penelitian .................................................................................... 5

1.6. Sistematika Penulisan ............................................................................... 6

BAB II ..................................................................................................................... 8

DASAR TEORI ...................................................................................................... 8

2.1. Medan listrik ............................................................................................. 8

Hukum Coloumb.............................................................................................. 8

2.2. Dielektrik .................................................................................................. 9

2.3. Kapasitor ................................................................................................ 11

2.3.1. Kapasitansi ........................................................................................... 12

2.3.2. Kapasitor dua plat sejajar ..................................................................... 12

2.4. Sensor Ultrasonik HC-SR04 .................................................................. 14

2.5. Mikrokontroler Arduino UNO ............................................................... 16

2.6. DHT-22 Humidity and Temperatur Sensor ............................................ 18

2.7. Alumunium ............................................................................................. 19

2.7.1. Alumunium Paduan ............................................................................. 20

2.7.2. Paduan Aluminium-Seng ..................................................................... 20

ix

BAB III ................................................................................................................. 23

METODE PENELITIAN ...................................................................................... 23

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................ 23

3.2. Alat dan Bahan ....................................................................................... 23

3.3. Tahap dan Alur Penelitian ...................................................................... 23

3.3.1. Persiapan Penelitian ............................................................................. 24

3.3.2. Perancangan dan Pembuatan Alat Penelitian....................................... 24

3.3.4. Pengujian Alat...................................................................................... 28

3.3.5. Analisis Data ........................................................................................ 29

3.4. Metode Pengambilan Data ..................................................................... 29

BAB IV ................................................................................................................. 30

HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................. 30

4.1. Hasil Rancangan Bangun Sistem Sensor Kapasitif Touchless Hardware

30

Hasil Rancangan Bangun Hardware ................................................................ 30

Hasil Rancang Bangun Software ...................................................................... 32

4.2. Hasil Pengujian Respon Sensor Terhadap Temperatur .......................... 33

4.3. Hasil Pengamatan Nilai Kapasitif Terhadap Pengaruh Jarak ................. 34

4.3.1. Hasil Pengaruh Jarak Terhadap Luas Plat 13 Inch.......................... 34



4.3.4. Hasil Pengaruh Jarak Terhadap Luas Plat 8 Inch............................ 38

4.4. Grafik Dimensi Setiap Plat (1/jarak) ...................................................... 41

4.5.1. Grafik Resolusi Spasial Plat 13 Inch ................................................... 42



4.5.4. Grafik Resolusi Spasial Plat 8 Inch ..................................................... 44

BAB V ................................................................................................................... 45

KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 45

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

5.2. Saran ....................................................................................................... 46

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 47

LAMPIRAN .......................................................................................................... 49

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Gambar 2.2

Gambar 2.3

Gambar 2.4

Gambar 2.5

Gambar 2.6

Gambar 2.7

Gambar 3.1

Gambar 3.2

Gambar 3.3

Gambar 3.4

Gambar 3.5

Gambar 4.1

Gambar 4.2

Ganbar 4.3

Grafik 4.3

Grafik 4.4

Grafik 4.5

Grafik 4.6

Grafik 4.7

Grafik 4.8

Grafik 4.9

Grafik 4.10

Grafik 4.11

Grafik 4.12

Kapasitor

Kapasitor dua buah plat sejajar

Sensor Ultrasonik HCSR04

Cara kerja Sensor Ultrasonik HCSR04

Arduino UNO

Sensor DHT-22

Arduino Lilypad

Diagram Alir Penelitian

Rangkaian Sensor Kapasitif

Rangkain Pembaca Ultrasonik dan DHT22

Proses kerja program sensor kapasitif

Proses kerja program sensor ultrasonik dan sensor DHT-22

Rangkaian Sensor Kapasitif

Rangkain Sensor Ultrasonik dan DH-T22

Hasil Rancang Bangun System Sensor Kapasitif Touchless

(a) Pengaruh jarak terhadap luas plat 13 Inch; (b) Hasil

fitting regresi untuk luas plat 13 Inch







Hasil Pengujian Repeatability (a) luat plat 13 inch; (b) luat

plat 12 inch; (c) luat plat 10 inch; (d) luat plat 8 inch;

Grafik Dimensi Setiap Plat (1/cm)

Grafik Resolusi Spasial Plat 13 Inch




11

13

15

15

17

18

21

23

24

25

26

27

29

30

30

33

35

37

38

40

41

42

42

43

44

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Tabel 2.2

Tabel 2.3

Tabel 2.4

Tabel 2.5

Tabel 2.6

Tabel 2.7

Tabel 2.8

Tabel 3.1

Tabel 4.2

Permitivitas relatif beberapa dielektrik

Kekuatan dielektrik dari beberapa jenis isolator

Aplikasi sensor berdasarkan prinsip kapasitif

Spesifikasi Sensor Ultrasonik HCSR04

Sepesifikasi Arduino UNO V3

Spesifikasi Sensor DHT-22

Sifat alumunium

Spesifikasi Arduino Lilypad

Alat dan bahan penelitian

Respon Sensor Terhadap Temperatur

10

11

14

16

17

19

20

21

22

32

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dewasa ini teknologi dalam beberapa tahun belakangan berkembang begitu

pesat, terutama pada perkembangan gadget yang menggunakan teknologi layar

sentuh maupun yag menggunakan teknologi proximity. Perangkat input alternatif

yaitu teknologi layar sentuh dan perangkat keras yang menggunakan teknologi itu

sangat populer selama beberapa tahun terakhir dan sering digunakan oleh kita

dalam kehidupan sehari-hari. Hal itu tentunya tidak lepas dari penerapan

teknologi perangkat input penunjuk dan pointing tradisional pada era sebelumnya,

yaitu penggunaan mouse dan keyboard yang sudah dua dekade menemani dan

membantu kita dalam mengoperasikan perangkat lunak. Layar sentuh sendiri

sudah mulai dikembangkan sejak paruh kedua tahun 1960-an yang dilakukan oleh

IBM University of Illinois, Ottawa Kanada [1].

Layar Sentuh adalah sebuah kemajuan teknologi pada perangkat input

pointing dan kontrol yang digunakan untuk memudahkan kita pada saat

mengoperasikan aplikasi perangkat lunak pada komputer atau gadget. Layar

sentuh merupakan tampilan visual elektronik yang dapat mendeteksi keberadaan

dan lokasi sentuhan pada area tampilan, dengan cara menyentuh sebuah layar

dengan jari atau tangan manusia, selain menggunakan jari atau tangan manusia,

layar sentuh juga dapat merasakan benda pasif lainnya yaitu seperti stylus.

Teknologi layar sentuh dapat ditemukan dan digunakan pada informasi publik,

sistem ritel dan restoran, mesin ATM, sistem kontrol dan otomasi, smartphone,

2

tablet, smartwacht, smart tv, konsol game, dan akan terus muncul teknologi baru

yang akan hadir dikemudian hari.

Kemudian munculah beberapa teknologi pada layar sentuh dan gadget yaitu

menggunakan teknologi Touchless user interface (TUI) yaitu proses untuk

berinteraksi dengan perangkat tanpa menyentuhnya secara fisik melalui gerakan

tubuh tanpa menyentuh keyboard, mouse, atau bahkan layar [2].

Kemudian teknologi Natural User Interface (NUI) yang dibuat berdasarkan

dari desain interaksi yang akan terasa alami bagi manusia, dengan tujuan untuk

membuat antarmuka (interface) yang sedemikian rupa sehingga dapat terasa lebih

nyata, dan selanjutnya adalah teknologi Gesture Recognition yaitu sebuah

kemampuan untuk memahami dan menafsirkan gerakan tubuh manusia yang

bertujuan untuk mengendalikan maupun berinteraksi dengan objek lain seperti

pada penggunaan (Nintendo Wii, Microsoft Kinect, Sony Playstation Move, atau

bahkan Leap Motion) yang mampu menciptakan sebuah proses komunikasi baru

dengan perangkat tanpa bersentuhan fisik secara langsung dengan alat input. Hal

tersebut akan menimbulkan sebuah sensasi pengalaman yang baru [3].

Penelitian sebelumnya tentang Applying Electric Field Sensing to Human-

Computer Interface bertujuan untuk melihat interaksi seseorang dengan medan

listrik untuk antarmuka manusia-komputer. Penelitian ini menggunakan elektroda

alumunium, dengan kombinasi tangan dan lengan pengganti adalah tabung

aluminium dengan diameter 7,6 cm dan panjang 48,3 cm yang dihubungkan

melalui kabel untuk mode shunt dan terhubung ke osilator untuk mode

pengiriman. Serta elektroda transmiter yang digunakan berukuran 2,5 cm x 2,5

3

cm, berjarak 15,2 cm di tengah sehingga mampu mendeteksi kontak konduktif

langsung dengan kulit membutuhkan area elektroda yang jauh lebih kecil kurang

dari 5 cm persegi [4].

Fatemeh Aezinia et. all, melakukan penelitian tentang sistem pelacakan gerakan

kapasitif yang bertujuan untuk mendeteksi gerakan tangan atau jari pengguna

pada saat berinteraksi dengan perangkat seperti ponsel dan tablet. Penelitin ini

menggunakan diagram rangkaian kapasitif ke konverter tegangan, kemudian

dengan menggunakan Synchronous Demodulator, dan terakhir menggunakan Low

Pass Filter. Adapun manfaat utama pada penelitian penginderaan kapasitif ini

yaitu mendapatkan disipasi daya yang rendah, kemudahan integrasi yang luas,

efektivitas biaya, dan kekebalan kebisingan. Penginderaan diferensial bertujuan

untuk meningkatkan ketahanan dan meningkatkan akurasi kapasitansi. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa pada penerapan sistem dapat melacak jari

pengguna dalam jarak 10cm dari bidang sensor[5].

Penelitian lain dengan judul, Multi-Functional Capacitive Proximity

Sensing System for Industrial Safety Applications bertujuan untuk menghindari

tabrakan dalam lingkungan industri yang akan dibantu oleh robot melalui

pengukuran jarak objek, pelacakan gerak, dan deteksi profil permukaan.

Penelitian ini, menggunakan elektroda, modul kontrol digital, kapasitansi ke

konverter digital, dan modul pemrosesan data. Penelitian ini menggunakan 16

buah kotak logam sebagai sensor matriks kapasitor dengan dimensi 4 × 4.

Elektroda matriks tersebut dikonfigurasi dan dijalankan oleh logika kontrol

digital. Regresi statistik untuk memperoleh jarak dan melacak gerakan.

Sedangkan pada algoritma mesin (Support Vector Machine, atau SVM) bertujuan

4

untuk mengklasifikasikan profil permukaan pada sensor. Sistem ini menunjukan

mampu mendeteksi objek hingga jarak 20 cm dari sensor, dan memiliki akurasi

lebih dari 90%[6].

Berdasarkan uraian di atas, penelitian ini merancang bangun istem sensor

menggunakan plat alumunium berbasis Arduino. Adapun karakterisasi yang

digunakan adalah karakterisasi statik, seperti pengaruh suhu, luat plat aluminium,

daerah kerja sensor dan pengulangan dengan kondisi dan input yang sama.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dijabarkan di atas, maka dapat

diperoleh beberapa rumusan masalah, yaitu:

1. Bagaimana merancang sensor kapasitif yang terbuat dari plat

alumunium sehingga menghasilkan akurasi yang diharapkan?

2. Bagaimana membuat program dengan menggunakan dua buah

mikrokontroler berbasis Arduino Uno dan Arduino Lilypad sehingga

menghasilkan suatu sistem yang diinginkan?

3. Bagaimana hasil uji karakterisasi dari sensor kapasitif yang terbuat

dari plat alumunium tersebut?

1.3. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Pada penelitian ini menggunakan dua buah mikrokontroler yaitu

dengan Arduino UNO dan Arduino Lilypad yang akan diprogram

menggunakan software Arduino IDE.

5

2. Bahan yang digunakan sebagai sensor kapasitif adalah plat

alumunium.

3. Alat Pengukuran suhu lingkungan pengujian menggunakan sensor

DHT-22.

4. Sensor Ultrasonik HC-SR04 digunakan sebagai alat pengukur jarak

respon antara tangan penulis dengan plat alumunium.

5. Melakukan karakterisasi dengan menggunakan suhu ruang berkisar

pada 25ᵒC - 30ᵒC.

1.4. Tujuan Penelitian

Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut :

1. Merancang bangun prototype system sensor kapasitif touchless dari

plat alumunium.

2. Menganalisis kinerja sensor kapasitif touchless pengaruh temperatur

lingkungan pada saat pengujian.

3. Menganalisis pengaruh jarak respon tangan terhadap plat alumunium

sebagai daerah kerja sensor.

1.5. Manfaat Penelitian

Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai

proses pembuatan sensor kapasitif tanpa sentuhan dari plat alumunium. Disisi lain

dapat mengetahui kakateriasi statik dari sensor kapasitif dengan menggunkan plat

aluminium berbasis andriuino. Hasil karakterisasi statik sebagai dasar untuk

pengembangan karakterisasi dinamik serta aplikasinya.

6

1.6. Sistematika Penulisan

Untuk memberikan gambaran ringkasan pada penyusunan skripsi ini,

penulis akan menyajikan dalam bentuk sistematika skripsi yang berisi lima bab

dengan uraian sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi tentang latar belakang dari penelitian ini,

kemudian perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat

penelitian, hingga sistematika penelitian.

BAB II DASAR TEORI

Pada bab ini berisi teori tentang penelitian sensor kapasitif dan

komponen pendukung lainnya, adapun informasi yang didapat nantinya

akan menjadi acuan pada saat penelitian berlangsung.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini berisi tentang langkah-langkah penelitian, waktu dan

tempat penelitian, alat dan bahan yang digunakan, tahapan peneltian,

sampai dengan perancangan dan metode analisis.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini menyajikan hasil penelitian berupa hasil perancangan

pada perangkat keras (hardware), maupun perangkat lunak (software)

yang digunakan, selanjutnya akan menampilkan hasil pengujian yang telah

dilakukan, serta pembahasan mengenai hasil perancangan tersebut.

7

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisi tentang kesimpulan yang diperoleh dari

penelitian yang telah dilakukan, dan memberikan saran untuk penelitian

selanjutnya agar lebih baik lagi.

8

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Medan listrik

Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh sebuah keberadaan muatan

listrik seperti elektron, ion, atau bahkan proton didalam sebuah ruangan yang

berada disekitarnya. Medan listrik memiliki satuan N/C atau biasa dikenal dengan

Newton/Coloumb. Medan listrik umumnya dipelajari di dalam bidang fisika dan

secara tidak langsung juga dipelajari dalam bidang elektronika yang telah

memanfatkan medan listrk ini didalam sebuah kawat konduktor [7].

Hukum Coloumb

Hukum Coloumb berkaitan dengan gaya elektrostatik antara dua titik

muatan yang nilainya akan berbanding lurus dengan perkalian kedua muatan dan

berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua titik bermuatan [8]. Medan listrik

(E) di setiap titik pada ruang didefinisikan sebagai gaya (F) yang diberikan pada

muatan positif pada titik tersebut, kemudian dibagi dengan besar muatan (q) :

E = 𝐹

𝑞 2-1

(E) didefinisikan sebagai limit sehingga pada 𝐹

𝑞 menunjukan (q) lebih kecil

sehingga mendekati nol, agar (E) tidak bergantung pada besar muatan (q) yang

berarti (E) hanya dapat mendeskripsikan efek muatan yang menimbulkan medan

listrik. Medan listrik disemua titik dapat diukur berdasarkan definisi diatas, kita

dapat menghitung berapa besaran (E) [9].

E = 𝐾𝑞𝑄/𝑟2

𝑞 2-2

9

E = k 𝑄

𝑟2 2-3

Dimana :

E = kuat medan listrik

k = konstanta (9. 109𝑁𝑚2/𝐶2)

q = muatan listrik

r = jarak muatan

2.2. Dielektrik

Dielektrik adalah sebuah isolator yang berada di antara kedua buah plat

konduktor pada sebuah kapasitor. Pembuatan kapasitor untuk rentang kapasitansi

dipilih berdasarkan dari geometri kapasitor atau jenis dielektrik yang digunakan.

Dielektrik pada kapasitor memiliki keterbatasan, karena kuat medan listrik yang

besar akan menyebabkan ionisasi pada dielektrik yang akan membuat perubahan

dielektrik yang semula isolator dapat berubah menjadi konduktor dan

menyebabkan dielektrik breakdown [10].

Permitivitas (konsanta dielektrik) akan merepresentasikan rapatan fluks

elektrostatik pada saat benda dilewati oleh arus listrik. Konstanta dielektrik relatif

untuk ruang hampa atau vakum adalah 𝜖0 ≈ 8,854 × 10−12𝐹. 𝑚−1. Dan ꜫ𝑟

merupakan permitivitas relatif (konstanta) untuk bahan dielektrik. Permitivitas

relatif sendiri adalah besaran tanpa dimensi dari suatu bahan dielektrik juga dapat

didefinisikan untuk perbandingan antara nilai kapasitas di dalam bahan dielektrik

[11].

ꜫ = ꜫ0ꜫ𝑟 2-4

10

dimana :

ꜫ = permitivitas bahan (F/m)

ꜫᵒ = permitivitas vakum (F/m)

ꜫ𝑟 = permitivitas relatif bahan (F/m)

Tabel 2.1 Permitivitas relatif beberapa dielektrik [11].

Kuat medan listrik maksimum (Ē𝑚𝑎𝑘) dapat digunakan pada sebuah

dielektrik kapasitor yang biasa disebut dengan kekuatan dielektrik. Kekuatan

dielektrik tersebut sangat bergantung pada struktur dari fisis isolator. Medan

listrik maksimum (Ē𝑚𝑎𝑘) biasa disebut dengan medan listrik dadal (breakdown)

(Ē𝑏𝑑) pada saat beda potensial antar plat maksimum (𝑉𝑚𝑎𝑘). Beda potensial

disebut juga tegangan dadal (breakdown voltage) yang dilambangkan dengan

(𝑉𝑏𝑑) yaitu jika pada plat sejajar jarak antar plat (d) maka (Ē𝑏𝑑) dinyatakan dalam

satuan Kv/mm [10].

Ē𝑏𝑑 = 𝑉𝑏𝑑

𝑑 2-5

dimana :

Ē𝑏𝑑 = medan listrik breakdown

𝑉𝑏𝑑 = tegangan breakdown

d = jarak antar plat

Tabel 2.2 Kekuatan dielektrik dari beberapa jenis isolator [11].

Medium permitivitas relatif

Vakum 1,00000

Udara kering 1,00059

Air 78

Mika 6,0

Kaca 3,8-6,8

Karet 2-3,5

Kertas 3,5

Polietilen 2,3

Teflon 2,1

Titanium oksida 100

11

Medium Kekuatan dielektrik (kV/mm)

Udara 1,00059

N2 3,30

O2 2,90

C2 2,90

Mika 5,0

Kaca 10-50

Karet 40

H2 1,90

He 1,00

2.3. Kapasitor

Kapasitor merupakan sebuah komponen elektronika yang mempunyai

kemampuan untuk menyimpan muatan. Pengertian lain dari Kapasitor adalah

sebuah komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan

listrik. Cara kerja pada kapasitor sangat berbeda dengan akumulator karena dalam

proses penyimpanan muatan listrik tidak terjadi proses perubahan secara kimia

pada bahan kapasitor tersebut, adapun besarnya nilai kapasitansi dari sebuah

kapasitor akan dinyatakan dalam satuan farad (F).

Pada umumnya kapasitor terbuat dari dua buah plat elektroda sejajar yang

akan diletakan berdekatan pada jarak tertentu yang dipisahkan oleh suatu bahan

dielektrik. Kapasitor mempunyai nilai kapasitansi (C), yaitu besaran yang akan

menunjukan kemampuan dari kapasitor tersebut dalam menyimpan suatu muatan

atau energi, sehingga semakin besar nilai kapasitansi (C) maka akan semakin

besar pula muatan atau energi yang dapat tersimpan di dalam nya [10].

Gambar 2.1 Kapasitor [12]

12

2.3.1. Kapasitansi

Kapasitas kapasitor atau yang biasa disebut dengan nilai kapasitansi

(C), merupakan ukuran kemampuan dari kapasitor untuk menyimpan

muatan (Q) pada beda potensial listrik (V). Maka dinyatakan dalam :

C = 𝑄

𝑉 2-6

di mana :

C = Kapasitas dalam satuan farad (F)

Q = Muatan listrik dalam satuan Coulomb

V = Tegangan kapasitor dalam satuan Volt

Bahwa C merupakan tetapan kesebandingan antara Q dan V. Maka

nilai C dari sebuah kapasitor dapat diperbesar dengan memperkecil beda

potensial listrik V, sedangkan pada Q yang tetap. Hal ini dapat dilakukan

dengan cara meletakan isolator atau dielektrik yang berada diantara dua

buah konduktor. Nilai C pada sebuah konduktor sangat bergantung pada

geometri plat konduktor, jenis dielektrik, dimensi kapasitor, dan jarak antara

kedua konduktor [10].

2.3.2. Kapasitor dua plat sejajar

Sebuah kapasitor dua buah plat sejajar terbuat dari dua buah plat

konduktor yang diletakan dengan jarak tertentu sehingga permukaan kedua

plat konduktor itu sejajar. Kedua plat konduktor mempunyai luas (A) yang

sama, jarak antar plat konduktor (d), dan masing –masing plat konduktor

bermuatan Q+ dan Q- pada kerapatan yang sama (σ). medam listrik yang

13

diberikan diantara kedua plat (Ē) adalah 𝜎

ꜫ0 dan Q = σA maka didapat nilai

kapasitas dari kapasitor itu yaitu :

C = ꜫ0𝐴

𝑑 2-7

di mana :



d = jarak antar lempeng elektroda (m)

A = luas setiap lempeng elektroda (𝑚2)

Jadi, didapat bahwa nilai C dari kapasitor plat sejajar dapat diatur

dengan melakukan variasi terhadap jarak antar plat konduktor (d) atau

dengan luas plat konduktor (A) [10].

Gambar 2.2 Kapasitor dua buah plat sejajar [13].

Kapasitansi juga dapat ditemukan dengan cara mengetahui geometri

konduktor dan sifat dielektrik yang berada diantara konduktor tersebut.

C = ꜫ𝑟ꜫ0𝐴

𝑑 2-8

14

di mana :



ꜫ𝑟 = permitivitas relatif bahan (F/m)

d = jarak antar lempeng elektroda

A = luas setiap lempeng elektroda

Tabel 2.3 Aplikasi sensor berdasarkan prinsip kapasitif

No. Aplikasi sensor

kapasitif

Keterangan

1.

Sensor tekanan

menggunakan sebuah membran sehingga tekanan

dapat dideteksi dengan menggunakan sensitif

detektor.

2.

Sensor berat

menggunakan perubahan nilai kapasitansi diantara

dua plat yang berjarak, sehingga niai berubah sesuai

dengan beban yang diterima.

3.

Ketinggian cairan

menggunakan perubahan nilai kapasitansi antara

kedua plat konduktor yang dicelupkan kedalam

cairan.

4.

Jarak

sensor akan bekerja jika ada sebuah objek metal

yang mendekati elektroda kapasitor,maka akan

didapatkan hasil yang berubah-ubah.

5.

Layar sentuh

layar sentuh dengan menggunakan koordinat x dan

y.

6.

linear position

dengan menggunakan metode multiplat, sehingga

sensor kapasitif dapat mengukur posisi yang di

inginkan.

2.4. Sensor Ultrasonik HC-SR04

Sensor jarak ultrasonik HC-SR04 adalah sebuah sensor yang bekerja pada

frekuensi 40KHz berdasarkan prinsip dari pantulan gelombang, yang digunakan

untuk menentukan jarak terhadap sebuah objek yang cukup jauh, ultrasonik tidak

seperti sensor inframerah atau bahkan dengan laser sekalipun. Sensor ultrasonik

memiliki jangkauan deteksi yang cukup luas yaitu memiliki jangkauan minimum

2 cm dan jangkauan maksimum sampai 400 cm [14].

15

Gambar 2.3 Sensor Ultrasonik HCSR04 [15].

Gambar 2.4 Cara kerja Sensor Ultrasonik HCSR04 [16].

Pengukuran jarak menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 ketika pulsa

trigger diberikan pada sensor, maka transmitter akan memancarkan gelombang,

kemudian pada saat yang sama maka sensor akan menghasilkan nilai output yang

menandakan bahwa sensor mulai melakukan waktu pengukuran, kemudian setelah

receiver menerima pantulan oleh suatu objek maka pengukuran akan dihentikan

dengan menghasilkan output. Jika waktu pada pengukuran adalah t dan kecepatan

suara adalah 340 m/s, maka jarak sensor dengan objek dapat menggunakan

Persamaan [17].

𝑠 = 𝑡 × 340 𝑚 𝑠⁄

2 2-9

16

Dimana (s) merupakan jarak di antara sensor dengan objek (m) dan t adalah

waktu tempuh gelombang ultrasonik transmitter menuju ke receiver (s). Adapun

jenis objek yang dapat terbaca oleh sensor ultrasonik berupa zat padat, dan zat

cair. Sensor ultrasonik dapat dengan mudah dihubungkan dengan mikrokontroller

arduino cukup dengan menggunakan pin I/O [14].

Tabel 2.4 Spesifikasi Sensor Ultrasonik HCSR04 [18].

Tegangan Kerja DC 5V

Arus kerja 15mA

Frekuensi kerja 40Hz

Jarak maksimal 4 meter

Jarak minimal 2 cm

Sudut pengukuran 15 derajat

Trigger input 10 μS TTL

Echo output proposional

Dimensi 45x20x15 mm

2.5. Mikrokontroler Arduino UNO

Mikrokontroler merupakan sebuah chip berupa IC (Integrated Circuit) yang

dapat menerima sinyal input, mengolahnya dan memberikan sinyal output sesuai

dengan program yang di berikan ke dalamnya. Secara sederhana mikrokontroler

diibaratkan sebagai otak dari sebuah perangkat yang dapat berinteraksi dengan

sekitar. Mikrokontroler adalah sebuah komputer yang di dalamnya terdapat

mikroprosesor, memori, jalur Input atau Output (I/O) dan perangkat pelengkap

lainnya. Kecepatan pengolahan data pada mikrokontroler lebih rendah jika

dibandingkan dengan PC (Personal Computer).

Adapun kecepatan operasi mikrokontroler pada umumnya berkisar antara 1

– 16 MHz, kapasitas RAM dan ROM hanya berkisar pada byte/Kbyte. Meskipun

kecepatan pengolahan data dan kapasitas memori pada mikrokontroler jauh lebih

kecil. Mikrokontroler sering digunakan pada sistem yang tidak terlalu kompleks

17

dan tidak memerlukan kemampuan komputasi tinggi. Mikrokontroler sering

disebut sebagai embedded system. Embeded system merupakan sebuah sistem

pengendali tertanam pada suatu produk [14].

Arduino Uno merupakan sebuah board yang menggunakan mikrokontroler

ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 buah pin digital (6 pin biasa digunakan

sebagai output PWM), 6 pin input analog, satu buah 16 MHz osilato kristal, satu

buah koneksi USB, satu buah konektor sumber tegangan, header ICSP, dan

sebuah tombol reset. Arduino Uno dapat memuat semua yang dibutuhkan, dengan

menghubungkannya ke sebuah komputer melalui port USB atau bahkan dengan

menggunakan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC.

Gambar 2.5 Arduino UNO [19].

Memori data pada ATMega328 terbagi menjadi 4 bagian, yaitu 32 pin untuk

register umum, 64 pin untuk register I/O, 160 pin untuk register I/O tambahan dan

sisanya 2048 pin untuk data SRAM internal. Atmega328 ini menyediakan UART

TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX).

Firmware Arduino menggunakan USB driver standar [14].

18

Tabel 2.5 Sepesifikasi Arduino UNO V3 [19].

Mikrokontroler Atmega328p

Tegangan operasi 5V

Tegangan Input (disarankan) 7-12V

Tegangan Input (batas) 6-20V

Pin I / O digital 14 (6 output PWM)

PWM digital I / O 6

Pin Input Analog 6

Arus DC Pin I / O 20mA

Arus DC 3,3V 50 mA

Memori flash 32 KB (Atmega328p) 0,5 kb bootloader

SRAM 2 KB (Atmega328p)

EEPROM 1 KB (Atmega328p)

Kecepatan 16 MHz

LED_BUILTIN 13

Panjang 68,6 mm

Lebar 53,4 mm

Berat 25 g

2.6. DHT-22 Humidity and Temperatur Sensor

Sensor DHT-22 merupakan sensor kelembaban dan suhu relatif yang

bekerja menggunakan sensor kelembaban kapasitif dan thermistor untuk

mengukur udara di sekitarnya. Adapun proses pembacaan sensor DHT-22 ini

adalah dengan membaca hasil keluaran sinyal (output) digital pada pin data yang

berupa Suhu kamar dan kelembaban kemudian akan dicetak pada serial monitor

pada Arduino IDE dengan menggunakan perangkat keras Arduino uno sebagai

mikrokontroller [20].

Gambar 2.6 Sensor DHT-22 [21].

Sensor DHT-22 merupakan sensor digital yang dapat mengukur suhu dan

kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama

19

dengan mkrokontroller. Sensor DHT-22 termasuk sensor yang memiliki kualitas

terbaik karena memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik dan mendapatkan fitur

kalibrasi yang sangat akurat sehingga ketepatan saat pembacaan tidak dapat

diragukan, kemudian dinilai dari respon pembacaan data yang cepat, dan dimensi

sensor DHT-22 yang ukurannya kecil, dan dibekali dengan transmisi sinyal

hingga 20 meter, akan membuat sensor DHT-22 ini cocok digunakan sebagai

aplikasi dalam penelitian pengukuran suhu dan kelembaban [21].

Tabel 2.6 Spesifikasi Sensor DHT-22 [22].

2.7. Alumunium

Alumunium merupakan logam yang memiliki kekuatan yang relatif rendah

dan bersifat lunak. Alumunium ditemukan pada tahun 1825 oleh Hans Christian

Oersted. Dan baru diakui secara pasti oleh F. Wohler pada tahun 1827 [23].

Aluminium merupakan logam yang bersifat ringan dan memiliki ketahanan korosi

yang baik, dan dapat menghantarkan listrik yang baik. Walau alumunium dapat

menghantarkan listrik, konduktivitas listriknya berkisar 60% dari logam tembaga,

sehingga alumunium juga dapat digunakan untuk peralatan listrik [24].

Model DHT22

Power supply 3.3-6V DC

Sinyal keluaran sinyal digital

Bahan sensor Kapasitor polimer

Rentang pengoperasian kelembaban 0-100% RH ; suhu -40 ~ 80Celsius

Akurasi kelembaban + -2% RH; suhu <+ - 0,5Celsius

Resolusi sensitivitas Kelembaban 0,1% RH; suhu 0,1Celsius

pengulangan Kelembaban + -1% RH; suhu + -0,2Celsius

Kelembaban hysteresis + -0,3% RH

Stabilitas JangkaPanjang + -0,5% RH / tahun

Periode penginderaan 2s

Dapat digunakan dimana saja Dapat dipertukarkan

Dimensi 14x18x5.5mm

20

Umumnya logam aluminium biasa dicampurkan dengan beberapa logam

lainnya sehingga dapat membentuk jenis aluminium paduan yang di inginkan baik

untuk mendapatkan kekuatan atau mendapatkan sifat alumunium yang lebih baik

untuk penggunaan dalam kehidupan sehari-hari. Penggunaan Alumunium antara

lain untuk proses pembuatan kabel, rangka pesawat terbang, rangka mobil dan

berbagai produk peralatan rumah tangga lainnya. sifat penting yang dimiliki oleh

Alumunium sehingga banyak digunakan sebagai Material Teknik, diantaranya:

Tabel 2.7 Sifat alumunium

No. Sifat Alumunium

1. Ringan

2. Mudah difabrikasi

3. Tahan korosi dan tidak beracun

4. Penghantar listrik dan panas yang baik (konduktor).

5. Mempunyai kekuatannya rendah, dengan Aluminium paduan bisa

meningkatkan sifat mekanisnya.

2.7.1. Alumunium Paduan

Alumunium paduan biasa nya terdiri dari elemen paduan atau

campuran yang umum digunakan pada campuran aluminium berupa silikon,

magnesium, tembaga, seng, mangan, dan juga lithium. Secara umum proses

penambahan logam paduan atau campuran hingga konsentrasi tertentu akan

meningkatkan kekuatan tensil dan kekerasan, serta menurunkan titik lebur

pada alumunium. [24]

2.7.2. Paduan Aluminium-Seng

Paduan atau campuran logam aluminium dengan logam seng

merupakan paduan yang paling terkenal dan umum kita jumpai disekitar

kita, biasanya disebut dengan seri 7xxx yang merupakan paduan antara

alumunium dengan seng dengan penomoran 7070 hingga 7079 [25]. karena

21

biasa digunakan sebagai bahan pembuat rangka pesawat terbang. Paduan

antara alumunium dan seng sendiri dapat memiliki kekuatan tertinggi jika

dibandingkan dengan paduan alumunium dengan logam lainnya, adapun

dengan rincian paduan, aluminium murni ditambahkan dengan 5,5% logam

seng dapat memiliki kekuatan tensil sebesar 580 MPa dengan elongasi

sebesar 11% dalam setiap 50 mm bahan [24].

2.7. Arduino Lilypad

Gambar 2.7 Arduino Lilypad [26].

Arduino Lilypad merupakan mikrontroller single-board yang bersifat open

source sama seperti Arduino UNO hanya berbeda pada dimensinya saja, Melihat

dari dimensi nya, Arduino Lilypad yang berbentuk lingkaran dan memiliki

dimensi yang kecil sehingga dapat digunakan dalam pembuatan robot-robot yang

berdimensi kecil. Arduino Liliypad dirancang untuk memudahkan pada

penggunaan dalam berbagai bidang. Dapat dilihat pada tabel merupakan

spesifikasi dari Arduino Lilypad [26].

Tabel 2.8 Spesifikasi Arduino Lilypad [26].

Mikrokontroler Atmega168 atau Atmega328V

Tegangan operasi 2,7 – 5,5 v

Tegangan input 2,7 – 5,5 v

Pin I / O 14 Pin

Saluran PWM 6 Pin

Saluran input analog 6 Pin

22

Arus DC pin I/O 40 mA

Memori flash 16 KB (2 KB untuk bootloader)

SRAM 1 KB

EEPROM 512 byte

Kecepatan 8 MHz

23

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian “Karakterisasi Sensor Kapasitif Touchless Menggunakan Plat

Alumunium Berbasis Arduino” ini mulai dilaksanakan selama 3 bulan terhitung

dari November 2019 – Januari 2020, yang bertempat di Laboratorium Fisika,

Pusat Laboratorium Terpadu Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah

Jakarta, Ir. H. Juanda No.95, Ciputat, Cempaka Putih, Kota Tangerang Selatan,

15412.

3.2. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

Tabel 3.1 Alat dan bahan penelitian

No Alat dan Bahan Jumlah

1 Laptop 2 Unit

2 Arduino UNO 1 Buah

3 Arduino Lilypad 1 Buah

4 Papan Alumunium 4 Buah

5 Ultrasonik HC-SR04 1 Buah

6 DHT-22 1 Buah

7 Resistor 10 MΩ 1 Buah

8 Kabel Jumper Secukupnya

9 Papan PCB 2 Buah

10 Arduino IDE 1 Buah

11 Windows 10 1 Buah

12 Fritzing 1 Buah

3.3. Tahap dan Alur Penelitian

Tahapan penelitian tersebut terdiri dari perancangan alat, pembuatan

program, hingga pengujian alat. Adapun tahapan keseluruhan dapat dilihat dari

gambar berikut ini:

24

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

3.3.1. Persiapan Penelitian

Pada tahap persiapan ini terjadi proses studi pustaka yang dilakukan

untuk mencari informasi terkait sensor kapasitif touchless yang dapat

digunakan sebagai bahan referensi dari beberapa buku, dan jurnal ilmiah

yang berhubungan dengan penyusunan alat penelitian.

3.3.2. Perancangan dan Pembuatan Alat Penelitian

Pada bagian perancangan dan pembuatan alat penelitian ini terdapat

dua buah proses perancangan untuk melakukan “karakterisasi sensor

kapasitif touchless (tanpa sentuhan) dengan menggunakan plat alumunium”,

yaitu perancangan perangkat keras (hardware), perancangan perangkat lunak

(software).

Pada proses perancangan perangkat keras menggunakan beberapa

komponen perangkat keras yang akan saling terhubung untuk dapat berjalan

dengan baik, penulis menggunakan dua buah Arduino sebagai

Mulai Studi LiteraturPerancangan

AlatPembuatan

Alat

Pembuatan Program

Uji Coba Program

Pengkondisian Lingkungan

Pengujian Alat

Pengambilan Data

Pengolahan Data

Penulisan Skripsi

Selesai

25

mikrokontroler yang digunakan untuk melakukan pembacaan dan

mengendalikan komponen yang terhubung, yaitu mengunakan Arduino

UNO untuk menjalankan proses pada pembacaan sensor kapasitif dari plat

alumunium, kemudian mengunakan Arduino Lilypad untuk menjalankan

sensor DHT-22 untuk mendapatkan variable suhu dan kelembaban,

kemudian sensor ultrasonik HC-04 untuk melakukan pengujian respon jarak

tangan untuk mengetahui nilai kapasintansi pada sensor kapasitif, dapat

dilihat pada gambar berikut.

Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Kapasitif

26

Gambar 3.3 Rangkain Pembaca Ultrasonik dan DHT22

Pada proses perancangan perangkat lunak (software) menggunakan

komponen perangkat lunak yang saling terhubung untuk dapat berjalan

dengan baik, maka proses ini dirancang menggunakan sebuah perangkat

lunak Arduino IDE untuk membaca dan mengendalikan komponen yang

terhubung kepada mikrokontroler untuk membaca dua buah Arduino yang

digunakan, yaitu mengunakan Arduino UNO untuk menjalankan proses

pada sensor kapasitif plat alumunium dan mengunakan Arduino Lilypad

untuk menjalankan proses pembacaaan sensor DHT-22 dan Ultrasonik HC-

SR04. Berikut ini adalah proses diagram alir dari sistem kerja perangkat

luank yang dirancang untuk menjalankan perangkat ini.

27

Gambar 3.4 Proses kerja program sensor kapasitif

28

Gambar 3.5 Proses kerja program sensor ultrasonik dan sensor DHT-22

3.3.4. Pengujian Alat

Setelah melakukan proses perancangan dan pembuatan alat penelitian,

maka akan dilanjut dengan proses selanjutnya yaitu melakukan tahap

29

pengujian yang dilakukan secara keseluruhan yang memiliki tujuan untuk

mengetauhi karakteristik dan nilai dari sensor kapasitif plat alumunium yang

dibuat.

3.3.5. Analisis Data

Pada proses ini merupakan proses mengetahui bagaimana cara kerja

dari sensor kapasitif plat alumunium sebagai sensor tanpa sentuhan. Analisa

yang dapat dilakukan yaitu dengan cara menganalisa nilai kapasitansi yang

tertera pada serial monitor, yang dikeluarkan oleh sensor kapasitif yang

menerima respon dari tangan penulis pada saat melakukan pengujian,

kemudian mengetahui jarak respon yang ideal terhadap sensor kapasitif plat

alumunium, dan mengetahui temperatur optimal agar sensor kapasitif plat

alumunium dapat berkerja dengan baik.

3.4. Metode Pengambilan Data

Pada metode pengambilan data pada “uji karakterisasi sensor kapasitif

touchless” ini diperoleh dengan cara melakukan beberapa tahapan pengujian,

tahapan pertama yaitu dengan cara melakukan pengujian Temperatur lingkungan

terhadap sensor kapasitif plat alumunium, kemudian pengujian jarak respon

tangan terhadap plat alumunium, dan pengujian terhadap dimensi plat alumunium.

30

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil dan pembahasan akan diuraikan tentang hasil perancangan sistem

sensor kapasitif touchless serta karakterisasi statik, seperti: pengaruh suhu,

pengaruh jarak sensor kapasitif terhadap plat, pengaruh luas plat aluminium,

pengulangan (repeatability), linearitas, dan resolusi. Adapun hasil dan

pembahasan karakterisasi sensor kapasitif touchless akan dijelaskan lebih detail

dalam sub bab di bawah ini.

4.1. Hasil Rancangan Bangun Sistem Sensor Kapasitif Touchless Hardware

Hasil Rancangan Bangun Hardware

Telah berhasil dibuat sistem sensor kapasitif touchless dengan

menggunakan plat alumunium berbasis andriuno, seperti yang ditunjukan dalam

gambar 4.1 di bawah ini :

Gambar 4.1 Rangkaian Sensor Kapasitif

31

Gambar 4.2 Rangkain Sensor Ultrasonik dan DH-T22

Ganbar 4.3 Hasil Rancang Bangun System Sensor Kapasitif Touchless

Sistem sensor kapasitif touchless menggunakan tiga buah sensor untuk

melakukan proses pembacaan, yaitu sensor kapasitif, sensor ultrasonik dan sensor

DHT22.

32

Prinsip kerja dari system sensor kapasitif touchless adalah plat alumunium

diletakkan pada meja datar dengan tujuan bagian plat memiliki ketinggian yang

sama agar dapat menentukan tingkat akurasinya. Sedangkan, sensor ultrasonik

diletakkan pada telapak tangan yang menghadap ke arah plat kapasitif dengan

tujuan untuk menentukan jarak yang presisi sesuai dengan gerakan tangan pada

saat melakukan proses pengambilan data. Terakhir sensor DHT22 diletakkan

berada dibagian lengan dengan tujuan untuk mengukur temperatur dan

kelembaban lingkungan realtime pada saat melakukan pengambilan data.

Hasil Rancang Bangun Software

Perancangan software berfungsi sebagai perintah untuk menentukan kerja

otomatisasi sensor kapasitif touchless. Ada tiga proses yang terdapat didalam

program ini, yaitu: pertama; proses pembacaan sensor kapasitif touchless saat

diberikan respon jarak oleh tangan. Kedua; proses pembacaan pada sensor

ultrasonik. Sensor ultrasonik dilakukan kalibrasi terlebih dahulu untuk

menentukan tingkat akurasi yang sesuai dengan alat ukur yang ada. Adapun

proses pembacaan sensor ultrasonik pada saat pergerakan tangan dengan jarak 2

cm sampai dengan 16 cm di atas plat kapasitif. Ketiga; proses pembacaan pada

sensor DHT22. Sensor DHT22 dilakukan kalibrasi terlebih dahulu dengan

membandingkan data temperatur dan kelembaban dengan alat ukur thermometer

untuk menentukan tingkat akurasi. Adapun proses pembacaan Sensor DHT22

pada saat pengambilan data dengan mengukur temperatur dan kelembaban

lingkungan secara realtime. Jadi, Penggunaan sensor DHT22 bertujuan untuk

mengetahui temperatur dan kelembaban lingkungan secara realtime pada saat

melakukan proses pengambilan data.

33

4.2. Hasil Pengujian Respon Sensor Terhadap Temperatur

Setelah berhasil membuat system sensor kapasitif touchless, selanjutnya

malakukan proses pengambilan data pengaruh temperatur lingkungan terhadap

nilai kapasitansi. Pengambilan data ini bertujuan untuk dapat menentukan

temperatur dan kelembaban lingkungan percobaan yang sesuai untuk sensor

kapasitif toucheless.

Pengambilan data dilakukan sebanyak lima kali dengan luas plat tetap (12

Inch), jarak plat terhadap tangan tetap (5 cm) dan variable temperatur lingkungan

percobaan (21oC - 30oC) serta dalam waktu dan tempat yang sama. Hasil

pengukuran nilai kapasitansi terhadap perubahan temperature ditunjukan pada

tabel 4.1 ditunjukan di bawah ini.

Tabel 4.1 Respon Sensor Terhadap Temperatur

Lplat

(Inch)

Tr

(ᵒC)

Tp

(ᵒC)

Humidity

(%)

Kec Resp

(ms)

Jarak

(cm)

Kapasitansi

(a.u)

12 30 30 82.86 461 5 7965.88 12 29 29 79.78 524 5 6097.514 12 28 28 77.20 503 5 4438.166 12 27 27 73.32 420 5 3282.366 12 26 26 69.13 520 5 2590.115 12 25 25 67.50 416 5 2458.57 12 24 24 65.48 366 5 2123.9 12 23 23 63.52 300 5 2060.322 12 22 22 61.61 246 5 1998.369 12 21 21 56.68 228 5 1838.461

Berdasarkan tabel 4.1 menunjukan bahwa temperatur sangat berpengaruh

terhadap kinerja sensor kapasitif touchless, dimana semakin tinggi suhu

lingkungan maka semakin tinggi juga nilai kapasitansi yang dihasilkan oleh

sensor kapasitif touchless tersebut. Sedangkan waktu yang dibutuhkan sensor

untuk ditampilkan ke laptop yang biasa disebut kecepatan respon menunjukan

34

data yang fluktuatif. Terlihat pada table 4.1 dari suhu (21 – 26) oC menunjukan

kecepatan respon menaik, dan pada suhu 27 oC mengalami penurunan, selanjutnya

pada suhu (28-29) oC mengalami kenaikan kembali dan pada suhu 30 oC

mengalami penurunan kecepatan respon. Hal ini diduga akibat salah satu

komponen elektronik yang ada di andriuno mengalami panas yang berakibat

penurunan kinerja andriuno sendiri.

4.3. Hasil Pengamatan Nilai Kapasitif Terhadap Pengaruh Jarak

Bagaian ini akan di jelaskan hasil pengujian pengaruh jarak sensor terhadap

plat aluminium. Berdasarkan hasil pengujian respon sensor terhadap pengaruh

temperatur menunjukan bahwa sensor kapasitif bekerja pada temperatur (25 – 30)

oC. Jadi, pengamatan pengaruh jarak terhadap plat menggunakan tempertur sekitar

28 oC. Dengan memvariasikan luas plat (A), yaitu: (13 Inch = 551,61 cm), (12

Inch = 466,55 cm), (10 Inch = 311,6 cm), dan (8 Inch = 187 cm). Serta

memvariasikan jarak respon (d) sensor terhadap plat kapasitif masing-masing (2 –

16) cm. Hasil Pengamatan akan dijelaskan lebih detail pada sub bab di bawah ini.

4.3.1. Hasil Pengaruh Jarak Terhadap Luas Plat 13 Inch

Hasil pengamatan nilai kapasitansi dengan luas plat 13 Inch, pada

temperature 28 oC dan variasi jarak (2 cm - 16 cm) dengan penambahan jarak

sensor terhadap plat sebesar 1 cm. Hasil pengamatan ditunjukan dalam tabel 4.4

di bawah ini :

35

y = 11066x + 1718.3R² = 0.7488

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 0.2 0.4 0.6

Kap

asit

ansi

Jarak (cm)

Fitting Regresi Linear 1/x

(a) (b)

Grafik 4.4 (a) Pengaruh jarak terhadap luas plat 13 Inch; (b) Hasil fitting regresi untuk

luas plat 13 Inch

Berdasarkan hasil pengamatan yang ditunjukan pada grafik 4.4 (a) dengan

luas plat 13 inch menunjukan bahwa pada jarak (2-6) cm respon sensor linier. Ini

menunjukan bahwa daerah kerja sensor berada pada rentang tersebut. Artinya

sensor memberikan respon pada jarak (2-6) cm. Sedangkan pada jarak (6-16) cm

menunjukan nilai kapaistif fluktuasi disini bisa dikatakan terjadi saturasi

(konstan), artinya sensor tidak dapat bekerja pada daerah tersebut. Nilai kapasitif

fluktuasi pada daerah (7-16) cm diduga kuat disebabkan oleh luas plat lebih besar

dari luas tangan sehingga ada pengaruh permaebilitas udara. Permaebilitas udara

ini yang mengakibatkan nilai kapasitansi naik turun.

Pengaruh jarak terhadap plat pada daerah (2-6) cm menunjukan nilai

kapasitansi (C) menurun secara linier seiring dengan penambahan jarak. Dengan

kata lain bahwa semakin besar jarak (d) maka semakin kecil nilai kapasitansi (C)

yang dihasilkan oleh system sensor kapasitif. Hasil ini diperkuat dengan fitting

regresi linier (1/x) yang dintunjukan pada grafik 4.4.(b), yaitu: y = - 11066 x +

36

y = 10074x + 1189.4R² = 0.8861

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 0.2 0.4 0.6

Kap

asit

ansi

Jarak (cm)


1718,3 dengn tingkat kepercayaan 0,7488. Hal ini juga sesuai dengan persamaan

2-7 bahwa kapasitif sama dengan luas plat dibagi dengan jarak (𝐶 =𝐴

𝑑 ) makna

fisisnya adalah nilai kapasitansi berbanding terbalik terhadap jarak, yaitu semakin

besar jarak (d) maka semakin kecil nilai kapasitansi (C).


(a) (b)

Grafik 4.5 (a) Pengaruh jarak terhadap luas plat 12 Inch; (b) Hasil fitting regresi untuk

luas plat 12 Inch


temperature 28,5 oC dan variasi jarak (2 – 16) cm dengan penambahan jarak

sensor terhadap plat sebesar 1 cm ditunjukan dalam tabel 4.5. Hasil pengamatan

menunjukan bahwa pada jarak (2-6) cm terjadi linieritas seperti yang ditunjukan

pada grafik 4.5.(a). Daerah linier menunjukan daerah kerja sensor, artinya sensor

memberikan respon pada jarak tersebut. Sedangkan pada jarak (7-8) cm terjadi

37

y = 9623.1x - 9.1109R² = 0.8949

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 0.2 0.4 0.6

Kap

asit

ansi

Jarak (cm)


saturasi (konstan). Sementrar untuk jarak (9-15) terjadi linieritas kedua dan jarak

(15-16) cm terjadi saturasi (konstan). Nilai kapasitif pada jarak (7-16) cm

menunjukan ada daerah yang linieritas kedua, akan tetapi daerah ini bukan daerah

kerja sensor. Nilai kapasistif pada jarak tersebut dipengaruhi oleh permaebilitas

udara yang tidak tertutup oleh tangan.

Pengaruh jarak terhadap plat pada jarak (2-6) cm menunjukan nilai



yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan persamaan 2.7 bahwa kapasitif sama

dengan luas plat dibagi dengan jarak (𝐶 =𝐴

𝑑 ) makna fisisnya adalah nilai

kapasitansi berbanding terbalik terhadap jarak, yaitu semakin besar jarak (d) maka

semakin kecil nilai kapasitansi (C). Oleh karena itu, Hasil tersebut dilakukan

fitting regresi linier (1/x) yang dintunjukan pada grafik 4.5.(b). Hasil fitting

regresi linier memperkuat hasil eksperimen, yaitu: y = 10074 x + 1189,4 dengn

tingkat kepercayaan 0,8861.


(a)

(b)

Grafik 4.6 (a) Pengaruh jarak terhadap

38

luas plat 10 Inch; (b) Hasil fitting regresi untuk luas plat 10 Inch


temperature 28,15 oC dan variasi jarak (2-16) cm dengan penambahan jarak

sensor terhadap plat sebesar 1 cm. Hasil pengamatan menunjukan bahwa pada

jarak (2-10) cm terjadi linieritas seperti yang ditunjukan pada grafik 4.6.(a).

Daerah ini merupakan daerah kerja sensor, artinya sensor memberikan respon

pada daerah tersebut. Sedangkan pada jarak (11-16) cm menunjukan terjadi

saturasi (konstan), ini artinya sensor tidak dapat bekerja pada daerah tersebut.

Pengaruh jarak terhadap plat pada daerah (2–10) cm menunjukan nilai



yang dihasilkan. Hasil ini diperkuat dengan fitting regresi linier (1/x) yang

dintunjukan pada grafik 4.6.(b), yaitu: y = 9623 x + 9,1109 dengn tingkat

kepercayaan 0,8949. Hal ini sesuai dengan persamaan 2-7 bahwa kapasitif sama

dengan luas plat dibagi dengan jarak (𝐶 =𝐴

𝑑 ) makna fisisnya adalah nilai

kapasitansi berbanding terbalik terhadap jarak, yaitu semakin besar jarak (d) maka

semakin kecil nilai kapasitansi (C).



temperature 28,20 oC dan variasi jarak (2 cm - 16 cm) dengan penambahan jarak

sensor terhadap plat sebesar 1 cm. Hasil pengamatan ditunjukan dalam gambar

4.7 di bawah ini :

39

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 5 10 15 20

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (cm)

Plat 8 Inch

(a) (b) Grafik 4.7 (a) Pengaruh jarak terhadap luas plat 8 Inch; (b) Hasil fitting regresi untuk

luas plat 8 Inch

Berdasarkan hasil pengamatan yang ditunjukan pada gambar 4.7.(a) bahwa

pada jarak (2-15) cm terjadi linieritas. Daerah ini merupakan daerah kerja sensor,

artinya sensor memberikan respon pada daerah tersebut. Sedangkan pada jarak

(15-16) cm terjadi saturasi (konstan), yang artinya sensor tidak dapat bekerja pada

daerah tersebut.

Pengaruh jarak terhadap plat aluminium pada daerah (2-15) cm

menunjukan nilai kapasitansi (C) menurun secara linier seiring dengan

penambahan jarak. Dengan kata lain bahwa semakin besar jarak (d) maka semakin

kecil nilai kapasitansi (C) yang dihasilkan. Hasil ini diperkuat dengan fitting

regresi linier (1/x) yang dintunjukan pada gambar 4.7.(b), yaitu: y = 8899,4 x +

244,45 dengn tingkat kepercayaan 0,8352. Hal ini sesuai dengan persamaan 2-7

bahwa kapasitif sama dengan luas plat dibagi dengan jarak (𝐶 =𝐴

𝑑 ) makna

y = 7999.6x + 163.41R² = 0.9491

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 0.2 0.4 0.6

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (cm)


40

fisisnya adalah nilai kapasitansi berbanding terbalik terhadap jarak, yaitu semakin

besar jarak (d) maka semakin kecil nilai kapasitansi (C).

4.4. Hasil Pengujian Repeatability

Pengujian ini dilakukan untuk melihat pengukuran seberapa baik ouput

apabila diukur berkali-kali dengan nilai input yang sama. Adapun hasil

pengukuran ditunjukan pada grafik 4.8 di bawah ini.

(a) (b)

(c) (d) Grafik 4.8 Hasil Pengujian Repeatability (a) luat plat 13 inch; (b) luat plat 12 inch; (c) luat

plat 10 inch; (d) luat plat 8 inch;

41

Pengukuran sebanyak 3 kali dengan nilai input yang sama menghasilkan

nilai kapasitansi yang sama seperti ditunjukan pada grafik 4.8. Hal ini

menunjukan bahwa system sensor yang telah dibangun memiliki repeatability

yang sangat baik.

4.4. Grafik Dimensi Setiap Plat (1/jarak)

Perhitungan 1/jarak ini untuk memperkuat hasil pengamatan pengaruh jarak

terhadap plat. Hasil perhitungan ditunjukan pada grafik 4.9 di bawah ini:

Grafik 4.9 Grafik Dimensi Setiap Plat (1/cm)

Grafik 4.9 menunjukan bahwa untuk luas plat 13 Inch memiliki nilai rata-

rata kapasitansi terbesar 8450,68 a.u, luas plat 12 Inch memiliki rata-rata nilai

kapasitansi terbesar 6002,42 a.u, luas plat 10 Inch memiliki nilai rata-rata

kapasitansi terbesar 4062,03 a.u dan luas plat 8 Inch memiliki rata-rata nilai

kapasitansi terbesar 3724,60 a.u. Jadi, dapat disimpulkan bahwa semakin besar

luas plat kapasitif (A) maka semakin besar pula nilai kapasitansi (C).

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (1/cm)13 Inch 12 Inch 10 Inch 8 Inch

42

4.5. Hasil Pengujian Resolusi Spasial

Pengujian resolusi spasial dilakukan untuk mengetahui wilayah kerja sensor

yang optimal sepanjang plat. Adapun faktor yang mempengaruhi hasil pengujian

resolusi spasial pada saat pengambilan data salah satunya adalah temperatur dan

kelembaban lingkungan. Kriteria daerah kerja sensor yang optimal adalah pada

hasil pengukuran sensor sekitar ± 0,1 dengan batas toleransi sampai ± 0,5. Hasil

dan pembahasan pengujian resolusi spasial akan diuraikan secara detail pada sub

bab di bawah ini. 𝑠𝑛(𝑑)

4.5.1. Grafik Resolusi Spasial Plat 13 Inch

Grafik 4.10 Grafik Resolusi Spasial Plat 13 Inch

Grafik 4.10 menunjukan hasil pengujian resolusi parsial luas plat 13

Inch, terlihat bahwa pada jarak 2 cm samapai dengan 5cm wilayah kerja

optimal sensor kapasitif dalam batas toleransi. Sedangkan pada jarak 8 cm

sampai dengan jarak 11 cm memiliki wilayah kerja optimal yang baik akan

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 5 10 15 20

Pen

guku

ran

sen

sor 𝑠𝑛

(𝑑)

Jarak (cm)

Plat 13 Inch

43

tetapi daerah ini bukan daerah kerja sensor. Jadi, system sensor kapasitif

tetap dapat digunakan dengan hasil dan presisi yang baik.




Inch, terlihat bahwa pada jarak 2 cm samapai dengan 10 cm wilayah kerja

optimal sensor kapasitif. Sedangkan jarak sekitar 12 cm memiliki nilai

resolusi spasial diluar batas toleransi, akan tetapi jarak 12 cm sampai

dengan jarak 16 cm memiliki wilayah kerja optimal yang baik akan tetapi

daerah ini bukan daerah kerja sensor. Berdasarkan hasil tersebut, sistem

sensor kapasitif dapat digunakan dengan hasil dan presisi yang baik.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 5 10 15 20

Pen

guku

ran

sen

sor 𝑠𝑛

(𝑑)

Jarak (cm)

Plat 12 Inch

44





optimal sensor kapasitif. Sedangkan pada jarak 13 cm sampai dengan jarak

16 cm memiliki wilayah kerja diluar batas toleransi. Hasil tersebut

menunjukan bahwa sistem sensor kapasitif dapat digunakan dengan hasil

dan presisi yang baik.


0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 5 10 15 20

Pen

guku

ran

sen

sor 𝑠𝑛

(𝑑)

Jarak (cm)

Plat 10 Inch

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 5 10 15 20

Pen

guku

ran

sen

sor

sn(d

)

Jarak (cm)

Plat 8 Inch

45




optimal sensor kapasitif. Sedangkan jarak 16 cm memiliki wilayah kerja

diluar batas toleransi. Berdasarkan hasil tersebut, sistem sensor kapasitif

dapat digunakan dengan hasil dan presisi yang sangat baik.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil yang didapat pada penelitian ini, dapat ditarik beberapa

kesimpulan sebagai berikut :

1. Telah berhasil dibuat prototype system sensor kapasitif touchless dari plat

alumunium dengan hasil repeatability dan resolusi spasial sangat baik.

2. Sistem sensor kapasitif touchless secara umum dapat bekerja pada suhu

lingkungan antara 25 oC sampai dengan 30 oC.

3. Sistem sensor kapasitif touchless secara umum memiliki daerah kerja antara

(2 – 6) cm. Namun pada luas plat 10 inch dan 8 inch memiliki daerah kerja

berturut-turut (2 – 12) cm dan (2 – 15) cm. Jadi, semakin kecil luas plat

maka jangkauan daerah kerja sensor makin bertambah.

46

5.2. Saran

Adapun saran untuk pengembangan penelitian selanjutnya terkait sensor

kapasitif touchless adalah sebagai berikut :

1. Ukuran luas plat agar dibuat blok-blok kecil dan disusun seperti lantai.

2. Ada pengembangan lebih lanjut, seperti karakterisasi dinamik dan

aplikasinya.

47

DAFTAR PUSTAKA

[1] "Touchscreen," 3 September 2019. [Online]. Available:

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Touchscreen. [Accessed 16 Desember 2019].

[2] "Touch user interface," 13 desember 2019. [Online]. Available:

https://en.wikipedia.org/wiki/Touch_user_interface. [Accessed 20 januari 2020].

[3] Dapartement of Applied I.T. CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Gothenburg, Sweden, "A Natural User Interface and Touchless Interaction

Approach on Web Browsing," 2013.

[4] Thomas G. Zimmerman et. all, "Applying Electric Field Sensing to Human-

Computer Interface," 1995.

[5] Fatemeh Aezinia et. all, "Three Dimensional Touchless Tracking of Objects Using

Integrated Capacitive Sensors," vol. 58, 2012.

[6] Fan Xia and Behraad Bahreyni, "Multi-Functional Capacitive Proximity Sensing

System for Industrial Safety Applications," 2016.

[7] "Medan Listrik," 6 September 2019. [Online]. Available:

http://id.wikipedia.org/wiki/medan_listrik . [Accessed 10 februari 2020].

[8] D. E. Umar, Buku Pintar Fisika, Jakarta: Media Pusindo, 2008.

[9] D. C. Giancoli, Fisika Edisi Kelima, Jakarta: Erlangga, 2001.

[10] B. M. E. J. &. T. K. Priyambodo, Fisika Dasar Listrik, Magnet, Optika Fisika

Modern, Yogyakarta: C.V ANDI OFFSET, 2010.

[11] A. Pramanik, ELECTROMAGNETISM : THEORY AND APPLICATION, 2nd

Ed, New Delhi: Asoke K. Ghosh. PHI Learning Private Limited, 2009.

[12] "Kondensator," 16 Oktober 2019. [Online]. Available: [12

48

https://id.wikipedia.org/wiki/Kondensator. [Accessed 5 Februari 2020].

[13] "Capacitor," 5 Juni 2004. [Online]. Available:

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Capacitor. [Accessed 10 Februari 2020].

[14] “Ultrasonik,” [Online]. Available: https://eprints.polsri.ac.id]. [Diakses 10 Februari

2020].

[15] "Sensor Ultrasonik hc-sr04," 2016. [Online]. Available:

http://www.google.com/sensorultrasonikhc-sr04. [Accessed 10 Februari 2020].

[16] “cara-kerja-dan-karakteristik-sensor-ultrasonic-hcsr04,” [Online]. Available:

https://www.andalanelektro.id/2018/09/cara-kerja-dan-karakteristik-sensor-

ultrasonic-hcsr04.html.. [Diakses 10 Februari 2020].

[17] A. M. A. S. V. P. T. Krishnamohan, "Human following Trolley - Auto Walker,"

2016.

[18] “hc-sr04-datasheet,” [Online]. Available: https://www.electroschematics.com/hc-

sr04-datasheet/. [Diakses 10 februari 2020].

[19] “arduino-uno-rev3,” [Online]. Available: https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-

rev3. [Diakses 15 februari 2020].

[20] “DHT-22,” [Online]. Available: https://repository.usu.ac.id. [Diakses 15 febuari

2020].

[21] “dht22-sensors-temperature-and-humidity-tutorial-using-arduino,” [Online].

Available: https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/dht11-dht22-sensors-

temperature-and-humidity-tutorial-using-arduino/. [Diakses 15 februari 2020].

[22] “datasheets Sensors Temperature DHT22,” [Online]. Available:

www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Temperature/DHT22.pdfAosongElectronic

sCo.,Ltd. [Diakses 16 februari 2020].

[23] H. N. Holmes, “The story of aluminum,” 1930.

[24] emira eldina ihsan, gusdikal candra, nandi firdaus, setri delvita sari, ananda

outra/kimia universitas negeri padang, “Aluminium”.

[25] "paduan alumunium," [Online]. Available: https://repository.untag-sby.ac.id].

[Accessed 16 februari 2020].

[26] "Arduino Board LilyPad," [Online]. Available:

https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardLilyPad/]. [Accessed 16 februari

2020].

49

LAMPIRAN

Hasil Pengujian Respon Sensor Terhadap Temperatur

Lplat (Inch)

Tr (ᵒC)

Tp (ᵒC)

Humidity (%)

Kec Resp (ms)

Jarak (cm)

Kapasitansi (a.u)

12 30 30 82.86 461 5 7965.88

12 29 29 79.78 524 5 6097.514

12 28 28 77.20 503 5 4438.166

12 27 27 73.32 420 5 3282.366

12 26 26 69.13 520 5 2590.115

12 25 25 67.50 416 5 2458.57

12 24 24 65.48 366 5 2123.9

12 23 23 63.52 300 5 2060.322

12 22 22 61.61 246 5 1998.369

12 21 21 56.68 228 5 1838.461

Hasil Pengaruh Jarak Terhadap Luas Plat 13 Inch

50


Lplat (Inch)

Tr (ᵒC)

Tp (ᵒC)

Humidity (%)

Kec Resp (ms)

Jarak (cm)

Kapasitansi (a.u) Rata rata (a.u)

Deviasi (a.u) 1 2 3

13 28 27,2 93,5 175 2 7803,68 8530,90 9017,45 8450,68 610,8488

13 28 27,2 93,5 175 3 5205,94 5481,09 5555,46 5414,16 184,1207

13 28 27,2 93,5 175 4 3613,35 3643,59 3520,57 3592,50 64,10474

13 28 27,2 93,5 175 5 2768 ,21 2697,37 2518,64 2661,41 126,3812

13 28 27,2 93,5 175 6 2447,01 2365,45 2211,76 2341,41 119,4538

13 28 27,2 93,5 175 7 2459,96 2414,40 2318,20 2397,52 72,37178

13 28 27,2 93,5 175 8 2651,37 2654,69 2612,56 2639,54 23,42426

13 28 27,2 93,5 175 9 2899,15 2940,22 2925,34 2921,57 20,79293

13 28 27,2 93,5 175 10 3115,71 3169,20 3143,82 3142,91 26,75661

13 28 27,2 93,5 175 11 3246,66 3282,89 3210,72 3246,76 36,0851

13 28 27,2 93,5 175 12 3272,42 3267,15 3125,96 3221,84 83,0792

13 28 27,2 93,5 175 13 3206,30 3150,58 2944,48 3100,45 137,92

13 28 27,2 93,5 175 14 3096,55 3006,52 2778,61 2960,56 163,8771

13 28 27,2 93,5 175 15 3024,76 2951,47 2796,19 2924,14 116,7101

13 28 27,2 93,5 175 16 3106,84 3146,13 3221,76 3158,24 58,40977

Lplat (Inch)

Tr (ᵒC)

Tp (ᵒC)

Humidity (%)

Kec Resp (ms)

Jarak (Cm)


Deviasi (a.u) 1 2 3

12 28,5 27,2 93,5 302 2 5932,42 5860,94 6213,89 6002,42 186,596

12 28,5 27,2 93,5 302 3 4482,32 4458,08 4584,40 4508,26 67,03811

12 28,5 27,2 93,5 302 4 3638,47 3634,45 3630,44 3634,45 4,015001

12 28,5 27,2 93,5 302 5 3212,53 3210,06 3146,11 3189,57 37,65484

12 28,5 27,2 93,5 302 6 3045,08 3032,49 2956,46 3011,34 47,94541

12 28,5 27,2 93,5 302 7 3005,30 2977,20 2917,81 2966,77 44,66782

12 28,5 27,2 93,5 302 8 2991,14 2947,44 2917,56 2952,05 37,00568

12 28,5 27,2 93,5 302 9 2929,14 2874,26 2874,38 2892,59 31,6504

12 28,5 27,2 93,5 302 10 2774,85 2716,50 2737,86 2743,07 29,52183

12 28,5 27,2 93,5 302 11 2512,17 2460,80 2488,99 2487,32 25,72569

12 28,5 27,2 93,5 302 12 2154,15 2121,61 2139,65 2138,47 16,30206

12 28,5 27,2 93,5 302 13 1742,07 1741,15 1733,11 1738,78 4,928989

12 28,5 27,2 93,5 302 14 1346,41 1389,47 1343,59 1359,82 25,71345

12 28,5 27,2 93,5 302 15 1066,11 1164,40 1076,49 1102,33 54,00129

12 28,5 27,2 93,5 302 16 1029,04 1191,61 1068,46 1096,37 84,80258

Lplat Tr Tp Humidity Kec Resp Jarak Kapasitansi (a.u) Rata rata Deviasi

51


Hasil Pengaruh Jarak Terhadap Luas Plat 8 Inc

Grafik LeastSquare 1/Jarak Pada setiap plat

y = 11066x + 1718.3R² = 0.7488

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (1/cm)

Plat 13 Inch

(Inch) (ᵒC) (ᵒC) (%) (ms) (Cm) 1 2 3 (a.u) (a.u)

10 28,15 27,5 92,00 292 2 4060,02 4099,89 4026,19 4062,03 36,89123

10 28,15 27,5 92,00 292 3 3500,47 3354,31 3442,76 3432,51 73,61679

10 28,15 27,5 92,00 292 4 2986,05 2976,43 2814,54 2925,67 96,36441

10 28,15 27,5 92,00 292 5 2516,76 2552,86 2589,24 2552,95 36,24009

10 28,15 27,5 92,00 292 6 2092,59 2146,68 2112,45 2117,24 27,36129

10 28,15 27,5 92,00 292 7 1713,56 1745,20 1798,34 1752,37 42,84195

10 28,15 27,5 92,00 292 8 1379,65 1375,47 1382,28 1379,13 3,434273

10 28,15 27,5 92,00 292 9 1090,86 1026,78 1158,25 1091,96 65,74194

10 28,15 27,5 92,00 292 10 847,21 874,96 850,96 857,71 15,05614

10 28,15 27,5 92,00 292 11 648,68 650,92 677,86 659,15 16,23912

10 28,15 27,5 92,00 292 12 495,28 487,32 450,90 477,83 23,66207

10 28,15 27,5 92,00 292 13 387,01 398,76 377,26 387,68 10,76549

10 28,15 27,5 92,00 292 14 360, 24 365,14 369,87 367,51 3,344615

10 28,15 27,5 92,00 292 15 350,57 358,02 354,92 354,50 3,742437

10 28,15 27,5 92,00 292 16 332,96 350,65 381,69 355,10 24,6679

Lplat (Inch)

Tr (ᵒC)

Tp (ᵒC)

Humidity (%)

Kec Resp (ms)

Jarak (Cm)


Deviasi (a.u) 1 2 3

8 28.5 28.5 74.40 427 2 3718.638 3748.387 3706.795 3724.607 21,297

8 28.5 28.5 74.40 427 3 3128.215 3006.215 3012.127 3048.852 68,794

8 28.5 28.5 74.40 427 4 2436.443 2395.023 2360.916 2397.46 37,822

8 28.5 28.5 74.40 427 5 2069.018 2089.708 2059.595 2072.773 15,404

8 28.5 28.5 74.40 427 6 1846.87 1808.086 1776.073 1810.343 35,452

8 28.5 28.5 74.40 427 7 1575.455 1514.012 1492.239 1527.235 43,155

8 28.5 28.5 74.40 427 8 1271.247 1242.008 1227.489 1246.915 22,288

8 28.5 28.5 74.40 427 9 1108.686 1109.795 1087.367 1101.95 12,641

8 28.5 28.5 74.40 427 10 912.042 916.6022 910.4581 913.0341 3,190

8 28.5 28.5 74.40 427 11 801.0276 803.4307 809.6483 804.7022 4,449

8 28.5 28.5 74.40 427 12 700.2436 716.3492 708.0111 708.2013 8,054

8 28.5 28.5 74.40 427 13 626.715 609.7937 616.6895 617.7327 8,509

8 28.5 28.5 74.40 427 14 514.7085 524.488 527.9202 522.3722 6,855

8 28.5 28.5 74.40 427 15 508.1358 496.4487 500.6265 501.737 5,922

8 28.5 28.5 74.40 427 16 487.221 503.7865 503.764 498.2572 9,558

52

Grafik Error Bar Pada Setiap Plat Kapasitif

y = 10074x + 1189.4R² = 0.8861

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (1/cm)

Plat 12 Inch

y = 9623.1x - 9.1109R² = 0.8949

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (1/cm)

Plat 10 Inch

y = 7999.6x + 163.41R² = 0.9491

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (1/cm)

Plat 8 Inch

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 5 10 15 20

kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (cm)

Plat 13 Inch

53

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 5 10 15 20

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (cm)

Plat 8 Inch

Grafik uji pengulangan (1/jarak)

0

2000

4000

6000

8000

0 5 10 15 20

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (cm)

Plat 12 Inch

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 5 10 15 20

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (cm)

Plat 10 Inch

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (1/cm)

Plat 13 Inch

Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3

54

0

2000

4000

6000

8000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (1/cm)

Plat 12 Inch


0

2000

4000

6000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (1/cm)

Plat 10 Inch


0

1000

2000

3000

4000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Kap

asit

ansi

(a.

u)

Jarak (1/cm)

Plat 8 Inch


karakterisasi sensor kapasitif touchless menggunakan plat ...

Documents

Transcript of karakterisasi sensor kapasitif touchless menggunakan plat ...