BAB II LANDASAN TEORI
3.1. Perancangan Diagram Blok
Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari satu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu system. Adapun diagram blok dari system yang dirancang adalah sebagai berikut :
Gambar 3.1 Diagram Blok
Power Supply : Memberikan supply daya Sensor suhu : Untuk mengukur objek AT MEGA 328 : Sebagai pusat kendali LCD : Untuk menampilkan data Speaker : Untuk Mengeluarkan Suara DF Mini Player : Untuk Memutar Suara Masuk
Power Supply
27 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 28
Rangkaian sistem minimum mikrokontoler ATmega328 terdiri dari rangkaian sistem minimum dengan rangkaian I/O. Rangkaian minimum mikrokontroler terdiri dari rangkaian clock dan pin reset diberikan sebuah resistor pull up agar tidak mudah tereset. Rangkaian clock pada mikrokontroler ATmega328 membutuhkan osilator kristal dan 2 buah kapasitor non polar agar dapat berosilasi. Pada perancangan ini, besar frekuensi osilatorkristal yang digunakan adalah 16 MHz dan besar kapasitas kapasitor adalah 22 pF. Pemilihan frekuensi dan besarkapasitor tersebut dirancang berdasarkan datasheet mikrokontroler ATmega328.
Gambar 3.2. Rangkaian Mirkokontroller
Pada pemrograman ke mikrokontroler ATMEGA328, maka diperlukan suatu
programmer/downloader ISP (In System Programming). Programmer ISP mempunyai keuntungan yaitu dapat memprogram mikrokontroler yang sedang terpasang dengan
rangkaian lainnya tanpa harus mencabut serpih (chip) mikrokontroler tersebut sehingga lebih praktis jika ingin melakukan pemrograman secara berulang-ulang. Pemrograman berbasis ISP cukup menghubungkan antarapin MOSI, MISO, SCK, RESET, VCC dan Ground dengan programmer ISP tersebut. Programmer ISP yang digunakan adalah programmer USB ISP
28
yang dapat memprogram hampir semua jenis chip AVR dan menggunakan catu daya yang telah ada pada USB. Selain itu ada cara lain untuk memprogram ATmega328 yaitu dengan menggunakan FTDI, kelebihan menggunakan FTDI yaitu dapat langsung berkomunikasi serial dengan komputer secara langsung. Karena FTDI terhubung ke pin RX, TX, VCC, GND dan pin Reset pada mikrokontroller ATmega328.
3.3 Rangkaian LCD OLED
Rangkaian OLED 0,96’ dalam alat ini berfungsi untuk menampilkan pembacaan data suhu. Pada OLED 0,96’ yang digunakan 4 pin yakni SDA, SCK, VCC dan ground. Port Mikrokontroller yang digunakan untuk rangkaian LCD dalam perancangan alat ini yaitu pin PC4, PC5, VCC dan ground. Rangkaian seperti gambar dibawah ini.
Gambar 3.3 Rangkaian LCD Oled
29 3.4 Rangkaian Sensor MLX90614
Sensor infra merah yang dibuat oleh Melexis dengan seriMLX90614 ini merupakan sensor yang digunakan pada sistem untukmenangkap radiasi infra merah yang
dipancarkan benda dan kemudiandiubah menjadi suhu. Prinsip kerja sensor ini menggunakan protocolkomunikasi Inter-Integrated Circuit (I2C), yaitu
komunikasisynchronous yang hanya membutuhkan 2 jalur komunikasi
untukmengirim/menerima data yang disebut dengan nama SCL dan SDA. Kabeldata (SDA) dan kabel clock (SCL), harus di Pull-UP dengan resistoreksternal. Konfigurasi pin pada sensor diantaranya yaitu:
Gambar 3.4 Rangkaian sensor MLX90614
30 a. Pin VDD dihubungkan pada pin 3,3 V b. Pin VSS dihubungkan pada pin GND c. Pin SCL dihubungkan pada pin PORTC.5 d. Pin SDA dihubungkan pada pin PORTC.4
3.5 Rangkaian Supply 5v
Rangkaian pada regulator ini terdiri dari dua baterai LIPO 18560 di rangkai secara seri untuk mendapatkan tegangan yang lebih besar. Modul regulator ini mengeluarkan output 5 Volt dengan input baterai 8,1 Volt dan pada modul ini telah di lengkapi dengan cas kontroller sehingga tegangan input tidak melebihi tegangan baterai sehingga baterai tidak mudah rusak. Rangkaian regulator ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
3.5 Gambar Rangkaian Supplay 5v
3.6 Rangkaian Modul Suara DF Mini dan Speaker
DFPlayer Mini merupakan module pemutar file audio / module sound player music dengan support format audio seperti file .mp3 yang sudah umum dikenal oleh khalayak umum. Bentuk fisik dari DFPlayer mini ini berbentuk persegi dengan ukuran 20x20 mm
31
yang dimana memiliki 16 kaki pin.Output pada module mp3 mini ini dapat langsung dihubungkan dengan speaker mini ataupun amplifier sebagai pengeras suaranya.
3.6 Gambar Rangkaian Modul Suara DF Mini dan Speaker
3.7 Rangkaian Lengkap
32
3.7 Gambar Rangkaian Lengkap 3.8 Flowchart
Start
Inisialisasi
Baca nilai suhu
Mikrokontroller
Suara aktif Tampilan LCD
Selesai
33 BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian RangkaianMikrokontroller
Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu USBISP dengan IC mikrokontroller Atmega328.
Pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh programdownloader.
Gambar 4.1 Hasil Pengujian Mikrokontroller ATMEGA328
Gambar 4.1. diatas adalah gambar read signature dari mikrokontroller atmega328. Dengan demikian mikrokontroller telah dirancang dengan rangkaian yang benar, dan dapat di program dengan program yang di inginkan sesuai dengan penelitianini.
34 4.2 Pengujian Rangkaian Regulator LM7805
Rangkaian regulator ini adalah rangkaian yang dapat menstabilkan degangan walaupun tegangan pada input naik dan turun. Output rangkaian ini di sesuaikan dengan kebutuhan pada mikrokontroller yaitu 5V dengan arus minimal 10mA. Pengujian rangkaian regulator ini bertujuan untuk mengetahui kelayakan rangkaian di dalam pengaplikasian. Unutk
menghindari kerusakan pada mikrokontroler dan komponen pendukung lainya seperti sensor, resistor, transistor dan lain lain. Pengujian rangkaian regulator ini dengan cara mengukur bagian input dan output pada regulator. Untuk memastikan tegangan output tetap 5V, dibawah ini adalah data tengan input dan output yang dihasilkan regulator saat diberisupply.
Tabel 4.1 Pengujian Rangkaian RegutorLM7805
No Jumlah Input (Volt) Output (Volt)
1 Pertama 08,17 5.08
2 Kedua 08,18 5.07
Gambar 4.2. Dibawah ini adalah gambar hasil dari pengukuran dari volt meter pada bagian input
35
Gambar 4.2 Hasil pengujian rangkaian regulator LM75
4.3 Pengujian Rangkaian regulatorLM2596
Voltage regulator IC LM2596 adalah IC yang digunakan untuk mengatur tegangan. LM2560 adalah Regulator adjustable, Voltage yang membatasi output tegangan sesuai yang di inginkan. Pengujian rangkaian regulator ini biasanya menggunakan volt meter, rangkaian LM2560 ini akan mengeluarkan tegangan adjustable sesuai yang di inginkan tetapi pada penelitian ini penulis menggunakan tegangan 5V dengan inputan diatas 6 volt sampai dengan 35Volt.
4.4 Pengujian Rangkaian LCD OLED
OLED 0.96 atau Organic Led adalah display grafik dengan ukuran 0.96 inci dan resolusi 128x64 pixel menggunakan teknologi OLED, Display OLED biasanya terbuat dari karbon dan hidrogen.Untuk komunikasi dengan Mikrokontroler Arduino menggunakan Komunikasi I2C, menggunakan 2 pin yaitu pin Sda dan Pin Scl, sehingga Menghemat Pin. Berbeda dengan teknologi LCD, layar OLED dapat menghasilkan cahaya sendiri dari masing-masing pixelnya dan tidak membutuhkan tambahan backlight lagi, sehingga tampilan dari layar
36
OLED terlihat lebih terang dan jernih dan warna hitamnya benar-benar hitam pekat.Sehingga pemakaian daya relatif lebih Hemat OLED di banding LCD.
Pengujain lcd oled yaitu dengan memprogram mikrokontroller dengan program yang ada pada Library yang telah di download. Pengujian ini bertujuan untuk menghindari kesalahand dalam merangkai. Setiap komponen akan di cek satu persatu untuk mengetahui kondisi komponennya. Dimana pengujian lcd oled dengan program seperti dibawah ini.
Gambar 4.1 Program Oled 1
37
Gambar 4.2 Program Oled 2
Gambar 4.3 Program Oled 3
38
Gambar 4.4 Program Oled 4
Gambar 4.3.Hasil Pengujian Oled 4
4.5 Pengujian Rangkaian Sensor MLX90614
Pengujian sensor inframerah MLX90614 dimaksudkan untuk mengetahuiapakah sensor ini dapat digunakan atau tidak. Pengujian dan pengambilan data dilakukan dengan
39
membandingkan dengan instrumen alat pembanding dengan alat penelitian yang dipakai oleh koresponden. Tetapi sebelum pengambiland data yang harus dilakukan yaitu pengujian dengan software yaitu dengan memprogram mikrokontroller khusu unutk menjalankan sensor mlx90614 dimana program seperti dibawah ini.
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MLX90614.h>
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();
void setup() { Serial.begin(9600);
Serial.println("Adafruit MLX90614 test");
mlx.begin();
Dengan tampilan yang telah di capture seperti dibawah ini
40
Gambar 4.6. Program sensor MLX90614
Adapun data pengukuran suhuyang diperoleh dari beberapa koresponden dibawah ini
Responden Jenis Kelamin
Umur (tahun)
Hasil Pengukuran Perbandingan Alat Standar
Tabel 4.2. Data perbandingan dengan alat standar
41
Data perbandingan jarak dengan alat standar yang diperoleh dibawah ini.
No Jarak Alat Standar Alat Penelitian
1 1 cm 35,6 35,4
2 2 cm 35,4 35,4
3 3 cm 35,3 35,2
4 4 cm 35,1 35,0
5 5 cm 35,0 35,0
6 6 cm 34,8 34,6
7 7 cm 34,7 34,6
8 8 cm 34,7 34,7
Tabel 4.3. Data perbandingan jarak dengan alat standar
Berdasarkan hasil perbandingan pengukuran suhu tubuh terhadap instrumen pembanding kinerja alat penelitian dalam pengukuran suhu tubuh cukup baik. Terdapat nilai error disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya keadaan tubuh responden.Secara keseluruhan alat sudah dapat bekerja dengan cukup baik sesuai dengan harapan. Terdapat sedikit beberapa hasil pengukuran karena adanya beberapa faktor yang mempengaruhi nilai pembacaan sensor. Adapun faktorfaktor yang mempengaruhi pembacaan sensor diantaranya aktivitas pasien danposisi sensor.
Gambar 4.7 alat keseluruhan lengkap
42
Gambar 4.8 alat keseluruhan lengkap
4.6 Pengujian Modul Suara DF Mini Dan Speaker
Pengujian pada rangkaian Dfplayer ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian Arduino yaitu menghubungkan kaki pin GDN ke kaki pin GND pada arduino, menghubungkan kaki pin VCC ke pin 5 V pada arduino, menghubungkan RX ke kaki pin 13 arduino, menghubungkan TX ke kaki pin 6 arduino dan menggunakan resisteor yang besar resistansinya 1K. Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana, program yang diberikan adalah sebagai berikut:
#include <SoftwareSerial.h>
#include <DFPlayer_Mini_Mp3.h>
SoftwareSerial mySerial(10, 11);
43 void setup () { Serial.begin
(9600); mySerial.begin (9600);
4.7 Sinyal Analog Di Ubah Ke Digital
(Analog To Digital Converter) adalah perangkat elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog (sinyal kontinyu) menjadi sinyal digital. Perangkat ADC (Analog To Digital Convertion) dapat berbentuk suatu modul atau rangkaian elektronika maupun suatu chip IC.
ADC (Analog To Digital Converter) berfungsi untuk menjembatani pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital. pengubah input analog menjadi kode – kode digital. ADC banyak digunakan sebagai Pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian pengukuran/
pengujian. Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan/ berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim digital (komputer).
ADC (Analog to Digital Converter) memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi.
Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan ―seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu‖. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS).
Resolusi ADC menentukan ―ketelitian nilai hasil konversi ADC‖. Sebagai contoh: ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 255 (2n – 1) nilai diskrit. ADC 12 bit memiliki 12 bit output data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 4096 nilai diskrit. Dari contoh diatas ADC 12 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang jauh lebih baik daripada ADC 8 bit.
44
4.8 Cara Mendeteksi Suhu Dan Cara Mengirim Mikrokontroler Ke Modul Suara Cara mikrokontroller membaca data dari sensor yaitu dengan memprogram mikorkontroller dengan progra seperti dibawah ini,
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MLX90614.h>
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println("Adafruit MLX90614 test");
mlx.begin();
Program di atas telah dilengkapi dengan program library sehingga sensor lebih mudah untuk berkomunikasi dengan mikrokontroller. Setelah data suhu di baca oleh mikrokontroller maka suhu tersebut di teruskan kemodul suara untuk memutar suara yang telah di rekam sebelumnya. Dimana program untuk memutar suara seperti dibawah ini.
#include <SoftwareSerial.h>
#include <DFPlayer_Mini_Mp3.h>
SoftwareSerial mySerial(11, 12);
45 void setup () {
Serial.begin (9600);
mySerial.begin (9600);
mp3_set_serial (mySerial);
delay(1);
mp3_set_volume (15);
void loop () { mp3_play (1);
delay (6000);
}
Program di atas adalah program dfmini mp3 untuk memutar suara ke 1 dengan fungsi program mp3_play (1);
4.9 Perhitungan Analog Digital Convertion
Mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. Sebagai contoh, bila tegangan referensi 5 volt, tegangan input 3 volt, rasio input terhadap referensi adalah 60%. Jadi, jika menggunakan ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal digital sebesar 60% x 255 = 153 (bentuk decimal) atau 10011001 (bentuk biner).
signal = (sample/max_value) * reference_voltage
= (153/255) * 5
= 3 Volts
46 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Pengukuran suhu tubuh menggunakan sensor MLX90614 sangat baik digunakan jika jarak sensor dengan objek dibawah 8 cm. Dan dirancang khusus untuk mendeteksi suhu tubuh manusia secara non kontak.
2. Sensor ini bekerja dengan menggunakan gelobang infrared yang dapat mengukur suhu tubuh dengann baik tanpa harus bersentuhan.
3. Sensor suhu dilengkapi dengan output suara dan tampilan lcd oled sangat efisien digunakan karena seseorang yang di ukur dapat mengetahui suhu tubuhnya secara langsung melalui suara.
4. Dari pengujian jarak yang dilakukan lalu dibandingkan dengan alat standar hasilnya semakin jauh jarak hasil yang di dapatkan semakin tidak akurat.
5.2. Saran
1. Untuk penelitian selanjutnya menggunakan sensor yang lebih sensitif yang dapat mengukur jarak yang lebih panjang.
2. Bisa di aplikasikan kerumah sakit. Terutama untuk membantu penderita tuna netra dan pasangan tuna netra yang memiliki bayi untuk mengukur suhu tubuh bayi mereka.
3. Alat juga bisa mengukur suhu ruangan atau suhu sekitar objek /orang yang di ukur suhu badan nya.
47
DAFTAR PUSTAKA
D.Mauldani,I.N.(2016).MakalahMLX90614UntukMendeteksiSuhu.Cimahi.
Hefika,J.D.(2010).TermometerInfraredNonBodyContact.Surabaya.
J.Steven,D.Z.(2016).PERANCANGANTERMOMETERDIGITALTANPASENTUHANMLX90164.InfraredTe mperatursensorarduinounoR3.
J.Steven,D.Z.(2015).StudypenerapansensorMLX90614SebagaiPengukursuhutinggisecaraNon KontakBebasisArduinodanLabview.
Vei,A.(2015).InfraredTermometerMengukurSuhuTanpaMenyentuhObyek.
Muchamad,F.A.(t.thn.).SensorInframerahpadaIRThermometer.wordpress.com.
48 LAMPIRAN
RANGKAIAN LENGKAP
Data Sheet Power Supply
3.0 A, Step-Down Switching Regulator
The LM2596 regulator is monolithic integrated circuit ideally suited for easy and convenient design of a step−down switching regulator (buck converter). It is capable of driving a 3.0 A load with excellent line and load regulation. This device is available in adjustable output version and it is internally compensated to minimize the number of external components to simplify the power supply design.
49
Since LM2596 converter is a switch−mode power supply, its efficiency is significantly higher in comparison with popular three−terminal linear regulators, especially with higher input voltages.
The LM2596 operates at a switching frequency of 150 kHz thus allowing smaller sized filter components than what would be needed with lower frequency switching regulators. Available in a standard 5−lead TO−220 package with several different lead bend options, and D2PAK surface mount package.
The other features include a guaranteed 4% tolerance on output voltage within specified input voltages and output load conditions, and 15% on the oscillator frequency. External shutdown is included, featuring 80 A (typical) standby current. Self protection features include switch cycle−by−cycle current limit for the output switch, as well as thermal shutdown for complete protection under fault conditions.
Features
• Adjustable Output Voltage Range 1.23 V − 37 V
• Guaranteed 3.0 A Output Load Current
• Wide Input Voltage Range up to 40 V
• 150 kHz Fixed Frequency Internal Oscillator
• TTL Shutdown Capability
• Low Power Standby Mode, typ 80 A
• Thermal Shutdown and Current Limit Protection
• Internal Loop Compensation
• Moisture Sensitivity Level (MSL) Equals 1
• Pb−Free Packages are Available
Applications
• Simple High−Efficiency Step−Down (Buck) Regulator
• Efficient Pre−Regulator for Linear Regulators
• On−Card Switching Regulators
• Positive to Negative Converter (Buck−Boost)
• Negative Step−Up Converters
• Power Supply for Battery Chargers
Typical Application (Adjustable Output Voltage Version)
V
50
Block Diagram
Figure 1. Typical Application and Internal Block Diagram
MAXIMUM RATINGS
Rating Symbol Value Unit
Maximum Supply Voltage Vin 45 V
ON/OFF Pin Input Voltage −
−0.3 V ≤ V ≤ +Vin V
Output Voltage to Ground (Steady−State) − −1.0 V
Power Dissipation
Case 314B and 314D (TO−220, 5−Lead) PD Internally Limited W
Thermal Resistance, Junction−to−Ambient RJA 65 °C/W
Thermal Resistance, Junction−to−Case RJC 5.0 °C/W
Case 936A (D2
PAK) PD Internally Limited W
Thermal Resistance, Junction−to−Ambient RJA 70 °C/W
Thermal Resistance, Junction−to−Case RJC 5.0 °C/W
Storage Temperature Range Tstg −65 to +150 °C
Minimum ESD Rating (Human Body Model: C = 100 pF, R = 1.5 k) − 2.0 kV