RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM SECARA TELEMETRI BERBASIS ATMEGA8
DAN TAMPILAN PADA PC
SKRIPSI
JULIANA SARI KEMBAREN 130821025
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2
RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM SECARA TELEMETRI BERBASIS ATMEGA8
DAN TAMPILAN PADA PC
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains
JULIANA SARI KEMBAREN 130821025
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM SECARA
TELEMETRI BERBASIS ATMEGA8 DAN TAMPILAN PADA PC
Kategori : SKRIPSI
Nama : JULIANA SARI KEMBAREN
Nomor Induk Mahasiswa : 130821025
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
(MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, 31 Agustus 2015
Diketahui/Disetujui oleh
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU,
Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
Pembimbing,
4
PERNYATAAN
RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM SECARA TELEMETRI BERBASIS ATMEGA8 DAN TAMPILAN PADA PC
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya
Medan, Agustus 2015
JULIANA SARI KEMBAREN NIM. 130821025
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan karunia Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “RANCANGAN ALAT UKUR SUHU EKSTRIM SECARA TELEMETRI BERBASIS ATMEGA8 DAN TAMPILAN PADA PC”, dapat diselesaikan dengan baik.
Dalam penulisan Skripsi ini, penulis banyak mengucapkan terimakasih kepada : 1. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua jurusan departemen
Fisika Universitas Sumatera Utara sekaligus sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan panduan serta perhatian kepada penulis untuk menyempurnakan laporan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M. Eng. Sc selaku dosen pembimbing yang telah memberikan panduan serta perhatian kepada penulis untuk menyempurnakan laporan skripsi ini.
3. Para Pejabat Struktural, Pegawai dan Staf di Balai Besar Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Wilayah I Medan yang telah memberikan dukungan semangat moril maupun informasi data-data yang dibutuhkan. 4. Seluruh Dosen/ Staf pengajar pada program studi Fisika Ekstensi .
5. Orang Tua saya, kakak-kakak saya Rehmuliana Kembaren, Eva Natalia Kembaren, abang-abang saya Jhoni Ginting, Iwan Shinyono, Nopindo Kembaren, dan adik saya Johanes Kembaren yang setia memberikan dukungan perhatian dan semangat dalam penulisan skripsi ini sampai selesai
6. Seluruh sahabat dan teman-teman saya (Abul & Novi, Kurnia Marunduri, Deassy, para Tim Lab. Kalibrasi BBMKG Wilayah I) dan semua anak Fisika Ekstensi yang tidak saya sebutkan satu persatu, yang turut mendukung dan memberi masukan sehingga Skripsi ini selesai.
6
banyak terimakasih kepada semua pihak yang membantu dalam menyelesaikan skripsi ini. Tuhanlah yang membalas semua kebaikannya.
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk merancang sebuah alat ukur suhu udara yang dapat melakukan pengamatan secara otomatis dan dapat dipantau dari tempat yang jauh serta dilengkapi dengan alarm sebagai peringatan jika terjadi suhu ekstrim.
Alat ukur ini terdiri dari tiga komponen utama yaitu sensor LM 35 sebagai sensor suhu, ATMega8 sebagai mikrokontroler, dan modul Transmitter-Receiver sebagai komponen telemetri yang dilengkapi dengan alarm (led dan buzzer) sebagai indikator peringatan apabila suhu ekstrim terjadi.
Alat ukur ini telah di uji coba dan berfungsi dengan baik. Validasi data alat ukur ini telah dilakukan terhadap alat standar (yang telah tertelusur ke standar nasional dan internasional). Dan diperoleh ralat alat ukur sebesar + 1,024 %.
8
ABSTRACT
This study was design to make an air temperature measuring devices which can observations automatically and monitored from afar places with an alarm as a warning in case of extreme temperatures.
This instrument consists of three main components namely LM sensor 35 as a temperature sensor, ATMega8 as a microcontroller, and Transmitter-Receiver modules as components telemetry equipped with an alarm (LED and buzzer) as a warning indicator when extreme temperatures occur.
This instrument has been tested and works fine. The measuring instrument data validation has been carried out on standard tool (which was traceable to national and international standards). And obtained the measuring instrument error of + 1.024%.
With the design of the system in extreme temperature measuring devices is expected ATMega8 telemetry-based air temperature observation can be done more effectively and efficiently.
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN... . ...iii
PERNYATAAN... .. ...iv
PENGHARGAAN .. ... v
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
DAFTAR ISI... .... ... viii
DAFTAR GAMBAR...x
DAFTAR TABEL...xi
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 3
1.5 Manfaat Penelitian... ... ...3
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Suhu ... 4
2.2 Suhu Ekstrim...……… ... ….5
2.3 Distribusi Normal…….. ... 6
2.4 Uji Normalitas Kolmogorov Smirnov ... 8
2.5 Sensor Suhu LM35 ... 11
2.6 Amplitudo Shift Keying (ASK) ... 15
2.7 Sistem Telemetri ... 16
2.8 Mikrokontroler ATMega8 ... 17
2.9 Buzzer ... 19
2.10 Code Vision AVR ... 20
10
3.2 Perancangan Sistem ... 22
3.2.1 Rangkaian Power Supply ... 22
3.2.2 Sensor LM35 ... 23
3.2.3 Mikrokontroler...……… ... …23
3.2.4 Rangkaian Buzzer... .. ...24
3.2.5 Rangkaian Pengiriman Data dari Mikrokontroler ke PC... ...25
3.2.6 Rangkaian Telemetri... ... ...26
3.2.7 Rangkaian Pengiriman Data... ... ...27
3.2.8 Rangkaian Penerimaan Data... ...28
3.3 Diagram Alir Rangkaian... ... ...29
BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN, DATA DAN ANALISA 4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega8 Pada Rangkaian... . ...30
4.2 Pengujian Alat Ukur Suhu Saat Suhu Ekstrim... ... ...31
4.3 Pengujian Rangkaian Regulator L7805CV... ... ...33
4.4 Pengujian Rangkaian Telemetri... ... ...33
4.5 Data Alat Ukur Suhu dan Analisa... ... ...34
4.6 Analisa Pemograman ATMega 8... ... ...37
4.7 Analisa Pemograman Visual Basic... ...38
BAB 5 PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 43
5.2 Saran ... 43
DAFTAR PUSTAKA ... 44
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Sensor Suhu LM35 12
Gambar 2.2 Skematik Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM35-DZ 12 Gambar 2.3 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu 14 Gambar 2.4 Rangkaian Sensor LM3514
Gambar 2.5 (a) Bentuk Fisik Mikrokontroler ATmega8; (b) Konfigurasi Pin17
Gambar 2.6 Bentuk Fisik Buzzer 19
Gambar 3.1 Diagaram Blok Rangkaian 21
Gambar 3.2 Rangkaian Skematik Power Supply 5 Volt 22 Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Sensor LM3523
Gambar 3.4 Rangkaian Skematik Sistem Minimum ATmega824
Gambar 3.5 Rangkaian Buzzer dan Led 25
Gambar 3.6 Rangkaian Pengiriman Data dari Mikrokontroler ke PC26 Gambar 3.7 Rangkaian Sistem Telemetri/Antena 26 Gambar 3.8 Rangkaian Sistem Pengiriman Data Suhu Ekstrim Secara
Telemetri 27 Gambar 3.9 Rangkaian Sistem Penerima Data Suhu Ekstrim Secara Telemetri28
Gambar 3.10 Diagram Alir Rangkaian 29
Gambar 4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega8, Led Hidup 30 Gambar 4.2 Pengujian Mikrokontroler ATMega8, Led Mati 31 Gambar 4.3 Pengujian Saat Suhu Ekstrim Maksimum 31 Gambar 4.4 Pengujian Saat Suhu Ekstrim Minimum 32
12
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Transformasi nilai Z dan Probabilitas Komulatif 10 Tabel 2.2 Tabel Probabilitas Kolmogorov Smirnov 10
Tabel 4.1. Data Test Poin Rangkaian Catu Daya 33
Tabel 4.2. Data Pengujian Rangkaian Telemetri 33
Tabel 4.3. Data Suhu Normal 34
Tabel 4.4. Data Suhu Ekstrim Maksimum 35
Tabel 4.5. Data Suhu Ekstrim Minimum 36
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk merancang sebuah alat ukur suhu udara yang dapat melakukan pengamatan secara otomatis dan dapat dipantau dari tempat yang jauh serta dilengkapi dengan alarm sebagai peringatan jika terjadi suhu ekstrim.
Alat ukur ini terdiri dari tiga komponen utama yaitu sensor LM 35 sebagai sensor suhu, ATMega8 sebagai mikrokontroler, dan modul Transmitter-Receiver sebagai komponen telemetri yang dilengkapi dengan alarm (led dan buzzer) sebagai indikator peringatan apabila suhu ekstrim terjadi.
Alat ukur ini telah di uji coba dan berfungsi dengan baik. Validasi data alat ukur ini telah dilakukan terhadap alat standar (yang telah tertelusur ke standar nasional dan internasional). Dan diperoleh ralat alat ukur sebesar + 1,024 %.
8
ABSTRACT
This study was design to make an air temperature measuring devices which can observations automatically and monitored from afar places with an alarm as a warning in case of extreme temperatures.
This instrument consists of three main components namely LM sensor 35 as a temperature sensor, ATMega8 as a microcontroller, and Transmitter-Receiver modules as components telemetry equipped with an alarm (LED and buzzer) as a warning indicator when extreme temperatures occur.
This instrument has been tested and works fine. The measuring instrument data validation has been carried out on standard tool (which was traceable to national and international standards). And obtained the measuring instrument error of + 1.024%.
With the design of the system in extreme temperature measuring devices is expected ATMega8 telemetry-based air temperature observation can be done more effectively and efficiently.
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Secara langsung, suhu adalah salah satu unsur cuaca yang sangat mempengaruhi kehidupan manusia yang mendukung manusia untuk dapat beraktifitas dengan optimal. Rata-rata suhu tidak menunjukkan gejala perubahan iklim, tetapi suhu ekstrim dingin dan ekstrim panas merupakan faktor yang paling penting bagi manusia. Studi ini diterbitkan dalam jurnal
Geophysical Research Letters, Cort J Willmott dari University of Delaware
dan Phil Jones D University of East Anglia.
Tubuh manusia akan selalu berusaha mempertahankan keadaan normal dengan suatu sistem tubuh yang sempurna sehingga dapat menyesuaikan diri dengan perubahan-perubahan yang terjadi di luar tubuh tersebut. Tetapi kemampuan untuk menyesuaikan dirinya dengan temperatur luar adalah jika perubahan temperatur luar tubuh tersebut tidak melebihi 20 % untuk kondisi panas dan 35 % untuk kondisi dingin dari keadaan normal tubuh (Tjitro, 2004).
2
sedangkan suhu tinggi (maksimum) selama 2 jam berturut-turut mengakibatkan jaringan tanaman akan mati) sehingga tidak sampai mengakibatkan cekaman terhadap tanaman.
Oleh karena itu, pengukuran suhu yang diamati secara terus menerus merupakan hal yang penting untuk mengetahui kondisi suhu sesaat sehingga dalam pengembangannya diharapkan pengamatan unsur suhu sesaat dan yang lampau dapat digunakan untuk memprediksi kondisi yang akan datang sehingga umat manusia dapat memanfaatkan kondisi tersebut sesuai kebutuhannya.
Ilmu pengetahuan dan teknologi mengalami perkembangan yang pesat. Dampak positif yang dapat dirasakan akibat perkembangan teknologi tersebut adalah membantu pekerjaan manusia, dimana dahulu dilakukan secara manual, sekarang dilakukan secara otomatis sehingga dapat meningkatkan efisiensi kerja. Tidak semua kondisi memungkinkan suatu pengamatan dilakukan secara langsung oleh peneliti. Dalam keadaan tertentu, pada keadaan dan kondisi yang ekstrim atau pada suatu tempat yang jauh seringkali tidak dapat dilakukan pengamatan atau pengukuran secara langsung pada saat itu juga dan terus menerus. Kendala pengukuran pada tempat yang tidak terjangkau tersebut dapat diatasi dengan menggunakan metode pengukuran jarak jauh atau telemetri.
Hal inilah yang mendorong bagaimana perancangan suatu instrument pengukuran unsur cuaca selalu diupayakan dapat lebih efektif, efisien dan tentu saja akurat. Dengan pemantauan berbasis telemetri dan pemanfaatan mikrokontroler ATMega8 serta sensor suhu dapat berfungsi sebagai alat akuisisi data, dengan menambahkan beberapa alat pendukung seperti sarana penyimpanan data serta alat komunikasi, maka terbentuklah suatu sistem pengamatan suhu otomatis sehingga petugas cukup meletakkan alat ukur pada tempat pengukuran dan dapat dipantau dari tempat lain.
1.2.Rumusan Masalah
1. Memberikan gambaran tentang penentuan nilai suhu ekstrim dari serangkaian data suhu selama beberapa tahun.
2. Bagaimana mengaplikasikan hasil analisa suhu ekstrim ke dalam mikrokontroler ATMega8 dengan alarm sebagai indikatornya.
3. Bagaimana merancang sistem telemetri hasil pengukuran dengan mikrokontroler ATMega8.
1.3. Batasan Masalah
Untuk membatasi cakupan pembahasan, maka penulis memberikan batasan-batasan ruang lingkup masalah sebagai berikut :
1) Proses analisa suhu ekstrim didapatkan melalui pendekatan analisa statistik dari serangkaian data suhu selama beberapa tahun.
2) Sistem menggunakan sensor suhu LM35 untuk mengukur suhu udara yang kemudian dapat menstimulasi alarm ketika suhu ekstrim terjadi. 3) Sistem telemetri dikontrol oleh mikrokontroler ATMega8 dengan
metode Amplitude Shift Keying (ASK) sebagai media pengirim dan penerima data.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini yaitu merancang suatu sistem yang dapat mendeteksi suhu ekstrim secara telemetri menggunakan mikrokontroler ATMega8 dan indikator alarm.
1.5. Manfaat Penelitian
1. Mengetahui suhu ekstrim yang sedang terjadi sehingga manusia dapat lebih mempersiapkan dampaknya sebelum menimbulkan gangguan yang signifikan.
4
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1.Suhu
WMO (1992) mendefinisikan suhu sebagai karakteristik besaran fisik dari gerak acak rata-rata molekul suatu benda. Suhu ditandai lewat kondisi dimana dua benda dalam kontak termal cenderung akan memiliki suhu yang sama.
Dengan demikian, suhu mewakili pernyataan termodinamika dari suatu benda, dan nilainya ditentukan oleh kemampuan benda tersebut untuk memindahkan panas ke benda lain atau menerima panas dari benda-benda lain tersebut (arah aliran panas antara dua benda-benda). Dalam sistem seperti ini, benda yang kehilangan panas ke benda yang lain dikatakan memiliki suhu yang lebih tinggi.
Suhu merupakan karakteristik yang dimiliki oleh suatu benda yang berhubungan dengan panas dan energi. Jika panas dialirkan pada suhu benda, maka suhu benda tersebut akan turun jika benda yang bersangkutan kehilangan panas. Akan tetapi hubungan antara satuan panas dengan satuan suhu tidak merupakan suatu konstanta, karena besarnya peningkatan suhu akibat penerimaan panas dalam jumlah tertentu akan dipengaruhi oleh daya tampung panas (heatcapacity) yang dimiliki oleh benda penerima tersebut.
Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius (1701 – 1744) sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai pedoman pengukuran suhu. Skala ini diberi nama sesuai dengan namanya yaitu Skala Celcius. Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut kondisi nol mutlak. Skala Celcius tidak bisa menjawab masalah ini maka Lord Kelvin (1842 – 1907) menawarkan skala baru yang diberi nama Kelvin. Skala kelvin dimulai dari 273 K ketika air membeku dan 373 K ketika air mendidih. Sehingga nol mutlak sama dengan 0 K atau -273°C. Selain skala tersebut ada juga skala Reamur dan Fahrenheit. Untuk skala Reamur air membeku pada suhu 0°R dan mendidih pada suhu 80°R sedangkan pada skala Fahrenheit air membuka pada suhu 32°F dan mendidih pada suhu 212°F. Perbedaan suhu satu derajat Celsius (° C) unit sama dengan satu kelvin (K) unit. Unit K digunakan tanpa simbol derajat.
2.2.Suhu Ekstrim
Ekstrim dapat diartikan sebagai ‘besar’, ‘banyak’, ‘sering’ atau sebaliknya ‘amat jarang’. Kejadian yang dikategorikan sebagai ekstrim
(extreme event) adalah kejadian yang jarang terjadi namun memberi-kan
dampak yang besar dan tidak terduga datangnya. Suhu ekstrim adalah suatu keadaan dimana nilai suhu berada diluar batas range suhu normal. Dengan demikian suhu ekstrim dapat dikategorikan menjadi dua bagian yaitu suhu ekstrim minimum dimana suhu ekstrim memiliki nilai dibawah batas range suhu normal dan suhu ekstrim maksimum dimana suhu ekstrim memiliki nilai diatas batas range suhu normal.
6
beberapa saat setelah intensitas cahaya maksimum tercapai. Intensitas cahaya maksimum tercapai pada saat berkas cahaya jatuh tegak lurus, yakni pada waktu tengah hari.
Permukaan bumi merupakan permukaan penyerap utama dari radiasi matahari. Oleh sebab itu permukaan bumi merupakan sumber panas bagi udara di atasnya dan bagi lapisan tanah di bawahnya. Pada malam hari, permukaan bumi tidak menerima masukan energi dari radiasi matahari, tetapi permukaan bumi tetap akan memancarkan energi dalam bentuk radiasi gelombang panjang, sehingga permukaan akan kehilangan panas, akibatnya suhu permukaan akan turun. Karena perannya yang demikian maka fluktuasi suhu permukaan akan lebih besar dari fluktuasi udara di atasnya.
Dalam Statistika, data ekstrim secara sederhana didefinisikan sebagai data yang terletak di ujung distribusi, bisa di ujung kanan atau kiri. Analisa data ekstrim pada dasarnya berada di ujung ini
Penentuan suhu ekstrim dapat ditentukan dengan pendekatan distribusi normal dari serangkaian data suhu selama beberapa tahun, dimana kejadian ekstrim lebih kecil sama dengan 5% distribusi, kejadian ekstrim tersebut akan berada pada luasan 5% disebelah kiri dan kanan kurva distribusi normal.
2.3.Distribusi Normal
Salah satu distribusi frekuensi yang paling penting dalam statistika adalah distribusi normal. Distribusi normal berupa kurva berbentuk lonceng setangkup yang melebar tak berhingga pada kedua arah positif dan negatifnya. Penggunaanya sama dengan penggunaan kurva distribusi lainnya. Frekuensi relatif suatu variabel yang mengambil nilai antara dua titik pada sumbu datar. Tidak semua distribusi berbentuk lonceng setangkup merupakan distribusi normal.
Sifat dari variabel kontinu berbeda dengan variabel diskrit. Variabel kontinu mencakup semua bilangan, baik utuh maupun pecahan. Oleh karenanya tidak bisa dipisahkan satu nilai dengan nilai yang lain. Itulah sebabnya fungsi variabel random kontinu sering disebut fungsi kepadatan, karena tidak ada ruang kosong diantara dua nilai tertentu. Dengan kata lain sesungguhnya keberadaan satu buah angka dalam variabel kontinu jika ditinjau dari seluruh nilai adalah sangat kecil, bahkan mendekati nol. Karena itu tidak bisa dicari probabilitas satu buah nilai dalam variabel kontinu, tetapi yang dapat dilakukan adalah mencari probabilitas diantara dua buah nilai.
Distribusi kontinu mempunyai fungsi matematis tertentu. Jika fungsi matematis tersebut digambar, maka akan terbentuk kurva kepadatan dengan sifat sebagai berikut:
1. Probabilitas nilai x dalam variabel tersebut terletak dalam rentang antara 0 dan 1
2. Probabilitas total dari semua nilai x adalah sama dengan satu (sama dengan luas daerah di bawah kurva)
Fungsi kepadatan merupakan dasar untuk mencari nilai probabilitas di antara dua nilai variabel. Probabilitas di antara dua nilai adalah luas daerah di bawah kurva di antara dua nilai dibandingkan dengan luas daerah total di bawah kurva. Dapat dicari luas daerah tersebut dengan menggunakan integral tertentu (definit integral).
Persamaan matematika distribusi peluang peubah normal kontinu bergantung pada dua parameter μ dan σ yaitu rataan dan simpangan baku. Jadi fungsi padat x akan dinyatakan dengan n (x; μ, σ).
Begitu μ d an σ dik etahui mak a selu ruh k uvar normal dik etahui. Sebagai contoh, bila μ = 50 dan σ = 5, maka ordinat n(x ; 50, 5) dapat de ngan mudah dihitung untuk berbagai harga x dan kurvanya dapat
digambarkan. Kedua kurva bentuknyapersis sama tapi titik tengahnya terletak di tempat yang berbeda di sepanjang sumbu datar.
8
1. Modus, titik pada sumbu datar yang memberikan maksimum kurva, terdapat pada x = μ
2. Kurva setangkup terhadap garis tegak yang melalui rataan μ
3. Kurva mempunyai titik belok pada x = μ σ, cekung dari bawah bila μ –σ < x < μ + σ, dan cekung dari atas untuk harga x lainnya 4. Kedua ujung kurva normal mendekati asimtot sumbu datar bila harga
x bergerak menjauhi μ baik ke kiri maupun ke kanan
5. Seluruh luas di bawah kurva diatas sumbu datar sama dengan 1 Bila x menyatakan peubah acak distribusi maka P( x1 < x < x2) diberikan oleh daerah yang diarsir dengan garis yang turun dari kiri ke kanan. Jelas bahwa kedua daerah yang diarsir berlainan luasnya. Jadi, peluang yang berpadanan dengan masing-masing distribusi akan berlainan pula.
2.4.Uji Normalitas Kolmogorov Smirnov
Uji distribusi normal adalah uji untuk mengukur apakah data yang didapatkan memiliki distribusi normal sehingga dapat dipakai dalam statistik parametrik (statistik inferensial). Dengan kata lain, uji normalitas adalah uji untuk mengetahui apakah data empirik yang didapatkan dari lapangan itu sesuai dengan distribusi teoritik tertentu. Dalam kasus ini, distribusi normal. Dengan kata lain, apakah data yang diperoleh berasal dari populasi yang berdistribusi normal.
Tes-tes parametrik untuk uji normalitas dibangun dari distribusi normal. Jika kita lihat suatu tabel, misalnya tabel t-tes, pembuatannya mengacu pada tebel normalitas. Kita bisa berasumsi bahwa sampel kita bener-bener mewakili populasi sehingga hasil penelitian kita bisa digeneralisasikan pada populasi. Dalam pandangan statistic, sifat dan karakteristik populasi adalah terdistribusi secara normal.
pengamat dengan pengamat yang lain, yang sering terjadi pada uji normalitas dengan menggunakan grafik.
Konsep dasar dari uji normalitas Kolmogorov Smirnov adalah dengan membandingkan distribusi data (yang akan diuji normalitasnya) dengan distribusi normal baku. Distribusi normal baku adalah data yang telah ditransformasikan ke dalam bentuk Z-Score dan diasumsikan normal. Jadi sebenarnya uji Kolmogorov Smirnov adalah uji beda antara data yang diuji normalitasnya dengan data normal baku. Seperti pada uji beda biasa, jika signifikansi di bawah 0,05 berarti terdapat perbedaan yang signifikan, dan jika signifikansi di atas 0,05 maka tidak terjadi perbedaan yang signifikan. Penerapan pada uji Kolmogorov Smirnov adalah bahwa jika signifikansi di bawah 0,05 berarti data yang akan diuji mempunyai perbedaan yang signifikan dengan data normal baku, berarti data tersebut tidak normal.
Lebih lanjut, jika signifikansi di atas 0,05 maka berarti tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara data yang akan diuji dengan data normal baku, artinya data yang kita uji normal, karna tidak berbeda dengan normal baku.
Metode Kolmogorov Smirnov menggunakan data dasar yang belum diolah dalam tabel distribusi frekuensi. Data ditransformasikan dalam nilai Z untuk dapat dihitung luasan kurva normal sebagai probabilitas komulatif normal. Probabilitas tersebut dicari bedanya dengan probabilitas kumulatif empiris. Beda terbesar dibanding dengan tabel Kolmogorov Smirnov, seperti tabel berikut :
10
Keterangan :
Xi = Angka pada data
Z = Transformasi dari angka ke notasi pada distribusi normal FT = Probabilitas komulatif normal
FS = Probabilitas komulatif empiris
Signifikansi uji, nilai |FT – FS| terbesar dibandingkan dengan nilai tabel Kolmogorov Smirnov.
Jika nilai |FT – FS| terbesar < nilai tabel Kolmogorov Smirnov, maka Ho diterima ; Ha ditolak.
Jika nilai |FT – FS| terbesar > nilai tabel Kolmogorov Smirnov, maka Ho ditolak ; Ha diterima.
Tabel 2.2. Tabel Probabilitas Kolmogorov Smirnov
N Probabilitas
0,01 0,02 0,05 0,1 0,2
92 0,16994 0,15847 0,14179 0,12719 0,11156 93 0,16902 0,15762 0,14103 0,12651 0,11095 94 0,16812 0,15678 0,14027 0,12583 0,11036 95 0,16723 0,15595 0,13953 0,12517 0,10978 96 0,16636 0,15513 0,13880 0,12452 0,10921 97 0,16550 0,15433 0,13809 0,12387 0,10864 98 0,16465 0,15354 0,13738 0,12324 0,10809 99 0,16382 0,15277 0,13669 0,12261 0,10754 100 0,16300 0,15200 0,13600 0,12200 0,10700
2.5.Sensor Suhu LM35
12
Gambar 2.1. Sensor Suhu LM35
Gambar 2.1 Menunjukan bentuk dari sensor suhu LM35 dimana terdiri dari 3 pin yang menujukan fungsi masing-masing pin. Pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajat celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
VLM35 = Suhu* 10 mV
atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian Analog-to-Digital Converter.
Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah dilakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai diubah-ubah (naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal ini sepertinya benar, tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah untuk kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang demikian ini tidak dapat digunakan.
Karakteristik Sensor LM35
1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. 2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
seperti terlihat pada gambar 2.2.
3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
14
Gambar 2.3. Grafik akurasi LM35 terhadap suhu
Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang sangat mudah.
IC LM35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1 °C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV.
Gambar 2.4. Rangkaian Sensor LM35
temperatur ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 °C di dalam suhu ruangan.
Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperatur sensor.
Adapun keistimewaan dari IC LM35 adalah : Kalibrasi dalam satuan derajat celcius. Lineritas +10 mV/ ºC.
Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang. Range +2 º C – 150 º C.
Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V. Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
2.6. Amplitude Shift Keying (ASK)
16
Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebetulnya adalah proses mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memeiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya. Berarti dengan mengamati modulated carriernya, kita bisa mengetahui urutan bitnya disertai clock (timing, sinkronisasi). Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman ini dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio). Salah satu sistem modulasi digital yaitu : ASK (Amplitude Shift Keying).
ASK merupakan sebuah sistem komunikasi tanpa kabel (wireless) yang beroperasi dalam pita frekuensi tertentu berdasarkan pergeseran amplitude, merupakan suatu metoda modulasi dengan mengubah-ubah amplitude. ASK merupakan teknik pembangkitan gelombang AM yang dilakukan dengan membangkitkan sinyal AM secara langsung tanpa harus membentuk sinyal
base band yang menggambarkan teknik modulasi digital. Jadi teknik tersebut
merupakan pembangkitan gelombang AM untuk mentransmisi informasi digital yang selanjutnya dikenal sebagai bentuk pembangkitan ASK atau lebih jauh dikenal sebagai AM digital.
2.7. Sistem Telemetri
2.8.MikrokontrolerATMega8
[image:31.595.140.507.111.344.2]
(a) (b) Gambar 2.5.
(a) Bentuk Fisik Mikrokontroler ATmega8; (b) Konfigurasi Pin
ATmega8 memiliki 28 pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Pada gambar diatas merupakan gambar bentuk fisik dari ATmega 8.
Adapun konfigurasi pin mikrokontroler ATmega 8 dapat dilihat pada gambar 2.3 dan penjelasan fungsi tiap-tiap pin adalah sebagai berikut:
Pin 40, VCC
Merupakan pin untuk tegangan supply. Besarnya tegangan berkisar antara 4,5V – 5,5V.
Pin 20, GND
Pin untuk dihubungkan ke Ground.
Pin 21, AREF
Merupakan referensi bila menggunakan ADC. Pin 20, AVCC
Merupakan suplay tegangan ADC. Untuk pin ini dihubungkan terpisah dengan Vcc karena pin ini digunakan untuk analog saja. Jika ADC digunakan sebaiknya AVCC disambung ke Vcc melalui low-pass filter.
Port B (PB.7-PB.0)
18
tersebut meliputi XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Khusus PB.6 dapat digunakan sebagai input kristal (inverting oscillator amplifier) dan input
ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB.7 dapat digunakan sebagai output kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB.7 dan PB.6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/
Counter2 maka PB.6 dan PB.7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk
saluran input timer.
Port C (PC.6-PC.0)
Port C merupakan sebuah port I/O 7-bit dua arah (bi-directional) dengan internal pull-up resistor serta memiliki fungsi khusus. Fungsi khusus pada
output C memiliki karakteristik yang sama yaitu sebagai ADC. Sedangkan
untuk PC.6 beda dengan port-port C lainnya. Pada PC.6 ini digunakan sebagai RESET dengan logika low.
Port D (PD.7-PD.0)
Port C merupakan sebuah port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) dengan internal pull-up resistor.
Kelebihan dari ATmega8 sehingga digunakan sebagai kontrol utama adalah sebagai berikut :
Memiliki ADC dan PWM internal .
Memori program dapat diprogram berulang-ulang dalam sistem dengan menggunakan hubungan serial ISP.
Mempunyai performa yang tinggi (berkecepatan akses maksimum 16MHz) dan hemat daya.
Memori untuk program flash cukup besar yaitu 8K Byte. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat deprogram saat operasi Port komunikasi ISP
Komunikasi serial standar USART
2.9.Buzzer
Gambar 2.6. Bentuk Fisik Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm). Buzzer merupakan suatu komponen yang dapat menghasilkan suara apabila diberi tegangan pada input komponen dan akan bekerja sesuai dengan karakteristik dari alarm yang digunakan. Buzzer
merupakan sebuah komponen elektronik yang dapat mengkonversikan energi listrik menjadi suara yang di dalamnya terkandung sebuah osilator internal
untuk menghasilkan suara dan pada buzzer osilator yang digunakan biasanya di-set pada frekuensi kerja sebesar 400Hz. Dalam penggunaanya pada rangkaian, buzzer dapat digunakan pada tegangan sebesar antara 6V – 12V dan dengan tipikal arus sebesar 25mA.
2.10. Code Vision AVR
Code vision AVR merupakan salah satu program bahasa C yang berbasis
20
dikarenakan bahasa C sangat compatibel dengan mikrokontroller AVR terutama mikrokontroller ATMega 8.
LM 35 ATMEGA 8
ATMEGA 8
USB TTL
PC
Data Receiver (ASK Demodulator)
Data Transmitter
(ASK Modulator)
Indikator Alarm (Buzzer & Led) Jika Suhu Ekstrim BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
Dalam penulisan skripsi ini penulis mengumpulkan informasi yang dilakukan dengan cara sebagai berikut :
1. Mengumpulkan data suhu dari BMKG (Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika) selama beberapa tahun untuk dianalisa dan ditentukan nilai suhu ekstrimnya.
2. Melakukan studi kepustakaan dengan cara mencari buku-buku dan mengumpulkan informasi yang berkaitan dengan perancangan alat ini.
3. Melakukan konsultasi dan bimbingan dari dosen pembimbing serta sumber – sumber lain yang dapat dijadikan sebagai acuan dan perbandingan dalam merancang alat ini.
4. Mengumpulkan data – data dan informasi yang diperlukan dalam pembuatan alat ini dengan menggunakan fasilitas internet.
[image:35.595.142.508.432.691.2]3.1. Diagram Blok
22
Diagram blok di atas merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi untuk manampilkan hasil pengukuran suhu udara dan memberikan peringatan dalam bentuk alarm jika terjadi suhu ekstrim. Gambar 3.1 di atas merupakan rangkaian dasar yang yang terdiri dari beberapa bagian utama, antara lain :
1. LM 35 sebagai sensor suhu 2. ATMega8 sebagai mikrokontroler
3. ASK (Amplitude Shift Keying) sebagai sistem pengiriman dan penerimaan data
4. USB TTL sebagai koneksi ke rangkaian motherboard/PC USB 5. PC
6. Alarm dan Led sebagai alat peringatan jika terjadi suhu ekstrim
3.2. Perancangan Sistem
Rancangan rangkaian terdiri dari beberapa komponen elektronik misalnya : mikrokontroler, sensor LM35, lampu LED, buzzer ,dll. Komponen – komponen tersebut memberikan fungsi yang berbeda – beda. Dalam rancangan ini, prinsip kerja masing-masing komponen dapat dijabarkan sebagai berikut :
[image:36.595.187.466.511.652.2]3.2.1. Rangkaian Power Supply
Gambar 3.2. Rangkaian Skematik Power Supply 5 Volt
Power supply keluaran 5 Volt berfungsi untuk mencatu
keseluruhan sistem mikrokontroler, sensor LM35, dan buzzer. Power
220uF/25V dan 10uF/5V. Dalam sistem alat ukur, rangkaian power supply dipakai pada sistem pengiriman data, dihubungkan pada kaki 7 dan kaki 1 mikrokontroler.
3.2.2. Sensor LM35
[image:37.595.183.524.333.563.2]Dalam rangkaian, sensor suhu (LM35) membaca suhu udara dengan mengubah suhu udara (besaran fisis) menjadi besaran elektris agar dapat diproses dalam mikrokontroler sehingga nilai suhu udara dapat diketahui. Sensor ini mengirimkan data suhu udara secara periodik ke mikrokontroler. Dalam sistem alat ukur, sensor dipakai pada sistem pengiriman data, dihubungkan pada pin 23 mikrokontroler.
Gambar 3.3. Rangkaian Skematik Sensor LM35
3.2.3. Mikrokontroler
24
rancangan ini adalah tipe AVR yaitu ATmega8. Mikrokontroler tersebut diprogram dengan bahasa tingkat tinggi yaitu bahasa C. IC ATmega8 memiliki 3 buah port I/O termasuk 1 port analog yaitu
[image:38.595.235.455.195.485.2]port B, port C, port D. Rancangan ini menggunakan CV AVR 2.0.4.9.)
Gambar 3.4. Rangkaian Skematik Sistem Minimum ATMega8
3.2.4. Rangkaian Buzzer
Dalam rancangan ini buzzer berfungsi sebagai pemberi indikator yaitu berupa suara. Buzzer akan berbunyi jika sensor mendeteksi suhu di bawah 22,20C dan suhu di atas 35,40. Buzzer merupakan rangkaian pembangkit frekuensi sehingga buzzer memiliki gelombang suara yang dapat didengar oleh manusia. Berikut gambar rangkaian skematis Buzzer ditunjukkan pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5. Rangkaian Buzzer dan Led
oleh PD.4 pada mikrokontroler. Salah satu kaki pada buzzer
dihubungkan ke tegangan Vcc 12Volt, sedangkan kaki lainnya dihubungkan ke kaki Basis pada BD 139. Maka ketika PD.4 berlogika 1 (high), transistor akan ON yang mengakibatkan buzzer
akan berbunyi. Sebaliknya jika PD.4 berlogika 0 (low), transistor akan OFF sehingga buzzer tidak berbunyi. Dalam sistem alat ukur, rangkaian buzzer tidak memakai resistor sebagai penahan arus yang keluar dari ATMega8 ke transistor BD 139 dikarenakan arus yang diberikan ATMega8 sudah cukup kecil (mencapai mili ampere) dan pada sistem pengiriman data ini dihubungkan pada kaki 6 mikrokontroler.
3.2.5. Rangkaian Pengiriman Data dari Mikrokontroler ke PC
26 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 PD0 PD1 PD2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Vcc Ground PB6 PB7 Reset PB0 ATMega8 Data + +5V Data -U SB -T TL 1 2 3 USB PC
Gambar 3.6. Rangkaian Pengiriman Data dari Mikrokontroler ke PC
3.2.6. Rangkaian Telemetri
Untuk mengirimkan data digunakan modem yang akan mengubah sinyal dari digital ke analog yaitu Modulator FSK. Untuk rangkaian tambahan pada modulator ini hanya perlu ditambahkan antena agar jarak jangkau dapat mencapai maxsimum. Jenis dari modulator ini adalah TX-FST3 yang maxsimum jangkauan 50 ~ 100 m (dengan kondisi medan tertentu/tidak terhalang benda) yang sudah dilengkapi dengan pemancar TX.
Demodulator digunakan untuk menerima data dari pengirim yang berbentuk analog dan merubahnya kembali ke dalam bentuk digital, sama seperti halnya modulator FSK-3 diatas demodulator ini hanya sebatas menerima data dari pengirim dengan frekuensi 355 MHz. Demodulator ini dipakai sebagai interface antara sinyal yang dikirimkan oleh mikrokontroler dan USB TTL, seperti gambar 3.7.
PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 PD0 PD1 PD2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Vcc Ground PB6 PB7 Reset PB0 ATMega8 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 AVCC AREF Ground PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 1 Modul penerima ASK Serial interface CZS-3 433 MHZ Antena + 5V 2 3 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 PD0 PD1 PD2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Vcc Ground PB6 PB7 Reset PB0 ATMega8 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 AVCC AREF Ground PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 1Serial interface
[image:40.595.193.469.87.216.2]Modul pemancar ASK FST-3 433 MHZ 2 3 Antena + 5V
3.2.7. Rangkaian Pengiriman Data
[image:41.595.147.536.121.675.2]Rangkaian Sistem Pengiriman Data Suhu Ekstrim Secara Keseluruhan, seperti pada gambar 3.8.
Gambar 3.7. Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan
28
3.2.8. Rangkaian Penerimaan Data
[image:42.595.121.514.174.687.2]Data dari sistem pengiriman diterima rangkaian penerimaan data melalui modul penerima/antena kemudian masuk ke mikrokontroler dan diteruskan USB TTL ke PC. Rangkaian Sistem Penerimaan Data Suhu Ekstrim Secara Keseluruhan, seperti pada gambar 3.9.
3.3. Diagram Alir Rangkaian
Gambar 3.10. Diagram Alir Rangkaian Start
Sistem Inisialisasi dan Nilai Awal
Baca Sensor Suhu
Konversi ke Digital
Modulasikan ke RF dan Transmit
Receive Gelombang RF dan Didemodulasikan
Konversi data TTL ke USB TTL
Ya
Tidak Suhu
Ekstrim Alarm Aktif
30
BAB 4
PENGUJIAN RANGKAIAN, DATA DAN ANALISA
4.1. Pengujian Mikrokontroler ATMega8 Pada Rangkaian
Pengujian mikrokontroler ATMega8 pada rangkaian dilakukan dengan menguji Led yang terhubung ke mikrokontroler ATMega8 melalui program berikut :
While (1) {
PORTB.0=1; Delay_ms(500); PORTB.0=0; Delay_ms(500);
[image:44.595.137.514.440.664.2]Setelah program dimasukkan ke dalam mikrokontroler ATMega8, maka Led akan hidup/mati dengan waktu tunda 500 mili detik sebanyak 1 kali perulangan/loop (While (1)) sesuai dengan program uji yang diberikan. Pada gambar 4.1. Led akan menyala saat program PORTB.0=1dieksekusi.
Gambar 4.1. Pengujian Mikrokontroler ATMega8, Led Hidup
Gambar 4.2. Pengujian Mikrokontroler ATMega8, Led Mati
Dari hasil pengujian terhadap LED, terbukti bahwa mikrokontroler ATMega8 pada rangkaian, bekerja normal.
4.2. Pengujian Alat Ukur Suhu Saat Suhu Ekstrim
[image:45.595.213.452.445.640.2]Gambar 4.3. pengujian suhu ekstrim maksimum dilakukan dengan menggunakan multimeter digital terhadap rangkaian (mikrokontroler, pin 23).
Gambar 4.3. Pengujian Saat Suhu Ekstrim Maksimum Dari pengujian suhu ekstrim maksimum tersebut diperoleh bahwa :
Vout LM35 = 365,7 mVolt
32
[image:46.595.187.500.135.556.2]Gambar 4.4. pengujian suhu ekstrim minimum dilakukan dengan menggunakan multimeter digital terhadap rangkaian (mikrokontroler, pin 23).
Gambar 4.4. Pengujian Saat Suhu Ekstrim Minimum Dari pengujian suhu ekstrim minimum tersebut diperoleh bahwa :
Vout LM35 = 213,2 mVolt
Suhu pada alat ukur standar = 21,947 0C
Dari pengujian tersebut diperoleh bahwa :
Sensor suhu LM 35 dapat berfungsi dengan optimal (gambar 4.3 dan gambar 4.4), ditunjukkan dari tegangan keluaran pada sensor LM 35 sesuai dengan spesifikasi pada datasheetnya (Vout adalah tegangan keluaran sensor yang
memiliki skala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 0C).
[image:47.595.158.499.229.268.2]4.3. Pengujian Rangkaian Regulator L7805CV
Tabel 4.1. Data Test Poin Rangkaian Catu Daya
Input Output Ground
12,04 5,01 0
Dari data di atas dapat dilihat bahwa rangkaian regulator L7805CV bekerja dengan baik. Dua digit angka dari belakang pada regulator menunjukkan jumlah keluaran tegangan dari regulator tersebut, yaitu 5 volt. Nilai tersebut sesuai dengan data yang diperoleh dari pengujian yang telah dilakukan.
4.4. Pengujian Rangkaian Telemetri
Tabel 4.2. Data Pengujian Rangkaian Telemetri
Jarak (meter) Data Suhu (0C) Keterangan
0 29,07 Terdeteksi Normal
5 28,85 Terdeteksi Normal
10 27,98 Terdeteksi Normal
15 28,43 Terdeteksi Normal
20 17,34 Terdeteksi tidak normal
25 0,00 Terdeteksi tidak normal
Dari data di atas dapat dilihat bahwa rangkaian telemetri masih bekerja optimal dengan pada jarak 15 meter jika tidak terhalang dinding.
4.5. Data Alat Ukur Suhu dan Analisa
[image:47.595.152.503.450.576.2]34
[image:48.595.154.468.112.584.2]Data Suhu Normal
Tabel 4.3. Data Suhu Normal
Standar Alat Koreksi + Ralat
⁰C ⁰C ⁰C %
30,248 30,60 -0,352 1,164
30,263 30,60 -0,337 1,114
30,295 30,60 -0,305 1,007
30,228 30,60 -0,372 1,231
30,250 30,60 -0,350 1,157
30,252 30,60 -0,348 1,150
30,260 30,60 -0,340 1,124
30,252 30,60 -0,348 1,150
30,228 30,60 -0,372 1,231
30,262 30,60 -0,338 1,117
30,252 30,60 -0,348 1,150
30,262 30,60 -0,338 1,117
30,243 30,60 -0,357 1,180
30,231 30,60 -0,369 1,221
30,241 30,60 -0,359 1,187
30,262 30,60 -0,338 1,117
30,265 30,60 -0,335 1,107
30,246 30,60 -0,354 1,170
30,256 30,60 -0,344 1,137
30,269 30,60 -0,331 1,094
30,273 30,60 -0,327 1,080
30,218 30,60 -0,382 1,264
30,256 30,60 -0,344 1,137
30,260 30,60 -0,340 1,124
30,256 30,60 -0,344 1,137
30,241 30,60 -0,359 1,187
Rata-rata % Ralat 1,148
Dari tabel di atas :
Nilai Koreksi = Nilai Standar – Nilai Alat
+ Ralat =
Data Suhu Ekstrim Maksimum
Tabel 4.4. Data Suhu Ekstrim Maksimum
Standar Alat Koreksi Ralat
⁰C ⁰C ⁰C %
35,440 35,81 -0,370 1,044
35,470 35,81 -0,340 0,959
35,474 35,81 -0,336 0,947
35,469 35,81 -0,341 0,961
35,465 35,81 -0,345 0,973
35,487 35,81 -0,323 0,910
35,414 35,81 -0,396 1,118
35,423 35,81 -0,387 1,093
35,423 35,81 -0,387 1,093
35,419 35,81 -0,391 1,104
35,457 35,81 -0,353 0,996
35,457 35,81 -0,353 0,996
35,465 35,81 -0,345 0,973
35,452 35,81 -0,358 1,010
35,480 35,81 -0,330 0,930
35,450 35,81 -0,360 1,016
35,436 35,81 -0,374 1,055
35,404 35,81 -0,406 1,147
35,416 35,81 -0,394 1,112
35,412 35,81 -0,398 1,124
35,423 35,81 -0,387 1,093
35,399 35,81 -0,411 1,161
35,433 35,81 -0,377 1,064
35,448 35,81 -0,362 1,021
35,444 35,81 -0,366 1,033
35,440 35,81 -0,370 1,044
Rata-rata % Ralat 1,037
Dari tabel di atas :
Nilai Koreksi = Nilai Standar – Nilai Alat
+ Ralat =
36
[image:50.595.161.467.127.559.2]Data Suhu Ekstrim Minimum
Tabel 4.5. Data Suhu Ekstrim Minimum
Standar Alat Koreksi Ralat
⁰C ⁰C ⁰C %
22,200 22,38 -0,179 0,806
22,166 22,38 -0,213 0,961
22,176 22,38 -0,203 0,915
22,197 22,38 -0,182 0,820
22,174 22,38 -0,205 0,925
22,172 22,38 -0,207 0,934
22,176 22,38 -0,203 0,915
22,191 22,38 -0,188 0,847
22,193 22,38 -0,186 0,838
22,193 22,38 -0,186 0,838
22,191 22,38 -0,188 0,847
22,182 22,38 -0,197 0,888
22,185 22,38 -0,194 0,874
22,206 22,38 -0,173 0,779
22,183 22,38 -0,196 0,884
22,170 22,38 -0,209 0,943
22,183 22,38 -0,196 0,884
22,185 22,38 -0,194 0,874
22,159 22,38 -0,220 0,993
22,185 22,38 -0,194 0,874
22,189 22,38 -0,190 0,856
22,185 22,38 -0,194 0,874
22,170 22,38 -0,209 0,943
22,163 22,38 -0,216 0,975
22,185 22,38 -0,194 0,874
22,187 22,38 -0,192 0,865
Rata-rata % Ralat 0,886
Dari tabel di atas :
Nilai Koreksi = Nilai Standar – Nilai Alat + Ralat =
Dengan melakukan perhitungan tersebut maka diperoleh nilai ralat alat pada suhu ekstrim maksimum adalah + 0,886 %.
Ralat Pada Suhu Normal = 1,148 % Ralat Pada Suhu Ekstrim Maksimum = 1,037 % Ralat Pada Suhu Ekstrim Minimum = 0,886 %
Ralat Alat Ukur = 1,024 %
Ralat alat ukur yang telah dihitung sebesar + 1,024 % tersebut menunjukkan bahwa data yang dihasilkan alat ukur suhu ekstrim bekerja dengan optimal dan juga sesuai dengan spesifikasi datasheet sensor suhu LM 35 (Accuracy + 1 ⁰C).
4.6. Analisa Pemograman ATMega 8
Nilai suhu ekstrim maksimum dan suhu ekstrim minimum sebesar 35,4 dan 22,2 C dimasukkan ke dalam sistem rangkaian yang nanti nya berfungsi sebagai trigger alarm jika suhu lingkungan mencapai nilai ekstrim.
Program yang dipakai untuk menseting ATMega adalah CV AVR. Berikut adalah listing program setingan ATMega :
#include <mega8.h> #include <delay.h> #include <stdio.h>
#define ADC_VREF_TYPE 0x00 // Read the AD conversion result
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); delay_us(10);
// Start the AD conversion ADCSRA|=0x40;
// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10; return ADCW; }
unsigned int Suhu,j; void main(void) {
38
DDRB=0x01;
// Port C initialization PORTC=0x00; DDRC=0x00;
// Port D initialization PORTD=0x03; DDRD=0xFC;
// USART initialization // USART Baud Rate: 1200 UCSRA=0x00;
UCSRB=0x18; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0xCF; // ADC initialization
ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x82;
delay_ms(2000);
while (1) {
Suhu = read_adc(0); //baca tegangan sensor for
(j=0;j<100;j++){printf("T");printf("%c",Suhu);delay_ms(10);} //tunda 10 mili detik
if((Suhu*5>354)||(Suhu*5<222)){for(j=0;j<25;j++){PORTB.0= 0 ;PORTD.4=1; delay_ms(100); PORTD.4=0;delay_ms(100);}} if ((Suhu*5 < 354)&&(Suhu*5 > 222)) { PORTB.0 = 1;} }
}
Program yang dipakai sebagai trigger alarm jika suhu lingkungan mencapai nilai ekstrim, adalah :
4.7. Analisa Pemograman Visual Basic
Pemograman Visual Basic dibutuhkan untuk menampilkan nilai suhu yang terbaca oleh sensor ke PC. Selain itu data suhu juga dapat didowload dari sistem untuk disimpan.
Berikut adalah listing program Visual Basic untuk menampilkan nilai pengukuran suhu udara pada monitor PC :
Dim Xd(0 To 18000), Yd1(0 To 18000) As Single Dim TIMES(0 To 18000) As String
Dim j As Integer
Dim x, y2, y1, L1, L2, R, S, y10, y20, y30, x0, Suhu As Integer Dim data As String
Dim Temp1, Temp2, Temp3, Sampling_Time As Single Dim oXL As Excel.Application
Private Sub Command7_Click() Timer3.Enabled = False
Set oXL = New Excel.Application Set oxlbook = oXL.Workbooks.Add FileName = "C:\Data\" + Text5 + ".xls"
oxlbook.Worksheets(1).Range("A1") = " Time " oxlbook.Worksheets(1).Range("B1") = " Temperature " oxlbook.SaveAs FileName
For i = 2 To j
oxlbook.Worksheets(1).Range("A" & i) = TIMES(i) oxlbook.Worksheets(1).Range("B" & i) = Yd1(i) Next i
On Error GoTo 1
oxlbook.SaveAs FileName oxlbook.Close
1: End Sub
Private Sub Command1_Click()
If MSComm1.PortOpen = True Then MSComm1.PortOpen = False Trace.Enabled = True
40
Line2(5).BorderColor = &HFF0000 Line2(4).BorderColor = &HFF& Line2(2).BorderColor = &HFF0000 Grids
End Sub
Private Sub Command2_Click() End
End Sub
Private Sub Command3_Click() Timer4.Enabled = False
Trace.Enabled = True Command7.Enabled = True Close #1
End Sub
Private Sub Timer4_Timer()
y1 = 7952 - Round(Suhu) * 100
Picture1.Line (x0, y10)-(x, y1), QBColor(12) x0 = x
y10 = y1 x = x + 10
If Sampling_Time = (Timebase * Text7) Then Xd(j) = x
Yd1(j) = Text2 TIMES(j) = Text1 j = j + 1
Sampling_Time = 0 End If
Sampling_Time = Sampling_Time + 1 If x > (15000) Then
x = 0 x0 = 0 q = 568 Grids End If End Sub
Line2(5).BorderColor = &HFF0000 Line2(4).BorderColor = &HFF0000 Line2(2).BorderColor = &HFF& x = 0
Grids
Open "C:\Data\" + Text5 + ".DAT" For Output As #1 End Sub
Private Sub Form_Load() With MSComm1
If .PortOpen = True Then .PortOpen = False .CommPort = 5
.Settings = "1200,n,8,1" .DTREnable = True .RTSEnable = True .RThreshold = 1 .SThreshold = 0
MSComm1.PortOpen = True
End With R = 568 x = 0 x0 = 0 y10 = 7952 End Sub
Private Sub MSComm1_OnComm() With MSComm1
Select Case .CommEvent Case comEvReceive data = .Input
T1 = Asc(Mid(data, 1, 1)) Text2 = T1 * 5.1 / 10 Suhu = Text2
q:
End Select End With End Sub
Private Sub Timer1_Timer() Text1 = Time
End Sub
42
q = 568
For GRID = 1 To 17
Picture1.Line (0, q)-(15000, q), QBColor(3) q = q + R
Next GRID q = 568
For GRID = 1 To 35
Picture1.Line (q, 0)-(q, 10000), QBColor(3) q = q + R
Next GRID
Picture1.Line (0, 7952)-(15000, 7952), QBColor(9) End Sub
Private Sub Timer3_Timer() Grids
Timer3.Enabled = False End Sub
[image:56.595.135.514.408.660.2]Setelah program VB tersebut dijalankan pada PC, maka tampilannya seperti gambar 4.5. berikut.
Gambar 4.5. Tampilan Hasil Program VB Keterangan Gambar:
1. Tampilan waktu
3. Tombol untuk menyimpan
4. Tombol untuk mulai pembacaan suhu
5. Tombol untuk menghentikan pembacaan suhu 6. Tombol untuk membersihkan layar
7. Tombol untuk keluar 8. Nilai suhu terukur
44
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
1. Nilai suhu ekstrim maksimum dan suhu ekstrim minimum didapatkan melalui pendekatan analisa statistik dari data suhu rata-rata maksimum dan minimum bulanan tahun 2008 sampai tahun 2014 BBMKG Wilayah I Medan yaitu sebesar 35,4 0C dan 22,2 0C.
2. Ralat alat ukur sebesar + 1,024 % tersebut menunjukkan bahwa data yang dihasilkan alat ukur suhu ekstrim bekerja dengan optimal dan juga sesuai dengan spesifikasi datasheet sensor suhu LM 35 (Accuracy + 1 ⁰C)
3. Sensor suhu LM35 dapat mengukur suhu udara yang kemudian menstimulasi alarm ketika suhu ekstrim terjadi.
4. Sistem yang dirancang secara telemetri dengan menggunakan mikrokontroler ATMega8, metode Amplitude Shift Keying (ASK) sebagai media pengirim dan penerima data.
5.2 Saran
1. Sebaiknya alat ukur suhu di rancang dalam suatu tempat yang tidak langsung terkena angin secara bebas dan sinar matahari, agar pengukuran suhu udara yang didapatkan adalah nilai yang stabil atau tidak terpengaruh dengan perubahan suhu sesaat.
2. Agar mempertimbangkan kembali sistem telemetri pada rancangan alat ukur untuk kondisi medan tertentu.
DAFTAR PUSTAKA
Budioko, Totok. 2005. Belajar dengan Mudah dan Cepat Pemrograman bahasa C dengan SDCC. Jakarta : Gava Media
Haryanto.2005.Pemrograman Bahasa C untuk mikrokontroler ATMega8. Jakarta : Elex Media Komputindo
Mustafa Cavcar, The International Standard of Atmosphere. Turkey : Anadoly University
William D. Cooper. 1999. Instrumentasi Elektronik Dan Teknik Pengukuran. Edisi II. Jakarta : Erlangga
