BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Angin merupakan salah satu potensi sumber daya alam. Sumber daya ini dapat dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan manusia. Angin merupakan bagian dari kondisi cuaca yang dimanfaatkan untuk keperluan penerbangan, pertanian, pembangkit listrik dan lain-lain. Angin merupakan salah satu unsur meteorologi yang memiliki peranan penting dalam menentukan kondisi cuaca dan iklim disuatu tempat. Angin dapat dibatasi sebagai gerakan horisontal udara relatif terhadap permukaan bumi. Batasan ini berasumsi bahwa seluruh gerakan udara secara vertikal kecepatannya dapat diabaikan karena relatif rendah. Oleh karena itu, diperlukan data atau informasi tentang angin yaitu data kecepatan dan arahnya.
Untuk mendapatkan data pengukuran kecepatan angin yang akurat diperlukan suatu alat ukur yang dapat mencatat kecepatan maupun arah pergerakan angin secara akurat pula. Pengukuran kecepatan angin itu sendiri dapat dilakukan dengan beberapa metode, dimana setiap metode memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Oleh karena itu itu dalam membuat suatu alat ukur kecepatan angin perlu dipertimbangkan untuk keperluan apa alat tersebut dibuat.
cuaca di Indonesia perlu mengimpor dari luar negeri, sehingga diperlukan biaya yang cukup mahal untuk memiliki alat ini. Sebagaimana ketahui bahwa prinsip kerja dari alat ini cukup sederhana yaitu cup yang berjumlah tiga buah berputar pada suatu tiang yang dihubungkan dengan counter. Dengan mengetahui prinsip yang sederhana tersebut dapat mengembangkan alat ini.
Di sisi lain, monitoring arah dan kecepatan angin yang telah banyak beredar hanya dipasang disatu tempat dan tidak dapat dipindah-pindah sehingga pengukuran arah dan kecepatan angin dalam melakukan penelitian hanya bisa dilakukan di satu tempat. Oleh karena itu perancangan sistem yang paling tepat untuk monitor arah dan kecepatan angin adalah dengan membuat sistem portable sehingga mdah dibawa ntuk pengujian ditempat berbeda. Sementara itu media yang paling cocok untuk pemantauan dalam bentuk portable ini adalah dengan menyimpan data pada multy media card (MMC) yang digunakan untuk menyimpan data selam proses perekaman
data kecepatan dan arah angin berdasarkan waktu.
Berdasarkan latar belakang di atas maka akan dilakukan rancang bangun alat pemantau kecepatan dan arah angin dengan sistem datalogger menggunakan multy media card (MMC) berbasis controller arduino. Pada sistem mekanik dalam
1.2. Rumusan Masalah
Untuk memecahkan permasalahan yang ada maka dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana merancang perangkat keras untuk membaca arah angin melalui sensor.
2. Bagaimana merancang perangkat keras untuk membaca kecepatan angin dari putaran mekanik.
3. Bagaimana merancang perangkat lunak untuk menghitung kecepatan angin dari sensor
4. Bagaiamana merancang perangkat keras dan perangkat lunak agar sistem dapat menyimpan data berdasarkan waktu pada memory card multy media card (MMC).
5. Bagaimana menguji system keseluruhan untuk mengetahui unsur kerjanya 1.3. Batasan Masalah
Dalam pembuatan tugas akhir ini penulis membatasi permasalahan sebagai berikut :
1. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler AVR Atmega2560 dengan board minimum sistem arduino MEGA2560.
3. Sebagai penyimpanan data digunakan multy media card (MMC) card jenis micro SD
4. Program tampilan ditampilkan pada LCD 16X4.
5. Menggunakan keypad matrix 4X4 sebagai navigasi menu dan pengaturan. 1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai pada tugas akhir ini adalah merancang dan membangun sistem monitoring kecepatan dan arah angin secara portable dengan media penyimapan data pada multy media card (MMC).
1.5. Sistematika Pembahasan
Pada sistematika pembahasan laporan tugas akhir ini, perinciannya adalah sebagai berikut :
BAB I Pendahuluan
Bab ini membahas tentang hal-hal yang menjadi latar belakang, tujuan, rumusan masalah, dan metodologi serta sistematika pembahasan pada alat yang akan dirancang.
BAB II Tinjauan Pustaka
BAB III Perencanaan
Bab ini membahas tentang perencanaan serta pembuatan hardware pada alat yang dirancang, misalnya nilai komponen yang dipakai, hubungan masing-masing komponen dan lain sebagainya.
BAB IV Pengujian dan Analisa
Bab ini membahas tentang pengujian alat serta pembahasan mengenai hasil pengujian tersebut.
BAB V Penutup
ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN
OPTOCOPLER DAN DI REKAM KE MMC/SIMCARD
TUGAS AKHIR
Disusun oleh :
NAMA : GALUH Y. W NIM : 08530010
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
LEMBAR PERSETUJUAN
ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN OPTOCOPLER DAN DI REKAM KE MMC/SIMCARD
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
Galuh Y. W
08530010
Diperiksa Dan Disetujui Oleh :
Pembimbing I
Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT NIDN: 721106301
Pembimbing II
LEMBAR PENGESAHAN
ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN OPTOCOPLER DAN DI REKAM KE MMC/SIMCARD
Tugas Akhir Ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana (S1)
Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT NIDN: 721106301
Pembimbing I
Machmud E ST, MEng
NIDN:715067402 Pembimbing II
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT
NIDN: 718036502 Penguji I
Ilham Pakaya, ST NIDN: 0717018801
Penguji II
Mengetahui Ketua Jurusan
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Galuh Y. W
Tempat Tanggal Lahir : Malang, 24 Januari 1989 NIM : 08530010
Fakultas / Jurusan : Teknik / Elektro
Menyatakan bahwa tugas akhir saya yang berjudul ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN OPTOCOPLER DAN DIREKAM KE MMC/SIMCARD. Adalah bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar, kami bersedia mendapat sanksi akademis.
Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT NIDN: 721106301
Pembimbing II
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Segala puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan hasil Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada seorang revolusioner besar sepanjang sejarah peradaban manusia yaitu junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan pencerahan di muka bumi ini.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas Akhir yang berjudul “ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN OPTOCOPLER DAN DI REKAM KE MMC/SIMCARD”. Ini masih jauh dari kesempurnaan, namun penulis tetap berharap ada sebuah itikat baik bagi pembaca untuk lebih mengembangkan Tugas Akhir ini dengan aplikasi yang variatif dan semoga tulisan ini bermanfaat bagi semuanya.
Selama proses penyusunan skripsi ini banyak hal yang menjadi kendala dan rintangan, tetapi dengan bantuan berbagai pihak Alhamdulillah telah terselesaikan satu kewajiban penulis sebagai Mahasiswa Universitas Muhammadiyah Malang. Ucapan terima kasih tidak lupa penulis haturkan kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan laporan ini sehingga dapat dijadikan bahan untuk pengembangan diri dalam mengikuti perkembangan teknologi pada saat ini, antara lain:
1. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT, dan Machmud Effendy, ST. M.Eng selaku Kepala Jurusan dan Sekertaris Jurusan Elektro.
2. Ibu Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT selaku Dosen Pembimbing I dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya atas ilmu dan bimbingannya.
3. Bapak Machmud E ST, MEng selaku Dosen Pembimbing II terima kasih penulis haturkan atas saran, kritik dan bimbingannya.
5. Andi W, Chanu P, Maulana B dan Teman-teman elektro khususnya angkatan 2008 kelas A yang tak dapat disebutkan namanya satu persatu Masih banyak pihak-pihak yang tidak penulis sebutkan dalam proses penyusunan laporan ini, semoga apa yang telah di berikan tercatat sebagai amal ibadah Amien.
Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Malang, 5 Mei 2015
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
SURAT PERNYATAAN KEASLIAN ... iv
ABSTRAKSI ... v
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Sistematika Pembahasan ... 5
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Angin ... 6
2.1.2 Angin Secara Menyeluruh... 7
2.1.3 Kecepatan Angin ... 12
2.1.4 Pengukuran Kecepatan Dan Arah Angin ... 12
2.1.5 Arduino Mega 2560 ... 14
2.1.6 Light Emitting Diode Infrared ( Led Infrared) ... 24
2.1.7 Optocoupler ... 24
2.1.8 Phototransistor Dan Led Infra Merah ... 26
2.1.9 Pemakaian Op-Amp ... 28
2.2.0 Penguat Membalik ... 28
2.2.1 Penguat Tak Membalik ... 29
2.2.2 Op-Amp Sebagai Penjumlah ... 30
2.2.3 Baterai ... 31
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1 Perancangan Mekanik Sensor Kecepatan Angin ... 34
3.2 Perancangan Sensor Arah Angin ... 35
3.3 Perancangan RTC DS1307 ... 41
3.4 Perancangan Multy Media Card (MMC) ... 42
3.5 Perancangan Arduino MEGA2560 ... 43
3.6 Perancangan Rangkaian LCD ... 44
3.7 Perancangan Keypad 4x4 ... 46
3.8 Perangkat Lunak (Software) ... 46
3.9 Algoritma Pembacaan Arah Angin ... 47
BAB IV PENGUJIAN ALAT
4.1 Pengujian Increamental Encoder ... 51
4.2 Pengujian Sensor Arah Angin ... 53
4.3 Pengujian Multy Media Card (MMC) ... 56
4.4 Pengujian LCD ... 60
4.5 Pengujian Keypad Matrix 4X4 ... 62
4.6 Pengujian RTC ... 65
4.7 Pengujian Keseluruhan ... 68
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 76
5.2 Saran ... 77
DAFTAR PUSTAKA ... xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Angin Pasat Dan Antipasat Atau Angin Barat ... 8
Gambar 2.2 Angin Muson Barat ... 10
Gambar 2.3 Angin Muson Timur ... 11
Gambar 2.4 Anemometer Cup Dan Vane ... 14
Gambar 2.5 Board Arduino Mega 2560 ... 15
Gambar 2.6 Kofigurasi Pin Atmega2560 Pada Arduino Mega2560 ... 16
Gambar 2.7 Led Infrared... 24
Gambar 2.8 Konstruksi Dan Simbol Optocoupler ... 25
Gambar 2.9 Karakteristik Optocoupler ... 25
Gambar 2.10 Bentuk Dan Rangkaian Phototransistor ... 27
Gambar 2.11 Prinsip Kerja Infra Red ... 27
Gambar 2.12 Penguat Membalik... 28
Gambar 2.13 Rangkaian Penguat Tak Membalik ... 29
Gambar 2.14 Rangkaian Op-Amp Sebagai Penjumlah ... 30
Gambar 2.15 Rangkaian Penggunaan Baterai ... 31
Gambar 3.1 Blok Diagram Alat ... 32
Gambar 3.2 Mekanik Sistem Sensor Kecepatan ... 34
Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Kecepatan Angin ... 35
Gambar 3.4 Perancangan Mekanik Pada Wind Vane Untuk Arah Angin ... 36
Gambar 3.5 Perancangan Sensor Arah Angin Dengan Rotary Encoder ... 37
Gambar 3.7 Rangkaian Penguat Sensor Photodiode ... 39
Gambar 3.8 Rangkaian RTC DS1307 ... 41
Gambar 3.9 Rangkaian Mmc ... 42
Gambar 3.10 Rangkaian Minimum sistem Arduino MEGA2560 ... 43
Gambar 3.11 Rangkaian LCD ... 45
Gambar 3.12 Perancangan Keypad 4x4 ... 46
Gambar 3.13 Flowchart Pembacaan Arah Angin ... 48
Gambar 3.14 Diagram Alur Pengukuran Kecepatan Angin... 49
Gambar 4.1 Konstruksi Encoder Dan Rangkaian Internal Encoder... 52
Gambar 4.2 Diagram Pengujian Sensor Arah Angin ... 53
Gambar 4.3 Rangkaian Pengujian Sensor Arah Angin ... 54
Gambar 4.4 Hasil Pengujian Sensor Dan Pengkondisi Sinyal Arah Angin ... 55
Gambar 4.5 Rangkaian Multy Media Card (MMC) Pada Arduino ... 57
Gambar 4.6 Hasil Printscreen Pada Arduino Compiler ... 58
Gambar 4.7 Hasil Printscreen Pada Windows Explorer ... 59
Gambar 4.8 Rangkaian Pengujian LCD ... 60
Gambar 4.9 Foto Pengujian LCD ... 61
Gambar 4.10 Rangkaian Pengujian Keypad... 62
Gambar 4.11 Pengujian Keypad ... 64
Gambar 4.12 Rangkaian Blok Pengujian RTC Ds1307 ... 65
Gambar 4.13 Hasil Pengujian RTC Ds1307 ... 67
Gambar 4.14 Panduan Navigasi LCD ... 69
Gambar 4.16 Pengujian Menu Buka File ... 70 Gambar 4.17 Pengujian Menu Buka File Hasil Perekaman ... 70 Gambar 4.18 Hasil Pembacaan Data Pada File Multy Media Card (MMC) Melalui
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Pemetaan Pin Atmega2560 ... 16
Tabel 3.1 : Kode posisi arah sensor ... 38
Tabel 4.1 : Pengujian Increamental Encoder ... 52
Tabel 4.2 : Hasil pengujian output sensor arah angin ... 55
DAFTAR PUSTAKA
Buyung Nusantara, Alat Pengukur Kecepatan dan Penentu Arah Angin Berbasis Komputer, Teknik Elektro UNDIP, Semarang, 2000.
Arsyad, Sofyan, Ilmu Iklim dan Pengairan, CV Yasagama, Jakarta, 1983.
Barry Gwoollard, Elektronika Praktis Cetakan Kedua, PT. Praditya Paramita, Jakarta, 1998.
Ibnu Malik, Muhammad, Anistardi, Bereksperimen dengan Mikrokontroler 8031, Elex Media Komputindo,Jakarta, 1997.
Malvino Leach, Prinsip-Prinsip dan Penerapan digital Edisi ketiga, Erlangga, Jakarta, 1992.
Malvino, Paul Albert, Prinsip – Prinsip Elektronika Jilid I, Diterjemahkan oleh Sahat Pakpahan, Erlangga, Jakarta,1996.
Millman, Halkias, Elektronika Terpadu, Erlangga ,Jakarta, 1993.
ABSTRAK
Pengukuran kecepatan angin dan mengetahui arah angin adalah dua hal mendasar yang harus dilakukan dalam hal pemanfaatan tenaga angin dan teknologi yang semakin berkembang, maka dalam skripsi ini dijelaskan bagaimana merancang sebuah alat pengukur kecepatan angin menggunakan optocopler dan direkam ke Multy media card (MMC). Untuk pengukuran arah anginnya digunakan sensor IR LED dan phototransistor. Untuk pengontrol dari semua sistem digunakan microprocessor ATmega 2560. Alat ini dapat merekam data kecepatan angin dan arah angin perdetik. Kemudian di simpan ke Multy media card (MMC) dengan kapasitas 1.8 GB, sehingga dapat memudahkan pengguna dalam memonitor dalam waktu yang cukup lama. Selain itu data yang sudah terekam di Multy media card (MMC) dapat ditampilkan pada komputer dalam format .txt atau .doc ini bertujuan untuk memudahkan dalam pembacaan kecepatan angin dan arah angin. Kecepatan angin dan arah angin merupakan 2 hal yang tidak bias lepas dalam bidang meteorologi.
ABSTRACT
Measurement of wind speed and wind direction are two know basic things that must be done in terms of the utilization of wind power and the use of technology as a form of growing it in this paper described how to design a wind speed measuring device using optocopler and recorded to a MMC / Simcard. As for the measurement of its use in wind direction sensor IR LED and phototransistor. As the controller of all system is used microprocessor ATmega 2560. This tool can record wind speed and direction of data per second wind. Which is then saved to the MMC with a capacity of 1.8 GB. So it can be easier for users to monitor in a long time. In addition the data that has been recorded in the MMC can be displayed on a computer in a .txt or .doc format.
