T1 192006027 Full text

data dari sampel yang diuji. Bagian ini terdapat dua buah komponen utama yaitu sebuah motor stepper untuk menggerakkan sampel yang akan diuji bergerak ke arah sumbu x, dan sebuah motor stepper kedua untuk menggerakkan sensor inframerah ke arah sumbu y, sehingga proses scaning radiasi dapat berlangsung. Alat ini memakai sensor infamerah MLX 90614 sebagai pendeteksi radiasi inframerah dan rangkaian mikrokontroler ATMega 8535 sebagai pengendali keseluruhan alat. Bagian software berfungsi memprogram mikrokontroler dan mengolah data sehingga didapat informasi dari sampel yang diuji. Bagian ini lalu menganalisanya kedalam bentuk warna-warna yang berbeda untuk tiap tingkatan radiasi. Aplikasi program yang dipakai adalah AVR Studio4 dan Microsoft visual basic 5 Express Edition.

Tujuan akhir dari penelitian ini adalah mendesain dan membangun sistem untuk memetakan distribusi suhu berdasarkan radiasi inframerah yang berbasis mikrokontroler ATMega 8535. Penelitian ini hanya dibatasi pada pembuatan dan pengujian alat dalam memetakan distribusi suhu berdasarkan radiasi inframerah dari benda.

2. TINJAUAN PUSTAKA Hukum Radiasi Boltzman

Dari persamaan Stefan Boltzman dapat diketahui bahwa energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan dalam bentuk radiasi kalor tiap satuan waktu (Q/t) sebanding dengan luas permukaan (A) dan sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan (T4). Secara matematika ditulis [1]:

P = = eσ_AT (1) dengan nilai tetapan Stefan Boltzman

σ =5,67 x 10-8Wm-2 K-4

P = Daya radiasi/energi kalor tiap sekon (W/m2) Q = kalor/panas yang diradiasikan (kalori)

e = emisitas, nilainya di antara 0 dan 1 (0 ≤e≤ 1) A = luas permukaan benda (m2)

T = Suhu Mutlak (K)

t = waktu selama benda meradiasai (sekon) Sensor Inframerah

Gambar 1. MLX 90614[4]

Sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah yang dimiliki benda yang terdeteksi olehnya. Prinsip kerjanya dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran inframerah yang dimiliki setiap benda kemudian mengkonfersinya dalam betuk besaran suhu.

Mikrokontroler

Mikrokontroler merupakan sistem mikroprosesor yang di dalamnya terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock dan peralatan internal lainya. Mikrokontroler ini dikemas dalam sebuah chip siap pakai, sehingga proses pemrograman isi ROM dapat langsung dilakukan sesuai aturan penggunaan. Sedangkan format penulisan dapat memakai dua pilihan yaitu format pemrograman assembly dan format pemrograman C[2].

ATMega 8535 merupakan chip mikrokontroler buatan perusahaan Atmel yang memiliki fitur antara lain:[5]

1. Memori flash 8 KB yang bisa diprogram ulang sampai 10.000 siklus baca/tulis 2. 512 Byte EEROM

3. 512 Internal SRAM

4. Fungsi penguncian memori program untuk memproteksi isi memori program internal

5. Bekerja pada frekuensi sampai 16 Mhz 6. Mendukung program serial USART 7. 32 pin masukan/luaran (I/O) Motor Stepper

perubahan polaritas yang membuat kundisi yang tadinya tarik-menarik menjadi tolak menolak atau sebaliknya. Prinsip kerja motor stepeer yaitu sebenarnya berputar secara penuh penuh tetapi melalui serangkaian step-step pemutaran diskrit.

AVR Studio4

Bagian ini menggunakan dua software yang memiliki fungsi masing-masing. Software pertama yang dipakai adalah AVR Studio4, fungsinya memprogram mikrokontroler dengan bahasa C. Sedangkan sorfware kedua yang dipakai adalah Visual Basic 5 Express Edition berfungsi menggolah data dan kemudian menampilkanya pada warna.

3. METODE PENELITIAN

Penelitian dilakukan melalui beberapa tahap. Tahap-tahap diantaranya adalah perancangan alat baik hardware maupun software, kemudian pembuatan alat, dan yang terakhir pengujian kinerja alat.

Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras (Hardware)

Dalam mengembangkan sebuah rancangan harus selalu memperhatikan tujuan utama penelitian ini, yaitu dengan cara meninjau kembali permasalah awalnya. Perancangan alat yang akan dibuat berdasarkan pada blok diagram pada Gambar 2.

Gambar 2. Blok diagram alat

Selanjutnya setelah memperoleh gambaran kasar berdasarkan blok diagram diatas langkah selanjutnya adalah merancang mekanik dari alat ini. Karena bagian mekanik ini memegang peran agar proses pemetaan dapat terlaksana. Komponen utamanya adalah dua motor stepper sebagai penggerak.

Gambar

Karena tujuan utama keseluruhan yang ada pada koordinat dari posisi titik pada kerja sistem mekanisnya adalah dapat melakukan itu perlu dapat ke arah x dan y. Maka Gambar 3 yang memanfatkan mendapatkan posisi ke arah

Posisi antara motor Gambar 3 yaitu letak sensor Proses kerja mekanik ini adalah dari sensor inframerah untuk diletakkan pada bagian motor diposisikan antara grigi motor gambar 3 sebelah kiri. Dengan bergerak ke arah sumbu y.

y dari objek berdasarkan kemajuan tia Sedangkan motor

tempat peletakan objek stepper kedua ini ditempatkan tempat objek/benda yang akan pergerakan motor stepper pergerakan wadah juga ke stepper kedua. Dengan begitu diketahui berdasarkan berapa

Gambar 3. Desain sistem mekanis motor stepper

tujuan utama penelitian ini adalah untuk memetakan

ada pada suatu objek/benda, maka penting untuk mengetahui titik pada objek saat proses pengambilan data berlangsung mekanisnya adalah memetakan objek kedalam koordinat x dan

perlu adanya pergerakan dari objek ataupun sensor sendiri Maka pada penelitian ini dibuat rancangan mekanis seperti memanfatkan gerakan diskrit dari kedua motor stepper

arah sumbu x dan y.

motor stepper pertama dengan motor stepper dua adalah sensor dihadapkan pada permukaan dari objek yang akan

ini adalah motor steper pertama difungsikan sebagai

inframerah untuk dapat bergerak ke arah sumbu y. Sensor inframerah motor stepper pertama yang tepatnya pada tali penarik grigi motor stepper dengan sebuah laker di bagian atas seperti . Dengan bantuan tali penarik maka sensor dapat leluasa

y. Sehingga saat pengambilan datapun bisa diperoleh berdasarkan kemajuan tiap pergerakan motor stepper pertama ini.

motor stepper kedua difungsikan sebagai penggerak wadah objek yang akan dipetakan. Dimana pada bagian atas dari ditempatkan sebuah wadah khusus yang nantinya berfungsi

yang akan dipetakan seperti pada Gambar 3 sebelah kanan stepper kedua adalah memutar ke arah sumbu x, dan begitu

juga ke arah sumbu x seiring dengan setiap pergerakan dari Dengan begitu maka koordinat dari posisi titik (ke arah sumbu berdasarkan berapa jumlah kemajuan langkah motor stepper

memetakan stuktur untuk mengetahui berlangsung. Cara x dan y. Untuk sensor sendiri agar mekanis seperti pada stepper guna

adalah seperti yang akan diukur. sebagai penggerak sor inframerah tali penarik yang seperti pada dapat leluasa untuk diperoleh koodinat stepper pertama ini..

Stepper kedua yang dipakai jumlah kemajuan langkah pergerakannya sebesar 200 kelajuan langkah yaitu 200 step untuk dapat berputar penuh 3600_.

Gambar 4. Proses pengambilan data

Urutan proses pengambilan data ditunjukkan pada gambar 4, sensor bergerak ke posisi awal kemudian mengambil data selanjutnya mengirimkanya ke bagian mikrokontroler. Selanjutnya stepper pertama bergerak memutar satu step sehingga sensor ikut naik, sedangkan motor stepper kedua diam, diikuti pengambilan data selanjutnya mengirimkanya ke bagian mikrokontroler. Proses itu berlanjut hingga pada posisi y yang telah ditentukan. Tahap berikutnya adalah motor stepper kedua bergerak memutar ke arah kiri (sumbu y) satu step sedangkan motor stepper pertama diam, kemudian dilakukan pengambilan data lalu mengirimkanya ke bagian mikrokontroler. Kemudian dilanjutkan motor steper pertama bergerak kebalikan arah dari perputaran saat naik, sehingga sensor ikut turun diikuti pengambilan data lalu mengirimkanya ke bagan mikro kontroler. Inti dari urutan proses pengambilan data adalah sensor bergerak ke arah y dengan bantuan motor stepper pertama untuk mengambil data pada posisi ke arah sumbu y sedangkan pergerakan stepper kedua yang diikuti pergerakan benda untuk mengambil data kearah sumbu x sampai pada luasan benda yang ingin dipetakan.

Bagian yang tidak kalah penting dalam susunan alat ini adalah rangkaian mikrokontroler. Pada rangkaian ini terdapat ATMega 8535 yang berfungsi untuk mengendalikan seluruh alat. Gambar 4 menunjukkan skema rangkaian mikrokontroler yang akan digunakan dengan blok bagian-bagiannya adalah chip AVR ATMega 8535, IC ULN2008 sebagai penguat arus, IC MAX232, dan bagian power supply memakai IC regulator 7805 dan 7905 yang menghasilkan tegangan sebesar 5 volt. Rangkaian mikrokontroler ini dilengkapi dengan port-port untuk masukan/luaran untuk proses data untuk motor stepper ataupun rangkaian opto interrupter serta port lainya seperti untuk dihubungkan dengan sensor inframerah yaitu port SDA dan SCL, kemudian port RxD dan TxD sebagai sarana pengiriman dan penerima data ke PC atau laptop.

ditunjukkan pada pin PC0 dan PC1 pada kaki nomor 22 dan 23. Selanjutnya data yang diterima dari sensor diolah mikrokontroler menjadi berbentuk serial kemudian mengirimkanya ke PC lewat port RxD dan TxD lewat IC MAX232 untuk mengubahnya dari lewel TTL menjadi level serial melalui RS232 yaitu pada awalnya sebelum masuk RS232 berupa level TTL (transistor transistor logic) tegangan dari 0-5 volt, dan dinilai 0 saat teganganya 0 Volt dan dinilai 1 saat tegangan 5 volt. Sedangkan setelah melalui RS232 menjadi level serial yaitu keluaran teganganya dari-23Volt hingga +23 Volt, akan dinilai 1 jika teganganya berada diantara -3 Volt hingga -23volt dan dinilai 0 jika level teganganya dari+3 Volt hingga+23 Volt. Selanjutnya dengan konektor DB9 data serial tersebut dikirim ke PC kemudian diolah dengan aplikasi program Microsoft visual basic 5 Express Edition.

Gambar 5. Skema rangkaian mikrokontroler ATMega 8535

Gambar 5. Board PCB mikrokontroler

Begitu juga bagian mekanik alat, setelah desain gambar selesai maka dilakukan proses pemilihan bahan, pengukuran bahan, kemudian perakitan keseluruhan alat. Dalam tahap pemilihan bahan maupun pengukuran bahan berpengaruh pada tingkat ketahanan alat serta ketepatan ukuran dalam proses perakitanya. Oleh karena itu perlu mengumpulkan referensi maupun menguji terlebih dahulu ketahanan bahan yang akan digunakan.

Langkah-langkah proses pembuatanya dimulai dari pencarian bahan yang cocok terlebih dahulu. Untuk tumpuan dari motor stepper pertama dipilih dari bagian mekanik printer. Keunggulannya dari segi bahan lebih kuat dan dari segi untuk desain mekanik untuk peletakan sensor lebih mudah, karena sudah ada sebuah laker dan mengganti tali penarik serta motornya kemudian menyesuaikan ukuran dengan jarak motor dengan lakernya.

Gambar 6. Alat setelah dirakit

Bila rangkaian mikrokontroler sudah benar dan bagian mekanik juga telah jadi maka dilakukan proses pemasangan sambungan berupa kabel-kabel diantara kedua bagian ini. Ada beberapa kabel yang perlu dihubungkan, yaitu sambungan untuk kedua motor stepper, koneksi dengan sensor inframerah, dan beberapa kabel untuk komponen opto-interrupternya, dan hasil rakitan seperti terlihat pada gambar 6.

Desain Perangkat Lunak (Software)

Pembuatan software dilakukan dengan AVR Studio4. AVR Studio4 merupakan software firmware buatan Atmel yang digunakan khusus untuk membuat program assembly maupun dengan bahasa pemrograman C[2]. Dalam proses pengisian program pada mikrokontroler dilakukan dengan bantuan downloader STK500VUSB melalui koneksi USB dengan PC. Pada rangkaian mikrokontroler yang dipakai untuk koneksi itu adalah portB (PB5, PB6, PB7, dan pin untuk riset). Namun sebelumnya PC atau komputer diinstal dahulu WinAVR. Sebelum mikrokontroler diprogram sebaiknya mengerti dulu mengerti seluk beluk dan cara kerja dari piranti-piranti yang terkait. Misalnya mengerti dulu prinsip kerja motor stepper berputar, bentuk dari keluaran dari sensor inframerah, cara kerja opto-interrupter serta yang lainya. Yang perlu diperhatikan adalah mengetahui rancangan fungsi masing-masing komponen kemudian diubahnya ke dalam bahas pemrogramannya.

Alur data dimulai dari boad mikrokontroler yang telah dilengkapi dengan komunikasi USART sebagai transmisi menuju serial port yang berada pada PC. komunikasi serial RS232 mempunyai kecepatan transfer(baudrate) 19200 bits/detik. Proses pengiriman data dilakukan secara bit per bit dan kecepatan transfernya harus sama antara pengirim dan penerima. Maka dalam program visual basic juga harus diatur baudratenya sehingga keduanya sinkron. Setelah itu barulah data diterima dan diproses menjadi tingkatan warna.

4. HASIL ANALISIS

Setelah dilakukan pengujian alat maka didapat hasil tampilan aplikasi pemetaan distribusi suhu berdasarkan radiasi seperti pada Gambar 8. Pengabilan data ini dilakukan pada besi yang suhunya berbeda. Dari gambar dibawah ini dapat dilihat perbedaan suhu yang terdeteksi pada permukaan sensor pada jarak 10 cm dengan luasan pemetaan 20x20.

Gambar 8. Tampilan akhir pemetaan suhu berdasarkan radiasi inframerah

Gambar 8 merupakan hasil dari pemetaan pada benda yang beda suhunya. Dapat terlihat bahwa ada perbedaan warna pada hasil pemetaan. Pengambilan data pada sumbu x ditunjukkan arah ke kanan tampilan, dan pengambilan pada sumbu y ditunjukkan pada arah ke atas tampilan. Dengan melihat pada perbedaan warna maka kita dapat mengetahui bagian mana suhu yang lebih tinggi dan bagian mana yang suhunya lebih rendah.

27 .3 28 .5 30 .7 29 .2 31 .4 36 .2 36 .8 38 .1 35 41 .3 36 .8 36 .2 35 .5 30 .7 30 .5 33 .5 28 .9 28 .7 29 28 27 .3 28 .8 30 .7 29 .1 29 .3 36 .4 37 41 .6 35 .3 41 .5 40 .5 36 .5 35 .2 35 .4 50 .3 33 .5 29 .3 30 .4 28 .8 28 .2 27 .1 28 .9 30 .8 32 .3 29 .3 36 .6 36 .9 42 35 .4 41 .6 40 .5 42 .6 35 .4 35 .4 30 .3 33 .5 29 .4 34 28 .8 28 .8 27 .8 30 31 .1 32 .4 31 .8

37 37 42 .2 41 .8 41 .8 40 .4 42 .7 35 .5 30 .9 34 .3 33 .7 29 .7 33 .2 28 .6 28 .9 27 .9 31 .5 31 32 .5 31 .9 37 .4 39 42 .2 41 .9 41 .9 40 .3 43 35 .2 35 34 .3 33 .5 29 .7 31 .5 30 .8 30 .8 28 .1 31 .7 32 .4 30 .3 32 .3 37 39 .3 42 .5 41 .8 41 .9 40 .6 42 .4 31 .2 31 35 .1 33 .6 29 .6 31 .3 30 .9 29 .9 27 .8 39 32 .7 30 .4 32 .8 37 .5

39 43 42 .8 42 .9 40 .7 43 .1 31 .2 31 .2 34 .9 33 .8 28 .8 31 .4 30 .8 29 .9 29 .1 39 .2 33 32 .5 33 .2 37 .3 39 .3 43 42 .7 42 .8 36 .8 43 .5 31 .4 31 .5 34 .9 34 .4 28 .8 31 .4 34 .5 29 .6 29 .5 31 33 .2 32 .6 33 37 .1 37 .8 43 42 .7 42 .9 36 .6 43 .6 31 .2 31 .4 41 .1 34 .4 28 .9 31 .3 33 .3 31 28 .6 29 .4 33 .3 32 .4 33 .4 37 43 .5 44 .2 42 .6 42 .9 36 .6 36 35 .7 35 .2 41 .3 34 .3 28 .6 31 .3 32 .4 29 .8 28 .8 29 .4 33 .3 33 .4 33 .3 32 37 .8 43 .4 44 36 .4 36 .6 36 41 .2 30 .8 34 .5 34 .4 28 .7 31 .2 32 29 .6 28 .6 29 .6 33 32 .7 31 .2 35 .5 36 .6 37 .7 36 .2 37 .6 37 36 .4 36 .4 31 .4 34 .4 34 .4 28 .7 31 .9 31 .2 31 .4 28 .5 29 .5 33 .6 33 33 .5 35 .3 36 .8 37 .5 43 .2 37 .5 37 .3 36 .3 36 .2 31 .4 34 .5 34 .2 40 .3 31 .7 31 .2 31 .6 29 .2 29 .6 29 .1 29 .9 30 .3 34 .4 35 .6 37 .6 37 .8 37 .7 37 .2 36 .4 36 .4 31 .4 29 .3 34 .1 34 .2 29 .5 31 .2 31 29 29 .7 29 29 .8 35 .3 34 .7 35 .8 36 .7 37 .6 35 .5 37 36 .4 32 31 .6 29 .4 33 .9 40 .4 29 .3 36 .2 31 .2 28 .7 28 .4 37 .1 29 .8 35 .3 35 32 .3 36 .6 36 .4 35 .7 36 .6 36 .4 31 .8 31 .3 28 .7 33 .8 40 28 .9 35 .2 30 .5 28 .4 28 .1 37 .2 29 .6 35 .4 35 32 .1 36 .7 36 .4 35 .8 35 .7 36 .3 31 .8 31 .5 29 .2 33 .7 39 .3 29 .4 29 .3 29 .5 28 .3 28 .2 37 .1 29 .6 29 .6

35 32 36 .7 36 .3 35 .8 36 .7 35 .7 31 .6 31 .1 29 .4 33 .6 38 .8 29 .5 29 .4 29 .4 28 .3 28 .1 29 .5 31 .7 29 .4 34 .8 32 .2 35 ,7 36 .3 35 .8 36 .5 35 .6 31 .6 31 .2 29 .9 33 .7 30 .1 29 .5 29 .4 28 .9 27 .7 27 .9 28 .6 30 .5 31 34 .7 32 32 .6 36 .4 35 .7 35 .7 35 .6 31 .7 30 29 .9 33 .9 30 .1 29 .4 28 .9 28 .6

Matrik 1. matrik suhu pada sensor

Grafik 1. Hubungan suhu terhadap jarak

5. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil yang diperoleh maka dapat disimpulkan bahwa desain sistem pemetaan dapat dianggap berhasil dalam proses memetakan. Bagian hardware maupun software mampu bekerja sesuai harapan dengan keluaran berupa beda warna. Namun, pada proses pengukuran suhu muncul kendala ketidakcocokan antara suhu yang diukur sensor dengan suhu sebenarnya pada benda.

Saran bagi peneliti selanjutnya bila ingin melakukan pemetaan suatu objek dapat memakai alat ini. Peneliti dapat mengganti sensor sudah ada dengan sensor lain sesuai dengan informasi yang ingin diketahui. Misalnya dapat diganti dengan sensor cahaya, sensor ultrasonik ataupun sensor yang lainya. Karena tujuan utama penelitian ini adalah mendesain sistem yang dapat memetakan keseluruhan permukaan benda. Untuk pemilihan jenis sensor selain kita mengetahui spesifikasinya, ada baiknya untuk menyediakan cadangan sensor agar bisa dibandingkan antara sensor satu dengan sensor lain.

6. DAFTAR PUSTAKA

[1] Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid 1 (Terjemahan), Jakarta: Penerbit Erlangga [2] Ardi Winoto, 2010,Mikrokontroler AVR ATmega8/16/32/8535 dan Pemrogramanya

dengan Bahasa C pada WinAVR, Bandung: Penerbit Informatika Bandung [3] Hendrayudi, 2009, VB 2008 untuk Berbagai Keperluan Programing, Jakarta:

Penerbit PT Elex Media Kompotindo

[4] www.melexis.com, diakses tanggal 28 april 2011 pukul 9.57

[5] www. atmel.com/literature, diakses tanggal 9 april 2011 pukul 11.25 0

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

0 50 100 150 200 250

d

a

ta