RANCANG BANGUN PEREKAM DATA KELEMBABAN RELATIF DAN SUHU UDARA BERBASIS MIKROKONTROLER

(1)

RANCANG BANGUN PEREKAM DATA

KELEMBABAN RELATIF DAN SUHU UDARA

BERBASIS MIKROKONTROLER

Oleh: Acta Withamana

C64104073

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009

(2)

ii

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa Skripsi yang berjudul:

RANCANG BANGUN PEREKAM DATA KELEMBABAN

RELATIF DAN SUHU UDARA BERBASIS

MIKROKONTROLER

adalah benar merupakan hasil karya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka dibagian akhir skripsi ini

Bogor, Januari 2009

Acta Withamana C64104073

(3)

iii

RINGKASAN

ACTA WITHAMANA. Rancang Bangun Perekam Data dan Suhu Udara Berbasis Mikrokontroler. Dibimbing oleh INDRA JAYA dan AYI

RAHMAT.

Penelitian dilaksanakan pada bulan Juli hingga Desember 2008. Pembuatan dan perancangan instrumen serta uji coba skala laboratorium dilakukan di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan

Teknologi Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Uji coba skala lapangan dilakukan di Stasiun Lapang Klimatologi Darmaga, Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG).

Pembuatan perangkat keras terdiri dari 5 bagian utama, yaitu: catu daya, mikrokontroler Atmega32, sensor kelembaban relatif dan suhu udara Sensirion SHT11, RTC DS1307, serta media penyimpanan SD card. Perancangan PCB instrumen dilakukan menggunakan program EAGLE 5.12. PCB yang sudah terpasang komponen dimasukkan ke dalam sebuah casing plastik untuk

melindungi komponen. Alat perekam data bekerja menggunakan baterai Alkaline berukuran AA sebanyak 4 buah. Perancangan firmware dilakukan menggunakan bahasa pemrograman BASIC yang dibuat menggunakan perangkat lunak

BASCOM-AVR 1.11.9.0. Firmware tersebut diunduh ke Atmega32

menggunakan AVROSPII. Pengujian skala laboratorium dilakukan selama 7x24 jam untuk mengetahui kinerja dari alat perekam data. Interval pengambilan sampel sebesar 1 menit. Selanjutnya dilakukan pengujian skala lapangan selama 8x 24 jam untuk membandingkan hasil pengukuran alat perekam data dengan alat ukur yang sudah ada. Pengambilan data dilakukan dengan interval 1 menit untuk alat perekam data, sedangkan pengambilan data BMKG dilakukan setiap 1 jam menggunakan termometer basah dan kering.

Data hasil uji coba skala laboratorium yang diperoleh dibuat grafiknya dengan rentang waktu perhari. Pengolahan data dilakukan menggunakan Microsoft Excel 2007 dan MATLAB R2008b. Hasil uji coba skala laboratorium menunjukan ada data perekaman yang terputus. Hal ini mungkin disebabkan akibat komunikasi mikrokontroler dengan DS1307 terganggu, komunikasi mikrokontroler dengan SD card terganggu serta keterbatasan mikrokontroler dalam manajemen memori. Data hasil uji coba skala lapangan yang diperoleh dibuat grafik perhari untuk masing-masing parameter. Dalam grafik juga diplotkan data BMKG yang dimulai dari pukul 07.00 hingga 22.00. Perbedaan nilai antara hasil pengukuran alat perekam data dan pengukuran BMKG diplotkan dalam grafik error RH dan error suhu udara. Selisih terbesar RH dari semua hari pengamatan adalah sebesar -20,4%, sedangkan selisih suhu udara terbesar sebesar 7,3°C. Faktor-faktor yang mungkin menyebabkannya adalah kesalahan pengukuran sensor suhu udara dan kelembaban relatif SHT11, serta desain PCB dan casing yang tidak bisa melepas panas dengan baik sehingga mempengaruhi Sensirion SHT11.

(4)

RANCANG BANGUN PEREKAM DATA

KELEMBABAN RELATIF DAN SUHU UDARA

BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Institut Pertanian Bogor

Oleh: Acta Withamana

C64104073

PROGRAM STUDI ILMU TEKNOLOGI KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009

(5)

Judul Penelitian : RANCANG BANGUN PEREKAM DATA KELEMBABAN RELATIF DAN SUHU UDARA BERBASIS MIKROKONTROLER

Nama Mahasiswa : Acta Withamana

Nomor Pokok : C64104073

Disetujui,

Mengetahui,

Dekan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Tanggal Lulus : 3 Februari 2009

Prof. Dr. Indra Jaya NIP. 131 578 799 Pembimbing I

Prof. Dr. Indra Jaya NIP. 131 578 799

Pembimbing II

Ayi Rahmat, M.Si NIP. 132 321 426

(6)

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas segala rahmat, hidayah, dan izin-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Rancang Bangun Perekam Data Kelembaban Relatif dan Suhu Udara Berbasis Mikrokontroler”. Skripsi ini disusun dalam rangka menyelesaikan tugas akhir sebagai prasyarat kelulusan.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Indra Jaya dan Ayi Rahmat, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis selama penyusunan skripsi ini. Terima kasih juga diucapkan kepada Prof. Dr. Ir. Mulia Purba, M.Sc atas kesediaannya sebagai dosen penguji dan Dr. Henry M. Manik, M.T. selaku komisi pendidikan departemen ITK. Penulis juga berterima kasih kepada keluarga, khususnya ibunda, ayah, kakak dan semua sanak saudara serta kepada keluarga besar

Haryanto R. Putro yang telah banyak memberikan semangat dan dorongan kepada penulis.

Tak lupa Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh Keluarga Besar ITK, khususnya rekan-rekan ITK Angkatan 41. Ucapan terima kasih khusus diberikan kepada Ajeng Fiori Sagita yang telah memberi warna baru kehidupan penulis. Penulis juga berterima kasih kepada Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika Darmaga atas izin penggunaan stasiun lapang serta data yang dibutuhkan.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kekurangan, oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan untuk menuju suatu yang lebih baik.

Bogor, Januari 2009

(7)

vii

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

1. PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar belakang ... 1 1.2. Tujuan penelitian ... 2 2. TINJAUAN PUSTAKA ... 3 2.1. Kelembaban relatif ... 3 2.2. Suhu udara ... 4 2.3. Perekam data ... 4 2.4. Mikrokontroler ... 5 2.5. Sensor ... 9

2.5.1. Pengembangan sensor kelembaban ... 11

2.5.2. Sensor kelembaban relatif Sensirion SHT11 ... 14

2.6. Media penyimpanan ... 18

2.7. Real-Time Clock DS1307 dengan antarmuka I2_{C ... 19}

2.8. Catu daya ... 25

2.8.1. Baterai ... 25

2.8.2. Regulator tegangan linear ... 27

3. BAHAN DAN METODE ... 29

3.1. Waktu dan lokasi penelitian ... 29

3.2. Alat dan bahan ... 29

3.3. Rancang bangun perangkat keras ... 30

3.3.1. Rancangan sirkuit dasar mikrokontroler dan indikator LED ... 31

3.3.2. Rancangan catu daya ... 33

3.3.3. Rancangan rangkaian dasar Sensirion SHT11 dan ATmega32 ... 34

3.3.4. Rancangan rangkaian dasar DS1307 dan ATmega32 ... 35

3.3.5. Rancangan rangkaian dasar SD card VGEN 1GB dengan ATmega32 ... 36

3.3.6. Pembuatan PCB (Printed Circuit Board) ... 38

3.3.7. Pemasangan komponen ... 41

3.3.8 Casing dan peletakkan komponen ... 43

3.4. Rancang bangun perangkat lunak ... 45

3.4.1. Diagram alir program perekam data ... 45

3.4.2. Pembuatan firmware ... 49

(8)

viii

3.4.4. Memprogram mikrokontroler ATmega32 ... 51

3.5. Pengoperasian alat perekam data ... 51

3.6. Uji coba alat... 54

3.6.1. Uji coba skala laboratorium ... 54

3.6.2. Uji coba skala lapangan ... 55

4. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 56

4.1. Hasil uji coba skala laboratorium ... 56

4.2. Hasil uji coba skala lapangan ... 63

4.2.1. Perbandingan nilai RH dan suhu udara dengan data BMKG ... 71

4.2.2. Error nilai RH dan suhu udara ... 79

4.3. Perbandingan alat perekam data dengan LogTag HAXO-8 ... 82

5. KESIMPULAN DAN SARAN ... 83

5.1. Kesimpulan ... 83

5.2. Saran ... 84

DAFTAR PUSTAKA ... 85

LAMPIRAN ... 87

(9)

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Perintah pada Sensirion SHT11 ... 16

2. Register-register pada DS1307 ... 24

3. Daftar alat yang digunakan ... 29

4. Daftar bahan yang digunakan... 30

5. Tipe data beserta rentang nilainya pada BASCOM-AVR ... 49

(10)

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Blok Diagram AVR ATmega32... 6

2. Konstruksi sensor kelembaban relatif kapasitif dengan 3 lapisan ... 12

3. Hubungan antara kelembaban relatif dengan resistansi ... 13

4. Diagram sensor kelembaban absolut ... 13

5. Blok diagram kelembaban relatif Sensirion SHT 11 ... 14

6. Skema antarmuka sensor SHT11 dan Mikrokontroler ... 15

7. Urutan sinyal untuk memulai transmisi ... 15

8. Urutan sinyal untuk mengukur kelembaban relatif ... 16

9. Bentuk fisik dan dimensi SD card, MiniSD, dan MicroSD ... 18

10. Skema antarmuka komunikasi SPI... 19

11. Blok diagram DS1307 ... 20

12. Bentuk fisik DS1307 beserta keterangan kaki-kakinya ... 21

13. Konfigurasi umum DS1307 dan mikrokontroler ... 22

14. Urutan-urutan Slave Receiver Mode (Write Mode) ... 23

15. Urutan-urutan Slave Transmiter Mode (Read Mode) ... 23

16. Struktur umum baterai alkaline ... 27

17. Tiga bagian dasar regulator linear ... 28

18. Blok diagram LP2950 ... 28

19. Skema perancangan perangkat keras ... 31

20. Skematik sirkuit dasar ATmega32 beserta indikator LED ... 31

21. Bentuk pin header berukuran 2x5 ... 32

22. Bentuk LED 3mm dalam berbagai macam warna ... 32

23. Skematik rangkaian catu daya ... 33

24. Skematik rangkaian dasar SHT11 dan ATmega32 ... 34

25. Modul Innovative Electronics DT-Sense SHT11 ... 35

26. Skematik rangkaian dasar DS1307 dengan ATmega32 ... 35

27. Bentuk dan dimensi Micro Lithium Cell CR1216... 36

28. Kingfont Secure Digital Card Connector Metal Cover Type ... 36

29. Skematik rangkaian dasar ATmega32 dan soket SD card ... 37

30. Skematik lengkap perekam data suhu udara dan kelembaban relatif ... 39

31. Gambar papan PCB bagian bawah (kiri) dan bagian atas (kanan)... 39

32. Pemotongan PCB polos (kiri) dan penghalusan pinggir PCB (kanan) ... 40

33. Peletakkan komponen pada bagian bawah PCB ... 41

34. Pemasangan komponen pada bagian bawah PCB ... 42

35. Peletakkan komponen pada bagian atas PCB ... 42

36. Pemasangan komponen pada bagian atas PCB ... 43

37. Dimensi casing perekam data suhu udara dan kelembaban relatif ... 44

38. Casing perekam data suhu udara dan kelembaban relatif ... 44

39. PCB dan Baterai terangkai dalam casing ... 45

40. File SETTING.INI dibuka menggunakan Notepad ... 52

41. File 1111870.TXT dibuka di Notepad ... 53

42. Text Import Wizard ... 54

43. Hasil uji coba skala laboratorium tanggal 6 September 2008 ... 56

(11)

xi

51. Posisi alat perekam data (kotak merah) dalam sangkar Stasiun Lapang Klimatologi Badan Meteorologi dan Geofisika Darmaga ... 63

52. Posisi sangkar di Stasiun Lapang Klimatologi, BMKG Darmaga ... 64

53. Hasil uji coba skala lapangan tanggal 8 November 2008 ... 65

54. Hasil skala uji coba skala lapangan tanggal 9 November 2008 ... 65

57. Hasil uji coba lapangan tanggal 12 November 2008 ... 68

62. Perbandingan nilai RH alat perekam data dan BMKG 8 November 2008 ... 72

63. Perbandingan nilai suhu udara alat perekam data dan BMKG 8 November 2008 ... 72

80. Grafik error suhu udara pada pengujian skala lapangan ... 80

(12)

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman 1. Contoh perhitungan konversi nilai digital menjadi besaran fisik... 88 2. Kode pemrograman inisialisasi Mikrokontroler ATmega32 ... 89 3. Kode pemrograman inisialisasi variabel, konstanta dan deklarasi

sub program ... 90 4. Kode pemrograman inisialisasi SD card dan membaca file konfigurasi

pengguna ... 91 5. Kode pemrograman membuat nama file acak berdasarkan tanggal dan

waktu ... 93 6. Kode pemrograman looping utama ... 94

(13)

1

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Kelembaban relatif dan suhu udara merupakan salah satu parameter yang penting dalam pengukuran meteorologi. Kelembaban relatif menggambarkan rasio uap air yang terdapat dalam campuran udara-air dalam fasa gas pada suhu udara tertentu, sedangkan suhu udara merupakan jumlah panas yang terkandung di udara. Pengukuran kelembaban relatif dalam bidang perikanan dan kelautan, antara lain: perekam data RH lingkungan pantai dan lepas pantai secara in situ, manajemen cold storage untuk hasil perikanan tangkap, pengukuran dalam Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP), analisis penyimpanan dalam kontainer, dan sebagainya.

Alat ukur kelembaban relatif disebut Hygrometer. Hygrometer paling

sederhana disebut psychrometer. Menurut Brock dan Richardson (2001), akurasi psychrometer akan menurun seiring turunnya suhu udara. Untuk mengotomatisasi psychrometer akan menghasilkan alat dengan ukuran yang besar sehingga

menambah biaya secara keseluruhan.

Pengembangan instrumentasi digital semakin canggih dari waktu ke waktu. Pengembangan sensor berbasis semikonduktor yang terkalibrasi dan memiliki akurasi tinggi semakin mudah didapat. Metode kesetimbangan penyerapan dari uap air banyak digunakan oleh beberapa sensor berbasis polimer. Sensor jenis ini merupakan jenis sensor yang berukuran kecil, paling efisien dari segi biaya, akurasi yang cukup baik, dan konsumsi daya yang sangat rendah (Brock dan Richardson, 2001).

(14)

Pengembangan sebuah instrumen untuk mengukur kelembaban relatif dan disertai perekam data (data logger) diperlukan dalam bidang perikanan dan kelautan. Perekam data dengan menggunakan sensor berbasis semikonduktor dapat menutupi kekurangan psychrometer, baik dari segi biaya, ukuran, dan konsumsi daya.

1.2. Tujuan penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah merancang instrumen perekam data digital kelembaban relatif dan suhu udara. Seiring dengan perkembangan teknologi semikonduktor yang semakin canggih, diharapkan instrumen ini memiliki akurasi yang cukup baik, dimensi yang kecil, mudah digunakan dan hemat daya.

(15)

3

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kelembaban relatif

Menurut Brock dan Richardson (2001), kelembaban relatif adalah rasio yang digambarkan sebagai persentase antara tekanan uap air aktual e terhadap tekanan uap jenuh es, pada suhu udara T tertentu, sedangkan menurut Zamacona (2004),

kelembaban relatif adalah persentase tekanan uap jenuh yang menggambarkan tekanan uap sebenarnya, dengan kata lain merupakan rasio kelembaban udara di atmosfer pada saat ini dengan kelembaban maksimum yang mampu ditampung oleh atmosfer. Kelembaban relatif atau relative humidity (biasa disingkat RH) menggunakan satuan persen dan dihitung dengan cara berikut:

𝑅𝑅𝑅𝑅 =_𝑝𝑝𝑝𝑝(𝑅𝑅_∗_(𝑅𝑅2𝑂𝑂)

2𝑂𝑂) × 100% (1) dimana:

𝑅𝑅𝑅𝑅 adalah kelembaban relatif campuran udara-air (%); 𝑝𝑝(𝑅𝑅2𝑂𝑂) adalah tekanan parsial uap air dalam campuran; 𝑝𝑝∗_(𝑅𝑅

2𝑂𝑂) adalah tekanan uap jenuh air pada temperatur tersebut dalam campuran. Menurut Wexler (1970) dalam Brock dan Richardson (2001), ada 6 cara mengukur kelembaban berdasarkan prinsip-prinsip fisika, yaitu: (1) penghilangan uap air dari udara yang basah, (2) penambahan uap air kedalam udara basah, (3) kesetimbangan penyerapan dari uap air, (4) pencapaian kesetimbangan dari uap menjadi carian atau uap menjadi benda padat, (5) pengukuran parameter fisik dari uap air, dan (6) melalui reaksi kimia.

(16)

Alat ukur kelembaban biasa disebut hygrometer. Hygrometer elekronik dikembangkan melalui metode kesetimbangan penyerapan dari uap air. Uap air yang diserap menyebabkan perubahan parameter elektris seperti hambatan atau kapasitansi.

2.2. Suhu udara

Suhu merupakan ukuran panas atau dinginnya benda (Blundell dan Blundell, 2006). Kita dapat mengatakan suatu benda lebih panas apabila memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan benda lain yang lebih dingin. Bahang dari suatu benda akan selalu mengalir ke benda yang lebih dingin. Dari sudut pandang pergerakan elektron, suhu merupakan salah satu perpindahan elektron. Dalam keadaan ideal, atom dalam suatu materi akan memiliki elektron yang berorbit pada orbit tertentu. Jika ada energi luar yang mempengaruhi atom, maka elektron akan berpindah level ke orbit lain (eksitasi). Akan tetapi keadaan tersebut tidak akan bertahan lama, karena elektron akan kembali ke orbitnya dan akan

memberikan kembali energi dalam bentuk yang lain seperti panas, cahaya, radiasi lain.

Suhu udara adalah jumlah bahang yang terkandung di udara (Ritter, 2007). Suhu atmosfer merupakan hubungan kompleks antara biosfer, litosfer dan atmosfer. Energi secara konstan berpindah dari permukaan ke udara diatasnya.

2.3. Perekam data

Perekam data atau disebut juga data logger merupakan alat berukuran kecil yang dapat dihubungkan dengan sejumlah sensor, yang dapat menyuplik sinyal sensor, mengubah sinyal tersebut dari bentuk analog ke dalam bentuk digital,

(17)

melakukan olah sinyal digital berdasarkan kemauan pengguna, menyimpan data pada waktu yang telah ditentukan atau tergantung perintah eksternal serta mengirim data ke perangkat lain (Brock dan Richardson , 2001).

Secara umum, perekam data sederhana terdiri dari mikrokontroler, sensor, dan media penyimpanan. Mikrokontroler merupakan bagian dari perekam data yang mengatur komunikasi antar perangkat. Sensor berfungsi untuk mengubah besaran fisik manjadi besaran elektronik. Media penyimpanan berfungsi untuk menyimpan data.

2.4. Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah rangkaian elektronik atau chip yang sangat terintegrasi untuk membuat sebuah alat kontrol. Biasanya terdiri dari CPU (Central

Processing Unit), RAM (Random Access Memory), sebagian bentuk ROM (Read Only Memory), I/O (Input/Output) port, dan timers. Mikrokontroler digunakan untuk tugas yang sangat spesifik. Sehingga jumlah komponen dapat dan ongkos produksi dapat dikurangi.

Salah satu mikrokontroler yang dapat digunakan adalah produksi Atmel keluarga AVR seri ATmega32. ATmega32 merupakan mikrokontroler 8-bit yang memiliki arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer), frekuensi kerja hingga 16 Mhz, 32K Byte In-System Programable Flash, 1024 Byte EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 2 Kilobyte SRAM internal, empat port I/O 8-bit, Master/Slave SPI Serial Interface, tegangan operasi 4,5 V-5,5V, serta konsumsi daya yang rendah. Gambar 1 menunjukan blok diagram AVR ATmega32.

(18)

Sumber : Atmel (2008)

(19)

Bagian-bagian utama dari mikrokontroler antara lain : (1) CPU

Merupakan jantung utama dari mikrokontroler. Bagian ini mengambil instruksi di memori program, mengolahnya, lalu mengeksekusi perintah tersebut. CPU itu sendiri terdiri dari registers, arithmetic logic unit (ALU), instruction decoder, dan sirkuit kontrol.

(2) Memori Program

Tempat menyimpan perintah-perintah yang berbentuk program. Untuk mengakomodasi program berukuran besar, memori program dapat dipartisi menjadi memori program internal dan memori program eksernal pada beberapa jenis mikrokontroler. Memori program biasanya bersifat non-volatile dan berupa tipe EEPROM, Flash, Mask ROM atau OTP (one-time programmable).

(3) RAM

Digunakan oleh mikrokontroler untuk menyimpan data. CPU

menggunakan RAM untuk menyimpan variabel yang disusun bertumpuk (stack). Stack tersebut digunakan CPU untuk menyimpan alamat kembali suatu perintah setelah melewati sub rutin atau panggilan interrupt.

(4) Pembangkit Clock

Mikrokontroler mengeksekusi program dari memori program berdasarkan kecepatan tertentu. Kecepatan ini ditentukan oleh frekuensi dari

pembangkit clock. Pembangkit clock bisa berupa rangkaian internal RC-oscillator atau sebuah pembangkit eksternal seperti kristal quartz, sirkuit

(20)

resonansi LC, atau bahkan sebuah sirkuit RC. Ketika mikrokontroler diberikan tegangan, oscillator langsung beroperasi.

(5) Port Serial

Merupakan port yang digunakan mikrokontroler untuk berkomunikasi dengan perangkat eksternal lain dengan hubungan serial. Port ini dapat dioperasikan pada kecepatan transfer data tertentu. Ada dua jenis serial port, synchronous dan asynchronous. Data synchronous memerlukan sinyal clock dalam setiap bit sebagai informasi waktu, sedangkan asynchronous tidak memerlukan sinyal clock.

(6) Port I/O Digital

Port yang digunakaan untuk berkomunikasi dengan perangkat luar lain. Berbeda dengan port serial yang mentransfer data 1 bit dalam waktu tertentu, data dalam port I/O digital ditransfer sebagai byte secara paralel. Namun, secara software bisa diemulasikan untuk menerima data serial. (7) Port I/O Analog

Masukan sinyal analog dilakukan melalui ADC (analog-to-digital converter) sehingga menjadi sinyal digital yang dapat diproses di mikrokontroler. Contoh aplikasi ADC adalah untuk mendapatkan nilai dari sensor suhu, tekanan, cahaya, dsb. Perubahan tergangan yang

dihasilkan sensor tersebut akan dibaca oleh ADC. Keluaran sinyal analog dilakukan dengan melalui digital-to-analog converter (DAC). Biasanya DAC digunakan untuk melakukan kontrol terhadap motor, menghasilkan suara, dsb.

(21)

2.5. Sensor

Sensor adalah perangkat yang mengubah fenomena fisik menjadi sinyal

elektronik (Kenny, 2005). Sensor menerima rangsangan dan meresponnya dengan perubahan sinyal listrik. Dapat pula digambarkan sensor merupakan jembatan antara dunia sebenarnya dengan perangkat elektronik.

Sensor tidak dapat berdiri sendiri. Biasanya sensor merupakan bagian dari satu sistem yang lebih besar yang memiliki rangkaian pengkondisi sinyal dan bermacam-macam pemrosesan sinyal analog atau digital. Berdasarkan rangkaian pengkondisi sinyal, sensor dapat dibagi menjadi dua, yaitu pasif dan aktif. Sensor aktif memerlukan pemicu eksternal yang berupa rangkaian penyangga sensor, sehingga selalu ada arus yang melewati sensor. Contoh sensor aktif adalah termistor, RTD (Resistance Temperature Detector), dan strain gages. Sensor pasif menghasilkan sinyal keluaran sendiri tanpa memerlukan rangkaian dan arus tambahan. Contohnya adalah thermocouple yang menghasilkan tegangan

thermoelectric dan fotodioda yang menghasilkan photocurrent.

Setiap sensor memiliki karakteristik tertentu. Karakter ini menentukan baik buruknya sebuah sensor pada aplikasi tertentu. Karakter ini pula menentukan rangkaian yang digunakan sebagai penyangga sensor. Beberapa karakter penting diataranya:

(1) Transfer Function

Hubungan fungsi antara sinyal masukan fisik dan sinyal keluaran elektris. Biasanya, hubungan ini digambarkan sebagai grafik antara sinyal masukan dan keluaran.

(22)

(2) Sensitivitas

Merupakan rasio antara perubahan kecil dalam sinyal elektris terhadap perubahan kecil pada sinyal fisik. Dapat diekspresikan pula sebagai fungsi turunan Transfer Function terhadap sinyal fisik. Satuan yang biasa

digunakan adalah volt/Kelvin, milivolt/kilopascal, dsb. Contoh, sebuah termometer akan memiliki sensitivitas tinggi apabila perubahan suhu kecil di lingkungan akan mengakibatkan perubahan tegangan yang tinggi. Karena perubahan tegangan yang signifikan memudahkan pengamatan terhada sinyal elektris.

(3) Span atau Dynamic Range

Rentang masukan sinyal fisik yang bisa dikonversi ke dalam bentuk sinyal elektris. Sinyal fisik diluar rentang ini diperkirakan memiliki akurasi yang sangat rendah. Satuan yang digunakan antara lain kelvin, pascal, newton, dsb.

(4) Accuracy atau Uncertainty

Merupakan perkiraan kesalahan terbesar antara sinyal keluaran sebenarnya dan sinyal keluaran ideal. Accuracy merupakan istilah kualitatif, berbeda dengan uncertainty yang bersifat kuantitatif. Contoh, sebuah sensor memiliki akurasi yang lebih tinggi ketika uncertainty sebesar 1% dibandingkan dengan uncertainty 3%.

(5) Hysteresis

Beberapa sensor tidak kembali ke nilai semula ketika terjadi rangsangan naik atau turun. Besarnya kesalahan yang diperkirakan dalam kuantitas yang diukur merupakan Hysteresis.

(23)

(6) Nonlinearity

Terkadang juga disebut linearity, merupakan penyimpangan maksimum dari Transfer Function linear terhadap Dynamic Range.

(7) Noise

Beberapa sensor menghasilkan noise bersamaan dengan sinyal keluaran. Beberapa kasus menunjukan noise pada sensor lebih kecil dibandingkan dengan noise pada rangkaian elektronik selanjutnya.

2.5.1. Pengembangan sensor kelembaban

Awalnya, pengukuran kelembaban dilakukan dengan mengukur perubahan kelembaban pada kain sutera, rambut manusia dan kemudian nilon serta bahan sintetis. Pengembangan semikonduktor yang pesat menghasilkan sensor

kelembaban yang berbasis polimer. Sensor semikonduktor ini memiliki akurasi tinggi, tahan lama dan efektif dari segi biaya. Ada tiga jenis sensor kelembaban yaitu: sensor kelembaban relatif kapasitif, sensor kelembaban relatif resistif, serta sensor kelembaban konduktivitas panas.

Sensor kelembaban relatif kapasitif ialah sensor yang apabila terjadi perubahan nilai kelembaban relatif di lingkungan, maka terjadi perubahan kapasitansi. Sensor ini memiliki kemampuan rentang pengukuran kelembaban relatif dari 0% hingga 100%, berbeda dengan sensor berbasis resistansi yang tidak mampu mengukur dibawah 20%. Karena pengaruh suhu tidak dominan, sensor ini mampu digunakan pada rentang suhu yang lebar tanpa kompensasi suhu aktif. Perubahan konstanta dielektrik hampir proporsional terhadap kelembaban relatif di lingkungan. Umumnya terjadi perubahan kapasitansi 0,2-0,5pF untuk setiap perubahan 1% kelembaban relatif.

(24)

Tipe sensor kelembaban relatif kapasitif juga mampu pulih secara penuh dari efek kondensasi dan tahan terhadap debu yang menempel di permukaan sensor. Karena kelebihan-kelebihan inilah sensor ini banyak digunakan baik pengukuran atmosferik maupun pengukuran proses. Salah satu bahan bahan yang digunakan oleh sensor kapasitif adalah polimer termoset. Sensor langsung mendeteksi perubahan kelembaban relatif lingkungan sebagai perubahan kapasitansi sensor dengan respon yang cepat, linearitas tinggi, hysteresis rendah, serta stabilitas jangka panjang yang baik. Gambar 2 menunjukan sensor kelembaban relatif kapasitif 3 lapis.

Lapisan kapasitor dielektrik aktif pada elektroda platinum menyeimbangkan diri dengan gas disekitarnya. Porous platinum mencegah terjadinya respon dielektrik akibat pengaruh eksternal sementara lapisan polimer diatasnya melindungi dari kontaminan seperti debu, minyak, dan kotoran. Lapisan kontaminan yang tinggi menyebabkan lambatnya waktu respon dari sensor.

Sumber : Fontes (2005)

Gambar 2. Konstruksi sensor kelembaban relatif kapasitif dengan 3 lapisan

Sensor kelembaban relatif resistif ialah sensor yang apabila terjadi perubahan nilai kelembaban relatif di lingkungan, maka terjadi perubahan impedansi.

(25)

terbalik seperti yang ditunjukan Gambar 3. Umumnya bahan yang digunakan adalah polimer konduktif dan garam. Pengembangan terakhir dari sensor menggunakan lapisan keramik untuk melindungi sensor dari kondensasi.

Sumber: Roveti (2001)

Gambar 3. Hubungan antara kelembaban relatif dengan resistansi

Sensor kelembaban konduktivitas panas atau biasa disebut sensor kelembaban absolut. Sensor ini mengukur perbedaan konduktivitas panas pada udara kering dan udara yang memiliki uap air. Sensor ini terdiri dari dua termistor NTC (Negative Temperature Coefficient) pada rangkaian jembatan DC. Satu buah termistor dibungkus oleh nitrogen kering, sedangkan satunya lagi diletakkan di lingkungan terbuka seperti yang ditunjukan Gambar 4.

Sumber: Roveti (2001)

(26)

2.5.2. Sensor kelembaban relatif Sensirion SHT11

Sensirion SHT11 merupakan sensor kelembaban relatif dan suhu yang memiliki keluaran data digital. Prinsip kerja yang digunakan pada sensor Sensirion SHT11 adalah sensor berbasis kapasitif. Sensor ini telah terkalibrasi dan memiliki rangkaian pengondisi sinyal serta 14-bit ADC yang terintegrasi. Data suhu yang diperoleh digunakan juga sebagai parameter untuk kompensasi kelelmaban relatif serta untuk menentukan titik embun (dewpoint). Terdapat pula pemanas internal untuk mengkalibrasi sensor dan pemulihan sensor ketika

kelembaban relatif mencapai 100%, yang berarti terbentuk embun pada

permukaan sensor. Komunikasi yang digunakan menggunakan antarmuka two-wire serial. Ukurannya yang kecil dan konsumsi daya yang sangat rendah menjadikan sensor ini cocok digunakan pada sistem yang kompak. Gambar 5 menunjukan blok diagram dari sensor kelembaban relatif Sensirion SHT11.

Sumber: Sensirion (2007)

Gambar 5. Blok diagram kelembaban relatif Sensirion SHT 11

Ada 4 pin yang digunakan pada sensor kelembaban relatif Sensirion SHT11, yaitu: VDD, GND, DATA, SCK. VDD dan GND merupakan pin catu daya untuk SHT11. Catu daya yang dapat digunakan 2,4 V hingga 5,5V. Pin SCK dan DATA adalah untuk antarmuka dengan perangkat lain. Antarmuka komunikasi

(27)

yang digunakan Sensirion SHT 11 adalah two-wire serial. Jenis komunikasi ini memerlukan kaki SCK sebagai sumber clock dan DATA sebagai jalur mengirim dan menerima data. Gambar 6 menunjukan skema antarmuka antara SHT11 dengan mikrokontroler.

Gambar 6. Skema antarmuka sensor SHT11 dan Mikrokontroler

Untuk mengirimkan perintah kepada SHT11 kita perlu mengetahui metode data serial yang digunakan. Untuk mengetahuinya, kita dapat melihat lembar data SHT11. Untuk memulai transmisi, di lakukan dengan membuat LOW jalur

DATA ketika SCK pada kondisi HIGH, lalu membuat jalur DATA menjadi HIGH ketika SCK menjadi HIGH kembali. Gambar 7 menunjukan urutan sinyal DATA dan SCK ketika memulai transmisi.

Gambar 7. Urutan sinyal untuk memulai transmisi

Setelah memulai transmisi, kita bisa mengirimkan perintah kepada SHT11. Terdapat 3 (tiga) bit alamat dan 5 (lima) bit perintah. Tiga bit alamat yang bisa digunakan hanya ‘000’, sedangkan lima bit perintah ditunjukan pada Tabel 1 berikut.

(28)

Tabel 1. Perintah pada Sensirion SHT11

Perintah Kode

Mengukur Suhu 00011

Mengukur Kelembaban 00101

Membaca Register Status 00111

Menulis Register Status 00110

Soft Reset, me-reset antarmuka,

mengembalikan nilai status register ke awal 11110 Sumber: Sensirion (2007)

Setelah mengirimkan perintah mengukur suhu atau kelembaban, mikrokontroler harus menunggu untuk mendapatkan hasil pengukuran. Waktu maksimum yang dibutuhkan adalah sebesar 20/80/320ms untuk pengukuran 8/12/14bit. Urutan sinyal untuk pengukuran kelembaban relatif tanpa kompensasi suhu dicontohkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Urutan sinyal untuk mengukur kelembaban relatif

Gambar 8 diatas menunjukan bahwa hasil dari pengukuran didapatkan nilai digital kelembaban sebebesar “1001’0011’0001”. Nilai digital ini dikonversi menjadi bilangan desimal. Untuk mengonversi nilai desimal sensor menjadi besaran fisik diperlukan persamaan :

(29)

dimana :

RHLINEAR = Kelembaban relatif tanpa kompensasi suhu

SORH = Sensor Output, nilai desimal dari sensor yang didapat C1 = -4 ; C2= 0,0405 ; C3=-2,8*10-6

Hasil dari RHLINEAR ini harus dikompensasi dengan suhu agar hasilnya lebih akurat. Kompensasi suhu ini dikenal juga dengan Automatic Temperature Compensation (ATC). Fungsi dari ATC ini adalah agar sensor dapat mengukur kelembaban relatif lebih akurat pada rentang suhu yang lebar. Kelembaban relatif dengan kompensasi suhu bisa diperoleh dengan persamaan:

𝑅𝑅𝑅𝑅𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 = (𝑇𝑇𝐶𝐶− 25) × (𝑡𝑡1+ 𝑡𝑡2 × 𝑆𝑆𝑂𝑂𝑅𝑅𝑅𝑅) + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝑅𝑅 (3)

dimana :

RHTrue = Nilai RH terkompensasi suhu

RHLINEAR = Nilai RH tanpa dikompensasi suhu

Tc = Suhu lingkungan dalam derajat Celsius t1 = 0,01 ; t2 = 0,00008

Nilai RHTrue inilah yang akan disimpan dalam media penyimpanan. Contoh perhitungan konversi nilai digital menjadi besaran fisik dapat dilihat pada Lampiran 1. Nilai suhu yang didapat juga digunakan untuk menghitung parameter tambahan yaitu dewpoint. Dewpoint atau titik embun adalah suhu dimana udara harus didinginkan sampai mencapai titik jenuh (NWS, 2005).

(30)

2.6. Media penyimpanan

Media penyimpanan dalam perekam data berbasis mikrokontroler berupa media penyimpanan digital. Secure Digital Card (SD card) merupakan salah satu media penyimpanan yang banyak digunakan. SD card dikembangkan oleh

Sandisk®_{, Matsushita}®_{, dan Toshiba}®_{sebagai media penyimpanan perangkat} portabel. Saat ini media penyimpanan ini digunakan berbagai macam perangkat, seperti kamera digital, telepon genggam, Personal Digital Assistance (PDA), dsb. Kapasitas yang dimiliki mulai dari 8MB hingga 2GB untuk generasi awal dan 4GB hingga 32GB pada generasi akhir yang disebut SDHC card.

SD card memiliki dimensi 32mm × 24mm × 2,1mm (panjang × lebar × tebal). Pengembangan lebih lanjut dari media penyimpanan ini menghasilkan dimensi yang lebih kecil dan kompak seiring dengan perkembangan jaman yang berupa MiniSD dan MicroSD seperti yang ditunjukan Gambar 9.

Sumber: Davis (2008)

Gambar 9. Bentuk fisik dan dimensi SD card, MiniSD, dan MicroSD

Ada tiga macam cara berkomunikasi dengan SD card, yaitu : (1). One-bit SD mode; (2). Four-bit SD mode; (3). SPI (Serial Peripheral Interface) mode. Cara komunikasi yang terakhir merupakan cara termudah karena protokolnya mudah

(31)

dipelajari, tersedia dokumentasi, dan berlisensi gratis. Sehingga komunikasi yang umum digunakan menggunakan mikrokontrer adalah SPI mode.

Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan jalur data serial synchronous yang biasa terdapat dapat pada mikroprosesor Motorola. Jalur data ini menjadi sangat populer sehingga mikrokontroler lain juga mendukung, termasuk AVR. SPI sanggup mengirim data hingga kecepatan 3Mhz. Skema SPI terdiri dari SPI Master dan SPI Slave seperti yang ditunjukan Gambar 10. SPI mode memerlukan 4 pin jalur data, yaitu :

• SCLK : Serial Clock

• MOSI/SIMO : Master Output/Slave Input • MISO/SOMI : Master Input/Slave Output • SS : Slave Select

Sumber: Kalinsky dan Kalinsky (2002)

Gambar 10. Skema antarmuka komunikasi SPI

Pada alat perekam data ini, SPI Master adalah Mikrokontroler dan SPI Slave adalah SD card.

2.7. Real-Time Clock DS1307 dengan antarmuka I2_C

DS1307 merupakan Real-Time Clock buatan Dallas-Maxim Semiconductor®_. Bisa dikatakan DS1307 merupakan kalender dan jam digital. Fitur utama DS1307 adalah mampu menghitung detik, menit, jam, tanggal, tahun dengan koreksi tahun

Master Slave

SCLK MOSI MISO SS

(32)

kabisat hingga tahun 2100, data bisa disimpan dengan bantuan baterai cadangan, dan antarmuka I2_{C. Gambar 11 menunjukkan blok diagram dari DS1307.} I2_{C atau Inter Intergated Circuit dikembangkan Philips Semikonductor}® hampir 20 tahun silam untuk memudahkan komunikasi antar komponen dalam sebuah papan PCB. Pengembangan awal kecepatan maksimum hanya 100kbit per detik karena kecepatan saat itu tidaklah penting. Namun, sejak 1998 kecepatan transfer data mencapai 3,4Mbit per detik. Banyak piranti digital dari berbagai produsen yang telah menggunakan I2_{C dan produk turunannya seperti SMBus,} TWI Bus, PMBus.

Sumber: Dallas-Maxim Semiconductor (2008) Gambar 11. Blok diagram DS1307

Kelebihan dari I2C diantaranya adalah: hanya membutuhkan dua jalur untuk komunikasi; komunikasi master-slave yang sederhana; tidak memerlukan baud-rate seperti halnya RS-232, master yang menghasilkan pulsa clock; setiap perangkat memiliki penanda digital (ID) yang unik; serta mampu terdapat lebih dari satu master dalam jalur data.

(33)

DS1307 yang digunakan memiliki paket DIL8 (Dual In Line 8) seperti yang ditunjukan Gambar 12. DS1307 membutuhkan catu daya 5 volt yang

dihubungkan pada kaki Vcc dan GND. Rangkaian utamanya hanya membutuhkan kristal eksternal 32,768KHz yang dihubungkan pada kaki X1 dan X2 dan sebuah baterai 3V untuk menyimpan data di NVRAM (Non-Volatile Random Access Memory) pada VBAT dan GND.

Sumber: Dallas-Maxim Semiconductor (2008)

Gambar 12. Bentuk fisik DS1307 beserta keterangan kaki-kakinya

Jalur data I2_{C memiliki tipe open drain, artinya perangkat hanya bisa menarik} jalur data menjadi LOW. Oleh karena itu, diperlukan pull-up resistor pada SDA dan SCL untuk menarik jalur data manjadi HIGH ketika tidak ada perangkat yang berkomunikasi. Pull-up resistor adalah resistor yang dihubungkan antara jalur data dan Vcc. Gambar 13 menunjukan rangkaian yang umum untuk

menghubungkan DS1307 dengan mikrokontroler. RPU merupakan pull-up resistor, besar nilai resistor biasanya sebesar 4K7Ω untuk mikrokontroler dengan catu daya 5Volt. Kaki SQW/OUT sendiri bisa diatur untuk menghasilkan gelombang kotak. Apabila fitur tersebut tidak digunakan, maka tidak perlu dipasang resistor. CRYSTAL merupaka kristal eksternal 32,768KHz yang dibutuhkan oleh DS1307. Sebaiknya kristal ini diperkuat posisinya dengan menyolder ke jalur ground untuk mengurangi derau.

(34)

Gambar 13. Konfigurasi umum DS1307 dan mikrokontroler

DS1307 bisa beroperasi dalam 2 cara, yaitu Slave Receiver Mode (Write Mode) dan Slave Transmiter Mode (Read Mode). Komunikasi serial I2_{C selalu diawali} dengan kondisi START dan diakhiri STOP. Kondisi START adalah ketika terjadi perubahan kondisi dari HIGH ke LOW pada SDA ketika SCL pada kondisi

HIGH. Sedangkan kondisi STOP adalah ketika terjadi perubahan kondisi dari LOW ke HIGH pada SDA ketika SCL pada kondisi HIGH. Write mode merupakan cara mikrokontroler menulis data ke dalam DS1307, misal ingin mengatur tanggal dan jam. Setelah dikirim kondisi START, mikrokontroler mengirim 7 bit alamat DS1307 yaitu “1101000” yang diikuti oleh direction bit (R/W), 0 untuk menulis dan 1 untuk membaca. Setelah menerima alamat DS1307 dan direction bit 0, DS1307 mengirim sinyal acknowledge pada SDA. Lalu mikrokontroler akan mengirimkan data yang akan ditulis. Setiap byte yang diterima akan diakhiri dengan sinyal acknowledge. Apabila mikrokontroler sudah

(35)

selesai mengirim data, maka dikirim kondisi STOP. Gambar 14 merupakan urutan-urutan Slave Receiver Mode (Write Mode).

Gambar 14. Urutan-urutan Slave Receiver Mode (Write Mode)

Read Mode merupakan cara agar data yang terdapat di DS1307 dibaca oleh mikrokontroler, misal ingin membaca waktu dan tanggal. Caranya sama saja seperti pada write mode, hanya saja diikuti direction bit 1. Apabila “11010000” dikirim, maka DS1307 masuk write mode. Apabila “11010001” dikirm, DS1307 akan masuk read mode. Terdapat tambahan sinyal not acknowledge (NACK) yang dikirim oleh mikrokontroler apabila telah menerima semua data dari DS1307 sebelum kondisi STOP. Gambar 15 menunjukan urutan-urutan Slave Transmiter Mode (Read Mode).

Informasi waktu dan tanggal bisa didapat dengan mengakses register yang tepat. Register-register ini bisa dibaca atau ditulis menggunakan mikrokontroler. Tabel 2 menunjukan register-register yang bisa diakses pada DS1307.

(36)

Register DAY yang menunjukan hari bertambah ketika tengah malam. Nilai yang diperoleh berupa nilai 01-07 dan tidak mengikat kepada hari sebenarnya. Pengguna yang harus menentukan nilai beserta definisinya, misal 1 adalah Minggu maka 2 adalah senin dan seterusnya. Bit 6 dari register HOUR

menentukan jam dalam tipe 12 jam atau 24 jam. Ketika bit 6 HIGH, maka akan masuk tipe 12 jam, sedang ketika LOW akan masuk tipe 24 jam. Waktu harus dimasukkan kembali ketika mengubah tipe jam yang digunakan. Register CH pada alamat 00H merupakan register enable oscillator yang akan menentukan jalannya waktu pada DS1307, sehingga ketika inisialisasi perlu diperiksa nilai dari register tersebut.

Tabel 2. Register-register pada DS1307

Alamat BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0 Fungsi Rentang _Nilai

00H CH 10 Second Seconds Detik 00-59

01H 0 10 Minutes Minutes Menit 00-59

02H

0 12

10

Hour 10

Hour Hours Jam

1-12 AM/PM

00-23 24 PM/ _AM

03H 0 0 0 0 0 Day Hari 01-07

04H 0 0 10 Date Date Tanggal 01-31

05H 0 0 0 _Month10 Month Bulan 01-12

06H 10 Year Year Year 00-99

07H OUT 0 0 SQWE 0 0 RS1 RS0 Kontrol

08H-3FH _56x8Ram 00H-_FFH

Ketika membaca maupun menulis register diatas diperlukan tempat penyimpanan sementara pada mikrokontroler untuk mencegah kesalahan register internal. Tempat penyimpanan atau secondary buffer ini berupa alokasi memori yang ditaruh di mikrokontroler.

(37)

2.8. Catu daya

Setiap komponen elektronik memerlukan sumber tenaga untuk bekerja. Sumber tenaga ini umumnya berupa tegangan searah (DC). Sumber tegangan yang biasa digunakan ada dua macam, konverter AC/DC dan konverter DC/DC. Konverter AC/DC mengubah tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan DC sesuai kebutuhan komponen elektronik. Konverter DC/DC mengubah tegangan dari sumber DC (misal : Baterai) menjadi tegangan yang dibutuhkan oleh komponen elektronik. Karena sistem yang dirancang bersifat portabel, maka sumber tenaga yang digunakan adalah baterai dengan tipe konversi DC/DC. 2.8.1. Baterai

Baterai adalah alat yang mengonversi energi kimia dalam bahan aktif yang terkandung di dalamnya langsung menjadi energi listrik melalui reaksi reduksi oksidasi (Linden, 2002). Reaksi reduksi oksidasi (redoks) sendiri adalah sebuah proses berkurangnya bilangan oksidasi (reduksi) suatu zat dan terjadi penambahan bilangan oksidasi (oksidasi) pada zat lainnya (Park, 1998). Dalam reaksi ini terjadi perpindahan elektron dalam sirkuit elektronik. Lain halnya reaksi redoks yang terjadi di alam seperti karat dan pembakaran yang hanya menghasilkan panas.

Terdapat dua macam baterai, yaitu baterai primer dan baterai sekunder. Baterai primer ialah baterai yang tidak dapat secara efektif diisi ulang. Baterai tipe ini dipakai sekali dan langsung dibuang. Kelebihan baterai ini adalah murah, biasanya ringan, memiliki waktu penyimpanan yang lama, kepadatan energi yang cukup baik, serta tidak perlu perawatan. Zat yang digunakan baterai ini antara lain adalah baterai zinc-karbon, magnesium-aluminum, alkaline-mangan,

(38)

merkuri-oksida, perak-merkuri-oksida, zinc/air, lithium serta elektrolit-solid. Baterai sekunder adalah baterai yang energinya bisa diisi ulang ke kondisi semula. Cara

pengisiannya adalah dengan mengalirkan arus berbalik arah terhadap arus ketika penghabisannya. Terdapat dua aplikasi utama baterai sekunder. Pertama, adalah sebagai penyimpan energi, dihubungkan dengan alat elektronik dan diisi

menggunakan sumber energi utama. Energi yang tersimpan digunakan hanya pada saat dibutuhkan. Misalnya pada Uninterruptible Power Supply (UPS), kendaraan bermotor, kendaraan hibrida, dan sebagainya. Kedua, adalah baterai sekunder digunakan sebagai baterai utama pada sebuah alat, lalu diisi ulang ketika habis energinya. Baterai sekunder memiliki karakteristik bisa diisi ulang,

memiliki densitas energi yang tinggi (walaupun umumnya lebih rendah

dibandingkan baterai primer), kurva penghabisan yang rata, dan baik bekerja pada suhu yang rendah. Zat yang digunakan baterai ini antara lain lead-acid, valve regulated lead-acid, elektroda besi, kadmiun, metal hibrida, nikel-zinc, nikel-hidrogen, perak oksida, lithium-ion. Aplikasi ini contohnya adalah peralatan elektronik portabel seperti pemutar MP3, kamera digital, mobile phone, dan sebagainya.

Salah satu baterai yang mudah didapat adalah baterai alkaline-mangan.

Baterai ini ditemukan tahun 1960 dan menjadi cukup dominan di pasaran. Baterai ini memiliki kelebihan densitas energi yang tinggi, tahanan internal yang rendah, memiliki waktu penyimpanan yang lama, tahan terhadap kebocoran, dan stabilitas dimensi yang baik. Baterai ini memiliki energi potensial pada rangkaian terbuka sebesar 1,5 Volt-1,65 Volt, tergantung dari kemurnian zat yang digunakan.

(39)

Bentuk dari baterai ini adalah silinder serta kancing. Struktur dari baterai alkaline-mangan berbentuk silinder dapat dilihat pada Gambar 16.

Sumber: Scarr et al. (2002)

Gambar 16. Struktur umum baterai alkaline

2.8.2. Regulator tegangan linear

Regulator tegangan berfungsi membuat mengubah tegangan searah input menjadi tegangan searah yang dibutuhkan oleh komponen. Ada dua macam regulator tegangan, linear dan switching. Regulator linear memiliki karakteristik noise yang kecil, membutuhkan komponen yang sedikit, tegangan output yang stabil, namun kurang efisien karena arus dibuang sebagai panas. Regulator switching memiliki karakteristik efisiensi yang sangat baik, noise tergantung dari desain keseluruhan serta membutuhkan komponen yang kompleks. Pada sistem portabel, rancangan regulator harus sederhana agar tidak memakan tempat. Oleh karena itu regulator linear cocok digunakan pada sistem bersumber tenaga baterai. Gambar 17 menunjukan tiga bagian dasar regulator linear.

(40)

Sumber: Zumbahlen (2008)

Gambar 17. Tiga bagian dasar regulator linear

Namun, efisiensi harus tinggi agar tidak menghabiskan energi baterai terlalu cepat. Oleh karena itu diperlukan regulator linear Low Drop Out (LDO). Regulator linear LDO memiliki karakteristik VMIN serta IGROUND yang kecil. Berarti konversi energi dari baterai tidak membuang energi terlalu banyak. Biasanya arus yang mampu disuplai regulator jenis ini tergolong kecil, namun cukup untuk mensuplai daya mikrokontroler dan komponen lainnya. Salah satu regulator linear LDO adalah LP2950, yang merupakan regulator 5Volt. Gambar 18 merupakan blok diagram LP2950.

Sumber: National Semiconductor (2005) Gambar 18. Blok diagram LP2950

(41)

29

3. BAHAN DAN METODE

3.1. Waktu dan lokasi penelitian

Penelitian dimulai pada bulan Juli 2008 dan berakhir bulan Desember 2008 di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan

Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Pengujian skala lapangan dilakukan di Stasiun Lapang Klimatologi, Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika Darmaga.

3.2. Alat dan bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Daftar alat yang digunakan

No Alat Fungsi

1 Seperangkat komputer personal dengan _{sistem operasi Windows XP} Merancang perangkat keras dan lunak _{serta pengolahan data} 2 Solder goot 35Watt Menyolder antar komponen

3 HP Laserjet 1006 Mencetak desain PCB

4 Multimeter Digital Sanwa CD 800a Mengukur voltase,hambatan, dan koneksi _komponen.

5 Amplas Menghaluskan PCB

6 Klinik-Robot AVR USB ISP Memprogram ATmega32

7 Gerinda Listrik Memotong PCB

8 Cutter Memotong kertas transfer PCB

9 Pistol lem panas Melekatkan PCB dengan casing

10 Obeng Membuka dan memasang baut

11 Bor Listrik Kecil Melubangi PCB

12 Mata bor Berukuran 0,5; 0,8; 1mm

13 Amplas Menghaluskan PCB

14 Matlab R2008b Membuat grafik hasil perekaman 15 Microsoft Excel 2007 Mengolah data hasil perekaman

16 EAGLE 5.12 Membuat desain PCB

17 BASCOM –AVR 1.11.9.0 Membuat firmware

(42)

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Daftar bahan yang digunakan

No Bahan Tipe/Nilai Jumlah

1 Mikrokontroler ATmega32 TQFP 1 buah

2 Modul DT-Sense SHT11 1 buah

3 Real Time Clock DS1307 1 buah

4 SD Card VGEN 1 GB 1 buah

5 LDO Regulator LP2950 dan AIC1734 1 buah

6 FeCL3 0,5 kg

7 Baterai Alkaline ABC ukuran AA 40 buah

8 Kertas transfer Press n’ Peel Blue 2 lembar 9 Soket SD/MMC Kingfont Metal Cover 1 buah 10 Box Plastik Generik 10cm x 6cm x 3cm 1 buah 11 Tempat baterai Ukuran AA isi 4 buah 1 buah

12 XTAL 8 MHz dan 32,768KHz 1 buah

13 LED Ukuran 3mm 2 buah

14 Baterai micro lithium CR1216 1buah

15 Pin header Ukuran 2x40 1 buah

16 Saklar geser kecil 1 buah

17 Flux 1 botol

18 Resistor SMD 1K8Ω, 1K2Ω, 10KΩ, _{4K7Ω, 330Ω} 5 buah

19 Kapasitor 22pF, 10uF/16V 3 buah

20 PCB Polos double layer ukuran 20cm x 10cm 1 buah

3.3. Rancang bangun perangkat keras

Perangkat keras perekam data secara umum dibagi menjadi 5 bagian, yaitu: (1) Sirkuit dasar mikrokontroler dan indikator LED, (2) catu daya, (3) Rancangan rangkaian dasar Sensirion SHT11 dan ATmega32, (4) Rancangan rangkaian dasar DS1307 dan ATmega32, serta (5) Rancangan rangkaian dasar SD card VGEN 1GB dengan ATmega32. Secara umum skema perangkat keras ditunjukan pada Gambar 19.

(43)

Gambar 19. Skema perancangan perangkat keras

3.3.1. Rancangan sirkuit dasar mikrokontroler dan indikator LED

Mikrokontroler memiliki sirkuit dasar yang telah ditetapkan oleh lembar data produsen. Sirkuit dasar yang dibutuhkan adalah, sumber clock eksternal dan In-System Programming (ISP). ISP yang digunakan mengacu pada STK200 Atmel Starter Kit. Indikator LED dipasang untuk mengetahui status dari perekam data (Gambar 20).

Gambar 20. Skematik sirkuit dasar ATmega32 beserta indikator LED Catu Daya M ik ro ko nt ro le r SHT11 DS1307

(44)

ATmega32 memerlukan sumber clock eksternal agar bekerja lebih cepat memproses instruksi yang diperintahkan. Sumber clock berupa XTAL 8Mhz dengan kapasitor 22pF. Nilai XTAL diperoleh dari lembar data ATmega32 dengan nilai maksimum 16MHz. Begitu pula dengan nilai kapasitor pada XTAL yang memiliki rentang antara 12pF hingga 22 pF.

ISP menggunakan konektor pin header berjumlah 5 pin dengan 2 baris (2x5) dengan jarak antar pin sejauh 2,54mm. Tersedia di pasaran pin header 2x40, sehingga untuk mendapatkan pin header 2x5 (Gambar 21) kita perlu memotong sesuai dengan kebutuhan.

Gambar 21. Bentuk pin header berukuran 2x5

Indikator LED digunakan untuk mengetahui kondisi dari perekam data

(Gambar 22). Digunakan LED berwarna merah dan hijau berukuran 3mm dengan tipe trough-hole. R1 dan R2 digunakan untuk mendapatkan arus yang dibutuhkan oleh LED sebesar 20mA.

Gambar 22. Bentuk LED 3mm dalam berbagai macam warna

(45)

3.3.2. Rancangan catu daya

Salah satu tujuan pembuatan perangkat ini adalah membuat perekam data yang memiliki dimensi kompak dan hemat daya. Jadi sumber catu daya yang

digunakan adalah baterai jenis Alkaline sebanyak 4 (empat) buah. Baterai tersebut dirangkai seri sehingga menghasilkan voltase sebesar 6 Volt.

Mikrokontroler ATmega32, DS1307, dan SHT11 membutuhkan catu sebesar 5 Volt, sedangkan SD card membutuhkan catu sebesar 3,3 Volt. Oleh karena itu dibutuhkan IC regulator tegangan LDO (Low Dropout Regulator) dengan tipe LP2950 untuk catu 5 Volt dan AIC1734 untuk catu 3,3 Volt. Gambar 23 adalah skematik rangkaian catu daya dengan dua buah regulator linear LDO.

Gambar 23. Skematik rangkaian catu daya

Dengan 2 buah regulator LDO, tegangan baterai sebesar 6 Volt akan

dikonversi menjadi 5 Volt dan 3,3 Volt. Regulator LP 2950 akan bekerja apabila tegangan input lebih besar 380mV pada beban maksimum 100mA, sedangkan AIC1734 akan bekerja apabila tegangan input lebih besar 480mV pada beban maksimum 300mA.

(46)

3.3.3. Rancangan rangkaian dasar Sensirion SHT11 dan ATmega32 Untuk menghubungkan sensor Sensirion SHT11 dan mikrokontroler

ATmega32, digunakan jenis komunikasi Two-wire Serial Interface. Komunikasi ini membutuhkan 2 (dua) pin dari salah satu port mikrokontroler ATmega32. Port yang digunakan kali ini adalah Port A pin 6 untuk jalur SCK pada SHT11, dan Port A pin 7 untuk jalur DATA pada SHT11.

Gambar 24. Skematik rangkaian dasar SHT11 dan ATmega32

Pull-up resistor pada R1 dan Pull-down resistor pada R3. Fungsi dari Pull-up resistor adalah untuk membuat keadaan logika pada jalur DATA tetap pada kondisi HIGH ketika tidak ada sinyal dari ATmega32 (Gambar 24).

Kebalikannya Pull-down resistor membuat keadaan logika pada jalur CLK menjadi LOW ketika tidak ada sinyal dari ATmega32. R2 berfungsi sebagai pengamanan apabila terjadi pengiriman sinyal dari ATmega32 dan SHT11 secara bersamaan.

Sensor Sensirion SHT11 yang digunakan sudah berupa modul (Gambar 25). Modul yang digunakan buatan Innovative Electronics DT-Sense SHT11. Modul ini sudah memiliki pull-up resistor dan pull-down resistor.

(47)

Gambar 25. Modul Innovative Electronics DT-Sense SHT11

Modul ini memudahkan pemasangan sensor SHT11 pada PCB through-hole karena menggunakan pin header. Sensor SHT11 sendiri memiliki tipe paket Surface-mountable LCC (Leadless Chip Carier) yang sulit disolder. Sehingga kerusakan komponen akibat kesalahan penyolderan dapat diminimalisir

3.3.4. Rancangan rangkaian dasar DS1307 dan ATmega32

Jenis komunikasi DALLAS-MAXIM DS1307 Real-Time Clock (RTC) adalah I2C. ATmega32 memiliki hardware I2C pada Port C pin 1 sebagai SDA dan Port C pin 0 sebagai SCL (Gambar 26).

Gambar 26. Skematik rangkaian dasar DS1307 dengan ATmega32

RTC DS1307 membutuhkan 2 (dua) buah pull-up resistor pada kaki SDA dan SCL. Resistor ini digunakan untuk membuat kondisi logika pada jalur SDA dan SCL menjadi HIGH ketika tidak ada sinyal dari mikrokontroler. XTAL yang

(48)

digunakan memiliki nilai 32,768KHz, sesuai dengan lembar data DS1307. Agar dapat menyimpan tanggal dan waktu tetap berjalan, diperlukan sumber tenaga cadangan ketika catu utama dimatikan. Oleh karena itu digunakan Micro Lithium Cell bertipe CR1216 dengan tegangan 3Volt yang biasa digunakan untuk

kalkulator (Gambar 27).

Gambar 27. Bentuk dan dimensi Micro Lithium Cell CR1216

3.3.5. Rancangan rangkaian dasar SD card VGEN 1GB dengan ATmega32 Komunikasi dengan SD card paling mudah adalah Serial Peripheral Interface atau biasa disebut juga dengan SPI. Bentuk antarmuka ini membutuhkan jalur MISO, MOSI, SCK, dan SS. Keempat jalur tersebut terdapat pada Port B pin 4 hingga Port B pin 6. Untuk menyambungkan SD card dengan mikrokontroler digunakan sebuah soket agar SD card dengan mudah dicabut dan diganti. Soket yang digunakan Kingfont Secure Digital Card Connector Metal Cover Type (Gambar 28).

(49)

Gambar 29. Skematik rangkaian dasar ATmega32 dan soket SD card

Skematik rangkaian dasar (Gambar 29) merupakan hubungan antara mikrokontroler dan soket SD card. Resistor R1-R3 dan R6-R8 merupakan pembagi tegangan agar tegangan logika (logic level) dari mikrokontroler sesuai dengan tegangan logika SD card pada masing-masing pin. Mikrokontroler

memiliki tegangan logika 5Volt pada kondisi HIGH. Sedangkan SD card 2,8Volt hingga 3,6Volt untuk memenuhi kondisi HIGH. Sehingga kondisi HIGH

mikrokontroler tidak dapat didefinisikan dan berpotensi merusak SD card. Dengan menggunakan pembagi tegangan, maka sesuai rumus :

𝑉𝑉𝑉𝑉𝑇𝑇𝑡𝑡 =_{𝑅𝑅𝑅𝑅 + 𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑥𝑥 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 (4)}𝑅𝑅𝑅𝑅 Keterangan:

Ra = R6 hingga R8 dalam Ohm Rb = R1 hingga R3 dalam Ohm

Vin = Tegangan masukan, dalam hal ini tegangan logika ATmega32 Vout = Tegangan Keluaran, dalam hal ini tegangan logika SD card

(50)

𝑉𝑉𝑉𝑉𝑇𝑇𝑡𝑡 =_{1200 + 1800 𝑥𝑥 5 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑡𝑡 = 3 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑡𝑡}1800

Pin DAT0 tidak memerlukan resistor pembagi tegangan, karena tegangan logika ATmega32 didefinisikan HIGH dengan voltase 0,6 Volt hingga 5,5 Volt, sehingga kondisi HIGH SD card memenuhi kondisi HIGH mikrokontroler.

Pin CDI# pada soket SD card adalah Card Detect Indication, berfungsi mengetahui apakah ada SD card di dalam soket. Pin ini dihubungkan ke Port A pin 4 untuk dideteksi perubahan logikanya. R12 dan R13 merupakan pull-up resistor agar logika pada pin tersebut HIGH pada saat tidak ada SD card di dalam soket. Ketika ada SD card masuk ke dalam soket CDI# akan terhubung ke GND sehingga R12 juga berfungsi agar tidak terjadi hubungan pendek. Karena CDI# terhubung ke GND, maka logika di pin tersebut akan menjadi LOW ketika ada SD card di dalam soket.

3.3.6. Pembuatan PCB (Printed Circuit Board)

Printed Circuit Board (PCB) dibuat untuk memudahkan pemasangan komponen. Banyak teknik yang dipakai untuk membuat PCB, namun yang

digunakan adalah metode transfer gambar menggunakan Press n’ Peel Blue Print. Langkah pertama yang dilakukan adalah membuat gambar rangkaian PCB. Untuk itu kita membutuhkan sebuah skematik lengkap berdasarkan rancangan rangkaian dasar yang telah dibuat. Rancangan sirkuit dasar, rancangan catu daya, serta semua rancangan dasar digabung menjadi satu kesatuan. Gambar 30 adalah skematik lengkap perekam data suhu udara dan kelembaban relatif berbasis mikrokontroler.

(51)

Gambar 30. Skematik lengkap perekam data suhu udara dan kelembaban relatif

Setelah skematik terbentuk, dibuatlah gambar papan PCB (Gambar 31) sesuai dengan dimensi yang diinginkan menggunakan EAGLE 5.2. Semakin kecil dimensi, maka semakin tinggi portabilitas alat. Oleh karena itu, perekam data ini sebagian menggunakan komponen Surface Mount Device (SMD) yang berukuran sangat kecil. Gambar PCB yang dihasilkan terdiri dari 2 bagian, bagian atas atau top layer dan bagian bawah atau bottom layer. PCB polos yang digunakan harus bertipe double layer, yakni memiliki lapisan tembaga pada bagian atas dan bawah.

Gambar 31. Gambar papan PCB bagian bawah (kiri) dan bagian atas (kanan)

Setelah desain gambar PCB jadi, kemudian gambar tersebut dicetak ke kertas transfer Press n Peel Blue Print menggunakan printer HP® Laserjet 1006.

(52)

PCB polos double layer dipoting dengan dimensi berukuran 5,5cm x 4,5cm. Pemotongan PCB polos dilakukan menggunakan gerinda potong. Bagian pinggir PCB diperhalus menggunakan amplas dengan ukuran 240 (Gambar 32).

Gambar 32. Pemotongan PCB polos (kiri) dan penghalusan pinggir PCB (kanan)

Permukaan PCB dihaluskan menggunakan amplas berukuran 1500 untuk menghilangkan oksidasi pada lapisan tembaga.

Setelah kering, gambar dari kertas transfer dapat dipindahkan menggunakan setrika dengan panas maksimum. Bagian yang terdapat serbuk tinta merupakan bagian yang bersentuhan dengan papan PCB yang sudah dipotong. Gambar bagian bawah PCB ditransfer telebih dahulu karena memiliki jalur yang lebih rapat. Tempat komponen bertipe through-hole (komponen yang membutuhkan lubang pada PCB) dan via (titik yang menghubungkan jalur PCB bawah dan atas) kemudian dilubangi menggunakan bor listrik dengan mata bor 0,5 mm. Lubang pada bagian atas PCB harus dihaluskan menggunakan amplas berukuran 240 karena terdapat sisa pengeboran. Gambar bagian atas PCB selanjutnya ditransfer menggunakan proses yang sama. Setelah semua gambar ditransfer ke PCB, bagian tembaga yang tidak dibutuhkan dapat dihilangkan melalui proses etching. PCB dicelupkan kedalam larutan FeCl3 pekat dan diaduk perlahan hingga

(53)

tembaga yang tidak diperlukan larut semua. Sisa kertas transfer dihilangkan menggunakan amplas dengan ukuran 600.

3.3.7. Pemasangan komponen

Setelah membuat PCB, komponen elektronik dipasang. Pada lapisan bawah PCB, sebagian besar komponen bertipe surface mount device (SMD).

Pemasangan komponen ini membutuhkan ketelitian yang tinggi. Oleh karena itu, agar tidak terhalang komponen lain yang lebih besar, bagian ini dikerjakan terlebih dahulu. Gambar 33 menunjukan peletakkan komponen di bagian bawah PCB.

Gambar 33. Peletakkan komponen pada bagian bawah PCB

Komponen SMD membutuhkan cara yang berbeda dalam penyolderan dibandingkan komponen biasa. Cairan flux diteteskan sedikit pada jalur tembaga untuk komponen SMD. Flux digunakan agar timah dengan mudah menempel pada jalur tembaga. Flux mudah menguap, oleh karena itu timah panas harus segera diberikan pada jalur tembaga. Setelah terdapat timah pada jalur tembaga, komponen SMD dapat diletakkan menggunakan pinset. Agar komponen tidak mudah bergeser, jalur tembaga yang terdapat timah dapat dipanaskan kembali pada satu sisi terlebih dahulu kemudian sisi yang lain. Gambar 34 adalah komponen yang telah terpasang pada bagian bawah PCB.

(54)

Bagian atas PCB sebagian besar memiliki komponen through-hole, artinya komponen dipasang pada lubang PCB. Hanya soket SD card dan beberapa resistor yang bertipe SMD.

Gambar 34. Pemasangan komponen pada bagian bawah PCB

Peletakkan komponen pada bagian atas PCB dapat dilihat pada Gambar 35 dan Gambar 36 dibawah ini.

Gambar 35. Peletakkan komponen pada bagian atas PCB

IC Real-Time Clock (RTC) DS1307 diletakan di bawah sensirion SHT11. Hal ini dilakukan agar ruang yang sedikit tersedia bisa dimanfaatkan semaksimal

mungkn. Pin header ISP pada JP1 berukuran 2 x 5, sehingga pin header 2 x 40 harus dipotong dengan menggunakan cutter. Baterai CR1216 harus diperkuat

(55)

dengan lem panas agar tidak mudah bergeser dan menyebabkan hilangnya penyimpanan waktu dan tanggal pada DS1307.

Gambar 36. Pemasangan komponen pada bagian atas PCB

3.3.8 Casing dan peletakkan komponen

Casing atau selubung merupakan tempat semua komponen dan baterai disimpan (Gambar 37 dan Gambar 38). Jenis bahan casing mempengaruhi aktivitas dari sensor Sensirion SHT11. Banyak material yang mampu menyerap kelembaban udara sehingga mempengaruhi waktu respon dan hysteresis. Menurut datasheet SHT11, material yang dapat digunakan adalah semua jenis metal, LCP, POM (Delrin), PVF , termoplastik yang meliputi PTFE , PE, PEEK, PP, PB, PPS, PSU, PVDF.

Beberapa komponen perlu dilem untuk memperkuat konstruksinya. Bahan untuk mengelem komponen juga mempengaruhi kinerja sensor. Beberapa lem menghasilkan gas ketika proses pengeringan. Gas yang dihasilkan dapat

mengkontaminasi Sensirion SHT11. Apabila menggunakan bahan seperti epoxy dan silikon, setelah kering sebaiknya sensor diletakan pada tempat yang

(56)

Casing yang digunakan berupa kotak plastik generik yang disesuaikan dengan kebutuhan. Beberapa penyesuaian antara lain lubang saklar geser, lubang soket SD card, lubang sensor SHT11, serta dua buah lubang LED. Pembuatan lubang dilakukan menggunakan bor listrik dengan mata bor 1,0mm dan cutter. Karena merupakan kotak generik, tempat peletakkan PCB tidak disediakan. Oleh karena itu untuk meletakkan komponen dilakukan menggunakan lem panas yang tidak menghasilkan gas dan kuat ketika kering. Bagian PCB juga mengalami sedikit pemotongan agar bisa masuk kedalam kotak plastik. Tempat baterai dibuat dari kotak baterai plastik ukuran AA x 4 yang dipotong sedemikian rupa hingga muat ke dalam casing (Gambar 39).

Gambar 37. Dimensi casing perekam data suhu udara dan kelembaban relatif

Gambar 38. Casing perekam data suhu udara dan kelembaban relatif Saklar Geser Tampak Atas Samping Kanan Samping Kiri Lubang Sensor Indikator LED Slot SD card

(57)

Gambar 39. PCB dan Baterai terangkai dalam casing

3.4. Rancang bangun perangkat lunak

Perangkat lunak berkaitan dengan kinerja perangkat keras. Perangkat lunak pada sistem mikrokontroler biasa juga disebut firmware. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa BASIC. Kompiler yang digunakan adalah BASCOM-AVR 1.11.9.0. Firmware yang telah dibuat akan diunduh ke

mikrokontroler menggunakan AVROSPII dan kabel data Klinik Robot AVR USB ISP Programmer.

Perangkat lunak berfungsi untuk memberikan instruksi dan menjalankan mikrokontroler. Instruksi yang dilakukan adalah untuk mengambil informasi tanggal, waktu, suhu, RH, titik embun lalu merekamnya ke dalam SD card secara otomatis pada interval yang ditentukan sebelumnya oleh pengguna.

3.4.1. Diagram alir program perekam data

Diagram alir dibuat untuk mempermudah perancangan dan pencarian

kesalahan pada firmware. Diagram ini juga mempermudah orang lain memahami alur kerja dari alat yang dirancang. Berikut adalah diagram alir untuk alat

(58)

Mulai Port A.4 = 0? Ada SDcard? Inisialisasi Mikrokontroler Deklarasi Variabel LED Merah = 1 LED Hijau = 0 Port A.4 = 1 LED Merah = 0 Tunggu 100ms LED Merah = 1 Tunggu 100ms LED Merah = 0 Tunggu 100ms Inisialisasi SD card Mmc_stat = 1? SDcard Siap? LED Merah = 1 Buka File Setting.ini

Baca Besar Interval (Z) Sampling

Apakah ada baris SETTIME? Tidak mengatur

tanggal dan waktu DS1307

Atur Tanggal dan Waktu DS1307 Tunggu 500ms, Tutup File Setting.ini Tidak Ya Tidak Ya Ya Tidak