Sistem pengontrol suhu dan kelembaban jarak jauh menggunakan radio frequency

(1)

SISTEM PENGONTROL SUHU DAN KELEMBABAN

JARAK JAUH MENGGUNAKAN

RADIO FREQ,UENCr

SKRIPSI

Oleh :

AGUS K URNIA WAN

5103000005

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA

SURABAYA

(2)

SISTEM PENGONTROL SUHU DAN KELEMBABAN

JARAK JAUH MENGGUNAKAN RADIO FREQUENCY

SKRIPSI

DIAJUKAN KEPADA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA

UNTUK MEMENUHI SEBAGIAN PERSYARA TAN

MEMPEROLEH GELAR SARJANA TEKNIK

BIDANG TEKNIK ELEKTRO

Oleh:

AGUS KURNIAWAN

5103000005

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

F AKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KA TOLIK

WIDYA MANDALA

SURABAYA

(3)

LEMBAR PENGESAHAN

Skripsi dengan judul "SISTEM PENGONTROL SUHU DA1\l KELEMBABAN

JARAK JAUH MENGGUNAKAN RADIO FREQUENCY"

Yang disusun oleh mahasiswa

Nama Agus Kurniawan

Nomor Pokok : 5103000005 Tanggal Ujian: 25 Oktober 2005

dinyatakan telah memenuhi sebagian persyaratan kurikulum Jurusan Teknik Elektro guna memperoleh gelar SaJjana Teknik bidang Teknik Elektro

If. AcF.Lurnban Tobing, MT NIK.511.87.0130 Anggota,

1\0

_I \ / ' - ' Andrew Joewono, 'T, MT NIK. 511.97.0291 Dewan Penguji, Surabaya, 14 November 2005 Pembimbing,

~

Ir. Melani Satyoadi NIK.511.76.0056 Sekretaris,

/~

Ir.Me~adi

NIK.511.76.0056 Anggota,

~!I'll.

Lanny

Agu~l

ST, MT NIK. 511.02.0538 Mengetahui dan menyetujui :

<r, DekanF~ltas Teknik ' \ r . ,

...

' _ -_"'~...- ii· ~ ' j . .', I ..

r:"

Ir. Rasi9nal Sitepu, M.Eng NIK.511.89.0154

(4)

ABSTRAK

Sistem pengontrol suhu dan kelembaban ini dapat diaplikasikan untuk mengontrol suhu dan kelembaban pada ruang pengeringan (drying room). Ruang pengeringan yang biasanya terdapat pada industri pangan, berfungsi untuk memanaskan dan mengeringkan bahan makanan. Oleh karena itu kondisi suhu dan kelembaban pada drying room harus dijaga. Untuk menjaga dan mengontrol kondisi suhu dan kelembaban pada drying room tanpa harus berada di dekat ruangan terse but, maka dirancang sebuah prototype sistem pengontrol suhu dan kelembabanjarakjauh menggunakan radio frequency.

Sistem pengontrol suhu dan kelembaban jarak jauh ini, menggunakan

radio frequency untuk pengiriman dan penerimaan data. Sistem pengontrol yang

berbasis mikrokontroler keluarga MCS-Sl ini menggunakan keypad sebagai input, sehingga pengguna dapat menentukan suhu dan kelembaban pada drying room yang dikehendaki melalui keypad. Kondisi suhu dan kelembaban pada drying

room, menu dan input dari sistem ditarnpilkan pada sebuah LCD berukuran 20 x 4

(20 karakter x 4 baris). Sistem dilengkapi dengan elemen pemanas untuk menambah suhu dan sebuah fan untuk mengurangi suhu dan kelembaban. Pembacaan suhu dan kelembaban pada drying room menggunakan sensor SHT7S.

Berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan, alat pengontrol suhu dan kelembaban ini mampu mengontrol suhu antara 2S0C sampai lOO°C dengan kelembaban antara (lS-SS)%RH. Batas pengontrolan suhu dan kelembaban ini dapat berubah sesuai dengan kondisi suhu dan kelembaban udara di luar drying

room. Meskipun demikian, batas maksimal pengontrolan suhu dan kelembaban

yang diperbolehkan adalah sesuai dengan batas kemampuan pembacaan pada

sensor SHT7S yang digunakan, yaitu pada suhu antara -40°C sampai 123,8°C dan

kelembaban antara (O-IOO)%RH.

Dari hasil pengujian, alat pengontrol suhu dan kelembaban ini dapat berfungsi dengan baik pada jarak maksimal sekitar 16 meter antara pengontrol dengan sistem yang dikontrol.

(5)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat, rahrnat dan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Fakultas Teknik Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya.

Atas segala bantuan, bimbingan, saran dan dukungan yang telah diberikan dalam menyusun Skripsi ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Ibu If. Melani Satyoadi, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan

bimbingan dan petunjuk dalam pembuatan Skripsi ini.

2. Ibu Kris Pusporini, S.T., M.T., selaku mantan dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan petunjuk dalam pembuatan Skripsi ini.

3. Bapak If. R. Sitepu, M.Eng., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya.

4. Bapak Ir. A.F.L. Tobing, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya.

5. Bapak Ir. Sumarno, BSc., selaku dosen wali studi yang telah membimbing penulis selama masa kuliah.

6. Bapak Ferry A.V. Toar, S.T., M.T. dan Andrew Joewono, S.T., M.T yang telah memberikan pengetahuan dan memberikan saran sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan baik.

7. Papa, mama dan saudara-saudara yang selalu memberikan dorongan, semangat dan doa.

(6)

8. Ary, S.T., Igit, S.T., Singgih W., S.T., Ario, S.T., Tommy, S.T., Daniel, S.T., Billy, Fredy, Nyoto, Roy, Agustinus, Hendra, Indra, serta rekan-rekan mahasiswa khususnya T eknik Elektro yang telah membantu penulis se1ama pembuatan Skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan segala saran, usulan dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca. Akhir kata semoga Skripsi ini dapat bermanfaat dan membantu semua pihak yang tertarik dan memerlukannya.

Surabaya, 14 November 2005

(7)

DAFTARISI

Halaman Judul Abstrak. Hi .!V Daftar lsi .. VI x Daftar THbd .. XlV

HAH 1 PFNnAHllT HAN .. 1

1 .. 1 La1ar Bdaktmg 1

1'/. Tlljwm

13. Perumusan Masalah . 2

1 S na~ar T eori Pemmjang

4 4

RAR

n

TFOR! PFNlTNlANG

~. L Mikrok{lnlwlcr ATSq"Sl

..., " < < I

2.1.2. Regivter Mikwkontfoier ,\.[&9";5!

(8)

7.? Monlll RF , ... 16 22.1. Modul TLP434A lR ]9 2.2.1 HTi2F )0 774 HTl)n .24 2.3. Modui S!'n~nr SHT7S ') 1 J Knnflg11nlsi _Pin ... 10 1J 2.3.4. Serial lntcr:lac€. 11

"' '{ 4 1 S"ria! {"iock 1nm;1 I srKI

• - • - ...I. , - . -- / .. .32

2.3.4.2. Serial Data (DATA)

34

.. 36

2.3SL Konve\si fJala Kdembaban tREj ..

24 liquid Cry\'tal Dhp/ay (LCD) . ...39

2.5. Ke}l'ad 41

.42

2.7. DiodtL

(9)

7 <) lYlW'rf('r 74T .S04 ... " .. , ... 48

BAR Tn PERANCANli/\N DAN PEMHlJATAN ALi\T

l\.A.odul Rpmll!e

51

3 ,2. Rangkflian !vfoilul RF , . ,

.

-<;7 -' .

3,1.,. LCD

t

Liquid Cry~lal niplay) M

:U4 Keypad " " " ., 66

3.1.5. Rangkaian Power Supply Modul Rcti'!(l/l: (;7

i 2 Modul ()veYi

) ,2,1, Rangkni;m Mihokontroler ,\T89S51 . 70

.,' ,. 7i 3.2.2.!. Rangkaian Ptcm~mC;1r Pa.cta \iodni CiveT!.

3.2,3. Rangkaian .""C/H'or SHT75 ,

13 Modul [)riwr

:U,1. Rangkaian f)riw:r Pan ..

.132 R:mgkaian Heater Switching .. " 8]

3.4. Perangkat Lunnk :viodul Rcmuf<c'. . .. 82

(10)

1 47 Prns:;eow Jnpl!tan. « « « • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 83 3A3. Prosedur Lih1l1 lnpul

... 85 R6

87

3.5.1. Prosecim Utama.

.90

BAn TV 'PENGUKURAN DAN PFN(a~nAN AL\T

4.2. Pengukuran (JUI})Ul ) hnnidi!)-S("n~-or StIT!'5 ___ _ ... Q4

4.3. PengllJ.:uran YVakllllJnlllk MCl:l1Jik~Dn dlm M{'Durunkan Suhu,.

4.4. Pengukuran Data Ou/prll RLP434A Pada '\"k".hd O~·!.'"n.

.100

HH

4.7 PmgujiDn Jarak i)l'cn dan Remote Menurnl Tinggj Anlena., . 102

BAR V 'PENUTt '1' .. ..1m

<; 1 .. Kf'simpulIlD. . .... 103

5.2. Saran. If)4

DAFTAR PUST AKA

LAMPIRAN A -Rangkaian Lengbp Dan Cbmbur A'!at

LA\1PJRAN B - SuJfware Lengkap

LAMPIRAN C - Dafa Sheet

(11)

DAFTAR GAMBAR

~~~ .. , ... ~~~ .. ~ .. 7

Gambar 2.2 Rangkaian Pembangkit Internal Oscillator ... ! 5

Gambar 23. Proses Moduiasi ASK PaJa TLP434A dan RLP434A ... 17

Gambar 204. Modulasi Sinyal Secara /\SK ... ,. .... " ... 17

,L Sinya! lnfonnasi Digital .. . " .. " .. " ~ ... " ... ~ .. , ... 17

b. Gelombang Carrier ... ... ,. ... 17

Gambar 25. Modu\ RF Transmitter TLP434A ... 1 & Ga.mbar 2.6. MOGu! RF Receiver Jenis RLP434A ... ~ ~ .. ~. ~ ... ," ... 19

Gambar2.7. Konfigurasi Pit/HT1lE ... "" ... 2\

Gambar 2.8. Proses Transmisi Pada HT12E ... ~... ..~ ... ~~~~~ .. " ... 22

Gambar 2.9. Bentuk Serial Data Output HT12E ... ,. ... 22

Gambar 2.10. Grafik Perbandingan Antara FOSCE Dengan V nn", , ... 23

Gambar 2.1 L Diagram Alir HT1lE ... , .. 24

Konfigurasi Pin HT12D ... "'.' " ... ~"'" ... , ... 25

Gambar 2.13. Decoder Timing Pada HI12D ... 26

Gambar 2.14. Grafik P<:rbandinga.n Antara Foscn Dengan Vnn , ... 27

Gambar2.15. Diagram AlirHT12D ... 2& (iarnbar 2.11i ModuJ ,\ensor SHT75. ~ ~ ~ .. , .. ... 29

(12)

Gambar 2.18. Accuracy Output Sensor SHT75 ... ~2

a. - - - - -Accuracv Relative Humiditv. - - - -.,/ -- - -- ,/ - ... 32

b. Accuracy Temperatur ... " ... J2 Gambar ~JQ. "Transmission Start" Sequence ... ... 33

Gambar 2.20. Pengukuran Kelembaban 12 hit. .. . ... 35

Gambar 2.~ I. Urutan Pwses Pengukuran ... . . ... .35

Gambar 2.22. Sfatus Register SHT75 ... . a. Statu.~ RefJ'ister Write o --- -- .. ... 38

b. Status Register Read ... 38

Gambar 223. Lokasi Katak1er Ya.ng Di!ampilkan Sesuai Alamat DDRAM .... .40

Gambar 2.24. Susunan Ke}pad 4x4 ... . .. ... 42

Gambar 2.25. Simool Kontak Relay ... ... 43

Gambar 2.26. JUl1diol1 dan Simbol Dioda ... 44

il. Junction Tipe p dan Tipe n.... . .... .... ... .. ... 44

b. Simbol Dioda ... . ..44

Gambar ~.~7. Dioda Font'ard Bias . ... . . ... 44

a. Rangkaian Ekivalen Diooa ... . b. Kurva Karakteristik Dioda Vn Terhadap In ... 44

Gambar 2.28. Grafik Karakteristik Berbagai Jenis MOSFET.. ... ... 46

a. Grafik Karakteristik N~channcl D-MOSFET ... ... '" ... 46

b. Grafik Karakteristik P~channel D~MOSFET.." ... ".46 c~ Grafik Karakteristik N-channel E-MOSFET..~ ... 46

(13)

Gambar 2.29. Simbol Skematik MOSFETTipe N ... "."." .... " ... .47

Gambar 2.30. Cross S'ection N-channcl E-AI0.\"'FET. ... ... 48

Gambar 2.31. Konfigurasi Pin 74 LS04. " ... " ... .49

Gambar 3.1. Diagram Blok Alat. ... 50

Gambar 3.2. Rangkaian Mikrokontroler A T89S51 Modul Remote ... 52

Gambat 33. Rangkaian Oscillator AT89S51." ... 53

Gambar 3.4. Rangkaian Reset. .... " ... ... 54

Gambar 35. Aliran Arus Dan Perubahan Tcgangan Pada Resel ... ... 55

a. Reset Berlogika High ... ... 55

b. Resel Ber!ogika Low, ... ... 55

Gambar 3.6. Rangkaian Ekuivalen Saat Push Button Ditekan ... 56

Gambar 3.7. Rangkaian Pemancar Pada MOOnl Remote ... ... .58

Gambar 3.8. Gratik Resistansi Oscillator l-lT12E ... 60

Gambar 3.9. Rangkaian Penerima Pada MOOnl Remote ... ... 61

Gambar 3.10. Grafik Resistansi Oscillator HT12D ... M Gambar 3" 11, Rangkaian I,CD .... ~ .. +.,',. , ••. _ •. ; .•••• " , . , . " " " " ' " •• ~ ••• •.•..•.• 65

Gambar 3.12. Tampilan A1enu LCD ... '" ... "h6 Gambar 3.13. Rangkaian Keypad ... ... 66

Gambar 3.14. Rangkaian Pmver Supply Modul Remote ... ... 68

Gamhar 3.15. Regulator LM7805CT Dengan Kema,'lan TO-220 ... ", ... 68

Gambar 3.16. Rangkaian Mikrokontroler A T89S51 Modul Oven ... 70

Gambar 3.17, Rang.kaian Pemancar Pada Modu1 Oven .... ,., ... 72

(14)

Gamhar 3,19, Rangkaian ,r;;emnr SRT7:;"""""" ""'" ,. , ... 77

Gambar 3.20. Ldak SHT75 Dalsln Ovel1 .... . ... , .. ,78

Ciambar 3,21. Rangkaian Driver Fan .. ... , .. ... , . , .. , "" , , ... ,80

Ga..'llbar 3,22, Rsngkaian Flyhaek Prevention ... , " " .. ... . ... , ... , ... 81

(iumbar 3.23. Rangkaian H~'ater ,~vi(ching, , . ", .. , .... , .. ,', ... ",,,81 Gambar 3.24, Diagram Alir Prosedur Utarna Modul Remote .... , ... &3 Gambar 3,25, Diagram Alir Prosedur Inputan""., .. .. .. , .. , ... , ... 84

Gambar 3.26. Diagram Alir Prosedur Lihat Inpuf. , ... , ... . . ... 85

Gambar 3.:27. Diagram Alir Prosedur Output ... 86

Gambar 3.28. Diagram Alir Prop,cdur Interrupt Modul Remote ... ... 87

Gambar 3.29. Dia1;:'1'am Alir Prosedur Utama Modul Oven, ... , ... 89

Gambar 3.30. Diagram Alir Proseduf Interrupt Modul Oven ... ... qO Gambar4,1. Rangkaian Pengukuran SHT75 .. " .... " .. ,'" ... , .. , .. , ... , ... 93

Gambar 4.2. Output RLP434A Dengan Address OIH Data 02H, "', .. , .. ,',' ",q? Gambar4.3, Output RLP434A Dengan Address OIH Data 03H", , .... , ... 98

Ga.rnbar 4.4. Output RLP434A Dengan Address OIH Data 04H ... , ... " .... ,(}8

Gambar 4,5. Output RLP434A Dengan Address 01 H Data 05H ... , .. "" .. . "q9 Gambar 4.6. Output RLP434A Denga..'1 Address 01 H Data 06H, .... , ... ,,<)q Gambar4.7. Rangkaian Pengukuran AIOSFETPada Driver Fan ... 100

(15)

DAFTAR TABEL

TaheI21 _{"""". 8} Tubel ~ ~ Tabcl24 19 ,,,20

Tabel 2,& Kct.;;t~angan Pin HTllE ..

"" ... 25

Tabe12.10, Konfigufa;;\ Pir, S1-11'75,

... 31

Tabcl2,l2, Daftar Pcrintah {CmtlrTwl1d UM) SHT75,

, " ,4

",,,,, .. ,37

Tabet 2.14, Kocfigien Kot1v.;r;;i TemperatuL

{?it ,\;atu" Negl\'f('r SHT75 " ... " .... 39

Tabet 2,16, Funggi Pin LCD",,,, 41

Tahd }, }7, Tat>d K('henaran

Ie

74LS04 , ... 49

Tabe13.1, K(tn~bina~i nata I{C)1'ad,.

Tabd L~, Spcsifikill'i LM7lW5C ... ,,, ... 69

Tabel 3.3. Ketcrangan Flug

rada

Diagram Alir Modul {)ven", , • 'O-{ "1 J

(16)

TabeI4.2. PenguklJf:1n {)u~{1t1f Humidify Scnwr ~HT7<;