PENGGUNAAN THERMOCOUPLE TYPE K PADA OVEN PEMANGGANG KUE SEBAGAI SENSOR TEMPERATUR BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328 TUGAS AKHIR

(1)

PENGGUNAAN THERMOCOUPLE TYPE K PADA OVEN PEMANGGANG KUE SEBAGAI SENSOR TEMPERATUR

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328 TUGAS AKHIR

GITA KRISDAYANES 162408004

PROGRAM STUDI D-III FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2019

(2)

USE OF THERMOCOUPLE TYPE K IN CAKE OILENING OVEN AS A TEMPERATURE SENSOR BASED ON ATMEGA 328

TUGAS AKHIR

DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH AHLI MADYA

GITA KRISDAYANES 162408004

PROGRAM STUDI D-III FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2019

(3)

(4)

PERNYATAAN

PENGGUNAAN THERMOCOUPLE TYPE K PADA OVEN PEMANGGANG KUE SEBAGAI SENSOR TEMPERATUR BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 328

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2019

GITA KRISDAYANES 162408004

(5)

PENGGUNAAN THERMOCOUPLE TYPE K PADA OVEN PEMANGGANG KUE SEBAGAI SENSOR TEMPERATUR BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 328

ABSTRAK

Telah dirancang suatu alat untuk mengontrol oven pemanggang kue menggunakan thermocouple type k berbasis ATMEGA328. Pada alat ini untuk memanggang kue menggunakan thermocouple type k yang sudah disimpan di ATMEGA328. Oven pemanggang yang digunakan sebagian pengusaha roti setingkat home industri mempunyai kelemahan antara lain, suhu yang tidak teratur, dapat menyebabkan polusi, masalah higinitas makanan diragukan karena dimungkinkan makanan bercampur bahan bakar. Tulisan ini bertujuan menggambarkan model oven semiotomatis dengan pengaturan suhu dan waktu operasi pemanggangan berbasis mikrokontroler ATMEGA328. Model ini meliputi perangkat keras dan perangkat lunak untuk pemroses mikrokontroler. Pengatur suhu terdiri atas sensor termokopel, dan MAX6675 berfungsi menguatkan sinyal agar terbaca LCD dan pusat pengendalinya menggunakan mikrokontroler ATMEGA328 yang dilengkapi penampil suhu menggunakan LCD. Pengatur waktu pemanggangan menggunakan MAX6675 sebagai sumber pewaktu dan mikrokontroler ATMEGA328 sebagai pengendali pewaktuannya. Secara keseluruhan rangkaian pengendali suhu mampu mempertahankan suhu pada temperatur yang diinginkan dan rangkaian timer mampu mengatur waktu kerja pemanas (heater) dari oven. Alat ini telah diuji coba dan hasilnya menunjukkan alat ini dapat bekerja dengan baik.

Kata Kunci : ATMEGA328, LCD, MAX6675, Thermocouple Type K

(6)

USE OF THERMOCOUPLE TYPE K IN CAKE OILENING OVEN AS A TEMPERATURE SENSOR BASED ON ATMEGA 328

ABSTRACT

A device for controlling a baking oven has been designed using an ATMEGA328-based type k thermocouple. In this tool to bake cakes using a thermocouple type k that has been stored at ATMEGA328. Grill ovens that are used by some bread entrepreneurs at the level of industrial home have disadvantages, among others, irregular temperatures, can cause pollution, food hygiene problems are doubtful because it is possible for food mixed with fuel. This paper aims to describe a semi-automatic oven model with setting temperature and roasting operation time based on ATMEGA328 microcontroller. This model includes hardware and software for microcontroller processors. The temperature controller consists of a thermocouple sensor, and the MAX6675 functions to amplify the signal so that the LCD is read and the control center uses an ATMEGA328 microcontroller equipped with a temperature viewer using LCD. The roasting timer uses MAX6675 as a timer source and ATMEGA328 microcontroller as the timing controller.

Overall, the temperature control circuit is able to maintain the temperature at the desired temperature and the timer circuit is able to regulate the heater working time of the oven. This tool has been tested and the results show this tool can work well.

Keywords : ATMEGA328, LCD, MAX6675, Thermocouple Type K.

(7)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada TUHAN YANG MAHA ESA dengan limpah berkat-Nya penulis masih diberi kesehatan dan kesempatan sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Dari melaksanakan penulisan laporan ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari banyak pihak, baik berupa material,dan informasi.

Penulis mengucapkan terimakasih kepada orangtua penulis yaitu Bapak P.Sinukaban dan Ibu R.Ginting yang senantiasa memberi dukungan baik semangat, materi dan doa. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada:

1.Bapak Drs. Kerista Sebayang, Ms selaku Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

2.Bapak Drs.Takdir Tamba M.Eng.Sc selaku Ketua Program D-III Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

3.Bapak Kurnia Brahmana M.Si selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

4.Seluruh staf Pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

5.Abang saya Ivo Oskiano Sinukaban S.SiT dan Kakak saya Monika Saimara Sinukaban SPd yang telah memberi dukungan dan motivasi kepada saya dari awal semester sampai akhir semester.

6. Teman-teman ku yang tidak bisa disebutkan satu persatu, yang selalu mensupport yang telah memberi bantuan dan semangat dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa penyusunan tugas akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan kelemahan. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan Mahasiswa/i dan pembaca sekalian demi menambah pengetahuan.

Medan, Juli 2019

Gita Krisdayanes

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

PENGESAHAN i

ABSTRAK ii

PENGHARGAAN iv

DAFTAR ISI v

DAFTARGAMBAR vii DAFTAR LAMPIRAN viii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Rumusan Masalah ... .2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan ... 2

1.5 Manfaat ... .2

1.6 Sistematika Penulisan ... .3

BAB II LANDASAN TEORI ... 4

2.1 THERMOCOUPLE ... 4

2.1.1 Type Thermocouple ... 5

2.1.2 Thermocouple Type K ... .5

2.2 MAX6675 ... 7

2.2.1 Fitur MAX6675 ... .7

2.3 Termocouple Type K dan MAX6675 ... 9

2.4 MIKROKONTROLLER ... 11

2.4.1 ATMEGA328 ... .12

2.4.2 Mikrokontroler ATmega328 ... 14

2.4.3 Konstruksi mikrokontroler ATMega 328 ... .14

2.4.4 Konfigurasi Atmega328 ... .15

2.5 LCD (Liquid Cristal Display) ... .17

2.5.1 Material LCD (Liquid Cristal Display) ... .17

2.5.2 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display) ... 17

2.5.3 Pin-pin pada LCD ... .18

2.5.4 Prinsip Menggunakan LCD ... .19

2.6 Push Button ... .24

(9)

BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ... 26

3.1 Diagram Blok Sistem ... 26

3.2 Flow Chart Sistem ... 26

3.3 Gambar Rangkaian ... 27

3.4 Perancangan PCB ... 28

3.5 Penyolderan Komponen ... 29

BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ... 35

4.1 Kalibrasi Sensor Termokopel ... 35

4.2 Pengukuran dan Hasil Pengukuran Thermocouple ... 36

4.3 Pengukuran Temperatur Oven dengan menggunakan MAX6675 ... 37

4.4 Pengujian Rangkaian Push Button ... 47

4.5 Pengujian dan Pengukuran Berdasarkan Menu Makanan ... 47

4.6 Pengujian Alat Keseluruhan ... .47

4.7 Tampak Fisik Keseluruhan Sistem ... 48

BAB V PENUTUP ... 50

5.1 Kesimpulan ... .50

5.2 Saran ... 50 LAMPIRAN

Lampiran A Program

Lampiran B Gambar Rangkaian Lampiran C (Datasheet)

(10)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Gambar Judul Halaman

2.1 Thermocople Type K 6

2.2 MAX6675 Thermocouple Sensor Module 8

2.3 Thermocouple dan MAX6675 10

2.4 Atmega 328 13

2.5 LCD (Liquid Cristal Display) 16 2.5.1 Konfigurasi Pin LCD 17

2.6 Push Button 21

3.1 Diagram blok system 23

3.2 Flow Chart Sistem 24

3.3 Gambar Rangkaian 26 3.3.1 Rangkaian Thermocouple Type K 26 3.3.2 Rangkaian MAX6675 27 3.3.3 Konfigurasi Thermocoupple dan MAX6675 28 3.3.4 Rangkaian Mikrokontroler Atmega 328 28 3.3.5 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 29 4.7 Gambar Sistem 51

(11)

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel Judul Halaman

2.1 Speaifikasi AVR 11 2.2 Operasi Dasar LCD 18 2.3 Konfigurasi LCD (Liquid Cristal Display) 18

2.4 Konfigurasi Pin LCD 18

2.5 Fungsi Pin LCD 20

4.2 Pengukuran Temperatur 200℃ waktu 6 menit 32 4.3 Pengukuran Temperatur 200℃ Waktu 8 Menit 32 4.4 Pengukuran Temperatur 150℃ Waktu 10 Menit 33 4.5 Pengukuran Temperatur 200℃ Waktu 8 Menit 34 4.6 PengukuranTemperatur 200℃ Waktu 10 Menit 34 4.7 PengukuranTemperatur 100℃ Waktu 6 Menit 36 4.8 Pengukuran Temperatur 100℃ Waktu 10 Menit 36

(12)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Oven adalah sebuah peralatan berupa ruang termal terisolasi yang dapat digunakan sebagai pengering. Penggunaan oven biasanya digunakan untuk skala kecil. Dalam proses pengeringan, terjadi proses yang dinamakan humidifikasi dimana proses pemindahan atau pengeluaran kandungan air bahan hingga mencapai kurang dari kandungan air sebelumnya. Pengeringan dengan bahan makanan memiliki dua tujuan utama yaitu sebagai sarana memperpanjang umur simpan dengan cara mengurangi kadar air untuk mencegah pertumbuhan mikroorganisme pembusuk dan meminimalkan biaya distribusi bahan makanan karena berat dan ukuran makanan menjadi lebih rendah.

Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, ditemukan peralatan elektronika yang berteknologi canggih. Peralatan elektronika yang dirancang khusus oleh pembuat agar dapat membantu dan mempermudah aktifitas sehari-hari yang dilakukan manusia. Penggunaan sarana dan prasaran dilakukan secara manual maupun otomatis. Di samping penemuan manusia yang masih menggunakan cara manual dikembangkan lagi menjadi cara yang lebih canggih yaitu menggunakan teknologi digital (otomatisasi).

Perkembangan teknologi pada zaman sekarang tidak jarang menginspirasi munculnya industri kecil dan menengah, termasuk juga terhadap industri kue kering.

Usaha kue kering cukup menjanjikan selain karena memiliki rasa yang enak juga karena dapat disimpan dalam waktu yang cukup lama tanpa mengurangi kualitas dan rasa. Secara umum proses pemanggangan kue kering masih menggunakan sistem pengovenan manual terutama pada proses pengaturan perapian (suhu) dan kematangan kue yang harus dicek secara berkala. Sehingga kualitas/mutu kue sesuai dengan yang diinginkan. Karena masih membutuhkan tenaga manusia untuk melakukan pengecekan sehingga proses pemanggangan kue akan cukup menyita waktu. Maka dari itu pada tugas akhir ini akan dirancang suatu prototype alat yang dapat mengatur sistem pemanggang kue (oven) yang memungkinkan untuk memproduksi kue kering dalam skala besar secara efisien.

(13)

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian diatas penulis tertarik untuk mengangkat permasalahan tersebut kedalam bentuk skripsi sebagai tugas akhir yang berjudul “PENGGUNAAN THERMOCOUPLE TYPE K PADA OVEN PEMANGGANG KUE SEBAGAI SENSOR TEMPERATUR BERBASIS MIKROKONTROLER STMEGA 328”.

1.3 Batasan Masalah

Dalam perancangan dan pembuatan tugas akhir ini di berikan batasan batasan masalah sebagai berikut :

1. Perancangan dan pembuatan alat ini berbasis Atmega328

2. Sensor yang digunakan adalah sensor Thermocouple yang berfungsi untuk mendeteksi suhu pada oven, jika ada suhu panas maka sensor akan mengirimkan data yang nantinya akan diproses oleh Atmega328

3. Alat ini diterapkan pada ruangan tertutup/terbuka.

1.4 Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :

1 Memanfaatkan sensor Thermocouple sebagai pendeteksi suhu pada oven.

2 Membuat alat pemanggang kue berbasis Mikrokontroller Atmega328.

3 Mengetahui dan memahami mikrokontroller Atmega328 secara umum, sensor yang digunakan, serta komponen yang terdapat pada pembuatan alat.

1.5 Manfaat

Manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Memudahkan memanggang kue dengan mudah tanpa harus membuang tenaga dan mempersingkat waktu.

2. Mengetahui dan memahami mikrokontroler Atmega328 guna perwujudan peralatan yang dapat membantu dan memudahkan manusia

3. Menambah pengetahuan penulis dalam bidang elektronika

(14)

1.6 Sistematika Penulisan

Berikut merupakan sistem penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir :

1. BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang pemilihan judul, rumusan masalah,batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.

2. BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini berisi landasan teori yang menjadi referensi utama dalam penulisan tugas akhir. Teori yang dibahas berhubungan dengan sistem yang akan dibuat dan juga yang akan digunakan untuk kepentingan analisis dan perancangan.

3. BAB III PERANCANGAN SISTEM

Bab ini membahas tentang perancangan alat, pembuatan rangkaian alat, blok diagram,diagram alir, pengujian alat dan cara kerja rangkaian yang dapat menghasilkan Alat Penggunaan Thermocouple Type K pada Oven Pemanggang Kue Sebagai Sensor Temperatur Berbasis Mikrokontroller 4. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler.

5. BAB IV PENUTUP

Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari pengujian dan saran masukan untuk mengembangkan dan melengkapi sistem yang sudah dibangun untuk masa yang mendatang.

(15)

BAB II

LANDASAN TEORI

Ada beberapa metode untuk menyelesaikan masalah oven. Di antaranya adalah memonitor temperatur keluar oven, sistem pengukuran dipasang pada heater oven induktif termasuk Termokopel. Tata letak pemasangan Termokopel antara pemanas induktif ada empat udara panas blower dengan temperatur udara masuk sekitar 150℃ dengan frekuensi operasi dari 25 (kHz), udara panas digunakan untuk pembuangan asap selama operasi dan dipasok dari oven sebelumnya.

Pada Tugas Akhir ini akan dilakukan pengaturan temperatur dan pewaktu pada oven dengan menggunakan model referensi. Teori dasar yang digunakan seperti menggunakan sensor Termokopel. Berbeda dengan kontrolernya menggunakan minimum sistem ATmega 328. Pada Tugas Akhir ini menggunakan modul MAX6675 untuk akusisi data secara langsung dan dapat dipantau melalui jarak jauh kemudian ditampilkan pada LCD.

2.1 THERMOCOUPLE

Termokopel (thermocouple) merupakan salah satu jenis sensor suhu yang paling populer dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian ataupun peralatan listrik dan Elektronika yang berkaitan dengan Suhu (Temperature). Beberapa kelebihan Termokopel yang membuatnya menjadi populer adalah responnya yang cepat terhadap perubahaan suhu dan juga rentang suhu operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantara -200˚C hingga 2000˚C. Selain respon yang cepat dan rentang suhu yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan/getaran dan mudah digunakan.

Thermocouple merupakan sensor yang mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dimana sensor ini dibuat dari sambungan dua bahan metallic yang berlainan jenis. Sambungan ini dikomposisikan dengan campuran kimia tertentu, sehingga dihasilkan beda potensial antar sambungan yang akan berubah terhadap suhu yang dideteksi. Thermocouple suatu rangkaian yang tersusun dari dua buah logam yang masing-masing mempunyai koefisien muai panjang berbeda yang dihubungkan satu dengan yang lain pada ujung-ujungnya. Jika pada kedua titik

(16)

hubung kedua logam tersebut mempunyai perbedaan temperature, maka timbullah beda potensial yang memungkinkan adanya arus listrik di dalamnya.

2.1.1 Type Thermocouple

Termokopel tersedia dalam berbagai ragam rentang suhu dan jenis bahan. Pada dasarnya, gabungan jenis-jenis logam konduktor yang berbeda akan menghasilkan rentang suhu operasional yang berbeda pula. Thermocouple merupakan sensor yang mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dimana sensor ini dibuat dari sambungan dua bahan metallic yang berlainan jenis. Berikut ini adalah Jenis-jenis atau tipe Termokopel yang umum digunakan berdasarkan Standar Internasional.

1) Termokopel Tipe E

Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan Rentang Suhu : -200˚C – 900˚C

2) Termokopel Tipe J

Bahan Logam Konduktor Positif : Iron (Besi) Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan Rentang Suhu : 0˚C – 750˚C

3) Termokopel Tipe K

Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium Bahan Logam Konduktor Negatif : Nickel-Aluminium Rentang Suhu : -200˚C – 1250˚C

4) Termokopel Tipe N

Bahan Logam Konduktor Positif : Nicrosil Bahan Logam Konduktor Negatif : Nisil Rentang Suhu : 0˚C – 1250˚C

5) Termokopel Tipe T

Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga) Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan Rentang Suhu : -200˚C – 350˚C

(17)

6) Termokopel Tipe U (kompensasi Tipe S dan Tipe R) Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga) Bahan Logam Konduktor Negatif : Copper-Nickel Rentang Suhu : 0˚C – 1450˚C

2.1.2 Thermocouple Type K

Tipe K termokopel yang paling umum yang menyediakan kisaran suhu pengoperasian terluas. Termokopel tipe K umumnya akan berfungsi di sebagian besar aplikasi karena mereka berbasis nikel dan memiliki ketahanan korosi yang baik.

1. Kaki positif adalah non-magnetik (Kuning), kaki negatif adalah magnet (Merah).

2. Pilihan logam biasa tradisional untuk pekerjaan suhu tinggi.

3. Cocok untuk digunakan dalam atmosfer oksidasi atau lembam pada suhu hingga 1260 ° C (2300 ° F).

4. Rentan terhadap serangan belerang (menahan diri dari paparan atmosfer yang mengandung belerang).

5. Berkinerja terbaik dalam atmosfer oksidasi bersih.

6. Tidak direkomendasikan untuk digunakan dalam kondisi pengoksidasi sebagian dalam ruang hampa udara, atau ketika mengalami siklus oksidasi dan reduksi bergantian.

Gambar 2.1 Thermocople Type K

Tipe K ditentukan pada saat metalurgi kurang maju daripada saat ini, dan akibatnya karakteristik bervariasi antara sampel. Salah satu logam penyusunnya, nikel, adalah magnet; karakteristik termokopel yang dibuat dengan bahan magnetik adalah bahwa mereka mengalami perubahan langkah dalam output ketika bahan magnetik mencapai Titik Cure-nya (sekitar 354 ° C untuk termokopel tipe K).

(18)

Termokopel tipe K biasanya berfungsi di sebagian besar aplikasi karena berbasis nikel dan memiliki ketahanan korosi yang baik. Ini adalah tipe kalibrasi sensor paling umum yang menyediakan kisaran suhu pengoperasian terluas. Karena keandalan dan keakuratannya, termokopel tipe K digunakan secara luas pada suhu hingga 2300 ° F (1260 ° C). Jenis termokopel ini harus dilindungi dengan tabung pelindung logam atau keramik yang cocok, terutama dalam mengurangi atmosfer.

Dalam atmosfer pengoksidasi, seperti tungku listrik, perlindungan tabung tidak selalu diperlukan ketika kondisi lain cocok; namun, direkomendasikan untuk kebersihan dan perlindungan mekanis umum. Tipe K umumnya akan bertahan lebih lama dari Tipe J karena kawat JP cepat teroksidasi, terutama pada suhu yang lebih tinggi.

2.2 MAX6675

Max6675 dibentuk dari kompenasi cold-junction yang output nya digitalisasi dari sinyal termokopel tipe-K. Data output memiliki resolusi 12-bit dan mendukung komunikasi SPI mikrokontroler secara umum. Data dapat dibaca dengan mengkonversi hasil pembacaan 12-bit data. Dari termokopel adalah untuk mengetahui perbedaan temperature di bagian ujung dari dua bagian metal yang berbeda dan disatukan. Termokopel tipe hot junction dapat mengukur mulai dari 0oC sampai +1023,75oC. MAX6675 memiliki bagian ujung cold end yang hanya dapat mengukur -20oC sampai +85oC. Pada saat bagian cold end MAX6675 mengalami fluktuasi suhu maka MAX6675 akan tetap dapat mengukur secara akurat perbedaan temperature pada bagian yang lain.

2.2.1 Fitur MAX6675

1. Konversi digital langsung dari output termokopel tipe-K 2. Kompensasi cold-junction

3. Komunikasi kompatibel dengan protocol SPI 4. Open thermocouple detection

Gambar 2.2 MAX6675 Thermocouple Sensor Modul

(19)

Pada Modul MAX6675 memiliki 5 pin yang terdiri dari : 1. Vcc port ini menggunakan tegangan +5V

2. So port ini inputan untuk port MISO pada IC ATMega yang berfungsi sebagai jalur data untuk komunikasi.

3. Cs port ini inputan untuk port ss pada IC ATMega yang berfungsi untuk mendownload program atau data yang terbaca pada termokopel-K

4. Csk port ini inputan untuk port sck pada IC ATMega yang berfungsi sebagai clock data.

5. GND port ini berfungsi sebagai saluran ground atau pentanahan.

Fungsi dari termokopel adalah untuk mengetahui perbedaan temperature di bagian ujung dari dua bagian metal yang berbeda dan disatukan. Termokopel tipe hot junction dapat mengukur mulai dari 0°C sampai +1023,75°C. MAX6675 memiliki bagian ujung cold end yang hanya dapat mengukur -20oC sampai +85°C. Pada saat bagian cold end MAX6675 mengalami fluktuasi suhu maka MAX6675 akan tetap dapat mengukur secara akurat perbedaan temperature pada bagian yang lain.

MAX6675 dapat melakukan koreksi atas perubahan pada temperature ambient dengan kompensasi cold-junction. Device mengkonversi temperature ambient yang terjadi ke bentuk tegangan menggunakan sensor temperature diode. Untuk dapat melakukan pengukuran actual, MAX6675 mengukur tegangan dari output termokopel dan tegangan dari sensing diode. Performance optimal MAX6675 dapat tercapai pada waktu termokopel bagian cold-junction dan MAX6675 memiliki temperature yang sama. Hal ini untuk menghindari penempatan komponen lain yang menghasilkan panas didekat MAX6675.

MAX6675 dapat melakukan koreksi atas perubahan pada temperature ambient dengan kompensasi cold-junction. Device mengkonversi temperature ambient yang terjadi ke bentuk tegangan menggunakan sensor temperature diode.

Untuk dapat melakukan pengukuran actual, MAX6675 mengukur tegangan dari output termokopel dan tegangan dari sensing diode Performance optimal MAX6675 dapat tercapai pada waktu termokopel bagian cold-junction. Max6675 dibentuk dari kompenasi cold-junction yang output nya digitalisasi dari sinyal termokopel tipe-K.

Data output memiliki resolusi 12-bit dan mendukung komunikasi SPI mikrokontroler secara umum. Data dapat dibaca dengan mengkonversi hasil pembacaan 12-bit data.

(20)

2.3 Termocouple Type K dan MAX6675

Termokopel merupakan salah satu jenis sensor temperatur yang paling populer dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian ataupun peralatan listrik dan Elektronika yang berkaitan dengan Temperatur. Beberapa kelebihan Termokopel yang membuatnya menjadi populer adalah responnya yang cepat terhadap perubahan temperatur dan juga rentang temperatur operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantara -200˚C hingga 1250˚C. Selain respon yang cepat dan rentang temperatur yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan/getaran dan mudah digunakan. Termokopel ini berbahan dasar Chromel dan Alumel yang mempunyai sensitivitas rata-rata 41μV/°C. Sedangkan MAX6675 dibentuk dari kompensasi cold- junction yang output didigitalisasi dari sinyal termokopel tipe-K. data output memiliki resolusi 12-bit dan mendukung komunikasi SPI mikrokontroler secara umum.

Data dapat dibaca dengan mengkonversi hasil pembacaan 12-bit data. Fungsi dari termokopel adalah untuk mengetahui perbedaan temperatur di bagian ujung dari dua bagian metal yang berbeda dan disatukan. Termokopel tipe hot junction dapat mengukur mulai dari 0 °C sampai +1023,75 °C. MAX6675 memiliki bagian ujung cold end yang hanya dapat mengukur -20°C sampai +85 °C. Pada saat bagian cold end MAX6675 mengalami fluktuasi temperatur maka MAX6675 akan tetap dapat mengukur secara akurat perbedaan temperatur pada bagian yang lain. MAX6675 dapat melakukan koreksi atas perubahan pada temperatur ambient dengan kompensasi cold-junction. Device mengkonversi temperatur ambient yang terjadi ke bentuk tegangan 11 menggunakan sensor temperatur diode Untuk dapat melakukan pengukuran actual, MAX6675 mengukur tegangan dari output termokopel dan tegangan dari sensing diode. Performance optimal MAX6675 dapat tercapai pada waktu termokopel bagian cold-junction dan MAX6675 memiliki temperatur yang sama. Hal ini untuk menghindari penempatan komponen lain yang menghasilkan panas didekat MAX6675.

(21)

Gambar 2.3 Termokopel dan MAX6675

2.4 MIKROKONTROLLER

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer lengkap dalam satu serpih (chip) yang biasanya digunakan untuk sebuah embedded system (sistem yang dibentuk guna menjelaskan satu atau lebih dari suatu fungsi tertentu secara real time).

Mikrokontroler biasanya berukuran kecil karena didesain hanya untuk satu funngsi tertentu pada suatu sistem. Pemanfaatan mikrokontroler umumnya digunakan di bidang kendali dan insrtumentasi elektronik. Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah mikroprosesor karena sebuah terdapat atau berisikan ROM (Read-Omly Memory), RAM (Read-Write Memory), beberapa Port masukan maupun keluaran dan beberapa peripherial seperti pencacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital Converter), DAC (Digital to Analog Converter)dan serial komunikasi. Konsumsi daya kecil2.Rangkaian sederhana dan kompak3.Murah, karena komponen sedikit4.I/O sederhana, mis keypad, LCD5.Lebih tahan terhadap kondisi ekstrim, mis suhu, tekanan, kelembaban udara.

2.4.1 ATMEGA328

ATMega 328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi –instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.

(22)

Konsep inilah yang memungkinkan instruksi –instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ).ATMega328 Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi tiga kelas, yaitu TinyAVR, AT90Sxx, dan ATmega. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama

Tabel 2.1 Spesifikasi keluarga AVR

Mikrokontroler(AVR) Memori

Jenis Jumlah pin Flash EEPROM SRAM

TinyA VR 8-32 1-2K 64-128 0-128

AT90Sss 20-44 1-8K 128-512 0-1K

Atmega 32-64 8-128K 512-4K 512-4K

Adapun Fitur AVR dari ATMega 328 yaitu sebagai berikut dibawah ini:

1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.

2. 32 x 8-bit register serba guna.

3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.

4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.

5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.

6. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.

7. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.

(23)

8. Master / Slave SPI Serial interface.

Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi –instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ).

Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register –registerini menempati memori pada alamat 0x20h –0x5Fh

2.4.2 Mikrokontroler ATmega328

Mikrokontroler ATmega328 memiliki 14 input digital output pin/(6 output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksiserial, ICSP header, dan tombol reset. Ini berisi semua fitur yangdiperlukan untuk mendukung mikrokontroler, cukup hubungkan kekomputer dengan kabel USB to Serial atau listrik AC yang ke adaptor DC/baterai untuk memulai.

2.4.3 Konstruksi mikrokontroler ATMega 328

Mikrokontroler ATmega328 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program, memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah.

1. Memori program ATmega328 memiliki kapasitas memori progam sebesar 8K byte yang terpetakan dari alamat 0x0000 –0x3FFF dimana masing- masing alamat memiliki lebar data 32 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi.

(24)

2. Memori data Memori data ATmega328 terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega328 memiliki 32 register serba guna, 64 register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 2048 byte memori data SRAM.

3. Memori EEPROM ATmega328 memiliki memori EEPROM sebesar 1K byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM

2.4.4 Konfigurasi Atmega328

Gambar 2.4 Pin Atmega 328

ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.

Mikrokontroler digunakan untuk suatu tugas dan menjalankan suau program. Pada saat ini penggunaan mikrokontroller dapat kita temui pada berbagai peralatan,

(25)

misalnya peralatan yang terdapat di rumah, seperti telpon digital, microwave oven, televisi, mesin cuci, sistem keamanan rumah, PDA.

1. Port B

Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.

Selain itu PORT B juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.

a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.

b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).

c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.

d. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).

e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.

f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.

2. Port C

Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.

a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.

ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital

b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC.

I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.

3.Port D

Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.

a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.

b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program,

(26)

misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.

c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan external clock.

d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.

e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.

2.5 LCD (Liquid Cristal Display)

Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi

CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.

2.5.1 Material LCD (Liquid Cristal Display)

LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor.

Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.

Gambar 2.5 Bentuk LCD (Liquid Cristal Display)

(27)

2.5.2 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display)

Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display).

Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :

 DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.

 CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.

 CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.

Berikut Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah:

 Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.

 Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.

Pin kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :

 Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.

 Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.

(28)

 Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data sedangkan high baca data.

 Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.

 Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Kenutungan dari LCD ini adalah:

1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.

2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit data dan 3 bit control.

3. Ukuran modul yang proporsional.

4. Data yang digunakan relative sangat kecil.

Gambar 2.5 Konfigurasi Pin LCD

Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data. ROM pembangki sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan hruf 5x7 dot matrik. Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah utama LCD adalah Dsiplay Clear, Cursor Home, Dsiplay ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift. Tabel 2.1 menunjukkan operasi dasar LCD.

(29)

Tabel 2.2 Operasi Dasar LCD

RS R/W Operasi

0 0 Input instruksi ke LCD

0 1 Membaca status flag (DB7) dan alamat counter (DB0 ke DB6)

1 0 Menulis data

1 1 Membaca data

Tabel 2.3 Konfigurasu LCD

Pin Bilangan biner Keterangan

RS 0 Inisialisasi

1 Data

RW 0 Tulis LCD/W (write)

1 Baca LCD/R (read)

E 0 Pintu data terbuka

1 Pintu data tertutup

Tabel 2.4 Konfigurasi Pin LCD

No Pin Keterangan Konfigurasi Hubung

1 GND Ground

2 VCC Tegangan +5VDC

3 VEE Ground

4 RS Kendali RS

5 RW Ground

6 E Kendali E/Enable

7 D0 Bit 0

8 D1 Bit 1

9 D2 Bit 2

10 D3 Bit 3

11 D4 Bit 4

12 D5 Bit 5

13 D6 Bit 6

14 D7 Bit 7

(30)

LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektroniks lain seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam dan baris secara bersamaan digunakan metode Screening.

Metode Screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolom dan suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua.

Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Think Film Transistor Active (TFT-AMLCD).Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan dari yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan warna.

2.5.3 Pin-pin pada LCD

LCD memiliki pin-pin sebanya 1 sampai 16 pin. Pin-pin tersebut memiliki kegunaan masing-masing. Pengantar muka dapat menggunakan sistem 4 bit atau 8 bit. Jika menggunakan sistem 4 bit, maka kita akan menghemat 4 port mikrokontroler. Adapun kegunaan masing-masing pin LCD dapat dilihat pada tabel 2.5 berikut ini.

Tabel 2.5 Fungsi Pin LCD

Pin ke - Nama Fungsi

1 GND Ground Untuk LCD

2 VCC +5 Volt untuk LCD

3 Vreff Tegangan Pengatur brightness

4 RS Bit pemilih instruksi / data

5 R/W Bit pemilih Read / Write

6 E Bit enable

7 D0 Data Bit 0

8 D1 Data Bit 1

9 D2 Data Bit 2

10 D3 Data Bit 3

(31)

2.5.4 Prinsip Menggunakan LCD

Modul LCD memiliki 3 jalur kontrol yang bernama RS, R/W, dan E. RS digunakan untuk memberitahukan kepada LCD apakah data yang diberikan adalah kata-instruksi (instrction word) atau kata-data (data-word). Jika akan mengirim instruksi maka RS harus dibuat 0, sedangkan untuk mengirim data maka RS harus berlogika 1. Sementara jalur R/W digunakan untuk memilih operasi Read atau Write.

Read artinya membaca data dari LCD sedangkan Write artinya menuliskan data ke LCD. Dalamn kasus ini kita hanya akan menuliskan data ke LCD, sehingga jalur ini dapat dibuat rendah (logika 0) terus. Terakhir adalah jalur E (Enable), dimana jika dia berlogika tinggi (1) maka proses penulisan ke LCD akan diaktifkan. Kata instruksi yang dikirimkan ke LCD akan memberitahukan apa yang harus dilakukan oleh kontroler LCD.

2.6 Push Button

Push button (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan 14 saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal. Sebagai device penghubung atau pemutus, push button switch hanya memiliki 2 kondisi, yaitu On dan Off (1 dan 0). Istilah On dan Off ini menjadi sangat penting karena semua perangkat listrik yang memerlukan sumber energi listrik pasti membutuhkan kondisi On dan Off. Karena sistem kerjanya yang unlock dan langsung berhubungan dengan operator, push button switch menjadi device paling utama yang biasa digunakan untuk memulai dan mengakhiri kerja mesin di industri.

Gambar 2.6 Tactile Switch Push Button

(32)

BAB III

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI

Perancangan yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi perancangan perangkat keras dan perencangana perangkat lunak. Perancangan perangkat keras dimulai dengan merancang diagram blok dan prinsip kerja sistem, kemudian dilanjutkan merancang rangkaian sistem dengan menggabungkan keseluruhan perangkat menjadi sebuah sistem terkendali.

3.1 Diagram Blok Sistem

Untuk mempermudah perancangan sistem diperlukan sebuah diagram blok sistem yang mana tiap blok mempunyai fungsi dan cara kerja tertentu. Adapun diagram blok darisistem yang dirancang adalah sebagai berikut :

Gambar 3.1 Diagram blok sistem

Sistem yang telah dirancang mampu terkoneksi dengan thermocouple berbasis mikrokontroler atmega328 melalui koneksi max 6675 dengan mengambil data melalui pembacaan sensor. Apabila terdapat suhu yang berbeda di pema nggangan maka sensor inilah yang nantinya akan memonitoring dengan memerintahkan max6675 untuk beroperasi. MAX6675 adalah modul yang mudah digunakan untuk sebagai digitalisasi output dan mengetahui perbedaan temperature di bagian ujung dari dua bagian metal yang berbeda dan disatukan yang

MAX 6675

Minimun Sistem ATMEGA

328

HEATER

LCD Oven

THERMOCOUPLE TYPE K

(33)

mengirimkan informasi ke LCD pada saat oven berbeda suhu. Sensor Thermocouple sebagai sensor yang berfungsi untuk mendeteksi temperatur, jika kue kematangan maka sensor thermocouple akan mengirimkan data yang nantinya akan diproses oleh Atmega 328. Mikrokontroller yang digunakan adalah Atmega 328 yang berfungsi sebagai pengolah data yang dimana datanya akan dikirimkan oleh sensor untuk dapat mengendalikan seluruh sistem. Kemudian data yang sudah diproses akan ditampilkan di LCD dan pada saat nilai suhu yang dideteksi oleh sensor thermocouple lebih besar dari nilai yang ditentukan maka max 6675 akan hidup supaya keadaan pada ruangan kembali normal. Sensor thermocouple berfungsi untuk mengukur suhu ruangan apabila dalam kondisi normal dan saat heater tidak normal yang nantinya akan diproses oleh Atmega328 dan akan ditampilkan di LCD. Power Supply adalah sumber tegangan yang akan mensupply proses kinerja dari sistem.

3.2 Flow Chart Sistem

Flowchart adalah adalah suatu bagan dengan simbol-simbol tertentu yang menggambarkan urutan proses secara mendetail dan hubungan antara suatu proses (instruksi) dengan proses lainnya dalam suatu program. Dalam pembuatan sistem yang dilakukan menghasilkan flowchart sebagai berikut

(34)

START

Inisialisasi dan konfigurasi input/output

Push Button ditekan

Termokopel Aktif

Menampilkan temperatur waktu dan menu makanan

Heater Aktif

Oven aktif

Temperatur melebihi

yang di inginkan

End Oven mati

(35)

3.3 Gambar Rangkaian 3.3.1 Thermocouple Type K

Termokopel (thermocouple) merupakan salah satu jenis sensor suhu yang paling populer dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian ataupun peralatan listrik dan Elektronika yang berkaitan dengan Suhu (Temperature). Beberapa kelebihan Termokopel yang membuatnya menjadi populer adalah responnya yang cepat terhadap perubahaan suhu dan juga rentang suhu operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantara -200˚C hingga 2000˚C. Selain respon yang cepat dan rentang suhu yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan/getaran dan mudah digunakan.

3.3.1 Rangkaian Thermocouple Type K

3.3.2 MAX6675

Max6675 dibentuk dari kompenasi cold-junction yang output nya digitalisasi dari sinyal termokopel tipe-K. Data output memiliki resolusi 12-bit dan mendukung komunikasi SPI mikrokontroler secara umum. Data dapat dibaca dengan mengkonversi hasil pembacaan 12-bit data. Dari termokopel adalah untuk mengetahui perbedaan temperature di bagian ujung dari dua bagian metal yang berbeda dan disatukan

(36)

3.3.2 Rangkaian MAX6675

3.3.3 Konfigurasi Sensor Termocouple dan MAX6675

Ketika kedua persimpangan atau Junction pada Termokopel memiliki temperatur yang sama, maka beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut adalah “NOL” atau V1 = V2. Akan tetapi, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan temperatur panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan temperatur diantara dua persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan temperatur panas yang diterimanya atau V1 – V2.

Tegangan Listrik yang ditimbulkan ini pada umumnya sekitar 1 μV – 70μV pada tiap derajat Celcius. Sedangkan MAX6675 dibentuk dari kompensasi cold- junction yang keluarannya didigitalisasi dari sinyal termokopel tipe-K. data output memiliki resolusi 12-bit dan mendukung komunikasi SPI mikrokontroller secara umum. Data dapat dibaca dengan mengkonversi hasil pembacaan 12-bit data. Fungsi dari termokopel adalah untuk mengetahui perbedaan temperatur di bagian ujung dari dua bagian metal yang berbeda dan disatukan. Termokopel tipe hot junction dapat mengukur mulai dari 0 °C sampai +1023,75 °C. MAX6675 memiliki bagian ujung cold end yang hanya dapat mengukur -20°C sampai +85 °C. MAX 6675 terdiri dari 5 pin yaitu : VCC , GND, SCK, CS, SO. Pin modul MAX6675 VCC dan GND sebagai pin untuk sumber tenaga, pin output modul MAX6675 SO ke pin 2 mikrokontroler, CS ke pin 3 mikrokontroler, SCK ke pin 4 mikrokontroler.

(37)

Gambar 3.3.3 Rangkaian Termokopel dengan MAX 6675 3.3.4 Mikrokontroller Atmega 328

Sebuah rangkaian minimum sistem yang menggunakan Mikrokontroller ATmega 328. Dengan penggunaan mikrokontroller ini, minimum sistem mampu digunakan dengan bahasa pemograman arduino. Dimana, Arduino adalah suatu perangkat prototipe elektronik berbasis mikrokontroller yang fleksibel dan open source. Perangkat lunak dari Arduino mudah dipahami bagi pemula. Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil (“special purpose computers”) di dalam satu IC yang berisi CPU, memori, timer, saluran komunikasi serial dan parallel, Port input/output, ADC. Mikrokontroler digunakan untuk suatu tugas dan menjalankan suau program.

Pada saat ini penggunaan mikrokontroller dapat kita temui pada berbagai peralatan, misalnya peralatan yang terdapat di rumah, seperti telpon digital, microwave oven, televisi, mesin cuci, sistem keamanan rumah, PDA. Mikrokontroler dapat kita gunakan untuk berbagai aplikasi misalnya untuk pengendalian, otomasi industri, akuisisi data, telekomunikasi dan lain-lain.

3.3.4Rangkaian Mikrokontroller Atmega 328

(38)

3.3.5 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)

LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen.

3.3.5 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)

3.4 Perancangan PCB

Perancangan PCB (Printed Circuit Board) dilakukan bersama dengan perancangan tata letak komponen. Proses ini sangat erat kaitannya dengan pola PCB. Dalam merancang tata letak komponen dan pembuatan jalur, perlu diperhatikan hal hal berikut ini:

a. Letakkan komponen yang rapi dan simetris.

b. Menghindari sudut atau belokan yang tajam agar jalur tidak mudah mengelupas.

Dalam merancang PCB pada tugas akhir ini digunakan Eagle 7.1.0.

software ini digunakan untuk memberikan kemudahan dalam merancang rangkaian dan layout PCB. Langkah pertama untuk membuat PCB adalah menggambar rangkaian. Untuk menggambar rangkaian dibutuhkan ketelitian dalam menghubungkan kaki kaki dari komponen.

(39)

3.4.1 Pemeriksaan dan Perbaikan PCB

Tahapan tahapan dalam pemeriksaan dan perbaikan jalur PCB adalah sebagai berikut:

a. Menghubungkan jalur PCB yang putus dengan menggunakan kabel atau melapisinya dengan timah.

b. Memotong dan memisahkan jalur PCB yang mengalami hubungan singkat dengan jalur lain dengan menggunakan cutter.

3.5 Penyolderan Komponen

Menyolder adalah proses membuat sambungan logam secara listrik dan mekanis menggunakan logam tertentu (timah) dengan menggabungkannya dengan alat khusus (solder). Alat ini berfungsi untuk memanaskan sambungan pada suhu tertentu. Solder memiliki sebuah elemen pemanas yang menghasilkan panas. Hal hal yang perlu diperhatikan dalam penyolderan komponen adalah sebagai berikut:

a. Waktu dan suhu penyolderan jangan sampai merusak komponen yang akan disolder.

b. Kematangan timah pada titik sambung diusahakan sebaik mungkin sehingga tidak mempengaruhi kerja rangkaian.

(40)

BAB IV

PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Untuk mengetahui kinerja dari sistem pemanggang kue (oven) apakah sesuai dengan harapan, maka perlu dilakukan pengujian terhadap alat tersebut. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian rangkaian yang menjalankan sistem tersebut, antara lain yaitu pengujian rangkaian mikrokontroler ATMega328, pengujian rangkaian sensor suhu, rangkaian Max6675 dan pengujian alat secara terintegrasi (keseluruhan sistem). Setelah semua rangkaian bekerja dengan secara normal, maka dilakukan pengujian secara keseluruhan agar didapatkan data dari keseluruhan alat.

4.1 Kalibrasi Sensor Termokopel

Kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukkan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur. Suatu sensor perlu dilakukan kalibrasi agar pengukurannya sesuai. Kalibrasi sensor Termokopel sendiri diperlukan sebuah alat yaitu “MASTECH MS7220 Thermocouple Calibrator”. Harga dari alat ini mencapai Rp. 2.550.000. Karena harganya mahal, maka untuk kalibrasi sensor termokopel dilakukan perbandingan dengan termometer. Kalibrasi dilakukan dengan cara membaca temperatur pada air yang mendidih. Air mendidih dengan temperatur 100^oC.

Tabel 4.1 Hasil Kalibrasi Sensor Termokopel

No Thermocouple Thermometer Error

1 100,25 ^oC 100,00 ^oC -0,25 %

2 100,75 ^oC 100,00 ^oC -0,75 %

3 100,75 ^oC 100,00 ^oC -0,75 %

4 100,50 ^oC 100,00 ^oC -0,50 %

5 100,25 ^oC 100,00 ^oC -0,25 %

(41)

4.2 Pengukuran dan Hasil Pengukuran Thermocouple

Oven merupakan alat yang digunakan untuk memasak, dan memanaskan suatu makanan dimana temperatur dapat diatur sesuai kebutuhan. Tujuan pengujian ini yaitu untuk mengetahui letak sensor temperatur yang tepat dan sesuai dengan temperatur yang tertera pada termostat. Pengukuran dilakukan menggunakan sensor temperatur termokopel type K dengan cara meletakkan sensor temperatur ke dalam oven. Pengujian dilakukan dengan cara memindahkan letak sensor temperatur dibeberapa bagian oven. Peletakan sensor dibagi menjadi beberapa tempat yaitu disisi belakang oven, disisi tengah oven dan disisi tengah oven dengan bagian sensor temperatur masuk semua kedalam oven.

4.2.1 Di Belakang dengan Probe 2 cm

a. Temperatur 200^oC waktu 6 menit ( temperatur awal 30,75^oC).

Tabel 4.2 Pengukuran Temperatur 200^oC waktu 6 menit

No Waktu Temperatur(^oC) Oven Elemen

1 1 Menit 34,25 Nyala Nyala

6 6 Menit 88,50 Mati Mati

b. Temperatur 200^oC waktu 8 menit ( temperatur awal = 31,25^oC).

Tabel 4.3 Pengukuran Temperatur 200^oC Waktu 8 Menit

No Waktu Temperatur(^oC) Oven Elemen

(42)

Gambar 4.1 Grafik Sensor Dibelakang dengan Probe 2 cm

Berdasarkan tabel 4.2 dan tabel 4.3 pengukuran sensor temperatur dengan set temperatur pada bimetal oven, didapatkan % error sebanyak 55,75% pada tabel 4.2 dan didapatkan % error sebanyak 48,625% pada tabel 4.3. Rata-rata

% error pada pengujian ini sebanyak 52,18%.

%Error didapatkan dari rumus :

%

4.2.2 Semua Bagian masuk ke dalam dengan Probe 2 cm

a. Temperatur 150^oC waktu 10 menit ( temperatur awal = 31,00 ^oC ).

No Waktu Temperature(^oC) Oven Elemen

7 7 Menit 144,75 Nyala Mati, selang 20

(43)

detik menyela

b. Temperatur 200^oC waktu 8 menit ( temperatur awal = 31,75 ^oC ).

No Waktu Temperature (^oC) Oven Elemen

c. Temperatur 200^oC waktu 10 menit ( Temperatur Awal = 30,75^oC ).

Tabel 4.6 PengukuranTemperatur 200^oC Waktu 10 Menit

No Waktu Temperature(^oC) Oven Elemen

(44)

Gambar 4.3 Grafik Sensor Semua Bagian Masuk dengan Probe 2 cm

Berdasarkan tabel 4.4, tabel 4.5 dan tabel 4.6 pengukuran sensor temperatur dengan set temperatur pada bimetal oven, didapatkan % error sebanyak - 18,34% pada tabel 4.4, didapatkan % error sebanyak -10,5% pada tabel 4.5 dan didapatkan % error sebanyak -11,5% pada tabel 4.6. Rata-rata % error pada pengujian ini sebanyak -20,2%.

4.3 Pengukuran Temperatur Oven dengan menggunakan MAX6675

Pengukuran dilakukan setelah didapatkan letak sensor termokopel yang tepat.

Pengukuran temperatur oven ini dilakukan untuk melihat apakah Max6675 berfungsi sesuai dengan kondisi temperatur yang diinginkan. Pengukuran dilakukan dengan mengatur temperatur dan waktu yang diinginkan.

(45)

4.3.1 Temperatur 100^oC Waktu 6 Menit Temperatur awal 34,00 ^oC.

Tabel 4.7 PengukuranTemperatur 100^oC Waktu 6 Menit Waktu Temperature

(^oC)

Oven Elemen Indicator

Power

Indicator Elemen

1 Menit 49,75 Nyala Nyala Nyala Nyala

3 Menit 111,25 Nyala Mati saat

waktu 3,20 Menit

Nyala Nyala

4 Menit 108,25 Nyala Mati Nyala Mati

5 Menit 96,75 Nyala Nyala saat

waktu 5,00 menit

Nyala Mati

6 Menit 101,75 Mati Mati Mati Mati

4.3.2 Temperatur 100^oC Waktu 10 Menit Temperatur awal 34,00^oC.

Tabel 4.8 Pengukuran Temperatur 100^oC Waktu 10 Menit Waktu Temperatur

(^oC)

power

Indicator elemen

3 Menit 112,50 Nyala Mati saat waktu 2,25 menit

Nyala Nyala

4 Menit 110,75 Nyala Mati Nyala Nyala

waktu 5,20 menit

Nyala Nyala

waktu 6,05

Nyala Nyala

(46)

menit

waktu 8,05 menit

Nyala Nyala

waktu 8,45 menit

Nyala Nyala

Tabel 4.9 Pengukuran Temperatur 150^oC Waktu 10 menit Waktu Temperatur

(^oC)

power

Indicator elemen

1 Menit 50,75 Nyala Nyala Nyala Mati

4 Menit 150,75 Nyala Mati saat waktu 4 menit

Nyala Nyala

waktu 5,15 menit

Nyala Mati

waktu 6,15 menit

Nyala Nyala

waktu 7,15 menit

Nyala Nyala

waktu 8,10 menit

Nyala Nyala

(47)

Tabel 4.10 Pengukuran Temperatur 150^oC Waktu 15 menit Waktu Temperatur

(^oC)

power

Indicator elemen

4 Menit 150,75 Nyala Mati saat waktu 4 menit

Nyala Nyala

waktu 5,15 menit

Nyala Mati

waktu 6,15 menit

Nyala Nyala

waktu 7,20 menit

Nyala Mati

waktu 8,15 menit

Nyala Nyala

waktu 9,05 menit dan mati saat waktu 9,50 menit

Nyala Mati saat waktu 9,05 dan menyala saat waktu 9,50 menit

waktu 10,30 menit

Nyala Mati saat waktu 10,30 menit

(48)

12 Menit 152,00 Nyala Nyala saat waktu 11,10 menit

Nyala Nyala saat waktu 11,10 menit

waktu 12,15 menit

Nyala Mati saat waktu 12,15 menit dan nyala saat waktu 12,50 menit

waktu 13,25 menit dan mati saat waktu 14,10 menit

Nyala Mati saat waktu 13,35 menit dan nyala saat waktu 14,10 menit

Tabel 4.11 Pengukuran Temperatur 200^oC Waktu 10 menit

Gambar 4.4 Grafik Temperatur Oven dengan Menggunakan MAX6675

(49)

Berdasarkan tabel 4.7, tabel 4.8, tabel 4.9, tabel 4.10 dan tabel 4.11. Pengukuran sensor temperatur dengan menggunakan max 6675, didapatkan % error sebanyak -1,75% pada tabel 4.7, didapatkan % error sebanyak -2,5% pada tabel 4.8, didapatkan % error sebanyak -2,5% pada tabel 4.9, didapatkan % error sebanyak -0,167% pada tabel 4.10 dan didapatkan % error sebanyak 1,125% pada tabel 4.11.

4.4 Pengujian Rangkaian Push Button

Push Button adalah sebuah saklar sederhana, Pengujian ini dilakukan dengan cara menekan push button hingga LCD menampilkan menu makanan. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui `push button sesuai dengan menu makanan yang sudah ditentukan.

Tabel 4.12 Pengukuran Rangkaian Push Button

No Push Button Roti Pizza Rotiboy

1 Hijau 1 0 0

2 Hijau 1 0 0

3 Merah 0 1 0

4 Merah 0 1 0

5 Kuning 0 0 1

6 Kuning 0 0 1

Berdasarkan table 4.12 push button hijau untuk roti, push button merah untuk pizza, push button kuning untuk rotiboy.

4.5 Pengujian dan Pengukuran Berdasarkan Menu Makanan

Pengujian dan pengukuran berdasarkan menu makanan ini bertujuan untuk membuktikan bahwa yang ditampilkan pada LCD sesuai dengan temperatur dan waktu yang ditentukan. Tegangan dari keseluruhan sistem disuplai dari power supply. Saat power supply terhubung ke tegangan AC 220V, maka keseluruhan bagian akan bekerja. Di dalam LCD akan tertampil tampilan awal LCD. Beberapa waktu kemudian akan tertampil temperatur yang terdapat di dalam ruang oven. Oven dapat digunakan secara manual dan otomatis. Indikator waktu oven manual adalah lampu berwarna orange, sedangkan indikator waktu oven otomatis adalah lampu bewarna hijau.