ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN OPTOCOPLER

(1)

i ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN

OPTOCOPLER DAN DI REKAM KE MMC/SIMCARD

TUGAS AKHIR

Disusun oleh :

NAMA : GALUH Y. W

NIM : 08530010

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2015

(2)

ii LEMBAR PERSETUJUAN

ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN OPTOCOPLER DAN DI REKAM KE MMC/SIMCARD

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

Galuh Y. W

08530010

Diperiksa Dan Disetujui Oleh :

Pembimbing I

Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT NIDN: 721106301

Pembimbing II

Machmud E ST, MEng NIDN: 715067402

(3)

iii LEMBAR PENGESAHAN

ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN OPTOCOPLER DAN DI REKAM KE MMC/SIMCARD

Tugas Akhir Ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana (S1)

Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh :

Galuh Y. W NIM : 08530010 Tanggal Ujian : 5 Mei 2015

Pembimbing I

Machmud E ST, MEng

NIDN: 715067402 Pembimbing II

Ir. Nur Alif Mardiyah, MT

NIDN: 718036502 Penguji I Ilham Pakaya, ST NIDN: 0717018801 Penguji II Mengetahui Ketua Jurusan

Ir. Nur Alif Mardiyah, MT NIDN: 718036502

(4)

iv SURAT PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Galuh Y. W

Tempat Tanggal Lahir : Malang, 24 Januari 1989 NIM : 08530010

Fakultas / Jurusan : Teknik / Elektro

Menyatakan bahwa tugas akhir saya yang berjudul ALAT PENGUKUR

KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN OPTOCOPLER DAN

DIREKAM KE MMC/SIMCARD. Adalah bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar, kami bersedia mendapat sanksi akademis. Malang, Yang menyatakan Galuh Y. W Mengetahui Pembimbing I

Pembimbing II

Machmud E ST, MEng NIDN: 715067402

(5)

v KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Segala puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan hasil Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada seorang revolusioner besar sepanjang sejarah peradaban manusia yaitu junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan pencerahan di muka bumi ini.

Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas Akhir yang berjudul “ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN MENGGUNAKAN OPTOCOPLER DAN DI REKAM KE MMC/SIMCARD”. Ini masih jauh dari kesempurnaan, namun penulis tetap berharap ada sebuah itikat baik bagi pembaca untuk lebih mengembangkan Tugas Akhir ini dengan aplikasi yang variatif dan semoga tulisan ini bermanfaat bagi semuanya.

Selama proses penyusunan skripsi ini banyak hal yang menjadi kendala dan rintangan, tetapi dengan bantuan berbagai pihak Alhamdulillah telah terselesaikan satu kewajiban penulis sebagai Mahasiswa Universitas Muhammadiyah Malang. Ucapan terima kasih tidak lupa penulis haturkan kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan laporan ini sehingga dapat dijadikan bahan untuk pengembangan diri dalam mengikuti perkembangan teknologi pada saat ini, antara lain:

1. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT, dan Machmud Effendy, ST. M.Eng selaku Kepala Jurusan dan Sekertaris Jurusan Elektro.

2. Ibu Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT selaku Dosen Pembimbing I dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya atas ilmu dan bimbingannya.

3. Bapak Machmud E ST, MEng selaku Dosen Pembimbing II terima kasih penulis haturkan atas saran, kritik dan bimbingannya.

4. Kedua Orang tua yang telah banyak membantu melalui do’a, materi dan

(6)

vi 5. Andi W, Chanu P, Maulana B dan Teman-teman elektro khususnya

angkatan 2008 kelas A yang tak dapat disebutkan namanya satu persatu Masih banyak pihak-pihak yang tidak penulis sebutkan dalam proses penyusunan laporan ini, semoga apa yang telah di berikan tercatat sebagai amal ibadah Amien.

Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Malang, 5 Mei 2015

(7)

vii

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ... i

LEMBAR PERSETUJUAN ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

SURAT PERNYATAAN KEASLIAN ... iv

ABSTRAKSI ... v

ABSTRACT ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 3 1.3 Batasan Masalah ... 3 1.4 Tujuan Penelitian ... 4 1.5 Sistematika Pembahasan ... 5

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Angin ... 6

(8)

viii

2.1.2 Angin Secara Menyeluruh... 7

2.1.3 Kecepatan Angin ... 12

2.1.4 Pengukuran Kecepatan Dan Arah Angin ... 12

2.1.5 Arduino Mega 2560 ... 14

2.1.6 Light Emitting Diode Infrared ( Led Infrared) ... 24

2.1.7 Optocoupler ... 24

2.1.8 Phototransistor Dan Led Infra Merah ... 26

2.1.9 Pemakaian Op-Amp ... 28

2.2.0 Penguat Membalik ... 28

2.2.1 Penguat Tak Membalik ... 29

2.2.2 Op-Amp Sebagai Penjumlah ... 30

2.2.3 Baterai ... 31

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1 Perancangan Mekanik Sensor Kecepatan Angin ... 34

3.2 Perancangan Sensor Arah Angin ... 35

3.3 Perancangan RTC DS1307 ... 41

3.4 Perancangan Multy Media Card (MMC) ... 42

3.5 Perancangan Arduino MEGA2560 ... 43

3.6 Perancangan Rangkaian LCD ... 44

3.7 Perancangan Keypad 4x4 ... 46

3.8 Perangkat Lunak (Software) ... 46

3.9 Algoritma Pembacaan Arah Angin ... 47

(9)

ix BAB IV PENGUJIAN ALAT

4.1 Pengujian Increamental Encoder ... 51

4.2 Pengujian Sensor Arah Angin ... 53

4.3 Pengujian Multy Media Card (MMC) ... 56

4.4 Pengujian LCD ... 60

4.5 Pengujian Keypad Matrix 4X4 ... 62

4.6 Pengujian RTC ... 65

4.7 Pengujian Keseluruhan ... 68

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 76

5.2 Saran ... 77

DAFTAR PUSTAKA ... xvi

(10)

x DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Angin Pasat Dan Antipasat Atau Angin Barat ... 8

Gambar 2.2 Angin Muson Barat ... 10

Gambar 2.3 Angin Muson Timur ... 11

Gambar 2.4 Anemometer Cup Dan Vane ... 14

Gambar 2.5 Board Arduino Mega 2560 ... 15

Gambar 2.6 Kofigurasi Pin Atmega2560 Pada Arduino Mega2560 ... 16

Gambar 2.7 Led Infrared... 24

Gambar 2.8 Konstruksi Dan Simbol Optocoupler ... 25

Gambar 2.9 Karakteristik Optocoupler ... 25

Gambar 2.10 Bentuk Dan Rangkaian Phototransistor ... 27

Gambar 2.11 Prinsip Kerja Infra Red ... 27

Gambar 2.12 Penguat Membalik... 28

Gambar 2.13 Rangkaian Penguat Tak Membalik ... 29

Gambar 2.14 Rangkaian Op-Amp Sebagai Penjumlah ... 30

Gambar 2.15 Rangkaian Penggunaan Baterai ... 31

Gambar 3.1 Blok Diagram Alat ... 32

Gambar 3.2 Mekanik Sistem Sensor Kecepatan ... 34

Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Kecepatan Angin ... 35

Gambar 3.4 Perancangan Mekanik Pada Wind Vane Untuk Arah Angin ... 36

Gambar 3.5 Perancangan Sensor Arah Angin Dengan Rotary Encoder ... 37

(11)

xi

Gambar 3.7 Rangkaian Penguat Sensor Photodiode ... 39

Gambar 3.8 Rangkaian RTC DS1307 ... 41

Gambar 3.9 Rangkaian Mmc ... 42

Gambar 3.10 Rangkaian Minimum sistem Arduino MEGA2560 ... 43

Gambar 3.11 Rangkaian LCD ... 45

Gambar 3.12 Perancangan Keypad 4x4 ... 46

Gambar 3.13 Flowchart Pembacaan Arah Angin ... 48

Gambar 3.14 Diagram Alur Pengukuran Kecepatan Angin... 49

Gambar 4.1 Konstruksi Encoder Dan Rangkaian Internal Encoder... 52

Gambar 4.2 Diagram Pengujian Sensor Arah Angin ... 53

Gambar 4.3 Rangkaian Pengujian Sensor Arah Angin ... 54

Gambar 4.4 Hasil Pengujian Sensor Dan Pengkondisi Sinyal Arah Angin ... 55

Gambar 4.5 Rangkaian Multy Media Card (MMC) Pada Arduino ... 57

Gambar 4.6 Hasil Printscreen Pada Arduino Compiler ... 58

Gambar 4.7 Hasil Printscreen Pada Windows Explorer ... 59

Gambar 4.8 Rangkaian Pengujian LCD ... 60

Gambar 4.9 Foto Pengujian LCD ... 61

Gambar 4.10 Rangkaian Pengujian Keypad... 62

Gambar 4.11 Pengujian Keypad ... 64

Gambar 4.12 Rangkaian Blok Pengujian RTC Ds1307 ... 65

Gambar 4.13 Hasil Pengujian RTC Ds1307 ... 67

Gambar 4.14 Panduan Navigasi LCD ... 69

(12)

xii Gambar 4.16 Pengujian Menu Buka File ... 70 Gambar 4.17 Pengujian Menu Buka File Hasil Perekaman ... 70 Gambar 4.18 Hasil Pembacaan Data Pada File Multy Media Card (MMC) Melalui

Lcd... 71 Gambar 4.19 Tampilan Data Di PC Dari Multy Media Card (MMC) ... 72 Gambar 4.20 Hasil Kalibrasi ... 74

(13)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 : Pemetaan Pin Atmega2560 ... 16

Tabel 3.1 : Kode posisi arah sensor ... 38

Tabel 4.1 : Pengujian Increamental Encoder ... 52

Tabel 4.2 : Hasil pengujian output sensor arah angin ... 55

(14)

xiv

DAFTAR PUSTAKA

 Buyung Nusantara, Alat Pengukur Kecepatan dan Penentu Arah Angin Berbasis Komputer, Teknik Elektro UNDIP, Semarang, 2000.

 Arsyad, Sofyan, Ilmu Iklim dan Pengairan, CV Yasagama, Jakarta, 1983.

 Barry Gwoollard, Elektronika Praktis Cetakan Kedua, PT. Praditya Paramita, Jakarta, 1998.

 Ibnu Malik, Muhammad, Anistardi, Bereksperimen dengan Mikrokontroler 8031, Elex Media Komputindo,Jakarta, 1997.

 Malvino Leach, Prinsip-Prinsip dan Penerapan digital Edisi ketiga, Erlangga, Jakarta, 1992.

 Malvino, Paul Albert, Prinsip – Prinsip Elektronika Jilid I, Diterjemahkan oleh Sahat Pakpahan, Erlangga, Jakarta,1996.

 Millman, Halkias, Elektronika Terpadu, Erlangga ,Jakarta, 1993.

(15)

xv ABSTRAK

Pengukuran kecepatan angin dan mengetahui arah angin adalah dua hal mendasar yang harus dilakukan dalam hal pemanfaatan tenaga angin dan teknologi yang semakin berkembang, maka dalam skripsi ini dijelaskan bagaimana merancang sebuah alat pengukur kecepatan angin menggunakan

optocopler dan direkam ke Multy media card (MMC). Untuk pengukuran arah

anginnya digunakan sensor IR LED dan phototransistor. Untuk pengontrol dari semua sistem digunakan microprocessor ATmega 2560. Alat ini dapat merekam data kecepatan angin dan arah angin perdetik. Kemudian di simpan ke Multy

media card (MMC) dengan kapasitas 1.8 GB, sehingga dapat memudahkan

pengguna dalam memonitor dalam waktu yang cukup lama. Selain itu data yang sudah terekam di Multy media card (MMC) dapat ditampilkan pada komputer dalam format .txt atau .doc ini bertujuan untuk memudahkan dalam pembacaan kecepatan angin dan arah angin. Kecepatan angin dan arah angin merupakan 2 hal yang tidak bias lepas dalam bidang meteorologi.

(16)

xvi

ABSTRACT

Measurement of wind speed and wind direction are two know basic things that must be done in terms of the utilization of wind power and the use of technology as a form of growing it in this paper described how to design a wind speed measuring device using optocopler and recorded to a MMC / Simcard. As for the measurement of its use in wind direction sensor IR LED and phototransistor. As the controller of all system is used microprocessor ATmega 2560. This tool can record wind speed and direction of data per second wind. Which is then saved to the MMC with a capacity of 1.8 GB. So it can be easier for users to monitor in a long time. In addition the data that has been recorded in the MMC can be displayed on a computer in a .txt or .doc format.