BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

(1)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Thermohygrometer adalah sebuah alat yang menggabungkan antara fungsi termometer dengan hygrometer.

Pada umumnya kita lebih mengenal termometer daripada hygrometer, karena fungsinya sebagai pengukur suhu sering dipakai dalam dalam kehidupan sehari-hari. Sedangkan hygrometer relatif jarang terdengar bagi orang awam karena ia hanya berguna untuk mengukur kelembaban udara baik di dalam maupun di luar ruangan. Alat thermohygrometer ini dapat dipakai untuk mengukur suhu udara dan kelembaban baik di ruang tertutup maupun diluar ruangan.

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti panas dan meter yang berarti

(2)

2

untuk mengukur.Satuan pengukurannya yang paling sering kita lihat adalah derajat Celcius (C)

Hygrometer adalah alat yang digunakan untuk menghitung persentase uap air (embun) yang berada di udara, atau lebih mudahnya alat untuk mengukur tingkat kelembaban udara. Satuan pengukuran untuk Hygrometer adalah Persentase (%). Semakin besar angka persentasenya maka kelembabannya semakin tinggi, begitupun sebaliknya.

Di rumah sakit, alat ini digunakan untuk mengukur tingkat kelembaban suatu ruangan atau alat yang mempunyai standart tertentu, seperti berikut ;

(3)

3

Tabel 1.1 Standar Suhu, Kelembaban, dan Tekanan Udara menurut Fungsi Ruang atau Unit

Sumber : Keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor 1204/MENKES/SK/X2004

No. Ruang atau Unit Suhu (⁰C) Kelembaban (%) Tekanan

1. Operasi 19-24 45-60 positif

2. Bersalin 24-26 45-60 positif

3. Pemulihan/

perawatan

22-24 45-60 seimbang

4. Observasi bayi 2 1-24 45-60 seimbang

5. Perawatan bayi 22-26 3 5-60 seimbang

6. Perawatan premature 24-26 35-60 positif

7. ICU 22-23 35-60 positif

8. Jenazah/ Autopsi 2 1-24 - negatif

9. Penginderaan medis 19-24 45-60 seimbang

10. Laboratorium 22-26 35-60 negatif

11. Radiologi 22-26 45-60 seimbang

12. Sterilisasi 22-30 35-60 negatif

13. Dapur 22-30 35-60 seimbang

14. Gawat darurat 19-24 45-60 positif

15. Administrasi/

pertemuan

2 1-24 - seimbang

(4)

4

Tabel 1.2 Pedoman untuk parameter spesifik fisik udara dalam ruang

Parameter

Rentang untuk kualitas udara

ruang yang dapat

diterima

Satuan

Suhu udara 22,5- 25,5 C

Kelembaban udara ≤ 70 %

Gerakan udara (pada kantor dalam wilayah kerja)

≤ 0,25 m/ det

Sumber : Guideline for Good Indoor Quality, 1996

Beberapa alat dan mesin di rumah sakit juga berpengaruh penting dalam proses pelayanan pasien.

Contohnya saja pada baby incubator Kelembaban pada baby incubator berpengaruh pada kesehatan pertumbuhan bayi. Belum lagi pada ruang laboratorium, kelembaban ruangan sangat berpengaruh besar pada sample, obat, dan reagen yang akan di uji

Dilihat dari pentingnya kelembaban dan suhu pada setiap alat dan ruangan di rumah sakit, khususnya pada ruang laboratorium dan ruang bedah

(5)

5 lebih terkontrol, maka penulis bermaksud merancang alat yang berjudul “THERMOHYGROMETER”.

1.2 Batasan Masalah

Dalam pembuatan modul Thermohygrometer ini, penulis membatasi masalah yang akan dibahas, meliputi :

1.2.1 Pada perancangan modul ini disertai yang menampilkan suhu dan kelembaban terukur 1.2.2 Penampilan hasil pengukuran suhu dan

kelembaban pada display LCD karakter 2 x 16

1.2.3 Untuk suhu, tampilan dua digit (satuan puluhan) dalam derajat Celcius, dengan range 0-100°C

1.2.4 Untuk kelembaban, tampilan empat digit (satuan, puluhan dan dua angka di belakang koma) dalam persen, dengan range 0-90%

1.2.5 Menggunakan sensor SHT11

(6)

6

1.3 Rumusan Masalah

Dari uraian latar belakang di atas, maka penulis membuat rumusan masalah yaitu: “Dapatkah dibuat Thermohygrometer?”

1.4 Tujuan

1.4.1 Tujuan Umum

Dibuatnya thermohygrometer

1.4.2 Tujuan Khusus

Dengan acuan permasalahan di atas, maka secara operasional tujuan khusus pembuatan alat ini antara lain :

1.4.2.1 Membuat rangkaian minimum system ATMega 328

1.4.2.2 Membuat rangkaian menggunakan sensor suhu dan kelembaban

1.4.2.3 Membuat rangkaian indikator baterai 1.4.2.4 Membuat program untuk

menjalankan system mikrokontroller

(7)

7 1.5 Manfaat

1.5.1 Manfaat Teoritis

Meningkatkan ilmu pengetahuan bagi mahasiswa teknik elektromedik di bidang alat – alat kesehatan khususnya alat ukur

1.5.2 Manfaat Praktis

Mempermudah pengguna dalam mengukur suhu dan kelembaban ruangan atau alat medis lainnya

(8)

8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Prinsip Kerja Thermohygrometer 2.1.1 Thermometer

Thermometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun perubahan suhu. Istilah thermometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti panas dan meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam, yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa.

Ketika mengukur temperatur dengan menggunakan termometer, terdapat beberapa skala yang digunakan, di antaranya skala Celsius, skala Reamur, skala Fahrenheit, dan skala Kelvin.

Keempat skala tersebut memiliki perbedaan dalam pengukuran suhunya. Berikut rentang temperatur yang dimiliki setiap skala.

(9)

9 a. Termometer skala Celsius

Memiliki titik didih air 100 °C dan titik bekunya 0 °C. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 0 °C – 100 °C dan dibagi dalam 100 skala.

b. Temometer skala Reamur

Memiliki titik didih air 80 °R dan titik bekunya 0 °R. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 0 °R – 80 °R dan dibagi dalam 80 skala.

c. Termometer skala Fahrenheit

Memiliki titik didih air 212 °F dan titik bekunya 32 °F. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 32 °F – 212 °F dan dibagi dalam 180 skala.

d. Termometer skala Kelvin

Memiliki titik didih air 373,15 K dan titik bekunya 273,15 K. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 273,15 K – 373,15 K dan dibagi dalam 100 skala. (Saripudin, A., D. Rustiawan K., dan A. Suganda : 2009 )

Jadi, jika diperhatikan pembagian skala tersebut, satu skala dalam derajat Celsius sama

(10)

10

dengan satu skala dalam derajat Kelvin, sementara satu skala Celsius kurang dari satu skala Reamur dan satu skala Celsius lebih dari satu skala Fahrenheit. Secara matematis perbandingan keempat skala tersebut, yaitu sebagai berikut;

Gambar 2.1 Perbandingan empat skala termometer ( Sumber :

http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/01/temperatur- perpindahan-kalor-pemuaian-zat-pengukuran-pengertian- perubahan.html )

(11)

11 2.1.2 Hygrometer

Hygrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kelembaban relatif udara, atau jumlah uap air tak terlihat dalam suatu lingkungan tertentu

Biasanya alat ini dapat juga dimanfaatkan untuk ditempatkan di dalam bekas (container) penyimpanan barang yang memerlukan tahap kelembapan yang terjaga seperti dry box penyimpanan kamera. Kelembaban yang rendah akan mencegah pertumbuhan dari jamur yang menjadi musuh pada peralatan tersebut.

Hygrometer juga banyak dipakai di ruangan pengukuran dan instrumentasi untuk menjaga kelembapan udara yang berpengaruh terhadap keakuratan alat-alat pengukuran, pemanfaatan lain yaitu untuk pengukur kelembaban ruangan pada budidaya jamur, kandang reptil, sarang burung walet maupun untuk pengukuran kelembaban pada penetasan telur dan lain sebagainya.

(12)

12

( Sumber :

https://awambelajar.wordpress.com/2014/03/23/hygrometer -sebagai-sensor-thermal-pendeteksi-kelembaban/ )

2.1.3 Thermohygrometer

Thermohygrometer adalah sebuah alat yang menggabungkan antara fungsi termometer dengan hygrometer. Ukurannya beragam, ada yang sedikit lebih besar dari korek gas, ada pula yang seukuran telepon genggam.

Pada umumnya kita lebih mengenal termometer daripada hygrometer, karena fungsinya sebagai pengukur suhu sering dipakai dalam dalam kehidupan sehari-hari. Sedangkan hygrometer relatif jarang terdengar bagi orang awam karena ia hanya berguna untuk mengukur kelembaban udara baik di dalam maupun di luar ruangan.

Alat thermohygrometer ini dapat dipakai untuk mengukur suhu udara dan kelembaban baik di ruang tertutup maupun diluar ruangan.

(13)

13 2.1.4 Manfaat Thermohygrometer

Sistem suhu dan kelembaban hendaknya didesain sedemikian rupa sehingga dapat menyediakan suhu dan kelembaban seperti dalam tabel berikut:

Tabel 2.1 Standar Suhu, Kelembaban, dan Tekanan Udara menurut Fungsi Ruang atau Unit

Sumber : Keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor 1204/MENKES/SK/X2004

No. Ruang atau Unit Suhu (⁰C) Kelembaban (%)

Tekanan

1. Operasi 19-24 45-60 positif

2. Bersalin 24-26 45-60 positif

3. Pemulihan/ perawatan 22-24 45-60 seimbang

4. Observasi bayi 2 1-24 45-60 seimbang

5. Perawatan bayi 22-26 3 5-60 seimbang

6. Perawatan premature 24-26 35-60 positif

7. ICU 22-23 35-60 positif

8. Jenazah/ Autopsi 2 1-24 - negatif

9. Penginderaan medis 19-24 45-60 seimbang

10. Laboratorium 22-26 35-60 negatif

11. Radiologi 22-26 45-60 seimbang

12. Sterilisasi 22-30 35-60 negatif

13. Dapur 22-30 35-60 seimbang

14. Gawat darurat 19-24 45-60 positif

15. Administrasi/ pertemuan 2 1-24 - seimbang

(14)

14

Tabel 2.2 Pedoman untuk parameter spesifik fisik udara dalam ruang

Parameter Rentang untuk kualitas udara ruang

yang dapat diterima

Satuan

Suhu udara 22,5- 25,5 C

Kelembaban udara ≤ 70 %

Gerakan udara (pada kantor dalam

wilayah kerja)

≤ 0,25 m/ det

Sumber : Guideline for Good Indoor Quality, 1996

2.2. Sensor Suhu dan Kelembaban (SHT11)

SHT11 Module merupakan modul sensor suhu dan kelembaban relatif dari Sensirion. Modul ini dapat digunakan sebagai alat pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan.

Spesifikasi dari SHT11 ini adalah sebagai berikut:

a. Berbasis sensor suhu dan kelembaban relatif SHT11.

(15)

15 b. Mengukur suhu dari -40C hingga +123,8C dan

kelembaban relatif dari 0%RH hingga 1%RH.

c. Memiliki ketetapan (akurasi) pengukuran suhu hingga 0,5C pada suhu 25C dan ketepatan (akurasi) pengukuran kelembaban relatif hingga 3,5%RH.

d. Memiliki atarmuka serial synchronous 2-wire, bukan I2C.

e. Jalur antarmuka telah dilengkapi dengan rangkaian pencegah kondisi sensor lock-up.

f. Membutuhkan catu daya +5V DC dengan konsumsi daya rendah30 μW.

g. Modul ini memiliki faktor bentuk 8 pin DIP 0,6sehingga memudahkan pemasangannya.

2.2.1 Prinsip Kerja Sensor

SHT11 adalah sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara digital. Dibagian dalamnya terdapat kapasitas polimer sebagai eleman untuk sensor kelembaban relatif dan sebuah pita regangan yang digunakan sebagai sensor temperatur. Output kedua

(16)

16

sensor digabungkan dan dihubungkan pada ADC 14 bit dan sebuah interface serial pada satu chip yang sama. Sensor ini mengahasilkan sinyal keluaran yang baik dengan waktu respon yang cepat. SHT11 ini dikalibrasi pada ruangan denagn kelembaban yang teliti menggunakan hygrometer sebagai referensinya. Koefisien kalibrasinya telah diprogramkan kedalam OTP memory.

Koefisien tersebut akan digunakan untuk mengaklibrasi keluaran dari sensor selama proses pengukuran.

Gambar 2.2 Diagram Blok SHT11

Sistem sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban adalah SHT11 dengan sumber tegangan 5 Volt dan komunikasi bidirectonal 2-wire. Sistem sensor ini mempunyai 1 jalur data yang

(17)

17 digunakan untuk perintah pengalamatan dan pembacaan data. Pengambilan data untuk masing-masing pengukuran dilakukan dengan memberikan perintah pengalamatan oleh mikrokontroler. Kaki serial Data yang terhubung dengan mikrokontroler memberikan perintah pengalamatan pada pin Data SHT11 “00000101” untuk mengukur kelembaban relatif dan “00000011” untuk pengukuran temperatur. SHT11 memberikan keluaran data kelembaban dan temperatur pada pin Data secara bergantian sesuai dengan clock yang diberikan mikrokontroler agar sensor dapat bekerja. Sensor SHT11 memiliki ADC (Analog to Digital Converter) di dalamnya sehingga keluaran data SHT11 sudah terkonversi dalam bentuk data digital dan tidak memerlukan ADC eksternal dalam pengolahan data pada mikrokontroler. Skema pengambilan data SHT11 dapat dilihat pada gambar berikut ini.

(18)

18

Gambar 2.3 Skema Pengambilan Data Tabel 2.3 PIN SHT11

(19)

19 2.3. Blok Rangkaian Minimum System

Gambar 2.4 Schematic Minimun System

Sistem minimum mikrokontroler adalah system elektronika yang terdiri dari komponen – komponen dasar yang dibutuhkan oleh suatu mikrokontroller untuk dapat berfungsi dengan baik.

Padaumumnya, suatu mikrokontroller membutuhkan dua elemen (selain power supply), Kristal Oscillator (XTAL), danrangkaian RESET.

Analogi fungsi Kristal oscillator adalah jantung pada tubuh manusia. Perbedaannya, jantung memompa darah, sedangkan XTAL memompa data. Dan fungsi rangkaian RESET adalah untuk membuat mikrokontroller memulai kembali pembacaan

(20)

20

program. Hal tersebut dibutuhkan pada saat mikrokontroller mengalami gangguan dalam mengeksekusi program.

2.4. Blok Rangkaian Indikator Baterai

Gambar 2.5 Schematic Indikator baterai

Pada blok rangkaian ini memanfaatkan sistem pembagian tegangan untuk member trigger pada basis transistor.

Rangkaian pembagi tegangan biasanya digunakan untuk membuat suatu tegangan referensi dari sumber tegangan yang lebih besar, titik tegangan referensi pada sensor, untuk memberikan bias pada rangkaian penguat atau untuk memberi bias pada komponen aktif.

( Sumber : http://elektronika-dasar.web.id/teori- elektronika/pembagi-tegangan-voltage-divider/ )

(21)

21 BAB III

METODOLOGI

3.1 Diagram Blok

SHT 11

Gambar 3.1 Diagram Blok Thermohygrometer

Ketika power on/off dalam posisi on maka seluruh rangkaian akan mendapatkan tegangan dari baterai (power bank). Sensor akan mendeteksi suhu dan kelembaban yang akan masuk ke IC Mikrokontroller ATMega 328. Suhu dan kelembaban ruangan yang terbaca akan ditampilkan

SENSOR KELEMBABAN

MIKRO ATMEGA

328

LCD PROGRAM

SENSOR SUHU

READ

(22)

22

pada LCD 2 X 16. . Ketika tombol READ di tekan, maka akan terukur nilai minimal, maksimal, dan rata-rata suhu / kelembaban, yang ditampilkan pada LCD.

3.2 Diagram Alir Modul

Gambar 3.2 Diagram Alir Thermohygrometer

Start kemudian terjadi inisialisasi dari penginisisalisasian input-output mikrokontroler dan

(23)

23 antarmuka LCD 2 X 16. Kemudian setelah selesai proses inisialisasi, maka LCD akan menampilkan nilai pembacaan Suhu dan Kelembaban yang terdeteksi pada sensor. Ketika tombol READ T ditekan, maka proses pengambilan data Suhu, Minimal, Maksimal, dan Rata – Rata Suhu, yang akan ditampilkan pada display LCD. Saat tombol READ H ditekan, maka proses pengambilan data Kelembaban, Minimal, Maksimal, dan Rata – Rata Kelembaban yang akan ditampilkan pada display LCD.

3.3 Diagram Mekanik

Gambar 3.3 Diagram Mekanik Alat

a b

c f

e

d

g

(24)

24

Keterangan gambar ;

a : LCD 2 x 16

b: : Read H

c : Read T

d : Reset

e : ON / OFF

f : Indikator Baterai

g : Sensor

Dimensi Alat ;

Panjang : 15 cm

Lebar : 12 cm

Tinggi : 4 cm

3.4 Alat dan Bahan

Menyiapkan suatu bahan merupakan salah satu hal yang sangat penting dalam menunjang keberhasilan pembuatan suatu rangkaian elektronika, yang perlu diperhatikan dalam kegiatan ini diantaranya adalah teknis dan karakteristik komponen elektronika, harga maupun faktor ada tidaknya komponen tersebut di pasaran karena perlu dilakukan perhitungan-perhitungan yang cermat, survey lapangan maupun mempeljari data pada data

(25)

25 sheet book komponen-komponen yang akan kita butuhkan dalam pembuatan modul tersebut.

Berikut ini disampaikan data bahan-bahan yang diperlukan dalam pembuatan modul ini:

Tabel 3.1. Tabel Daftar Komponen

Nama Komponen Banyaknya

X – TAL 16 MHz 1 buah

Resistor 220 Ω ¼ W 5 buah

Resistor 1KΩ ¼ W 1 buah

Resistor 10K Ω ¼ W 4 buah

Resistor 440 Ω ¼ W 1 buah

Capasitor 10uf/16V 3 buah

Capasitor 22pf 2 buah

Capasitor 10nf 1 buah

Multitone 1K 3 buah

Multitone 20K 2 buah

Led 4 buah

LCD 2x16 1 buah

IC ATMega 328 1 buah

Soket IC ATMega 328 1 buah

Conector 6 pin 4 buah

Push Button 4 buah

(26)

26

Sebagai penunjang dalam melaksanakan pembuatan modul, pengukuran, pengamatan, maupun pengujian digunakan beberapa paralatan.

Peralatan-peralatan tersebut antara lain adalah sebagai berikut:

1. Alat ukur - Multimeter 2. Alat elektrik

- Solder dan timah - Bor PCB

- Power Bank 3. Alat bantu mekanik

- Obeng - Tang - Kunci pas - Gergaji - Toolset, dll

3.5 Jenis Penelitian

Jenis penelitian dan pembuatan modul ini menggunakan metode eksperimen, yaitu metode penelitian yang digunakan untuk mencari pengaruh

(27)

27 perlakuan tertentu terhadap lain dalam kondisi yang terkendalikan.

Bentuk desain penelitian ini adalah Pre- eksperimental, after only design.

Pada rancangan ini peneliti hanya melihat hasil tanpa mengukur keadaan sebelumnya.Tetapi disini sudah ada kelompok kontrol, walaupun tidak dilakukan randomisasi. Kelemahan dari rancangan ini adalah tidak tahu keadaan awalnya, sehingga hasil yang didapat sulit disimpulkan.

Desain dapat digambarkan sbb : X O Non Random --- ( - ) O

X = Modul TA “Thermohygrometer”

0 = Observasi

( - ) = Thermohygrometer

(28)

28

3.6 Variabel Penelitian 3.6.1 Variabel Bebas

Sebagai variabel bebas yaitu suhu ruangan dan kelembapan ruangan.

3.6.2 Variabel Terikat

Sebagai variabel terikat adalah sensor suhu dan sensor kelembapan.

3.6.3 Variabel Terkendali

Sebagai variabel terkendali yaitu display LCD

3.7 Definisi Operasional

Dalam kegiatan operasionalnya, variable - variabel yang digunakan dalam pembuatan alat, memiliki fungsi - fungsi antara lain:

(29)

29

Tabel 3.2 definisi operasional dan variabel

3.8 Rumus Statistik

Pengukuran mode kalibrasi dilakukan sebanyak lima kali dalam percobaan. Kemudian hasil pengukuran tersebut dibandingkan dengan alat

VARIABEL DEFINISI

OPERASIONAL ALAT UKUR HASIL UKUR SKALA

UKUR

Suhu

Suhu yang di ukur untuk mengetahui nilai suhu ruangan.

Thermometer 0 - 100C Rasio

Kelembaban

Kelembaban yang di ukur untuk mengetahui nilai

kelembaban ruangan.

Hygrometer 0 - 90% RH Rasio

SHT 11

Sebuah sensor yang digunakan untuk

membaca (mendeteksi) suhu

dan kelembaban

Thermohygro meter

T = 0 - 100C

H=0 - 90% RH Rasio

ATMEGA 328

Sebuah IC mikrokontroler yang

digunakan untuk memproses data yang diterima dari

sensor untuk di tampilkan pada LCD

- Tampil / tidak Nominal

(30)

30

standart dan dicari nilai standart deviasi (STD), angka ketidakpastian dan juga error dengan rumus sebagai berikut :

a) Rata – rata

Adalah nilai atau hasil pembagian dari jumlah data yang diambil atau diukur dengan banyaknya pengambilan data atau banyaknya pengukuran.

Rata – Rata (

X

) = n

Xi

Dimana :

X

= rata – rata

∑Xi = Jumlah nilai data n = Banyak data

( 1,2,3,…,n ) b) Simpangan

Adalah selisih dari rata–rata nilai harga yang dikehendaki dengan nilai yang diukur. Berikut rumus dari simpangan :

Simpangan = Y – Dimana :

Y = suhu setting

= rerata

X

(31)

31 c) Error (%)

Error (kesalahan) adalah selisih antara mean terhadap masing-masing data.

Rumus error adalah:

Error% = Re 100%

g x Datasettin

rata g

DataSettin



 



 

d) Standart Deviasi

Standart deviasi adalah suatu nilai yang menunujukan tingkat (derajat) variasi kelompok data atau ukuran standart penyimpangan dari meannya.

Rumus standart deviasi (SD) adalah:

 



¹



1

2









n X X SD

n

i i

Dimana :

SD = standart deviasi

= nilai yang dikehendaki n = banyak data

X

(32)

32

e) Ketidakpastian (UA)

Ketidakpastian adalah kesangsian yang muncul pada tiap hasil pengukuran.

Rumus dari ketidakpastian adalah sebagai berikut:

Ketidakpastian = Dimana :

STDV = Standar Deviasi n = banyaknya data

3.9 Urutan Kegiatan

Dalam penelitian dan pembuatan modul ini, penulis terlebih dahulu mengadakan urutan kegiatan persiapan untuk kelancaran jalannya proses pembuatan dan pengamatan yang meliputi di bawah ini :

a. Mempelajari teori – teori yang berhubungan dengan permasalahan yang dibahas melalui studi kepustakaan.

b. Mempelajari dan merancang teknis pembuatan modul tersebut.

c. Membuat diagram blok sistem

(33)

33 d. Membuat diagram alir sebagai urutan cara

kerja alat

e. Merencanakan anggaran biaya pembuatan modul

f. Menyusun proposal

g. Menyiapkan bahan berupa komponen, box dan peralatan yang dibutuhkan dalam pembuatan modul

h. Membuat layout rangkaian mikrokontroller, LCD, dan tombol READ

i. Memasang komponen pada PCB j. Menyatukan semua rangkaian k. Mengintegrasikan semua rangkaian

l. Menyusun program untuk menyalakan system

m. Melakukan uji coba modul n. Melakukan kalibrasi modul o. Menyusun laporan KTI

(34)

34

3.10 Tempat dan Jadwal Penelitian 3.10.1 Tempat pembuatan modul

Pembuatan modul tugas akhir ini dilakukan dikampus Teknik Elektromedik POLTEKES Surabaya khususnya diruang modul Jurusan Teknik Elektromedik.

3.10.2 Jadwal Penelitian

Penelitian ini dilakukan di kampus Teknik Elektromedik Surabaya dengan jadwal kegiatan sebagai berikut:

(35)

35

Tabel 3.3 Jadwal Kegiatan

Kegiatan Sep Okt Nov Des Jan Feb Mar Apr Mei Jun

a xxx-

b --xx

c ---x

d x---

e -x--

f --xx xxxx xx--

g --xx

h xxxx

i -xx-

j --xx x---

k ---x xx--

l ---x xx--

m xx--

n -xxx

o -xxx xx--

(36)

36

BAB IV

HASIL PENGUKURAN DAN ANALISIS

4.1. Hasil Pengukuran Test Point Pada Level Baterai

Gambar 4.1 Schematic Indikator Baterai

Test Point merupakan suatu titik yang digunakan untuk mengukur output tegangan pada titik tertentu.

TP1 : Mengukur output tegangan Indikator High Baterai

TP2 : Mengukur output tegangan Indikator Medium Baterai

TP3 : Mengukur output tegangan Indikator Low Baterai

(37)

37 Berikut merupakan hasil pengukuran tegangan berdasarkan output dari test point dan berdasarkan rumus.

Tabel 4.1 Pengukuran Test Point

Test Point Tegangan

TP1 0.6 V

TP2 0.63 V

TP3 0.76 V

Perhitungan sesuai rumus ; Vtot = x Vin

Tabel 4.2 Perhitungan Test Point

Test Point Tegangan

TP1 0.5764 V

TP2 0.6288 V

TP3 0.7564 V

(38)

38

4.2. Hasil Pengukuran Sinyal Keluaran Sensor dengan Osciloscope

i.

Gambar 4.2 Skema pengambilan data

Sistem sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban adalah SHT11 dengan sumber tegangan 5 Volt dan komunikasi bidirectonal 2-wire. Sistem sensor ini mempunyai 1 jalur data yang digunakan untuk perintah pengalamatan dan pembacaan data. Kaki serial Data yang terhubung dengan mikrokontroler memberikan perintah pengalamatan pada pin Data SHT11 “00000101” untuk mengukur kelembaban relatif dan “00000011” untuk pengukuran temperatur. SHT11 memberikan keluaran data kelembaban dan temperatur pada pin Data secara bergantian sesuai dengan clock yang diberikan mikrokontroler agar sensor dapat bekerja. Sensor SHT11 memiliki ADC (Analog to Digital Converter) di dalamnya sehingga keluaran data

(39)

39 SHT11 sudah terkonversi dalam bentuk data digital dan tidak memerlukan ADC eksternal dalam pengolahan data pada mikrokontroler.

Tabel 4.3 Gambar Sinyal SHT 11 padaOsciloscope

4.3. Hasil Pengukuran terhadap Kalibrator

Pengukuran modul menggunakan alat Thermohygrometer di kampus Teknik Elektromedik sebagai kalibrator dan pembanding untuk menentukan nilai kebenaran dari modul TA thermohygrometer

4.1.1 Tabel Pengukuran Alat a) Ruang 1

a)) Pagi ( 08.00 WIB)

(40)

40

Tabel 4.3 Pengukuran Ruang

b)) Siang (13.00 WIB)

Tabel 4.4 Pengukuran Ruang ALAT

Pengukuran

DATA AKURASI PENGUKURAN

Rerata

X1 X2 X3 X4 X5

Thermohygrometer

T (C) 30.4 30.6 30.6 30.5 30.4 30.5 H (%) 79 79.5 78 78 78.5 78.6 Modul TA

“Thermohygrometer”

T (C) 30.12 30.29 30.24 30.04 30.21 30.18 H (%) 78.61 77.8 78.1 78.2 77.79 78.1

ALAT

Pengukuran

Rerata

X1 X2 X3 X4 X5

Thermohygrometer

T (C) 31.6 32.3 31.9 32 32.4 32.04 H (%) ^69.9 ^69.5 ^69.5 ^69.9 ^69.85 ^69.73 Modul TA

T (C) 31.21 31.27 31.23 31.3 31.35 31.272 H (%) ^70.48 ^69.64 ^69.7 ^69.74 ^69.85 ^70.48

(41)

41 c)) Malam (20.00 WIB)

b) Ruang 2

a)) Pagi ( 08.00 WIB)

Pengukuran

Rerata

X1 X2 X3 X4 X5

Thermohygrometer

T (C) 30.5 30.3 30.4 30.5 30.4 30.42

H (%) 78 78 79 79 80 78.8

Modul TA

T (C) 29.88 29.8 29.84 29.81 29.81 29.828 H (%) 79.39 79.33 79.83 79.71 80.29 79.71

ALAT

Pengukuran

Rerata

X1 X2 X3 X4 X5

Thermohygrometer T (C) 31.5 31.7 31.6 31.6 31.8 31.64 H (%) 76 76 76.2 76 74.5 75.74 Modul TA

T (C) 31.26 31.32 31.27 31.17 31.51 31.306 H (%) 77.1 76.67 76.85 76.55 74.91 76.416

(42)

42

c)) Malam (20.00 WIB)

Pengukuran

Rerata

X1 X2 X3 X4 X5

Thermohygrometer

T (C) 31.9 31.9 31.9 32.1 31.8 31.92 H (%) 72 73 72.5 73 73.2 72.74 Modul TA

T (C) 32.06 32 31.88 31.78 31.71 31.886 H (%) 72.83 73 72.8 71.79 72.96 72.676

ALAT

Pengukuran

Rerata

X1 X2 X3 X4 X5

Thermohygrometer

T (C) 28.3 28.6 28.7 28.7 28.8 28.62 H (%) ^88.5 ⁸⁹ ⁸⁹ ^88.5 ^87.5 ^88.5 Modul TA

T (C) 27.68 28.02 28.7 28.17 28.28 28.17 H (%) 89.1 89.61 89.71 88.57 87.12 89.1

(43)

43 c) Ruang 3

a)) Pagi ( 08.00 WIB )

c)) Tabel 4.10 Pengukuran Ruang ALAT

Pengukuran

Rerata

X1 X2 X3 X4 X5

Thermohygrometer T (C) 26.9 26.9 26.9 26.8 26.9 26.88 H (%) ^65.5 ⁶⁶ ⁶⁶ ⁶⁶ ^65.5 ^65.8 Modul TA

T (C) 26.13 26.12 26.12 26.13 26.09 26.118 H (%) 65.64 65.7 65.54 65.67 65.34 65.578

ALAT

Pengukuran

Rerata

X1 X2 X3 X4 X5

Thermohygrometer T (C) 28.3 28.3 28.2 28.1 27.9 28.16 H (%) 63.9 64 64 64 64 63.98 Modul TA

T (C) 28.52 28.51 28.41 28.36 27.99 28.358 H (%) 63.18 63.59 63.66 63.96 64.2 63.718

(44)

44

d)) Malam (20.00 WIB)

ALAT

Pengukuran

Rerata

X1 X2 X3 X4 X5

Thermohygrometer

T (C) 27.23 27.23 27.2 27.1 26.9 27.132 H (%) 64.5 65 65.5 65.5 65.5 65.2 Modul TA

T (C) 26.3 27.36 27.16 26.1 26.13 26.61 H (%) 65.28 65.2 65.26 65.38 65.61 65.346

(45)

45 4.4. Hasil Perhitungan/Analisis Data

Tabel Tabel 4.5. Data Pengukuran Kalibrasi

Pengukuran Ruang Rerata Rerata Alat Simpangan Error (%) SD UA

T (C)

1

30.18 30.5 0.32 0.010491803 0.099749687 0.044609416 31.272 32.04 0.768 0.023970037 0.05585696 0.024979992 29.828 30.42 0.592 0.019460881 0.032710854 0.014628739

2

31.306 31.64 0.334 0.010556258 0.126214104 0.056444663 31.886 31.92 0.034 0.001065163 0.146219014 0.065391131 28.17 28.62 0.45 0.01572327 0.372692903 0.166673333

3

26.118 26.88 0.762 0.028348214 0.016431677 0.007348469 28.358 28.16 -0.198 -0.00703125 0.216494804 0.09681942

26.61 27.132 0.522 0.019239275 0.602411819 0.269406756

H (%)

1

78.1 78.6 0.5 0.006361323 0.337712896 0.151029798 69.882 69.73 -0.152 -0.002179837 0.342957723 0.153375357 79.71 78.8 -0.91 -0.011548223 0.386522962 0.172858323

2

76.416 75.74 -0.676 -0.008925271 0.86699481 0.387731866 72.676 72.74 0.064 0.000879846 0.502424124 0.224690899 88.822 88.5 -0.322 -0.003638418 1.054405046 0.471544272

3

65.578 65.8 0.222 0.00337386 0.146013698 0.065299311 63.718 63.98 0.262 0.00409503 0.387324154 0.173216627 65.346 65.2 -0.146 -0.002239264 0.161183126 0.072083285

(46)

46

BAB V PEMBAHASAN

5.1. Pembahasan Rangkaian

5.1.1 Rangkaian Minimum System

Gambar 5.2 Schematic Minimum System

Spesifikasi Modul Rangkaian Minimum System yang diperlukan adalah:

1. Tegangan kerja yang dibutuhkan maksimum 5 VDC dan ground

2. IC Mikrokontroller yang digunakan adalah ATmega328

(47)

47 3. Membutuhkan sambungan MISO, MOSI, SCK, dan RESET untuk dapat memprogram ATmega328

4. Menggunakan push button sebagai input pada PORTB untuk pemilihan sistem.

5. Menghubungkan LCD karakter 2 x 16 pada PORTD sebagai tampilan.

6. Menggunakan PINC sebagai input Data dan Clock dari sensor SHT11.

Langkah-langkah pengaturan/pengujian yaitu:

1) Dapat diisi program dengan programmer (dengan syarat rangkaian telah terhubung dengan catu daya 5V).

2) Melakukan pengaturan untuk menentukan kecerahan LCD 2 x 16 dengan mengatur multiturn.

3) Menjalankan program sederhana untuk mengecek fungsi push button ketika tidak ditekan dan ketika ditekan (push button terhubung pada PINB.0 dan PINB.1)

(48)

48

Program Minimum System

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(5, 4, 3, 2, 1, 0);

boolean A=false;

boolean B=true;

boolean C=true;

#include <SHT1x.h>

#define dataPin A4

#define clockPin A5

SHT1x sht1x(dataPin, clockPin);

//Fungsi Rata-Rata

//Fungsi Rata-Rata Suhu

const int numReadings = 10;

float readings[numReadings]; // the readings from the analog input

int index = 0; // the index of the current reading

float total = 0; // the running total float average = 0;

//Fungsi Rata-Rata Kelembaban const int numReadingsH = 10;

float readingsH[numReadingsH]; // the readings from the analog input

int indexH = 0; // the index of the current reading

float totalH = 0; // the running total float averageH = 0;

//Fungsi MIN MAX

//Fungsi MIN MAX Suhu float mintemp;

float maxtemp;

//Fungsi MIN MAX Kelembaban float minhum;

float maxhum;

void setup() {

(49)

49 //Fungsi MIN MAX Kelembaban

float minhum;

float maxhum;

void setup() {

lcd.begin(16, 2);

pinMode(8,INPUT_PULLUP);

pinMode(9,INPUT_PULLUP);

int sensorVal = digitalRead(8);

int sensorVal2 = digitalRead(9);

// Rata - Rata

//Fungsi Rata-Rata T

for (int thisReading = 0; thisReading <

numReadings; thisReading++) readings[thisReading] = 0;

//Fungsi Rata-Rata H

for (int thisReadingH = 0; thisReadingH <

numReadingsH; thisReadingH++) readingsH[thisReadingH] = 0;

}

void loop() {

//Pembacaan Suhu dan Kelembaban float temp_c;

float humidity;

temp_c = sht1x.readTemperatureC()-3;

humidity = sht1x.readHumidity();

//Rata - Rata + Min Max

//Hitungan Rata-Rata + Min Max Temperatur total= total - readings[index];

readings[index] = temp_c;

total= total + readings[index];

index = index + 1;

if (index >= numReadings) {

index = 0;

}

(50)

50

index = index + 1;

if (index >= numReadings) {

index = 0;

}

mintemp=min(temp_c,readings[index]);

maxtemp=max(temp_c,readings[index]);

average = total / numReadings;

//Hitungan Rata-Rata + Min Max Humidity totalH= totalH - readingsH[indexH];

readingsH[indexH] = humidity;

totalH= totalH + readingsH[indexH];

indexH = indexH + 1;

if (indexH >= numReadingsH) {

indexH = 0;

}

minhum=min(humidity,readingsH[indexH]);

maxhum=max(humidity,readingsH[indexH]);

averageH = totalH / numReadingsH;

if (A==false) {

lcd.clear();

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("H:");

lcd.print(humidity);

lcd.print("%");

lcd.print("T:");

lcd.print(temp_c);

lcd.print("C");

}

else if (B==true) {

lcd.clear();

lcd.print("H:");

(51)

51

}

else if (B==true) {

lcd.clear();

lcd.print("H:");

lcd.print("% ");

lcd.print("R:");

lcd.print(averageH);

lcd.print("%");

lcd.print("-:");

lcd.print(minhum);

lcd.print("% ");

lcd.print("+:");

lcd.print(maxhum);

lcd.print("%");

}

else if (C==true) {

lcd.clear();

lcd.print("T:");

lcd.print("C ");

lcd.print("R:");

lcd.print(average);

lcd.print("C");

lcd.print("-:");

lcd.print(mintemp);

lcd.print("C ");

lcd.print("+:");

lcd.print(maxtemp);

lcd.print("C");

}

if (digitalRead(8)==LOW)

(52)

52

lcd.print("C ");

lcd.print("+:");

lcd.print(maxtemp);

lcd.print("C");

}

if (digitalRead(8)==LOW) {

A=true;

B=true;

C=false;

}

else if (digitalRead(9)==LOW) {

A=true;

B=false;

C=true;

}

if ((temp_c > 100)||(0 > temp_c)) {

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("H:");

lcd.print("%");

lcd.print("INVALID RANGE");

}

else if (humidity > 90) {

lcd.clear();

lcd.print("INVALID RANGE");

}

delay(10);

}

(53)

53 5.1.2 Rangkaian Indikator Baterai

Gambar 5.2 Schematic Indikator baterai

Spesifikasi Modul Rangkaian Indikator baterai yang diperlukan adalah:

1. Tegangan input catu daya DC 4 Volt 2. Menggunakan transistor NPN BD139

3. Terdapat tiga indicator, yaitu Low, Medium, High, yang dibedakan dengan cara mengatur lcd.setCursor(0, 1);

}

delay(10);

}

(54)

54

besar tegangan yang digunakan sebagai triger pada basis transistor

maka besar nilai pembagian tegangan dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut ;

Vtot = x Vin

jadi didapatkan hasil, seperti dibawah ini;

1) Untuk Indikator Low Baterai Vtot = x Vin

= x 4 V

= 0.7564 V

2) Untuk Indikator Medium Baterai Vtot = x Vin

= x 4 V

= 0.6288 V

3) Untuk Indikator High Baterai Vtot = x Vin

= x 4 V

= 0.5764 V

1. Mengukur tegangan pada test point

2. Melakukan pengujian nyala lampu indikator baterai.

(55)

55 Secara teoritis nilai pembagian tegangan dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut;

Vtot = x Vin

Sedangkan dari pengukuran test point didapatkan nilai, yaitu;

Tabel 5.1 Pengukuran Test Point

Test Point Tegangan

TP1 0.6 V

TP2 0.63 V

TP3 0.76 V

Jadi perbandingan teori dan pengukuran pada test point memiliki selisih ±0.009466667 V

5.1.3 Modul Sensor SHT11

Gambar 5.3 Skema pengambilan data

SHT11 adalah sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara digital.

(56)

56

Sistem sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban adalah SHT11 dengan sumber tegangan 5 Volt dan komunikasi bidirectonal 2-wire.

Sistem sensor ini mempunyai 1 jalur data yang digunakan untuk perintah pengalamatan dan pembacaan data. Kaki serial Data yang terhubung dengan mikrokontroler memberikan perintah pengalamatan pada pin Data SHT11 “00000101” untuk mengukur kelembaban relatif dan “00000011” untuk pengukuran temperatur. SHT11 memberikan keluaran data kelembaban dan temperatur pada pin Data secara bergantian sesuai dengan clock yang diberikan mikrokontroler agar sensor dapat bekerja. Sensor SHT11 memiliki ADC (Analog to Digital Converter) di dalamnya sehingga keluaran data SHT11 sudah terkonversi dalam bentuk data digital dan tidak memerlukan ADC eksternal dalam pengolahan data pada mikrokontroler.

Spesifikasi Modul SHT11 adalah:

1. Bentuk Sinyal Persegi

2. Tegangan Input Catudaya DC 5Volt 3. Konsumsi daya 30µW

(57)

57 Apabila rangkaian ini berhubungan dengan program maka subprogramnya adalah:

1. Menghubungkan modul dengan catu daya DC 5 Volt, dan melihat keluaran sinyal data dan Clock pada oscilloscope.

2. Membandingkan data keluaran sensor dengan alat ukur yang terkalibrasi.

Secara teoritis modul ini telah diklaim terkalibrasi oleh perusahaannya. Namun, dari pengukuran didapatkan rentang nilai suhu yang besar antara modul dengan alat sesungguhnya. Jadi dibutuhkan pengolahan data pada program pembacaan data sensor.

5.2 Pembahasan Kinerja Sistem Keseluruhan

Cara kerja modul Thermohygrometer ini, yaitu ketika power on/off dalam posisi on maka seluruh

//Pembacaan Suhu dan Kelembaban float temp_c;

float humidity;

temp_c = sht1x.readTemperatureC()-3;

humidity = sht1x.readHumidity();

(58)

58

rangkaian akan mendapatkan tegangan dari baterai (power bank). Kemudian, sensor akan mendeteksi suhu dan kelembaban yang akan masuk dan diolah datanya oleh IC Mikrokontroller ATMega 328. Suhu dan kelembaban ruangan yang terbaca akan ditampilkan pada LCD 2 X 16, dengan ketentuan terdapat empat digit angka (puluhan, satuan, dan dua angka dibelakang koma) Rangkaian Indikator Baterai digunakan untuk mendeteksi tegangan Power Bank yang tersisa. Indikator baterai ini dibuat dengan sistem pembagian tegangan, yang dibedakan menjadi tiga, yaitu Low, Medium, dan High.

Setelah diadakan pengujian dan pengukuran, maka dilakukan pendataan hasil untuk mengetahui ketepatan dari pembuatan modul yang penulis lakukan atau untuk memastikan apakah masing-masing bagian (komponen) dari rangkaian modul yang dimaksud telah bekerja sesuai dengan fungsinya seperti yang telah direncanakan.

Dari data hasil pengujian dan pengukuran, maka di dapatkan hasil rata – rata error pada data suhu ±0.0135%

dan rata – rata error pada data kelembaban ±0.00154%

(59)

59 Kelebihan dari modul ini, yaitu sensor yang digunakan mampu mendeteksi suhu dan kelembaban secara akurat, karena memiliki adc didalamnya, sehingga mampu mendeteksi hingga dua angka dibelakang koma.

Selain itu sensor ini mempunyai dua keluaran, yaitu suhu dan kelembaban, sehingga tidak memerlukan dua sensor untuk pendeteksian dua data. Meskipun sensor ini telah diklaim terkalibrasi oleh pabrik, namun pada kenyataannya diperlukan penambahan rumus pada program, agar rentang nilai pembacaan pada data suhu tidak terlalu jauh.

Selain itu, modul thermohygrometer ini, tidak memiliki mode hold dan penyimpanan data. Sehingga, pembacaan data sulit ditentukan sebab suhu terus berjalan dan data tidak dapat dipanggil.

(60)

60

BAB VI PENUTUP

6.1 KESIMPULAN

Dari pembahasan diatas, dapat disimpulkan bahwa

6.1.1 Pada rangkaian minimum system, tegangan kerja yang dibutuhkan maksimum 5 VDC

6.1.2 Setelah dilakukan pengolahan proram untuk menerima data suhu pada sensor, modul sensor SHT11, mampu mendeteksi suhu dan kelembaban dengan rata – rata error pada data suhu ±0.0135%

dan rata – rata error pada data kelembaban ± 0.00154%

6.1.3 Pada rangkaian indikator baterai memanfaatkan system pembagian tegangan untuk mentriger basis transistor sehingga mampu mengatur nyala LED sebagai indikator baterai untuk mode Low, Medium, maupun High, dengan rata – rata selisih tegangan terukur dengan teori ±0.009466667 V Secara umum dapat disimpulkan bahwa modul thermohygrometer ini dapat digunakan sebagai alat

(61)

61 pengukur suhu dan kelembaban, sebab toleransi error tidak melebihi 5%.

6.2 SARAN

Pengembangan penelitian ini dapat dilakukan pada:

6.2.1 Mode penyimpanan data untuk membantu operator memonitoring suhu dan kelembaban ruang

6.2.2 Mode Hold agar pembacaan data lebih mudah dan akurat

6.2.3 Range pengukuran yang lebih besar dan desain box yang sesuai dengan range yang dikehendaki.

(62)

62

DAFTAR PUSTAKA

Awan Suck T. 2014. Hygrometer Sebagai Sensor Thermal Pendeteksi Kelembaban.

https://awambelajar.wordpress.com/2014/03/23/hyg rometer-sebagai-sensor-thermal-pendeteksi-

kelembaban / (diakses 7 Desember 2014)

Keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor 1204/MENKES/SK/X2004.

http://www.jasamedivest.com/files/permenkes_120 4-2004-persyaratan_kes_rs.pdf (diakses 20 November 2014)

Lakitan, Benyamin. 2002. Dasar-Dasar Klimatologi.

Cetakan Ke-dua. Raja Grafindo Persada. Jakarta http://budisma.web.id/apa-itu-hygrometer/ (diakses 24 November 2014)

Middleton, W.E.K. 1966. A history of the thermometer and its use in meteorology. Baltimore: Johns Hopkins Press. Reprinted ed. 2002, ISBN 0-8018- 7153-0.

http://id.wikipedia.org/wiki/Termometer (diakses 24 November 2014)

Saripudin, A., D. Rustiawan K., dan A. Suganda. 2009.

Praktis Belajar Fisika 1 : untuk Kelas 10 Sekolah

(63)

63 Menengah Atas / Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Pusat Perbukuan Departemen Nasional, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta.

http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/01/te mperatur-perpindahan-kalor-pemuaian-zat-

pengukuran-pengertian-perubahan.html (diakses 7 Desember 2014)

Thermohygro Medan . 2013. Sekilas Mengenai Suhu dan Kelembaban.

http://www.pengukursuhutop.blogspot.com/p/beran da.html

---. Inovasi dan Kreatifitas Seputar Teknologi.--.

http://ym-

try.blogspot.com/2014/02/atmega328.html (diakses 15 Mei 2015)

---. Pengenalan Arduino.--.

http://mkpraktis.blogspot.com/2013/09/pengenalan- arduino.html (diakses 25 Mei 2015)