RANCANG BANGUN DATA LOGGER PENGUKURAN ARUS, TEGANGAN DAN SUHU DARI SUATU BATERAI DENGAN PEMBERIAN BEBAN BERBASIS ARDUINO DUEMILANOVE SKRIPSI

RANCANG BANGUN DATA LOGGER PENGUKURAN ARUS,

TEGANGAN DAN SUHU DARI SUATU BATERAI DENGAN

PEMBERIAN BEBAN BERBASIS ARDUINO DUEMILANOVE

SKRIPSI

FUTRI AMIDHANI HARAHAP NIM. 130801005

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2017

RANCANG BANGUN DATA LOGGER PENGUKURAN ARUS,

TEGANGAN DAN SUHU DARI SUATU BATERAI DENGAN

PEMBERIAN BEBAN BERBASIS ARDUINO DUEMILANOVE

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

FUTRI AMIDHANI HARAHAP 130801005

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PERSETUJUAN

Judul : Rancang Bangun Data Logger Pengukuran Arus,

Tegangan Dan Suhu Dari Suatu Baterai Dengan Pemberian Beban Berbasis Arduino Duemilanove

Kategori : Skripsi

Nama : Futri Amidhani Harahap

Nomor Induk Mahasiswa : 130801005

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika

Departemen : Fisika

Fakultas : MIPA – Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Juni 2017

Disetujui Oleh

Departemen Fiisika FMIPA USU Pembimbing,

Ketua,

Dr. Perdinan Sinuhaji, MS Prof. Dr. Marhaposan Situmorang

PERNYATAAN

RANCANG BANGUN DATA LOGGER PENGUKURAN ARUS,

TEGANGAN DAN SUHU DARI SUATU BATERAI DENGAN

PEMBERIAN BEBAN BERBASIS ARDUINO DUEMILANOVE

SKRIPSI

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

Medan, 07 Juni 2017

FUTRI AMIDHANI HARAHAP 130801005

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Rancang

Bangun Data Logger Pengukuran Arus, Tegangan dan Suhu dari suatu Baterai

dengan Pemberian Beban Berbasis Arduino Duemilanoveini dengan baik.

Terimakasih penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Marhaposan Situmorang Ph.D selaku pembimbing di USU dan Dr. Ir. Mardiyanto, M.Sc selaku pembimbing di BSBM-BATAN yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan fikiran untuk membimbing penulis selama penyusunan skripsi ini. Terimakasih kepada Dr. Perdinan Sinuhaji M.S dan Awan Maghfirah, S,Si, M.Si selaku Ketua Departemen dan Sekertaris Departemen Fisika FMIPA-USU Medan, Dekan dan Pembantu Dekan USU, Seluruh Staf dan Dosen Fisika USU Medan, pegawai FMIPA-USU. Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc dan Dr. Kurnia Brahmana, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran demi penyempurnaan skripsi ini.

Terimakasih kepada Prof. Dr. Gunawan Selaku kepala PSTBM-BATAN, Dr. Abu Khalid Rivai, M.Eng selaku kepala BSBM-BATAN dan Pak Otong Momo S selaku staf bagian administrasi BATAN dan juga seluruh staf Gedung 71 BSBM yang telah memberikan izin dan bantuan dalam pelaksanaan penelitian. Dan juga seluruh rekan-rekan kuliah di Fisika dan juga sahabat-sahabat penulis.

Akhirnya tidak terlupakan kepada Orangtua tersayang Ayahanda H. Rizal Al-Rasyid Harahap dan Ibunda Hj. Tiabasa Nasution yang selalu memberikan doa restu dan semangat kepada penulis, serta kakak dan adik penulis kak Indry, kak Desy, Rocky dan Elga. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membaca. Aamiin.

Medan, Juni 2017

RANCANG BANGUN DATA LOGGER PENGUKURAN ARUS,

TEGANGAN DAN SUHU DARI SUATU BATERAI DENGAN

PEMBERIAN BEBAN BERBASIS ARDUINO DUEMILANOVE

ABSTRAK

Telah dilakukan Rancang Bangun Data Logger Pengukuran Karakteristik

Baterai Berbasis Arduino Duemilanove. Sistem data logger ini dibangun dari modul arduino duemilanove sebagai pengendalinya dan menggunakan SD Card sebagai media simpannya. Hasil penyimpanan data pengukuran ini dapat ditampilkan secara

real time beserta dengan grafiknya, dengan menggunakan PC yang didukung oleh

Microsoft Excel dengan PLX DAQ sebagai data aquisition dari PC ke Arduino

Duemilanove yang berbasis Mikrokontroler Atmega 328. Data logger yang

dirancang berguna untuk menyimpan data hasil pengukuran karakteristik baterai yang terdiri dari tegangan, arus dan suhu dari baterai pada saat digunakan. Pengujian

modul ini dilakukan dengan membandingkan data yang ditampilkan secara real time

pada PC dengan data yang tersimpan pada SD Card. Dan dari hasil pengujian telah

didapatkan hasil bahwa data yang tersimpan pada SD Card adalah data yang

ditampilkan secara real time.

DATA LOGGER DESIGN OF MEASUREMENT OF CURRENT,

VOLTAGE AND TEMPERATURE OF BATTERY WITH

GIVING LOAD IS BASED ON ARDUINO DUEMILANOVE

ABSTRACT

Designed Data Logger Measurement of Battery Characteristics Based on Arduino Duemilanove. This data logger system is built from arduino duemilanove module as its controller and uses SD Card as its storage. The storage results of this measurement data can be displayed in real time along with the graphics, using a PC which is supported by Microsoft Excel with PLX DAQ as the data aquisition of PC to Arduino Duemilanove based Microcontroller Atmega 328. Data logger designed is used to save result data of characteristics Battery measurement is consisted of the voltage, current and temperature of the battery when it is used. Testing of this module is done by comparing data which is displayed in real time on PC with data which is stored on SD Card. From the result of test had been obtained results that data is stored on the SD Card same with data which is displayed in real time.

DAFTAR ISI PERSETUJUAN ... i PERNYATAAN ... ii PENGHARGAAN ... iii ABSTRAK ... iv ABSTRACK ... v DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR LAMPIRAN ... xi

DAFTAR SINGKATAN ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 1 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan Penelitian ... 2 1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Defenisi Pengontrolan ... 4

2.2 Mikrokontroler ... 4

2.3 Mikrokontroler ATMega 328P ... 5

2.4 Arduino Duemilanove dengan ATMega 328P ... 7

2.4.1 Pemrograman pada Arduino ... 8

2.4.2 Serial Monitor ... 10

2.4.3 ADC (Analog Digital Converter) ... 11

2.5 Data Logger ... 12

2.6 Sensor Suhu LM35 ... 13

2.7 Sensor Pembagi Tegangan ... 15

2.8 Steppper Motor 28BYJ-48 5V DC ... 15

2.9 Baterai ... 16

BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 18

3.1 Diagram Blok ... 18

3.4 Diagram Alir Program Mikrokontroler Untuk Proses Discharge

Baterai ... 22

3.5 Diagram Alir Program Arduino IDE 1.0.1... 24

3.6 Perancangan Stepper Motor dengan Potensiometer dan Baterai ... 26

3.6 Perakitan Alat / Modul ... 27

BAB IV HASIL PENGEMBANGAN SISTEM ... 29

4.1 Pengujian Modul Arduino Duemilanove ... 29

4.2 Pengujian modul SD Card ... 30

4.3 Pengujian Log Data pada SD card dengan Komunikasi Serial ... 31

4.4 Pengujian Stepper Motor... 34

4.5 Pengujian Potensiometer ... 37

4.6 Pengujian Sensor Suhu LM35 ... 39

4.7 Pengujan Modul ... 40

4.8 Hasil Pengujian Modul ... 47

4.9 Pengujian Sistem Data Loggger Pengukuran Arus, Tegangan dan Suhu dari Suatu Baterai Dengan Pemberian Beban Pada Proses Discharge Baterai ... 54

4.10 Pengujian Sistem Data Logger ... 57

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 58

5.1 Kesimpulan ... 58

5.2 Saran ... 58

DAFTARPUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel

Tabel 1 Keterangan Jumlah Step pada Motor Stepper 26

Tabel 2 Data Tegangan dan Suhu Baterai

pada R = 21.16 KΩ 48

Tabel 3 Data Tegangan dan Suhu Baterai

pada R = 19,47 KΩ 49

Tabel 4 Data Tegangan dan Suhu Baterai

pada R = 15,63 KΩ 50

Tabel 5 Data Tegangan dan Suhu Baterai

pada R = 11,80 KΩ 51

Tabel 6 Data Tegangan dan Suhu Baterai

pada R = 7.95 KΩ 52

Tabel 7 Perbandingan Data pada Mc. Excel dengan yang

Tersimpan Pada SD Card pada Posisi 1 dan 2 58

Tabel 8 Perbandingan Data pada Mc. Excel dengan yang

Tersimpan Pada SD Card pada Posisi 3 dan 4 59

Tabel 9 Perbandingan Data pada Mc. Excel dengan yang

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

Gambar

Gambar 1 Konfigurasi Pin ATMega 328 P 7

Gambar 2 Skema Arduino Duemilanove 8

Gambar 3 Serial Monitor Arduino IDE 1.0.1 11

Gambar 4 Bentuk Fisik Sensor LM 35 13

Gambar 5 Komponen Pembentuk Baterai 16

Gambar 6 Diagram Blok Rangkaian 18

Gambar 7 Diagram Alir Perancangan Sistem 19

Gambar 8 Diagram Alir Program Mikrokontroler 20

Gambar 9 Diagram Alir Program Mikrokontroler pada Proses

Discharge 22

Gambar 10 Diagram Alir Program Arduino IDE 1.0.1 24

Gambar 11 Sudut antara nilai Hambatan terbesar (A) ke terkecil (B) 26

Gambar 12 Rangkaian Elektronika Baterai dengan Stepper Motor 27

Gambar 13 Rangkaian Alat Rancang Bangun Data Logger

Pengukuran Arus, Tegangan dan Suhu dari Suatu

Baterai dengan Pemberian Suatu Beban Berbasis Arduino

Duemilanove 27

Gambar 14 Gambar Modul Rancang Bangun Data Logger

Arus, Tegangan dan Suhu dari Suatu Baterai dengan Pemberian Suatu Beban Berbasis Arduino

Duemilanove 28

Gambar 15 Gambar Pengujian Modul Rancang Bangun Data Logger

Pengukuran Arus, Tegangan dan Suhu dari Suatu Baterai

Berbasis Arduino Duemilanove 28

Gambar 16 Wiring Diagram SD Card Modul dan Arduino 29

Gambar 17 Library SD Card test menggunakan software arduino 1.0.1 29

Gambar 18 Hasil Pengujian SD Card Modul melalui Serial Monitor 30

Gambar 19 Hasil Pengujian SD Card Modul melalui Serial Monitor 32

Gambar 20 Isi File yang terdapat pada SD Card 33

Gambar 21 Driver Stepper Motor ULN 2003-APG 33

Gambar 22 Skema Elektronika Perancangan Stepper Motor 34

Gambar 23 Wiring Diagram Stepper Motor dan Driver ULN 2003 APG

Dengan Arduino Duemilanove 34

Gambar 24 Wiring Diagram Arduino Duemilanove dengan Potensio 35

Gambar 25 Hasil Pengujian Potensiometer 37

Gambar 26 Wiring Diagram Arduino Duemilanove dengan

Sensor Suhu 38

Gambar 27 Hasil Pengukuran Suhu Ruangan dengan sensor LM35 39

Gambar 28 Wiring Diagram Data Logger Pengukuran Arus, Tegangan

Berbasis Arduino Duemilanove 40

Gambar 29 Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 21,16 KΩ 48

Gambar 30 Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 19,47 KΩ 49

Gambar 31 Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 15,63 KΩ 50

Gambar 32 Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 11,80 KΩ 51

Gambar 33 Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 7,95 KΩ 52

Gambar 34 Tegangan (V) dan Arus (mA) pada R = 21,16 KΩ 53

Gambar 35 Tegangan (V) dan Arus (mA) pada R = 19,47 KΩ 53

Gambar 36 Tegangan (V) dan Arus (mA) pada R = 15,63 KΩ 54

Gambar 37 Tegangan (V) dan Arus (mA) pada R = 11,80 KΩ 54

Gambar 38 Tegangan (V) dan Arus (mA) pada R = 7,95 KΩ 55

Gambar 39 Perubahan Tegangan dan Arus pada Proses Discharge 56

Gambar 40 Grafik Suhu Vs Waktu pada Saat Proses Discharge 57

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lampiran

Lampiran 1 Program Arduino IDE

Lampiran 2 Dokumentasi Alat dan Pengujian

DAFTAR SINGKATAN

PLX DAQ = Parallax Data Acquisition

SD = Secure Digital

CPU = Central Processing Umit

RAM = Random Access Memory

ROM = Read Only Memory

I/O = Input / Output

RISC = Reduce Instruction Set Computer

CISC = Completed Instruction Set Computer

AVR = Alf and Vegard’s Riscprocessor

ADC = Analog Digital Converter

SPI = Serial Peripheral Interface

PTC = Positive Temperature Coefisient

LED = Light-Emitting Diode

SCK = Serial Clock

MOSI = Master Output, Slave Input

MOSO = Master Output, Slave Output

CS = Chip Select