RANCANG BANGUN ALAT UKUR KADAR GARAM (SALINITAS) DENGAN SENSOR SALINITAS BERBASIS
MIKROKONTOLLER ATMEGA 8
LAPORAN PROJEK AKHIR 2
M RIZKI SIREGAR 152411018
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
RANCANG BANGUN ALAT UKUR KADAR GARAM (SALINITAS) DENGAN SENSOR SALINITAS BERBASIS
MIKROKONTOLLER ATMEGA 8
LAPORAN PROJEK AKHIR 2
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya
M RIZKI SIREGAR 152411018
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
PENGESAHAN LAPORAN PROJEK AKHIR 2
Judul : Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Garam
(Salinitas) Dengan Sensor Salinitas Berbasis Mikrokontoller Atmega 8
Kategori : Laporan Projek Akhir 2
Nama : M Rizki Siregar
Nomor Induk Mahasiswa : 152411018
Program Studi : Diploma Tiga (D-3) Metrologi Dan Instrumentasi Fakultas : MIPA - Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, 12 Juli 2018
Ketua Program Studi Pembimbing,
Dr. Diana A. Barus, M.Sc Junedi Ginting, S.Si, M.Si
RANCANG BANGUN ALAT UKUR KADAR GARAM (SALINITAS) DENGAN SENSOR SALINITAS BERBASIS MIKROKONTOLLER
ATMEGA 8
ABSTRAK
Salah satu parameter yang mempengaruhi kualitas air laut adalah
salinitas.Salinitas berpengaruh langsung pada biota air laut terkait dengan toleransi biota air lautterhadaptekananosmotik.Untuk mengurangi tingkat kematian yang disebabkan toleransi ikan terhadap tekanan osmotik,maka pengukuran salinitas menjadi syarat mutlak.Penelitian yang dilakukan ini mengenai rancang bangun alat ukur salinitas berdasarkan pada metode penentuan konduktivitas.
Penentuan konduktivitas dilakukan dengan cara mengukur
teganganny.Pengukuran tegangan dilakukan dengan cara mengalirkan arus dengan cara mengukur tegangannya.Pengukuran tegangan dilakukan dengan cara
mengalirkan arus dengan tegangan 9 volt melalui elektroda yang dimasukkan ke dalam air laut.Beda potensial antara ujung-ujung elektroda diukur sebagai tegangan masukkan sensor.Data keluaran sensor berupa data analog,sehingga dibutuhkan ADC 0804 untuk mengubahnya menjadi data digital.
Kata kunci : konduktivitas,salinitas,tekanan osmotik
DESIGN SUSTAINABILITY TOOLS (SALNITAS) BASED SENSOR WITH SIGNIFICANT BASED MICROCONTROLLER SENSOR
AT MEGA 8
ABSTRACT
One of the parameters affecting seawater quality is salinity. Salinity affects the marine biota directly related to the tolerance of marine biota to osmotic pressure. To reduce mortality caused by fish tolerance to osmotic pressure, the salinity
measurement is the absolute requirement. is about the design of salinity measurement tools based on conductivity determination method.
Determination of conductivity is done by measuring
voltagenya.Pengukuran voltage is done by flowing the current by measuring the voltage. Voltage measurement is done by flow current with 9 volts voltage through electrodes inserted into sea water. The potential difference between the ends of electrodes is measured as a voltage enter the sensor. The sensor output data is analogue data, so it takes ADC 0804 to convert it into digital data.
Microcontroller AT Mega 8 is used as the controller of this tool with the sensor Salinitas.Dengan error of 5% and accuracy of 95%.
Keywords: conductivity, salinity, osmotic pressure
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan projek akhir 2 ini dengan judul Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Garam (Salinitas) Dengan Sensor Salinitas Berbasis Mikrokontoller Atmega 8.Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya untuk semua pihak yang telah membimbing dan membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Penulis menyadari bahwa tersusunnya projek akhir 2 ini dari doa, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Kerista Sebayang M.S, selaku Dekan FMIPA USU.
2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU
3. Bapak Junedi Ginting M.Si, selaku Sekretaris Program Studi D3 Metrologi dan Instumentasi FMIPA USU dan pembimbing yang telah meluangkan waktunya selama penyusunan laporan projek akhir 2 ini.
4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU.
5. Yang teristimewa ayahanda tercinta Gusverdi Siregar dan ibunda tercinta Ibu Yessi Sebayang , saudara kandung saya Reza Hidayah Siregar, dan juga seluruh keluarga besar yang berada di Mandailing Natal yang selalu memberikan dukungan dalam doa, motivasi, nasehat, moril serta materi kepada saya sehingga saya dapat menyelesaikan amanah yang diberikan sejak awal kuliah.
6. Rekan-rekan kuliah dan seperjuangan yang saya sayangi D3 Metrologi dan Instrumentasi stambuk 2015, abang/kakak senior, adik-adik junior dan juga Hasemeleh (Julia dan Claudia). Terima kasih atas ide, saran, dukungan, dan kerja samanya selama ini.
7. Teman sekelas saya XII ATP SMKN 1 MBG, pejuang mimpi (Ali dan Jon) yang selalu mensupport dan saya membantu dalam pengerjaan Projek Akhir 2 ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Projek Akhir 2 ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga laporan ini menambah wawasan yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Medan, 12 Juli 2018
Hormat Saya,
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI vi
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN x
DAFTAR SINGKATAN xi
Bab 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Batasan Masalah 2 1.4 Tujuan Penulisan 2 1.5 Manfaat Penulisan 3
1.6 Sistematika Penulisan 3 Bab 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mikrokontroller 5
2.1.1 Mikrokontroller ATmega8 8
2.1.2 Karakteristik ATmega8 8 2.1.3 Konfigurasi Pin ATmega8 13 2.2 Sensor 16 2.2.1 Sensor Salinitas 16 2.3 LCD (Liquid Crystal Display) 16x2 18 2.3.1 Fungsi Pin LCD (Liquid Crystal Display) 16x2 19 2.3.2 Penulisan Data Register Perintah LCD (Liquid 19 Crystal Display) 2.3.3 Pembacaan Data Register Perintah LCD (Liquid 19 Crystal Display) 2.3.4 Pembacaan Data Register Perintah LCD (Liquid 20 Crystal Display) M1632 2.4 Power Supply 20
2.4.1 Adaptor 12 volt 20 Bab 3. METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat 25
3.2 Blok Diagram Sistem Rangkaian 25
3.3 Fungsi Blok Sistem 25
3.4 Flowchart Alat 27
3.5 Gambaran Umum 28
3.6 Skema Rangkaian Keseluruhan 28
Bab 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Alat 32
4.1.1 Pengujian Sensor Salinitas 32
4.1.2 Pengujian LCD 32
4.1.3 Pengujian Mikrokontroller Atmega 8 33
4.1.4 Program Alat 34
4.2 Hasil Pengujian Alat 36
4.2.1 Keadaan Ketika Alat Baru Dihidupkan 36 4.2.2 Data Hasil Pengukuran Alat Ukur Salinitas
4.3.3 Perhitungan Trata-rata 37
4.4 Analisa Percobaan 38
Bab 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 39
5.2 Saran 39
DAFTAR PUSTAKA 29
LAMPIRAN 41
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1 Fungsi Khusus Port B ATmega 8 9
2.2 Fungsi Khusus Port C ATmega 8 10
2.3 Fungsi Khusus Port D ATmega 8 10 2.4 Koneksi Antara Modul LCD dengan 12
Data Percobaan 26
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.1 Gambaran Umum Mikrokontroller 5
2.2 Atmega 8 7
2.3 Karakteristik ATmega 8 8
2.4 Ilustrasi Rangkaian Salinitas 11
2.5 LCD (Liquid Crystal Display) 16 x 2 12
2.6 Adaptor 12 Volt 15
3.1 Diagram Blok Sistem 16
3.3 Flow Chart Alat 18
3.4 Rangkaian Keseluruhan Sistem 20
4.1 Pengujian Program Sensor Salinitas 21
4.2 Pengujian LCD 22
4.3 Skematik Sistem 23
4.5 Tampilan Awal Alat 25
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
1 Sebelum Pengukuran Salinitas 30
2 Hasil Pengukuran Salinitas 31
DAFTAR SINGKATAN
LCD = Liquid Crystal Display IC = Intergrated Circuit CPU = Central Processing Unit ROM = Read-only Memory RAM = Random Access Memory I/O = Input/Outout
EPROM = Electrically Erasable Programmable Read-only Memory ADC = Analog-to-Digital Converter
AVR = Automatic Voltage Regulator DIP = Dual In-line Packaging PWM = Pulse Width Modulation GPIO = General Purpose Input Output
USART = Universal Syncrhronous and Asyncrhronous Serial Receiver and Transmitter
GND = Ground
AREF = Analog Refence ALU = Arithmetic Logic Unit
RISC = Reduce Instruction Set Computer MHz = Megahrtz
SPI = Serial Peripheral Interface
BAB 1
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Air laut mengandung 3,5% garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan
organik dan partikel-partikel tak terlarut. Keberadaan garam-garaman mempengaruhi sifat fisis air laut (seperti: densitas, kompresibilitas, titik beku, dan temperatur
dimana densitas menjadi maksimum) beberapa tingkat, tetapi tidak menentukannya.
Beberapa sifat (viskositas, daya serap cahaya) tidak terpengaruh secara signifikan oleh salinitas. Dua sifat yang sangat ditentukan oleh jumlah garam di laut (salinitas) adalah daya hantar listrik (konduktivitas) dan tekanan osmosis.
Garam-garaman utama yang terdapat dalam air laut adalah klorida (55%), natrium (31%), sulfat (8%), magnesium (4%), kalsium (1%), potasium (1%) dan sisanya (kurang dari 1%) teridiri dari bikarbonat, bromida, asam borak, strontium dan florida. Tiga sumber utama garam-garaman di laut adalah pelapukan batuan di darat, gas-gas vulkanik dan sirkulasi lubang-lubang hidrotermal (hydrothermal vents) di laut dalam.
Menurut teori, zat-zat garam tersebut berasal dari dalam dasar laut melalui proses outgassing, yakni rembesan dari kulit bumi di dasar laut yang berbentuk gas ke permukaan dasar laut. Bersama gas-gas ini, terlarut pula hasil kikisan kerak bumi dan bersama-sama garam-garam ini merembes pula air, semua dalam perbandingan yang tetap sehingga terbentuk garam di laut. Kadar garam ini tetap tidak berubah sepanjang masa. Artinya kita tidak menjumpai bahwa air laut makin lama makin asin.
Secara ideal, salinitas merupakan jumlah dari seluruh garam-garaman dalam gram pada setiap kilogram air laut. Secara praktis, adalah susah untuk mengukur
salinitas di laut, oleh karena itu penentuan harga salinitas dilakukan dengan meninjau komponen yang terpenting saja yaitu klorida (Cl). Kandungan klorida ditetapkan pada tahun 1902 sebagai jumlah dalam gram ion klorida pada satu kilogram air laut jika semua halogen digantikan oleh klorida. Penetapan ini mencerminkan proses kimiawi titrasi untuk menentukan kandungan klorida
Kandungan garam pada sebagian besar danau, sungai, dan saluran air alami sangat kecil sehingga air di tempat ini dikategorikan sebagai air tawar. Kandungan garam sebenarnya pada air ini, secara definisi, kurang dari 0,05%. Jika lebih dari itu, air dikategorikan sebagai air payau atau menjadi saline bila konsentrasinya 3 sampai 5%. Lebih dari 5%, ia disebut brine.
1.2. Rumusan Masalah
Laporan proyek ini membahas tentang perancangan Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Garam(Salinitas) dengan sensor salinitas berbasis mikrokontroller Atmega 8,dimana alat ini mampu membaca kadar garam dengan baik.
1.3. Tujuan Penulisan
Penulisan laporan proyek ini adalah untuk:
1. Membuat alat ukur kadar alkohol garam.
2.Menguji alat ukur kadar alkohol garam menggunakan sensor salinitas.
1.4. Batasan Masalah
Desain peralatan dibatasi : 1.Menggunakan sensor Salinitas
2.Mikrokontroller yang digunakan adalah ATMega 8 3.LCD digunakan sebagai penampil persentase kadar garam
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman, penulis membuat
sistematika penulisan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari pengukur kadar garam dengan sensor salinitas berbasis Atmega 8, maka penulis menulis Project Akhir 2 ini dengan urutan sebagai berikut
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi judul latar belakang permasalahan, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan pembahasan, metodologi pembahasan, sistematika penulisan dan relevansi dari penulisan tugas akhir ini.
BAB II : LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang Pengukur Kadar Garam Dengan sensor salinitas Berbasis AT Mega 8.
BAB III : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
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 Atmega 8.
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan kemungkinan pengembangan alat.
DAFTAR PUSTAKA
Pada bagian ini akan dipaparkan tentang sumber-sumber literatur yang digunakan dalam pembutan Projek Akhir 2 ini.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mikrokontroler
Mikrokontroler sering disebut sebagai mikrokomputer atau embedded system.
Mikrokontroler dipandang sebagai suatu sistem yang terdiri atas input,program dan output. Mikrokontroler dapat diatur oleh sebuah program. Proses untuk memasukkan program ke dalam mikrokotroler disebut dengan download dan alat yang digunakan disebut dengan downloader. Seperti sistem komputer nilai tambah sistem mikrokontroler dapat dilipatgandakan melalui program. Mikrokontroler diproduksi dalam bentuk rangkaian terpadu (IC) seperti gambar dibawah ini.
Masukan Keluaran
Gambar 2.1 Gambaran Umum Mikrontroler
(Sumber: www.immersa-lab.com)
Secara sederhana mikrokontroler adalah mikroprosesor yang dilengkapi dengan periperal dan peralatan pendukung yang di dalam mikroprosesor tidak dilengkapi. Dalam sistem tertanam berbasis mikroprosesor, pengantara periferal dan peralatan pendukung dalam mikrokontroler direalisisasikan dengan serpih rangkaian terpadutambahan di luar mikroprosesor itu. Mikrokontroler menerapkan arsitektur Harvard, dalamarsitektur ini penjemputan instruksi dapat dilaksanakan secara
MIKROKONTROLER
UNIT PEMROSES
UNIT MEMORI
UNI T I/O
UNIT PENDUKUNG
komponen : Prosesor (CPU), ROM, RAM, bandar (port) I/O, Rangkaian Interupsi, Timer, dan Bus yang dihubungkan.
a) Prosesor : (CPU) melaksanakan penjemputan intruksi dari memori mendekodekan dan menjalankannya dan mengarahkan perpindahan data antar register atau antara register dan memori.
b) ROM : digunakan untuk menyimpan data yang bersifat permanen. Dalam mikrokontroler program disimpan dalam ROM, atau EPROM atau Flash EPROM. Ada mikrokontroler yang dapat ditambah ROM eksternal di luar serpih mikrokontroler. Disamping ROM untuk program juga digunakan EEPROM untuk menyimpan data.
c) RAM : digunakan untuk menyimpan data yang bersifat sementara. Dalam mikrokontroler, RAM yang tersedia sangat sedikit yang sebagiannya digunakan lagi sebagai register prosesor, dikatakan register dipetakan sebagai memori.
d) Timer : adalah counter (pencacah) yang digunakan untuk membangkitkan pulsa atau deretan pulsa pada saat-saat tertentu atau dengan frekuensi tertentu. Pulsa ini digunakan untuk sebagai inetrupsi internal untuk memulai atau mengakhiri kegiatan tertentu. Dalam kebanyakanmikrokontroler, pencacah ini adalah pencacah naik, berbeda dengan pencacah turun yang diterapkan dalam sistem mikroprosesor.
e) Bandar I/O : Terdiri atas Port Paralel dan Port Seri yang mempunyai kemampuan tristate. Pada sebagian mikrokontroler disediakan bandar masukan/keluaran analog. Fungsi bandar ini pada umumnya dipilih (dikonfigurasi) sebagai masukan/keluaran paralel/seri analog. Arah aliran data pada Port masukan/keluaran pada umumnya dipilih melalaui register arah (Data Direction Register, disingkat DDR). Port ini juga dipetakan sebagai memori.
f) Interupsi : interupsi dapat dibedakan atas interupsi perangkat lunak yang dibangkitkan oleh interupsi yang ditanamkan dalam program dan interupsi perangkat keras yang dibangkitkan oleh sinyal perangkat keras yang baik yang berasal dari sumber internal seperti timer atau sumber eksternal dari port seri atau paralel.
g) Bus : adalah saluran yang melakukan (membawa) sinyal-sinyal perangkat keras.
Sebagaimana dalam mikroprosesor, bus dibedakan atas bus data, alamat dan
kontrol. Bus data melakukan data antara register dan memori atau I/O, bus ini bersifat dua arah.
2.1.1 Mikrokontroller ATmega 8
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 (Andrianto,heri.2013).
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, dan lain-lain.
Mikrokontroler dapat kita gunakan untuk berbagai plikasi misalnya untuk
pengendalian, otomasi industri, akuisisi data, telekomunikasi dan lain-lain. Saat ini keluarga mikrokontroler yang ada di pasaran yaitu Intel 8048 dan 8051(MCS51), Motorola 68HC11, Microchip PIC, Hitachi H8, dan Atmel AVR. ATmega328 adalah micro controller keluaran Atmel yang merupakan anggota dari keluarga AVR 8-bit.
Mikro kontroller ini memiliki kapasitas flash (program memory) sebesar 32 Kb (32.768 bytes), memori (static RAM) 2 Kb (2.048 bytes), dan EEPROM (non- volatile memory) sebesar 1024 bytes. Kecepatan maksimum yang dapat dicapai adalah 20 MHz. mikrokontroler ATMega8 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang “berkeluarga” sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328, dll. Yang
membedakan antara mikrokontroler yang saya sebutkan tadi antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega8 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler yang saya sebutkan diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega8 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535,
ATMega32, dll, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler.
Gambar 2.2 ATmega 8(Sumber:
https://setiaagungw.blogspot.co.id/2016/10/dasar-mikrokontoller-microcontroller.html
2.1.2 Karakteristik ATmega8
ATMega8 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang “berkeluarga” sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328, dll. Yang membedakan antara mikrokontroler yang saya sebutkan tadi antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega8 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler yang saya sebutkan diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega8 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, dll, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler.
Gambar 2.3 Karakteristik ATmega 8
(Sumber: http://microcontrollerslab.com/atmega328-microcontroller)
Berikut ini adalah karakteristik dari Atmega 8:
1) Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port.
2) ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit.
3) Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding.
4) CPU dengan 32 buah register
5) Watchdog timer dan oscillator internal.
6) SRAM sebesar 1K byte.
7) Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash 8) Unit interupsi internal dan eksternal.
9) Port antarmuka SPI.
10) EEPROM sebesar 512 byte.
11) Port USART ( Universal Syncronous and Asycronous Serial Receiver and Transmitter ) untuk komunikasi serial.
2.1.3 Konfigurasi Pin AT mega 8
ATmega8 memiliki 28 pin atau kaki, Masing-masing pinnya mempunyai fungsi dan kegunaannya tersendiri. Baik sebagai Port, Catu daya, dan fungsi lainnya.
Berikut ini saya akan jelaskan Konfigurasi dari Pin Mikrokontroler ATmega8 beserta fungsinya :
1. VCC : Merupakan supply tegangan untuk digital
2. GND : Merupakan ground untuk smua komponen yang membutuhkan grounding 3.Port B : Adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan pin B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input dan juga output. Port B merupakan sebuah 8-bit bit- directional I/O port dengan inernal pull-up resistor.
Tabel 2.1 Penjelasan pin pada port B
Pin Keterangan
PB.7 SCK (SPI Bus Serial Clock)
PB.6 VISO (SPI Bus Master Input/Slave Output) PB.5 VOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)
PB.2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)INT2 (External Interrupt2 Input)
PB.1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)
PB.0 T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)XCK (JSART External Clock Input/Output)
4. pin 22 sampai dengan pin 29 merupakan pin dari port C. Port C sendiri merupakan port input atau output. Setiap pin-nya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus di-setting terlebih dahulu sebelum port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang disesuaikan sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel II.6:
Tabel 2.2 Penjelasan pin pada port C
Pin Keterangan
PC.7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2) PC.6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1)
PC.1 SDA (Two-Wire Serial Bus Data Input/Output Line)
PC.0 SCL (Two-Wire Serial Bus Clock Line)
5. Port D terdiri dari14 sampai dengan pin 20 merupakan pin dari port D. Merupakan 8 bit directional port I/O. Setiap pin-nya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung.
Tabel 2.3 Penjelasan pin pada port D
Pin Keterangan
PD.0 RDX (UART input line) PD.1 TDX (UART output line)
PD.2 INT0 (external interrupt 0 input) PD.3 INT1 (external interrupt 1 input)
PD.4 OC1B (Timer/Counter1 output compareB match output)
PD.5 OC1A (Timer/Counter1 output compareA match output) PD.6 ICP (Timer/Counter1 input capture pin)
PD.7 OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)
2.2 Sensor
adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser. Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi.
2.1 Sensor Salinitas
Sensor salinitas merupakan sensor yang digunakan dalam pembacaan kualitas kadar garam. Bahan utama dari sensor salinitas ini terdiri dari dua elektroda yang dapat Sensor salinitas merupakan sensor yang digunakan dalam pembacaan kualitas kadar
garam. Bahan utama dari sensor salinitas ini terdiri dari dua elektroda yang dapat membaca nilai kadar salinitas dengan hasil data karakterisasi. Sensor salinitas
merupakan alat yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suatu besaran fisis.
Sensor salinitas yaitu elektroda yang dicelupkan pada suatu larutan (yang mengandung kadar garam) dan kemudian dialiri arus listrik. Daya hantar listrik larutan ini yang kemudian akan menjadi masukan pada rangkaian ADC.
Ketepatan sensor salinitas dapat diperoleh dengan melakukan pengukuran terhadap kadar salinitas air menggunakan alat ukur dibuat (AUD) dan
membandingkannya dengan pengukuran menggunakan alat ukur standar (AUS) Refraktometer. Melalui pengukuran ini didapatkan nilai rata-rata salinitas, persentase kesalahan (Err) dan persentase ketepatan. membaca nilai kadar salinitas dengan hasil data karakterisasi.
Gambar 2.4 Ilustrasi Rangkaian Salinitas 2.3 LCD (Liquid Crystal Display) 16x2
LCD (Liquid Crystal Display) merupakan perangkat display yang paling umum dipasangkan ke mikrokontroler, mengingat ukurannya yang kecil dan kemampuan menampilkan karakter atau grafik yang lebih baik dibandingkan display 7 segment ataupun alphanumeric.
Gambar 2.5 LCD (Liquid Crystal Display) 16x2
(Sumber: http:embeddinator.com/product/16x2-alphanumeric-liquid-crystal-display-lcd)
Pada pengembangan sistem embedded, LCD mutlak diperlukan sebagai sumber pemberi informasi utama, misalnya alat pengukur kadar gula darah, penampil jam, penampil counter putaran motor industri dan lainnya. LCD adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang paling banyak digunakan saat ini adalah LCD M1632 karena harganya cukup murah. LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Untuk menghubungkan LCD M1632 dengan Mikrokontroler ATMega8535 dapat mengikuti tabel 2.4
Tabel 2.4 Koneksi Antara Modul LCD dengan Mikrokontroler
Pin LCD Keterangan Pin Mikrokontroller Keterangan
1 GND 11 GND
2 +5V 10 VCC
4 RS 22 Port C.0
5 RD 23 Port C.1
6 EN 24 Port C.2
11 D4 26 Port C.4
12 D5 27 Port C.5
13 D6 28 Port C.6
14 D7 29 Port C.7
Pada sebuah LCD (Liquid Crystal Display) dapat ditampilkan angka-angka, huruf- huruf, bahkan symbol tertentu. LCD mempunyai kegunaan yang lebih dibandingkan dengan seven-segment LED. Ada banyak variasi bentuk dan ukuran LCD yang tersedia jumlah baris 1-4 dengan jumlah karakter per baris 8, 16, 20,40, dll.
2.3.1 Fungsi Pin LCD (Liquid Cristal Display) 16x2
Fungsi Pin LCD (Liquid Cristal Display) 16x2 antara lain adalah:
1. DB0 – DB7 adalah jalur data (data bus) yang berfungsi sebagai jalur komunikasi untuk mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari mikrokontrooler ke modul LCD.
2. RS adalah pin yang berfungsi sebagai selektor register (register sellect) yaitu dengan memberikan logika low (0) sebagai register perintah dan logika high (1) sebagai register data.
3. R/W adalah pin yang berfungsi untuk menentukan mode baca atau tulis dari data yang terdapat pada DB0 – DB7. Yaitu dengan memberikan logika low (0) untuk fungsi read dan logika high (1)untuk mode write.
4. Enable (E), berfungsi sebagai Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data.
2.3.2 Penulisan Data Register Perintah LCD (Liquid Cristal Display)
Penulisan data ke Register Perintah dilakukan dengan tujuan mengatur tampilan LCD, inisialisasi dan mengatur Address Counter maupun Address Data.
Kondisi RS berlogika 0 menunjukkan akses data ke Register Perintah. RW berlogika 0 yang menunjukkan proses penulisan data akan dilakukan. Nibble tinggi (bit 7 sampai bit 4) terlebih dahulu dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock.Kemudian Nibble rendah (bit 3 sampai bit 0) dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock lagi. Untuk mode 8 bit interface, proses penulisan dapat
2.3.3 Pembacaan Data Register Perintah LCD (Liquid Cristal Display)
Proses pembacaan data pada register perintah biasa digunakan untuk melihat status busy dari LCD atau membaca Address Counter. RS diatur pada logika 0 untuk akses ke Register Perintah, R/W diatur pada logika 1 yang menunjukkan proses pembacaan data. 4 bit nibble tinggi dibaca dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock dan kemudian 4 bit nibble rendah dibaca dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock. Untuk Mode 8 bit interface, pembacaan 8 bit (nibble tinggi dan rendah) dilakukan sekaligus dengan diawali sebuah pulsa logika 1 pada E Clock.
2.3.4 Pembacaan Data Register Data LCD (Liquid Cristal Display) M1632 Pembacaan data dari Register Data dilakukan untuk membaca kembali data yang tampil pada LCD. Proses dilakukan dengan mengatur RS pada logika 1 yang menunjukkan adanya akses ke Register Data. Kondisi R/W diatur pada logika tinggi yang menunjukkan adanya proses pembacaan data. Data 4 bit nibble tinggi (bit 7 hingga bit 4) dibaca dengan diawali adanya pulsa logika 1 pada E Clock dan dilanjutkan dengan data 4 bit nibble rendah (bit 3 hingga bit 0) yang juga diawali dengan pulsa logika 1 pada E Clock.
2.4 POWER SUPPLY
Power supply atau PSU merupakan suatu komponen komputer yang mempunyai fungsi sebagai pemberi suatu tegangan serta arus listrik kepada komponen - komponen komputer lainnya yang telah terpasang dengan baik pada motherboard atau papan induk, sedang tujuan awal dari penyaluran arus listrik ini adalah agar perangkat atau komponen - komponen komputer lainnya bisa berfungsi sebagaimana mestinya sesuai dengan tugasnya.
Arus listrik yang disalurkan oleh power supply ini merupakan arus listrik dengan jenis AC atau arus bolak balik, namun dengan kelebihannya PSU ini dapat mengubah arus AC tersebut menjadi arus DC atau merupakan arus yang searah karena pada dasarnya semua komponen yang terdapat pada perangkat komputer hanya bisa melakukan pergerakan pada satu aliran listrik.Power Supply yang digunakain yakni Adaptor 12 volt.
2.4.1 Adaptor 12 Volt
Adaptor adalah sebuah rangkaian yang berguna untuk mengubah tegangan AC yang tinggi menjadi DC yang rendah. Adaptor merupakan sebuah alternatif pengganti dari tegangan DC (seperti ;baterai,Aki) karena penggunaan tegangan AC lebih lama dan setiap orang dapat menggunakannya asalkan ada aliran listrik di tempat tersebut.
Gambar 2.6 Gambar Adaptor 12 v
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Pengujian pengukuran Kadar Garam dilakukan terhadap Air/cairan yang mengandung garam, dimana hasil pengukuran yang terbaca berupa hasil yang acak.
Pengujian ini dilakukan di :
Tempat : Kantor Prodi D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU Hari, Tanggal : Sabtu, 5 Juni 2018
Pukul : 15.00 WIB - selesai
Pengujian dilakukan dengan metode pengukuran langsung pada sampel yang akan diuji dengan penunjukan pada alat ukur.
3.2 Blok Diagram Sistem Rangkaian
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Sensor
Salinitas
Mikrokontroller ATmega8
LCD
Power Supply Adaptor (PSA)
3.3 Fungsi Blok Sistem
Keterangan dari Blok Diagram Sistem diatas adalah sebagai berikut : 1. Sensor Salinitas
Berfungsi untuk mengukur/mendeteksi kandungan kadar garam 2. ATmega 8
Berfungsi sebagai kontrol dan pembaca sinyal yang diberikan oleh sensor.
3. Power Suplay/Adaptor 12 volt
Berfungsi sebagai sumber tegangan keseluruh sistem.
4. LCD
Berfungsi sebagai output untuk menampilkan data.
3.4 Flowchart Alat
Selesai
Gambar 3.2 Flowchart Alat Mulai
Iniasalisasi
Read Out tegangan sensor
Konversi
Tampilkan data
3.5 Gambaran Umum
Sistem ini dibuat untuk menampilkan hasil pengukuran kadar garam dari suatu cairan/larutan yang akan diuji atau diukur. Dimana fungsi dari Power Supply Adaptor (PSA) adalah sebagai sumber tegangan, ATmega 8 sebagai kontrol dan pembaca sinyal yang diberikan oleh sensor dan outputnya yang akan ditampilkan melalui LCD. Untuk melakukan proses pengukuran kandungan kadar garam yang akurat, maka akan ditambahkan sebuah sensor di dalamnya yaitu sensor salinitas.
Sensor Salinitas akan mendeteksi Kandungan Kadar Garam pada cairan/larutan. Dari pemaparan di atas, sensor salinitas dengan kemampuan mengukur dan mendeteksi kadar garam akan menghasilkan nilai atau informasi persentase pada proses pengukuran kadar garam dalam bentuk digital yang ditampilkan oleh LCD. LCD 16x2 dipilih sebagai penampil atau sebagai informasi yang akan ditampilkan.
Mikrokontroler ATmega 8 digunakan sebagai pengolah data dan pembaca sinyal yang diberikan oleh sensor karena memiliki 32 buah pin I/O, dan 8 buah ADC internal, sedangkan sistem hanya menggunakan dua buah ADC untuk sensornya, dua buah masukan tombol, sebuah penampil LCD. Sistem pengukuran kadar garam yang dirancang dengan satuan µS/cm.
3.6 Skema Rangkaian Keseluruhan
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter.
Gambar 3.3 Rangkaian Keseluruhan Sistem
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Alat
4.1.1 Pengujian Sensor salinitas
Dibawah ini adalah gambar pengujian program untuk sensor temperatur Salinitas dengan menggunakan Software Arduino 1.8.3:
Gambar 4.1 Pengujian Program Sensor Salinitas
4.1.2 Pengujian LCD
Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa keterangan.
LCD dihubungkan langsung ke Port D dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD.
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set ( high ) pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ( 0). Hasil percobaan dalam pengujian LCD:
Gambar 4.2 Pengujian LCD
4.1.3 Pengujian Mikrokontroller ATmega328
Pada sistem ini menggunakan AT mega 8 sebagai modul utama controller, modul ini berfungsi untuk melakukan penerimaan data dan pengiriman data. AT mega berfungsi menghubungkan komunikasi data antara LCD dengan modul sensor. AT mega 8 menyimpan seluruh data input pada memory EEPROM, tujuannya adalah ketika ATmega 8 kehilangan power maka seluruh inputan tidak hilang sehingga dapat menampilkan inputan yang telah disimpan. Berikut ini adalah skematik rangkaian AT mega8 dengan sistem:
Gambar 4.3 Skematik Sistem Atmega 8
.
4.1.4 Program Alat
Sensor akan membutuhkan waktu yang relatif untuk menyetabilkan tegangan dan kondisi sensor. Dapat di simpulkan bahwa cara kerja sensor salinitas ini adalah untuk mendekteksi kadar garam pada cairan/larutan. Kemudian data dikirim ke mikrokontroller, pada mikrokontroller dikalibrasi untuk mendapatkan nilai yang sebenarnya. Setelah dikalibrasi data akan ditampilkan di LCD.
mengetahui bahwa rangkaian yang dirancang telah bekerja sesuai yang diharapkan.
Berikut adalah program keseluruhan:
4.2 #include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystallcd(8, 6, 5, 4, 3, 2);
float salinitas;
float volt;
intsensorValue;
constint numReadings1 = 10;
float readings1[numReadings1];
int readIndex1 = 0;
float total1 = 0;
float average1 = 0;
void setup() { lcd.begin(16, 2);
}void loop() {
sensorValue = analogRead(A5);
volt = sensorValue*0.0048887;
salinitas = (volt*14.21)-13.611;
if (salinitas<0){salinitas=0;}
total1 = total1 - readings1[readIndex1];
readings1[readIndex1] = salinitas;
total1 = total1 + readings1[readIndex1];
readIndex1 = readIndex1 + 1;
if (readIndex1 >= numReadings1) {readIndex1 = 0;}
average1 = total1 / numReadings1;
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("SalinitsDetktor");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(average1,0);
lcd.print(" ppt");
delay(1000);
}
Hasil Pengujian Alat
4.2.1 Keadaaan Ketika Alat Baru Dihidupkan
Untuk menghidupkan alat pertama sekali yaitu di hubungkan ke power supply maka alat tersebut akan menyala. Tampilan awal yang terdapat pada LCD akan terlihat seperti gambar dibawah ini :
Gambar 4.5 Tampilan awal Alat ketika baru dihidupkan
4.2.2 Data Hasil Pengujian Pengukuran Kadar Garam
Setelah melakukan penelitian pada pengukuran kadar garam dengan menggunakan variasi waktu, dan sampel air ½,1,dan 2 sendok makan untuk masing-masing Air 200 ml yang sudah dituang ke dalam gelas. Dari hasil pengambilan sampel tiap ½ ,1,dan 2 takaran sendok makan selama 1 menit, maka diperoleh data seperti terlihat pada data percobaan 4.1 di bawah ini:
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian menggunakan Alat uji Salinity Checker Jumlah
Takaran/sendok Makan
Waktu(menit) Kadar garam dengan alat
salinity checker
Kadar Garam dengan sensor salinitas
Trata-rata
Persentase Error %
½ 1 32µS/cm 34 µS/cm 0,06
1 1 36 µS/cm 40 µS/cm 0,11
2 1 40 µS/cm 44 µS/cm 0,1
4.2.3 Perhitungan Trata-rata Persentase Error Pengujian
KR =Hasil pengujian Alat yang dibuat hasil pengujian pembanding X 100%
Hasil Pengujian Alat pembanding
a. Menghitung Trata-rata
Sampel 1 % KR = 34-32µS/cm X 100% = 0,06 32
b. Sampel 2 % KR= 40-36 µS/cm X 100 % =0,11 36
c. Sampel 3 %KR = 44-40 µS/cm X 100% = 0,1 40
4.4 Analisa Percobaan
Dari Hasil Pengujian di atas dapat dilihat, bahwa Banyaknya Garam yang terdapat pada air sesuai dengan sampel takaran tersebut dapat mempengaruhi nilai kepekaan /jumlah kandungan garam dalam air tersebut. Dimana bukan hanya sampel air ini saja yang bisa diukur menggunakan sensor salinitas melainkan seperti Alkohol,Kecap Asin,air parit,maupun cairan atau larutan apa saja bisa diukur tingkat Salinitasnya,.Hasil Pengujian tersebut membukttikan bahwa alat ukur Salinitas yang saya buat tersebut memiliki selisih Nilai Persentase Error yang tidak jauh dengan alat pembandingnya seperti yang saya persentasekan di atas sehingga nilai kepekaan suatu sampel yang akan diuji salinitasnya tidak berbanding jauh nilai keakuratannya
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
1.1 Kesimpulan
Berdasarkan pengujian yang telah diselesaikan, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Pengujian alat Ukur dengan sensor Salinitas yang dilakukan dengan jumlah takaran 1 sendok makan memiliki Nilai 40 µS/cm , dengan Persentase Error dengan dengan Salinity Checker yaitu 0,11%
2. AT mega 8 berfungsi sebagai menu utama controller yang melakukan penerimaan dan pengiriman data pada alat ukur salinitas.
3. Pengujian semua system program alat dilakukan agar rangkaian yng terdapat pada alat salinitas dapat berjalan dengan baik.
1.2 Saran
Beberapa hal yang dapat disarankan dari pengujian alat pada tugas akhir ini adalah:
1. Sebaiknya perlu perbaikan sistem keseluruhan dalam proses Pengujian kadar Garam untuk mendapatkan Hasil yang lebih akurat lagi dan efektif.
2. Sebaiknya Harus lebih memperbanyak data Percobaan Pengujian alat, Sehingga Tingkat Keakuratannya Sngat Terjamin dan efektif.
3. Sebaiknya diperlukan pengujian kalibrasi pada alat pembanding juga sebelum memulai pengukuran pada alat yang akan diuji.
4. Perlunya Pendamping/teman pada saat pengujian sehingga dapat dilaksanakan dengan baik dan lancar dalam melakukan setiap pengujian.
DAFTAR PUSTAKA
Febriana, Kirana. 2016. Rancang Bangun Sistem Kadar Garam Universitas Dipenogoro. Semarang
Safitri Dina.2015.Pembuatn Alat Ukur Salinitas .UNP.Padang .http://eprints.uny.ac.id/6833/1/ARTIKEL...pdf
Diakses pada tanggal 8 Juli 2018
http://Sariilearning.blogspot.co.id/2015/01/pengertian-Mikrokontroller ATMEGA8 o.html
Diaksespadatanggal8 Juli 2018
Dendi, Setiawan. 2008.Kadar Garam Dan Prinsip Sensor SalinitasUniversitas Brawijaya Malang
Anonim. 2012. Elektronika Dasar LCD (Liquid Crystal Display). http://elektronika- dasar.we.id/lcd-liquid-cristal-display.html . [10 Mei 2018].
Sucitra, Trisna. 2015. Definisi ATmega328. http://trisnote.blogspot.com/2015/11/at- mega328.html. [13 Juni 2018]
Sugara, B. 2015. Pengertian Mikrokontroller. http://eprints.polsri.ac.id/pengertian-m- ikrokontroller.html. [15 Mei 2018].
Trinanda. 2014. Inovasi dan Keatifitas Seputar Teknologi. http://ym-try.blogspot.- com/2014/02/atmega28.html. [13 Juni 2018]
Wikipedia. 2018. Pengertian Power Supply. https://id.wikipedia.org/wiki/Jagung.
[15 Mei 2018].
LAMPIRAN
Lampiran 1. : Sebelum Pengukuran salinitas
A. Sebelum pengukuran salinitas
Lampiran 2 : Hasil Pengukuran Salinitas
B Sesudah Pengukuran Salinitas
