HALAMAN JUDUL
SEKOLAH TINGGI METEOROLOGI KLIMATOLOGI DAN GEOFISIKA PROGRAM STUDI INSTRUMENTASI
MAKALAH
MIKROKONTROLER DAN SISTEM INSTRUMENTASI
RANCANG BANGUN PENGUKUR TEKANAN UDARA DENGAN SENSOR MPX4100 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega16
Oleh :
1. Aidil Marsal (NPT. 41.13.0002) 2. Elma Kumilaita S (NPT. 41.13.0008) 3. Gita Priyo Aditya (NPT. 41.13.0013) 4. Justinus Risto (NPT. 41.13.0018) 5. Naufal Mufadhol (NPT. 41.13.0023) 6. Shodiq Winarko (NPT. 41.13.0028)
RANCANG BANGUN PENGUKUR TEKANAN UDARA DENGAN
SENSOR MPX4100 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega16
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Tim Penyusun panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan berkat dan rahmat-Nya, sehingga Tim Penyusun dapat menyelesaikan makalah “Rancang Bangun Pengukur Tekanan Udara dengan Sensor MPX4100 berbasis Mikrokontroler ATMega16”. Di dalam penyusunan makalah ini, Tim Penyusun banyak menghadapi kendala dan masalah, akan tetapi atas bantuan dan dorongan dari banyak pihak akhirnya Tim Penyusun dapat menyelesaikan makalah ini. Untuk itu pada kesempatan ini Tim Penyusun hendak mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Bapak Agus Tri Sutanto, selaku Kepala Prodi Instrumentasi,
2. Maulana Fakih Latief, selaku dosen Mata Kuliah Mikrokontroler dan Sistem Instrumentasi, serta
3. Seluruh rekan Kelas Instrumentasi 5A
Kritik dan saran Tim Penyusun harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Atas perhatiannya Tim Penyusun ucapkan terima kasih.
Tangerang Selatan, 17 Oktober 2016
1. JUDUL
Rancang Bangun Pengukur Tekanan Udara dengan Sensor MPX4100 berbasis Mikrokontroler ATMega16
2. ABSTRAK
Sensor tekanan dalam penggunaannya sudah semakin luas. Namun tidak memiliki alternatif aplikasinya dan satuan tekanannya tidak dapat dipilih oleh penggunanya. Tekanan udara didefinisikan sebagai berar dari suatu kolom udara. Tekanan udara adalah salah satu faktor yang mempengaruhi cuaca sehingga diperlukan alat yang dapat mengukur tekanan udara. Alat yang dibuat dalam penelitian ini adalah alat ukur tekanan udara yang pengamatannya oleh pengamat cuaca dapat dilakukan dengan bantuan sensor dan mikrokontroler. Sensor yang digunakan adalah sensor MPX4100 yang dihubungkan dengan ADC kemudian ke mikrokontroler. Sistem pemrosesan data menggunakan IC Mikrokontroler ATMega16 yang diprogram menggunakan bahasa C. Penelitian ini menghasilkan sistem pengukuran tekanan udara yang berbasis mikrokontroler ATMega16.
Kata kunci : Tekanan udara, sensor MPX4100, mikrokontroler ATMega16, ADC 3. LATAR BELAKANG
Bersamaan dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat terutama dibidang alat ukur, contohnya dalam pengukuran kejadian-kejadian alam seperti suhu, kelembaban, tekanan, dan masih banyak lagi. Pada pengukuran ini melibatkan besaran-besaran fisika yang merupakan dasar bagi pengukuran. Untuk itu dilakukan sebuah penelitian salah satu faktor pengkuran kejadian alam yaitu tekanan udara.
Masalah yang dihadapi adalah pada saat kita membutuhkan suatu alat pengukur tekanan ketika berada di daerah sangat terpencil untuk mengetahui keadaan karakteristik cuaca pada daerah tersebut. Walaupun terdapat berbagai macam alat pengukur tekanan seperti barometer air raksa, barometer aneroid, serta barograph, namun alat-alat tersebut masih kurang praktis dan kurang efesien apabila dibawa pada tempat-tempat yang terpencil.
Dengan adanya contoh permasalahan seperti di atas, maka penyusun akan mencoba penelitian lebih lanjut menggunakan sensor tekanan. Alat ini dapat bekerja dalam jangka waktu yang lama tanpa harus diberhentikan karena
alat ini memang dirancang sedemikian rupa untuk dapat bekerja di suatu tempat terpencil dengan sumber tegangan sendiri.
4. TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dari penelitian ini adalah membuat sistem pengukuran tekanan udara. Dengan menggunakan sebuah alat dalam satu sistem, di mana dapat dimanfaatkan sebagai referensi penentu di dalam melakukan suatu pekerjaan. Dengan pembuatan alat ini diharapkan dapat membantu mempermudah menentukan salah satu parameter cuaca pada suatu daerah atau lokasi tertentu. 5. BLOK DIAGRAM
6. LANDASAN TEORI
Sensor tekanan MPX4100AP merupakan seri Manifold Absolute Pressure (MAP) yaitu sensor tekanan yang dapat membaca tekanan udara dalam suatu manifold. Pada dasarnya sensor tekanan MPX4100 adalah sebuah sensor tekanan yang sudah dilengkapi dengan rangkaian pengkondisi sinyal dan temperatur kalibrator yang membuat sensor ini stabil terhadap perubahan suhu. Untuk akurasi pengukuran sensor ini menggunakan teknik micro machine, thin film metalization dan proses bipolar semikonduktor. Bentuk fisik dari sensor tekanan MPX4100 cukup kecil sehingga dapat digunakan dengan lebih praktis dan efisien tempat peletakan sensor tekanan MPX4100 tersebut. Dengan adanya rangkaian pengkondisi sinyal, sensor ini dapat terhubung langsung pada
g Sensor Tekanan
MPX4100AP
ADC (Analog to Digital Converter) LCD (Liquid Crystal Display) Mikrokontroler ATMega16 Power Supply
Gambar 10. Blok Diagram Barometer Digital dengan Sensor MPX4110 berbasis ATMega16
Analog to Digital Converter. Bentuk fisik sensor tekanan MPX4100 cukup kecil seperti terlihat pada Gambar 2.
Rangkaian pengkondisi sinyal menghasilkan tegangan analog dengan Skala Penuh (full scale) hingga 5 Volt. Sesuai datasheet dari sensor tekanan, fitur yang dimiliki oleh sensor tekanan tipe MPX4100AP ini adalah :
1. 1.8% maximum error, 0° to 85°C 2. Tegangan catu daya 5 V.
3. Range output 0,2 – 4,8 V. 4. Range tekanan 15 – 115 kPa. 5. Sensitifity 0.8 mV/kPa.
Sensor tekanan yang digunakan dalam artikel ini yaitu MPX4100AP, kerena sensor ini merupakan sensor tekanan tipe absolut. Selain tipe tekanan absolut, sensor ini tidak membutuhkan rangkaian penguat tegangan, hanya saja sensor ini membutuhkan dua buah kapasitor untuk penstabil tegangan yang dihubungkan paralel dengan kaki catu dayanya. Output MPX4100AP berupa tegangan analog yang dapat langsung dihubungkan dengan ADC. Rangkaian sensor tekanan dapat dilihat pada Gambar 2.
Pada kondisi ini, pengukuran dilakukan mulai dari ketinggian 1000 meter dari atas laut dan data tekanan diambil pada perubahan ketinggian 100 meter. Tekanan atmosfir dapat berubah tergantung ketinggiannya dari permukaan laut, semakin tinggi dari permukaan laut maka semakin kecil tekanan atmosfir bumi. Hasil pengukuran sensor tekanan pada ketinggian 1000 meter sampai dengan 2000 meter diatas permukaan laut disajikan pada Tabel 1.
Gambar 2. Sensor Tekanan MPX4100AP
Gambar 3. Rangkaian Sensor Tekanan MPX4100AP
Tabel 1. Perbandingan Tekanan dengan Ketinggian
No Tinggi (meter) Tekanan (kPa) Tegangan Output (volt)
1. 1000 89,875 4 2. 1100 88,790 3,94 3. 1200 87,716 3,88 4. 1300 86,652 3,82 5. 1400 85,599 3,77 6. 1500 84,556 3,71 7. 1600 83,524 3,66 8. 1700 82,501 3,6 9. 1800 81,489 3,55 10. 1900 80,487 3,49 11. 2000 79,495 3,44
Data tekanan pada Tabel 1 diperoleh dari hasil pengukuran tegangan sensor MPX4100AP yang diolah mikrokontroler menggunakan persamaan-persamaan berikut ini :
P= Vout+0,0810135 VCC+0,1 +0,1518 0,01059 (1) Keterangan:
P = nilai tekanan dengan satuan kilo Pascal (kPa) Vout = tegangan output sensor (volt)
Data pada Tabel 1 menunjukkan bahwa semakin tinggi di atas permukaan laut maka tekanan udara semakin kecil. Setiap kenaikan 100 meter, perubahan tekanan udara rata-rata 1.038 kPa
7. RANCANGAN MEKANIK
Gambar 4. Rancangan Mekanik Barometer dengan Sensor MPX4100AP berbasis Mikrokontroler ATMega16
8. RENCANA ANGGARAN BIAYA (RAB)
Tabel 2. Rencana Anggaran Biaya Perancangan Barometer Digital dengan Sensor MPX4100 berbasis Mikrokontroler ATMega16
No Komponen/baranNama g
Jumlah
barang Satuan
Harga
Satuan Harga Total
1. Sensor MPX4100 1 buah 350.000 350.000
2. ATMega16 1 buah 50.000 50.000
3. LCD 16X2 1 buah 50.000 50.000
4. Peralatan dan
komponen 1 set 500.000 500.000
5. Biaya tak terduga - - 100.000 100.000
TOTAL ANGGARAN 1.050.0000
9. LANGKAH KEGIATAN
Tabel 3. Langkah Kegiatan Perancangan Barometer Digital dengan Sensor MPX4100 berbasis MIkrokontroler ATMega16
No Minggu ke- Kegiatan
1. 1 Menyusun Rencana perancangan dan RAB 2. 2 Merancang system mekanik dan mulai belanja
komponen
3. 3 Mulai membuat PCB dan merakit komponen 4. 4 Mulai membuat PCB dan merakit komponen 5. 5 Pengujian dan validasi
DAFTAR PUSTAKA
http://elektronika-dasar.web.id/sensor-tekanan/ (diakses pada tanggal 14 Oktober 2016 pukul 20:57 WIB)
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/laila-katriani-ssi-msi/ppt-sensor-tekanan.pdf (diakses pada tanggal 14 Oktober 2016 pukul 21:00 WIB)
http://dokumen.tips/documents/sensor-tekanan-55c09855d2667.html (diakses pada
