MONITORING INDEKS TEMPERATUR LINGKUNGAN UNTUK PERSIAPAN LATIHAN JASMANI MILITER PADA KOMPUTER DENGAN MEDIA WIRELESS

TUGAS AKHIR – TE090362

MONITORING INDEKS TEMPERATUR LINGKUNGAN UNTUK

PERSIAPAN LATIHAN JASMANI MILITER PADA KOMPUTER

DENGAN MEDIA WIRELESS

Bobby Prayogo NRP 2211039017 M. Izudin Rochmawan NRP 2211039022 Dosen Pembimbing Slamet Budiprayitno, S.T., M.T. Eko Pujiatno Matni, S.Pd.

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014

FINAL PROJECT –TE090362

MONITORING INDEX TEMPERATURE ENVIRONMENT FOR

PREPARATION OF MILITARY PHYSICAL EXERCISE ON THE

COMPUTER WITH WIRELESS MEDIA

Bobby Prayogo NRP 2211039017 M. Izudin Rochmawan NRP 2211039022 Supervisor Slamet Budiprayitno, S.T., M.T. Eko Pujiatno Matni, S.Pd.

ELECTRICAL ENGINEERING D3 STUDY PROGRAM Industrial Technology Faculty

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014

MONITORING INDEKS TEMPERATUR LINCKUNGAN UNTUK PERSIAPAN LATIHAN JASMANI IT,IILITER

PAI}A KOMPUTER DENCAN MEDIA WIRELT.SS

TUGAS

AKHIR

tliajukan cuna Memenuhi sebagian persyaratan Untuk Memperoleh Celar Ahli Madya

Pada

Bidang Studi Teknik Elektro lndustri Program Studi D3 Teknik Elektro

Fakultas Teknologi lndustri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Menyetujui : Dosen Pembimbing.

Eko Pujiatnp Matni, S.Pd, N tP. t9710330199403 _{t 00?}

SURABAYA JUNI, 20t 4

MONITORING INDEKS TEMPERATUR LINGKUNGAN UNTUK PER,SIAPAN _{LATIHAN JASMANI il,IILITER}

PAT}A _{KOMPUTER DENCAN MEDIA WTRELE'SS}

TUGAS

AKHIR

I}aiukan Guna Memenuhi Sebagian persyaratan Lintuk Memperoleh Celar Ahli Madya

Pada

Bidang Studi Teknik Elekrro lndusrri Pnogram Studi

Di Teknik

Elektr:o

Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

2010t21002

SIJRABAYA

.luNl.20l4

yetuS u r : embimbing.

vii

MONITORING INDEKS TEMPERATUR LINGKUNGAN UNTUK PERSIAPAN LATIHAN JASMANI MILITER

PADA KOMPUTER DENGAN MEDIA WIRELESS

Nama Mahasiswa : 1. Bobby Prayogo (2211039017) 2. M. Izudin Rochmawan (2211039022) Dosen Pembimbing : 1. Slamet Budiprayitno, S.T., M.T.

197811132010121002 2. Eko Pujiatno Matni, S.Pd. 197103301994031002

ABSTRAK

Latihan jasmani militer merupakan suatu bentuk latihan fisik yang banyak mengandung tingkat resiko cedera tinggi dan aktivitasnya banyak dilaksanakan di medan terbuka yang dipengaruhi oleh kondisi alam atau cuaca. Ditengah kondisi alam yang tidak menentu, prajurit terkadang dihadapkan pada temperatur lingkungan yang terlalu tinggi. Ketika temperatur lingkungan mempengaruhi suhu tubuh hingga mencapai 400_{C atau lebih, hal ini dapat memicu} terjadinya heat stress dan apabila temperatur tubuh terus meningkat hal ini dapat menyebabkan heat stroke sym. yang beresiko kematian.

Pada tugas akhir ini dibahas sistem monitoring indeks temperatur yang nilainya dapat mewakili perubahan temperatur yang ada pada suatu lingkungan. Dua buah sensor SHT11 dihubungkan dengan mikrokontroler untuk menghitung nilai dry bulb temperature, wet bulb temperature, dan black globe temperature. Kemudian nilai – nilai tersebut dikalkulasi oleh mikrokontroler untuk mendapatkan indeks temperatur. Hasilnya ditampilkan di LCD dan dikirimkan melalui RF Modul agar dapat di monitoring melalui komputer.

Dengan alat ini indeks temperatur lingkungan dapat diketahui saat di lapangan dan dapat di monitoring dari kejauhan melalui komputer. Dari hasil perbandingan pengujian dengan peralatan yang dimiliki BMKG Juanda, terdapat perbedaan nilai dry bulb temperature, wet bulb temperature, dan black globe temperature dengan rata – rata persen error kurang dari 1,5 persen. Berdasarkan pengujian komunikasi wireless pada ketinggian RF Modul 1 meter, jarak maksimum yang dapat ditempuh sejauh 300 meter di ruangan terbuka dan minim ganguan.

ix

MONITORING INDEX TEMPERATURE ENVIRONMENT FOR PREPARATION OF MILITARY PHYSICAL EXERCISE

ON THE COMPUTER WITH WIRELESS MEDIA Student Name : 1. Bobby Prayogo (2211039017)

2. M. Izudin Rochmawan (2211039022)

Supervisor : 1. Slamet Budiprayitno, S.T., M.T. 197811132010121002

2. Eko Pujiatno Matni, S.Pd. 197103301994031002

ABSTRACT

Military physical training is a form of physical exercise that contains a high level of risk and injury. Many activities carried out in an open field that is affected by natural conditions or weather. Amid the natural conditions of uncertainty, soldiers sometimes faced with the ambient temperature that too high. When the ambient temperature affects body temperature up to 400_{C or more, this can lead to heat} stress and when the body temperature continues to rises this could lead to heat stroke sym. the risk of death.

In this final project discusses the monitoring system temperature index that the value representing a change of temperature that exist in an environment. Two SHT11 sensors connected to the microcontroller to calculate the dry bulb temperature, wet bulb temperature and black globe temperature. Then it calculated by the microcontroller to obtain the temperature index. The results are displayed on the LCD and transmitted via RF module in order to monitoring through the computer.

With this tool, the index can be seen when the ambient temperature in the field and in the monitoring of the distance through the computer. From the results of comparison testing with equipment owned BMKG Juanda, there are differences in the value of dry bulb temperature, wet bulb temperature, and black globe temperature with the average percent error are less than 1.5 percent. Based on testing of wireless communication at a height of 1 meter RF Module, the maximum distance that can be reached within 300 meters in open space and minimal disturbance.

xi

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah serta karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul :

”Monitoring Indeks Temperatur Lingkungan untuk Persiapan Latihan Jasmani Militer pada Komputer dengan Media Wireless“

Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk menyelesaikan mata kuliah dan memperoleh nilai pada Tugas Akhir.

Dengan selesainya Tugas Akhir ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua atas limpahan doa, kasih sayang, dan perhatian yang telah diberikan kepada penulis.

2. Bapak Slamet Budiprayitno,S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing.

3. Bapak Eko Prayitno Matni,S.Pd. selaku dosen pembimbing. 4. Semua pihak yang telah memberikan dorongan untuk

menyelesaikan Tugas Akhir.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam Tugas Akhir ini. Kritik dan saran untuk perbaikan Tugas Akhir ini sangat diperlukan. Akhir kata semoga tugas ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Surabaya, Juni 2014

xiii

DAFTAR ISI

JUDUL ... i PENGESAHAN ... iii ABSTRAK ... vii ABSTRACT ... ix KATA PENGANTAR ... xi

DAFTAR ISI ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Permasalahan ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Maksud dan Tujuan ... 2

1.5. Sistematika Laporan ... 3

1.6. Relevansi ... 3

BAB II TEORI PENUNJANG ... 5

2.1. Indeks Temperatur ... 5

2.1.1 Dry Bulb Temperature ... 6

2.1.2 Wet Bulb Temperature ... 6

2.1.3 Kelembapan Udara ... 7

2.1.4 Black Globe Temperature ... 8

2.1.5 Sangkar Meteorologi ... 8

2.2. Modul Sensor Temperatur dan RH SHT11 ... 9

2.2.1 Prinsip Kerja ... 9 2.2.2 Informasi General ... 10 2.2.2 Dimensi ... 10 2.2.3 Chip Sensor ... 11 2.2.4 Start Up ... 11 2.2.5 Mengirimkan Perintah ... 11 2.2.6 Pengukuran RH dan T ... 12

2.2.7 Konversi Sinyal Output untuk (RH) ... 12

2.2.8 Konversi Sinyal Output untuk Temperatur ... 12

2.3 LCD (Liquid Crystal Display) ... 13

2.4 Keypad Matrik 4x4 ... 14

2.4.1 Prinsip Dasar Scanning Keypad ... 15

xiv

2.5.1 Dimensi ... 17

2.5.2Menghubungkan dengan Mikrokontroler ... 17

2.5.3 Menghubungkan dengan Komputer ... 17

2.5.4 Komunikasi antara RF Modul ... 18

BAB III PERANCANGAN ALAT ... 19

3.1. Konfigurasi Alat Indeks Temperatur ... 19

3.2. Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ... 20

3.2.1 Perancangan Casing Alat Indeks Temperatur ... 20

3.2.2 Perancangan Casing Penerima RF Modul ... 22

3.2.3 Tripod ... 23

3.2.4 Tiang Pancang ... 23

3.2.5 Mikrokontroler ATmega 16 ... 24

3.2.6 LCD (Liquid Crystal Display) ... 26

3.2.7 Modul Sensor Temperatur dan Kelembapan SHT11 ... 27

3.2.8 RF Modul JZ881490 ... 28

3.3. Peracangan Perangkat Lunak (Software) ... 29

3.3.1 Diagram Pemrogaman Mikrokontroler ... 30

3.3.2 Sub Pemrogaman Kata Kunci ... 31

3.3.3 Proses Pembacaan Sensor SHT11(Temperatur) ... 32

3.3.4 Proses Pembacaan Sensor SHT11(Kelembapan) ... 33

3.3.5 Proses Perhitungan Td,Tw,Tbg dan Indeks Temperatur ... 34

3.3.6 Proses Pemrograman Pengambilan Keputusan ... 35

3.3.7 Proses Pemrogaman Informasi Kode Warna ... 36

3.3.8 Interface Indeks Temperatur ... 37

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT ... 39

4.1. Pengujian Sensor SHT11 ... 39

4.1.1 Perbandingan Dry Bulb Temperatur (Td) ... 39

4.1.2 Perbandingan Wet Bulb Temperatur (Tw) ... 41

4.1.3 Perbandingan Black Globe Temperatur (Tbg) ... 43

4.1.4 Perbandingan Td tanpa Sangkar Meteorologi... 45

4.2. Pengujian RF Modul ... 47

4.2.1 Penngujian Jarak Maksimum ... 47

4.2.2 Waktu Tunda di Tempat Terbuka ... 49

4.2.3 Waktu Tunda di Tempat Tertutup ... 50

4.3. Pengujian Regulator Tegangan ... 51

xv

4.5. Pengujian Antarmuka dengan Delphi 7 ... 53

BAB V PENUTUP ... 57 5.1. Kesimpulan ... 57 5.2. Saran ... 57 DAFTAR PUSTAKA ... 59 LAMPIRAN ... A-1 Lampiran A Program Mikrokontroler ... A-1 Lampiran B Program Antarmuka ... B-1 Lampiran C Dokumentasi Alat ... C-1 RIWAYAT HIDUP ... D-1

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Wet Bulb Thermometer dan Dry Bulb Thermometer . 7

Gambar 2.2 Black Globe Thermometer ... 8

Gambar 2.3 Sangkar Meteorologi ... 9

Gambar 2.4 Dimensi Sensor SHT11 pada millimeter,(1mm=0,039 inch) ... 10

Gambar 2.5 Urutan “Transmisi Start” ... 11

Gambar 2.6 Dimensi LCD 20x4 ... 14

Gambar 2.7 Rangkaian Interface Keypad 4x4 ... 15

Gambar 2.8 Rangkaian Dasar Keypad 4X4 ... 16

Gambar 2.9 Dimensi RF Modul JZ881 ... 17

Gambar 2.10 Menghubungkan RF Modul dengan Mikrokontroler . 17 Gambar 2.11 Menghubungkan RF Modul dengan Komputer ... 18

Gambar 2.12 Waktu Tunda ketika Komunikasi ... 18

Gambar 3.1 Diagram Konfigurasi Alat Indeks Temperatur ... 19

Gambar 3.2 Perancangan Casing Alat Indeks Temperatur ... 21

Gambar 3.3 Perancangan Casing Penerima Data RF Modul ... 22

Gambar 3.4 Tripod. ... 23

Gambar 3.5 Tiang Pancang ... 23

Gambar 3.6 Perancangan Konfigurasi Mikrokontroler Alat Indeks Temperatur... 25

Gambar 3.7 Rangkaian LCD 4X20 dengan Shift Register ... 26

Gambar 3.8 Modul Sensor SHT11 tampak atas ... 27

Gambar 3.9 Rangkaian Modul Sensor SHT11 ... 28

Gambar 3.10 Cara Penyambungan ke Mikrokontroler ... 28

Gambar 3.11 Cara Penyambungan ke Komputer ... 29

Gambar 3.12 Flowchart Pemograman Mikrokontroler untuk Alat Indeks Temperatur ... 30

Gambar 3.13 Flowchart Pemograman Kata Kunci ... 31

Gambar 3.14 Flowchart Pemograman Membaca Temperatur ... 32

Gambar 3.15 Flowchart Pemograman Membaca Kelembapan. ... 33

Gambar 3.16 Flowchart Pemograman Perhitungan Td, Tw, Tbg, dan Indeks Temperatur. ... 34

Gambar 3.17 Flowchart Pemograman Pengambilan Keputusan. .... 35

Gambar 3.18 Flowchart Pemograman Informasi Kode Warna. ... 36

xvi

Gambar 4.1 Perbandingan (Td) ... 40

Gambar 4.2 Perbandingan (Tw) ... 42

Gambar 4.3 Perbandingan (Tbg). ... 44

Gambar 4.4 Peralatan Dry Bulb Thermometer, Wet Bulb Thermometer, dan Black Globe Thermometer BMKG. ... 45

Gambar 4.5 Pengujian Alat TA Indeks Temperatur. ... 45

Gambar 4.6 Perbandingan Td tanpa Sangkar Meteorologi ... 46

Gambar 4.7 Pengaruh Sangkar Meteorologi pada Sensor SHT11. 47 Gambar 4.8 Perbandingan Jarak Maksimum x dan y. ... 48

Gambar 4.9 Rata-Rata Waktu Tunda di Tempat Terbuka ... 49

Gambar 4.10 Rata-Rata Waktu Tunda di Tempat Tertutup ... 50

Gambar 4.11 Pengujian Voltage Regulator. ... 51

Gambar 4.12 Tampilan Antarmuka Setting Port. ... 53

Gambar 4.13 Tampilan Antarmuka Monitoring dan Database ... 54

Gambar 4.14 Tampilan Antarmuka Jendela Cetak Laporan ... 55

Gambar 4.15 Tampilan Antarmuka Jendela Laporan Monitoring ... 55

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kode Perintah Sensor SHT11 ... 11

Tabel 2.2 Koefisien Konversi Kelembapan ... 13

Tabel 2.3 Koefisien Konversi Temperatur (d1) ... 13

Tabel 2.4 Koefisien Konversi Temperatur (d2) ... 13

Tabel 2.5 Konfigurasi Pin LCD ... 14

Tabel 2.6 Lama waktu tunda yang dihasilkan ... 18

Tabel 4.1 Perbandingan dan % Error (Td) ... 39

Tabel 4.2 Perbandingan dan % Error (Tw) ... 41

Tabel 4.3 Perbandingan dan % Error (Tbg) ... 43

Tabel 4.4 Perbandingan (Td) Ketika tanpa Sangkar Meteorologi ... 45

Tabel 4.5 Jarak Maksimum Komunikasi RF Modul Pada Ketinggian 1 m ... 47

Tabel 4.6 Jarak Maksimum Komunikasi RF Modul Pada Ketinggian lebih dari 8 m ... 48

Tabel 4.7 Pengujian RF Modul Pada Tempat Terbuka ditinjau dari Waktu Tunda ... 49

Tabel 4.8 Pengujian RF Modul Pada Tempat Tertutup ditinjau dari waktu tunda ... 50

Tabel 4.9 Hasil Pengujian Regulator Tegangan... 51

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN ... A-1

Lampiran A Program Mikrokontroler ... A-1

Lampiran B Program Antarmuka ... B-1

xiv

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Latihan jasmani militer meliputi olahraga umum dan olahraga militer, ini merupakan suatu bentuk latihan fisik yang banyak mengandung tingkat resiko cedera tinggi dan aktivitasnya banyak dilaksanakan di medan terbuka yang dipengaruhi oleh kondisi alam atau cuaca. Ditengah kondisi alam yang tidak menentu, prajurit terkadang dihadapkan pada temperatur lingkungan yang terlalu tinggi. Ketika temperatur lingkungan mempengaruhi suhu tubuh hingga mencapai 400_{C atau lebih, hal ini dapat memicu terjadinya heat stress dan apabila}

temperatur tubuh terus meningkat hal ini dapat menyebapkan heat stroke sym. yang beresiko kematian.

Agar latihan dapat mencapai sasaran yang diharapkan maka diperlukan parameter pendukung yaitu manusia, peralatan, kondisi medan, cuaca dan dana yang digunakan. Setiap bentuk latihan dilaksanakan secara bertahap, bertingkat dan berlanjut sehingga dibutuhkan program latihan yang terencana dengan baik dan benar. Bila dalam latihan terdapat suatu korban maka latihan tersebut dianggap tidak berhasil. Untuk itulah setiap penyelenggara latihan harus memiliki rencana yang baik dan memahami segala yang berhubungan dengan perangkat dan parameter pendukung latihan khususnya pengamanan pencegahan kecelakaan latihan, agar terhindar resiko kegagalan saat sebelum, selama, dan sesudah latihan itu dilaksanakan.

Untuk mendukung dalam memantau dan mengetahui kondisi perubahan cuaca atau alam yang tidak menentu serta menghindari adanya korban pada saat latihan maka digunakan peralatan indeks temperatur yang bertujuan untuk mengetahui temperatur lingkungan di daerah dimana kita mengadakan latihan sehingga dengan adanya data tentang indeks temperatur tersebut akan dapat diambil keputusan apakah latihan tersebut diselengarakan atau tidak guna menghindari terjadinya resiko adanya korban.

Namun peralatan indeks temperatur yang dimiliki TNI saat ini masih manual dalam pembacaan, pengeluaran informasi, dan memerlukan tiga personel yang dioperasionalkan untuk memantau. Yaitu melibatkan petugas piket sebagai menaik-turunkan bendera, tim kesehatan sebagai pemantau, dan tim perhubungan sebagai penyampaian berita atau informasi tentang keputusan yang akan

2

diambil. Dalam pembacaan perlu pengamatan yang tajam, dan pengambilan keputusan lambat karena dibutuhkan waktu koordinasi antar masing-masing petugas.

Oleh karena itu, melihat kendala yang terjadi di lapangan saat ini maka penulis membuat Tugas Akhir tentang, ”Monitoring Indeks Temperatur Lingkungan untuk Persiapan Latihan Jasmani Militer pada Komputer dengan Media Wireless.” Dengan ini, diharapkan pendeteksian dapat dilakukan sedini mungkin sehingga pengamanan serta pencegahan kecelakaan terhadap segala bentuk bahaya latihan yang diakibatkan oleh perubahan temperatur dapat dihindari.

1.2 Permasalahan

Dalam Tugas Akhir ini permasalahan yang terjadi adalah : a. Monitoring terhadap indeks temperatur selama ini masih

manual dan membutuhkan tiga personil untuk melakukan pengamatan, sehingga dibutuhkan sistem yang dapat memonitoring secara otomatis.

b. Pengambilan keputusan selama ini masih lambat karena dibutuhkan koordinasi antar masing-masing petugas, sehingga dibutuhkan sistem yang dapat memonitoring secara otomatis.

c. Keseluruhan proses monitoring indeks temperatur selama ini membutuhkan kurun waktu 20-30 menit, sehingga dibutuhkan sistem yang dapat memonitoring secara real time dan otomatis.

1.3 Batasan Masalah

Dalam pembuatan Tugas Akhir ini memiliki batasan masalah sebagai berikut :

Hanya membahas dry bulb temperature, wet bulb temperature, dan black globe temperature, tidak membahas cuaca serta perubahan alam secara mendetail.

1.4 Tujuan

Tujuan yang akan dicapai dalam penuliskan Tugas Akhir ini adalah:

a. Membuat sebuah sistem yang dapat memonitoring indeks temperatur secara real time dan otomatis.

3

b. Membuat sebuah sistem yang dapat mendukung pengambilan keputusan secara otomatis.

c. Membuat sebuah sistem yang dapat menyimpan hasil monitoring yang pernah dilakukan.

1.5 Sistematika Laporan

Dalam penyusunan buku Tugas Akhir ini, pembahasan mengenai sistem alat dibagi menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut :

Bab I : PENDAHULUAN

Dalam bab ini mendiskripsikan tentang latar belakang, permasalahan, batasan masalah, tujuan, ruang lingkup, sistematika laporan, serta relevansi penulisan Tugas Akhir.

BAB II : TEORI PENUNJANG

Dalam bab ini berisi penjelasan dasar teori mengenai konsep yang digunakan dalam perancangan Tugas Akhir ini, meliputi pembahasan tentang temperatur, sensor SHT11, RF Modul, keypad, dan LCD. BAB III : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

Dalam bab ini akan dibahas secara detail tentang rangkaian - rangkaian yang digunakan serta perangkat lunak berupa program yang membantu pengaktifan alat tersebut.

BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA DATA

Dalam bab ini berisi data-data pengukuran dan pengujian beserta analisa terhadap prinsip kerja dari alat yang dibuat meliputi pengujian hardware, software dan pengujian keseluruhan.

BAB V : PENUTUP

Dalam bab ini berisi kesimpulan yang diperoleh dari pembuatan Tugas Akhir dan saran-saran untuk pengembangan lebih lanjut.

1.6 Relevansi

Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini dapat diambil manfaat seperti berikut :

a. Khususnya pada institusi militer untuk melakukan monitoring indeks temperatur pada kondisi lingkungan

4

agar didapatkan data serta informasi yang mendukung pengambilan keputusan sebelum melakukan latihan. b. Bagi mahasiswa dapat digunakan sebagai acuan untuk

5

BAB II

TEORI PENUNJANG

Pada bab ini membahas tentang teori dasar dan teori penunjang dari peralatan yang digunakan dalam pembuatan alat monitoring indeks temperatur untuk persiapan latihan jasmani militer pada komputer dengan media wireless.

2.1 Indeks Temperatur

Sebelum tahun 1950’an tentara Amerika (US Army) banyak yang mengalami heat stress pada saat latihan dan tidak sedikit diantaranya meninggal. Kemudian Yanglou dan Minard diminta untuk mempelajari dan menemukan solusinya.

Dengan melakukan pengamatan dan memperhatikan kejadian atau gejala empiris yang cukup lama, Yonglou dan Minard menemukan pola – pola bahwasanya ada hubungan perpindahan panas antara tubuh manusia dan lingkungan luar. Kemudian dijabarkan lagi menjadi aktivitas metabolisme, isolasi pakaian, kecepatan angin, penyinaran matahari, temperatur, dan kelembapan.

Yonglou dan Minard melakukan uji coba terus dan mencari hal-hal yang mendalam sampai menemukan perumusan sederhana,

Indeks Temperatur = xTw + yTbg + zTd……….……(2.1) Keterangan,

 Tw : wet bulb temperature

 Tbg : black globe temperature

 Td : dry bulb temperature

dan sampai akhirnya menemukan suatu konstanta,

x = 0,7 // y = 0,2 // z = 0,1………(2.2) Kemudian pada tahun 1957 Yonglou dan Minard melaporkan hasil studi mereka ke intansi militer Amerika, dan dipakai oleh Amerika bahkan negara-negara International sampai sekarang.

Digunakan dalam bidang : militer, industri, olahraga, dan aplikasi komersil.

di standardisasi oleh :

 National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).

 International Organization for Standardization as ISO – 7243.

Jadi, indeks temperatur merupakan suatu indeks empiris yang digunakan untuk mengukur panasnya suatu lingkungan. Panas suatu

6

lingkungan dapat mengakibatkan heat stress pada seseorang karena produksi panas di dalam tubuh merupakan akibat dari aktivitas fisik dan karakteristik lingkungan yang mengatur perpindahan panas antara atmosfer dan tubuh.

2.1.1 Dry Bulb Temperature

Dry bulb temperature / air temperature atau biasa disebut dengan temperatur adalah derajad kebebasan suatu molekul dimana menunjukan pengukuran terhadap panas yang ditunjukkan dengan termometer bulb dengan bulb dalam keadaan kering. Satuan untuk temperatur ini dalam Celcius, Kelvin, atau Fahrenheit. Seperti yang diketahui bahwa termometer menggunakan prinsip pemuaian zat cair di dalam termometer. Jika kita ingin mengukur temperatur udara dengan termometer biasa maka terjadi perpindahan kalor dari udara ke bulb

termometer. Karena mendapatkan kalor, maka zat cair (misalkan: air raksa) yang ada di dalam termometer mengalami pemuaian sehingga tinggi air raksa tersebut naik. Kenaikan ketinggian cairan ini yang di konversikan dengan satuan temperature (Celcius, Fahrenheit, dll). 2.1.2 Wet Bulb Temperature

Wet bulb temperature adalah temperatur terendah yang bisa dicapai di bawah kondisi saat ini dengan penguapan air saja. Ini adalah temperatur seperti saat kulit basah ketika terkena udara yang bergerak.

Wet bulb temperature sangat ditentukan oleh temperatur udara yang sebenarnya (dry bulb temperature) dan jumlah uap air di udara

(humidity). Sesuai dengan namanya “wet bulb”, temperature ini diukur dengan menggunakan termometer yang bulb (bagian bawah termometer) dilapisi dengan kain yang telah basah kemudian dialiri udara yang ingin diukur temperaturnya. Perpindahan kalor terjadi dari udara ke kain basah tersebut. Kalor dari udara akan digunakan untuk menguapkan air pada kain basah tersebut, setelah itu baru digunakan untuk memuaikan cairan yang ada dalam termometer. Untuk menjelaskan apa itu wet bulb temperature, dapat kita gambarkan jika ada suatu kolam dengan panjang tak hingga diatasnya ditutup. Kemudian udara dialirkan melalui permukaan air. Dengan adanya perpindahan kalor dari udara ke permukaan air maka terjadilah penguapan. Udara menjadi jenuh diujung kolam air tersebut. Temperatur disinilah yang dinamakan wet bulb temperature.

7

Gambar 2.1 Wet Bulb Thermometer dan Dry Bulb Thermometer. [4] 2.1.3 Kelembapan Udara

Kelembapan udara adalah tingkat kebasahan udara karena dalam udara air selalu terkandung dalam bentuk uap air. Kandungan uap air dalam udara hangat lebih banyak dari pada kandungan uap air dalam udara dingin. Kalau udara yang banyak mengandung uap air didinginkan, maka temperaturnya turun dan udara tidak dapat menahan lagi uap air sebanyak itu. Uap air berubah menjadi titik-titik air. Udara yan mengandung uap air sebanyak yang dapat dikandungnya disebut udara jenuh. Macam-macam kelembapan udara sebagai berikut :

 Kelembapan relatif / nisbi yaitu perbandingan jumlah uap air di udara dengan yang terkandung di udara pada temperatur yang sama. Misalnya pada temperatur 270_{C, udara tiap-tiap 1m}3

maksimal dapat memuat 25 gram uap air pada temperatur yang sama ada 20 gram uap air, maka kelembapan udara pada waktu itu sama dengan (20 x100 % = 80 %).

 Kelembapan absolute / mutlak adalah banyaknya uap air dalam satuan gram pada 1m3_{. Contoh 1m}3 _{udara temperaturnya 25}0_C

8

terdapat 15gram uap air maka kelembapan mutlak sama dengan 15gram. Jika dalam temperatur yang sama, 1m3 _udara

maksimum mengandung 18gram uap air maka kelembapan relatifnya sama dengan (15/18)*100% yaitu 83,33%.

Besaran yang sering dipakai untuk menyatakan kelembapan udara adalah kelembapan nisbi yang diukur dengan psikrometer atau

higrometer. Kelembapan nisbi berubah sesuai tempat dan waktu. Pada siang hari kelembapan nisbi berangsur – angsur turun kemudian pada sore hari sampai menjelang pagi bertambah besar.

2.1.4 Black Globe Temperature

Black globe temperature adalah temperatur tertinggi yang bisa dicapai di atas kondisi saat ini dengan pengaruh intensitas cahaya matahari. Sesuai dengan namanya “black globe”, temperatur ini diukur dengan menggunakan sensor temperatur yang diletakan di tengah – tengah bola hitam. Selain dipengaruhi cahaya matahari pengukuran ini dipengaruhi juga oleh pergerakan udara, karena udara yang bergerak mengurangi pengaruh intensitas penyinaran matahari. Sehingga semakin cepat udara bergerak maka nilai black globe temperature akan medekati nilai temperatur udara.

Gambar 2.2 Black Globe Thermometer. [5] 2.1.5 Sangkar Meteorologi

Dalam pengukuran dry bulb temperature dan wet bulb temperature yang di ukur merupakan temperatur udara bawah, bukan temperatur matahari, dan bukan temperatur tangan. Oleh karena itu, diperlukan tempat untuk meminimalisir semua ganguan luar sehingga kondisi pengukuran sesuai dengan yang diharapkan.

Sangkar meteorologi adalah tempat diletakanya alat – alat ukur meteorologi yang harus terlindungi oleh hujan, angin, dan panas matahari. Terbuat dari kayu yang dicat putih dengan dinding berventilasi ganda, sehingga mengurangi penyerapan panas dari panas matahari atau hembusan angin langsung ke alat ukur.

9

Ketinggian sangkar adalah 1-1,5 meter dari permukaan tanah yang berumput, hal ini untuk mendapatkan hasil pengukuran yang sesuai dengan kondisi udara yang dirasakan pada tubuh manusia pada umumnya tanpa dipengaruhi oleh pantulan pemanasan dari permukaan yang padat.

Gambar 2.3 Sangkar Meteorologi. [6] 2.2 Modul Sensor Temperatur dan RH SHT11 [7]

Modul sensor SHT11 merupakan modul sensor temperatur dan kelembapan relatif yang berbasis sensor SHT11 dari Sensirion. Modul ini dapat digunakan sebagai alat pengindra temperatur dan kelembapan dalam aplikasi stasiun cuaca maupun aplikasi pemantau temperatur dan kelembapan relatif.

2.2.1 Prinsip Kerja [8]

Sensor SHT11 adalah sebuah single chip sensor temperatur dan kelembapan relatif dengan multi modul sensor yang keluaranya telah dikalibrasi secara digital. Dibagian dalamnya terdapat kapasitas polimer sebagai eleman untuk sensor kelembapan relatif dan sebuah pita regangan yang digunakan sebagai sensor temperatur. Output kedua sensor digabungkan dan dihubungkan pada ADC 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 dengan kelembapan yang teliti menggunakan

hygrometer sebagai referensinya. Koefisien kalibrasinya telah diprogramkan kedalam OTP memori.

10

Sistem sensor yang digunakan untuk mengukur temperatur dan kelembapan 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. 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 kelembapan relatif dan “00000011” untuk pengukuran temperatur. SHT11 memberikan keluaran data kelembapan 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.

2.2.2 Dimensi

Gambar 2.4 Dimensi Sensor SHT11 pada millimeter, (1mm = 0,039 inchi). [9]

11 2.2.3 Chip Sensor [9]

Sensor SHT11 ini memiliki empat silicon chip sensor. Selain kelembapan dan temperatur terdapat juga penguat, Analog to Digital Converter (ADC), memori OTP, dan antarmuka digital.

2.2.4 Start Up [9]

Langkah pertama, sensor SHT11 harus di suplai dengan tegangan yang sesuai tegangan VDD. Laju perubahan tegangan selama

power up tidak boleh jatuh di bawah 1V/m. Setelah power up sensor membutuhkan 11ms untuk sampai ke sleep state. Tidak ada perintah yang dikirim sebelum sampai ke sleep state.

2.2.5 Mengirimkan Perintah [9]

Untuk memulai transmisi, urutan transmisi start harus dikeluarkan. Urutan ini terdiri dari penurunan garis DATA sementara SCK tinggi, diikuti dengan pulsa rendah pada SCK dan meningkatkan DATA lagi sementara SCK masih tinggi.

Gambar 2.5 Urutan “Transmisi Start”. [9]

Perintah berikutnya terdiri dari tiga bit alamat dalam lima bit

perintah. Sensor SHT11 menunjukan penerimaan perintah dengan menarik DATA pin rendah (ACK bit) setelah the falling edge dari 8 SCK clock. Garis DATA dilepaskan dan pergi tinggi setelah the falling edge dari 9 SCK clock.

Tabel 2.1 Kode Perintah Sensor SHT11. [9] Perintah Kode Cadangan 0000x Pengukuran Temperatur 00011

12

Perintah Kode Pengukuran Kelembapan Relatif 00101 Read Status Register 00111 Write Status Register 00110 Cadangan 0101x-1110x

Soft - Reset 11110

2.2.6 Pengukuran RH dan T [9]

Setelah mengeluarkan perintah pengukuran ('00000101' untuk kelembapan relatif dan '00000011' untuk temperatur) kontroler harus menunggu proses pengukuran. Ini membutuhkan waktu maksimum 20/80/320ms untuk pengukuran 8/12/14bit. Waktu bervareasi dengan kecepatan osilator internal dan dapat lebih rendah hingga 30%.

Untuk penyelesaian sinyal pengukuran, SHT11 menarik baris data rendah dan memasuki Idle Mode. Kontroler harus menunggu sinyal data siap sebelum mengulangi kembali SCK untuk pembacaan data. Pengukuran data disimpan sampai pembaaan selanjutnya.

Dua byte data pengukuran dan satu byte CRC checksum

(opsional) kemudian akan ditransmisikan. Mikrokontroler harus mengakui setiap byte dengan menarik DATA garis rendah.

Komunikasi berakhir setelah mengakui sedikit data CRC. Jika CRC-8 checksum tidak digunakan, kontroler dapat menghentikan komunikasi setelah data pengukuran LSB dengan menjaga ACK tinggi. Perangkat otomatis kembali ke mode tidur setelah pengukuran dan komunikasi selesai.

2.2.7 Konversi Sinyal Output untuk (RH) [9]

Untuk kompensasi non-linearitas dari sensor kelembapan dan untuk mendapatkan nilai temperatur, dianjurkan untuk mengubah kelembapan pembacaan (SORH) dengan rumus berikut dengan koefisien

yang diberikan dalam,

RH = c1 + c2*SORH + c3*SORH2 _{(%RH)...(2.3)} Keterangan,

 RH : relative humidity (%)

 c1 : koefisien konversi kelembapan

 c2 : koefisien konversi kelembapan

 c3 : koefisien konversi kelembapan

13

Tabel 2.2 Koefisien Konversi Kelembapan. [9] SORH c1 c2 c3 12bit -2,0468 0,0367 -1,5955E-6

8bit -2,0468 0,5872 -4,0845E-4

Nilai lebih tinggi dari 99% RH menunjukkan sepenuhnya jenuh udara dan harus di proses dan ditampilkan sebagai 100% RH.

2.2.8 Konversi Sinyal Output untuk Temperatur [9]

The band-gap PTAT (Proporsional Untuk Absolute Temperature) sensor temperature di desain dengan sangat linear. Mengunakan rumus berikut untuk mengkonversi pembacaan digital (SOT) nilai temperatur, dengan koefisien diberikan di bawah ini,

T = d1 + d2*SOT ………..(2.4) Keterangan,

 T : temperature (0_C)

 d1 : koefisien konversi temperatur

 d2 : koefisien konversi temperatur

 SOT : signal output temperatur

Tabel 2.3 Koefisien Konversi Temperatur (d1).[9] VDD d1 (0_{C) d1 (}0_F) 5V -40,1 -40,2 4V -39,8 -39,6 3,5V -39,7 -39,5 3V -39,6 -39,3 2,5V -39,4 -38,9

Tabel 2.4 Koefisien Konversi Temperatur (d2).[9] SOT d2 (0_{C) d2 (}0_F)

5V 0,01 0,018 4V 0,04 0,072 2.3 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Diplay) berfungsi menampilkan karakter nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD

14

cair. Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang membentuk tampilan. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul, dan oleh karenanya hanya beberapa warna yang akan diteruskan, sedangkan warna lainnya disaring.

Dalam Tugas Akhir ini menggunakan LCD 20x4 tipe JHD 204ALCD membutuhkan driver supaya bisa dikoneksikan dengan sistem minimum dalam suatu mikrokontroler. Driver yang disebutkan berisi rangkaian pengaman, pengatur tingkat kecerahan maupun data, serta untuk mempermudah pemasangan di mikrokontroler.

Gambar 2.6 Dimensi LCD 20x4.[10] Tabel 2.5 Konfiguras Pin LCD.[10]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 15 16 V SS V DD V O R S R W E D B0 D B1 D B2 D B3 D B4 D B5 D B6 D B7 LE DA LE DK 2.4 Keypad Matrik 4x4[11]

Keypad termasuk peralatan input, tetapi dibedakan dengan peralatan – peralatan input yang lain karena fungsinya yang spesifik. Jika ditinjau dari segi fungsi, adanya peralatan keypad pada suatu sistem mikrokontroler menunjukan bahwa program kemudi sistem tersebut menghendaki suatu masukan data yang besifat temporer, dapat dilakukan dengan “upload” pada saat program kemudi dalam keadaan

running. Sistem keypad berlaku sebagai user interface, yang menjebatani kebutuhan data – data yang bersifat bukan data tetap, dari

15

/ kerja mikrokontroler. Untuk system control portable berbasis mikrokontroler biasanya cukup dilengkapi dengan keypad heksadesimal saja, meskipun penamaan tombol-tombolnya kadang – kadang tidak selalu mengunakan karakter “0” sampai “F”.

Fungsi dari tombol keypad disini adalah sebagai input untuk memberikan kata kunci yang sesuai dengan yang diminta untuk melakukan proses awal melakukan pengukuran dan memberikan informasi lebih untuk kode warna dalam proses pengukuran.

Gambar 2.7 Rankaian Interface Keypad 4x4.[12] 2.4.1 Prinsip Dasar Scanning Keypad[11]

Teknik paling sederhana yang digunakan dalam perancangan

keypad heksadesimal adalah teknik multiplexsing empat buah jalur baris dan empat buah jalur kolom. Bila baris dan kolom ini disilangkan maka akan terbentuk titik – titik potong yang membentuk matrik (4x4).

Asumsikan bahwa rangkaian ini dihubungkan ke mikrokontroler PortA sebanyak 4 bit (PA3 sampai PA0) dan PortB

sebanyak 4 bit juga (PB3 sampai PB0). Rangkaian ini dapat dianalogikan dengan 4 buah kabel terbuka yang disilangkan dengan 4 buah kabel terbuka lainya (diletakan diatasnya). Perlakuan ini akan menyebabkan perolehan 16 titik persilangan. Bila pada suatu titik, kabel yang bersilangan itu disentuhkan (salah satu ditekan sehingga menyentuh kabel yang bersilangan di bawahnya) maka diasumsikan

16

bahwa tombol keypad pada posisi bersilangan tersebut ditekan. Secara rangkaian dapat pula dikatakan ketika sebuah kabel pada PortB (diantara PB3 sampai PB0) telah berhubungan dengan salah satu kabel dari PortA

(di antara PA3 sampai PA0).

Permasalahanya adalah bagaimana CPU dapat mengidentifikasi letak atau posisi tombol yang di tekan itu. Informasi apa yang diperlukan untuk mengidentifikasikan posisi tombol agar itu menjadi jelas dan akurat. Perhatikan bahwa susunan matrik keyboard itu membentuk koordinat (x,y) dalam dua dimensi. Dengan pendekatan ini informasi posisi yang diperlukan adalah informasi tentang nilai x dan y. Dalam pemograman, nilai x dan y akan diperoleh melalui “scanning”. Terdapat dua metode scanning yang digunakan dalam pemograman

keypad secara umum yaitu metode polling dan metode interrupt driven.

Gambar 2.8 Rangkaian Dasar Keypad 4X4.[13] 2.5 RF Modul JZ881[14]

RF Modul tipe JZ881 merupakan modul komunikasi nirkabel mengunakan pita komunikasi ISM (Industrial, Science, and Medical)

(490Mhz) dengan daya pancar 50mW(17db), sensitivitas penerima tinggi (121db).

17 2.5.1 Dimensi

Gambar 2.9 Dimensi RF Modul JZ881.[14] 2.5.2 Menghubungkan RF Modul dengan Mikrokontroler

RF Modul dapat dihungkan langsung dengan mikrokontroler karena kuduanya berada pada tingkat tegangan yang sama yaitu TTL. Koneksi dapat dilakukan dengan menghubungkan cross pin rx dan tx.

Gambar 2.10 Menghubungkan RF Modul dengan Mikrokontroler.[14] 2.5.3 Menghubungkan RF Modul dengan Komputer

Untuk menghubungkan RF Modul dengan komputer diperlukan konverter tingkat tegangan dari RS232 ke TTL. Karena tingkat tegangan pada komputer berupa RS232 sedangkan pada RF Modul berupa TTL. Konverter yang biasanya digunakan berupa IC MAX232.

18

Gambar 2.11 Menghubungkan RF Modul dengan Komputer.[14] 2.5.4 Komunikasi antara RF Modul

Dalam komunikasi antara RF Modul harus di atur kesamaan

bound rate. Namun seberapapun kecepatanya antara pengirim dan penerima pasti terdapat delay. Di bawah diutarakan lama delay per bound rate.

Tabel 2.6 Lama Waktu Tunda yang Dihasilkan.[14] Air Rate (bps) Time ts1(ms)

9600 10 4800 20 2400 40 1200 80

19

BAB III

PERANCANGAN ALAT

Pada tahap perancangan ini dibahas mengenai perancangan dan pembuatan dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Penjelasan detail mengenai perangkat tersebut akan disampaikan pada sub-bab dibawah.

3.1 Konfigurasi Alat Indeks Temperatur

Gambar 3.1 Diagram Konfigurasi Alat Indeks Temperatur. Dari gambar diagram fungsional di atas maka dapat diketahui bahwa mikrokontroler ATMega 16 terhubung dengan dua buah sensor

20

SHT11. Kedua buah sensor ini dapat mengukur temperatur dan kelembapan. Temperatur dan kelembapan ini nantinya akan digunakan untuk menentukan nilai dari dry bulb temperature, wet bulb temperature, black globe temperature, dan indeks temperatur. Kemudian hasilnya di tampilkan pada Liquid Crystal Display (LCD) dan di kirimkan melalui media wireless mengunakan RF Modul. Alat ini mengunakan media wireless agar dapat dipantau dari ruangan tim medis karena sifat dari alat ini portable dan digunakan di lapangan. Di dalam ruangan tim medis terdapat RF Modul lain yang berfungsi sebagai penerima data yang dikirimkan oleh alat yang kemudian di konversi tingkat teganganya agar dapat dibaca oleh komputer dan pada akirnya komputer menampilkan indeks temperatur.

3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Pada perancangan perangkat keras (hardware) akan dibahas mengenai perangkat keras apa saja yang digunakan untuk membuat alat indeks temperatur yang digunakan pada tugas akhir ini.

3.2.1 Perancangan Casing Alat Indeks Temperatur

Casing alat indeks temperatur pada alat tugas akir ini dibuat mengunakan bahan acrylic 3mm, acrylic 2mm, pipa ½” inchi, dan mainan bola plastik berdiameter 6cm.

Casing komponen utama mengunakan acrylic 3mm agar kuat menopang beban komponen elektrik dan baterai. LCD dan keypad 4x4 berada di tampak depan casing.

Casing untuk sensor SHT11 ada dua macam, berbentuk rumah dan berbentuk bola. Bentuk rumah digunakan untuk casing sensor SHT11 yang digunakan mengukur dry bulb temperature dan wet bulb temperature. Bentuk rumah ini berwarna putih dan berkisi-kisi dibuat menyerupai sangkar meteorologi yang digunakan untuk meletakan dry bulb thermometer dan wet bulb thermometer saat pengukuran.

21

22

3.2.2 Perancangan Casing Penerima Data RF Modul

Gambar 3.3 Perancangan Casing Penerima Data RF Modul. Casing penerima data RF Modul ini dibuat dengan bahan dasar pipa PVC 2” inchi sepanjang 27cm, satu buah reducer pipa 2” inchi ke 1” inchi, dan satu buah tutup pipa 2” inchi. Digunakan pipa ukuran 2” inchi karena selain untuk casing RF Modul di dalamnya juga terdapat rangkaian converter tingkat tegangan yang cukup di taruh di dalamnya apabila pipa berukuran 2”inchi.

23

3.2.3 Tripod

Gambar 3.4 Tripod. [15]

Tripod dibutuhkan untuk menopang alat indeks temperatur agar berada di ketinggian 1-1,5 meter dari permukaan tanah.

3.2.4 Tiang Pancang

Tiang pancang digunakan untuk membantu casing penerima data RF Modul tegak berdiri. Jarak maksimal yang mampu untuk tetap berkomunikasi pada ketinggian tiang 1 meter sekitar 300-350 meter. Sedangkan kemampuan maksimal sebenarnya adalah 1200 meter pada ketinggian 8 meter, antara penerima dengan pengirim terlihat, dan tidak ada faktor – faktor penggangu lainya.

24

Gambar 3.5 Tiang Pancang.

3.2.5 Mikrokontroler ATMega16

Perencanaan pengaplikasian mikrokontroler ATmega16 pada alat indeks temperatur ini digunakan sebagai pengolah dan pengontrol data. Mikrokontroler ini berfungsi mengolah data, baik data masukan dari sensor SHT 11, keypad maupun keluaran ke rangkaian LCD dan RF Modul.

Adapun dalam pembuatannya dibagi menjadi dua tahap yaitu pembuatan hardware dan pembuatan software. Yang mana pada sub-bab ini membahas bagian hardware saja.

25

Gambar 3.6 Perancangan Konfigurasi Mikrokontroler Alat Indeks Temperatur.

Pada perencanaan pembuatan alat menggunakan Mikrokontroler ATmega16 dimana tiap kaki-kaki dari komponen tersebut akan dihubungkan sesuai dengan rancangan sistem. Adapun rancangan sistem yang digunakan pada pembuatan alat ini adalah sebagai berikut:

 Catu daya untuk pin 40 dan 31 dengan Vcc +5Volt.  Ground untuk pin 20.

 Kristal untuk pin 12 dan 13 sebagai pembangkit sinyal osilator ekternal.

 Pin 9 dihubungkan dengan kombinasi rangkaian resistor dan kapasitor untuk membentuk rangkaian reset.

 Port C, yang terdiri dari pin 22 sampai 29. Dalam pembuatan alat ini Port C (Port C0 sampai Port C7) difungsikan sebagai masukan untuk Keypad.

26

 Port B0, yang terdiri dari pin 1 sampai 8. Dalam pembuatan alat ini Port B1 (Port B0 sampai Port B3) difungsikan sebagai keluaran untuk rangkaian LCD.

 Port D, yang terdiri dari kaki 14 sampai 21. Dalam pembuatan alat ini Port D0 dan Port D1 difungsikan sebagai keluaran dari mikrokontroler yang dihubungkan ke RF Modul Transmitter, Port D2 dan Port D3 difungsikan sebagai masukkan dari mikrokontroler yang dihubungkan ke rangkaian Sensor SHT 11 (1), dan Port D4 sampai Port D5 dihubungkan ke rangkaian Sensor SHT (2).

3.2.6 Liquid Crystal Display (LCD)

Dalam aplikasi ini menggunakan sebuah layar LCD (Liquid Crystal Display) yaitu jenis JHD 204A yang merupakan LCD 4 baris dengan setiap barisnya terdiri atas 20 karakter. Rangkaian display ditunjukkan pada gambar di bawah. Jalur komunikasi DB0 - DB7 dihubungkan pada pin shift register. Sedangkan pin Enable dan RS dihubungkan pada output Port B.0 dan Port B.1 mikrokontroler ATMega16. Kemudian Vee dihubungkan pada potensiometer, untuk mengatur kecerahan LCD.

27

3.2.7 Modul Sensor Temperatur dan Kelembapan SHT11

Aplikasi alat tugas akhir ini mengunakan modul sensor temperatur dan kelembapan SHT11. Sensor ini digunakan untuk pengukuran temperatur dan kelembapan. Nilai temperatur dan kelembapan ini nantinya digunakan untuk mendapatkan nilai dry bulb temperature, wet bulb temperature, dan black globe temperature.

Modul sensor SHT11 merupakan suatu modul sensor temperatur dan kelembaban yang berbasis Sensirion SHT11 dengan antarmuka Two- Wire Serial Interface. Modul ini dapat di aplikasikan dalam sistem monitoring temperatur dan kelembapan atau sistem weather station.

Dimana konfigurasi pin – pin yang digunakan sebagai berikut,  Pin 1 sebagai Data.

 Pin 3 sebagai Clock.  Pin 4 sebagai Ground.  Pin 8 sebagai Vcc

28

Gambar 3.9 Rangkaian Modul Sensor SHT11. [7]

Yang ditambahan dari sensor SHT11 di modul ini adalah terdapat resistor pull up yang digunakan untuk menarik sinyal tinggi karena mengindari pertentangan sinyal karena mikrokontroler hanya mendorong sinyal rendah.

3.2.8 RF Modul JZ881490

Modul ini mengunakan tingkat tegangan TTL jadi RF Modul (pengirim) bisa langsung disambungkan dengan mikrokontroler melalui pin tx dan rx dengan cara crossing line.

29

Sedangkan untuk RF Modul (penerima) tidak bisa langsung di hubungkan ke komputer karena adanya perbedaan tingkat tegangan oleh karena itu diperlukan konverter sebelum disambungkan dengan komputer. Konverter dalam alat ini mengunakan USB to TTL.

Gambar 3.11 Cara Penyambungan ke Komputer. [14]

3.3 Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Perancangan perangkat lunak atau software dibagi menjadi dua, yaitu pemograman mikrokontroler mengunakan Code Vison AVR dan pemograman antar muka mengunakan Delphi7 yang didukung dengan Microsoft Access 2007.

30

3.3.1 Diagram Pemograman Mikrokontroler

Gambar 3.12 Flowchart system Mikrokontroler untuk Alat Indeks Temperatur.

31

3.3.2 Sub Pemograman Kata Kunci

32

3.3.3 Proses Pembacaan Sensor SHT11 (Temperatur)

33

3.3.4 Proses Pembacaan Sensor SHT11 (Kelembapan)

34

3.3.5 Proses Perhitungan Td, Tw, Tbg, dan Indeks Temperatur

Gambar 3.16 Flowchart Pemograman Perhitungan Td, Tw, Tbg, dan Indeks Temperatur.

35

3.3.6 Proses Pemograman Pengambilan Keputusan

Indeks Temperatur < 25'C 25'C <= Indeks Temperatur < 29.44'C 29.4'C <= Indeks Temperatur < 31,1'C 31.1'C <= Indeks Temperatur < 32.2'C Indeks Temperatur >= 32.2'C T Y T T T T T Y Y Y Y 5 6 “NO FLAG” “HIJAU” “KUNING” “MERAH” “HITAM”

36

3.3.7 Proses Pemograman Informasi Kode Warna

Tekan Tombol “A”

Indeks Temperatur < 25'C 25'C <= Indeks Temperatur < 29.44'C 29.4'C <= Indeks Temperatur < 31,1'C 31.1'C <= Indeks Temperatur < 32.2'C Indeks Temperatur >= 32.2'C Berhenti // Reset hapus layar “NO FLAG” “Tidak Ada Latihan” delay 1s // hapus layar

hapus layar “HIJAU” “Fisik berat untuk” “Junior Ok!! Senior Ok!!”

delay 1s // hapus layar

hapus layar “KUNING” “Fisik berat untuk” “Junior No!! Senior Ok!!”

delay 1s // hapus layar

hapus layar “MERAH” “Fisik berat untuk” “Junior No!! Senior Ok!”

“(max 6j/h)” delay 1s // hapus layar

hapus layar “HITAM” “Latihan dihentikan”

“Berbahaya!!” delay 1s // hapus layar

Y T Y T T T T T Y Y Y Y T Y T 6 7

37

3.3.8 Interface Indeks Temperatur

Gambar 3.19 Flowchart Antarmuka Monitoring Indeks Temperatur.

38

39

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT

Bab ini membahas tentang pengujian alat yang dibuat, adapun tujuan pengujian tersebut adalah untuk mengetahui apakah alat yang telah dirancang berfungsi dan menghasilkan keluaran yang sesuai dengan yang diharapkan.

4.1 Pengujian Sensor SHT11

Pengujian ini dilakukan di Stasiun Meteorologi Kelas 1 BMKG Juanda pada tanggal 26 Mei 2014. Pengujian dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran mengunakan peralatan BMKG dengan alat Tugas Akhir. Peralatan BMKG diangap benar dan dijadikan acuan perbandingan.

4.1.1 Perbandingan Dry Bulb Temperature (Td) Tabel 4.1 Perbandingan dan % Error (Td).

No Waktu Dry Bulb Temperature (0_{C) Selisih} 0_C Error Relative % Error Alat BMKG Alat TA 1 08:00:00 29,0 29,03 0,03 0,00103 0,103 2 08:30:00 29,8 30,07 0,27 0,00906 0,906 3 09:00:00 30,0 30,21 0,21 0,00700 0,700 4 09:30:00 30,4 30,62 0,22 0,00723 0,723 5 10:00:00 31,7 31,87 0,17 0,00536 0,536 6 10:30:00 31,8 32,16 0,36 0,01132 1,132 7 11:00:00 32,0 32,20 0,20 0,00625 0,625 8 11:30:00 32,0 32,25 0,25 0,00781 0,781 9 12:00:00 32,0 32,30 0,30 0,00937 0,937 10 12:30:00 32,2 32,56 0,36 0,01118 1,118 11 13:00:00 32,3 32,63 0,33 0,01021 1,021 12 13:30:00 32,4 32,72 0,32 0,00987 0,987 13 14:00:00 32,9 33,06 0,16 0.00486 0,486 14 14:30:00 32,8 33,03 0,23 0,00701 0,701 15 15:00:00 32,4 32,84 0,44 0,01358 1,358 16 15:30:00 32,0 32,41 0,41 0,01281 1,281 17 16:00:00 31,8 32,26 0,46 0,01446 1,446 Rata - Rata 31,6 31,89 0,29 0,00917 0,917

40 Keterangan:

 Selisih = |Alat BMKG – Alat TA|  Error Relative = selisih / Alat BMKG  % Error = Error Relative *100

Berdasarkan data pada Tabel 4.1 dapat diketahui bahwa rata-rata persen error dry bulb temperature antara alat BMKG dan alat TA sebesar 0,917% dan rata-rata keakuratan dry bulb temperature sebesar 99,083%.

Hal ini dikarenakan sensor SHT11 sendiri sudah terkalibrasi dan mendapat sertifikat standardisasi Internasional dari Sensirion. Selain itu, pengukuran dilakukan dengan meminimalisir beberapa faktor yang mempengaruhi pengukuran.

Perihal tersebut dilakukan dengan cara melakukan pengukuran di atas rumput dengan ketinggian 1,2 meter dari permukaan tanah agar pengukuran tidak dipengaruhi gradient lokal temperatur tanah akibat pemanasan atau pendinginan permukaan tanah setempat. Kemudian sensor dan termometer sama-sama diletakan dalam sarang meteorologi yang identik agar pengukuran tidak dipengaruhi oleh radiasi langsung dari matahari dan pantulanya oleh benda-benda disekitarnya, selain itu agar tidak dipengaruhi juga oleh tetesan air hujan ataupun tiupan angin.

Perbandingan Dry Bulb Temperature (Td)

41

Menurut analisis trendline grafik pengujian dry bulb temperature pada Gambar 4.1 merupakan grafik polynomial.

4.1.2 Perbandingan Wet Bulb Temperature (Tw) Tabel 4.2 Perbandingan dan % Error (Tw).

No Waktu Wet Bulb Temperature (0_{C) Selisih} 0_C Error Relative % Error Alat BMKG Alat TA 1 08:00:00 27,0 27,23 0,23 0,00851 0,851 2 08:30:00 27,0 27,21 0,21 0,00777 0,777 3 09:00:00 27,0 27,21 0,21 0,00777 0,777 4 09:30:00 27,0 27,20 0,2 0,00740 0,740 5 10:00:00 27,0 27,22 0,22 0,00814 0,814 6 10:30:00 27,0 27,23 0,23 0,00851 0,851 7 11:00:00 27,0 27,21 0,21 0,00777 0,777 8 11:30:00 27,0 27,22 0,22 0,00814 0,814 9 12:00:00 27,0 27,23 0,23 0,00851 0,851 10 12:30:00 27,0 27,20 0,2 0,00740 0,740 11 13:00:00 27,0 27,36 0,36 0,01333 1,333 12 13:30:00 27,0 27,44 0,44 0,01629 1,629 13 14:00:00 27,0 27,49 0,49 0,01814 1,814 14 14:30:00 27,0 27,55 0,55 0,02037 2,037 15 15:00:00 26,9 27,42 0,52 0,01933 1,933 16 15:30:00 26,8 27,38 0,58 0,02164 2,164 17 16:00:00 26,8 27,37 0,57 0,02126 2,126 Rata - Rata 26,9 27,30 0,33 0,01236 1,236 Keterangan:

 Selisih = |Alat BMKG – Alat TA|  Error Relative = selisih / Alat BMKG  % Error = Error Relative *100

Berdasarkan data pada Tabel 4.2 dapat diketahui bahwa rata-rata persen error wet bulb temperature antara alat BMKG dan alat TA sebesar 1,236% dan rata-rata keakuratan wet bulb temperature sebesar 98,764%.

Hal ini dikarenakan perbedaan cara perolehan nilai wet bulb temperature antara alat BMKG dan alat TA. Pada alat BMKG cara memperoleh nilai wet bulb temperature dilakukan dengan cara

42

pengukuran langsung mengunakan wet bulb thermometer sedangkan pada alat TA mengunakan penurunan rumus dari hasil pengukuran dry bulb temperature dan relative humidity. Dengan perumusan sebagai berikut,

Tw = Td – (100-RH)/7……….(4.1) Keterangan:

Tw : wet bulb temperature (o_C) Td : dry bulb temperature (o_C) RH : relative humidity (%)

Relative humidity sendiri memiliki persen error antara ±3.5%. Oleh karena itu, terdapat perbedaan pengukuran antara alat BMKG dengan alat TA dengan rata-rata persen error 1,236% dan rata-rata keakuratan wet bulb temperature sebesar 98,764%.

Perbandingan Wet Bulb Temperature (Tw)

Gambar 4.2 Perbandingan (Tw).

Menurut analisis trendline grafik pengujian wet bulb temperature pada Gambar 4.2 merupakan grafik polynomial.

43

4.1.3 Perbandingan Black Globe Temperature (Tbg) Tabel 4.3 Perbandingan dan % Error (Tbg).

No Jam Black Globe Temperature (0_{C) Selisih} 0_C Error Relative % Error Alat BMKG Alat TA 1 08:00:00 36,47 36,18 0,29 0,00795 0,795 2 08:30:00 36,59 36,42 0,17 0,00464 0,464 3 09:00:00 36,83 36,68 0,15 0,00407 0,407 4 09:30:00 36,95 36,87 0,08 0,00216 0,216 5 10:00:00 37,23 36,83 0,4 0,01074 1,074 6 10:30:00 37,52 37,04 0,48 0,01279 1,279 7 11:00:00 37,65 37,18 0,47 0,01248 1,248 8 11:30:00 38,14 37,24 0,9 0,02359 2,359 9 12:00:00 38,46 38,27 0,19 0,00494 0,494 10 12:30:00 39,78 38,38 1,4 0,03519 3,519 11 13:00:00 40,56 39,98 0,58 0,0143 1,429 12 13:30:00 41,24 40,82 0,42 0,01018 1,018 13 14:00:00 42,76 42,03 0,73 0,01707 1,707 14 14:30:00 42,84 41,95 0,89 0,02077 2,077 15 15:00:00 42,37 41,64 0,73 0,01722 1,722 16 15:30:00 41,82 40,89 0,93 0,02223 2,223 17 16:00:00 41,56 40,46 1,1 0,02646 2,646 Rata - Rata 39,33 38,75 0,58 0,01452 1,452 Keterangan;

 Selisih = |Alat BMKG – Alat TA|  Error Relative = selisih / Alat BMKG  % Error = Error Relative *100

Berdasarkan data pada Tabel 4.3 dapat diketahui bahwa rata-rata persen error black globe temperature antara alat BMKG dan alat TA sebesar 1,452% dan rata-rata keakuratan black globe temperature sebesar 98,548%.

Hal ini dikarenakan perbedaan tipe sensor yang digunakan, diameter bola hitam, dan ketinggian saat pengukuran. Sensor yang digunakan pada alat TA adalah SHT11 sedangkan alat BMKG mengunakan AWOS pabrikan China, sehingga keakuratan pembacaanya pun berbeda. Kemudian diameter bola hitam yang digunakan pada alat TA sebesar 5cm sedangkan pada alat BMKG 17cm, sehingga panas

44

yang diserap pun berbeda yang menyebapkan temperatur yang dibaca alat BMKG lebih tinggi dari pada alat TA. Selain itu ketinggian pengukuran pada alat TA 1,2 meter dari permukaan tanah sedangkan alat BMKG 6 meter dari permukaan tanah. Oleh karena itu, terdapat perbedaan pengukuran antara alat BMKG dengan alat TA dengan rata-rata persen error 1,452% dan rata-rata keakuratan black globe temperature sebesar 98,548%.

Perbandingan Black Globe Temperature (Tbg)

Gambar 4.3 Perbandingan (Tbg).

Menurut analisis trendline grafik pengujian black globe temperature pada Gambar 4.3 merupakan grafik polynomial.

45

Gambar 4.4 Peralatan Dry Bulb Thermometer, Wet Bulb Thermometer, dan Black Globe Thermometer BMKG.

Gambar 4.5 Pengujian Alat TA Indeks Temperatur.

4.1.4 Perbandingan Td tanpa Sangkar Meteorologi

Tabel 4.4 Perbandingan (Td) tanpa Sangkar Meteorologi.

No Jam Dry Bulb Temperature (0_C) Selisih 0_C Error Relative % Error Termometer Digital TA Tanpa Sangkar Meteo 1 13:15:00 31 44,56 13,56 0,4374 43,741

46 No Jam Dry Bulb Temperature (0_C) Selisih 0_C Error Relative % Error Termometer Digital TA Tanpa Sangkar Meteo 2 13:25:00 31 45,28 14,28 0,4606 46,064 3 13:35:00 32 45,86 13,86 0,4331 43,312 4 13:45:00 32 46,35 14,35 0,4484 44,843 Rata - Rata 31.5 45,51 14,01 0,4449 44,490 Keterangan:

 Selisih = |Termometer Digital – Alat TA|  Error Relative = selisih / Termometer Digital  % Error = Error Relative *100

Berdasarkan data pada Tabel 4.4 dapat disketahui bahwa rata-rata persen error dry bulb temperature antara termometer digital dengan alat TA tanpa sangkar meteorologi adalah 44,490% dan rata-rata keakuratan sebesar 55,51%.

Rata – rata persen error yang tinggi ini dikarenakan ketika tanpa sangkar meteorologi berarti sensor terkena langsung paparan sinar matahari sehingga yang dibaca oleh sensor bukan temperatur udara kering namun temperatur matahari. Oleh karena itu, untuk menghindari persen error 44,490% dan agar pengukuran sesuai dengan yang diinginkan maka pada alat TA ini mengunakan sangkar meteorologi.

47

Perbandingan (Td) tanpa Sangkar Meteorologi

Gambar 4.7 Perbandingan Td tanpa Sangkar Meteorologi. Menurut analisis trendline grafik pengujian black globe temperature pada Gambar 4.7 merupakan grafik linear.

4.2 Pengujian RF Modul

Pengujian RF Modul ini dilakukan dengan tujuan mengetahui jarak komunikasi maksimum yang mampu dilakukan oleh RF Modul dan waktu tunda antara pengiriman dan penerimaan data.

4.2.1 Pengujian Jarak Maksimum

Tabel 4.5 Jarak Maksimum Komunikasi RF Modul pada Ketinggian 1m.

No Tempat Jarak mak (x) Jarak mak (y)

1 Robotika – Nasdec 147 meter 120 meter

2 T. Material – T. Komputer 300 meter 200 meter

3 Perum Galaxy 550 meter 300 meter

4 Gebang Kidul (indoor) 150 meter 80 meter

Keterangan :

 Jarak mak (x), adalah jarak komunikasi maksimum ketika komunikasi mulai terputus.

48

 Jarak mak (y), adalah jarak komunikasi maksimum ketika data masih bisa di terima dengan baik.

Pada ketinggian 1 meter diperoleh jarak komunikasi maksimum ketika data masih bisa diterima dengan baik, sejauh 300 meter. Pengujian ini dilakukan di Perumahan Galaxy Surabaya dengan kondisi di tengah jalan lurus, terlihat, dan minim ganguan.

Perbandingan Jarak x dan y

Gambar 4.8 Perbandingan Jarak Maksimum x dan y.

Menurut analisis trendline grafik pengujian jarak maksimum x dan y pada Gambar 4.8 merupakan grafik polynomial.

Tabel 4.6 Jarak Maksimum Komunikasi RF Modul pada Ketinggian lebih dari 8m.

No. Tempat Jarak Ket.

1 Tower Gd. D3 Timur – Gd. Baru FMIPA lt.2 1800m Terputus

2 Tower Gd. D3 Timur – Perpus Pusat ITS lt.3 1100m Terputus

3 Tower Gd. D3 Barat – Graha ITS lt.3 500m Terputus

49

Percobaan dilakukan pada ketinggian lebih dari 8 meter untuk membuktikan kemampuan RF Modul. Di datasheet menyatakan pada bahwa pada ketinggian 8 meter RF Modul mampu berkomunikasi sampai jarak 1200 meter.

Ternyata ketika dilakukan pengujian di sekitar lingkungan ITS dengan ketinggian lebih dari 8 meter RF Modul tidak mampu terhubung pada jarak 1200 meter, bahkan pada jarak 500 meter pun tidak dapat terhubung.

4.2.2 Waktu Tunda di Tempat Terbuka

Tabel 4.7 Pengujian RF Modul pada Tempat Terbuka ditinjau dari Waktu Tunda.

No Jarak

(meter)

Waktu Tunda (ms)

Percobaan 1 Percobaan 2 Rata - Rata

1 1 17 20 18,5 2 5 22 15 18,5 3 10 27 18 22,5 4 20 24 20 22 5 50 37 18 27,5 6 100 24 26 25 7 150 45 56 50,5 8 175 40 67 53,5 9 200 51 64 57,5 10 300 63 43 53 11 400 58 62 60 12 500 72 54 63

Dalam percobaan waktu tunda ini yang menghasilkan waktu tunda antara 14ms – 25ms sebenarnya tidak diketahui waktu tundanya karena waktu yang diperlukan untuk on/off stopwatch paling cepat adalah antara 14ms – 25ms.

50

Rata – Rata Waktu Tunda di Tempat Terbuka

Gambar 4.9 Rata – Rata Waktu Tunda di Tempat Terbuka. Menurut analisis trendline grafik pengujian waktu tunda di tempat terbuka pada Gambar 4.9 merupakan grafik polynomial.

4.2.3 Waktu Tunda di Tempat Tertutup

Tabel 4.8 Pengujian RF Modul pada Tempat Tertutup ditinjau dari Waktu Tunda.

No Jarak (meter)

Waktu Tunda (ms)

Percobaan 2 Percobaan 1 Rata - Rata

1 1 15 17 16

2 5 17 21 19

3 10 20 19 19.5

4 50 18 22 20

5 80 27 38 32.5

Dari kedua buah Tabel 4.7 dan 4.8 dapat kita bandingkan bahwasanya waktu tunda di ruangan terbuka maupun tertutup tidak memiliki banyak perbedaan semua hasil di bawah 1 detik. Dari sini dapat ditarik kesimpulan bahwa waktu tunda tidak banyak memberikan

51

pengaruh pada komunikasi, namun kondisi lingkungan sekitarlah yang banyak mempengarui. Semakin banyak objek yang menghalangi atau ganguan maka semakin pendek pula jarak maksimum untuk berkomunikasi.

Rata – Rata Waktu Tunda di Tempat Tertutup

Gambar 4.10 Rata – Rata Waktu Tunda di Tempat Tertutup. Menurut analisis trendline grafik pengujian waktu tunda di tempat tertutup pada Gambar 4.10 merupakan grafik polynomial.

4.3 Pengujian Regulator Tegangan

Tabel 4.9 Hasil Pengujian Regulator Tegangan

No Vin (V) Vout (V) 1 4,9 4,25 2 7,0 4,95 3 8,9 4,95 4 10,6 4,95 5 12,5 4,95