• Tidak ada hasil yang ditemukan

Aplikasi Thermopile Array Untuk Thermoscanner Berbasis Mikrokontroler ATMega 16.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Aplikasi Thermopile Array Untuk Thermoscanner Berbasis Mikrokontroler ATMega 16."

Copied!
94
0
0

Teks penuh

(1)

U niversit as Krist e n M ara na t ha i

Aplikasi Thermopile Array untuk Thermoscanner Berbasis Mikrokontroler

ATmega16

Disusun Oleh :

Nama : Wilbert Tannady

Nrp : 0822080

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia.

Email : wilz_tanz@yahoo.com

ABSTRAK

Pada industri tertentu sering kali dibutuhkan pendeteksian suhu tanpa menyentuh bidang permukaan. Untuk mendapatkan informasi/pendeteksian permukaan radiasi panas adalah dengan cara mengukur suhunya. Oleh karena itu, diperlukan sensor suhu array untuk thermoscanner yaitu sensor suhu yang dapat melakukan proses scanning untuk mendapatkan suhu objek.

Pada Tugas Akhir ini, thermopile array TPA81 digunakan untuk mendeteksi radiasi panas tanpa perlu menyentuh objek. Pendeteksiannya kemudian divisualisasi dalam bentuk warna semu (false colour) dengan bantuan program aplikasi pada Microsoft Visual Basic. TPA81 akan mendeteksi objek yang panas kemudian dilakukan scanning terhadap objek tersebut. ATmega16 akan mengirimkan data serial pada komputer kemudian data serial tersebut akan dihitung dan diolah untuk divisualisasikan dalam bentuk warna semu (false

colour).

Dari hasil pengujian, pendeteksian dan pemantauan visualisasi radiasi panas permukaan objek yang dilakukan dengan tiga objek yang berbeda yaitu dengan objek black body kalibrator pada jarak 20 cm, 40 cm, 60 cm, 80 cm dengan suhu objek pada masing-masing jarak adalah 50°C, 75°C dan 100°C, objek lilin pada jarak 10 cm, 30 cm, 50 cm, 70 cm dan 90 cm dan objek tangan manusia pada jarak 15 cm, 20 cm, 25 cm dengan suhu Background yang berbeda-beda, maka hasil visualisasi radiasi panas permukaan objek dalam bentuk warna semu baik jika terdapat perbedaan suhu di atas 9°C antara suhu latar dengan suhu objek yang dideteksi. Persentase kesalahan yang paling kecil dari sensor

thermopile array TPA81 dibandingkan dengan alat ukur thermal camera adalah

pada jarak 40 cm.

(2)

U niversit as Krist e n M ara na t ha ii

Application of Thermopile Array for Thermoscanner Based on ATmega16

Microcontroller

Composed by :

Name : Wilbert Tannady

Nrp : 0822080

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University,

Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia.

Email : wilz_tanz@yahoo.com

ABSTRACT

In certain industry, a temperature detection is often needed without be touching the surface of the object. To get information/detection surface of the heat radiation is by measuring the temperature. Therefore, thermopile array is needed as a thermoscanner, it is used as a temperature sensor to scan the object’s temperature.

In this final project, thermopile array TPA81 is used to detect the heat radiation without be touching the object. The detection will be visualizated unto false colour with the help of application program in Microsoft Visual Basic software. TPA81 will detect the heat of the object, and scan the object. ATmega16 will send amount of certain data to the computer and the data will be collected and processed into false colour visualization.

As the result, from the testing, measuring and scouting result of the heat radiation from the object’s surface. Three different object experiments are used, such as black body calibrator : 20 cm, 40 cm, 60 cm, 80 cm in distance of 500C, 750C, and 1000C temperature, candles : 10 cm, 30 cm, 50 cm, 70 cm and 90 cm, and human’s hand : 15 cm, 20 cm, 25 cm with different room temperature, so the result of the visualization is the form of the objects as false colour, they are better if there is a difference temperature above 90C between the detected object’s temperature to the background’s temperature. The smallest error percentage of the thermopile array TPA81 to the thermal camera measure device is at a distance of 40 cm.

(3)

U niversit as Krist e n M ara na t ha v

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR RUMUS ... xvi

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Identifikasi Masalah ... 2

I.3 Tujuan ... 2

I.4 Pembatasan Masalah ... 2

I.5 Spesifikasi Alat ... 3

I.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI II.1 Radiasi Benda Hitam ... 4

II.2 Emisivitas ... 5

II.3 Interpolasi Linear ... 5

II.4 Warna ... 6

II.4.1 Bidang Warna ... 6

II.4.2 Warna Semu (False Colour) ... 7

II.5 Thermal Array Sensor ... 8

II.5.1 Pin TPA-81... 9

II.5.2 Field of View (FOV) ... 10

II.5.3 Cara Kerja TPA-81 ... 10

(4)

U niversit as Krist e n M ara na t ha vi

II.7 LCD (Liquid Crystal Display) ... 15

II.7.1 Pin LCD ... 15

II.8 Mikrokontroller ATmega16 ... 16

II.8.1 Fitur ATmega16 ... 17

II.8.2 Konfigurasi Pin ATmega16 ... 18

II.8.3 Pin Input/Output ATmega16 ... 20

II.8.4 I2C (Inter-Integrated Circuit) ATmega16 ... 21

II.8.5 USART (The Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter) ATmega16 ... 22

II.9 RS232 ... 24

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI III.1 Perancangan Pendeteksian Panas Permukaan dengan Menggunakan TPA81... 26

III.2 Thermopile Array TPA81 ... 27

III.3 Servo ... 28

III.4 LCD ... 28

III.5 Perancangan Perangkat Lunak ... 29

III.5.1 Program Utama pada ATmega16 ... 29

III.5.2 Fungsi servo_posisi_awal pada ATmega16 ... 30

III.5.3 Fungsi suhu pada ATmega16 ... 31

III.5.4 Program Aplikasi pada Visual Basic ... 32

III.5.5 Fungsi Bawah dan Kanan Program Aplikasi pada Visual Basic . 35 III.5.6 Fungsi Tampil Bawah dan Tampil Kanan pada Program Aplikasi Visual Basic ... 37

III.5.7 Fungsi Qbawah dan Qkanan pada Program Aplikasi Visual Basic 38 III.5.8 Fungsi Qtampil Bawah dan Qtampil Kanan pada Program Aplikasi Visual Basic ... 39

III.5.9 Fungsi Interpolasi Linear Program Aplikasi pada Visual Basic .. 40

III.5.10 Fungsi Tampil Program Aplikasi pada Visual Basic ... 44

(5)

U niversit as Krist e n M ara na t ha vii

BAB IV HASIL DAN ANALISA

IV.1 Pengujian TPA81 dengan Objek Black Body Kalibrator ... 46

IV.1.1 Pada Jarak 20 cm dengan Suhu 49.90C ... 46

IV.1.2 Pada Jarak 20 cm dengan Suhu 74.90C ... 48

IV.1.3 Pada Jarak 20 cm dengan Suhu 99.90C ... 50

IV.1.4 Pada Jarak 40 cm dengan Suhu 500C ... 52

IV.1.5 Pada Jarak 40 cm dengan suhu 74.90C ... 54

IV.1.6 Pada Jarak 40 cm dengan Suhu 99.90C ... 56

IV.1.7 Pada Jarak 60 cm dengan Suhu 49.90C ... 58

IV.1.8 Pada Jarak 60 cm dengan Suhu 750C ... 60

IV.1.9 Pada Jarak 60 cm dengan Suhu 99.90C ... 62

IV.1.10 Pada Jarak 80 cm dengan Suhu 500C ... 64

IV.1.11 Pada Jarak 80 cm dengan Suhu 750C ... 66

IV.1.12 Pada Jarak 80 cm dengan Suhu 1000C ... 68

IV.2 Pengujian Visualisasi Radiasi Panas Permukaan dengan Objek Lilin 71 IV.2.1 Pada Jarak 10 cm... 71

IV.2.2 Pada Jarak 30 cm... 73

IV.2.3 Pada Jarak 50 cm... 75

IV.2.4 Pada Jarak 70 cm... 77

IV.2.5 Pada Jarak 90 cm... 79

IV.3 Pengujian Visualisasi Radiasi Panas Permukaan dengan Objek Tangan Manusia ... 81

IV.3.1 Pada Jarak 15 cm Suhu Background 260C ... 81

IV.3.2 Pada Jarak 20 cm Suhu Background 260C ... 83

IV.3.3 Pada Jarak 15 cm Suhu Background 290C ... 85

IV.3.4 Pada Jarak 25 cm Suhu Background 290C ... 87

IV.4 Analisa Data ... 89

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ... 93

(6)

U niversit as Krist e n M ara na t ha viii

DAFTAR PUSTAKA ... 94 LAMPIRAN A FOTO ALAT

LAMPIRAN B SKEMATIK PERANCANGAN TPA81 UNTUK THERMOSCANNER BERBASIS ATMEGA16

LAMPIRAN C PROGRAM PADA ATMEGA16 DAN PROGRAM APLIKASI PADA MICROSOFT VISUAL BASIC

LAMPIRAN D DATA SHEET ATMEGA16

(7)

U niversit as Krist e n M ara na t ha ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Emisivitas ... 5

Tabel 2.2 Daftar Register Sensor Thermal Array ... 11

Tabel 2.3 Pin pada LCD ... 16

Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port B ... 19

Tabel 2.5 Fungsi Khusus Port C ... 19

Tabel 2.6 Fungsi Khusus Port D ... 20

Tabel 2.7 Konfigurasi Port Atmega16 ... 21

Tabel 2.8 Baud Rate ... 23

Tabel 2.9 Keterangan pin DB 9 ... 25

Tabel 3.1 Interpolasi antara dua data suhu ... 35

Tabel 3.2 Hasil Interpolasi dengan Menggunakan Fungsi ... 36

Tabel 3.3 Hasil Interpolasi dengan Menggunakan Fungsi Qbawah dan Qkanan ... 38

Tabel 3.4 Komponen Program Aplikasi pada Visual Basic ... 45

Tabel 4.1 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan Suhu 49.90C Menggunakan TPA81 ... 47

Tabel 4.2 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan Suhu 49.90C Menggunakan Thermal Camera ... 47

Tabel 4.3 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan suhu 49.90C ... 48

Tabel 4.4 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan Suhu 74.90C Menggunakan TPA81 ... 49

Tabel 4.5 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan Suhu 74.90C Menggunakan Thermal Camera ... 49

Tabel 4.6 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan suhu 74.90C ... 50

(8)

U niversit as Krist e n M ara na t ha x

Tabel 4.8 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm

dan Suhu 99.90CMenggunakan Thermal Camera ... 51 Tabel 4.9 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator

pada Jarak 20 cm dan suhu 99.90C ... 52 Tabel 4.10 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 40 cm

dan Suhu 500C Menggunakan TPA81 ... 53 Tabel 4.11 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 40 cm

dan Suhu 500C Menggunakan Thermal Camera... 53 Tabel 4.12 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator

pada Jarak 40 cm dan suhu 500C ... 54 Tabel 4.13 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 40 cm

dan Suhu 74.90C Menggunakan TPA81 ... 55 Tabel 4.14 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 40 cm

dan Suhu 74.90C Menggunakan Thermal Camera ... 55 Tabel 4.15 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator

pada Jarak 40 cm suhu 74.90C ... 56 Tabel 4.16 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 40 cm

dan Suhu 99.90C Menggunakan TPA81 ... 57 Tabel 4.17 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 40 cm

dan Suhu 99.90C Menggunakan Thermal Camera ... 57 Tabel 4.18 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator

pada Jarak 40 cm dan suhu 99.90C ... 58 Tabel 4.19 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm

dan Suhu 49.90C Menggunakan TPA81 ... 59 Tabel 4.20 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm

dan Suhu 49.90C Menggunakan Thermal Camera ... 59 Tabel 4.21 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator

pada Jarak 60 cm dan suhu 49.90C ... 60 Tabel 4.22 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm

dan Suhu 750C Menggunakan TPA81 ... 61 Tabel 4.23 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm

(9)

U niversit as Krist e n M ara na t ha xi

Tabel 4.24 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator

pada Jarak 60 cm dan suhu 750C ... 62

Tabel 4.25 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm dan Suhu 99.90C Menggunakan TPA81 ... 63

Tabel 4.26 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm dan Suhu 99.90C Menggunakan Thermal Camera ... 63

Tabel 4.27 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm dan suhu 99.90C ... 64

Tabel 4.28 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 500C Menggunakan TPA81 ... 65

Tabel 4.29 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 500C Menggunakan Thermal Camera... 65

Tabel 4.30 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan suhu 500C ... 66

Tabel 4.31 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 750C Menggunakan TPA81 ... 67

Tabel 4.32 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 750C Menggunakan Thermal Camera... 67

Tabel 4.33 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan suhu 750C ... 68

Tabel 4.34 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 1000C Menggunakan TPA81 ... 69

Tabel 4.35 Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 1000C Menggunakan Thermal Camera ... 69

Tabel 4.36 Persen Kesalahan Pengukuran Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan suhu 1000C ... 70

Tabel 4.37 Analisa Data Black Body Kalibrator... 89

Tabel 4.38 Analisa Data Lilin ... 91

(10)

U niversit as Krist e n M ara na t ha xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Radiasi Benda Hitam ... 4

Gambar 2.2 Kurva untuk Interpolasi Linear ... 5

Gambar 2.3 Nilai Intensitas RGB ... 7

Gambar 2.4 Warna Semu ... 7

Gambar 2.5 TPA-81 ... 8

Gambar 2.6 Konfigurasi Pin TPA-81 ... 9

Gambar 2.7 Sudut Pandang TPA-81 ... 10

Gambar 2.8 Struktur Dalam Motor Servo ... 12

Gambar 2.9 Koneksi Kabel Motor Servo ... 12

Gambar 2.10 Potensiometer Motor Servo ... 13

Gambar 2.11 Posisi dan Lebar Sinyal yang Diberikan ... 14

Gambar 2.12 LCD LMB162A ... 15

Gambar 2.13 Konfigurasi Pin ATmega16 ... 18

Gambar 2.14 Gambaran Modul TWI Keseluruhan ... 22

Gambar 2.15 Blok USART ... 23

Gambar 2.16 IC MAX232 ... 25

Gambar 2.17 Port Serial DB 9 ... 25

Gambar 3.1 Perancangan Pendeteksian Panas Permukaan ... 27

Gambar 3.2 Hubungan antara ATmega16 dengan TPA81 ... 27

Gambar 3.3 Hubungan Motor Servo dengan ATmega16 ... 28

Gambar 3.4 Hubungan LCD dengan ATmega16 ... 29

Gambar 3.5 Diagram Alir Program Utama ATmega16 ... 30

Gambar 3.6 Diagram Alir Fungsi Servo ... 31

Gambar 3.7 Diagram Alir Fungsi Suhu ... 31

Gambar 3.8 Diagram Alir Program Aplikasi 1 pada Visual Basic ... 33

Gambar 3.9 Diagram Alir Program Aplikasi 2 pada Visual Basic ... 34

Gambar 3.10 Diagram Alir dari Fungsi Bawah dan Fungsi Kanan ... 36

(11)

U niversit as Krist e n M ara na t ha xiii

Gambar 3.12 Diagram Alir dari Fungsi tampil_kanan ... 37

Gambar 3.13 Diagram Alir dari Fungsi Qbawah dan Fungsi Qkanan ... 39

Gambar 3.14 Diagram Alir dari Fungsi Qtampil_bawah ... 39

Gambar 3.15 Diagram Alir dari Fungsi Qtampil_kanan... 40

Gambar 3.16 Degradasi Warna ... 41

Gambar 3.17 Interpolasi Linear ... 42

Gambar 3.18 Diagram Alir Fungsi Interpolasi Linear ... 43

Gambar 3.19 Diagram Alir Fungsi Tampil ... 44

Gambar 3.20 Desain Program Aplikasi pada Visual Basic ... 45

Gambar 4.1 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan Suhu 49.90C Menggunakan TPA81 ... 46

Gambar 4.2 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan Suhu 49.90C Menggunakan Thermal Camera ... 46

Gambar 4.3 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan Suhu 74.90C Menggunakan TPA81 ... 48

Gambar 4.4 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan Suhu 74.90C Menggunakan Thermal Camera ... 49

Gambar 4.5 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan Suhu 99.90C Menggunakan TPA81 ... 50

Gambar 4.6 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 20 cm dan Suhu 99.90C Menggunakan Thermal Camera ... 51

Gambar 4.7 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 40 cm dan Suhu 500C Menggunakan TPA81 ... 52

Gambar 4.8 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 40 cm dan Suhu 500C Menggunakan Thermal Camera ... 53

Gambar 4.9 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 40 cm dan Suhu 74.90C Menggunakan TPA81 ... 54

Gambar 4.10 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 40 cm dan Suhu 74.90C Menggunakan Thermal Camera ... 55

(12)

U niversit as Krist e n M ara na t ha xiv

Gambar 4.12 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 40 cm dan

Suhu 99.90C Menggunakan Thermal Camera ... 57

Gambar 4.13 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm dan Suhu 49.90C Menggunakan TPA81 ... 58

Gambar 4.14 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm dan Suhu 49.90C Menggunakan Thermal Camera ... 59

Gambar 4.15 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm dan Suhu 750C Menggunakan TPA81 ... 60

Gambar 4.16 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm dan Suhu 750C Menggunakan Thermal Camera ... 61

Gambar 4.17 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm dan Suhu 99.90C Menggunakan TPA81 ... 62

Gambar 4.18 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 60 cm dan Suhu 99.90C Menggunakan Thermal Camera ... 63

Gambar 4.19 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 500C Menggunakan TPA81 ... 64

Gambar 4.20 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 500C Menggunakan Thermal Camera ... 65

Gambar 4.21 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 750C Menggunakan TPA81 ... 66

Gambar 4.22 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 750C Menggunakan Thermal Camera ... 67

Gambar 4.23 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 1000C Menggunakan TPA81 ... 68

Gambar 4.24 Objek Black Body Kalibrator pada Jarak 80 cm dan Suhu 1000C Menggunakan Thermal Camera ... 69

Gambar 4.25 Lilin Jarak 10 cm ... 71

Gambar 4.26 Data Suhu Lilin Jarak 10 cm ... 72

Gambar 4.27 Lilin Jarak 30 cm ... 73

Gambar 4.28 Data Suhu Lilin Jarak 30 cm ... 74

Gambar 4.29 Lilin Jarak 50 cm ... 75

(13)

U niversit as Krist e n M ara na t ha xv

Gambar 4.31 Lilin Jarak 70 cm ... 77

Gambar 4.32 Data Suhu Lilin Jarak 70 cm ... 78

Gambar 4.33 Lilin Jarak 90 cm ... 79

Gambar 4.34 Data Suhu Lilin Jarak 90 cm ... 80

Gambar 4.35 Tangan Manusia Jarak 15 cm Suhu Background 260C ... 81

Gambar 4.36 Suhu Tangan Manusia Jarak 15 cm Suhu Background 260C 82 Gambar 4.37 Tangan Manusia Jarak 20 cm Suhu Background 260C ... 83

Gambar 4.38 Suhu Tangan Manusia Jarak 20 cm Suhu Background 260C 84 Gambar 4.39 Tangan Manusia Jarak 15 cm Suhu Background 290C ... 85

(14)

U niversit as Krist e n M ara na t ha xvi

DAFTAR RUMUS

(15)

LAMPIRAN A

(16)

A-1

SERVO VERTIKAL

TPA81 SERIAL MAX232

PROGRAMMER

ATMEGA!6

DC SUPPLY LED SERVO HORIZONTAL

(17)

LAMPIRAN B

SKEMATIK PERANCANGAN TPA81 UNTUK

(18)
(19)

B-2

Berikut ini adalah daftar komponen dari skematik perancangan TPA81 untuk thermoscanner berbasis mikrokontroler ATmega16 yang dapat dilihat pada tabel berikut :

Nama Komponen Label Nilai

Kapasitor C1 22 pF Kapasitor C2 22 pF Kapasitor C3 1 µF/100V Kapasitor C4 1 µF/100V Kapasitor C5 1 µF/100V Kapasitor C6 1 µF/100V

(20)

LAMPIRAN C

PROGRAM PADA ATMEGA16

DAN PROGRAM APLIKASI PADA MICROSOFT

VISUAL BASIC

ATMEGA16 ... C-1

(21)

C-1

PROGRAM ATMEGA16

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V1.25.3 Standard Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com

Project : Version :

Date : 10/28/2011

Author : Wilbert Tannady Company :

Comments:

Chip type : ATmega16 Program type : Application Clock frequency : 11.059200 MHz Memory model : Small

External SRAM size : 0 Data Stack size : 256

*****************************************************/ #include <mega16.h>

#include <stdio.h> #include <delay.h>

unsigned char reg,data,i,pixel[8],revision,ambient; unsigned int w =1,j,k,x;

unsigned int a,q,r; // I2C Bus functions #asm

.equ __i2c_port=0x1B ;PORTA .equ __sda_bit=6

.equ __scl_bit=7 #endasm

#include <i2c.h>

// Alphanumeric LCD Module functions #asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm

(22)

C-2

// This flag is set on USART Receiver buffer overflow bit rx_buffer_overflow;

// USART Receiver interrupt service routine interrupt [USART_RXC] void usart_rx_isr(void)

if (++rx_wr_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_wr_index=0; if (++rx_counter == RX_BUFFER_SIZE)

(23)

C-3 #ifndef _DEBUG_TERMINAL_IO_

// Get a character from the USART Receiver buffer #define _ALTERNATE_GETCHAR_

if (++rx_rd_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_rd_index=0; #asm("cli")

(24)

C-4 }

void servo_posisi_awal(){ for (i = 0; i < 18; i++) { PORTB.0 = 1; delay_us(500); PORTB.0 = 0; delay_us(19500); }

for (i = 0; i < 15; i++) { PORTB.1 = 1; delay_us(1722); PORTB.1 = 0; delay_us(18278); }

}

void servo_posisi_awal2(){ for (i = 0; i < 18; i++) { PORTB.0 = 1; delay_us(500); PORTB.0 = 0; delay_us(19500); }

for (i = 0; i < 15; i++) { PORTB.1 = 1; delay_us(1500); PORTB.1 = 0; delay_us(18444); }

}

void main(void) {

// Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

(25)

C-5 DDRA=0x00;

// Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=Out Func0=Out

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=0 State0=0 PORTB=0x00;

DDRB=0x03;

// Port C initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;

DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 1 Stopped // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer 1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00;

(26)

C-6 // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 2 Stopped // Mode: Normal top=FFh

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

(27)
(28)
(29)

C-9

PROGRAM APLIKASI PADA VISUAL BASIC

(30)
(31)
(32)
(33)
(34)
(35)
(36)
(37)
(38)
(39)
(40)

C-20

(41)

C-21

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 2 Then a = 4

(42)

C-22 ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 4 Then a = 12

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 5 Then a = 16

(43)

C-23

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 7 Then a = 24

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 8 Then a = 28

(44)

C-24

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 10 Then a = 36

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 11 Then a = 40

(45)

C-25

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 13 Then a = 48

(46)

C-26 interpolasi_linear_1 (52)

End If

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 15 Then a = 56

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 16 Then a = 60

(47)

C-27

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 18 Then a = 68

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 19 Then a = 72

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 20 Then a = 76

For i = 1 To 8

(48)

C-28

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 21 Then a = 80

(49)

C-29

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 23 Then a = 88

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 24 Then a = 92

(50)

C-30

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 26 Then a = 100

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 27 Then a = 104

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 28 Then a = 108

For i = 1 To 8

Label28(i).Caption = Mid(SEMENTARA, i * 4 + 1, 3) y((i - 1) * 4 + 1, a) = Val(Label28(i).Caption)

(51)

C-31

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 29 Then a = 112

(52)
(53)
(54)
(55)
(56)
(57)
(58)
(59)
(60)
(61)
(62)

C-42

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 59 Then a = 52

For i = 9 To 16

Label14(i).Caption = Mid(SEMENTARA, i * 4 - 31, 3) y((i - 1) * 4 + 1, a) = Val(Label14(i).Caption)

(63)

C-43

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 60 Then a = 56

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 61 Then a = 60

(64)

C-44

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 63 Then a = 68

(65)

C-45 If Option2.Value = True Then

Qinterpolasi_linear_1 (72) End If

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 65 Then a = 76

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 66 Then a = 80

(66)

C-46

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 68 Then a = 88

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 69 Then a = 92

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 70 Then a = 96

(67)

C-47

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 71 Then a = 100

(68)

C-48 End If

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 73 Then a = 108

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 74 Then a = 112

(69)
(70)
(71)
(72)
(73)
(74)

C-54 For i = 9 To 16

Label44(i).Caption = Mid(SEMENTARA, i * 4 - 31, 3) y((i - 1) * 4 + 1, a) = Val(Label44(i).Caption)

Next i

Qtampil_kanan_90 (172) Qbawah (172)

Qtampil_bawah_92 (172) Qkanan (172)

If Option1.Value = True Then Qinterpolasi_linear (172) End If

If Option2.Value = True Then Qinterpolasi_linear_1 (172) End If

ElseIf Mid(SEMENTARA, 1, 3) = 90 Then a = 176

For i = 9 To 16

Label45(i).Caption = Mid(SEMENTARA, i * 4 - 31, 3) y((i - 1) * 4 + 1, a) = Val(Label45(i).Caption)

Next i

Qtampil_kanan_92 (176) Qbawah (176)

Qtampil_bawah_91 (176) Qkanan (176)

If Option1.Value = True Then Qinterpolasi_linear (176) End If

If Option2.Value = True Then Qinterpolasi_linear_1 (176) End If

(75)

LAMPIRAN D

DATA SHEET

ATMEGA16 ... D-1

THERMOPILE ARRAY TPA81 ... D-7

(76)
(77)
(78)
(79)
(80)
(81)
(82)

D-7

TPA81 Thermopile Array

Technical Specification

Introduction

The TPA81 is a thermopile array detecting infra-red in the 2um-22um range. This is the wavelength of radiant heat. The Pyro-electric sensors that are used commonly in burglar alarms and to switch on outside lights, detect infra-red in the same waveband. These Pyro-electric sensors can only detect a change in heat levels though - hence they are movement detectors. Although useful in robotics, their applications are limited as they are unable to detect and measure the temperature of a static heat source. Another type of sensor is the thermopile array. These are used in non-contact infra-red thermometers. They have a very wide detection angle or field of view (FOV) of around 100° and need either shrouding or a lens or commonly both to get a more useful FOV of around 12°. Some have a built in lens. More recently sensors with an array of thermopiles, built in electronics and a silicon lens have become available. This is the type used in the TPA81. It has a array of eight thermopiles arranged in a row. The TPA81 can measure the temperature of 8 adjacent points simultaneously. The TPA81 can also control a servo to pan the module and build up a thermal image. The TPA81 can detect a candle flame at a range 2 metres (6ft) and is unaffected by ambient light!

Spectral Response

(83)

D-8

Field of View (FOV)

The typical field of view of the TPA81 is 41° by 6° making each of the eight pixels 5.12° by 6°. The array of eight pixels is orientated along the length of the PCB - that's from top to bottom in the diagram below. Pixel number one is nearest the tab on the sensor - or at the bottom in the diagram below.

Sensitivity

Here's some numbers from one of our test modules:

For a candle, the numbers for each of the eight pixels at a range of 1 meter in a cool room at 12°C are: 11 10 11 12 12 29 15 13 (All °C). You can see the candle showing up as the 29°C reading. At a range of 2 meters this reduces to 20°C - still around 8°C above ambient and easily detectable. At 0.6 meter (2ft) its around 64°C. At 0.3 meter (1ft) its 100°C+.

In a warmer room at 18°C, the candle measures 27°C at 2 meters. This is because the candle only occupies a small part of the sensors field of view and the candles point heat source is added to the back ground ambient - not swamped by it. A human at 2 meters will show up as around 29°C with a background 20°C ambient.

The following is a snapshot of our test program. It displays a 32x8 bitmap produced by using a servo to pan the sensor. If you want a copy of this windows based program, its here, but you will need an RF04/CM02 to connect the TPA81 to your PC. Here you can see a candle flame about a meter away showing up as the bright spot.

Connections

(84)

D-9

SCL and SDA lines should each have a pull-up resistor to +5v somewhere on the I2C bus. You only need one pair of resistors, not a pair for every module. They are normally located with the bus master rather than the slaves. The TPA81 is always a slave - never a bus master. If you need them, I recommend 1.8k resistors. Some modules such as the OOPic already have pull-up resistors and you do not need to add any more. A servo port will connect directly to a standard RC servo and is powered from the modules 5v supply. We use an HS311. Commands can be sent to the TPA81 to position the servo, the servo pulses are generated by the TPA81 module.

Registers

The TPA81 appears as a set of 10 registers.

Register Read Write

0 Software Revision

Command Register

1

Ambient Temperature °C

Servo Range (V6 or higher only)

2

Pixel 1 Temperature °C

N/A

3 Pixel 2 N/A 4 Pixel 3 N/A 5 Pixel 4 N/A 6 Pixel 5 N/A 7 Pixel 6 N/A 8 Pixel 7 N/A 9 Pixel 8 N/A

(85)

D-10

There are 9 temperature readings available, all in degrees centigrade (°C). Register 1 is the ambient temperature as measured within the sensor. Registers 2-9 are the 8 pixel temperatures. Temperature acquisition is continuously performed and the readings will be correct approx 40mS after the sensor points to a new position.

Servo Position

Commands 0 to 30 set the servo position. There are 31 steps (0-30) which typically represent 180° rotation on a Hitec HS311 servo. The calculation is SERVO_POS*60+540uS. So the range of the servo pulse is 0.54mS to 2.34mS in 60uS steps. Writing any other value to the command register will stop the servo pulses.

Command

Action Decimal Hex

0 0x00 Set servo position to minimum nn nn Set servo position

31 0x1F Set servo position to maximum

160 0xA0 1st in sequence to change I2C address 165 0xA5 3rd in sequence to change I2C address 170 0xAA 2nd in sequence to change I2C address

Firmware Version 6 or higher.

As from Version 6 (March 2005) we have added a new write only register (register 1) to allow you to vary the range of the servo stepping. It defaults to the same 180 degree range on a Hitec HS311 servo as earlier versions. You can write values from 20 to 120 to the range register. If you attempt to write a value less than 20, it will be set to 20. If you attempt to write a value greater than 120, it will be set to 120. The calculation for the range in uS is ((31*ServoRange)/2). Setting a range of 20 will give a range of (31*20)/2 or 310uS. Setting a range of 120 will give a range of (31*120)/2 or 1860uS. In all cases the available range is centered on the servo's mid position of 1500uS. So in the first example, the 310uS range will be from 1345uS to 1655uS (Or 1.345 to 1.655mS if you prefer). The second example of 1860uS range centered on 1500uS gives a range of 570uS to 2430uS. On power up the range register is set to 120, which give the same range as earlier versions.

Changing the I2C Bus Address

(86)

D-11

middle of the sequence. The sequence must be sent to the command register at location 0, which means 4 separate write transactions on the I2C bus. Additionally, there MUST be a delay of at least 50uS between the writing of each byte of the address change sequence. When done, you should label the sensor with its address, if you lose track of the module addresses, the only way to find out what it is to search all the addresses one at a time and see which one responds. The TPA81 can be set to any of eight I2C addresses - 0xD0, 0xD2, 0xD4, 0xD6, 0xD8, 0xDA, 0xDC, 0xDE. The factory default shipped address is 0xD0.

(87)
(88)
(89)
(90)

1

Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, perumusan masalah, tujuan, spesifikasi alat, pembatasan masalah, dan sistematika pembahasan.

1.1 Latar Belakang

Pada industri tertentu sering kali dibutuhkan pendeteksian suhu tanpa menyentuh bidang permukaan. Misalnya untuk mendapatkan informasi kopling yang rusak pada mesin uap, kerusakan isolasi pipa penghubung pada mesin uap, anomali suatu permukaan pada dinding, lantai atau kondisi bawah tanah, kontaktor pada motor. Untuk mendapatkan informasi/pendeteksian permukaan radiasi panas adalah dengan cara mengukur suhunya. Oleh karena itu, diperlukan

thermopile array untuk thermoscanner yaitu sensor suhu yang dapat melakukan

proses scanning untuk mendapatkan suhu objek.

Sensor suhu terbagi dua kelompok yakni sensor kontak dan sensor non-kontak. Beberapa contoh sensor kontak adalah termokopel, termistor, RTD dan salah satu contoh sensor non-kontak adalah sensor thermopile array TPA81 yang menghasilkan pendeteksian dalam derajat celcius.

Pada Tugas Akhir ini, digunakan sensor thermopile array TPA81 yang dapat bekerja dengan cara mendeteksi radiasi panas kemudian memvisualisasikan radiasi permukaan panas objek dalam bentuk warna semu (false colour) di komputer dengan menggunakan program aplikasi pada software Microsoft Visual

Basic. TPA81 dapat mendeteksi sinar infra merah dengan panjang gelombang

(91)

2

Universitas Kristen Maranatha

1.2 Identifikasi Masalah

Identifikasi masalah dari Tugas Akhir ini adalah bagaimana menggunakan

thermopile array untuk thermoscanner dan mengirimkan data tersebut ke

komputer serta menampilkan visualisasi radiasi permukaan panas objek dengan citra warna semu.

1.3 Tujuan

1. Merancang dan merealisasikan perangkat pendeteksi permukaan panas objek dengan menggunakan thermopile array tanpa harus menyentuh objek.

2. Menampilkan visualisasi radiasi permukaan panas objek dalam bentuk warna semu (false colour) di komputer.

1.4 Pembatasan Masalah

Agar permasalahan yang dibahas terfokus dan tidak melebar, maka Tugas Akhir dengan judul “Aplikasi Thermopile Array untuk Thermoscanner

Berbasis Mikrokontroler ATmega16” mengambil batasan masalah sebagai

berikut:

1. Pendeteksian temperatur objek dengan thermopile array sebagai

Thermoscanner, dilakukan pada jarak di bawah 1 meter.

2. Alat yang akan direalisasikan hanya diperuntukan di dalam ruangan (indoor).

3. Range temperatur objek yang dideteksi adalah 20oC – 150oC.

4. Objek yang dideteksi hanya permukaan panas objek dan permukaannya dianggap bidang 2D.

5. Program aplikasi pada komputer dibuat dengan menggunakan software

(92)

3

Universitas Kristen Maranatha

1.5 Spesifikasi Alat

Spesifikasi alat yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Thermopile array TPA81

2. Servo 2 buah 3. LCD

4. Mikrokontroler ATmega16

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan ini disusun menjadi lima bab, yaitu sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini membahas tentang latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika pembahasan.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini membahas tentang radiasi benda hitam, emisivitas, hukum radiasi, interpolasi linear, warna, thermal array sensor, motor servo, LCD, mikrokontroller ATmega16 dan RS 232.

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI

Bab ini membahas perancangan pendeteksian panas permukaan dengan menggunakan thermopile array TPA81, servo, LCD, algoritma pemrograman pada ATmega16 dan program aplikasi pada Microsoft

Visual Basic.

BAB IV HASIL DAN ANALISA

Bab ini menjelaskan hasil pengamatan dan analisa data dari pengujian

black body kalibrator, lilin, tangan manusia dengan menggunakan program

aplikasi pada Software Microsoft Visual Basic.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

(93)

93

Universitas Kristen Maranatha

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk perbaikan di masa yang akan datang.

V.1 Kesimpulan

Dengan memperhatikan data pengamatan dan analisis pada bab sebelumnya, dalam Tugas Akhir ini dapat disimpulkan bahwa:

1. Perancangan dan realisasi perangkat pendeteksi panas permukaan objek dengan menggunakan TPA81 telah berhasil menampilkan visualisasi radiasi panas permukaan objek dengan citra warna semu.

2. Hasil visualisasi radiasi panas permukaan objek dalam bentuk warna semu lebih baik, jika terdapat perbedaan suhu di atas 90C antara suhu

background dengan suhu objek yang dideteksi dan pada jarak kurang dari

30 cm.

3. Persentase kesalahan yang paling kecil dari sensor thermopile array TPA81 dibandingkan dengan alat ukur thermal camera adalah pada jarak 40 cm.

V.2 Saran

(94)

94

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

1. Andrianto, H., Buku Panduan : Pelatihan Mikrokontroler AVR ATmega16, 2008.

2. Datasheet, ATMega16, Atmel, http://www.atmel.com

3. http://www.robot-electronics.co.uk/htm/tpa81tech.htm (8 September 2011). 4. http://servocity.com/html/s3003_servo_standard.html (8 September 2011). 5. http://nenysmadda.ucoz.org/news/radiasi_benda_hitam/2011-01-03-94

(14aNovember 2011).

6. http://lecturer.eepis-its.edu/~alfaruqi/mnumerik/bab8tm.pdf (8 September 2011).

7. http://id.wikipedia.org/wiki/Warna (8 September 2011).

8. http://www.scribd.com/doc/27646114/Radiasi-Benda-Hitam (14 November 2011)

9. Planck, M. (1914). The Theory of Heat Radiation. Masius,M. (transl.) (2nd ed.) (14 November 2011).

Gambar

tabel berikut :

Referensi

Dokumen terkait

Yang dimaksud dengan rahn (gadai) adalah memberikan suatu barang yang berharga kepada orang lain sebagai jaminan atau penguat kepercayaan atas hutang dan akan dijadikan sebagai

Sugiyono (2012:162), “kuesioner merupakan teknik pengumpulan data yang dilakukan dengan cara memberi seperangkat pertanyaan atau pernyataan tertulis kepada responden

Simbol h exagram yang terdapat dalam The Jacatra Secret telah dijelaskan bahwa, simbol maskulin atau laki-laki oleh masyarakat purba sering digambarkan sengan

Hasil penelitian ini adalah peranan penyuluh pertanian di Kecamatan Nunukan Selatan sebagai guru aktif mendampingi petani dalam penyusunan RDKK, pertemuan kelompok tani

Bola basket merupakan salah satu cabang olahraga permainan yang pelaksanaannya membutuhkan banyak faktor, yaitu kelincahan, kecepatan koordinasi gerak dan letak

Dari hasil perhitungan masing-masing indikator CAR (Capital Adequency Ratio), KAP (Kualitas Aktiva Produktif), NPM (Net Profit Margin), BOPO (Biaya Operasional

Adanya profesionalisme auditor internal yang baik akan mampu mempengaruhi tingkat intensitas moral dalam meningkatkan pengambilan keputu- san etis yang

Perubahan mikroskopik utama selama phase akut (demam) setelah infeksi JDV terjadi pada organ organ lymphoid yang di tandai dengan atenuasi folikel dan deplesi