RANCANG BANGUN MODUL PEMBACAAN SENSOR SUHU DENGAN SD CARD SEBAGAI MODUL PENGECEKAN DEVICE SATELIT BERBASIS MIKROKONTROLER

(1)

17

RANCANG BANGUN MODUL PEMBACAAN SENSOR SUHU DENGAN

SD CARD SEBAGAI MODUL PENGECEKAN DEVICE SATELIT

BERBASIS MIKROKONTROLER

Rommy Hartono, Deddy El Amin Pusat Teknologi Satelit

Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Cagak Satelit Km. 4, Bogor 16310 Indonesia

e-mail: [email protected]

RINGKASAN

Rancang Bangun Pembacaan Sensor Suhu Dengan SD Card telah dibuat Sebagai Modul Pengecekan Device Satelit Berbasis Mikrokontroler ATMega128. Sistem ini merupakan suatu alat untuk mengetahui tingkat suhu di suatu tempat atau ruangan secara teratur dan terus menerus. Rancang bangun ini terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri dari Mikrokontroler ATMega 128, Sensor LM35, Liquid Critsal Display (LCD), Secure Digital Memory (SDC Card), dan Push Button. Perangkat lunak pada rancang bangun ini menggunakan program bahasa BASCOM-AVR (Basic Compiler). Program aplikasi ini bekerja pada saat dinyalakan inisialisasi

hardware dilakukan. Temperatur yang terdeteksi oleh sensor LM35 akan ditampilkan pada layar LCD.

Mikrokontroler membaca data-data Analog to Digital Converter (ADC) yang ada pada sensor LM35, lalu akan ditampilkan data suhu dalam satuan celcius pada LCD dan tampilan hyperterminal di komputer melalui komunikasi serial dan jika push button di tekan maka suhu yang terdeteksi akan di simpan kedalam SD card dalam bentuk format Comma Separated Values (CSV), dan dapat dibuka melalui program notepad (TXT) pada komputer.

1 PENDAHULUAN

Di zaman globalisasi seperti sekarang, informasi bisa sangat mudah kita dapatkan. Hal ini dikarenakan adanya fasilitas yang mendukung proses komunikasi dan pengiriman informasi yang dapat dilakukan tanpa terpengaruh faktor jarak dan kendala waktu, salah satunya dengan menggunakan satelit. Berdasarkan fungsinya, satelit dapat digolongkan menjadi beberapa macam, diantaranya adalah satelit untuk mengamati fenomena cuaca, satelit untuk mengamati permukaan bumi (surveillance), satelit untuk navigasi, satelit untuk komunikasi, satelit untuk televisi (Raja, Erick S. Lumban, et al., 2012).

Perbedaan fungsi satelit tersebut membuat muatan utama yang dibawa satelit juga berbeda-beda, seperti satelit yang digunakan untuk mengamati permukaan Bumi yang dilengkapi oleh

kamera untuk pengambilan gambar atau video dan antena untuk komunikasi, berbeda dengan satelit untuk telekomunikasi yang tidak memerlukan kamera. Agar dapat melakukan operasional tersebut, keadaan masing-masing device yang terpasang pada satelit haruslah dalam kondisi baik, karena setiap detail bagian sangatlah berpengaruh pada kinerja device satelit, sehingga semua device harus diperiksa secara intensif dan berkala.

Pengambilan data dari device satelit merupakan salah satu aspek pengecekan, untuk melakukan pengecek-kan dan pengamatan ini dibutuhpengecek-kan sebuah alat atau modul yang dapat digunakan untuk mengambil dan juga menyimpan data dari suatu device satelit. Data tersebut nantinya bisa ditampilkan di PC. Pengecekan yang dilakukan pada penelitian ini merupakan

(2)

18

pengecekan penyimpanan data suhu ke dalam SD card, sehingga data yang disimpan dapat dibaca kembali oleh PC. Data suhu yang didapatkan diperoleh menggunakan sensor suhu LM35. Penulis menggunakan parameter suhu karena suhu merupakan parameter dasar dalam melakukan penelitian, suhu juga dapat dengan mudah diamati menggunakan sensor LM35 (Pajuhi, Eko Santoso, et al., 2014). Hal ini merupakan alasan utama mengapa penulis meng-gunakan sensor suhu LM35. Alasan lain adalah harganya yang relatif murah dan output dari sensor tersebut merupakan tegangan yang sudah linear.

2 TINJAUAN PUSTAKA

Dalam tinjauan pustaka ini akan dibahas mengenai dasar teori komponen utama pada sistem yang dibuat. Ada pun yang digunakan dalam sistem yang dibuat adalah sebagai berikut:

2.1 Sensor suhu LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan (Saefurrochman, et al., 2015). LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibanding-kan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Gambar 2-1: Sensor Suhu LM35

Gambar 2-1 menunjukkan bentuk dari LM35 tampak depan. 3 pin LM35 menunjukkan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan

jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt (National Semiconductor Corporation, 2000). Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajat celcius sehingga di dapat persamaan sebagai berikut:

VLM35 = Suhu* 10 mV (2-1)

2.2 Mikrokontroler ATmega128

ATMega128 adalah mikrokontroler CMOS 8 bit daya rendah berbasis arsitektur Reduced Instruction Set Computer (RISC) (Raja, Erick S. Lumban, et al., 2012). Instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMega128 mempunyai throughput 16MIPS sampai 16MHz, hal ini membuat ATMega128 dapat bekerja dengan kecepatan tinggi walaupun dengan penggunaan daya rendah (National Semiconductor Corporation, 2000). Mikrokontroler ATmega128 memiliki beberapa spesifikasi yang menjadikannya sebuah solusi pengendali yang efektif untuk berbagai keperluan.

Gambar 2-2: Mikrokontroler ATMega128

2.3 Komunikasi Data Serial

Komunikasi data serial merupakan komunikasi yang mengantarkan data

(3)

19 digital secara bit per bit dengan

ber-gantian melalui media interface serial. Contoh dari komunikasi data serial antara lain modem, mouse dan lain-lain. Pengiriman data melalui interface serial dapat dilakukan secara bit per bit (setiap satu step waktu atau 1 bit) atau juga dalam satuan baud, dimana 1 baud tidak mesti senilai, dengan 1 bit per second tergantung besaran data untuk setiap kali clock transfer (Putra, A.E., 2002).

Masalah utama komunikasi data serial adalah metode sinkronisasi, yakni pengendalian clock pengirim dan penerima data. Kedua clock seharusnya berada pada frekuensi yang sama, agar penerima dapat mengambil data tepat pada waktunya. Tujuan dari sinkronisasi adalah menghindari keterlambatan dan kesalahan pengambilan data sehinggga perlu dilakukan penyesuaian clock penerima dan clock pengirim. Terdapat dua bentuk sinkronisasi pada komunikasi data serial, yaitu (Putra, A.E., 2002):

 Komunikasi data serial sinkron, dimana clock dikirimkan bersama- sama dengan data serial, tetapi clock tersebut dibangkitkan sendiri–sendiri baik pada sisi pengirim maupun penerima. Realisasinya, harus disediakan tiga penghantar (untuk data yang dikirim, data yang diterima dan external clock). Dengan bantuan penghantar clock, penerima dapat mengendalikan proses pengambilan data (sampling data). Interface serial terdiri atas penghantar atau satu pasangan penghantar, dimana diawal paket data dikirimkan bit preamble sebagai bit sinkronisasi. Clock penerima akan mengalami settingan selama bit preamble berjalan. Gambar 2-3 menjelaskan tentang timing diagram dari komunikasi serial data sinkron.

 Komunikasi serial asinkron di mana sinkronisasi clock pengirim (data serial) dan penerima terjadi pada awal simbol data yang dikirim. Realisasinya, sebelum bit data terdapat satu atau dua startbit.

Startbit ini menentukan kapan penerima mengambil data, dan ini berjalan dalam sebagian dari periode

clock. Komunikasi asinkron

mengirimkan data secara simbol per simbol, dimana ditandai dengan

acknowledge untuk setiap

penyelesaian masing-masing simbol. Format data komunikasi asinkron tidak standart, bervariasi tergantung pada genap atau ganjilnya parity (parity menandakan genap atau ganjilnya suatu bit “1”) dan satu atau dua stop bits (Tampubolon, Marojahan, 2012). Gambar 2-4 menjelaskan tentang timing diagram pada komunikasi data serial asinkron.

Gambar 2-3: Timing diagram komunikasi serial sinkron

Gambar 2-4: Timing diagram komunikasi serial asinkron

2.4 Eksternal Memory

MMC atau SD card merupakan media penyimpanan data yang biasa digunakan pada portable device. SD card merupakan pengembangan dari MMC. Tidak banyak perbedaan antara SD card dengan MMC, diantaranya (Sunardi joko, et al., 2009) adalah:

 Ukuran SD card lebih tebal daripada MMC.

 SD card memiliki switch untuk write protection, sedangkan MMC tidak.

 SD card memiliki 9 pin, sedangkan MMC memiliki 7 pin. Susunan pin

(4)

20

 dari SD card dan MMC dapat dilihat pada gambar 2-5

Gambar 2-5: Penomoran Pin pada SD Card dan MMC

 Kecepatan maksimum transfer data SD card adalah 25 Mbit/s, lebih cepat dari MMC yang memiliki kecepatan 20 Mbit/s.

3 METODOLOGI 3.1 Cara Kerja Sistem

Secara umum cara kerja sistem ini adalah mendeteksi deteksi suhu, yang ditampilkan pada layar LCD, dan pada layar komputer melalui program hyperterminal, kemudian data tersebut disimpan ke dalam SD Card secara real time, jika push button ditekan (Sudjadi, 2005). Sistem penyimpanan disebut dengan data logger. Sistem ini mempunyai beberapa bagian utama yaitu Mikro-kontroler ATMega128, LCD, LM35, SD Card, dan komputer. Diagram blok sistem secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 3-1.

Gambar 3-1: Diagram blok sistem

Gambar 3-2: Skematik rangkaian keseluruhan

LM35

SDCard

LAPTOP

Mikrokontroler ATMEGA 128 1-wire UART SPI

(5)

21

3.2 Perancangan Perangkat Keras Perancangan perangkat keras

menggunakan software ISIS PROTEUS, berupa rancangan rangkaian keseluruhan. Diagram blok sistem merupakan acuan untuk membuat skematik rangkaian keseluruhan. Rangkaian skematik ini bertujuan untuk memudahkan dalam pembuatan layout rangkaian pada PCB dan berperan sebagai dasar dalam pembuatan perangkat keras. Skematik ini juga dapat menghindari kesalahan dalam pembuatan perangkat keras sistem dan pertimbangan dalam kemudahan proses

pengujian (E-MU, 2007). Adapun skematik rangkaian keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 3-2.

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

Pada perancangan ini, digunakan software Bascom AVR untuk membuat program yang akan menjalankan sistem dalam modul mikrokontroler tersebut. Data yang dikirim oleh sensor LM35 menggunakan 1-wire diolah terlebih dahulu melalui program mikrokontroler (Microcomputer System Design, 2000). Diagram alur perencanaan perangkat lunak ditunjukkan pada Gambar 3-3.

Gambar 3-3: Diagram alir perancangan software

Display “File Created” Selesai Free space > 3 MB ? Free space > 1 MB ?

Display Free Space Display Free Space

Display “Change Your MMC” Hasil disimpan pada MMC Display “Loading” MMC Available ? Display “Memory Ready” Display “Error Config” Display “Check Memory” Display Suhu Button untuk MMC ? Mulai Proses Analog Input ke Suhu Celcius Input Analog

(6)

22

4 PENGUJIAN DAN HASIL

4.1 Pengujian External Memory (SD

card)

Pengujian ini dilakukan dengan cara menghubungkan rangkaian sesuai diagram blok dalam Gambar 4-1. Laptop digunakan sebagai kontrol dan memantau kerja dari modul. Sensor suhu membaca suhu pada ruangan.

Hasil pembacaan suhu dikirimkan ke mikrokontroler. Setelah data pembacaan dimasukkan kedalam mikrokontroler, data tersebut disimpan kedalam external memory (SDC), dan hasil penyimpanan suhu dapat dibuka melalui notepad. Foto pengujian ditunjukkan dalam Gambar 4-2.

Gambar 4-1: Diagram blok pengujian

Gambar 4-2: Foto Pengujian keseluruhan

UART MODUL

LM35

SDC

Mikrokontroler ATMEGA 128 1-wire SPI

(7)

23

4.2 Hasil Pengujian dan Analisa

Hasil Pengujian dapat dilihat pada Gambar 4-3, 4-4, dan 4-5. Gambar-gambar di bawah merupakan hasil dari simulasi dan realisasi modul miikrokontroler yang digunakan untuk pengecekan device satelit, kususnya pemantau suhu.

Gambar 4-3 menunjukan hasil simulasi menggunakan software isis proteus yang memudahkan dalam rancang bangun alat ini. Di dalam hasil simulasi dapat di lihat data suhu yang berasal dari sensor LM35 yang dapat dibaca di LCD simulasi dan outputnya dapat ditampilkan melalui virtual manager atau software hyperterminal pada komputer, dimana data pada hasil simulasi dengan data hasil rancang bangun ini adalah sama. Gambar 4-4 dan gambar 4-5 menunjukkan cuplikan

hasil coding menggunakan bahasa program Basic Compiler dimana terdapat perintah atau command untuk menyimpan hasil data suhu dari sensor LM35 ke dalam bentuk file txt.

Data suhu dapat disimpan dalam memori eksternal SD card dan dapat dibaca kembali dengan PC.

Ini menunjukkan bahwa keseluruhan baik program maupun rancangan perangkat keras bekerja sesuai dengan parameter yang diinginkan. Sensor suhu dapat mengukur suhu yang ada pada ruangan, dan dapat ditampilkan pada LCD. Data tersebut juga dapat disimpan ke memori eksternal dan dapat dibaca kembali oleh PC. Hal ini menunjukkan bahwa rancang bangun yang dilakukan telah sesuai dengan tujuan dan target penelitian ini.

Gambar 4-3: Hasil simulasi pada software Proteus

(8)

24

Gambar 4-5: Hasil pembacaan suhu menggunakan Notepad

5 PENUTUP

Berdasarkan paparan yang telah dikemukakan di atas, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

 Dilakukan pengujian pada rancang bangun modul pembacaan suhu dengan SD-Card sebagai modul pengecekan device satelit berbasis mikrokontroler, menggunakan sensor suhu LM35 sebagai parameternya. Realisasi modul telah dapat digunakan sesuai dengan rancangan yang telah dibuat dan dapat berfungsi dengan baik,

 Modul mikrokontroler menggunakan sensor suhu LM35 sebagai komponen utama dengan rentang suhu yang dapat dicapai oleh sensor berkisar -55°C sampai 150°C,

 Perancangan sekaligus simulasi rangkaian elektronik digunakan software Proteus. Sedangkan peran-cangan program digunakan software Basic Compiler AVR.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kami sampaikan kepada Ibu Widya Rosza, ST atas semua bimbingan dan arahannya sehingga karya tulis ilmiah ini dapat terselesaikan dengan baik. Terima kasih juga kami sampaikan kepada Bapak Patria Rachma Hakim, ST, M.T atas

bimbingan dan arahannya dalam membangun modul pembacaan sensor suhu.

DAFTAR RUJUKAN

MU, 2007. Proteus VX Operation Manual, E-MU System, 9-24.

Microcomputer System Design, 2000.

Introduction to Proteus VSM (Part I),

Microcomputer System Design, 1-16. National Semiconductor Corporation, 2000.

Datasheet ATMega128 (online), (http:// pdf1. alldatasheet. com/ datasheet. pdf/ view/77388/ATMEL/ATMEGA 32-16AI. html). 15 Desember 2015.

National Semiconductor Corporation, 2000.

Datasheet LM35.(online). (http://pdf1. alldatasheet.com/datasheet.pdf/view/8 866/NSC/LM35.html). 15 Desember

2015.

Pajuhi, Eko Santoso., H. K. Andaerri, A.D. Sefiani, A.P. Kuswicaksono, dan A. Putra, 2014. Pengenalan Sensor Suhu

LM35 sebagai Pengukur Suhu Ruangan.