1 BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada era modern ini dan global seperti sekarang ini, sudah terdapat. Untuk itu sangatlah penting digunakan sebuah perangkat canggih yang dapat digunakan untuk mengukur suhu, kelembaban udara dan mendeteksi cahaya. Untuk itu aplikasi sebuah perangkat canggih yang dapat digunakan untuk suhu, kelembaban udara dan mendeteksi cahaya sangatlah penting, agar dapat memberikan peringatan kepada kita supaya waspada ketika akan terjadi kenaikan suhu, kelembaban udara dan pendeteksi cahaya agar dapat bersiaga ketika hal-hal yang tidak diinginkan terjadi yang sensitif terhadap suhu, kelembaban udara dan cahaya dibeberapa tempat khusus contohnya: Rumah Sakit, Laboratorium, Pabrik, dsb.
Memang sudah terdapat beberapa alat ukur yang sudah ada,beredar dimasyarakat luas hanya saja alat ukur yang digunakan bekerja tidak bersamaan dalam satu kesatuan perangkat, maka dengan dirancangnya rangkaian dengan konsep “ Multi-channel Data Logger ”, menggunakan perangkat mikrocontroller dengan proses pengolahan komputasi hal tersebut dapat diwujudkan,dimana pengukuran dapat dilakukan secara bersamaan dalam satu perangkat yang digabungkan.
1.2 Ruang Lingkup
Pada bab ini dijelaskan tentang ruang lingkup dari aplikasi perangkat ini adalah penggunaanya didalam aplikasi dari perangkat yang menggunakan
2
aplikasi dari perangkat yang menggunakan aplikasi dari perancangan sistem komputer yang digunakan untuk melakukan suatu pengukuran menggunakan masukan (Input) berupa: sensor suhu,temperature dan intensitas cahaya yang digabungkan secara bersamaan dalam satu perangkat (Device)dan keluaran yang terdapat pada display berupa angka hasil pengukuran oleh sensor,dimana data diproses kedalam mikrokontroller yang kemudian dikirimkan ke display berupa tampilan LCD,Serial monitor,Line feed berupa progam tampilan menggunakan program VBnet.
1.3 Tujuan dan Manfaat
Penelitian ini bertujuan untuk membuat suatu alat yang dapat mendeteksi dengan menggunakan arduino tipe uno sebagai modul utama alat berupa sensor pendeteksi,yang dibuat sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya oleh beberapa tim pembuat rancangan dari berbagai sumber data,masalah yang sering dibahas yaitu masalah akuisisi data (Data Acquisition),karena berhubungan dengan suatu perangkat yang menggunakan aplikasi dari sensor untuk melakukan deteksi:suhu,kelembaban udara,dan cahaya,maka sangatlah penting sekali akuisisi data dan keakuratan data dalam pengukuran yang menggunakan aplikasi dari sensor untuk menampilkan data didalam display berupa laptop maupun LCD.
Maka proses data conclusion, sensor interface improvement and fixes and implementation of niaturization menjadi hal yang sangat penting karena data yang akan dikirim kedalam output device berupa laptop maupun LCD melalui kabel USB harus akurat dan keakuratan data didalam tampilan sangatlah tergantung dari proses data acquisition, pengaturan tegangan/voltage yang keluar pada proses output pun menjadi sangat penting karena harus disesuaikan dengan
3 proses pengolahan data pada rangkaian. Perangkat ADC(Analog to Digital Converter) dan DAC(Digital to Analog Converter),juga sangat penting karena yang diterima sensor yaitu data berupa suhu,kelembaban udara dan cahaya yang merupakan proses perubahan gejala alam sekitar yang lebih cenderung ke bidang meteorology yang bekerja secara manual yang dapat diasumsikan data input diterima dalam bentuk analog tetapi pada saat prosesnya data harus dikeluarkan dalam bentuk tampilan berupa data digital,maka harus digunakan perangkat yang dapat mengkonversi inputan berupa data analog ke data dalam bentuk digital sebagai outputan pada tampilan,yang dimana uji keakuratan juga dilihat dari resolusi dalam tampilan pada output display ketika hasil ditampilkan pada output display.
Aplikasi dari perangkat yang berbasiskan pada konsep “Multi-Channel Data Logger” memiliki keunggulan dalam hal mengukur suhu, kelembaban udara dan mendeteksi debu yang lebih akurat jika dibandingkan dengan perangkat lama yang masih bekerja secara manual dengan perangkat yang masih berbasiskan pada aplikasi perangkat yang bekerja secara analog saat ini pada umumnya.
1.4 Metodologi perancangan
Pada tahap metode eksperimen ini akan dibahas tentang mikrokontoller Arduino Uno merupakan papan mikrokontroler yang berbasis ATmega328. Arduino adalah sebuah nama produk design sistem minimum mikrokontroler yang di buka secara bebas. Kelebihan dari arduino adalah perangkat mikrokontroller menggunakan bahasa pemroraman sendiri, menyederhanakan bahasa C. Arduino berbasis mikrokontroller AVR dengan boot loader yang sudah di tanam dalam mikrokontrollernya sebelum di jual ke pasaran.Bootloader ini yang menjembatani
4
antara software compiler arduino dengan mikrokontroler. Dan ketika pengguna papan mikrokontroller arduino menulis program tidak perlu banyak menuliskan sintak bahasa C, cukup melakukan pemanggilan fungsi program, hemat waktu dan pikiran.
Terdapat 14 pin input/output digital (yang 6 diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah crystal osilator 16MHz, sebuah koneksi USB, sebuah jack power, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset. Modul ini dengan mudah digunakan dan dihubungkan melalui kabel USB ke komputer dengan adaptor ataupun baterai, ADC internal IC mikrokontroller ATMEGA328 dengan kepresisian 10 bit,dimana nilai ini didapat dari level tegangan pada analog input dimana angka yang digunakan adalah 1024 yaitu 210,maka level tegangan yang digunakan adalah 10bit atau sama dengan data keluaran sebanyak 10 level tegangan .
Gambar 1.1 Arduino Uno (tampak depan dan belakang) Sumber: http://arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoUnoBack.jpg
Dimana driver modul rangkaian Multi-channel Data Logger yang disambungkan secara USB(Universal Serial Bus) dari arduino ke komputer yang kemudian disambungkan dengan menggunakan kabel jumper ke multi-channel
5 data logger untuk output berupa pengukuran suhu,kelembaban udara,cahaya.Lalu pada tahapan berikutnya dipelajari tentang program yang digunakan untuk memasukan data perancangan ke dalam mikrokontroller dengan menggunakan program arduino v1.0.4 sebagai salah satu contoh bagaimana cara menggunakan aplikasinya seperti penjelasan tertulis dan gambar seperti dibawah ini :
1. Dapatkan board Arduino dan kabel USB
Memulai Menggunakan Arduino dengan Windows paduan ini akan menjelaskan bagaimana caranya menghubungkan board Arduino dengan komputer dan meng-upload program (sketch) pertama anda.Pada tutorial ini, kami mengasumsikan anda menggunakan sebuah Arduino Uno, Arduino Duemilanove, Nano atau Diecimila. Anda juga membutuhkan sebuah kabel
USB standar (A – B), sama dengan kabel yang anda gunakan untuk printer USB.
Gambar 1.2 Arduino Uno(tampak depan dan belakang) Sumber: http://arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoUnoBack.jpg
6
Gambar 1.3 Kabel USB Sumber: www.arduino.cc
Dimana board arduino uno seperti (Gambar 1.2) diatas dihubungkan menggunakan kabel USB (Gambar 1.3), lalu dihubungkan ke PC atau laptop. Anda bisa mendapatkan board Arduino Uno di Famosa Studio.
2. Download Software Arduino
Dapatkan versi terakhir dari halaman download Arduino.Setelah download selesai, ekstrak file yang telah di-download tadi. Pastikan anda tidak merubah struktur folder. Klik dua kali pada folder untuk membukanya. Terdapat beberapa file dan sub-folder di dalamnya.
3. Hubungkan Board
Arduino Uno, Mega, Deumilanove dan Arduino Nano akan menarik sumber daya dari port USB atau power supply eksternal. Instalasi driver untuk Arduino Uno dengan Windows 7, Vista atau XP: Hubungkan board anda dan tunggu Windows untuk memulai proses instalasi driver. Setelah beberapa saat, proses ini akan gagal,
7 walaupun sudah melakukan yang terbaik.Klik pada Start Menu dan buka Control Panel.
Di dalam Control Panel, masuk ke menu System and Security. Kemudian klik pada System. Setelah tampilan System muncul, buka Device Manager. Lihat pada bagian Ports (COM & LPT). Anda akan melihat sebuah port terbuka dengan nama “Arduino Uno (COMxx)”. Klik kanan pada port “Arduino Uno (COMxx)” dan pilih opsi “Update Driver Software”. Kemudian, pilih opsi “Browse my computer for Driver software”. Terakhir, masuk dan pilih file driver Uno, dengan nama “ArduinoUNO.inf”, terletak di dalam folder “Drivers” pada Software Arduino yang telah di-download tadi. Windows akan meneruskan instalasi driver. Instalasi driver untuk Arduino Duemilanove, Nano atau Diecimila dengan Windows 7, Vista dan XP: Ketika anda menghubungkan board, Windows seharusnya memulai proses instalasi driver (ini apabila anda belum pernah menggunakan komputer tersebut dengan board Arduino sebelumnya). Pada Windows Vista, driver akan otomatis di-download dan diinstalasi.
Pada Windows XP, wizard Add New Hardware akan muncul: Ketika ditanya Can Windows connect to Windows Update to search for software? pilih No, not this time. Klik next. Pilih Install from a list or specific location (Advanced) dan klik next.
Pastikan bahwa Search for the best driver in these location dicentang; Seach removable media jangan dicentang; Include this location in the search dicentang dan masuk ke direktori drivers/FTDI USB Drivers pada folder software Arduino. (Versi terakhir dari driver ini dapat ditemukan pada situs FTDI).
8
Klik next.http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.html. Wizard akan mencari driver dan kemudian memberitahu bahwa sebuah “USB Serial Converter” telah ditemukan. Klik finish. Wizard hardware baru akan muncul kembali.
Ulangi langkah yang sama seperti sebelumnya dengan pilihan yang sama dan lokasi folder yang sama. Kali ini sebuah ” USB Port Serial” akan ditemukan. Anda dapat memastikan apakah driver sudah ter-install dengan membuka Windows Device Manager (di tab Hardware pada Control Panel – System). Cari “USB Serial Port” pada bagian Ports, itulah board Arduino.
4. Jalankan Aplikasi Arduino
Klik dua kali pada aplikasi Arduino (arduino.exe). a. Buka contoh Blink
Buka contoh program LED Blink: File > Examples > 1.Basics > Blink.
Gambar 1.4 Tamplilan utama program b. Pilih board anda
Anda perlu memilih opsi pada menu Tools > Board yang sesuai dengan board Arduino yang dipakai.
9 Gambar 1.5 Menu tampilan utama program
c. Pilih serial port anda
Pilih port serial yang digunakan oleh board Arduino anda pada menu Tools > Serial Port. Biasanya ini adalah COM3 atau yang lebih tinggi (COM1 dan COM2 biasanya sudah direservasi untuk serial port hardware). Untuk mencari tahu, anda dapat melepaskan koneksi ke board Arduino dan buka kembali menu tadi; pilihan yang menghilang harusnya adalah board Arduino anda. Koneksikan kembali board-nya dan pilih serial port yang sesuai.
d. Upload program
Nah, sekarang hanya tinggal klik tombol “Upload” pada software. Tunggu beberapa saat – anda dapat melihat led TX dan RX pada board berkelap-kelip. Bila upload berhasil akan ada pesan “Done uploading.” yang muncul pada status bar.
10
Gambar 1.6 Menu tampilan untuk melakukan verifikasi dan proses upload program.
Beberapa saat setelah upload selesai, anda dapat melihat pin 13 (L) LED pada board mulai berkelap-kelip (warna oranye). Jika benar, selamat! Anda sudah berhasil menjalankan Arduino dan program-nya dengan sukses. Pada tahapan metodologi perancangan tahap terakhir ini akan dibahas tentang konsep rangkaian “Multi-channel Data Logger“, dimana pada bagian ini akan dijelaskan apa yang dimaksud dengan rangkaian dengan konsep “Multi-channel Data Logger“, bagaimana cara kerjanya, kegunaan dari konsep rangkaian ini? Seperti (gambar: 1.7) dibawah ini :
Gambar 1.7 Konsep rangkaian multi-channel data logger (Tampak depan & belakang)
Dari penjelasan melalui (gambar.1.7) diatas dapat diketahui pada tahap metode perancangan ini akan diteliti dan dianalisa konsep rangakaian “Multi-channel Data Logger“, yang menggunakan masukan (Input) berupa 4 buah
11 potensiometer, hanya 3 buah potensiometer yang terdapat kabel saja jika dilihat gambar rangkaian tampak belakang akan yang dihubungkan ke analog input pin yang terdapat didalam board arduino uno (yaitu pin: A0, A1, A2), seperti gambar rangkaian pada (gambar.1.7), dimana terdapat 4 buah potensiometer, maka terdapat 1 buah potensiometer yang tidak memiliki kabel dimana 1 buah potensiometer ini akan digunakan untuk menentukan kontras dari LCD (Liquid Crystall Diode) 16x2 yang merupakan keluaran (Output) dari hasil pengolahan data dari rangkaian ke chip mikrokontroller yang terdapat pada rangkaian arduino uno.
1.5 Sistematika penulisan
Sistematika penulisan karya ilmiah ini dimulai dengan mempelajari konsep dasar mikrokontroller arduino uno yang berbasikan ATmega328,pada tahapan selanjutnya mempelajari metode dan konsep penggabungan rangkaian dengan konsep“Multi-channel Data Logger”, pada aplikasi penggabungan masukan(Input) menggunakan tiga buah potensiometer yang digabungkan dalam satu kesatuan rangkaian dan keluaran(Output)pada LCD dan serial pada yang merupakan output display yang terdapat pada program arduino uno,kemudian melakukan perancangan dan pengujian pada perangkat menggunakan mikrokontroller arduino uno,kemudian melakuka analisa hasil kerja pengujian rangkaian,kemudian pada tahap selanjutnya melakukan kalibrasi yang membandingkan hasil sampling dari rangkaian dengan alat ukur yang telah ada sekarang,membuat feedline dimana output hasil pengukuran ditampilkan pada program Visualbasic/vbnet dan memberikan kesimpulan,dan pada tahap terakhir melakukan penulisan hasil karya ilmiah.
12
Penulis juga telah menentukan batasan masalah untuk metode penelitian dan perancangan ini dimana, penelitian ini bertujuan untuk membuat suatu alat yang dapat mendeteksi dengan menggunakan arduino tipe uno sebagai modul utama alat berupa sensor pendeteksi,yang dibuat sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya oleh beberapa tim pembuat rancangan dari berbagai sumber data,masalah yang sering dibahas yaitu masalah akuisisi data (Data Acquisition),karena berhubungan dengan suatu perangkat yang menggunakan aplikasi dari sensor untuk melakukan deteksi : suhu,kelembaban udara (Ph),dan cahaya,maka sangatlah penting sekali akuisisi data dan keakuratan data dalam pengukuran yang menggunakan aplikasi dari sensor untuk menampilkan data didalam display berupa laptop maupun LCD.
Maka proses data conclusion, sensor interface improvement and fixes, dan implementation of miniaturization menjadi hal yang sangat penting karena data yang akan dikirim kedalam output device berupa laptop maupun LCD melalui kabel USB harus akurat dan keakuratan data didalam tampilan sangatlah tergantung dari proses data acquisition, pengaturan tegangan/voltage yang keluar pada proses output pun menjadi sangat penting karena harus disesuaikan dengan proses pengolahan data pada rangkaian.
Perangkat ADC(Analog to Digital Converter) dan DAC(Digital to Analog Converter),juga sangat penting karena yang diterima sensor yaitu data berupa suhu,kelembaban udara (Ph),dan cahaya yang merupakan proses perubahan gejala alam sekitar yang lebih cenderung ke bidang meteorology yang bekerja secara manual yang dapat diasumsikan data input diterima dalam bentuk analog tetapi pada saat prosesnya data harus dikeluarkan dalam bentuk tampilan berupa data digital,maka harus digunakan perangkat yang dapat mengkonversi inputan berupa
13 data analog ke data dalam bentuk digital sebagai outputan pada tampilan,yang dimana uji keakuratan juga dilihat dari resolusi dalam tampilan pada output display ketika hasil ditampilkan pada output display,sedangkan ruang lingkup dari aplikasi perangkat ini adalah penggunaanya didalam aplikasi dari perangkat yang menggunakan aplikasi dari perangkat yang menggunakan aplikasi dari perancangan sistem komputer yang bekerja menngunakan perangkat (Device)untuk melakukan suatu pengukuran sensor suhu, temperature dan intensitas cahaya.
Dibawah ini merupakan target pelaksanaan yang dibuat oleh perancang sebagai rencana awal dalam melakukan dari mulai mempelajari masalah yang harus dipecahkan dan target penyelesaian rancangan sampai perangkat dirancang dan melakukan proses analisa yang merupakan finishing dari proyek tugas akhir ini, adalah sebagai berikut:
Tabel 1.1 Tabel perencanaan penelitian dan perancangan skripsi minggu target pelaksanaan
1 mempelajari arduino
2
mempelajari blinking led dengan arduino uno
3 mempelajari multi-channel data logger
4
mempelajari hubungan antara multi-channel data logger dengan arduino uno 5 Menyusun multi-channel data logger
6
melakukan percobaan pertama untuk mendeteksi suhu,kelembaban udara dan
14
cahaya menggunakan multi-channel data logger
7
melakukan percobaan kedua untuk mendeteksi suhu,kelembaban udara dan cahaya menggunakan multi-channel data logger
8
melakukan percobaan ketiga untuk mendeteksi suhu,kelembaban udara dan cahaya menggunakan multi-channel data logger 9 pengambilan data 10 penyusunan skripsi 11 penyusunan skripsi 12 penyusunan skripsi 13 penyusunan skripsi
