alat akuisisi data sensor termokopel 8 kanal dengan
TRANSCRIPT
i
ALAT AKUISISI DATA SENSOR TERMOKOPEL 8 KANAL DENGAN
MIKROKONTROLER
Oleh
Imanuel Adityo Galang Roestomo
NIM: 612007031
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Januari 2015
ii
ALAT AKUISISI DATA SENSOR TERMOKOPEL 8 KANAL DENGAN
MIKROKONTROLER
Oleh
Imanuel Adityo Galang Roestomo
NIM : 612007031
Skripsi ini telah diterima dan disahkan
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
dalam
Konsentrasi Teknik Elektronika
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Disahkan oleh :
Pembimbing I Pembimbing II
Daniel Santoso, M.S. Deddy Susilo, S.T.,M.Eng
Tanggal : Tanggal :
iii
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya, yang bertanda tangan di bawah ini:
NAMA : Imanuel Adityo Galang Roestomo
NIM : 612007031
JUDUL SKRIPSI : Alat Akuisisi Data Sensor Termokopel 8 Kanal dengan
Mikrokontroler
Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata
ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi
apapun sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga, Maret 2015
Imanuel Adityo Galang Roestomo
iv
INTISARI
Alat akuisisi data sensor sangat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan, seperti dalam
hal penelitian apalagi sistem tersebut memiliki banyak kanal masukkan, jadi dapat
digunakan untuk mengamati lebih dari satu obyek. Alat akuisisi data dipasaran memiliki
beberapa kekurangan yaitu ukuran alat dan harga yang mahal. Alat akuisisi data dalam
skripsi ini dirancang berdasarkan masalah tersebut.Alat akuisisi data sensor ini memiliki
banyak kanal masukkan dengan ukuran yang lebih kecil dan menggunakan termokopel
tipe-K.
Alat ini memiliki 8 kanal masukkan untuk termokopel, sensor termokopel tipe-K,
sistem mikrokontroler, penampil LCD, dan aplikasi komputer sebagai perekam data. Alat
ini dapat digunakan hanya sebagai alat ukur atau dapat juga digunakan sebagai perekam
data pengukuran. Alat akuisisi data ini memiliki tingkat eror pengukuran rata-rata 1 %.
v
ABSTRACT
The acquisition data sensing device is very useful for science, such as research
more often the system has a multichannel input, so in the operation it can be use to observe
more than one object. The acquisition data device on market have saveral shortage such as
the size of device and have an expensive price. This acquisition data device on this thesis is
designed based on that case. This device has multichannel input with smaller size and
using thermocouple K-type. This designed device has 8 input channel for thermocouple,
Thermocouple K-type sensor, microcontroller system, LCD display, and computer
aplication as data logger. This device can be used for measuring instrument or can be used
for measurement data recorder. This acquisition data device has 1% error rate.
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang selalu menyertai
dan memberkati penulis selama menempuh pendidikan di Fakultas Teknik Elektronika dan
Komputer Universitas Kristen Satya Wacana sehingga penulis dapat menyelesaikan
perancangan serta penulisan tugas akhir sebagai syarat kelulusan masa studi.
Pada kesempatan ini penulis juga hendak mengucapkan terima kasih kepada berbagai
pihak yang baik secara langsung maupun tidak telah membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini :
1. Tuhan Yesus Kristus yang selalu memberikan berkat yang melimpah dan selalu
menyertai dalam setiap langkah yang diambil oleh penulis.
2. Papa Siswo Roestomo,S.E. dan mama Retno Wijayanti, orang tua luar biasa yang
selalu mendukung dan mendoakan penulis dan selalu menjadi inspirasi bagi
penulis.
3. Kedua adikku Gideon Rio Roestomo,S.Psi. dan Sammuel Indra Kurniawan
Roestomo yang selalu memberikan semangat dan doa sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi dan studinya.
4. Nenekku tercinta Eyang Ninik Suwarsi yang mengasuh penulis selama di
Salatiga dan tak pernah lelah mendukung dan mendoakan penulis.
5. Bapak Daniel Santoso, M.S. dan Bapak Deddy Susilo, S.T.,M.Eng selaku
pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan dan saran yang
telah diberikan kepada penulis selama mengerjakan skripsi ini.
6. Sahabat – sahabatku di Salatiga Rizal, Andhika, Adit, Rendi, Mima, Tio,
Sebastian, Rino, Septhyan, dan Samuel serta teman - teman satu angkatan selama
masa studi penulis di FTEK UKSW yang selalu menemani hari- hari penulis dari
awal masa studi hingga akhir masa studi penulis.
7. Teman – temanku di Lab skripsi FTEK UKSW Ari, Rino, Daniel K, Septhyan,
Rendi, Adit, Trisno, dan Dito yang selalu bekerja, makan, dan tidur bersama
selama menyelesaikan skripsi.
vii
8. Pengurus Cafe Rindang UKSW mas Tom, mas Ari, mas Uki, Mami dan
karyawan yang lain yang selalu menemani penulis “nongkrong” dan
menyediakan kebutuhan konsumsi bagi penulis.
9. Sahabat-sahabatku di Semarang yang selalu mendukung dalam doa.
10. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis
selama belajar di FTEK UKSW.
11. Keluarga besar mahasiswa FTEK UKSW yang selalu memberikan dukungan
kepada penulis.
12. Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis mengucapkan
terima kasih.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh karena
itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga
skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika.
Salatiga, Januari 2015
Penulis
viii
DAFTAR ISI
INTISARI .................................................................................................................. i
ABSTRACT .............................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .............................................................................................. iii
DAFTAR ISI ............................................................................................................. v
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. vii
DAFTAR TABEL .................................................................................................... ix
BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................... 1
1.1. .................................................................................................................. Latar
Belakang Masalah ....................................................................................... 1
1.2. .................................................................................................................. Spes
ifikasi Sistem .............................................................................................. 2
1.3. .................................................................................................................. Siste
matika Penulisan ......................................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI ............................................................................................ 4
2.1. Termokopel ................................................................................................ 4
2.2. Prinsip Kerja Sistem ................................................................................... 7
2.3. Komponen Pembentuk Sistem .................................................................... 8
BAB III PERANCANGAN SISTEM ........................................................................ 9
3.1. Gambaran Sistem ........................................................................................ 9
3.2. Perancangan Perangkat Keras ................................................................... 10
3.2.1. Sistem Kontrol .................................................................................... 11
3.2.2. Perangkat Keras Elektronik ................................................................. 12
3.3. Perancangan Perangkat Lunak .................................................................. 25
3.3.1. Perangkat Lunak mikrokontroler ......................................................... 26
3.3.2. Perangkat Lunak komputer .................................................................. 27
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ................................................................. 29
4.1. Pengujian Sensor Termokopel pada setiap kanal ....................................... 29
4.1.1............................................................................................................. Peng
ujian kanal 1 ...................................................................................... 29
4.1.2............................................................................................................. Peng
ujian kanal 2 ...................................................................................... 32
ix
4.1.3............................................................................................................. Peng
ujian kanal 3 ...................................................................................... 35
4.1.4............................................................................................................. Peng
ujian kanal 4 ...................................................................................... 38
4.1.5............................................................................................................. Peng
ujian kanal 5 ...................................................................................... 41
4.1.6............................................................................................................. Peng
ujian kanal 6 ...................................................................................... 44
4.1.7............................................................................................................. Peng
ujian kanal 7 ...................................................................................... 47
4.1.8............................................................................................................. Peng
ujian kanal 8 ...................................................................................... 50
4.2. Pengujian Sensor Termokopel 4 Kanal ..................................................... 53
4.3. Pengujian Pengiriman Data ....................................................................... 57
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 59
5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 59
5.2. Saran Pengembangan ................................................................................ 59
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 61
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Agilent 34972A [1] ................................................................................ 1
Gambar 2.1 Diagram skematik termokopel ................................................................ 4
Gambar 2.2 Pengukuran EMF ................................................................................... 4
Gambar 2.3 Contoh Hukum termoelektrik ke 2 ......................................................... 6
Gambar 2.4 Contoh Hukum termoelektrik ke 3 ......................................................... 6
Gambar 2.5 Es Batu sebagai sambungan referensi (reference junction)[3] ................. 7
Gambar 3.1 Diagram Blok sistem .............................................................................. 9
Gambar 3.2 Gambaran umum sistem ....................................................................... 11
Gambar 3.3 Skema perangkat keras elektronik ........................................................ 12
Gambar 3.4 Gambar konfigurasi pin Mikrokontroler ATMega32 ............................ 13
Gambar 3.5 Skema board Mikrokontroler ATMega32 ............................................. 16
Gambar 3.6 Termokopel tipe K .............................................................................. 17
Gambar 3.7 Analog Multiplexer 4051 ...................................................................... 18
Gambar 3.8 konfigurasi pin multiplexer 4051 .......................................................... 19
Gambar 3.9 Skema rangkaian multiplexer 4051 ....................................................... 20
Gambar 3.10 Pengkondisi sinyal AD595 ................................................................. 21
Gambar 3.11 Konfigurasi pin AD595 ...................................................................... 22
Gambar 3.12 Skema rangkaian AD 595 ................................................................... 22
Gambar 3.13 LCD Grafik 128 x 64 ......................................................................... 23
Gambar 3.14 Diagram Alir Perangkat Lunak Mikrokontroler .................................. 26
xi
Gambar 3.15 Diagram Alir Perangkat Lunak dikomputer ........................................ 27
Gambar 4.1 Grafik pengujian kanal 1 pada suhu ruangan ........................................ 30
Gambar 4.2 Grafik pengujian kanal 1 pada solder .................................................... 31
Gambar 4.3 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 1 ........................................ 32
Gambar 4.4 Grafik pengujian kanal 2 pada suhu ruangan ........................................ 33
Gambar 4.5 Grafik pengujian kanal 2 pada solder .................................................... 34
Gambar 4.6 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 2 ........................................ 35
Gambar 4.7 Grafik pengujian kanal 3 pada suhu ruangan ........................................ 36
Gambar 4.8 Grafik pengujian kanal 3 pada solder .................................................... 37
Gambar 4.9 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 3 ........................................ 38
Gambar 4.10 Grafik pengujian kanal 4 pada suhu ruangan....................................... 39
Gambar 4.11 Grafik pengujian kanal 4 pada solder .................................................. 40
Gambar 4.12 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 4 ...................................... 41
Gambar 4.13 Grafik pengujian kanal 5 pada suhu ruangan....................................... 42
Gambar 4.14 Grafik pengujian kanal 5 pada solder .................................................. 43
Gambar 4.15Grafik pengamatan merebus air pada kanal 5 ....................................... 44
Gambar 4.16 Grafik pengujian kanal 6 pada suhu ruangan....................................... 45
Gambar 4.17 Grafik pengujian kanal 6 pada solder .................................................. 46
Gambar 4.18 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 6 ...................................... 47
Gambar 4.19 Grafik pengujian kanal 7 pada suhu ruangan....................................... 48
Gambar 4.20 Grafik pengujian kanal 7 pada solder .................................................. 49
Gambar 4.21 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 7 ...................................... 50
Gambar 4.22 Grafik pengujian kanal 8 pada suhu ruangan....................................... 51
Gambar 4.23 Grafik pengujian kanal 8 pada solder .................................................. 52
Gambar 4.24 Grafik pengamatan merebus air pada kanal 8 ...................................... 53
Gambar 4.25 Grafik pengujian 4 kanal pada suhu ruangan....................................... 54
Gambar 4.26 Grafik pengujian 4 kanal pada solder ................................................. 55
Gambar 4.27 Grafik pengamatan merebus air pada 4 kanal ..................................... 56
Gambar 4.28 Aplikasi penerima data pada komputer ............................................... 57
Gambar 4.29 Data yang dikirim dilihat melalui aplikasi Realterm ........................... 57
Gambar 4.30 Hasil penyimpanan data yang tersimpan dikomputer .......................... 58
Gambar 4.31 File hasil penyimpanan data yang dibuka dengan Microsoft Excel ..... 58
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Tabel perbandingan Agilent 349272A dengan alat yang dibuat ....................... 2
Tabel 3.1. Konfigurasi pin pada mikrokontroler ATMega 32 ................................... 15
Tabel 3.2. Konfigurasi pin multiplexer 4051 ........................................................... 19
Tabel 3.3. Tabel kebenaran 4051 ............................................................................. 20
Tabel 3.4. Konfigurasi pin LCD Grafik ................................................................... 24
Tabel 4.1 Hasil Percobaan kanal 1 pada suhu ruangan ............................................. 30
Tabel 4.2. Hasil Percobaan kanal 1 pada solder ....................................................... 31
Tabel 4.3 Hasil Percobaan kanal 2 pada suhu ruangan ............................................. 33
Tabel 4.4. Hasil Percobaan kanal 2 pada solder ....................................................... 34
Tabel 4.5 Hasil Percobaan kanal 3 pada suhu ruangan ............................................. 36
Tabel 4.6. Hasil Percobaan kanal 3 pada solder ....................................................... 37
Tabel 4.7 Hasil Percobaan kanal 4 pada suhu ruangan ............................................. 39
Tabel 4.8. Hasil Percobaan kanal 4 pada solder ....................................................... 40
Tabel 4.9 Hasil Percobaan kanal 5 pada suhu ruangan ............................................. 42
Tabel 4.10. Hasil Percobaan kanal 5 pada solder ..................................................... 43
Tabel 4.11 Hasil Percobaan kanal 6 pada suhu ruangan ........................................... 45
Tabel 4.12. Hasil Percobaan kanal 6 pada solder ..................................................... 46
Tabel 4.13 Hasil Percobaan kanal 7 pada suhu ruangan ........................................... 48
Tabel 4.14. Hasil Percobaan kanal 7 pada solder ..................................................... 49
Tabel 4.15 Hasil Percobaan kanal 8 pada suhu ruangan ........................................... 51
xiii
Tabel 4.16 Hasil Percobaan kanal 8 pada solder ...................................................... 52
Tabel 4.17 Hasil Percobaan 4 kanal pada suhu ruangan ........................................... 54
Tabel 4.18 Hasil Percobaan 4 kanal pada solder ...................................................... 55