PERANCANGAN ALAT UKUR VISKOSITAS OLI (PELUMAS)

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega8535

SKRIPSI

RAMLI BUTAR BUTAR

080821011

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2011

Universitas Sumatera Utara

PERANCANGAN ALAT UKUR VISKOSITAS OLI (PELUMAS)

BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMega8535

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar

Sarjana Sains

RAMLI BUTAR BUTAR

080821011

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2011

Universitas Sumatera Utara

ii

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN ALAT UKUR VISKOSITAS

OLI (PELUMAS) BERBASIS

MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535

Kategori : SKRIPSI

Nama : RAMLI BUTAR BUTAR

NIM : 080821011

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA INSTRUMENTASI

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA

UTARA

Dilaksanakan di :

Medan, 04 Agustus 2011

Diketahui/disetujui oleh

Ketua Departemen Fisika

FMIPA USU Pembimbing

Dr. Marhaposan Situmorang Drs. Kurnia Brahmana, M.Si

NIP : 195510301980031003 NIP : 196009301986011001

Universitas Sumatera Utara

iii

PERNYATAAN

Perancangan Alat Ukur Viskositas Oli (Pelumas)

Berbasis

Mikrokontroller ATMega8535

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali

beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 04 Agustus 2011

RAMLI BUTAR BUTAR

080821011

Universitas Sumatera Utara

iv

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, dengan cinta dan

limpah karuniaNya dalam penyelesaian tugas akhir ini sehingga dapat diselesaikan

dengan waktu yang telah ditetapkan.

Dalam penyelesaian tugas akhir serta penulisan laporannya, penulis

mengucapkan banyak terimakasih kepada Bapak Drs. Kurnia Brahmana,M.Si selaku

dosen pembimbing, Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, Bapak Drs. Takdir Tamba,

M.Eng.Sc, Bapak Tua Raja Simbolon, S.Si,M.Si selaku dosen pembanding yang telah

banyak memberikan saran dan masukan pada penyelesaian tugas akhir ini. Tentu saja

ucapan terimakasih banyak juga saya sampaikan kepada Bapak Drs. Nasir

Saleh,M.Eng.Sc selaku dosen pembimbing akademik selama penulis mengikuti

perkuliahan di Departemen Fisika FMIPA USU. Dan kepada Bapak Dekan FMIPA

USU dan Bapak/Ibu Dosen di Departemen Fisika FMIPA USU serta Staf pegawai

yang memberi saran, dukungan dan banyak motivasi selama penyelesaian tugas akhir

ini. Tidak lupa saya juga mengucapkan terimakasih kepada rekanrekan mahasiswa/i Fisika Ekstensi stambuk 2008 dan rekan-rekan Fisika stambuk 2005 Espol Siburian,

Jonathan H, Sadrah T, Eko Hartado T, serta seluruh adik stambuk saya di IMI yang

memberikan saya banyak masukan dan bantuan selama perkuliahan dan penyelesaian

tugas akhir ini.

Ucapan terimakasih saya yang sangat spesial kepada Ibunda yang sangat saya

cintai R Br. Simorangkir dan Ayahanda tercinta Tr Butarbutar, tanpa mereka saya

tidak berarti apa-apa. Kepada yang tersayang Mei Yanti Pratiwi Manihuruk yang

selalu memberikan bantuan dan dukungan serta selalu mendoakan saya.

Penulis menyadari akan adanya kekurangan dalam penulisan dan penyusunan

tugas akhir ini, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang

bersifat membangun untuk kesempurnaan tugas akhir ini.

Universitas Sumatera Utara

v

ABSTRAK

Telah dirancang alat ukur viskositas oli/minyak pelumas dengan menggunakan

pemrograman Bahasa C dengan Compiler Code Vision. Program ini dapat mengukur

dan menampilkan viskositas pada komputer. Oli/minyak pelumas ini tidak dapat

ditembus oleh sinar laser sehingga digunakan Beat Frequency Osilator sebagai sensor.

Pengukuran viskositas ini memanfaatkan dua Sensor Beat Frequency Osilator dan tiga

buah mikrokontroler ATMega8535. Program ini memanfaatkan output dari

mikrokontroler yang dikirimkan secara serial ke komputer. Waktu tersebut merupakan

lamanya benda padat saat melalui oli/pelumas. Komputer akan memproses dan akan

menampilkan viskositas oli/ pelumas yang diukur. Dari hasil pengujian yang telah

dilakukan maka persen ralat (error) pada oli/pelumas PrimaXp SAE 20W-50 sebesar

5.92% sedangkan oli/pelumas Mesran Super SAE 20W-50 sebesar 10.75%.

Universitas Sumatera Utara

vi

DESIGN GAUGE OIL VISCOSITY (OIL) BASED MICROCONTROLLER

ATMEGA8535

ABSTRACT

It has been designed gauges viscosity oil / lubricating oil by using the C

programming language with a Compiler Code Vision. This program can measure

and display the viscosity on the computer. Oil / grease can not be penetrated by the

laser beam so that the Beat Frequency Oscillator used as sensors. Viscosity

measurement makes use of two sensors Beat Frequency Oscillator, and three

microcontroller ATMEGA8535. These programs utilize the output of the

microcontroller that is sent serially to the computer. Time is the length of a solid

object as it passes through the oil / lubricant. The computer will process and displays

the viscosity of oil / lubricant is measured. From the test results that have been done

then the percent error (error) on the oil / lubricant PrimaXp SAE 20W-50

by 5.92% while the oil / lubricant Mesran Super SAE 20W-50 at 10.75%.

Universitas Sumatera Utara

vii

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Persamaan xi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1 1.2 Batasan Masalah 2 1.3 Tujuan Penelitian 2 1.4 Manfaat Penelitian 2 1.5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Viskositas 4

2.1.1 Hubungan Fluida dan Viskositas 4

2.1.2 Macam-macam Viskositas 6

2.1.1.1 Viscometer Ostwald 6 2.1.1.2 Viscometer Lehman 7 2.1.1.3 Viscometer Bola Jatuh Stokes 8

2.1.3 Pengaruh Temperatur Terhadap Viskositas 9

2.1.4 Standart Minyak Pelumas 10

2.2 Mikrokontroller AVR ATMEGA8535 10

2.2.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR ATMEGA8535 10

2.2.2 Konfigurasi PIN Mikrokontroller ATMega8535 13

2.3 Kumparan Deteksi 14

2.4 Sensor Pendeteksi Besi 15

2.4.1 Beat Frequency Oscilator (BFO) 15

2.4.2 Fix Frequency Oscilator (FFO)/detektor resonansi dengan

frekuensi tetap 16

2.4.3 Magnetometer 16

2.5 LCD (Liquid Crystal Display) 17

2.6 Perangkat Lunak 19

2.6.1 Pemrograman Bahasa C 19

2.6.2 CodeVisionAVR 20

Universitas Sumatera Utara

viii

BAB III PERANCANGAN SISTEM

3.1 Perancangan Alat 22

3.1.1 Diagram Blok Rangkaian 22

3.1.2 Rangkaian Power Supply (PSA) 24

3.1.3 Rangkaian Mikrokontroller ATMega8535 25

3.1.4 Rangkaian Sensor Pendeteksi Besi 26

3.1.5 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 28

3.2 Perancangan Program 29

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya 31

4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AVR ATMega8535 31

4.3 Pengujian Rangkaian Sensor Pendeteksi Besi 33

4.4 Pengujian Rangkaian LCD 36

4.5 Pengujian Sistem 38

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 42

5.2 Saran 42

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Fungsi pin-pin pada Liquid Crystal Display 18

Tabel 4.1 Daftar hasil pengujian catu daya 31

Tabel 4.2 Daftar Hasil pengujian Viskositas dan waktu 39

Universitas Sumatera Utara

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Viscometer Ostwald 7

Gambar 2.2 Arsitektur ATMEGA8535 12

Gambar 2.3 IC Mikrokontroler ATMEGA8535 13

Gambar 2.4 Lilitan Tembaga 14

Gambar 2.5 Blok diagram detektor logam dengan Beat Frequency Oscilator 15

Gambar 2.6 Detektor Resonansi dengan Frekuensi tetap 18

Gambar 2.7 Blok diagram detektor logam dengan metode Magnetometer 16

Gambar 2.8 LCD (Liquid Crystal Display) 17

Gambar 2.9 LCD M1632 18

Gambar 2.10 Tampilan CodeVisionAVR 21

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Sistem 22

Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA) 24

Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 25

Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Beat Frequency Osilator 26

Gambar 3.5 Rangkaian Operational Amplifier 27

Gambar 3.6 Rangkaian LCD 28

Gambar 3.7 Flow Chart Program Sistem 29

Gambar 4.1 Grafik Pengujian PrimaXp 20W-50 40

Gambar 4.2 Grafik Pengujian Mesran Super 20W-50 40

Universitas Sumatera Utara

xi

DAFTAR PERSAMAAN

Halaman

Persamaan 2.1 Tetapan Viskositas berbanding lurus dengan Gaya (F) 5

Persamaan 2.2 Hukum Poiseville 5

Persamaan 2.3 Fluiditas (Q) 6

Persamaan 2.4 Viskosimeter Ostwald 7

Persamaan 2.5 Viskosimeter Lehman 7

Persamaan 2.6 Gaya Gesek 8

Persamaan 2.7 Menghitung konstanta (k) 8

Persamaan 2.8 Aliran fluida yang laminar 8

Persamaan 2.9 Hukum Stokes 9

Persamaan 2.10 Pengaruh temperature terhadap viskositas 9

Persamaan 2.11 Rumus untuk cairan mummi 9

Persamaan 2.12 Besar Induktansi pada Induktor 14

Persamaan 2.13 Reaktansi Induktif 14

Persamaan 4.1 %ralat (error) 41

Universitas Sumatera Utara