implementasi sensor sht11 untuk pengkondisian suhu …

TE-009 ISSN : 2407 - 1846

Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2014 1Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 12 November 2014

IMPLEMENTASI SENSOR SHT11 UNTUK PENGKONDISIANSUHU DAN KELEMBABAN RELATIF BERBANTUAN MIKROKONTROLER

Arief Goeritno1

Jurusan Teknik ElektroUniversitas Ibn Khaldun Bogor

[email protected]

Dwi Jatmiko Nugroho2

PT Alam Indomesin [email protected]

Rakhmad Yatim3

Pusat Teknologi Satelit – [email protected]

ABSTRAK

Telah dilakukan implementasi sensor SHT11 untuk pengkondisian suhu dan kelembaban relatifberbantuan mikrokontroler. Untuk implementasi tersebut, diperlukan langkah-langkah: (a)pengintegrasian sensor SHT11 ke mikrokontroler, (b) pemrograman untuk mikrokontrolerATmega32, dan (c) pengukuran kinerja sistem melalui pemberian kondisi buatan. Integrasi sensorke mikrokontroler, berupa penyediaan lima port utama mikrokontroler untuk keperluan masukandan keluar. Lima port utama tersebut, dihubungkan ke: (i) catu daya 12 volt dc, (ii) sensor SHT11,(iii) LCD 2x16, (iv) downloader, dan (v) keluaran. Berdasarkan koneksi sensor ke mikrokontrolerdiperoleh perintah pengalamatan “00000011” untuk pengukuran suhu dan “00000101” untukpengukuran kelembaban relatif. Pemrograman untuk mikrokontroler, digunakan bahasa BasCom(Basic Compiler) dan memiliki dua target, yaitu suhu dan kelembaban relatif. Dilakukan ujiverifikasi untuk pencapaian target tersebut. Target suhu 23 0C (target bawah) dan 25 ̊C (target atas),dimana (i) jika suhu lebih kecil dari target bawah, maka lampu menyala dan handy cooler padakondisi off; (ii) jika suhu lebih besar dari target atas, maka lampu padam dan handy cooler paadakondisi on; dan (iii) jika suhu tercapai sesuai target bawah dan atas, maka lampu padam dan handycooler pada kondisi off. Target kelembaban sebesar 43% (target bawah) dan 45% (target atas),dimana (i) jika kelembaban lebih kecil dari target bawah, maka blower fan pada kondisi off dan (ii)jika kelembaban lebih besar dari target atas, maka blower fan pada kondisi on. Pengukuran kinerjasistem didasarkan kepada nilai target pengkondisian yang ditentukan, dimana dilakukan uji validasimelalui pemberian kondisi buatan. Sistem berbantuan mikrokontroler ATmega32 mampumengoperasikan peranti aktuator untuk menjaga kestabilan suhu pada nilai 23-25 0C dankelembaban relatif pada nilai 43%-45%.

Kata-kata Kunci: sensor suhu dan kelembaban relatif, mikrokontroler, bahasa BasCom.

1 PENDAHULUANModul sensor SHT11 merupakan sensor

produksi Sensirion Corp. di Zurich,Switzerland[1-6], telah dipasarkan sejakFebruari 2002[7], dan telah diakui sebagaisensor yang sangat andal[1-6]. Sensor SHT11berupa chip untuk sensor suhu dan kelembabanrelatif tunggal dengan keluaran digitalterkalibrasi melalui antarmuka serial dua kawat(2-wire serial interface) yang mudahdihubungkan ke mikrokontroler[1-6,8],sehingga sangat hemat terhadap jalurmasukan/keluaran (I/O) kontroler[9]. Kisaranpengukuran dari 0-100% RH dengan akurasiabsolut +/- 3% pada saat pengukurankelembaban 20%-80%[1-6], sedangkan akurasipengukuran suhu +/- 0,4 oC pada suhu 25 oC[1-6]. Beberapa karakteristik sensor SHT11

yang lain, yaitu mempunyai stabilitas jangkapanjang yang sempurna, konsumsi daya sangatrendah (sekitar 30 mikrowatt), tidakmemerlukan peranti luar tambahan, kemudahandalam pemasangan, berukuran kecil, dan mudahdipasang atau dihubungkan[1,2]. Penggunaansensor SHT11 telah merambah diberbagaibidang, terutama pada sistem heating,ventilating, and air conditioning (HVAC),bidang otomotif, proses pembuatan barang-barang untuk kebutuhan manusia (consumergoods), peralatan pada stasiun cuaca, alat untukmenjaga uap air dalam ruang (humidifiers), alatuntuk menghilangkan kandungan uap air dariudara (dehumidifiers), bidang tes danpengukuran, sistem otomatisasi, implementasidi produksi lemari pendingin dan mesin pencuci

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


(white goods), dan bidang proses produksi obat-obatan[1,2].

Pengkondisian suhu (temperature) dankelembaban relatif (relative humidity, %RH)menjadi penting dan harus dapat dilakukan[9-19], apabila perubahan suhu dan kelembabanrelatif berpengaruh terhadap kinerja suatuperanti atau berpengaruh terhadap suatu prosesyang untuk suatu produk tertentu atauberpengaruh terhadap suatu produk yang telahdihasilkan sebelum didistribusikan. Data suhudan kelembaban yang dirasakan oleh sensorSHT11 dapat terdeteksi dengan bantuanprogram yang dibuat terlebih dahulu denganbahasa BasCom[20] selanjutnya di-download-kan ke mikrokontroler ATmega32 sebagaipusat pengontrol sensor SHT11. Dalampembuatan program untuk pendeteksian suhudan kelembaban didasarkan kepada SCK danDATA yang telah tersedia. SCK dan DATAharus disetel atau reset sesuai dengan diagramyang terdapat pada datasheet sensor SHT11[1-6,21,22].

Berdasarkan uraian tersebur, maka dibuatrancangan sistem. Diagram skematis sistempengkondisian suhu dan kelembaban[23],seperti ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1 Diagram skematis sistempengkondisian suhu dan kelembaban berbuanmikrokontroler

Berdasarkan Gambar 1, diperlukanimplementasi sensor SHT11 untukpengkondisian suhu dan kelembaban relatifberbasis mikrokontroler, melalui tujuanpenelitian, yaitu: (a) pengintegrasian sensorSHT11 ke mikrokontroler ATmega32[24,25],(b) pemrograman terhadap mikrokontrolerATmega32, dan (c) pengukuran kinerja sistemmelalui pemberian kondisi buatan.

2 BAHAN DAN METODE

2.1 Bahan

Untuk keperluan pelaksanaan metodepenelitian, diperlukan bahan penelitian berupa:(i) sensor suhu dan kelembaban relatif, (ii) chipAVR ATmega32, (iii) sejumlah resistor,kapasitor, transistor, relai elektromekanik, dandiode, (iv) IC regulator 7805, (v) papan tercetak(printed circuit board, PCB), (vi) LCD 2x16,(vii) blower fan, handy cooler, dan lampu, (viii)catu daya (power supply) 5 Vdc dan 12 Vdc,(ix) downloader mikrokontroler, (x) beberapaprogram aplikasi: Eagle[26], Bascom-AVR[20],Proteus[27,28,29], dan PonyProg2000[30,31],dan (xi) kotak sebagai analogi ruangan denganpemberian kondisi buatan. Proteus[26,27,28]dikembangkan oleh Labcenter Electronics,adalah sebuah perangkat lunak yang userfriendly dengan kemudahan dalam pembuatandiagram skematis rangkaian elektronika,pengembangan PCB, dan pensimulasianmikroprosesor. PonyProg2000[32], adalah alatbagi pemrogram yang bebas lisensi (gratis)untuk mikroprosesor seperti keluarga ATmega,dirancang oleh Claudio Lanconelli dan dapatdiunduh (downloaded) dihttp://www.lancos.com.

2.2 MetodeMetode penelitian adalah tahapan yang

dilakukan untuk perolehan setiap tujuanpenelitian.1) Pengintegrasian sensor SHT11 ke sistem

mikrokontrolerTahapam pengintegrasian, adalah: (a)

pengawatan sistem berbantuan program aplikasiEagle[25], (b) pembuatan board untuk sistemmikrokontroler ATmega32[23,24], (c)pengawatan sistem, dan (d) penempatan sensorpada sistem mikrokontroler ATmega32.

2) Pemrograman terhadap mikrokontrolerATmega32Tahapan untuk pemrograman, adalah: (a)

pembuatan diagram alir (algoritma), (b)penulisan sintaks, dan (c) uji verifikasi terhadapprogram berbasis bahasa BasCom yang telahdibuat ke dalam program aplikasi Proteus[.

3) Pengukuran kinerja sistem pengkondisianberbantuan mikrokontroler

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


Tahapan pengukuran kinerja sistem,adalah: (a) pemantauan dan pengukuran suhudan kelembaban relatif melalui simulasipemberian kondisi berbeda terhadap sensor dan(b) penjelasan mekanisme pengoperasianaktuator untuk blower fan, handy cooler, danlampu berdasarkan keadaan yang dideteksi olehsensor.

3 HASIL DAN BAHASANBerdasarkan tujuan penellitian, maka

diuraikan hasil dan bahasan yang meliputiintegrasi sensor SHT11 ke sistemmikrokontroler, pemrograman untukmikrokontroler ATmega32, dan kinerja sistem.

3.1 Integrasi Sensor SHT11 ke SistemMikrokontrolerIntegrasi berupa pembuatan diagram

skematis rangkaian sistem mikrokontroler,pembuatan board untuk tata letak komponensistem, pengawatan antara sensor dan sistemmikrokontroler, dan penempatan sensor kemikrokontroler. Diagram skematis rangkaiansistem, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2 Diagram skematis rangkaian sistemmikrokontroler

Berdasarkan Gambar 2, dilakukan pembuatanboard untuk tata letak komponen sistem.Diagram skematis board sistem mikrokontroler,seperti ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3 Diagram skematis board untuk tataletak komponen sistem

Pengawatan antara sensor dan sistemmikrokontroler, seperti ditunjukkan padaGambar 4.

Gambar 4 Pengawatan antara sensor dan sistemmikrokontroler

Penempatan sensor pada sistem mikrokontroler,seperti ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5 Penempatan sensor pada pada sistemmikrokontroler

Berdasarkan Gambar 2 sampai Gambar 5ditunjukkan, bahwa selain sensor SHT11 yangterhubung ke mikrokontroler, terdapat jugapenampil (berupa LCD 2x16), dan rangkaianpengoperasian aktuator untuk blower fan,handy cooler, dan lampu.

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


Pengoperasian sensor saat pengukuransuhu dan kelembaban relatif, digunakan sumbertegangan 5 Vdc dan komunikasi bidirectional2-wire. Sensor mempunyai satu jalur data yangdigunakan untuk perintah pengalamatan,pengambilan, dan pengiriman data.Pengambilan data untuk masing-masingpengukuran dilakukan dengan pemberianperintah pengalamatan oleh mikrokontroler.Keluaran sensor SHT11 berupa data nilai suhudan kelembaban relatif pada pin data yangdilakukan secara bergantian sesuai denganclock yang diberikan mikrokontroler, agarsensor dapat beroperasi dengan teratur.Pemanfaatan pin pada modul sensor SHT11hanya 4 dari 8 pin yang tersedia, dimanamasing-masing digunakan untuk data (pin-1),clock (pin-3), ground (pin-4), dan catu daya +5Vdc (pin-8).

Port mikrokontroler yang digunakan untuksensor SHT11 yaitu port C (PC). PC0digunakan untuk pembacaan dan penulisan datadari dan ke modul SHT11, sedangkan PC1digunakan untuk menghasilkan pulsa (clock)untuk sinkronisasi proses komunnikasi 2-wire.Pengukuran suhu (temperature) dankelembaban relatif secara teknis sama, tetapimemiliki perbedaan yang terletak pada nilaibyte dalam permintaan pengukuran, yaitu“00000011” untuk pengukuran suhu dan“00000101” untuk pengukuran kelembabanrelatif.

Lima port utama pada boardmikrokontroler ATmega32 yang digunakan,adalah untuk: (i) catu daya 12 Vdc padaATmega32 melalui dua integrated circuit (IC)regulator 7805, (ii) sensor SHT11, (iii) LCD2x16, (iv) downloader, dan (v) keluaran.Keluaran mikrokontroler ATmega32 terhubungke transistor 9013 dan relai elektromekanik.Transistor 9013 sebagai switching untukpemberian pasokan energi ke koil relaielektromekanik. Untuk kondisi dimana suhusudah mencapai target tertentu, maka keluaranATmega32 yang sudah dipilih atau disetel akanmemberikan tegangan 5 Vdc ke basis transistor.Relai elektromekanik digunakan untukmekanisme pemutus dan penghubung catu dayake aktuator untuk pengoperasian blower fan,handy cooler, dan lampu. Penggunaan relaielektromekanik didasarkan kepada kebutuhannilai arus yang diinginkan untuk pengoperasianalat yang dikontrol.

3.2 Pemrograman MikrokontrolerATmega32 Untuk Pengoperasian SistemPembacaan suhu dimulai dengan

pengiriman sinyal start untuk memulaikomunikasi serial 2-wire. Program akanmengirimkan 00000011 ke SHT11 yangmerupakan perintah untuk memulai pengukuransuhu dan 00000101 untuk pengukurankelembaban. Program perintah terhadap modulSHT11 untuk pelaksanaan pengukuran suhudan kelembaban relatif dan pembacaan hasilpengukuran seperti ditunjukkan padaLAMPIRAN 1. Nilai suhu dan kelembabanrelatif dapat dihasilkan dengan pengkonversianterlebih dahulu terhadap data hasil pembacaanSHT11 sebelum ditampilkan di LCD 2x16.Pengkonversian data hasil pembacaan sensorSHT11 sebelum ditampilkan[9], sepertiditunjukkan pada Gambar 6.

Keterangan: DataRead*, adalah data hasil pembacaansensor SHT11

Gambar 6 Pengkonversian data hasilpembacaan sensor SHT11 sebelum ditampilkan

1) Diagram alir dan sintaks programPemrograman terhadap mikrokontroler

ATmega32 untuk pengoperasian sistempengkondisian suhu dan kelembaban relatifdigunakan BasCom (Basic Compiler). Fungsiutama BasCom, sebagai peng-comfile kodeprogram menjadi hexa-desimal (bahasa mesin).Diagram alir pemrograman mikrokontrolerATmega32 secara keseluruhan, sepertiditunjukkan pada Gambar 7.

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


Gambar 7 Diagram alir pemrograman terhadapmikrokontroler ATmega32 secara keseluruhuan

Berdasarkan Gambar 7 ditunjukkan,bahwa diagram alir untuk pemrogramanmikrokontroler ATmega32 terdiri atas sejumlahtahapan, yaitu: (i) konfigurasi pin, (ii) deklarasivariabel (peubah), (iii) deklarasi konstanta(tetapan), (iv) inisialisasi, (v) program utama,(vi) tampilan: suhu (line-1) dan kelembaban(line-2), (vii) ambil dan kirim data, dan (viii)hasil keluaran: aktivasi blower fan, handycooler, dan lampu.

i) Konfigurasi pinKonfigurasi pin merupakan penentuan

port/pin yang digunakan baik sebagai masukanatau keluaran. Port/pin tersebut dijadikansebagai parameter dalam setiap pengalamatanprogram untuk penentuan pin pada ATmega32baik untuk sensor SHT11, LCD 2x16, dankeluaran berupa blower fan, handy cooler, danlampu.ii) Deklarasi variabel

Deklarasi variabel dilakukan untukpendeklarasian jenis dari data yang harusdikerjakan.iii) Deklarasi konstanta

Deklarasi konstanta merupakan pemberiannilai konstanta pada program berdasarkandatasheet sensor yang merupakan. Dalamdeklaarasi konstanta langsung disebut nilai,tidak digunakan tanda titik dua (:) seperti padadeklarasi variabel tetapi digunakan tanda samadengan (=).iv) Inisialisasi

Inisialisasi, adalah pemberian inisialterhadap program yang dibuat untukmengetahui status setiap perintah padaprogram. Keberadaan inisialisasi diharapkandapat mempersingkat perintah pada programselanjutnya.v) Program utama

Program utama merupakan sumber daripengontrolan program, karena semua perintahpada program diurutkan dari tampilan awal,pengambilan data, penampilan data pada LCDdan reaksi atau keluaran dari program yangdibuat.vi) Tampilkan suhu dan kelembaban

Tampilkan suhu dan kelembabandilakukan untuk mengetahui setiap perubahanyang terjadi pada suatu ruangan atau tempat.Suhu dan kelembaban relatif ditampilkandengan ketentuan untuk suhu ditampilkan padabaris pertama (posisi atas), sedangkan

kelembaban relatif ditampilkan pada baris kedua (posisi bawah).vii) Ambil dan kirim data

Data suhu dan kelembaban yangditampilkan terlebih dahulu harus dilakukanpengambil data dari sensor yang digunakandengan perintah atau ketentuan yang sesuaidengan datasheet sensor yang digunakan.Setelah diperoleh datanya, maka data tersebutdikirim untuk dan selanjutnya ditampilkan padaLCD.viii) Keluaran

Keluaran akibat keberadaan sintaksprogram yang merupakan reaksi terhadapmasukan dari sumber masukan atau sensor.Program untuk keluaran dijadikan untukpengoperasian tiga aktuator (berupa blower fan,handy cooler, dan lampu) akibatsetiap perubahan suhu dan kelembaban yangterdeteksi oleh sensor.2) Uji verifikasi

Diperlukan uji verifikasi terhadap programyang telah dibuat untuk pengoperasian aktuator.Program yang telah dibuat dilakukan simulasiberbantuan program aplikasi Proteus.Rangkaian terlebih dahulu dirangkai denganprogram aplikasi Proteus, kemudian progranyang sudah dibuat dengan bahasa BasCom di-comfile menjadi bentuk heksa-desimal (bahasamesin) dan di-download-kan ke rangkaiantersebut. Suhu dan kelembaban yang terdeteksipada simulasi dapat diatur sesuai dengan yangdiinginkan, untuk membuktikan apakahprogram yang telah dibuat sudah sesuai denganyang diharapkan atau tidak. Diagram alir prosespengkondisian suhu dan kelembaban berbasismikrokontroler pada uji verifikasi, sepertiditunjukkan pada Gambar 8.

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


Gambar 8 Diagram alir proses pengkondisiansuhu dan kelembaban relatif berbasis

mikrokontroler

Data suhu dan kelembaban yang terdeteksidikirim melalui alamat yang sudah ditetapkan.Untuk kondisi dimana data suhu dankelembaban relatif terjadi perubahan, maka datatersebut akan diambil dan ditampilkan, tetapiapabila data tidak terdapat perubahan ataurespon, maka data akan tetap pada tampilandata sebelumnya. Pemrograman terhadap sistempengkondisian suhu dan kelembaban relatifberbasis mikrokontroler, yaitu suhu dankelembaban. .Tampilan hasil uji verifikasipemrograman terhadap mikrokontroler untukpengoperasian aktuator, seperti ditunjukkanpada Gambar 9.

terhubung ke lampu

terhubung ke handy cooler

terhubung ke blower fan

Gambar 9 Tampian hasil uji verifikasipemrograman terhadap mikrokontroler untuk

pengoperasian aktuator

Berdasarkan Gambar 9 ditunjukkan,bahwa target suhu 23 0C (batas bawah) dan25 ̊C (target atas), dimana (i) jika suhu lebihkecil dari target bawah, maka lampu akan on,handy cooler akan off; (ii) jika suhu lebih besardari target atas, maka lampu akan off, handycooler akan on; dan (iii) jika suhu tercapaisesuai target bawah dan atas, maka lampu danhandy cooler akan off. Target kelembabansebesar 43% (target bawah) dan 45% (targetatas), dimana (i) jika kelembaban lebih kecildari target bawah, maka blower fan akan off dan(ii) jika kelembaban lebih besar dari target atas,maka blower fan akan on. Struktur programuntuk sistem pengkondisian suhu dankelembaban relatif berbasis mikrokontrolerATmega32, seperti ditunjukkan padaLAMPIRAN 2.

3.3 Kinerja SistemPengukuran kinerja sistem untuk suhu dan

kelembaban relatif dilakukan melalui ujivalidasi berupa pemberian kondisi buatanterhadap sebuah kotak berukuran 25 cm x 25cm x 30 cm, dimana handy cooler dan lampusebagai penstabil suhu dan dua blower fansebagai penstabil kelembaban relatif. Tempatdan kondisi buatan untuk uji validasi terhadapsistem pengkondisian suhu dan kelembabanrelatif, seperti ditunjukkan pada Gambar 10.

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


Gambar 10 Tempat dan kondisi buatan untukuji validasi terhadap sistem pengkondisian suhu

dan kelembaban relatif

Catu daya sangat penting dalam pemberianpasokan energi untuk pengoperasian sejumlahkomponen elektronika. Terdapat satu catu dayauntuk keperluan mikrokontroler maupunkomponen pendukung yang lain, yaitu sistemtegangan 12 Vdc dengan arus 1,5 ampere. Hasilpengukuran terhadap catu daya 5 Vdc dariregulator diketahui, bahwa tegangan keluarandalam keadaan tanpa beban pada nilai rata-rata 4,94 Vdc, sedangkan tegangan keluarandalam keadaan berbeban pada nilai rata-rata4,93 Vdc. Berdasarkan hal tersebutditunjukkan, bahwa tegangan pada catu dayauntuk mikrokontroler relatif stabil, sehinggategangan pada catu daya untuk relai relatifstabil.

Kinerja sistem untuk pengkondisian suhudan kelembaban relatif dalam pasokan catudaya mikrokontroler ATmega32 menggunakan12 volt dc yang diturunkan menjadi 5 volt dcmenggunakan dua IC regulator 7805. Keluaran5 Vdc dari regulator pertama yang digunakanuntuk supply ke mikrokontroler ATmega32,dan sensor, sedangkan dari regulator keduadigunakan supply LCD 2x16. Catu daya untukpengoperasian blower fan, handy cooler, danlampu dari sumber 12 Vdc.

1) Pemantauan dan pengukuran suhu dankelembaban relatif melalui simulasipemberian kondisi berbeda terhadapsensor

Untuk kondisi dimana terjadi perubahansuhu dan kelembaban, apabila terdapatperubahan tempat (lokasi). Pengukuran suhudan kelembaban relatif dilakukan denganpemberian es batu di sekitar sensor, Uji validasipengkondisian dengan pemberian es batu disekitar sensor SHT11, seperti ditunjukkan padaGambar 11.

Gambar 11 Uji validasi pengkondisian denganpemberian es batu di sekitar sensor SHT11

Perubahan suhu dan kelembaban relatifterdeteksi sensor yang kemudian memberikaninformasi nilai suhu dan kelembaban relatifyang telah diperoleh pada nilai tertentu (dalam0C untuk suhu dan dalam % untukkelembaban). Pembacaan hasil pengukuransensor SHT11, ditampilkan melalui LCD 2x16.Nilai pengukuran suhu dan kelembabanrelatif sesuai dengan keadaan yang terdeteksioleh sensor SHT11.

Kondisi setelah pernormalan kembali nilaisuhu kelembaban relatif, seperti ditunjukkanpada Gambar 12.

Gambar 12 Kondisi setelah pernormalankembali nilai suhu kelembaban relatif

Uji validasi dilakukan dengan pemberiankondisi buatan dengan es batu di sekitar sensormampu mampu mengubah secara ekstrim,sehingga direspon oleh sensor SHT11. Untukkondisi penstabilan suhu dan kelembabanrelatif, maka handy cooler, lampu, dan blowerakan on atau off sesuai dengan target suhu dankelembaban yang sudah ditentukan.

2) Mekanisme pengoperasian aktuatoruntuk blower fan, handy cooler, danlampu berdasarkan keadaan yangdideteksi oleh sensorBerdasarkan uji validasi dengan

pemberian kondisi buatan pada sensor untukmengetahui apakah blower fan, handy cooler,dan lampu dalam keadaan on (aktif). Hasil ujivalidasi sistem pengkondisian suhu dan

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


kelembaban relatif berbasis mikrokontroler,seperti ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1 Hasil uji validasi sistem pengkondisinsuhu dan kelembaban relatif berbasis

mikrokontroler

Masukan(sensor SHT11)

KeluaranBlower

FanHandyCooler Lampu

RH > 45% ON - -RH < 43% OFF - -

43% < RH < 45% OFF - -T > 25 C̊ - ON OFFT < 23 C̊ - OFF ON

23 ̊C < T < 25 C̊ - OFF OFF

Pengukuran terhadap kinerja sistempengkondisian telah mampu menjaga nilai suhudan kelembaban relatif pada nilai target yangtelah ditetapkan. Penetapan nilai target telahmampu mengoperasikan peranti aktuator untukmenjaga kestabilan suhu dan kelembaban relatif.Nilai suhu dijaga tetap pada 23-25 0C dankelembaban pada 43%-45%.i) Pengoperasian lampu

Pengoperasian lampu berdasarkan isyaratdari mikrokontroler melalui port D.7 untukpengkonduksian transistor sebagai saklar catudaya ke koil relai elektromekanik. Titik kontakbantu relai akan menghubungkan catu daya 12Vdc ke lampu yang difungsikan sebagaipemanas untuk kondisi buatan. Rangkaianpengoperasian lampu, seperti ditunjukkan padaGambar 12.

Gambar 12 Rangkaian pengoperasian lampu

Suhu di ruang uji valiadasi sistem, disetel padakisaran 23–25 0C. Untuk keperluan tersebut,digunakan satu buah lampu 12 Vdc/10 W.Penempatan lampu, seperti ditunjukkan padaGambar 13.

Gambar 13 Penempatan lampu

Tujuan pemasangan lampu, adalah untukpengkondisian keberadaan perubahan suhu dibawah 23 0C, sehingga ketika suhu dibawah 230C lampu menyala (on) yang dianalogikan untukpemanasan pada semua permukaan ruangan ujivalidasi. Kekhawatiran terhadap kenaikan suhuyang signifikan tidak terjadi, karena lampusudah disetel off, apabila suhu sudah pada nilaitarget suhu. Berdasarkan pengukuran responterhadap suhu, bahwa untuk ruangan ber-airconditioning (ac) dimana ruang uji validasiditempatkan ternyata memiliki karakteristikkenaikan suhu kurang cepat jika dibandingkandengan ruangan yang tidak ber-ac.ii) Pengoperasian handy cooler

Pengoperasian handy cooler berdasarkanisyarat dari mikrokontroler melalui port D.6untuk pengkonduksian transistor sebagai saklarcatu daya ke koil relai elektromekanik. Titikkontak bantu relai elektromekanik terhubung kecatu daya 12 Vdc ke handy cooler yangdifungsikan sebagai pendingin pada ruang ujivalidasi. Rangkaian pengoperasian handy cooler,seperti ditunjukkan pada Gambar 14.

Gambar 14 Rangkaian pengoperasiaan handycooler

Handy cooler digunakan untuk penurunansuhu, apabila terjadi kenaikan suhu lebih daritarget suhu. Penempatan handy cooler, sepertiditunjukkan pada Gambar 15.

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


Gambar 15 Penempatan handy cooler

Handy cooler digunakan untuk kondisidimana suhu pada ruang uji validasi lebih tinggidari target suhu, maka handy cooler dalamkeadan beroperasi (on) sampai nilai suhusesuai dengan target yang diinginkan.Berdasarkan hasil pengukuran yang telahdilakukan ditunjukkan, bahwa handy coolerberoperasi (on) jika suhu diatas 25 0C dan tidakberoperasi (off) jika suhu telah mencapai 24,50C.iii) Pengoperasian blower fan

Pengoperasian blower fan berdasarkanisyarat dari mikrokontroler melalui port D.5untuk pengkonduksian transistor sebagai saklaryang menghubungkan catu daya ke koil relaielektromekanik. Titik kontak bantu relai akanmenghubungkan catu daya 12 volt dc ke blowerfan yang di fungsikan sebagai penurunkelembaban pada analogi rak komputer server.Rangkaian pengoperasian blower fan, sepertiditunjukkan pada Gambar 16.

Gambar 16 Rangkaian pengoperasiann blowerfan

Blower fan berfungsi sebagai penurun tingkatkelembaban, apabila target kelembaban lebihdari target yang diinginkan. Penempatanblower fan, seperti ditunjukkan pada Gambar

17.

Gambar 17 Penempatan blower fan

Kenaikan nilai kelembaban di atas targetkelembaban dapat segera terhindari denganpenggunaan dua blower fan. Hal itu didasarkankepada hasil pengukuran, bahwa blower fanberoperasi (on) jika nilai kelembaban lebih dari45% dan tidak beroperasi (off) jika nilaikelembaban telah tercapai pada nilai 44,5%.

4 KESIMPULANBerdasarkan hasil dan bahasan, maka

dapat ditarik kesimpulan sesuai tujuanpenelitian.1) Sesuai dengan pengintegrasi sensor ke

sistem mikrokontroler ATmega32ditunjukkan, bahwa: (i) pemanfaatan pinpada modul sensor SHT11 hanya 4 dari 8pin yang tersedia, dimana masing-masingdigunakan untuk data (pin-1), clock (pin-3),ground (pin-4), dan catu daya +5 Vdc (pin-8).; (ii) port pada mikrokontroler yangdigunakan untuk sensor SHT11, yaitu port C(PC) dimana PC0 digunakan untukpembacaan dan penulisan data dari dan kemodul SHT11, sedangkan PC1 digunakanuntuk menghasilkan pulsa (clock) untuksinkronisasi proses komunnikasi 2-wire; dan(iii) lima port utama pada boardmikrokontroler ATmega32 yang digunakan,adalah untuk: (i) catu daya 12 Vdc padaATmega32 melalui dua integrated circuit(IC) regulator 7805, (ii) sensor SHT11, (iii)LCD 2x16, (iv) downloader, dan (v)keluaran.

2) Berkaitan dengan pemrogramanmikrokontroler ATmega32 untukpengoperasian sistem, dilakukan penanamanprogram berbahasa BasCom dalam delapantahapan, yaitu: (i) konfigurasi pin, (ii)deklarasi variabel (peubah), (iii) deklarasikonstanta (tetapan), (iv) inisialisasi, (v)program utama, (vi) tampilan: suhu (line-1)dan kelembaban (line-2), (vii) ambil dankirim data, dan (viii) keluaran: aktivasiblower fan, handy cooler, dan lampu. Setiap

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


tahapan disertai dengan sintaks masing-masing sesuai kebutuhan. Uji verifikasikasiterhadap hasil program target suhu 23 0C(batas bawah) dan 25 ̊C (target atas), dimana(i) jika suhu lebih kecil dari target bawah,maka lampu akan on, handy cooler akan off;(ii) jika suhu lebih besar dari target atas,maka lampu akan off, handy cooler akan on;dan (iii) jika suhu tercapai sesuai targetbawah dan atas, maka lampu dan handycooler akan off. Target kelembaban sebesar43% (target bawah) dan 45% (target atas),dimana (i) jika kelembaban lebih kecil daritarget bawah, maka blower fan akan off dan(ii) jika kelembaban lebih besar dari targetatas, maka blower fan akan on.

3) Pengukuran kinerja sistem untuk suhu dankelembaban relatif dilakukan melalui ujivalidasi berupa pemberian kondisi buatanterhadap sebuah kotak berukuran 25 cm x 25cm x 30 cm, dimana handy cooler dan lampusebagai penstabil suhu dan dua blower fansebagai penstabil kelembaban relatif.Pengukuran terhadap kinerja sistempengkondisian telah mampu menjaga nilaisuhu dan kelembaban relatif pada nilai targetyang telah ditetapkan. Penetapan nilai targettelah mampu mengoperasikan perantiaktuator untuk menjaga kestabilan suhu dankelembaban relatif. Nilai suhu dijaga tetappada 23-25 0C dan kelembaban pada 43%-45%.

Referensi[1] Sensirion. 2002. SHT1x/SHT7x Humidity &

Temperature Sensmitter.http://www.emesystems.com/pdfs/parts/SHT15.pdf. Diakses tanggal 30 Oktober2014.

[2] Sensirion. 2004. SHT1x/SHT7x Humidity &Temperature Sensor.http://www2.ece.ohio-state.edu/~bibyk/ee323/SHT11humiditySensor.pdf. Diakses tanggal 24 Oktober2014.

.[3] Sensirion. 2008. Datasheet SHT1x (SHT10,SHT11, SHT15) Humidity & TemperatureSensor.https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/SHT1x_datasheet.pdf. Diakses tanggal30 Oktober 2014.

[4] Sensirion. 2008. Datasheet SHT1x (SHT10,SHT11, SHT15) Humidity & TemperatureSensor.http://courses.cs.tau.ac.il/embedded/docs/

TelosB/SHT11.pdf. Diakses tanggal 30Oktober 2014.

[5] Sensirion. 2010. Datasheet SHT1x (SHT10,SHT11, SHT15) Humidity & TemperatureSensor.http://depokinstruments.files.wordpress.com/2011/11/datasheet-humidity-sensor-sht1x.pdf. Diakses tanggal 24 Oktober2014.

[6] Sensirion. 2011. Datasheet SHT1x (SHT10,SHT11, SHT15) Humidity & TemperatureSensor IC.http://www.sensirion.com/fileadmin/user_upload/customers/sensirion/Dokumente/Humidity/Sensirion_Humidity_SHT1x_Datasheet_V5.pdf. Diakses tanggal 24 Oktober2014.

[7] Febby. 2013. Sistem Akuisisi DataNirkabel Untuk Pemantauan KualitasUdara Menggunakan Teknologi CircuitSwitch Data.http://www.gunadarma.ac.id/library/articles/postgraduate/electrical-engineering/Artikel_93106004.pdf.Diakses tanggal 30 Oktober 2014.

[8] Fahmizal. 2010. Akses Sensor Suhu danKelembaban SHT11 BerbasisMikrokontroler.http://fahmizaleeits.wordpress.com/tag/akses-sensor-suhu-dankelembaban -sht11/ .Diakses tanggal 9 Maret 2014.

[9] Annonymous. 2010. Sensor SHT11.https://electroniclib.wordpress.com/2010/07/15/sensor%C2%A0sht11/. Diaksestanggal 30 Oktober 2014

[10] Sofwan, A., Winarso, P. 2005. RancangBangun Sistem Pengendali Suhu DanKelembaban Udara pada Rumah WalletBerbasis Mikrokontroler AT89C51.http://journal.uii.ac.id/index.php/Snati/article/view/1334. Diakses tanggal 1 Mei2014.

[11] Darjat, M.S., Setiawan, I. 2008. AplikasiKontrol Proporsional Integral BerbasisMikrokontroler Atmega8535 UntukPengaturan Suhu pada Alat PengeringKertas.http://Repository.Gunadarma.Ac.Id/271/1/APLIKASI%20KONTROL%20PROPORSIONAL%20INTEGRAL_UG.Pdf.Diakses tanggal 1 Mei 2014.

[12] Wastharini, M.A., Arseno, D., Hidayat, I.2009. Perancangan dan ImplementasiSistem Telemetri Suhu Ruangan BerbasisMikrokontroler. http://www.share-pdf.com/9ac75fcca4ec4c2ca7aaac4264dfe

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


d1f/jurnal.pdf. Diakses tanggal 2 Mei2014.

[13] Riza, F.F., Setiawan, I. Sumardi. 2011.Perancangan Sistem Pengendali Suhu danMemonitoring Kelembaban BerbasisATMega8535 pada Plant Inkubator.http://eprints.undip.ac.id/25518/1/ML2F305208.pdf. Diakses tanggal 2 Mei 2014.

[14] Rahardjo, A. 2011. Rancang BangunAplikasi Pengaturan Dan PengendalianSuhu Ruang Server Berbasis Web Servicedan SMS Gateway. Tesis. InstitutTeknologi Sepuluh Nopember (ITS),Surabaya.

[15] Setyawan, A., Adil, R., Sulistijono, L.Desain Alat Sistem Kontrol Suhu danKelembaban Untuk Optimasi ProsesPembuatan Tempe pada Skala IndustriRumah Tangga.https://www.pens.ac.id/uploadta/downloadmk.php?id=1423. Diakses tanggal 2Mei 2014.

[16] Adi, K. 2012. Sistem Kendali Suhu danKelembaban Untuk Optimasi ProsesPembuatan Tempe BerbasisMikrokontroler.http://eprints.upnjatim.ac.id/4293/.Diakses tanggal 1 Mei 2014.

[17] Yuliana, 2012. Simulasi PengendalianTemperatur dan Kelembaban pada RuangBudidaya Jamur Tiram BerbasisMikrokontroler.http://eprints.upnjatim.ac.id/4439/1/file1.pdf. Diakses tanggal 1 Mei 2014.

[18] Shah, M.A.H., Sutama, D.A., Rusiana, S,H.E.H. 2012. Rancang Bangun PengaturanSuhu Dan Kelembaban Untuk OptimasiProses Fermentasi Tempe.http://ies.pens.ac.id/prosiding/download.php?id=746. Diakses tanggal 1 Mei 2014.

[19] Nainggolan, H. dan Yusfi, M. 2013.Rancang Bangun Sistem KendaliTemperatur dan Kelembaban Relatif padaRuangan dengan Menggunakan Motor DCBerbasis Mikrokontroler ATMEGA8535.http://jurnalsain-unand.com/FilesJurnal/549406191V2N3%201%20HERLINA%20NAINGGOLAN.pdf. Diakses tanggal 1 Mei 2014.

[20] Annonymous. Tanpa tahun. BasCom-AVR.http://web.sfc.keio.ac.jp/~esoc/avr/datas/bascavr.pdf. Diakses 1 Mei 2014.

[21] Parallax. 2008. Sensirion SHT11 SensorModule (#28018) Precision Temperatureand Humidity Measurement.http://www.parallax.com/sites/default/files

/downloads/28018-Sensirion-Temerature-Humidity-Sensor-Documentation-v1.0.pdf. Diakses tangggal 30 Oktober2014.

[22] Micromega Corporation. 2006. ApplicationNote 33: Sensirion SHT11 Temperatureand Humidity Sensor.http://www.micromegacorp.com/downloads/documentation/AN033-V3%20Sensirion%20SHT11.pdf. Diaksestanggal 30 Oktober 2014.

[23] Nugroho, D.J., Goeritno, A., Muhidn.2014. Prototipe Sistem Akuisisi danKontrolBerbasis Mikrokontroler untuk StudiEksperimental Pengontrolan Suhu danKelembaban Relatif pada Analogi RakKomputer Server. Prosiding SeminarForum Pendidikan Tinggi Teknik ElektroIndonesia. 2-4 Juni 2014. Bandung,Indonesia. Halaman: (tidak dicantumkan).

[24] ATMEL. 2011. 8-bit Microcontroller with32Kbytes In-System Programmable Flash.www.atmel.com/images/doc2503.pdf.Diakses tanggal 18 Mei 2014.

[25] Fansuri, Aldo, 2011. TentangMikrokontroler ATmega32.http://risnotes.com/2011/10/tentang-mikrokontroler-ATmega32/. Diaksestanggal 9 Juni 2014.

[26] Yudi, Nyoman. 2011. Tutorial Eagle StepBy Step.http://www.aisti555.com/2011/07/tutorial-eagle-step-by-step.html. Diakses 16 Mei2014.

[27] E-MU System. 2007. Proteus VXOperation Manual.http://origin.creative.com/emu/files/ProteusVXManual.pdf. Diakses tanggal 2 Juni2014.

[28] Labcenter Electronics. 2007. GettingStarted Guide.http://opt.zju.edu.cn/weijiyuanli/upload/PROTEUS/isistut.pdf. Diakses tanggal 2Juni 2014.

[29] Labcenter Electronics. 2007. InteractiveTutorial.http://opt.zju.edu.cn/weijiyuanli/upload/PROTEUS/vsmtut.pdf. Diakses tanggal 2Juni 2014.

[30] Mastera. 2001. User Reference Manual.http://www.duwgati.com/archive/Documentation/Programmers/Mastera-1-Eng.pdf.Diakses tanggal 2 Juni 2014.

[31] University of Queensland. 2004. PonyProgTutorial.http://te.ugm.ac.id/~enas/mikroprosesor/P

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


onyProg_Tutorial.pdf. Diakses tanggal 2Juni 2014.

[32] Heine, P. How to Run Ponyprog2000 WithWindows 7 x64. http://www.philipp-heine.de/ponyprog-windows7x64.pdf.Diakses tanggal 2 Juni 2014.

LAMPIRAN 1.Program perintah terhadap modul SHT11 untukpelaksanaan pengukuran suhu dan kelembabanrelatif dan pembacaan hasil pengukuran.

Tempc = S * DatawordTempc = Tempc - 40Suhu = Fusing(tempc , "#.##")Command = &B00000101Call KirimCalc = C2 * DatawordCalc2 = Dataword * DatawordCalc2 = C3 * Calc2Calc = Calc + C1Rhlinear = Calc + Calc2Calc = H * DatawordCalc = Calc + SCalc2 = Tempc - 25Calc = Calc2 * CalcRhlintemp = Calc + RhlinearKelembaban = Fusing(rhlintemp , "#.##")End SubSub KirimLocal Datavalue As WordLocal Databyte As ByteSet SckReset DataoutReset SckSet SckSet DataoutReset SckShiftout Dataout , Sck , Command , 1Ddrc = &B11111101Config Pinc.1 = InputSet SckReset SckWaitus 10Bitwait Pinc.1 , ResetShiftin Datain , Sck , Databyte , 1Datavalue = DatabyteDdrc = &B11111111Config Pinc.1 = OutputReset DataoutSet SckReset SckDdrc = &B11111101Config Pinc.1 = InputShiftin Datain , Sck , Databyte , 1Shift Datavalue , Left , 8Datavalue = Datavalue Or DatabyteDataword = DatavalueDdrc = &B11111111Config Pinc.1 = OutputReset DataoutSet SckReset SckDdrc = &B11111101Config Pinc.1 = InputShiftin Datain , Sck , Databyte , 1Ddrc = &B11111111Config Pinc.1 = OutputSet DataoutSet SckReset Sck

LAMPIRAN 2Listing program

$regfile = "m32def.dat"$crystal = 1000000Config Lcd = 16 * 2'==================='konfigurasi pin'-------------------Config Lcdpin = Pin , Db4 = Porta.7 , Db5 =Porta.6 , Db6 = Porta.5 , Db7 = Porta.4 , E= Porta.3 , Rs = Porta.2Config Portd.7 = OutputConfig Portd.6 = OutputConfig Portd.5 = OutputLampu Alias Portd.7Ac mini Alias Portd.6Blower Alias Portd.5Sck Alias Portc.0'sck output pada port C.0Dataout Alias Portc.1'ketika memanggil dataout portc.1 menjadioutputDatain Alias Pinc.1'ketika memanggil datain portc.1 menjadiinput''--------------------------------Deflcdchar 1 , 28 , 20 , 28 , 32 , 32 , 32 ,32 , 32'membuat karakter derajat'==========================' deklarasi variabel'----------------------------Dim Dataword As WordDim Command As ByteDim Calc As SingleDim Calc2 As SingleDim Rhlinear As SingleDim Rhlintemp As SingleDim Tempc As SingleDim Ctr As ByteDim X As WordDim Y As SingleDim Z As SingleDim Suhu As String * 10Dim Kelembaban As String * 10Dim Tekanan As String * 10Dim Target_suhu As SingleDim Target_suhu_low As SingleDim Target_suhu_high As SingleDim Target_rh As SingleDim Target_rh_low As SingleDim Target_rh_high As SingleDim Status_lampu As ByteDim Status_acmini As ByteDim Status_blower As Byte'==========================' deklarasi konstanta'----------------------------Const C1 = -4Const C2 = 0.0405Const C3 = -0.0000028Const S = .01Const H = .00008Const Toleransi = 2.0'==========================' deklarasi sub rutin'----------------------------Declare Sub KirimDeclare Sub Ambil_dataDeclare Sub Tampil'======================'inisialisasi awal'-------------------Inisialisai_awal:Ddrc = &B11111111'port c sebagai outputConfig Pinc.0 = Output

TE-009 ISSN : 2407 - 1846


Config Pinc.1 = OutputWait 1Set DataoutFor Ctr = 1 To 12Set SckWaitus 2Reset SckWaitus 2Next CtrReset LampuReset BlowerReset AcminiStatus_lampu = 0Status_blower = 0Status_acmini = 0Target_suhu = 25Target_rh = 45Target_suhu_low = Target_suhu - ToleransiTarget_suhu_high = Target_suhu + ToleransiTarget_rh_low = Target_rh - ToleransiTarget_rh_high = Target_rh + Toleransi'------------------'program utama'-------------------ClsUpperlineLcd "=== Welcome ==="Wait 2DoCall Ambil_dataPrint "Data suhu: " ; Suhu'mengirimkan data suhu ke komputerPrint "Data kelembaban: " ; Kelembaban''mengirimkan data kelembaban ke komputerCall TampilIf Tempc < Target_suhu_low ThenSet LampuStatus_lampu = 1End IfIf Status_lampu = 1 ThenIf Tempc > Target_suhu ThenReset lampuStatus_lampu = 0End IfEnd IfIf Tempc > Target_suhu_high ThenSet AcminiStatus_acmini = 1End IfIf Status_acmini= 1 ThenIf Tempc < Target_suhu ThenReset AcminiStatus_acmini = 0End IfEnd IfIf Rhlintemp > Target_rh_high ThenSet BlowerStatus_blower = 1End IfIf Status_blower = 1 ThenIf Rhlintemp < Target_rh_low ThenReset BlowerStatus_blower = 0End IfEnd If'==========================' sub rutin'------------------------Sub Tampil:ClsCursor OffUpperline

Lcd "Suhu= " ; Suhu ; " " ; Chr(1) ; "C"LowerlineLcd "Rh = " ; Kelembaban ; " " ; "%"Wait 1End SubSub Ambil_data:Command = &B00000011Call Kirim'memanggil fungsi kirimTempc = S * DatawordTempc = Tempc - 40Suhu = Fusing(tempc , "#.##")'mengubah data single menjadi string dengan2 angka dibelakang komaCommand = &B00000101Call KirimCalc = C2 * DatawordCalc2 = Dataword * DatawordCalc2 = C3 * Calc2Calc = Calc + C1Rhlinear = Calc + Calc2Calc = H * DatawordCalc = Calc + SCalc2 = Tempc - 25Calc = Calc2 * CalcRhlintemp = Calc + RhlinearKelembaban = Fusing(rhlintemp , "#.##")End SubSub KirimLocal Datavalue As WordLocal Databyte As ByteSet SckReset DataoutReset SckSet SckSet DataoutReset SckShiftout Dataout , Sck , Command , 1Ddrc = &B11111101Config Pinc.1 = InputSet SckReset SckWaitus 10Bitwait Pinc.1 , ResetShiftin Datain , Sck , Databyte , 1Datavalue = DatabyteDdrc = &B11111111Config Pinc.1 = OutputReset DataoutSet SckReset SckDdrc = &B11111101Config Pinc.1 = InputShiftin Datain , Sck , Databyte , 1Shift Datavalue , Left , 8Datavalue = Datavalue Or DatabyteDataword = DatavalueDdrc = &B11111111Config Pinc.1 = OutputReset DataoutSet SckReset SckDdrc = &B11111101Config Pinc.1 = InputShiftin Datain , Sck , Databyte , 1Ddrc = &B11111111Config Pinc.1 = OutputSet DataoutSet SckReset SckEnd Sub

End

implementasi sensor sht11 untuk pengkondisian suhu …

Documents