sintesa dan penerapan film ba0,55sr0,45tio3 sebagai sensor ... · sensor cahaya dan sensor suhu...
TRANSCRIPT
SINTESA DAN PENERAPAN FILM Ba0,55Sr0,45TiO3 SEBAGAI
SENSOR CAHAYA DAN SENSOR SUHU PADA MODEL
SISTEM PENGERING OTOMATIS PRODUK PERTANIAN
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
RIDWAN SISKANDAR
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Sintesa dan Penerapan
Film Ba0,55Sr0,45TiO3 Sebagai Sensor Cahaya dan Sensor Suhu Pada Model Sistem
Pengering Otomatis Produk Pertanian Berbasis Mikrokontroler ATMega8535
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, 17 Februari 2014
Ridwan Siskandar
NIM G751120021
RINGKASAN
RIDWAN SISKANDAR. Sintesa dan Penerapan Film Ba0,55Sr0,45TiO3 Sebagai
Sensor Cahaya dan Sensor Suhu Pada Model Sistem Pengering Otomatis Produk
Pertanian Berbasis Mikrokontroler ATMega8535. Dibimbing oleh IRZAMAN
dan IRMANSYAH.
Telah dirancang dan direalisasikan suatu model sistem pengering otomatis
berukuran 50 cm x 50 cm dengan model atap louvre untuk proses pengeringan
produk pertanian berbasis mikrokontroler ATMega8535. Sistem ini bekerja
melalui perintah mikrokontroler yang berasal dari sensor. Sensor yang digunakan
adalah film BST yang dibuat dengan metode Chemical Solution Deposition (CSD)
dan spin coating pada kecepatan putar 3000 rpm selama 30 detik dengan
memvariasikan perlakuan substrat (enhancement (tanpa dipanaskan) dan depletion
(dipanaskan pada suhu 800 oC)) dan suhu pemanasan sebesar 800
oC, 850
oC dan
900 oC selama 15 jam. Selanjutnya film yang diperoleh dikarakterisasi sebagai
sensor cahaya dan sensor suhu. Film enhancemant-850 oC (film terbaik hasil
karakterisasi) digunakan sebagai sensor cahaya dan sensor suhu.
Model sistem pengering otomatis ini tersusun dari suatu perangkat keras
dan perangkat lunak. Sensor cahaya, sensor suhu, mikrokontroler ATMega8535,
motor servo, relay dan dryer adalah bagian dari perangkat keras yang digunakan.
Perangkat lunak yang digunakan dibuat menggunakan software Code Vision AVR
C dengan bahasa C sebagai bahasa pemrograman.
Prinsipnya, saat catu daya dihidupkan, catu daya memberikan tegangan
masukan yang dibutuhkan setiap rangkaian elektronika yang digunakan. Sistem
ini menggunakan 2 buah film BST yang digunakan sebagai sensor cahaya dan
sensor suhu. Sensor cahaya BST akan mendeteksi ada atau tidaknya cahaya yang
diterima, sedangkan sensor suhu BST digunakan untuk membaca perubahan suhu
di dalam ruangan sistem pengering otomatis. Data yang diterima dari sensor
cahaya BST dan sensor suhu BST kemudian dikirim ke mikrokontroler.
Mikrokontroler akan mengolah data yang terbaca dari kedua sensor BST.
Apabila data yang terbaca dari sensor cahaya BST adalah terang, maka
mikrokontroler akan memberikan perintah pada masing-masing motor servo untuk
membuka atap bagian kanan dan kiri. Mikrokontroler juga akan memberikan
perintah untuk nonaktifkan driver relay sehingga dryer dalam keadaan mati.
Jika data yang terbaca dari sensor cahaya BST adalah gelap, maka
mikrokontroler akan memberikan perintah pada masing-masing motor servo untuk
menutup atap bagian kanan dan kiri. Mikrokontroler juga akan memberikan
perintah untuk mengaktifkan driver relay sehingga dryer dalam keadaan hidup.
Ketika data yang terbaca dari sensor cahaya BST adalah gelap, jika data
yang terbaca dari sensor suhu BST adalah ≤ 60 oC, mikrokontroler akan
memberikan perintah untuk mengaktifkan driver relay sehingga dryer dalam
keadaan hidup. Jika data yang terbaca dari sensor suhu BST > 60 oC,
mikrokontroler akan memberikan perintah untuk mengnonaktifkan driver relay
sehingga dryer dalam keadaan mati sampai data yang terbaca oleh sensor suhu
BST mencapai 30 oC. Saat data yang terbaca sensor suhu BST < 30
oC maka
mikrokontroler akan memberikan perintah untuk mengaktifkan kembali driver
relay sehingga dryer dalam keadaan hidup.
SUMMARY
RIDWAN SISKANDAR. Synthesis and Application of Ba0.55Sr0.45TiO3 Film as
Light Sensor and Temperature Sensor In Auto Dryer System Model of
Agricultural Products Based on Microcontroller ATMega8535. Supervised by
IRZAMAN and IRMANSYAH.
An automatic dryer system model has been designed and realized with the
dimension 50 cm x 50 cm with louvre roof models for the drying process of
agricultural products based on microcontroller ATMega8535. The system worked
through a microcontroller commands originating from the sensor. The sensor used
is BST films prepared by Chemical Solution Deposition method (CSD) and spin
coating at 3000 rpm rotational speed for 30 seconds with varying substrate
treatment (enhancement (non-heated) and depletion (heated at 800 °C)) and the
temperature of the heating at 800 °C, 850 °C and 900 °C for 15
hours. Furthermore, films that were obtainedthen were characterized as a light
sensor and a temperature sensor. Film enhancemant-850 °C (best film
characterization) was used as a light sensor and a temperature sensor.
This automatic dryer system model was composed of a hardware and
software. Light sensor, temperature sensor, microcontroller ATMega8535, servo
motors, relays, and dryer are part of the hardware that was used. The software that
was used was made using software Code Vision AVR C language C as the
programming language.
In principle, when the power supply was turned on, the power supply
provided the required input voltage of each electronic circuit that was used. The
system used two pieces of BST films that were used as a light sensor and a
temperature sensor. BST light sensor will detect the presence or absence of light
received, while the BST temperature sensor was used to read the changes in the
room temperature conditioning system automatically. Data received from a light
sensor BST and a temperature sensor BST then sent to the microcontroller. The
microcontroller will process the data that was read from both BST sensor.
When data read from the BST light sensor is bright, the microcontroller will
give the command to each servo motor to open right and left side of the roof. The
microcontroller also will give the command to disable the relay driver so that the
dryer is off.
If the data read from the BST light sensor is dark, then the microcontroller
will give the command to each servo motor to close right and left side of the roof.
The microcontroller also will give the command to activate the relay driver so the
dryer is on.
When the data read from the BST light sensor is dark, if the data read from
the BST temperature sensor is ≤ 60 °C, the microcontroller will give the command
to activate the relay driver so the dryer is on. If the data read from the BST
temperature sensor > 60 °C, the microcontroller will give the command to turned
off the relay driver so that the dryer is turned off until the data is read by the BST
temperature sensor reaches 30°C. When the data read by BST temperature sensor
<30 °C then the microcontroller will give the command to reactivate the relay
driver so the dryer is on.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
Penguji pada ujian sidang tesis: Dr. Agus Kartono, M. Si
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Biofisika
SINTESA DAN PENERAPAN FILM Ba0,55Sr0,45TiO3 SEBAGAI
SENSOR CAHAYA DAN SENSOR SUHU PADA MODEL
SISTEM PENGERING OTOMATIS PRODUK PERTANIAN
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
RIDWAN SISKANDAR
Judul Tesis : Sintesa dan Penerapan Film Ba0,55Sr0,45TiO3 Sebagai Sensor
Cahaya dan Sensor Suhu Pada Model Sistem Pengering Otomatis
Produk Pertanian Berbasis Mikrokontroler ATMega8535
Nama : Ridwan Siskandar
NIM : G751120021
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Irzaman, M. Si
Ketua
Dr. Ir. Irmansyah, M. Si
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Biofisika
Dr. Agus Kartono, M. Si
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian:
30 Januari 2014
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2012 ini ialah
sensor ferroelektrik dan aplikasinya, dengan judul Sintesa dan Penerapan Film
Ba0,55Sr0,45TiO3 Sebagai Sensor Cahaya dan Sensor Suhu Pada Model Sistem
Pengering Otomatis Produk Pertanian Berbasis Mikrokontroler ATMega8535.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Irzaman, M. Si dan
Bapak Dr. Ir. Irmansyah, M. Si selaku pembimbing. Di samping itu, penghargaan
penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Tony Sumaryada selaku penguji luar komisi
dan Bapak/Ibu Dosen yang telah banyak memberi saran. Ungkapan terima kasih
juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan
kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, 17 Februari 2014
Ridwan Siskandar
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR LAMPIRAN xi
1 PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 3
Rumusan Masalah 3
Manfaat Penelitian 4
Ruang Lingkup Penelitian 4
2 SINTESA MATERIAL SEMIKONDUKTOR BERBASIS BAHAN
FERROELEKTRIK FILM Ba0,55Sr0,45TiO3 (BST) 5
Pendahuluan 5
Bahan dan Metode 5
Hasil dan Pembahasan 7
Simpulan 8
3 STUDI KARAKTERISASI BAHAN FERROELEKTRIK FILM
Ba0,55Sr0,45TiO3 (BST) SEBAGAI SENSOR CAHAYA 9
Pendahuluan 9
Bahan dan Metode 9
Hasil dan Pembahasan 11
Simpulan 13
4 SENSOR SUHU BERBASIS BAHAN FERROLELEKTRIK FILM
Ba0,55Sr0,45TiO3 (BST) BERBANTUKAN MIKROKONTROLER
ATMEGA8535 14
Pendahuluan 14
Bahan dan Metode 14
Hasil dan Pembahasan 16
Simpulan 20
5 PENERAPAN FILM Ba0,55Sr0,45TiO3 (BST) SEBAGAI SENSOR
CAHAYA DAN SENSOR SUHU PADA MODEL SISTEM PENGERING
OTOMATIS PRODUK PERTANIAN BERBASIS ATMEGA8535
Pendahuluan 21
Bahan dan Metode 21
Hasil dan Pembahasan 26
Simpulan 32
6 PEMBAHASAN UMUM 33
7 SIMPULAN DAN SARAN 34
DAFTAR PUSTAKA 35
LAMPIRAN 38
DAFTAR TABEL
1 Data pengukuran sensitivitas film BST sebagai sensor cahaya 13
2 Data rentang nilai, sensitivitas, resolusi dan tingkat akurasi film BST
sebagai sensor suhu 18
3 Hasil pengukuran sensor suhu film BST 22
4 Hasil pengujian rangkaian relay 31
5 Data frekuensi sinyal PWM untuk membuka/menutup atap sistem
pengering otomatis 32
6 Data prinsip kerja input dan output pada sistem pengering otomatis 35
DAFTAR GAMBAR
1 Proses annealing 6
2 Model film BST 7
3 Diagram alir pembuatan film BST 7
4 Susunan dioda sambungan p-n 8
5 Kurva arus tegangan film BST (Putra, 2012) 8
6 Skema pengujian sensitivitas film BST: (a) bias maju, (b) bias mundur 10
7 Rangkaian jembatan wheatstone 11
8 Diagram alir karakterisasi film BST sebagai sensor cahaya 11
9 Sensitivitas film BST pada rangkaian bias maju dan bias mundur 12
10 Rangkaian penguat (op-amp) 16
11 Diagram alir pengujian sensor suhu BST 17
12 Histerisis BST enhancement-800 oC 18
13 Histerisis BST depletion-800 oC 19
14 Histerisis BST enhancement-850 oC 19
15 Histerisis BST depletion-850 oC 19
16 Histerisis BST enhancement-900 oC 20
17 Histerisis BST depletion-900 oC 20
18 Fungsi tegangan terhadap suhu film BST enhancement-850 oC 21
19 Fungsi tegangan terhadap suhu film BST enhancement-850 oC yang
sudah dikuatkan dengan op-amp 21
20 Tampilan suhu yang terukur oleh film BST 22
21 Model tampak depan 23
22 Model tampak belakang 24
23 Model tampak samping 24
24 Model tampak atas 24
25 Model tampak bawah 25
26 Model atap terbuka 25
27 Desain pemasangan motor servo 25
28 Skema power supply 26
29 Rangkaian mikrokontroler ATMega8535 27
30 Rangkaian driver relay 27
31 Rangkaian LCD 28
32 Rangkaian mikrokontroler sistem pengering otomatis 30
33 Tampilan suhu yang terukur sensor suhu BST pada LCD 16 x 2 31
34 Frekuensi sinyal PWM 32
35 Rangkaian keseluruhan elektronika sistem pengering otomatis 33
36 Diagram blok sistem 35
DAFTAR LAMPIRAN
1 Histerisis BST enhancement-800 oC ulangan 1 41
2 Histerisis BST enhancement-800 oC ulangan 2 41
3 Histerisis BST enhancement-800 oC ulangan 3 42
4 Histerisis BST depletion-800 oC ulangan 2 43
5 Histerisis BST depletion-800 oC ulangan 3 43
6 Histerisis BST enhancement-850 oC ulangan 1 44
7 Histerisis BST enhancement-850 oC ulangan 2 45
8 Histerisis BST enhancement-850 oC ulangan 3 46
9 Histerisis BST depletion-850 oC ulangan 1 47
10 Histerisis BST depletion-850 oC ulangan 2 48
11 Histerisis BST depletion-850 oC ulangan 3 49
12 Histerisis BST enhancement-900 oC ulangan 1 49
13 Histerisis BST enhancement-900 oC ulangan 2 50
14 Histerisis BST enhancement-900 oC ulangan 3 50
15 Histerisis BST depletion-900 oC ulangan 1 51
16 Histerisis BST depletion-900 oC ulangan 2 52
17 Histerisis BST depletion-900 oC ulangan 3 52
18 Flowchart program mikrokontroler 54
19 Model sistem pengering otomatis (a) Tampak depan, (b) Tampak atap
tertutup, (c) Tampak atap terbuka 55
20 Model film BST 56
21 Proses sintesa film BST 57
22 Proses karakterisasi film BST 57
23 Rancang rangkaian elektronik 58
24 Program sistem pengering otomatis produk pertanian 58
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Atap merupakan salah satu konstruksi utama dalam sebuah bangunan.
Atap memiliki fungsi penting dalam perencanaan sebuah bangunan. Fungsi utama
atap selain sebagai pelindung dari cahaya matahari dan hujan, pada
perkembangannya atap juga memiliki nilai estetika yang tinggi. Banyak dijumpai
berbagai jenis atap, mulai dari bentuknya hingga bahannya. Semua memiliki
berbagai kelebihan dan kekurangan. Bahkan akhir-akhir ini kerangka atap dengan
bahan baja sangat menjamur di pasaran. Hal ini membuktikan bahwa semakin
pentingnya fungsi suatu atap.
Atap louvre merupakan salah satu atap yang sering ditemukan. Atap jenis
ini paling cocok diaplikasikan sebagai atap otomatis karena kemampuannya
membuka dan menutup secara cepat dan efesien. Hal ini disebabkan perputaran
poros stripnya yang dapat membuka dan menutup hanya dengan 45o putaran
motor. Atap louvre dapat memanfaatkan beberapa sensor sebagai pengendali
sistem geraknya. Konstruksi dari sistem atap ini tidak memerlukan ruang lingkup
yang luas karena atap ini terdiri dari beberapa strip atap yang dapat menjalankan
fungsinya sebagai pelindung dari sinar matahari atau membuka agar sinar
matahari dapat masuk (Santoso, 2008).
Mengingat matahari adalah sumber panas terbesar, matahari banyak
dimanfaatkan manusia untuk melakukan kegiatan pengeringan proses produksi,
salah satunya proses produksi hasil pertanian. Kenyataannya, penjemuran proses
produksi dilakukan di ruangan terbuka yang langsung terkena sinar matahari
secara langsung. Proses ini membutuhkan tenaga untuk memindahkan bahan dari
tempat penyimpanan ke tempat penjemuran dan sebaliknya. Hal ini dirasakan
kurang efisien jika jumlah bahan proses produksi yang akan dijemur sangat
banyak. Belum lagi kendala cuaca yang buruk yang memungkinkan tidak
mendukung untuk penjemuran proses produksi.
Selama ini, sebagian besar petani di Indonesia mengeringkan gabah
dengan cara menjemurnya di lahan tertentu dengan mengandalkan panas matahari.
Cara ini umum dilakukan karena proses pengeringannya sederhana dan biayanya
yang dikeluarkan sedikit. Tetapi cara konvensional ini memiliki kelemahan-
kelemahan, antara lain: ketergantungan terhadap panas matahari, lamanya proses
pengeringan, luas lahan, jumlah pekerja, dan lain-lain (Taib et al, 1988). Akibat
pemanasan global ini, tidak dapat lagi dipastikan kapan musim kemarau tiba.
Petani tidak bisa mengeringkan padi dengan tenang karena hujan bisa datang
kapan saja. Sedangkan jika gabah tidak segera dikeringkan, gabah tersebut akan
tumbuh atau membusuk karena aktivitas metabolisme oleh mikroorganisme. Hal
ini tentu saja menurunkan kualitas gabah dan merugikan petani. menyebabkan
gabah rusak yang pada akhirnya beras yang dihasilkan memiliki kualitas jelek
(Daulay, 2005).
Affian Widjanark et al. (2012) menjelaskan kondisi suhu pengeringan
dengan penggunaan zeolite sintesis dalam pengeringan gabah dengan proses
fluidisasi indirect contact, efesien pada kisaran rentang suhu 30 oC sampai 60
oC.
2
Hal di atas melatarbelakangi betapa pentingnya fungsi suatu atap untuk
rumah tangga dan penjemuran proses produksi. Abdul Barr melakukan penelitian
tentang “Replika Rumah Pintar Dengan Otomatisasi Atap Terhadap Kondisi
Cuaca Berbasis Mikrokontroller AT89S51”. Neronzie Julardi melakukan
penelitian tentang “Sistem Pengatur Buka Tutup Atap dan Pemanas Ruangan
Menggunakan Sensor Cahaya LDR dan Sensor Suhu LM35”. Ridwan Anas
melakukan penelitian tentang “Rancang Bangun Prototipe Buka Tutup Atap
Otomatis Untuk Pengeringan Proses Produksi Berbasiskan Mikrokontroler
AT89S51”. Ketiga penelitian ini menitik beratkan pada otomatisasi buka tutup
atap untuk rumah tangga dan kegiatan penjemuran proses produksi dengan LDR
sebagai sensor cahaya dan LM35 sebagai sensor suhu.
Material BaSrTiO3 merupakan salah satu material yang beberapa tahun
terakhir ini gencar dikaji dan dikembangkan. Salah satunya adalah dalam bentuk
teknologi ferroelektrik film BST yang digunakan untuk aplikasi sensor cahaya
yang kemudian dapat dikembangkan menjadi sel surya (Irzaman 2008).
Seo dan Park (2004) memaparkan, bahwa material ferroelektrik merupakan
kelompok material yang dapat terpolarisasi listrik secara internal pada rentang
suhu tertentu, yang mana polarisasi terjadi sebagai akibat adanya medan listrik
dari luar dan simetri pada struktur kristalografi di dalam sel satuan. Lebih lanjut
menurut Irzaman et al. (2009) menjelaskan bahwa jika pada material ferroelektrik
dikenakan medan listrik, maka atom-atom tertentu mengalami pergeseran dan
menimbulkan momen dipol listrik, sehingga dengan adanya momen dipol ini
dapat mengakibatkan terjadinya polarisasi. Momen dipol per-satuan volume
disebut sebagai polarisasi dielektrik.
Souza et al. (2006) dan Bruzzese et al. (2009) menjelaskan bahwa BST
merupakan oskida kompleks yang terdiri dari solid solution barium titanat BaTiO3
(BT) yang merupakan bahan ferroelektrik dengan temperatur Curie-nya 130 oC,
strontium titanat SrTiO3 (ST) yang pada temperatur kamar merupakan bahan
paraelektrik. Lebih lanjut dijelaskan bahwa barium titanat (BT) sendiri memiliki
struktur ABO3 dengan A menyatakan ion Ba2+
dan B menyatakan ion Ti4+
.
Masing-masing ion barium dikelilingi oleh 12 ion oksigen, yang mana ion-ion
barium dan oksigen ini membentuk kisi kubus pusat muka (face centered cubic).
Sedangkan atom-atom titanium terletak di posisi interisti oktahedral dikelilingi
oleh 6 ion oksigen
Pembuatan film BST dapat dilakukan dengan beberapa teknik seperti
Metalorganic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) yang dijelaskan oleh E. S.
Choi et al. (1999), S. Momose et al. (2000), Gao et al. (2000); Chemical Vapor
Deposition oleh Auciello et al. (1999); Sol-Gel oleh Verma et al. (2012); N. V.
Giridharan et al. (2001), Chen et al. (2011), F. Wang et al. (1998); metode Atomic
Layer Deposition (ALD) oleh Tyunina (2008); Metal Organic Decomposition
(MOD) oleh Suherman (2009); Pulsed Laser Ablation Deposition (PLAD) oleh S.
Kim et al. (1999) dan Zhu et al. (2005); rf sputtering oleh M. Izuha et al.(1997)
dan J.S. Lee et al. (1999); dan Chemical Solution Deposition (CSD) oleh Irzaman
et al. (2003, 2010, 2011, 2013), B.A. Baumert et al. (1998), M.A. Itskovsky et al.
(1999), H. Darmasetiawan et al. (2002), dan M. Dahrul et al. (2010). Hikam et al.
(2004), Irzaman et al. (2010), dan Umiati et al. (2001) memaparkan keunggulan
dari metode CSD adalah dapat mengontrol stokiometri film dengan kualitas yang
baik, prosedur yang mudah dan membutuhkan biaya yang relatif murah. Metode
3
CSD merupakan cara pembuatan film tipis dengan pendeposisian larutan bahan
kimia di atas substrat, kemudian dipreparasi dengan spin coating pada kecepatan
putar tertentu (Hamdani et al, 2009).
Mikrokontroler merupakan otak dari sebuah sistem elektronika digital,
dimana sistem kerjanya diatur berdasarkan program dalam bahasa pemrograman
yang digunakan (A. Ardian et al, 2010). ATMega8535 merupakan salah satu
mikrokontroler 8 bit buatan Atmel untuk keluarga AVR (H . Syafutra, 2010).
ATMega8535 memiliki beberapa kemampuan, yaitu sistem mikrokontroler 8 bit
berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz, memiliki memori flash 8 KB,
SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable
Read Only Memory) sebesar 512 byte, memiliki ADC (Pengubah Analog ke
Digital) internal dengan ketelitian 10 bit sebanyak 8 saluran, memiliki PWM
(Pulse Wide Modulation) internal sebanyak 4 saluran, portal komunikasi serial
(USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps, dan enam pilihan mode sleep
untuk menghemat penggunaan daya listrik (A. Ardian et al. (2010), H . Syafutra
et al. (2010), Atmel (2003), Wardhani (2006)).
Penelitian ini bertujuan melakukan pembuatan film Ba0,55Sr0,45TiO3 (BST)
dengan metode Chemical Solution Deposition (CSD) yang dipanaskaskan pada
suhu 800 oC, 850
oC dan 900
oC selama 15 jam, di atas substrat silikon tipe-p
dengan dua perlakuan pada substrat yaitu enhancement (dengan kata lain substrat
tanpa dipanaskan terlebih dahulu) dan depletion (dengan kata lain substrat
dipanaskan terlebih dahulu pada suhu 800 oC selama 15 jam sebelum ditetesi
larutan BST); pengkarakterisasian film BST sebagai sensor cahaya dan sensor
suhu; dan penerapan fim BST terbaik sebagai sensor cahaya dan sensor suhu pada
model sistem pengering otomatis produk pertanian berbasis mikrokontroler
ATMega8535.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah membuat, mengkarakterisasi, dan menerapkan
film BST sebagai sensor cahaya dan sensor suhu pada model sistem pengering
otomatis produk pertanian berbasis mikrokontroler ATMega8535.
Rumusan Masalah
1. Apakah persambungan Si tipe-p (anoda) dengan BST (katoda) bersifat
dioda?
2. Apakah film BST dapat dimanfaatkan sebagai sensor cahaya?
3. Apakah film BST dapat dimanfaatkan sebagai sensor suhu?
4. Apakah film BST dapat diterapkan pada model sistem pengering otomatis
produk pertanian berbasis mikrokontroler ATMega8535?
4
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan menjadi landasan awal untuk pemanfaatan film
BST sebagai cikal bakal sensor dalam bidang elektronika terlebih khusus dalam
penerapannya di lingkungan masyarakat.
Ruang Lingkup Penelitian
1. Pada penelitian, film BST dibuat menggunakan metode CSD dengan
variasi suhu annealing (800 oC, 850
oC, dan 900
oC).
2. Dua variasi perlakuan pada substrat silikon tipe-p (enhancement dengan
kata lain tanpa dipanaskan terlebih dahulu, depletion dengan kata lain
dipanaskan terlebih dahulu pada suhu 800 0C) yang dilakukan sebelum
penetesan larutan BST di atas substrat.
3. Karakterisasi film BST sebagai sensor cahaya (sensitivitas) dan sensor
suhu (sensitivitas, rentang nilai, resolusi, tingkat akurasi, dan histerisis).
4. Penerapan film BST sebagai sensor cahaya dan sensor suhu pada model
sistem pengering otomatis produk pertanian berbasis mikrokontroler
ATMega8535.
5
2 SINTESA MATERIAL SEMIKONDUKTOR BERBASIS BAHAN
FERROELEKTRIK FILM Ba0,55Sr0,45TiO3 (BST)
Pendahuluan
Semikonduktor adalah bahan dasar untuk komponen aktif dalam alat
elektronika, digunakan misalnya untuk membuat dioda, transistor, dan IC
(integrated circuit). Dewasa ini bahan semikonduktor yang paling banyak
digunakan adalah kristal silikon.Dahulu orang juga menggunakan unsur
Germanium. Kedua unsur ini merupakan kelompok IV dalam susunan berkala.
Kristal galium-arsenida yang terbentuk dari unsur galium dan arsen mempunyai
sifat seperti unsur kelompok IV, sehingga dapat pula digunakan untuk membentuk
bahan semikonduktor (Sutrisno, 1986).
Pada umumnya semikonduktor bersifat isolator pada suhu dekat 0 oC dan
pada suhu kamar bersifat sebagai konduktor. Bahan semikonduktor murni, yaitu
yang terdiri dari unsur silikon saja atau unsur germanium saja yang disebut
semikonduktor intrinsik. Semikonduktor yang digunakan untuk membuat dioda
dan transistor terdiri dari campuran bahan semikonduktor intrinsik dengan unsur
kelompok V atau kelompok III. Semikonduktor yang dihasilkan desebut
simikonduktor ekstrinsik (Sutrisno, 1986).
BST telah dikembangkan secara luas sebagai bahan ferroelektrik yang
dapat digunakan dalam perangkat microwave tunable, seperti pada phase shifter,
tunable filter, resonator, antenna, dan delay line (Iskandar, 2011).
Suhu curie pada barium titanat adalah 130 oC, dengan adanya doping
stronsium suhu curie menurun menjadi suhu kamar dan dapat digunakan pada
piranti yang memerlukan suhu kamar (Iskandar, 2011).
Bahan dan Metode
Persiapan substrat
Substrat yang digunakan adalah silikon tipe-p. Substrat dipotong
membentuk persegi dengan ukuran 1 cm x 1 cm sebanyak 18 buah (masing-
masing enhancement dan depletion sebanyak 9 buah substrat). Setelah proses
pemotongan, kemudian dilanjutkan dengan pencucian menggunakan Asam
Flurida (HF) 5% yang dicampur aquabides dengan perbandingan 1 : 5 (volume).
Pembuatan larutan
Larutan BST yang ditumbuhkan di atas substrat dengan metode CSD
dibuat dari 0,3512 g Barium Asetat [Ba(CH3COOH)2, 99%], 0,2314 g Strontium
Asetat [Sr(CH3COOH)2, 99%)], 0,7105 g Titanium Isopropoksida [Ti(C12O4H28),
99%], dan 2,5 ml 2-metoksietanol [H3COOCH2CH2OH, 99%] sebagai pelarut untuk mendapatkan 1 M. Kemudian seluruh bahan tersebut kemudian disonikasi
dalam ultrasonik model Branson 2210 selama 1 jam (campuran disebut prekursor).
Persamaan reaksi film BST dengan fraksi mol 0,55 dan 0,45 untuk Barium
dan Stronsium adalah:
6
0,55Ba(CH3COO)2 + 0,45Sr(CH3COO)2 + Ti (OCH(CH3)2)4 + 22O2
Ba0,55Sr0,45TiO3 + 17H2O + 16CO2
Penumbuhan film
Proses penumbuhan film dilakukan dengan menggunakan reaktor spin
coating, dimana substrat silikon tipe-p yang telah dicuci sebelumnya diletakkan di
atas piringan reaktor spin coating yang telah ditempeli dengan double tape pada
bagian tengahnya. Kemudian 1/3 permukaan substrat silikon tipe-p yang telah
ditempelkan pada permukaan piringan spin coating ditutupi dengan merekatkan
seal tape. Perekatan seal tape bertujuan untuk menghindari agar tidak semua
permukaan substrat silikon tipe-p terlapisi atau tertutupi oleh larutan BST, dan
penempelan double tape bertujuan agar substrat tidak terlepas saat piringan
reaktor spin coating berputar.
Substrat yang telah ditempatkan di atas piringan spin coating ditetesi
larutan BST sebanyak 3 tetes, kemudian reaktor spin coating diputar dengan
kecepatan 3000 rpm selama 30 detik. Proses penetesan dilakukan sebanyak 3 kali
dengan jeda setiap ulangan adalah 60 detik (Hamdani et al. (2009), Seo et al.
(2004), dan Uchino et al (2000)). Setelah penetesan, substrat diambil dengan
menggunakan pinset.
Proses annealing
Proses annealing bertujuan untuk mendifusikan larutan BST dengan
substrat. Proses annealing dilakukan dengan menggunakan furnace model
VulcanTM-3-130
dan dilakukan secara bertahap. Pemanasan dimulai dari suhu ruang
kemudian dinaikkan hingga suhu annealing yang diinginkan yaitu sebesar 800 oC,
850 °C, dan 900 o
C dengan kenaikan suhu pemanasan yang disesuaikan
(1,7 °C/menit), kemudian suhu annealing ditahan konstan hingga 15 jam.
Selanjutnya dilakukan furnace cooling sampai didapatkan kembali suhu ruang.
Proses annealing ditunjukkan pada Gambar 1.
Hour
Furnace cooling
9 24 36
T0
Tann
T (oC)
Gambar 1. Proses annealing.
Pembuatan kontak pada film
Lubang kontak pada film dibuat berbetuk persegi dengan ukuran 2 mm x 2
mm pada lapisan BST dan menutup bagian lain dari film BST yang tersisa dengan
menggunakan aluminium foil. Poses selanjutnya adalah metalisasi aluminium (Al)
sebagai media kontak film yang dilakukan secara evaporasi pada ruang vakum
7
udara. Kemudian pemasangan hidder dan kawat tembaga yang berukuran halus
dengan menggunakan pasta perak. Model film BST ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Model film BST
Barium asetat
Ba(CH3COO)2, 99%
Stronsium asetat
Sr(CH3COO)2, 99%
2-metoksietanol
H3COOCH2CH2OH,
99%
Titanium
isopropoksida
Ti(C12O4H28), 99%
Dicampur dan disonikasi selama satu jam dengan
Branson 2210
Campuran BST
(prekursor)
Spin coating pada 3000 rpm selama 30 detik di atas substrat Si (100) tipe-p
sebanyak 3 tetes
Annealing pada suhu 850 0C
Film Ba0,55Sr0,45TiO3
Si (100) tipe-p
enhacement
Si (100) tipe-p
deplesi
Mulai
Gambar 3. Diagram alir pembuatan film BST.
Hasil dan Pembahasan
Film BST yang dibuat merupakan persambungan antara dua buah
semikonduktor. Substrat silikon yang digunakan merupakan semikonduktor tipe-p,
Si (100) p-type
Glass
Preparations
Ba0.55Sr0.45TiO3
(Al) contacts Silver
Paste
fine
wires
8
sedangkan larutan BST yang ditumbuhkan di atas substrat merupakan
semikonduktor tipe-n. Persambungan tipe-p dan tipe-n dikenal dengan istilah p-n
junction.
Sebuah piranti elektronik memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Ada
yang memiliki sifat seperti resistor, transistor, atau dioda. Karakterisasi arus
tegangan merupakan suatu cara untuk menentukan apakah sebuah piranti
elektronik memiliki sifat seperti resistor, transistor, atau dioda.
Dioda adalah suatu komponen elektronik yang dapat melewatkan arus
pada satu arah saja. Bentuk dioda yang diperoleh berasal dari semikonduktor jenis
p (silikon tipe-p) yang dibuat bersambungan dengan semikonduktor jenis n (BST).
Penyambungan ini dilakukan saat penumbuhan kristal. Secara skematis dioda
sambungan p-n ditunjukkan pada Gambar 4.
Si tipe-p
(anoda)
BST
(katoda)
Gambar 4. Susunan dioda sambungan p-n
Gambar 5 memperlihatkan pola kurva karakterisasi arus tegangan yang
dilakukan oleh Putra (2012) setelah dibandingkan dengan literatur, menunjukan
bahwa sampel bersifat dioda. Hal ini menunjukan bahwa prinsip dasar
persambungan p-n pada sampel bekerja.
Tegangan (V)
-30 -20 -10 0 10 20 30
Aru
s L
istr
ik (
A)
x 1
0-4
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
fraksi mol 0,5
fraksi mol 0,6
fraksi mol 0,7
fraksi mol 0,8
Gambar 5. Kurva arus tegangan film BST (Putra, 2012)
Kurva karakterisasi arus tegangan yang ditunjukkan pada Gambar 5 adalah
kurva untuk film BST dengan fraksi mol 0,5; 0,6; 0,7; dan 0,8. Pada penelitian ini,
9
tidak dilakukan karakterisasi arus tegangan pada film BST dengan fraksi mol 0,55.
Namun, berdasarkan penjelasan Gambar 5, dapat diasumsikan film BST dengan
fraksi mol 0,55 memiliki karakterisasi arus tegangan bersifat dioda.
Perlakuan variasi substrat silikon tipe-p menghasilkan sampel yang diberi
label enhancement dan depletion. Sehingga dengan variasi suhu annealing 800 oC
diperoleh sampel enhancement-800 oC, depletion-800
oC. Begitu pula dengan
sampel suhu annealing 850 oC dan 900
oC. Pengulangan film BST setiap label
dilakukan sebanyak 3 kali, sehingga jumlah film BST yang dibuat sebanyak 18
sampel.
Simpulan
Telah berhasil dibuat bahan semikonduktor film BST dengan
menumbuhkan larutan BST diatas substrat silikon tipe-p. Film yang dibuat
merupakan persambungan antara dua buah semikonduktor (p-n junction) yang
memiliki sifat dioda.
10
3 STUDI KARAKTERISASI BAHAN FERROELEKTRIK FILM
Ba0,55Sr0,45TiO3 (BST) SEBAGAI SENSOR CAHAYA
Pendahuluan
Sensor adalah alat yang dapat digunakan untuk mendeteksi dan sering
berfungsi untuk mengukur magnitude sesuatu. Sensor adalah jenis transduser yang
digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia
menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor biasanya dikatagorikan melalui
pengukuran dan memegang peranan penting dalam pengendalian proses pabrikasi
modern (Carr, 1993).
Fotodioda adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya.
Fotodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah
besaran cahaya menjadi besaran listrik (Iskandar, 2011).
Irzaman (2008) menjelaskan bahan ferroelektrik film BST dapat
digunakan untuk aplikasi sensor cahaya yang kemudian dapat dikembangkan
menjadi sel surya.
Nilai konduktivitas listrik suatu bahan material menunjukkan material
tersebut bersifat isolator, semikonduktor, atau konduktor. Iskandar (2011)
memaparkan nilai konduktivitas listrik film BST semakin meningkat berdasarkan
lama waktu annealing. Meningkatnya nilai konduktivitas listrik disebabkan oleh
ketebalan film yang semakin besar seiring lamanya waktu annealing (Iskandar,
2011).
Bahan dan Metode
Karakterisasi meliputi pengujian film BST sebagai sensor cahaya
(sensitivitas) dengan rangkaian bias maju dan bias mundur yang ditunjukkan pada
Gambar 6.
Si tipe-p
(anoda)
BST
(katoda)
Si tipe-p
(anoda)
BST
(katoda)
(a) (b)
Gambar 6. Skema pengujian sensitivitas film BST: (a) bias maju, (b) bias
mundur.
Pengujian dilakukan dengan bantuan jembatan wheatstone, dengan tujuan
dapat menambah sensitivitas sensor. Rangkaian jembatan wheatstone ditunjukkan
pada Gambar 7.
11
100 Ω
1 M 4,7 K
Film
Ba0.55Sr0.45TiO3
Jembatan
Wheatstone
V
Gambar 7. Rangkaian jembatan wheatstone
Film BST memiliki hambatan berkisar ±106 Ω [40]. Dengan menentukan
nilai R1 dan R3, maka besarnya nilai R2 bisa diperoleh dengan menggunakan
persamaan R1.R3=R2.R4.
Langkah mendapatkan nilai R2 pada penelitian ini adalah, pertama
menentukan nilai R1 dan R3 sebesar 1 M dan 100 Ω. Kedua, pada rangkaian
jembatan wheatstone awalnya R2 menggunakan potensiometer 100 K, tujuannya
menjadikan V di potensiometer menjadi bernilai 0 volt. Kemudian potensiometer
dicabut, ukur hambatan pada potensiometer dengan multimeter. Nilai yang terbaca
pada multimeter adalah nilai hambatan yang digunakan sebagai R2. Nilai
hambatan yang terbaca adalah 4, 68 K, sehingga digunakan R2 = 4,7 K.
Pengukuran dilakukan pada kaki 1 dan 3 potensiometer.
Karakterisasi
sebagai sensor
cahaya
Mulai
Sensitivitas
Bias maju Bias mundur
Selesai
Gambar 8. Diagram alur karakterisasi film BST sebagai sensor cahaya
12
Hasil dan Pembahasan
Pengukuran sensitivitas sensor cahaya BST, dilakukan dengan cara sensor
diberikan rangsangan berupa cahaya. Dengan adanya rangsangan, sensor akan
merespon dan mengeluarkan output berupa tegangan tertentu. Untuk menambah
sensitivitas, saat pengukuran film dirangkai dengan rangkaian jembatan
wheatstone.
Pengukuran dilakukan pada dua kondisi, yaitu gelap (±2 lux) dan terang
(±452 lux). Hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 1. Meningkatnya intensitas
cahaya maka semakin banyak elektron yang tereksitasi dari pita valensi ke pita
konduksi. Hal ini sesuai, bahwa elektron yang tereksitasi ke pita konduksi ini akan
meningkatkan pembawa muatan yang pada akhirnya akan meningkatkan
konduktivitas listrik (Kurniawan, 2011).
Sensitivitas film BST sebagai sensor cahaya ditunjukkan oleh perbandingan
antara perubahan tegangan dengan perubahan intensitas (∆V/∆I). Semakin besar
perubahan tegangan maka film semakin sensitif. Tabel 1 menunjukkan
pengukuran dengan bias maju memiliki nilai sensitivitas yang lebih besar
dibandingkan dengan pengukuran bias mundur. Hal ini dikarenakan ketika kondisi
bias maju (Si tipe-p dihubungkan ke V(+), BST tipe-n dihubungkan ke V(-)) arus
akan mengalir dari katoda ke anoda, sehingga film BST bersifat konduktor. Pada
Gambar 9 menunjukkan pula film dengan sampel enhancement-850 oC memiliki
sensitivitas terbaik sebagai sensor cahaya. Film inilah yang bagus dijadikan sensor
cahaya dan selanjutnya dapat diintegrasikan ke mikrokontroler.
Gambar 9. Sensitivitas film BST pada rangkaian bias maju dan bias mundur
0
0,05
0,1
0,15
0,2
Sen
siti
vita
s (∆
V/∆lux)
Film BST
Bias maju
Bias mundur
14
Simpulan
Film BST menunjukkan perubahan nilai konduktivitas ketika intensitas
cahaya yang jatuh pada film berubah. Hal ini dikarenakan, meningkatnya
intensitas cahaya maka semakin banyak elektron yang tereksitasi dari pita valensi
ke pita konduksi. Sehingga elektron yang tereksitasi ke pita konduksi akan
meningkatkan pembawa muatan yang pada akhirnya akan meningkatkan
konduktivitas listrik.
15
3 SENSOR SUHU BERBASIS BAHAN FERROELEKTRIK FILM
Ba0,55Sr0,45TiO3 (BST) BERBANTUKAN MIKROKONTROLER
ATMEGA8535
Pendahuluan
Material ferroelektrik memiliki kemampuan untuk mengubah arah listrik
internalnya, dapat terpolarisasi secara spontan dan menunjukkan efek histerisis
yang berkaitan dengan pergeseran dielektrik dalam menanggapi medan listrik
internal1-3
. Sifat histeresis dan konstanta dielektrik yang tinggi dapat diterapkan
pada sel memori Dynamic Random Acsess Memory (DRAM) dengan kapasitas
penyimpanan melampaui 1 Gbit, sifat piezoelektrik dapat digunakan sebagai
mikroaktuator dan sensor, sifat piroelektrik dapat diterapkan pada sensor infra
merah dan sifat elektro optik untuk diterapkan pada switch termal infra merah,
sifat polaryzability dapat diterapkan sebagai Non Volatile Ferroelectric Random
Acsess Memory (NVFRAM) (Azizahwati, 2002), H . Syafutra et al. (2010),
Irzaman et al. (2003).
Mikrokontroler merupakan otak dari sebuah sistem elektronika digital, yang
dimana sistem kerjanya diatur berdasarkan program dalam bahasa pemrograman
yang digunakan. Bahasa pemrograman yang biasa digunakan dalam
memrogram mikrokontroler produksi Atmel adalah bahasa Assembler, bahasa C,
C++, basic, ataupun turbo pascal (Atmel (2003) dan A. Ardian et al. (2010)).
ATMega8535 merupakan salah satu mikrokontroler 8 bit buatan Atmel
untuk keluarga AVR yang diproduksi secara masal pada tahun 2006.
ATMega8535 memiliki beberapa kemampuan, yaitu sistem mikrokontroler 8 bit
berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz, memiliki memori flash 8 KB,
SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable
Read Only Memory) sebesar 512 byte, memiliki ADC (Pengubah analog-ke-
digital) internal dengan ketelitian 10 bit sebanyak 8 saluran, memiliki PWM
(Pulse Wide Modulation) internal sebanyak 4 saluran, portal komunikasi serial
(USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps, dan enam pilihan mode sleep,
untuk menghemat penggunaan daya listrik (Atmel (2003) dan A. Ardian et al.
(2010)).
Bahan dan Metode
Karakterisasi film BST sebagai sensor suhu
Rentang nilai
Rentang nilai dari suatu sensor adalah nilai maksimum dan minimum yang
dapat diberikan suatu sensor dari parameter yang dapat diukur[1]. Sensor dapat
dikatakan memiliki rentang nilai minimum ataupun maksimum jika sensor
tersebut tidak terjadi perubahan nilai keluaran (dalam hal ini berupa tegangan)
jika diberikan rangsangan suhu (A. Ardian et al, 2010).
Proses pengujian dimulai dengan memberikan suhu dengan cara
memasukan film BST ke dalam furnace, kemudian furnace diatur dengan suhu
kenaikan sebesar 1 oC/menit dengan suhu awal 30
oC hingga film tidak lagi
16
menunjukan data keluaran yang cukup berarti (dalam kata lain perubahan nilai
keluaran mendekati nol).
Sensitivitas
Secara umum, sensitifitas merupakan masukan minimum dari parameter
fisik yang dapat membuat perubahan pada nilai keluaran. Sensitivitas dari sebuah
sensor dapat didefinisikan sebagai kemiringan kurva karakteristik keluaran
(∆y/∆x). Sensitifitas diperoleh dengan cara memberikan input berupa suhu.
Dengan adanya input suhu, sensor akan merespon dan mengeluarkan output
berupa tegangan tertentu (A. Ardian et al, 2010).
Resolusi
Perubahan nilai terkecil sebagai nilai masukan yang dapat dibaca oleh
sensor disebut sebagai nilai resolusi (A. Ardian et al, 2010). Nilai resolusi dari
film BST dapat diamati dari perubahan output ketika film BST diberikan input
terkecil.
Tingkat akurasi Perbedaan output maksimum yang dihasilkan terhadap nilai yang
sebenarnya disebut sebagai tingkat akurasi (A. Ardian et al, 2010). Pengukuran
tingkat akurasi film BST dilakukan dengan cara membandingkan nilai parameter
keluaran film BST dengan dengan alat ukur lain.
Histerisis
Histerisis merupakan pola jalur yang berbeda dari output sensor ketika
diberikan input monoton naik dan dikembalikan monoton turun ke posisi semula
(A. Ardian et al, 2010).
Pengintegrasian film BST sebagai sensor pembaca suhu ruangan
berbantukan mikrokontroler ATMega8535
Sensor yang digunakan adalah film BST yang dirangkai dengan rangkaian
jembatan wheatstone. Sinyal tegangan keluaran dari jembatan wheatstone
diperkuat oleh rangkainan op-amp. Untuk op-amp digunakan IC LM324
(Kurniawan, 2011). Rangkaian op-amp ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Rangkaian penguat (op-amp)
17
Selesai
Data output
film BST
Di kuatkan dengan
rangkaian penguat (op-amp)
Mikrokontroler
ATMega8535
Tampilan di
LCD
Ya
Tidak
Mulai
Gambar 11. Diagram alir pengujian sensor suhu BST
Hasil dan Pembahasan
Karakterisasi Film BST sebagai Sensor Suhu
Pengukuran karakterisasi film BST sebagai sensor suhu dilakukan dengan
cara pemberian rangsangan berupa suhu. Input suhu pada film diberikan di dalam
furnace. Furnace diatur dengan kenaikan suhu 1 oC/menit. Pengukuran dilakukan
dengan pemberian suhu awal 30 o
C sampai suhu kondisi dimana film tidak lagi
menunjukan output berupa tegangan yang cukup berarti. Proses pengukuran
menggunakan rangkaian jembatan wheatstone. Output dari jembatan wheatstone
menunjukan bahwa besarnya nilai output yang dihasilkan berbanding lurus
dengan nilai input yang diberikan. Ouput yang berasal dari rangkaian jembatan
wheatstone kemudian diplotkan dengan input (suhu) yang diberikan, sehingga
diperoleh hasil rentang nilai, sensitivitas, resolusi, tingkat akurasi dari masing-
masing film yang diolah dengan persamaan regresi linear.
Hasil pengukuran menunjukkan perlakuan substrat enhancement
menghasilkan nilai sensitivitas yang lebih baik dibandingkan dengan perlakuan
substrat depletion. Secara jelas, rentang nilai, sensitivitas, resolusi dan tingkat
akurasi dari masing-masing film BST ditunjukkan pada Tabel 2. Hasil
karakterisasi histerisis yang ditunjukan pada Gambar 12 sampai Gambar 17
menunjukkan bahwa histerisis pada film enhancement-850 oC (Gambar 14)
mempunyai selisih suhu monoton naik dan monoton turun yang kecil
dibandingkan film yang lainnya.
18
Tabel 2. Data rentang nilai, sensitivitas, resolusi dan tingkat akurasi film BST
sebagai sensor suhu
Film
BST
Ula
ngan
Rentang*
(oC)
Sensitivitas*
(mV/ oC)
Resolusi
Sensor*
(oC)
Tingkat
akurasi*
(%)
Enhancement-800 oC
1 30-74 0,639 1 93,8
2 30-112 0,653 1 95,3
3 30-79 0,642 1 96,3
Depletion-800 oC
1 - - - -
2 30-57 0,224 1 90,4
3 30-95 0,347 1 98,8
Enhancement-850 oC
1 30-115 0,734 1 92,6
2 30-109 0.862 1 92.2
3 30-109 0,814 1 94,4
Depletion-850 oC
1 30-95 0.316 1 99
2 30-95 0,742 1 97,1
3 30-54 0,407 1 91,4
Enhancement-900 oC
1 30-79 0.598 1 94.2
2 30-88 0,347 1 82,2
3 30-85 0,642 1 91,3
Depletion-900 oC
1 30-82 0.490 1 94.5
2 30-73 0,351 1 91,8
3 30-88 0,352 1 85,8
Sumber: *(A. Ardian et al, 2010).
Suhu (oC)
20 40 60 80 100 120 140
Te
ga
ng
an K
elu
ara
n (
mV
)
0
50
100
150
200
250
300
350
monoton suhu naik ulangan 1
monoton suhu turun ulangan 1
monoton suhu naik ulangan 2
monoton suhu turun ulangan 2
monoton suhu naik ulangan 3
monoton suhu turun ulangan 3
Gambar 12. Histerisis BST enhancement-800 oC
19
Suhu (oC)
20 40 60 80 100 120 140 160 180
Te
ga
ng
an K
elu
ara
n (
mV
)
monoton suhu naik ulangan 2
monoton suhu turun ulangan 2
monoton suhu naik ulangan 3
monoton suhu turun ulangan 3
Gambar 13. Histerisis BST depletion-800 oC
Suhu (oC)
0 50 100 150 200
Te
ga
ng
an k
elu
ara
n (
mV
)
0
50
100
150
200
250
300
monoton suhu naik ulangan 1
monoton suhu turun ulangan 1
monoton suhu naik ulangan 2
monoton suhu turun ulangan 2
monoton suhu naik ulangan 3
monoton suhu turun ulangan 3
Gambar 14. Histerisis BST enhancement-850 oC
Suhu (oC)
0 50 100 150 200
Te
ga
ng
an k
elu
ara
n (
mV
)
0
20
40
60
80
100
120
140
monoton suhu naik ulangan 1
monoton suhu turun ulangan 1
monoton suhu naik ulangan 2
monoton suhu turun ulangan 2
monoton suhu naik ulangan 3
monoton suhu turun ulangan 3
Gambar 15. Histerisis BST depletion-850 oC
20
Suhu (oC)
0 50 100 150 200
Te
ga
ng
an k
elu
ara
n (
mV
)
100
150
200
250
300
350
monoton suhu naik ulangan 1
monoton suhu turun ulangan 1
monoton suhu naik ulangan 2
monoton suhu turun ulangan 2
monoton suhu naik ulangan 3
monoton suhu turun ulangan 3
Gambar 16. Histerisis BST enhancement-900 oC
Suhu (oC)
0 50 100 150 200
Te
ga
ng
an k
elu
ara
n (
mV
)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
monoton suhu naik ulangan 1
monoton suhu turun ulangan 1
monoton suhu naik ulangan 2
monoton suhu turun ulangan 2
monoton suhu naik ulangan 3
monoton suhu turun ulangan 3
Gambar 17. Histerisis BST depletion-900 oC
Hasil karakterisasi secara keseluruhan menunjukkan film terbaik yang bisa
digunakan sebagai sensor suhu adalah film BST Enhancement-850 oC. Hal
tersebut ditunjukan dengan rentang nilai 30 oC - 109
oC, sensitivitas 0,862 mV/
oC, resolusi film sebesar 1
oC, tingkat akurasi 92,2% dan histerisis yang kecil.
Film inilah yang kemudian diintegrasikan ke mikrokontroler.
Pengintegrasian Sensor Suhu BST Berbantukan Mikrokontroler
ATMega8535
Hasil karakterisasi film BST digunakan sebagai data awal dalam
pengintegrasian mikrokontroler. Ketika pengintegrasian mikrokontroler, data yang
menjadi variabel tetap adalah tegangan, seperti ditunjukan pada Gambar 18.
21
y = 1.159x - 11.45R² = 0.944
Tegangan Keluaran (mV)
0 20 40 60 80 100
Suh
u (
oC
)
0
20
40
60
80
100
120
Gambar 18. Fungsi tegangan terhadap suhu film BST enhancement-850 oC
Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega8535 yang menggunakan
Analog to Digital Converte (ADC) dengan resolusi 10 bit dengan tegangan
referensi 4,8 volt, sehingga mikrokontroler dapat membedakan tegangan yang
masuk sebesar 0,0046875 volt. Untuk menyesuaikan resolusi film BST dengan
resolusi ADC maka digunakan rangkaian penguat (op-amp). Rangkaian penguat
yang digunakan adalah rangkaian penguat diferensial dan rangkaian penguat
noninverting, yang ditunjukan pada Gambar 10. Rangkaian penguat diferensial
adalah rangkaian yang membandingkan dua masukan. Rangkaian penguat
diferensial yang digunakan adalah gabungan dari rangkaian noninverting dan
inverting. Total penguatan rangkaian untuk film BST adalah 2 kali penguatan dari
rangkaian penguat diferensial dan 11 kali penguatan dari rangkaian penguat
noninverting, sehingga total penguatannya adalah 22 kali. Dari hasil penguatan
diperoleh hubungan fungsi tegangan keluaran terhadap suhu yang ditunjukan pada
Gambar 19.
y = 0.052x - 11.45R² = 0.944
Tegangan Keluaran (mV)
0 500 1000 1500 2000 2500
Suh
u (
oC
)
0
20
40
60
80
100
120
Gambar 19. Fungsi tegangan terhadap suhu film BST enhancement-850 oC
yang sudah dikuatkan dengan op-amp.
22
Melalui persamaan linear yang dihasilkan Gambar 19, mikrokontroler
dapat membaca masukan dari tegangan yang diberikan. Persamaan linear ini
selanjutnya dimasukan ke dalam listing program ADC pada Code Vision AVR.
Tampilan suhu dalam bentuk digital ditampilkan pada LCD berukuran 16 x 2
yang ditunjukkan pada Gambar 20. Port yang digunakan untuk LCD pada
ATMega8535 adalah PORTD.
Hasil pengukuran film BST sebagai sensor suhu dilakukan di dalam
furnace dengan kondisi suhu 30 oC, 35
oC, 40
oC, 45
oC yang ditunjukkan pada
Tabel 3. Perbedaan suhu yang terukur antara furnace dan sensor suhu film BST
dikarenakan pengaruh dari persamaan linear yang dimasukan ke dalam listing
program ADC pada Code Vision AVR. Dari pengukuran film BST sebagai sensor
suhu didapat nilai ketepatan (presisi) sebesar 99,58%.
Gambar 20. Tampilan suhu yang terukur oleh film BST.
Tabel 3. Hasil pengukuran sensor suhu film BST.
Suhu
(oC)
Sensor
suhu film
BST (oC)
Perbedaan
Suhu
(oC)
30 30,78 0,78
35 34,92 0,08
40 39,87 0,13
45 45,23 0,23
Simpulan
Telah berhasil membuat sensor suhu berbasis bahan ferroelektrik film BST
yang berbantukan mikrokontroller ATMega8535 dengan tingkat sensitivitas,
akurasi, dan presisi yang tinggi. Dengan demikian film BST dapat digunakan
sebagai sensor suhu untuk membaca perubahan lingkungan (dalam hal ini
perubahan suhu).
23
3 PENERAPAN FILM Ba0,55Sr0,45TiO3 (BST) SEBAGAI SENSOR
CAHAYA DAN SENSOR SUHU PADA MODEL SISTEM
PENGERING OTOMATIS PRODUK PERTANIAN BERBASIS
ATMEGA8535
Pendahuluan
Indonesia sebagai negara agraris yang memiliki lahan pertanian yang subur,
ironisnya justru mengimpor beras dari negara lain. Salah satu penghambat
produksi beras di Indonesia yaitu permasalahan pada proses pengeringan gabah.
Selama ini para petani Indonesia hanya mengandalkan panas matahari untuk
mengeringkan gabah hasil panennya sehingga pada saat musim hujan mereka
mengalami kesulitan dalam proses pengeringannya. Pengeringan menggunakan
panas matahari membutuhkan waktu minimal 3 hari untuk mencapai kadar air
minimal dalam gabah agar dapat digiling dengan sempurna sehingga jika hari
hujan petani tidak dapat mengeringkan gabah mereka dan hal ini dapat
menyebabkan gabah rusak yang pada akhirnya beras yang dihasilkan memiliki
kualitas jelek (Daulay, 2005).
Kelemahan menjemur dengan memanfaatkan panas matahari adalah ketika
malam hari atau cuaca tidak mendukung (mendung, hujan) maka proses
pengeringan produk pertanian tidak dapat berlangsung.
Dryer (pengering) digunakan sebagai alat kontrol ketika cuaca tidak
mendukung untuk proses pengeringan. Tentunya, dengan adanya dryer proses
pengeringan produk pertanian akan terus berjalan sehingga akan mempercepat
proses pengeringan produk pertanian.
Bahan dan Metode
Pembuatan mekanik sistem pengering
Model dibuat dengan ukuran alas 50 cm x 50 cm dari bahan plastik mika
membentuk sebuah rumah. Membuka/menutupnya atap bagian kanan dan kiri
digerakan oleh 2 motor servo. Model sistem pengering ditunjukkan pada Gambar
21 sampai Gambar 27.
Gambar 21. Model tampak depan
25
Gambar 25. Model tampak bawah
Gambar 26. Model atap terbuka
Gambar 27. Desain pemasangan motor servo
Rangkaian sensor cahaya dan sensor suhu
Sensor yang digunakan terdiri atas 2 buah film BST yang yang masing-
masing dirangkai dengan rangkaian jembatan wheatstone. Jembatan wheatstone
digunakan untuk menambah sensitivitas sensor. Sinyal tegangan keluaran dari
26
jembatan wheatstone diperkuat oleh rangkainan op-amp. Untuk op-amp
digunakan IC LM324. Rangkaian op-amp ditunjukkan pada Gambar 10.
Rangkaian catu daya
Supaya sistem pengering otomatis dapat bekerja maka sistem harus diberi
tegangan sumber. Input sumber tegangan sebesar 220 volt diturunkan dengan
menggunakan transformator step down. Output AC dari sisi sekunder
transformator kemudian disearahkan dengan menggunakan dioda bridge sebagai
penyearah gelombang penuh dan mengubah tegangan AC menjadi DC. Dari hasil
penyearahan menggunakan dioda bridge masih terdapat tegangan bolak-baliknya
(dengan kata lain tegangan riak). Untuk mengurangi tegangan riak hasil dari
penyearahan maka digunakan kapasitor yang berfungsi sebagai penapis.
Untuk mendapatkan output 5 volt DC digunakan IC regulator tegangan
LM 7805 sebagai penyetabil tegangan 5 volt DC. Sedangkan untuk mendapatkan
output 12 volt DC digunakan IC regulator tegangan LM 7812 sebagai penyetabil
tegangan 12 volt DC. Pada keluaran IC 7805 dipasang transistor 2N3055 yang
digunakan untuk memperkuat arus output. Dipasang juga kapasitor sebesar
100µF/25v sebagai filter tegangan. Gambar rangkaian catu daya ditunjukkan pada
Gambar 28.
47
00
uF
/25
V
GND
Vin Vout
GND
Vin Vout
7805
7812
+5V/2A
+12V/1A
10uF/25V3
30
10
0u
F/2
5V
10
K
10
0n
F1N
40
01
2N3055
5A
5A5A
5A
47
00
uF
/25
V
12V
CT
12V
Gambar 28. Skema power supply
Rangkaian mikrokontroler ATMega8535 Pada rangkaian sistem pengering otomatis, mikrokontroler ATMega8535
mendapat catu daya 5 volt. PORTA pada mikrokontroler digunakan sebagai input
yang dipakai untuk mengontrol tegangan analog dari sensor cahaya BST dan
sensor suhu BST yang masuk ke mikrokontroler. Rangkaian mikrokontroler
ATMega8535 ditunjukkan pada Gambar 29.
27
Gambar 29. Rangkaian mikrokontroler ATMega8535
Rangkaian driver relay
Driver relay digunakan untuk pensaklaran arus AC (mengaktifkan dryer
220 AC). Rangkaian driver relay disusun secara darlington yang terdiri 2 buah
transistor bipolar (Anas, 2010). Rangkaian driver relay ditunjukkan pada Gambar
30.
Gambar 30. Rangkaian driver relay
Rangkaian liquid crystal display (LCD)
Rangkaian LCD 16 x 2 yang ditunjukkan pada Gambar 31 dihubungkan
ke PORTB pada mikrokontroler. LCD digunakan untuk menampilkan output
perubahan tegangan baik dari sensor cahaya BST maupun dari sensor suhu BST
akibat pemberian rangsangan tertentu pada masing-masing sensor BST. Output
perubahan tegangan dari sensor cahaya BST dikonversi dan ditampilkan dalam
satuan lux, sedangkan output perubahan tegangan dari sensor suhu BST
dikonversi dan ditampilkan dalam satuan oC.
28
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
PB.0
PB.1
PB.2
PB.4
PB.5
PB.6
PB.7
Vcc
1
2
3
LCD
Connector50 K
Gambar 31. Rangkaian LCD
Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak mempergunakan bahasa C melalui
mikrokontroler sebagai sistem programmable. CPU, memori, dan I/O yang
dirangkai dalam satu chip merupakan parameter pendukung dalam perancangan
perangkat lunak untuk menjalankan sistem. Software yang digunakan adalah Code
Vision AVR untuk pembuatan program. Pembuatan program ini meliputi
pembuatan program pada mukrokontroler dengan Code Vision AVR, dan
pembuatan coding program dengan menggunakan bahasa C.
Hasil dan Pembahasan
Rancangan Film Sebagai Sensor Cahaya BST dan Sensor Suhu BST
Film BST yang memiliki sensitivitas terbaik digunakan pada model sistem
pengering otomatis. Ada dua film yang digunakan sebagai sensor, satu untuk
sensor cahaya dan satu untuk sensor suhu (film BST terbaik). Kedua sensor ini
digunakan untuk membaca tegangan output dari masing-masing rangsangan yang
diberikan. Perubahan tegangan output yang kecil perlu diperkuat oleh rangkaian
penguat dengan tujuan dapat dibaca oleh mikrokontroler. Mikrokontroler
ATMega8535 menggunakan ADC dengan resolusi 8 bit=255 desimal, dengan
tegangan referensi 4,8 V, sehingga mikrokontroler dapat membedakan tegangan
yang masuk sebesar 0,0188 V.
Digunakan dua rangkaian penguat, yaitu rangkaian penguat diferensial
yang merupakan gabungan antara rangkaian penguat noninverting (penguat 1) dan
penguat inverting (penguat 2) yang berfungsi untuk membandingkan dua input
yang masuk. Rangkaian penguat diferensial digunakan karena pada tahap awal
film dirangkai dengan jembatan wheatstone yang mempunyai dua keluaran. Rangkaian penguat kedua adalah rangkaian penguat noninverting (penguat 3).
Pada rangkaian penguat inverting (penguat 2), tegangan referensi diberi tegangan
referensi positif, sehingga nilai penguatannya akan bernilai positif.
Besar penguatan untuk rangkaian penguat diferensial adalah 2 kali.
Sedangkan besar penguatan untuk rangkaian penguat noninverting (penguat 3)
29
adalah 11 kali. Sehingga total penguatan rangkaian sensor adalah 22 kali. Total
penguatan sensor sebesar 22 kali memberikan perubahan tegangan output yang
kecil menjadi 22 kali lebih besar, sehingga perubahan tegangan output tersebut
dapat dibaca oleh mikrokontroler.
Perhitungan besar penguatan pada rangkaian sensor cahaya dan sensor suhu
BST adalah sebagai berikut:
Besar penguatan untuk rangkaian penguat diferensial adalah:
Vout
Vin= 1 +
Rf
Rin
Rf
Rin
Vout
Vin= 1 +
R6
R5
R4
R3
Vout
Vin= 1 +
100K
100K
100K
100K
Vout
Vin= 2 kali
Besar penguatan untuk rangkaian penguat noninverting (penguat 3) adalah:
Vout
Vin= 1 +
Rf
Rin
Vout
Vin= 1 +
R2
R1
Vout
Vin= 1 +
1M
100K
Vout
Vin= 11 kali
Total penguatan rangkaian sensor adalah 22 kali.
Pengujian rangkaian catu daya
Tujuan pengujian rangkaian catu daya adalah untuk mengukur tegangan
keluaran dan arus keluaran pada catu daya. Dengan menggunakan sebuah
multimeter, maka tegangan dari output regulator dapat diukur. Tegangan yang
diperoleh dari pengujian sebesar 4,96 volt dan 12,04 volt. Tegangan yang
diperoleh dari hasil pengujian digunakan sebagai sumber tegangan untuk
mensuplay tegangan pada rangkaian elektronika. Sumber tegangan 4,96 volt
digunakan untuk mensuplay tegangan pada rangkaian mikrokontroler, sensor
cahaya BST, sensor suhu BST, motor servo dan LCD. Sedangkan sumber
tegangan 12,04 volt digunakan untuk mensuplay tegangan pada rangkaian driver
relay.
30
Pengujian rangkaian mikrokontroler ATMega8535
Rangkaian pengendali pada prototipe sistem pengering otomatis adalah
sebuah mikrokontroler 8 bit ATMega8535. Tegangan output dari rangkaian sensor
cahaya dan sensor suhu adalah sinyal input untuk mikrokontroler.
Mikrokontroler ATMega8535 mempunyai 42 pin. Pengujian
mikrokontroler dilakukan langsung pada rangkaian mikrokontroler sistem
pengering otomatis yang ditunjukan pada Gambar 32. Input untuk mikrokontroler
dari sensor cahaya BSTadalah PORTA.0, sedangkan input dari sensor suhu BST
adalah PORTA.1. PORTD.0 digunakan sebagai output untuk meng-on/off-kan
driver relay. PORTB digunakan sebagai output untuk LCD. PORTC.6 dan
PORTC.4 digunakan sebagai output ke motor servo 1 dan motor servo 2.
PORTD.6, PORTC.1, PORTC.0, dan PORTD.7 digunakan sebagai input dari
switch 1, switch 2, switch 3, dan switch 4.
PORTA.0
PORTA.1
PORTA.2
PORTA.3
PORTA.4
PORTA.5
PORTA.6
PORTA.7
AREF
GND
AVCC
PORTC.7
PORTC.6
PORTC.5
PORTC.4
PORTC.3
PORTC.2
PORTC.1
PORTC.0
PORTD.7
PORTB.0
PORTB.1
PORTB.2
PORTB.3
PORTB.4
PORTB.5
PORTB.6
PORTB.7
RESET
VCC
GND
XTAL2
XTAL1
PORTD.0
PORTD.1
PORTD.2
PORTD.3
PORTD.4
PORTD.5
PORTD.6
BST Light Sensor
Servo 1
Servo 2
Switch 1
Switch 2
Switch 3
Switch 4
Relay
RW
E
Data 4
Data 5
Data 6Data 7
LC
D
BST Temprature Sensor
Gambar 32. Rangkaian mikrokontroler sistem pengering otomatis
Pengujian rangkaian driver relay
Relay berfungsi sebagai saklar elektronik. Pada sistem pengering otomatis,
relay digunakan untuk mengaktifkan dan mematikan dryer 220 AC. Dryer 220
AC digunakan saat kondisi atap tertutup, sehingga proses pengeringan tetap
berlangsung.
Rangkaian driver relay terdiri dari dua transistor bipolar yang disusun
secara darlington (Gambar 30). Fungsi transistor ini adalah mengalirkan arus jika
terdapat arus bias pada kaki basisnya. Pada sistem pengering otomatis, relay
dikontrol oleh mikrokontroler ATMega8535.
Prinsipnya, jika PORTA.0 mendapat input gelap (kondisi atap tertutup),
maka PORTD.0 memerintahkan driver relay dalam keadaan NC yang akan
menghubungkan arus AC ke dryer 220 AC, sehingga dryer 220 AC hidup. Jika
PORTA.0 mendapat input terang (kondisi atap terbuka), maka PORTD.0
memerintahkan relay dalam keadaan NO yang akan memutuskan arus AC ke
dryer 220 AC, sehingga dryer 220 AC mati.
Dalam kondisi input gelap, sensor suhu berfungsi untuk membaca
perubahan suhu di dalam sistem pengering. Input dari PORTA.1 bekerja
memerintahkan PORTD.0. Jika PORTA.1 mendapat input suhu ≤ 60 oC, maka
PORTD.0 memerintahkan relay dalam keadaan NC yang akan menghubungkan
31
arus AC ke dryer 220 AC, sehingga dryer 220 AC hidup. Ketika PORTA.1
mendapat input suhu > 60 oC, maka PORTD.0 memerintahkan relay dalam
keadaan NO sampai suhu mencapai 30 oC, saat suhu < 30
oC maka PORTD.0 aktif
kembali memerintahkan driver relay dalam keadaan NC. Proses tersebut
berlangsung secara terus menerus saat kondisi atap tertutup.
Pengujian berfungsi atau tidaknya rangkaian driver relay dilakukan
dengan memberikan input tegangan. Tabel 4 menunjukkan hasil pengujian
rangkaian driver relay. Saat driver relay belum diberi input tegangan maka relay
belum tersinergis. Saat relay diberi input tegangan maka relay akan tersinergis.
Tabel 4. Hasil pengujian rangkaian relay
Input Tegangan
(V) Kondisi Output
0 Tidak Tersinergis/off Tegangan AC Tidak Terhubung
4, 96 – 5,00 Tersinergis/on Tegangan AC Terhubung
Pengujian rangkaian liquid crystal display (LCD)
Untuk menjalankan sebuah LCD supaya bisa bekerja dengan baik, maka
pin LCD dihubungkan dengan PORTB pada mikrokontroller. Pada pengujian
LCD dibuat sebuah tampilan suhu yang terukur di dalam ruangan sistem
pengering. Pin sensor suhu BST dihubungkan dengan PORTA.1. Suhu yang
terukur berasal dari data yang terbaca sensor suhu BST. Output berupa tegangan
diolah menjadi data digital pada Analog Digital Converter (ADC) internal
ATMega8535. Data digital diolah oleh mikrokontroler. LCD berukuran 16 x 2
akan menampilkan perubahan tegangan dalam satuan derajat Celcius (oC) ketika
sensor suhu BST diberikan rangsangan suhu, tentunya dengan tahapan
memasukan persamaan linear (hasil karakterisasi monoton naik sensor suhu BST )
ke dalam listing program ADC pada Code Vision AVR. Tampilan suhu terukur
ditunjukkan pada Gambar 33.
Gambar 33. Tampilan suhu yang terukur sensor suhu BST pada LCD 16 x 2
32
Pengujian motor servo
Motor servo yang digunakan adalah motor servo standar 180° produk
HITEC HS-646MG. Motor servo ini hanya mampu bergerak dua arah dengan
defleksi masing-masing sudut mencapai 90°, sehingga total defleksi sudut dari
kanan - tengah - kiri adalah 180°.
Pulsa kontrol motor servo dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ±20 ms,
dimana lebar pulsa antara 0,5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut
maksimum. Jika motor servo diberikan pulsa dengan besar 1,5 ms mencapai
gerakan 90°, maka bila berikan pulsa kurang dari 1,5 ms maka posisi mendekati
0° dan bila berikan pulsa lebih dari 1,5 ms maka posisi mendekati 180°.
Pada pengujian motor servo, bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM
dengan frekuensi 50,31 Hz yang ditunjukkan pada Gambar 34, dimana pada saat
sinyal dengan frekuensi 50,31 tersebut dicapai kondisi ton duty cycle 1,5 ms,
maka rotor dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah.
Gambar 34. Frekuensi sinyal PWM
Pengujian motor servo dilakukan langsung pada mekanik atap sistem
pengering bagian kanan dan kiri dengan mengubah frekuensi sinyal PWM. Tabel
5 menunjukkan data frekunsi sinyal PWM yang digunakan motor servo untuk
membuka/menutup atap.
Tabel 5. Data frekuensi sinyal PWM untuk membuka/menutup atap sistem
pengering otomatis.
MotorServo
Frekuensi Sinyal
PWM untuk
Membuka Atap
(Hz)
Frekuensi Sinyal
PWM untuk Menutup
Atap
(Hz)
Servo 1 28 68
Servo 2 62 20
33
Dalam pengujian ini, motor servo langsung dikontrol dari mikrokontroler
yang terhubung dengan PORTC.6 untuk motor servo 1 dan PORTC.4 untuk motor
servo 2. Motor servo 1 digunakan untuk menggerakan atap bagian kanan,
sedangkan motor servo 2 digunakan untuk menggerakan atap bagian kiri.
Pengujian rangkaian keseluruhan sistem
Pengujian secara keseluruhan dilakukan dengan menggabungkan masing-
masing rangkaian menjadi satu sistem yang terpadu. Rangkaian sensor cahaya
BST, sensor suhu BST, driver relay, motor servo, LCD, switch, mikrokontroler
ATMega8535 digabungkan menjadi satu dalam suatu prototipe sistem pengering
sehingga terbentuk suatu sistem pengering otomatis yang berbasiskan
mikrokontroler ATMega8535 dengan bahasa C sebagai bahasa pemrograman
yang digunakan. Skema rangkaian keseluruhan elektronika sistem pengering
otomatis ditunjukkan pada Gambar 35.
BST film
BST film
-
+
+
-
-
+
+
-
+
-
-
+
LM324
R1
100 K
R2
1 M
R3
100 K
R4
100 KR5
100 K
R6
100 K
R7
100 Ω
R8
1 M
R9
4,7 K
LM324
LM324
-
+
+
-
-
+
+
-
+
-
-
+
LM324
R10
100 K
R11
1 M
R12
100 K
R13
100 KR14
100 K
R15
100 K
R16
100 Ω
R17
1 MR18
4,7 K
LM324
LM324
PORTA.0
PORTA.1
PORTA.2
PORTA.3
PORTA.4
PORTA.5
PORTA.6
PORTA.7
AREF
GND
AVCC
PORTC.7
PORTC.6
PORTC.5
PORTC.4
PORTC.3
PORTC.2
PORTC.1
PORTC.0
PORTD.7
PORTB.0
PORTB.1
PORTB.2
PORTB.3
PORTB.4
PORTB.5
PORTB.6
PORTB.7
RESET
VCC
GND
XTAL2
XTAL1
PORTD.0
PORTD.1
PORTD.2
PORTD.3
PORTD.4
PORTD.5
PORTD.6
1 V
cc
2 G
nd
3 V
EE
4 R
S
5 R
W
6 E
7 D
ata
0
8 D
ata
1
9 D
ata
2
10
Da
ta 3
11
Da
ta 4
12
Da
ta 5
13
Da
ta 6
14
Da
ta 7
15
Vcc
16
Gn
d
16 x 2 LCD
Switch 1
Switch 2
Switch 3 Switch 4
SERVO 2
SERVO 1
100 K
RELAY
COMMON
NC
NO
1N 4001
Q1
C828
Q2
TIP31C
Gambar 35. Rangkaian keseluruhan elektronika sistem pengering otomatis
Prinsipnya, saat catu daya dihidupkan, catu daya memberikan tegangan
input yang dibutuhkan setiap rangkaian elektronika yang digunakan. Sistem ini
menggunakan 2 buah film BST yang digunakan sebagai sensor cahaya dan sensor
suhu. Sensor cahaya BST akan mendeteksi ada atau tidaknya cahaya yang
diterima, sedangkan sensor suhu BST digunakan untuk membaca perubahan suhu
di dalam ruangan sistem pengering otomatis. Data yang diterima dari sensor
cahaya BST dan sensor suhu BST kemudian dikirim ke mikrokontroler.
Mikrokontroler akan mengolah data yang terbaca dari kedua sensor BST.
Apabila data yang terbaca dari sensor cahaya BST adalah terang, maka
mikrokontroler akan memberikan perintah pada masing-masing motor servo untuk
membuka atap bagian kanan dan kiri. Mikrokontroler juga akan memberikan
perintah untuk mengnonaktifkan driver relay sehingga dryer dalam keadaan mati.
34
Jika data yang terbaca dari sensor cahaya BST adalah gelap, maka
mikrokontroler akan memberikan perintah pada masing-masing motor servo untuk
menutup atap bagian kanan dan kiri. Mikrokontroler juga akan memberikan
perintah untuk mengaktifkan driver relay sehingga dryer dalam keadaan hidup.
Ketika data yang terbaca dari sensor cahaya BST adalah gelap, jika data
yang terbaca dari sensor suhu BST adalah ≤ 60 oC, mikrokontroler akan
memberikan perintah untuk mengaktifkan driver relay sehingga dryer dalam
keadaan hidup. Jika data yang terbaca dari sensor suhu BST > 60 oC,
mikrokontroler akan memberikan perintah untuk mengnonaktifkan driver relay
sehingga dryer dalam keadaan mati sampai data yang terbaca oleh sensor suhu
BST mencapai 30 oC. Saat data yang terbaca sensor suhu BST < 30
oC maka
mikrokontroler akan memberikan perintah untuk mengaktifkan kembali driver
relay sehingga dryer dalam keadaan hidup.
Penentuan data dari sensor cahaya BST terbaca terang atau gelap,
ditentukan dari nilai komparator yang ditentukan pada program. Jika data
intensitas cahaya sensor cahaya BST > intensitas cahaya komparator maka
dikatakan terang, dan sebaliknya. Data yang terbaca dari sensor cahaya BST dan
sensor suhu BST ditampilkan dalam LCD berukuran 16 x 2.
Switch pada rangkaian sistem pengering otomatis digunakan untuk
memasukan intensitas cahaya komparator, memasukan batasan pembacaan suhu
untuk sensor suhu BST, pengecekan dryer, pengecekan buka tutup atap yang
digerakan oleh motor servo. Dengan kata lain switch berfungsi untuk
mengendalikan sistem pengering secara manual.
Simpulan
Telah berhasil dilakukan penerapan film BST sebagai sensor cahaya dan
suhu pada model sistem pengering otomatis produk pertanian berbasis
mikrokontroler ATMega8535 dengan prinsip kerja memanfaatkan film BST
sebagai saklar otomatis.
35
7 PEMBAHASAN UMUM
Rancangan suatu model sistem pengering otomatis dengan prinsip kerja
buka tutup atap berfungsi untuk membantu proses pengeringan produk pertanian
dengan memanfaatkan energi panas matahari. Sistem ini menggunakan dua buah
sensor (sensor cahaya dan sensor suhu) yang disintesa dari bahan ferroelektrik
film BST. Film BST yang dibuat merupakan persambungan antara dua buah
semikonduktor, dimana Si sebagai tipe-p dan BST sebagai tipe-n. Sensor cahaya
berfungsi sebagai saklar yang mendeteksi ada atau tidaknya cahaya yang diterima
(fotodioda). Sensor suhu berfungsi untuk membaca perubahan suhu lingkungan di
dalam ruangan model sistem pengering.
Data hasil pembacaan kedua sensor diolah oleh pengkondisian sinyal
komparator. Komparator mengubah sinyal berupa analog menjadi sinyal dalam
bentuk digital. Data hasil konversi komparator kemudian dikirim ke
mikrokontroler untuk diproses. Mikrokontroler memberikan perintah kepada
motor servo dan driver relay sesuai input yang diterima untuk menjalankan
fungsinya masing-masing. Gambaran umum sistem kerja model sistem pengering
ditunjukkan pada Gambar 36. Prinsip kerja (input-output) pada sistem pengering
otomatis ditunjukkan pada Tabel 6.
Sensor cahaya
BST
Sensor suhu
BST
Komparator
Komparator
Mikrokontroller
ATMega8535
Driver relay
Motor servo 1 Motor servo 2
Dryer
Gambar 36. Diagram blok sistem
Tabel 6. Data prinsip kerja Input dan output pada sistem pengering otomatis
Input Output
Sensor cahaya
BST
Sensor suhu
BST Atap louvre Dryer
Terang Suhu < 30 oC Terbuka Mati
Terang Suhu > 60 oC Terbuka Mati
Terang 30 oC < Suhu < 60
oC Terbuka Mati
Gelap Suhu < 30 oC Tertutup Hidup
Gelap Suhu > 60 oC Tertutup Mati
Gelap 30 oC < Suhu < 60
oC Tertutup Hidup
36
8 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Film BST dapat digunakan sebagai sensor cahaya dan suhu karena
menunjukkan adanya respon berupa perubahan tegangan ketika diberikan
perubahan intensitas cahaya (sebagai sensor cahaya) dan perubahan suhu (sebagai
sensor suhu).
Telah berhasil dilakukan penerapan film BST sebagai sensor cahaya dan
suhu pada prototipe sistem pengering otomatis produk pertanian berbasis
mikrokontroler ATMega8535.
Saran
1. Hindari pemasangan pasta perak secara berulang-ulang, karena penurunan
sensitivitas film BST salah satunya diakibatkan oleh pasta perak yang terlalu
sedikit atau pun sebaliknya.
2. Fokuskan pada pembuatan data sheet film BST enhancement-850 oC.
3. Tambahkan sensor hujan dan sensor kelembaban.
4. Untuk pembuatan prototipe dengan skala sebenarnya, diperlukan analisis
penyebaran panas di dalam ruangan (bentuk rumah mempengaruhi distribusi
aliran panas di dalam ruangan).
37
DAFTAR PUSTAKA
Affian Widjanarko, Ridwan, M. Djaeni, Ratnawati. 2012. Penggunaan Zeolite
Sintesis Dalam Pengeringan Gabah Dengan Proses Fluidisasi Indirect
Contact. J u r n a l T e k n o l o g i K i m i a d a n I n d u s t r i 1 ( 1 ) : x x -
x x .
Online di: http://ejournal-s1.undip.ac.id/index.php/jtki
Anas R. 2010. Rancang Bangun Prototipe Buka Tutup Atap Otomatis untuk
Pengeringan Proses Produksi Berbasis Mikrokontroler AT89S51. [Tugas
Akhir]. Semarang: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Diponogoro.
Atmel. 2003. Data sheet ATMega 8535 2502E–AVR–12/03.
Auciello, O., Scott, J.F. and Ramesh, R, “The Physics of Ferroelectric Memories,”
Physics Today, American Institute of Physics, vol. 51, pp. 22-27, 1998.
Azizahwati. Studi Morfologi Permukaan Film Tipis PbZR0,525Ti0,475O3 yang
Ditumbuhkan Dengan Metode DC Unbalanced Magnetron Sputtering.
Jurnal Nasional Indonesia. 2002; 5(1):hal 50-56.
A. Ardian, L. Nady, R. Erviansyah, H. Syafutra, Irzaman, Siswandi. 2010.
Penerapan Film Tipis Ba0,25Sr0,75TiO3 (BST) yang didadah Ferium Oksida
sebagai Sensor Suhu Berbantukan Mikrokontroler. Berkala Fisika 13 (2):
53-64.
Bruzzese D et al. 2009. The optical dielectric function in monolithic BaxSr1-xTiO3
films. Integrated Ferroelectrics 111: 27-36.
B.A. Baumert, L.H. Chang, A.T. Matsuda and C.J. Tracy. A Study of BST Thin
Films for Use in bypass Capacitors. J. Mater. Res. 13 (1998), (1): 197.
Carr J J. 1993. Sensors and Circuit. A Simon and Schuster Company: United
States of America.
Clayton, G., Winder, S. (2005). Operational Amplifiers. Kastawan W,
penerjemah; Santika W, editor. England: Elsevier Ltd. Terjemahan dari:
Operational Amlifiers.
Chen, X., Cai, W., Fu, C., Chen, H. and Zhang, Q, “Synthesis and Morphology of
Ba(Zr0,20Ti0,80)O3 Powder Obtained by Sol-Gel Methode,” Jurnal Sol-Gel
Sci Technol. vol. 57, pp. 149-156, 2011.
Coughlin, Robert F. 1985. Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu liniear.
Jakarta: Erlangga.
Daulay, S.B. (2005). Pengeringan Padi (Metode dan Peralatan). Jurusan
Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara,
Sumatera Utara
(http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/778/1/tekper-saipul.pdf
akses 30 Desember 2013).
E.S. Choi, J.C. Lee, J.S. Hwang, S.G. Yoon. Electrical Characteristics of The
Contour Vibration Mode Piezoelectric Transformer with Ring/Dot Electrode
Area Ratio. Jpn. J. Appl. Phys. 38 (1999), (9B): 5317.
F. Wang, A. Uusimaki, S. Leppavuori, S.F. Karmanenko, A.I. Dedyk, V.I.
Sakharov, I.T. Serenkov. BST Ferroelectric Film Prepared with Sol-Gel
Process and Its Dielectric Performance in Planar Capacitor Structure. J.
Mater. Res. 13 (1998), (5): 1243.
38
Gao, Y. & He, S., Alluri, P., Engelhard, M. & Lea, A. S., Finder, J., Melnick, B.
& Hance, R. L, “Effect of Precusors and Substrate Materials on
Microstructure, Dielectric Properties and Step Coveage of (Ba, Sr)TiO3
Films Grown by Metalorgic Chemical Vapor Deposition,” Journal of
Applied Physics vol .87, pp. 124-132, 2000.
Hamdani A, Komaro M, Irzaman. 2009. Pembuatan sel surya berbasis
ferroelektrik LiTaO3 dengan metode spin coating sebagai pembangkit listrik
ramah lingkungan. Indonesian Science dan Technology Digital Library.
PDII-LIPI.
Hikam M, Sarwono E and Irzaman, “Perhitungan polarisasi spontan dan momen
quadrupol potensial listrik bahan PIZT (PbInxZryTi1-x-yO3-x/2),” Makara,
Sains, vol. 8, pp. 108-115, 2004. (in Indonesia)
H. Darmasetiawan, Irzaman, M.N. Indro, S. G. Sukaryo, M. Hikam and Na Peng
Bo, “Optical Properties of Crystalline Ta2O5 Thin Films,” Physica Status
Solidi (a), Germany, vol. 193, pp. 53 – 60, 2002.
H . Syafutra, Irzaman, I.D.M. Subrata. Integrated Visible Light Sensor Based on
Thin Film Ferroelectric Material BST to Microcontroller ATMega8535. The
International Conference on Materials Science and Technology 2010. 2010;
BATAN, vol. 1: pp. 291 – 296.
Irzaman, H. Darmasetiawan, M Hikam, P. Arifin, M. Budiman, and M. Barmawi,
“Pyroelectric Properties of Lead Zirconium Titanate (PbZr0.525Ti0.475O3)
Metal-Ferroelectric-Metal Capacitor and Its Application for IR Sensor,”
presented in International Conference on Materials for Advances
Technology (ICMAT), Materials Research Society, Singapore,. Dec.7-12,
2003.
Irzaman, Y. Darvina, A. Fuad, P. Arifin, M. Budiman, and M. Barmawi,
“Physical and Pyroelectric Properties of Tantalum Oxide Doped Lead
Zirconium Titanate [Pb0.9950(Zr0.525Ti0.465Ta0.010)O3] Thin Films and Its
Application for IR Sensor,” Physica Status Solidi (a), Germany, vol 199, pp.
416 – 424, 2003.
Irzaman. 2008. Studi fotodiode film tipis semikonduktor Ba0,6Sr0,4TiO3 didadah
tantalum. J. Sains Material Indonesia 10(1): 18-22.
Irzaman, Arif A, Syafutra H, Romzie M. 2009. Studi konduktivitas listrik, kurva
I-V, dan celah energi fotodioda berbasis film tipis semikonduktor
Ba0,75Sr0,25TiO3 (BST) yang didadah galium (BGST) menggunakan metode
chemical solution deposition (CSD). J.App. Fisika 5(1): 22-30.
Irzaman, H. Darmasetiawan, H. Hardhienata, M. Hikam, P. Arifin, S. N. Jusoh, S.
Taking, Z. Jamal, M. A. Idris. 2009. Surface Roughness And Grain Size
Characterization Of Annealing Temperature Effect For Growth Gallium and
Tantalum Doped Ba0.5Sr0.5 TiO3 Thin Film. Atom Indonesia, 35 (1), page 57
– 62.
Irzaman, Darmasetiawan H, Hardhienata H, Erviansyah R, Akhiruddin, Hikam M,
Arifin P. Electrical Properties of Photodiode BST Thin Film Doped with
Ferrium Oxide using Chemical Deposition Solution Method. Journal Atom
Indonesia, Batan. 6 (2010), (2): 57-62.
39
Irzaman, Maddu A, Syafutra H, Ismangil A. 2010. Uji konduktivitas listrik dan
dielektrik film tipis lithium tantalate (LiTO3) yang didadah nobium
pentaoksida (Nb2O5) menggunakan metode chemical solution deposition).
Prosiding Seinar Nasional Fisika 2010.
Irzaman, H. Syafutra, H. Darmasetiawan, H. Hardhienata, R. Erviansyah, F.
Huriawati, Akhiruddin, M. Hikam and P. Arifin. 2011. Electrical Properties
of Photodiode Ba0.25Sr0.75TiO3 (BST) Thin Film Doped with Ferric Oxide
on p-type Si (100) Substrate using Chemical Solution Deposition Method.
Atom Indonesia, 37 (3), page 133 – 138.
Irzaman, L. Nady, A. Ardian, R. Erviansyah, H. Syafutra, I. Surur. 2011.
Temperature Sensor Based Pyroelectric Thin Film Ba0,25Sr0,75TiO3. Jurnal
Sains Materi edisi Januari 2011, BATAN, Puspiptek Serpong.
Irzaman, Heriyanto Syafutra, Endang Rancasa, Abdul Wahidin Nuayi, Tb Gamma
Nur Rahman, Nur Aisyah Nuzulia, Idawati Supu, Sugianto, Farly
Tumimomor, Surianty, Otto Muzikarno, Masrur. 2013. The Effect of Ba/ Sr
ratioon Electrical and Optical Properties of BaxSr(1-x)TiO3 (x= 0.25; 0.35;
0.45; 0.55) Thin Film Semiconductor. Ferroelectrics, 445 (1), page 4-17.
Irzaman, Irmansyah, Heriyanto Syafutra, Ardian Arif, Yuli Astuti, Nurullaeli,
Ridwan Siskandar, Aminullah, Gusti Putu Agus Sumiarna, Zul Azhar Zahid
Jamal. 2013. Effect of Annealing Times for LiTaSiO5 Thin Films
Semiconductor on Structure, Nano Scale Grain Size and Band Gap
Characterizations. Submitted to Journal X-ray Sciences Technology.
Irzaman, Nurullaeli, Kania Nur Sawitri, Gusti Putu Agus Sumiarna, Ridwan
Siskandar, Aminullah, Heriyanto Syafutra, Ardian Arif, Mamat Rahmat,
Husin Alatas. 2013. OPTICAL, ELECTRICAL, AND
CRYSTALLOGRAPHIC PROPERTIES of MOS (Al/Ba0.55Sr0.45TiO3/ Si
(100)) FIELD-EFFECT TRANSISTOR (FET). Manuscipts with Decisions
to IEEE Transactions on Electron Devices.
Iskandar J. 2011. Uji Sifat Listrik dan Sifat Struktur Fotodioda Ferroelektrik Film
Barium Stronsium Titanate Ba0,5Sr0,5TiO3 Berdasarkan Perbedaan Waktu
Annealing. [Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Institut Pertanian Bogor.
J.S. Lee, J.S. Park, J.S. Kim, J.H. Lee, Y.H. Lee, S.R. Hahn. Preparation of BST
Thin Films with High Pyroelectric Coefficients an Ambient Temperatures.
Jpn. J. Appl. Phys. 38 (1999 ), (5B): L574.
Kurniawan A. 2011. Penerapan Fotodioda Ba0,5Sr0,5TiO3 (BST) Sebagai Detektor
Garis Pada Robot Line Follower Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8535.
[Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Mancini R. 2003. Op Amps for Everyone. United States of America: Elsevier.
M.A. Itskovsky. Kinetics of Ferroelectric Phase Transition : Nonlinear
Pyroelectric Effect and Ferroelectric Solar Cell. Jpn. J. Appl. Phys. 38
(1999), (8): 4812.
M. Dahrul, H. Syafutra, A. Arif, Irzaman, M. N. Indro, and Siswadi, “Synthesis
and Characterizations Photodiode Thin Film Barium Strontium Titanate
(BST) Doped Niobium and Iron as Light Sensor,” in The 4th
Asian Physics
Symposium, American Institute of Physics (AIP) Conference, vol 1325, pp.
43 – 46, 2010.
40
M. Izuha, K. Ade, M. Koike, S. Takeno, N. Fukushima. Electrical Properties and
Microstructure of Pt/BST/SrRuO3 Capacitors. Appl. Phys. Lett. 70 (1997 ),
(11): 1405.
N. V. Giridharan, R. Jayavel, P. Ramasamy. Structural, Morphological and
Electrical Studies on Barium Strontium Titanate Thin Films Prepared by
Sol-Gel Technique. Crystal Growth Centre, Anna University, Chennai,
India, 36, 65-72 (2001).
Putra, Irvan Raditya. 2012. Sel Surya Berbasis Film Semikonduktor BaxSr(1-x)TiO3
dengan x= 0,5; 0,6; 0,7; 0,8. [Skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Santoso A. 2008. Rancang Bangun Sistem Buka-Tutup Atap Louvre Otomatis
Pada Aplikasi Rumah Tangga. [Skripsi]. Semarang: Fakultas Teknik Mesin,
Universitas Muhammadiyah Semarang.
Seo YJ, Park SW. 2004. Chemical mechanical planarization characteristics of
ferroelectric film for FRAM applications. J. of the Korean Phy. Society
45(3): 769-772.
Souza IA et al. 2006. Ferroelectric and dielectric properties of
Ba0,5Sr0,5(Ti0,80Sn0,20)O3 thin films grown by the soft chemical method. J. of
Solid State Chemistry 179: 2972-2976.
Steven T. Karris. Electronic Devices and Amplifier Circuits with MATLAB
Applications. United States of America: Orchard Publications.
Suherman PM et al. 2009. 2009. Comparison of structural microstructural and
electrical analyses of barium strontium titanate thin films. J Appl. Phys. 105:
061604 1-6.
Sutrisno. 1986. Elektronika: Teori dan Penerapannya. ITB, Bandung.
S. Kim, T.S. Kang, J.H. Je. Structural Characterization of Laser Alblation
Epitaxial BST Thin Films on MgO (001) by Synchrotron x-Ray Scattering.
J. Mater. Res. 14 (1999), (7): 2905.
S. Momose, T. Nakamura, K. Tachibana. Effects of Gas Phase Thermal
Decompositions of Chemical Vapor Deposition Source Moleculeson The
Deposition of BST Films. Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2000 ), (9B): 5384.
Taib, G., Said, G., Wiraatmaja, S. (1988). Operasi Pengeringan Pada Pengolahan
Hasil Pertanian. Mediatama Sarana Perkasa, Jakarta.
Tyunina M et al. 2008. Dielectric properties of atomic layer deposited thin film
Barium Strontium Titanate. Integrated Ferroelectrics 102: 29–36.
Uchino, K. 2000. Ferroelectric Devices. New York : Marcel Dekker.
Umiati N A K, Irzaman, Budiman M and Barmawi M, “Efek annealing pada
penumbuhan film tipis ferroelektrik PbZr0.625Ti0.375O3 (PZT),” In:
Kontribusi Fisika Indonesia, vol. 12, pp. 94-98, 2001. (in Indonesia).
Verma K, Sharma S, Sharma DK., Kumar R, Rai R. 2012 Sol gel processing and
characterization of nanometersized (Ba,Sr)TiO3 ceramics. Adv. Mat. Lett
3(1): 44-49.
Wardhani, L. (2006). Belajar sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535
simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta: Penerbit Andi Yogyakarta.
Zhu, X. H., Zheng, D. N., Peng, J. L. and Chen, Y. F, “Enhanced Dielectic
Properties of Mn Doped Ba0,6Sr0,4TiO3 Thin Films Fabricated by Pulsed
Laser Deposition,” Materials Letters, vol. 60, pp. 1224-1228, 2005.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Histerisis enhancement-800 oC ulangan 1
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 57.3 64.9
31 59.1 65.0
32 59.2 65.1
33 59.4 67.9
34 62.0 68.0
35 62.0 68.1
36 62.1 68.2
37 62.2 68.3
38 62.4 68.5
39 62.5 68.6
40 62.6 68.7
41 62.7 82.6
42 63.2 82.8
43 63.2 82.8
44 62.5 82.9
45 62.3 83.3
46 64.0 85.2
47 64.1 93.0
48 64.7 93.2
49 75.2 95.6
50 66.1 95.7
51 74.0 95.8
52 74.1 96.6
53 74.8 97.1
54 75.2 97.2
55 75.3 97.3
56 75.5 97.4
57 75.6 97.8
58 75.9 97.9
59 76.0 97.9
60 76.0 98.5
61 76.6 99.4
62 77.4 98.7
63 78.4 99.7
64 79.3 100.5
65 80.1 101.4
66 80.9 101.6
67 81.2 103.0
68 82.5 103.0
69 82.5 105.8
70 82.6 106.7
71 82.9 107.7
72 83.1 108.0
73 83.1 109.5
74 83.2 109.6
Lampiran 2. Histerisis enhancement-800 oC ulangan 2
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 52.7 40.6
31 53.5 41.1
32 53.7 41.4
33 54.4 42.9
34 54.8 43.5
35 57.9 44.8
36 58.1 46.1
37 58.4 46.3
38 58.5 47.6
39 58.8 48.7
40 58.9 48.9
41 59.4 49.6
42 63.5 50
43 68.9 53.1
44 69.9 54.6
45 70.9 56.1
46 73.5 56.6
47 75.2 56.7
48 75.5 56.9
49 75.5 57.1
50 75.6 57.2
51 75.8 57.3
52 75.9 57.6
53 75.9 57.9
54 76 58
55 76 58.1
41
2
56 76 58.5
57 77.9 58.8
58 78.1 58.9
59 79.6 59.3
60 80.4 59.7
61 81.3 59.9
62 81.8 60.1
63 82.1 60.2
64 82.5 65.1
65 83.3 66.1
66 83.6 67.1
67 84 67.2
68 85.1 67.4
69 85.5 67.7
70 86 67.8
71 86.4 68
72 87.4 68.1
73 89.8 68.7
74 89.9 78.2
75 90.3 78.4
76 91.4 78.7
77 92.9 80.3
78 93.8 80.7
79 93.9 81.2
80 94.1 81.6
81 94.3 82.6
82 94.8 85
83 97.8 85.1
84 96.6 85.5
85 97.6 86.6
86 98.1 88.1
87 98.3 89
88 98.4 89.1
89 98.9 89.3
90 99.2 92.4
91 99.5 92.5
92 100.5 89.5
93 100.3 90
94 100.6 91.3
95 101.2 91.5
96 102.4 91.6
97 103 91.9
98 102.2 92.1
99 102.8 92.2
100 103.1 92.3
101 103.6 97.6
102 103.7 98.2
103 103.7 97.4
104 103.8 99.5
105 104 105.7
106 104.3 106.1
107 104.7 107.3
108 104.7 104.8
109 105.1 105.1
110 105.1 105.1
111 105.1 105.1
112 105.1 105.1
Lampiran 3. Histerisis enhancement-800 oC ulangan 3
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 73.8 63.8
31 73.1 63.1
32 73.5 63.5
33 73.6 63.6
34 74 64
35 74.5 64.5
36 76.7 66.7
37 76.8 66.8
38 77 67
39 80.1 70.1
40 80.2 70.2
41 80.3 70.3
42 80.4 70.4
43 80.6 70.6
44 80.8 70.8
45 80.9 70.9
46 81 71
47 81.6 86.6
48 81.8 86.8
49 81.9 86.9
50 82 87
51 82.4 87.4
52 82.6 89.6
53 91.3 98.3
54 91.5 98.5
42
2
55 94.2 101.2
56 94.4 101.4
57 94.5 101.5
58 95.4 102.4
59 95.9 102.9
60 96 103
61 96.2 103.2
62 96.3 103.3
63 96.7 103.7
64 96.8 103.8
65 96.8 103.8
66 97.5 104.5
67 98.5 105.5
68 99.7 104.7
69 100.8 105.8
70 101.7 106.7
71 102.7 107.7
72 103 108
73 104.5 109.5
74 104.6 109.6
75 104.7 115.2
76 105 105.4
77 105.3 105.3
78 105.3 105.3
79 105.4 105.4
Lampiran 4. Histerisis depletion-800 oC ulangan 2
Suhu monoton
naik
monoton
turun
30.0 19.3 16.3
31.0 19.4 16.5
32.0 19.5 16.7
33.0 19.7 17.1
34.0 19.7 17.3
35.0 19.9 17.6
36.0 20.0 18.0
37.0 20.0 18.3
38.0 21.9 18.5
39.0 22.3 18.8
40.0 22.8 19.1
41.0 22.9 19.4
42.0 23.1 19.7
43.0 23.1 20.1
44.0 23.2 20.3
45.0 23.2 20.7
46.0 23.2 20.5
47.0 23.2 20.8
48.0 23.2 21.2
49.0 23.2 21.5
50.0 23.5 22.5
51.0 23.7 22.7
52.0 23.9 22.9
53.0 24.3 23.3
54.0 24.5 23.5
55.0 24.8 24.8
56.0 25.2 25.2
57.0 25.5 25.5
Lampiran 5. Histerisis depletion-800 oC ulangan 3
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 18.4 22.6
31 18.5 22.8
32 18.7 23
33 19.1 23.4
34 19.3 23.6
35 19.6 23.9
36 20 24.3
37 20.3 24.6
38 20.5 24.8
39 20.8 25.1
40 21.1 25.4
41 21.2 25.7
42 21.3 26
43 21.6 26.4
44 21.7 26.6
45 22.1 27
46 22.6 27.2
47 23.1 27.4
48 23.3 27.7
49 23.8 28.1
50 24.1 28.4
51 24.4 28.7
52 24.7 29
53 25.2 29.5
43
2
54 25.4 29.7
55 25.8 30.9
56 26.1 31.2
57 26.5 31.5
58 27 31.8
59 27.6 31.9
60 27.7 32
61 27.8 32.1
62 28.3 32.2
63 28.8 32.3
64 28.9 32.1
65 29.1 32.3
66 29.3 32.4
67 29.8 32.1
68 29.9 32.2
69 30.2 32.2
70 30.5 32.3
71 30.8 32.4
72 30.9 32.3
73 31.3 32.2
74 31.6 32.3
75 32.1 32.7
76 32.7 33.8
77 33.2 36.4
78 33.9 37.3
79 34.5 37.4
80 34.8 37.6
81 35.9 37.8
82 36.3 38.3
83 36.7 39.6
84 37.3 39.8
85 37.7 39.9
86 38.2 40
87 38.6 40
88 38.9 40
89 39.3 40
90 39.6 40
91 39.9 40
92 40 40
93 40 40
94 40 40
95 40 40
Lampiran 6. Histerisis enhancement-850 oC ulangan 1
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 34.1 27.4
31 34.8 27.5
32 36.6 28
33 39.2 31.1
34 39.8 36.1
35 41.6 37.3
36 41.9 40
37 42.5 40
38 43.1 40.1
39 43.9 40.2
40 44.1 40.4
41 44.8 41.1
42 45.2 41.5
43 48.3 44.6
44 49.8 46.1
45 51.3 47.6
46 52 48.1
47 52.5 48.2
48 53.4 51.7
49 53.9 53.6
50 59.3 55.6
51 60.3 56.6
52 61.3 57.6
53 63.9 60.2
54 65.6 61.9
55 65.9 62.2
56 66.4 62.7
57 68.3 64.6
58 68.5 64.8
59 70 66.3
60 70.8 67.1
61 71.7 68
62 72.2 68.5
63 72.5 68.8
64 72.9 69.2
65 73.7 69.7
66 74 69.9
67 74.4 70.2
68 75.5 71.8
44
2
69 75.9 72.2
70 76.4 72.7
71 76.8 73.1
72 77.8 74.1
73 80.2 76.5
74 80.3 76.6
75 80.7 77
76 81.8 78.1
77 83.3 79.6
78 84.2 80.5
79 84.3 80.6
80 84.5 80.8
81 84.7 81
82 85.2 81.5
83 88.2 82.8
84 87 83
85 88 83.1
86 88.5 83.4
87 88.7 83.6
88 88.8 83.7
89 89.3 83.8
90 89.6 83.9
91 89.9 84
92 90.9 84.1
93 90.7 84.8
94 91 85.3
95 91.6 87.9
96 92.8 89.1
97 93.4 89.7
98 92.6 88.9
99 93.2 89.1
100 93.5 89.4
101 94 89.9
102 94.1 90
103 94.1 90.1
104 94.2 90.4
105 94.4 90.7
106 94.7 91.2
107 95.1 91.5
108 95.4 92.7
109 95.5 92.8
110 93.6 90.9
111 93.6 90.9
112 93.6 91.3
113 93.6 91.3
114 93.6 91.3
115 93.6 91.3
Lampiran 7. Histerisis enhancement-850 oC ulangan 2
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 33.7 35.4
31 37.5 39.2
32 39.4 41.1
33 40.8 42.6
34 41.7 43.4
35 43.4 45.1
36 44.7 46.4
37 45.3 47.0
38 47.1 48.8
39 47.9 49.7
40 48.5 55.5
41 49.6 56.2
42 49.7 56.6
43 51.7 59.7
44 55.5 61.2
45 56.7 62.7
46 64.6 63.2
47 66.6 63.3
48 67.0 66.8
49 67.6 68.7
50 69.9 70.7
51 71.1 71.7
52 71.9 72.7
53 72.9 75.3
54 74.0 77.0
55 74.6 77.3
56 74.9 77.8
57 75.4 79.7
58 76.4 79.9
59 76.7 81.4
60 77.2 82.2
61 78.5 83.1
62 79.0 83.6
63 79.6 83.9
64 80.1 84.3
45
2
65 81.3 84.8
66 84.2 85.0
67 84.3 85.3
68 84.8 86.9
69 86.1 87.3
70 87.9 87.8
71 89.0 88.2
72 89.1 89.2
73 89.3 91.6
74 89.6 91.7
75 90.2 92.1
76 93.8 93.2
77 92.3 94.7
78 93.5 95.6
79 94.1 95.7
80 94.4 95.9
81 94.5 96.1
82 95.1 96.6
83 95.4 97.9
84 95.8 98.1
85 97.0 98.2
86 96.8 98.5
87 97.1 98.7
88 97.8 98.8
89 99.3 98.9
90 100.0 99.0
91 99.0 99.1
92 99.8 99.2
93 100.1 99.9
94 100.7 100.4
95 100.8 103.0
96 100.8 104.2
97 101.0 104.8
98 101.1 104.0
99 101.2 104.2
100 101.3 104.5
101 101.6 105.0
102 101.7 105.1
103 101.9 105.2
104 103.1 105.5
105 104.1 105.8
106 105.2 107.2
107 105.8 107.2
108 106.6 107.2
109 107.5 107.2
Lampiran 8. Histerisis enhancement-850 oC ulangan 3
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 31.7 29.5
31 32.6 30.5
32 33.2 32
33 34.8 35
34 35.4 35.2
35 36.2 36.2
36 37.5 39.1
37 38.1 39.1
38 39.7 39.2
39 40.5 39.3
40 41.7 39.5
41 42.4 40.2
42 43.8 40.6
43 44.9 43.7
44 45.4 45.2
45 46.9 46.7
46 47.6 47.2
47 48.1 47.3
48 49 50.8
49 51.5 52.7
50 52.9 54.7
51 53.9 55.7
52 54.9 56.7
53 61.5 59.3
54 63.2 61
55 63.5 61.3
56 64 61.8
57 65.9 63.7
58 66.1 63.9
59 67.6 65.4
60 68.4 66.2
61 69.3 67.1
62 69.8 67.6
63 70.1 67.9
64 70.5 68.3
65 71.3 68.8
66 71.6 69
46
2
67 72 69.3
68 73.1 70.9
69 73.5 71.3
70 74 71.8
71 74.4 72.2
72 75.4 73.2
73 77.8 75.6
74 77.9 75.7
75 78.3 76.1
76 79.4 77.2
77 80.9 78.7
78 81.8 79.6
79 81.9 79.7
80 82.1 79.9
81 82.3 80.1
82 82.8 80.6
83 85.8 81.9
84 84.6 82.1
85 85.6 82.2
86 86.1 82.5
87 86.3 82.7
88 86.4 82.8
89 86.9 82.9
90 87.2 83
91 87.5 83.1
92 88.5 83.2
93 88.3 83.9
94 88.6 84.4
95 89.2 87
96 90.4 88.2
97 91 88.8
98 90.2 88
99 90.8 88.2
100 91.1 88.5
101 91.6 89
102 91.7 89.1
103 91.7 89.2
104 91.8 89.5
105 91.9 89.8
106 92 91.2
107 92.1 91.2
108 92.3 91.2
109 92.4 91.2
Lampiran 9. Histerisis depletion-850 oC ulangan 1
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 17.1 19.6
31 17.2 19.9
32 17.4 20.3
33 17.8 20.6
34 17.9 20.8
35 18.2 21.1
36 18.6 21.4
37 18.8 21.7
38 19.0 22.0
39 19.3 22.4
40 19.5 22.6
41 19.6 23.0
42 19.7 23.2
43 20.0 23.4
44 20.1 23.7
45 20.4 24.1
46 20.9 24.4
47 21.3 24.7
48 21.5 25.0
49 21.9 25.5
50 22.2 25.7
51 22.5 26.9
52 22.7 27.2
53 23.2 27.5
54 23.4 27.8
55 23.7 27.9
56 24.0 28.0
57 24.3 28.1
58 24.8 28.2
59 25.3 28.3
60 25.4 28.1
61 25.5 28.3
62 25.9 28.4
63 26.4 29.0
64 26.5 29.7
65 26.7 30.0
66 26.8 30.6
67 27.3 31.7
68 27.4 31.9
47
2
69 27.6 32.2
70 27.9 32.3
71 28.2 31.3
72 28.3 32.1
73 28.6 32.4
74 28.9 33.3
75 29.3 33.4
76 29.9 33.6
77 30.3 33.8
78 30.9 34.3
79 31.5 35.6
80 31.7 35.8
81 32.7 35.9
82 33.1 36.0
83 33.4 36.3
84 34.0 36.4
85 34.3 36.4
86 34.8 36.4
87 35.1 36.4
88 35.4 36.4
89 35.7 36.4
90 36.0 36.4
91 36.3 36.4
92 36.4 36.4
93 36.4 36.4
94 36.4 36.4
95 36.4 36.4
Lampiran 10. Histerisis depletion-850 oC ulangan 2
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 48.4 31.2
31 49.2 31.7
32 49.4 32
33 50.1 33.5
34 50.5 34.1
35 53.6 35.4
36 55.7 36.7
37 56.7 36.9
38 57.7 38.2
39 57.8 39.3
40 58 39.1
41 58.3 39.1
42 58.4 39.2
43 58.6 39.3
44 58.7 39.5
45 59.3 40.2
46 68.8 40.6
47 69 43.7
48 69.1 45.2
49 69.2 46.7
50 69.2 47.2
51 69.3 47.3
52 70.9 50.8
53 71.3 52.7
54 71.8 54.7
55 72.2 55.7
56 73.2 49.1
57 75.6 49.4
58 75.7 49.5
59 76.1 49.9
60 77.2 50.3
61 77.4 50.5
62 77.5 50.7
63 77.8 50.8
64 78.2 55.7
65 79 56.7
66 79.3 57.7
67 79.7 57.8
68 80.8 58
69 81.2 58.3
70 81.7 58.4
71 82.1 58.6
72 83.1 58.7
73 87 59.3
74 88.2 75.6
75 88.8 75.7
76 88 76.1
77 88.2 91.2
78 88.5 91.2
79 89 91.2
80 89.1 91.2
81 89.2 94.1
82 89.5 94.6
83 89.8 94.9
84 91.2 95.2
48
2
85 91.2 96.3
86 91.2 96.3
87 91.2 96.3
88 94.1 95.9
89 94.6 96.2
90 94.9 96.2
91 95.2 96.3
92 96.2 96.3
93 96 96.3
94 96.3 96.3
95 96.3 96.3
Lampiran 11. Histerisis depletion-850 oC ulangan 3
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 21.9 20.3
31 23.3 20.5
32 23.5 20.7
33 23.6 21.1
34 24 21.3
35 24.5 21.6
36 24.7 22
37 24.8 22.3
38 25.1 22.5
39 25.2 22.8
40 25.4 23.1
41 25.6 23.4
42 25.7 23.7
43 28.7 24.1
44 29.3 24.3
45 30.1 24.7
46 30.3 27.3
47 30.5 29.5
48 30.6 29.6
49 30.7 30.7
50 30.7 30.7
51 30.7 30.7
52 30.7 30.7
53 30.7 30.7
54 30.7 30.7
Lampiran 12. Histerisis enhancement-900 oC ulangan 1
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 115.5 125.9
31 115.6 125.9
32 116.0 126.2
33 116.2 126.3
34 116.4 126.5
35 116.7 126.7
36 116.8 126.8
37 120.7 129.5
38 121.5 130.0
39 125.8 133.1
40 126.1 133.3
41 126.2 133.4
42 126.4 133.5
43 126.4 133.5
44 126.5 133.5
45 128.6 135.0
46 129.1 135.4
47 129.7 135.8
48 130.3 136.2
49 131.6 137.1
50 131.8 137.3
51 132.3 137.6
52 132.6 137.8
53 132.9 138.0
54 133.0 138.1
55 133.1 138.2
56 133.3 138.3
57 133.4 138.4
58 133.5 138.5
59 134.4 139.1
60 135.1 139.5
61 138.5 141.9
62 140.0 143.0
63 140.8 143.6
64 139.8 142.8
65 140.0 143.0
66 140.4 143.3
67 141.1 143.7
68 141.2 143.8
69 141.3 143.9
49
2
70 141.7 144.2
71 142.1 142.3
72 142.1 142.4
73 142.2 142.6
74 142.4 142.7
75 142.5 142.5
76 142.9 142.9
77 142.9 142.9
78 142.9 142.9
79 142.9 142.9
Lampiran 13. Histerisis enhancement-900 oC ulangan 2
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 59.2 52.8
31 59.3 53.3
32 60.2 55.2
33 60.8 55.4
34 67.4 56.9
35 61.8 57.7
36 62.9 58.6
37 63.2 59.1
38 63.4 59.4
39 63.9 59.8
40 64.3 60.3
41 64.9 60.5
42 65.2 60.8
43 65.5 62.4
44 65.9 62.8
45 67.2 63.3
46 68 63.7
47 69.2 64.7
48 69.8 67.1
49 70.6 67.2
50 70.9 67.6
51 71.8 68.7
52 73.1 70.2
53 73.3 71.1
54 73.5 71.2
55 73.9 71.4
56 74.2 71.6
57 74.5 72.1
58 75 73.4
59 75.4 73.6
60 77.1 73.7
61 76.1 74
62 76.4 74.2
63 77.7 74.3
64 78 74.4
65 78.5 74.5
66 68.6 74.6
67 68.9 74.7
68 70.5 75.4
69 70.9 75.9
70 71.4 78.5
71 71.8 79.7
72 72.8 80.3
73 75.2 79.5
74 75.3 79.7
75 75.7 80
76 76.8 80.5
77 78.3 80.6
78 79.2 80.7
79 79.3 81
80 79.5 81.3
81 79.7 81.3
82 80.2 81.4
83 81.5 81.5
84 81.7 81.6
85 81.8 81.9
86 82.1 81.9
87 81.9 81.9
88 81.9 81.9
Lampiran 14. Histerisis enhancement-900 oC ulangan 3
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 82.8 87.4
31 83.3 87.4
32 83.5 87.7
33 83.6 88
34 84 88.3
35 84.5 88.6
36 84.7 89
37 84.8 89.2
50
2
38 85.1 89.3
39 85.2 89.6
40 85.4 90
41 85.6 90.2
42 85.7 90.6
43 88.7 91
44 89.3 91.3
45 98.8 91.8
46 99 92.1
47 99.1 92.4
48 99.2 92.7
49 99.2 93.1
50 99.3 93.2
51 100.9 93.6
52 101.3 93.9
53 101.8 101.8
54 102.2 102.2
55 103.2 103.2
56 103.4 103.4
57 103.8 103.8
58 104 104.4
59 104.2 104.5
60 104.3 104.6
61 104.4 104.7
62 104.5 104.8
63 104.6 104.9
64 104.7 105.6
65 105.4 106.1
66 105.9 108.7
67 108.5 109.9
68 109.7 110.5
69 110.3 109.7
70 109.5 109.9
71 109.7 110.2
72 110 110.7
73 110.5 110.8
74 110.6 110.9
75 110.7 111.2
76 111 111.5
77 111.3 111.5
78 111.3 111.6
79 111.4 111.9
80 111.5 111.9
81 111.6 111.9
82 111.9 111.9
83 111.9 111.9
84 111.9 111.9
85 111.9 111.9
Lampiran 15. Histerisis depletion-900 oC ulangan 1
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 42.5 41.7
31 42.7 41.9
32 42.8 42.0
33 42.9 42.1
34 43.2 42.4
35 43.4 42.6
36 43.9 43.1
37 44.3 43.5
38 44.9 44.1
39 45.2 44.4
40 45.5 44.7
41 45.3 45.1
42 45.8 46.4
43 45.9 44.4
44 46.4 44.7
45 47.2 45.1
46 47.3 46.4
47 47.4 47.2
48 47.6 48.4
49 47.8 49.0
50 47.9 49.8
51 48.2 50.1
52 48.4 51.0
53 49.4 52.3
54 53.1 52.5
55 53.3 52.7
56 53.5 54.4
57 55.2 55.3
58 56.1 56.7
59 57.5 56.9
60 57.7 57.4
61 58.2 57.5
62 58.3 57.8
51
2
63 58.6 57.9
64 58.7 59.3
65 60.1 60.6
66 61.4 60.9
67 61.7 61.8
68 62.6 61.8
69 62.6 61.8
70 62.6 61.9
71 62.7 61.9
72 62.7 61.9
73 62.7 61.9
74 62.7 61.9
75 63.0 61.8
76 62.6 61.8
77 62.6 61.8
78 62.6 61.8
79 62.6 61.9
80 62.7 62.0
81 62.8 62.0
82 62.8 62.0
Lampiran 16. Histerisis depletion-900 oC ulangan 2
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 12.3 11.5
31 12.8 12
32 13 12.2
33 13.1 12.3
34 13.5 12.7
35 14 14.8
36 14.2 15
37 14.3 15.1
38 14.6 15.4
39 14.7 15.5
40 14.9 15.7
41 15.1 15.9
42 15.2 16
43 16.9 17.7
44 19.3 20.1
45 19.6 20.4
46 19.8 20.6
47 20.1 20.9
48 21.4 22.2
49 21.6 22.4
50 22 21.2
51 22.3 21.5
52 22.6 21.8
53 22.9 22.1
54 23.1 22.3
55 23.2 22.4
56 23.5 22.7
57 23.6 22.8
58 23.7 22.9
59 23.8 23
60 24.1 23.3
61 24.3 23.5
62 24.5 23.7
63 24.7 23.9
64 24.9 23.8
65 25.4 23.9
66 25.5 24.1
67 25.5 24.3
68 25.5 24.7
69 25.5 25.5
70 25.5 25.5
71 25.5 25.5
72 25.5 25.5
73 25.5 25.5
Lampiran 17. Histerisis depletion-900 oC ulangan 3
Suhu Monoton
naik
Monoton
turun
30 41.2 42.5
31 41.2 42.7
32 42.3 42.8
33 42.5 42.9
34 42.7 43.2
35 42.8 43.4
36 42.9 43.9
37 43.2 44.3
38 43.4 44.9
39 43.9 45.2
40 44.3 45.5
41 44.9 45.9
52
2
42 45.2 47.2
43 45.5 45.2
44 45.9 45.5
45 47.2 45.9
46 48 47.2
47 49.2 48
48 49.8 49.2
49 50.6 49.8
50 50.9 50.6
51 51.8 50.9
52 53.1 51.8
53 53.3 53.1
54 53.5 53.3
55 53.9 53.5
56 54.2 55.2
57 54.5 56.1
58 55 57.5
59 55.4 57.7
60 57.1 58.2
61 52.1 58.3
62 52.4 58.6
63 52.6 58.7
64 52.7 60.1
65 52.9 61.4
66 48.6 61.7
67 48.9 62.6
68 50.5 62.6
69 50.9 62.6
70 51.4 62.7
71 51.8 62.7
72 52.8 62.7
73 55.2 62.7
74 55.3 79.7
75 55.7 62.6
76 56.8 62.6
77 59.4 62.6
78 60.3 62.6
79 60.4 62.7
80 60.6 62.8
81 60.8 62.8
82 61.3 62.8
83 62.6 62.9
84 62.8 62.9
85 62.9 63
86 63 63
87 63 63
88 63 63
53
2
Lampiran 18. Flowchart program mikrokontroler
Mulai
Menerima data dari sensor
cahaya
Terang
?
Redup?
Tutup atap dan hidupkan
relay
Buka atap dan matikan relay
Suhu
<30 0C
Suhu
>60 0C
Tutup atap dan matikan relay
Tutup atap dan hidupkan
relay
Ulangi?
Selesai
Tidak
Tidak
Tidak
Ya
Ya
Ya
Tidak
Ya
Tidak
Ya
54
6
Lampiran 23. Rancang rangkaian elektronik
Lampiran 24. Program sistem pengering otomatis produk pertanian
#include <mega16.h>
// Alphanumeric LCD Module functions
#asm
.equ __lcd_port=0x18 ;PORTB
#endasm
#include <lcd.h>
#include <stdio.h>
#include <delay.h>
eeprom int servo_1=40;
eeprom int servo_2=40;
int count,pos_1, pos_2;
interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)
if(count>620) count=0; PORTC.4=1; PORTC.6=1;
count++;
if(count==pos_1) PORTC.4=0;
if(count==pos_2) PORTC.6=0;
58
7
#define ADC_VREF_TYPE 0x20
// Read the 8 most significant bits
// of the AD conversion result
unsigned char read_adc(unsigned char adc_input)
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage
delay_us(10);
// Start the AD conversion
ADCSRA|=0x40;
// Wait for the AD conversion to complete
while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10;
return ADCH;
#define sw_up PIND.6 //sw4
#define sw_down PINC.0 //sw 2
#define sw_left PINC.1 //sw 1
#define sw_right PIND.7 //sw 3
eeprom int komp_cahaya=0;
eeprom int komp_suhu=0;
int adc_cahaya, adc_suhu, adc_kanan, adc_kiri, status_relay=1,status_atap;
char lcd_buffer[30];
void menu()
awal:
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Mulai Setting");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("<--- --->");
delay_ms(50);
if(sw_right==0)delay_ms(200); goto set_1;
if(sw_left==0)delay_ms(200); goto cibedug;
else goto awal;
set_1:
komp_cahaya=komp_cahaya;
if(sw_right==0)delay_ms(200); komp_cahaya++;
if(sw_left==0)delay_ms(200); komp_cahaya--;
if(komp_cahaya>255)komp_cahaya=255;
if(komp_cahaya<0)komp_cahaya=0;
lcd_clear();
59
8
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("1.Set. S. Cahaya");
adc_cahaya=read_adc(1);
lcd_gotoxy(0,1);
sprintf(lcd_buffer,"%i", adc_cahaya);
lcd_puts(lcd_buffer);
lcd_gotoxy(12,1);
sprintf(lcd_buffer,"%i", komp_cahaya);
lcd_puts(lcd_buffer);
delay_ms(50);
if(sw_up==0)delay_ms(200); goto set_6;
if(sw_down==0)delay_ms(200); goto set_2;
else goto set_1;
set_2:
komp_suhu=komp_suhu;
if(sw_right==0)delay_ms(200); komp_suhu++;
if(sw_left==0)delay_ms(200); komp_suhu--;
if(komp_suhu>255)komp_suhu=255;
if(komp_suhu<0)komp_suhu=0;
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("2.Set. S. Suhu");
adc_suhu=read_adc(0);
lcd_gotoxy(0,1);
sprintf(lcd_buffer,"%i", adc_suhu);
lcd_puts(lcd_buffer);
lcd_gotoxy(12,1);
sprintf(lcd_buffer,"%i", komp_suhu);
lcd_puts(lcd_buffer);
delay_ms(50);
if(sw_up==0)delay_ms(200); goto set_1;
if(sw_down==0)delay_ms(200); goto set_3;
else goto set_2;
set_3:
if(sw_right==0)delay_ms(200); status_relay=1;
if(sw_left==0)delay_ms(200); status_relay=0;
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("3.Tes Blower");
adc_suhu=read_adc(1);
lcd_gotoxy(12,1);
if(status_relay==1) lcd_putsf("Off"); PORTD.0=0;
if(status_relay==0) lcd_putsf("On"); PORTD.0=1;
delay_ms(50);
if(sw_up==0)delay_ms(200); PORTD.0=0; goto set_2;
if(sw_down==0)delay_ms(200); PORTD.0=0; goto set_4;
60
9
else goto set_3;
set_4:
servo_1=servo_1;
if(sw_right==0)delay_ms(200); servo_1++;
if(sw_left==0)delay_ms(200); servo_1--;
if(servo_1>255)servo_1=255;
if(servo_1<0)servo_1=0;
pos_1=servo_1;
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("4.Tes Atap Kanan");
lcd_gotoxy(12,1);
sprintf(lcd_buffer,"%i", servo_1);
lcd_puts(lcd_buffer);
delay_ms(50);
if(sw_up==0)delay_ms(200); goto set_3;
if(sw_down==0)delay_ms(200); goto set_5;
else goto set_4;
set_5:
servo_2=servo_2;
if(sw_right==0)delay_ms(200); servo_2++;
if(sw_left==0)delay_ms(200); servo_2--;
if(servo_2>255)servo_2=255;
if(servo_2<0)servo_2=0;
pos_2=servo_2;
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("5.Tes Atap Kiri");
lcd_gotoxy(12,1);
sprintf(lcd_buffer,"%i", servo_2);
lcd_puts(lcd_buffer);
delay_ms(50);
if(sw_up==0)delay_ms(200); goto set_4;
if(sw_down==0)delay_ms(200); goto set_6;
else goto set_5;
set_6:
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("<---Kembali");
delay_ms(50);
if(sw_left==0)delay_ms(200); goto awal;
if(sw_up==0)delay_ms(200); goto set_5;
if(sw_down==0)delay_ms(200); goto set_1;
else goto set_6;
61
10
cibedug:
lcd_clear();
void tampilan_awal()
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("SISTEM PENGERING");
lcd_gotoxy(4,1);
lcd_putsf("OTOMATIS");
delay_ms(500);
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("Ridwan Siskandar");
lcd_gotoxy(3,1);
lcd_putsf("G751120021");
delay_ms(500);
lcd_clear();
void main(void)
PORTA=0x00; DDRA=0x00;
PORTB=0x00; DDRB=0xFF;
PORTC=0xFF; DDRC=0xFC;
PORTD=0xFF; DDRD=0x00;
DDRD.0=1;
// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 8000,000 kHz
// Mode: Normal top=FFh
// OC0 output: Disconnected
TCCR0=0x01;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x00;
PORTC.2=1;
PORTC.7=1;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x01;
// ADC initialization
// ADC Clock frequency: 1000,000 kHz
// ADC Voltage Reference: AREF pin
// ADC Auto Trigger Source: None
// Only the 8 most significant bits of
62
11
// the AD conversion result are used
ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;
ADCSRA=0x83;
// LCD module initialization
lcd_init(16);
// Global enable interrupts
#asm("sei")
PORTB.3=0;
PORTD.0=0;
pos_1=servo_1;
pos_2=servo_2;
tampilan_awal();
menu();
while (1)
//Program Utama
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
adc_cahaya=read_adc(1);
sprintf(lcd_buffer,"%i", adc_cahaya);
lcd_puts(lcd_buffer);
lcd_gotoxy(0,1);
adc_suhu=read_adc(0);
sprintf(lcd_buffer,"%i", adc_suhu);
lcd_puts(lcd_buffer);
delay_ms(50);
adc_cahaya=read_adc(1);
if(adc_cahaya>komp_cahaya)
pos_1=50;
pos_2=50;
status_atap=1;
PORTD.0=0;
if(adc_cahaya<komp_cahaya)
pos_1=30;
pos_2=30;
status_atap=0;
adc_suhu=read_adc(0);
if((status_atap==0)&&(adc_suhu<(komp_suhu-2)))
PORTD.0=1;
if((status_atap==0)&&(adc_suhu>komp_suhu))
PORTD.0=0;
;
63
12
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kuningan pada tanggal 3 Januari 1989 dari pasangan
Bapak Wawan Setiawan dan Ibu E. Aisah. Penulis merupakan putra pertama dari
dua bersaudara.
Penulis mengikuti pendidikan Dasar di SDN Bojong 1 dan lulus pada
tahun 2001. Pendidikan tingkat menengah dapat diselesikan penulis pada tahun
2004 di SLTPN 1 Cilimus. Pendidikan tingkat atas dapat diselesaikan penulis
pada tahun 2007 di SMAN 1 Mandirancan. Pada tahun yang sama penulis
diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalus USMI dan lulus tahun 2011.
Tahun 2012 penulis melanjutkan studi di program Pascasarjana, mayor Biofisika,
Insititut Pertanian Bogor dan lulus tahun 2014. Penulis pernah menjadi asisten
praktikum fisika dasar periode ajaran 2009/2010 dan 2010/2011, asisten fisika
program Diploma periode ajaran 2013/2014. Anggota HIMAFI staf infokom
periode 2008/2009. Badan pengurus HIMARIKA periode 2010/2011. Selama
perkuliahan penulis aktif dalam berbagai kegiatan seminar-seminar baik di dalam
kampus maupun di luar kampus.
64