MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS TIPE TIPPING BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS276 SKRIPSI VALENTINA SOPHIA MANULLANG

Transkripsi

1 MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS TIPE TIPPING BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS276 SKRIPSI VALENTINA SOPHIA MANULLANG DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

2 MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS TIPE TIPPING BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS276 SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains VALENTINA SOPHIA MANULLANG DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

3 PERSETUJUAN Judul : MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS TIPE TIPPING BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS276 Kategori : SKRIPSI Nama : VALENTINA SOPHIA MANULLANG Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA INSTRUMENTASI Departemen Fakultas : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, Oktober 2013 Diketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Pembimbing, Dr. Marhaposan Situmorang Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc NIP NIP

4 PERNYATAAN MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS TIPE TIPPING BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS276 SKRIPSI Saya mengakui bahwa Skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya Medan, Oktober 2013 VALENTINA SOPHIA MANULLANG

5 PENGHARGAAN Puji dan Syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang dengan limpah karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Skripsi dalam waktu yang telah ditetapkan. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc selaku dosen pembimbing pada penyelesaian Laporan Skripsi ini dan memberikan panduan serta perhatian kepada penulis untuk menyempurnakan laporan Skripsi ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada ketua Departemen Fisika yaitu Bapak Dr. Marhaposan Situmorang dan Bapak Dr. Sutarman, M.Sc selaku Dekan FMIPA, dan kepada semua dosen pengajar dan staf pegawai di Departemen Fisika FMIPA USU. Terima kasih juga kepada Bapak Joko Yulianto, S.Si yang telah membantu saya dalam menyelesaikan Laporan Skripsi ini. Terimakasih juga penulis ucapkan teristimewa kepada kedua orang tua penulis yang telah banyak memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada teman penulis yang selalu memberikan doa dan membantu saya, kawan - kawan mahasiswa Fisika Ekstensi stambuk 2011, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan ini dengan baik. Semoga kita semua tetap kompak dibawah balutan Ikatan Mahasiswa Instrumentasi (IMI). Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya.

6 MODIFIKASI PENAKAR HUJAN OTOMATIS TIPE TIPPING BUCKET DENGAN HALL EFFECT SENSOR ATS 276 ABSTRAK Hujan merupakan salah satu parameter cuaca yang diamati di lingkungan BMKG. Pengukurannya saat ini sudah dilakukan dengan alat otomatis, walaupun begitu masih banyak ditemui pengukuran yang dilakukan dengan alat konvensional di lapangan. Alat otomatis yang ada juga masih mahal maka diperlukan alat pengukur curah hujan yang handal dengan harga yang ekonomis (tekno-ekonomis). Alat ini bekerja menggunakan sensor magnet ATS276. Prinsipnya sama seperti switch yang lainnya, tiap tip yang terjadi, magnet bertemu maka switch akan on. Ketika on, switch akan memberi input ke rangkaian pengolah signal, lalu input tersebut diolah. Setelah diolah, hasil pengolahan datanya ditampilkan di monitor dan disimpan. Percobaan ini adalah memodifikasi sebuah alat pengukur curah hujan yang telah ada dengan mengganti sensor magnet yang lebih mudah penggunaannya. Sensor magnet sebagai penakar curah hujan menggunakan jenis tipping bucket dengan resolusi alat sebesar 0.5 mm. Alat ini akan menampilkan hasil pengukurannya serta menyimpan hasil pengukurannya di komputer. Hasil pengukuran yang dicapai dengan alat ini menghasilkan data dengan tingkat keakuratan sekitar 98%. Kata Kunci : curah hujan, pengukur curah hujan, sensor magnet ATS 276

7 MODIFICATION OF AUTOMATIC RAIN GAUGE TYPE TIPPING BUCKET WITH HALL EFFECT SENSOR ATS276 ABSTRACT Rain is one of the meteorological parameters were observed in the BMKG. Current measurement is done by an automated tool, although it is still commonly found measurements made with conventional tools in the field. Existing automatic tools are still expensive then needed rain gauges are reliable at an economical price (technoeconomic). It works using a magnetic sensor ATS276. The principle is the same as the other switches, each tip is happening, magnet meets the switch will be on. When on, the switch will provide input to the signal processing circuit, the input is processed. Once processed, the data processing results displayed on a monitor and stored. This experiment was modifying a rainfall gauge to replace existing magnetic sensor that is more easy to use. Magnetic sensors as graduated rainfall using a tipping bucket type tool with a resolution of 0.5 mm. This tool will display the measurement results and measurement results in a computer store. The measurement results were achieved with these tools produce data with about 98% accuracy rate. Keywords: rainfall, rainfall gauges, magnetic sensors ATS 276

8 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN... i PERNYATAAN... ii PENGHARGAAN... iii ABSTRAK... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Tempat dan Waktu Penelitian Alat dan Bahan Metode Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Hujan Pengertian Curah Hujan Penakar Hujan Hall Effect Sensor Integrated Circuit Multivibrator / IC Saklar Elektronik / IC Universal Serial Bus (USB) Port BAB III SISTEM KERJA RANGKAIAN 3.1 Diagram Blok Perancangan Sensor Penakar Hujan Otomatis Tipping Bucket Perancangan Rangkaian Sensor Hall Effect Perancangan Rangkaian Pengolah Sinyal Monostable Perancangan Rangkaian Saklar Elektronik Antarmuka / Interface Pembacaan Data di Komputer Rancangan Penyajian Data Dalam Bentuk Tabel dan Grafik Rancangan Penyimpanan Data ke Hardisk... 36

9 BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT 4.1 Uji Perangkat Keras Uji Sensor Tipping Bucket Pembuatan Perangkat Lunak / Software Penyimpanan Data Perbandingan engan Pengamatan Manual BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Tingkatan Hujan Berdasarkan Intensitasnya 7 Tabel 2.2 Pengaturan Rangkaian Multivibrator pada IC Tabel 2.3 Fungsi Masing-Masing Pin Pada IC Tabel 4.1 Pengujian Sensor Tipping Bucket 41 Tabel 4.2 Katagori Hujan berdasarkan Intensitas Curah Hujan Tiap 1 jam 43 Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Pengukuran Penakar Hujan Manual dan Otomatis 48

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Penakar Hujan Obs 9 Gambar 2.2 Penakar Hujan Hellman 10 Gambar 2.3 Penakar Hujan Tipping Bucket 10 Gambar 2.4 Cara kerja penakar hujan jenis Tipping Bucket 12 Gambar 2.5 Prinsip kerja Hall Effect Sensor 14 Gambar 2.6 Hall effect sensor tipe ATS Gambar 2.7 Bentuk rangkaian pada hall effect latch sensor ATS Gambar 2.8 Connection diagram IC Gambar 3.1 Blok Diagram Penakar Hujan Otomatis Tipe Tipping Bucket 22 Gambar 3.2 Penakar Hujan Otomatis Sistem Jungkitan 24 Gambar 3.3 Rangkaian pull up pada hall sensor 25 Gambar 3.4 Pin pada IC Gambar 3.5 Skematik Rangkaian Multivibrator Monostable 27 Gambar 3.6 Skematik Rangkaian Saklar Elektronik IC Gambar 3.7 Rangkaian USB Joypad 30 Gambar 3.8 Skematik Rangkaian Joypad 31 Gambar 3.9 Diagram Alir Program Pembacaan Curah Hujan 32 Gambar 4.1 Penakar Hujan Tipping Bucket 39 Gambar 4.2 Tampilan Awal Program Perekam Data Hujan 41 Gambar 4.3 Tampilan Total Curah Hujan 42 Gambar 4.4 Tampilan Intensitas Curah Hujan 43 Gambar 4.5 Tampilan Intensitas Curah Hujan 44 Gambar 4.6 Tampilan Intensitas Curah Hujan Maksimum 44 Gambar 4.7 Tampilan Grafik Intensitas Curah Hujan 45 Gambar 4.8 Tampilan Tabel Curah Hujan 46 Gambar 4.9 Data Yang Tersimpan di Dalam Komputer 46 Gambar 4.10 Tampilan Data Yang Tersimpan Dalam Excel 47 Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Pengamatan Curah Hujan Secara Otomatis Dengan Curah Hujan Manual / Observatorium 49