Pembuatan Sistem Akuisisi Data Pengukur Suhu Menggunakan Labview Interface For Arduino (LIFA)

Transkripsi

1 Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika (JMPF) 25 Pembuatan Sistem Akuisisi Data Pengukur Suhu Menggunakan Labview Interface For Arduino (LIFA) 1 1 Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Jalan Ir. Sutami Nomor 36A Surakarta jamzuri@staff.uns.ac.id Abstrak Peneliti bertujuan untuk membuat sistem akuisisi data pengukur suhu menggunakan LabVIEW Interface For Arduino (LIFA) yang merupakan pengembangan sistem pengukur suhu digital display LCD sehingga hasil pengukuran tidak dapat disimpan atau dihubungkan ke Personal Computer (PC). Komponen utama penelitian : sensor suhu IC LM35, mikrokontroler ATMEGA 328 (Arduino UNO) dan PC. Prinsip kerja sensor suhu IC LM35 akan mengirimkan sinyal perubahan suhu menjadi perubahan menjadi perubahan tegangan listrik 10 mv/ 0 C. Selanjutnya tegangan akan dikonversikan oleh ADC (Analog to Digital Converter) oleh mikrokontroler ATMEGA328 (Arduino UNO). Mikrokontroler ATMEGA328 (Arduino UNO) akan mengolah data hasil pengukuran tegangan menjadi nilai suhu yang terukur oleh sensor. Selanjutnya akan mengirimkan data ke PC (Personal Computer ) melalui serial port untuk diproses hingga dapat dibaca oleh PC menggunakan program LabVIEW, Maka data hasil pengukuran dapat disimpan ke PC dan disebarkan kembali secara real time (Online). Target penelitian ini adalah menghasilkan sistem akusisi data yang user friendly, riil time dan akurat. Sehingga dapat bermanfaat untuk diaplikasikan pada eksperimen yang memerlukan data akuisisi khususnya pengukur suhu.. Kata kunci : Sensor, serat optik, lekukan 1. Pendahuluan Termometer sebagai alat pengukur suhu, sangat diperlukan dalam dunia ilmu pengetahuan, secara khusus dalam berbagai kegiatan eksperimen fisika. Selain penggunaan termometer analog, dalam perkembangan teknologi ditemukan termometer digital yang menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian memuai dan pemuaianya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan ditampilkan dalam bentuk angka yang mudah untuk dibaca dan dipahami. (Muhamad Farhan, 2012). ada empat jenis utama sensor suhu yang umum digunakan, yaitu Thermocouple (T/C), Resistance Temperature Detector (RTD), termistor dan IC sensor (Hanafiyah, 2013). Termometer terus dikembangkan untuk memberikan kemudahan dan ketepatan yang lebih baik bagi penggunanya. Teknologi instrumentasi mengenai pengukuran temperatur dengan cara otomatis yakni dengan menggunakan sensor suhu mulai banyak dikembangkan. Salah satu pengembangan alat pengukur suhu adalah Alat Ukur Temperatur Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535 dengan Tampilan LCD (Dallas Simanjuntak, 2008). Pada alat ini digunakan sebuah mikrokontroler ATmega 8535, sensor temperatur LM35 dengan tampilan LCD (Liquid Crystal Display). Mikrokontroler ATmega 8535 sebagai otak dari sistem yang berfungsi menerima data dari hasil pengukuran sensor suhu tersebut. Kemudian data temperatur akan diubah menjadi data digital yang ditampilkan pada LCD. Dipergunakan Sensor deteksi suhu LM35 yang mempunyai kelebihan dapat dikalibrasikan langsung dalam C yang dikemas dalam bentuk Integrated Circuit, dengan output tegangan linier terhadap perubahan suhu. (Dallas Simanjuntak, 2008) Display data masih menggunakan LCD yang dapat dikembangkan dengan PC sebagai penampil visual seperti telah digunakan pada Design Real Time Battery Monitoring System Using LabVIEW Interface For Arduino (LIFA) (Anif Jamaluddin, 2013). hardware dan software untuk sensor, mikrokontroler Arduino Uno dan LabVIEW yang merupakan display utama untuk akuisisi data sehingga data yang diperoleh dapat ditampilkan pada PC. Arduino dipergunakan banyak orang adalah karena sifatnya yang open source, baik untuk hardware maupun software-nya (Feri Djuandi, 2011). Arduino tidak hanya sekedar alat pengembangan, tetapi merupakan kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated

2 Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika (JMPF) 26 Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller (Dian Artanto, 2012). LabVIEW mempunyai program aplikasi antarmuka visual. Keunggunalan LabVIEW sebagai pemrograman visual berbasis grafis dengan bahasa pemrograman berupa bahasa gambar atau disebut bahasa G, LabVIEW dapat juga dibuat user interface menggunakan tools dan obyek tertentu. (Manggar Riyan Mirani). Software LabVIEW menyediakan toolkit yang langsung dapat dijalankan bersama Arduino ialah LabVIEW Interface for Arduino (LIFA), perpaduan keduanya dapat mendukung eksperimen menjadi mudah dan menarik. Rumusan masalah pada penelitian ini yaitu: 1. Apakah sensor suhu LM35 dan LIFA dapat digunakan sebagai rancang bangun membuat alat untuk mengukur suhu? 2. Apakah sensor suhu LM35 dapat digunakan sebagai kalibrasi pengukur suhu dengan menggunakan LIFA? 3. Apakah LIFA digunakan untuk memonitoring suhu? Pembatasan masalah: 1. Fokus pada monitoring pengukuran suhu. 2. Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino Uno jenis AT Kalibrasi alat pengukur suhu menggunakan sensor suhu LM 35 dan LIFA. 4. Software LabVIEW digunakan untuk menampilkan hasil pengukuran suhu di PC. 5.Untuk menampilkan data suhu diguna-kan PC dengan sistem Windows. 2. Pembahasan Tempat Penelitian Di bengkel Program Studi P. Fisika Jurusan P.MIPA FKIP UNS. Dilakukan pada bulan Agustusi 2014 sampai Nopember Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen. 2.1Alat dan Bahan a. Arduino (mikrokontroler) b. Sensor suhu (IC LM35) c. Laptop d. Software LabVIEW e. IC LM358DZ f. Potensiometer 10 K Ω g. PCB + Kabel h. Resistor 150 Ω (dua buah) i. Resistor 2K Ω j. Resistor 10K Ω k. Resistor 1K5 Ω l. Kapasitor 100 nf (dua buah) m. Kapasitor 1 μf 2.2 Percobaan a. Termometer Digital, Raksa, Alkohol b. Es c. Air d. Gelas Ukur e. Pemanas f. Statip 2.3 Desain Alat Gambar 1. Alat ukur suhu dengan PC Sensor suhu LM35 Arduino Gambar 2. Diagram Blok Sistem Start Inisialisasi Port Baca sensor (Pin Analog) Pengkondisian sinyal Proses data pada mikrokontroler Proses perhitungan data voltasex100 Display data pada Laptop Finish Gambar 3. Flowchart Program Pengukur Suhu 2.4 Prosedur Pembuatan Alat Pembuatan alat pengukur suhu : a. Menggambar desain alat. b. Menginstal LabVIEW Interface for Arduino pada PC. c. Download Arduino toolkit, yang bernama LabVIEW Interface For Arduino. Sebelum

3 Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika (JMPF) 27 menginstal Arduino toolkit, perlu mendownload dan menginstal VIPM, yang nantinya diperlukan untuk membantu proses instalasi Arduino toolkit pada LabVIEW. Gambar 4 menunjukkan tampilan VIPM. ada dengan cara membuka IDE Arduino klik file klik open kemudian cari folder yang bernama LIFA_Base yang terletak di direktori dimana LabVIEW Interface for Arduino terinstal. Kemudian cari file IDE arduino yang bernama LIFA_Base, lalu klik open sehingga jendela IDE terbuka seperti paga Gambar 5. a. Gambar 4. Tampilan VI Package Manager d. Membuat program dengan LIFA e. Setelah LabVIEW Interface for Arduino (LIFA) terinstal, maka arduino dapat digunakan langsung pada LabVIEW sehingga dapat dibuat program pada block diagram LabVIEW. f. Mengatur display pada LabVIEW g. Setelah program pada block diagram berhasil dibuat dan tidak ada bagian yang error, maka langkah selanjutnya yang dapat dilakukan adalah mengatur tampilan pada front panel LabVIEW sehingga display tersebut terlihat rapi dan menarik. h. Membuat package untuk sensor LM35 i. Dalam menguji LM35 digunakan air yang diukur suhunya. Jika kaki-kaki LM35 tidak dilindungi maka tentunya akan rusak. Oleh karena itu perlu dirancang package sensor LM35 sehingga kaki-kaki LM35 terlindungi dari air. j. Menguji alat dengan mengukur suhu air yang dipanaskan dan membandingkan hasilnya dengan termometer yang sudah sering digunakan untuk praktik. 2.5 Prosedur Penggunaan Alat Langkah-langkah untuk menggunakan alat pengukur suhu : a. Memasang sensor IC LM35DZ ke Arduino. b. Pemasangan kaki-kaki sensor yakni VCC, output, dan ground c. Memasang board Arduino ke PC. d. Ketika board Arduino dihubungkan ke PC, maka akan port yang terpasang Arduino akan terbaca. e. Mengupload IDE Arduino f. Agar program dapat dijalankan, maka arduino harus diisi program. Karena coding sudah dibuat pada LabVIEW, maka tidak perlu dibuat coding pada arduino. Hal yang perlu dilakukan ketika menggunakan LIFA adalah hanya mengupload IDE yang sidah Gambar 5. LIFA Base Arduino IDE g. Jika jendela seperti gambar 4.5 sudah terbuka, selanjutnya mengupload IDE tersebut ke board Arduino yang sudah terhubung dengan PC dengan cara mengklik tanda kemudian tunggu sampai proses selesai. h. Membuka program LabVIEW yang telah dibuat. i. Setelah program LabVIEW dibuka kemudian mengatur tipe board arduino yang digunakan, pin analog yang dihubungkan, dan mengisi COM yang terbaca pada PC/laptop. j. Meletakkan sensor pada benda yang akan diukur suhunya k. Data secara otomatis akan tercatat di PC l. Langkah-langkah kalibrasi alat: m.menyiapkan sensor suhu LM35 dan termometer lain n. Menyiapkan gelas ukur yang sudah diisi air. o. Memasukkan termometer ke dalam gelas ukur. p. Memanaskan kalorimeter dengan bunsen q. Setiap kenaikan 2 C menghentikan pemanasan dan melakukan pencatatan data dari setiap termometer. r. Mencatat hasilnya dalam tabel s. Mengulang langkah 4-6 untuk suhu es sampai suhu ari mendidih.

4 Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika (JMPF) 28 Hasil penelitian adalah instrumen monitoring data temperatur dengan komputer yang diprogram menggunakan perangkat lunak LabVIEW dipadukan dengan program Arduino, LIFA (Lab VIEW Interface for Arduino). Yang me nyajikan informasi dari grafik perubahan temperatur terhadap waktu, dan tabel hasil pengukuran temperatur. Tampilan pada jendela front Gambar 6. Tampilan LabVIEW Pada display tersebut terdapat bagian-bagian yang meliputi: Board Type Digunakan untuk mengatur tipe board arduino yang dipakai dari beberapa pilihan, yakni Uno, Mega, Dimuel, Analog Input Digunakan untuk mengatur pin analog yang digunakan, harus disesuai -kan dengan pin pada board arduino yang dihubungkan output LM35. VISA Resource Digunakan untuk menyesuaikan COM Arduino yang terbaca pada PC. Current Time Penunjukkan waktu setiap saat display LabVIEW dibuka. Stop Digunakan untuk stop running program yang sedang berjalan. Sensor Digunakan untuk menjalankan atau menghentikan aliran data dari sensor, agar dapat terbaca pada PC melalui display LabVIEW. Reset Tabel Digunakan untuk mereset tabel yang berisi data yang terbaca, sehingga ketika tombol ini diaktifkan maka tabel yang berisi data akan dikosongkan dan mulai dari awal lagi. Voltage Blok sebagai penunjukkan besarnya voltase atau tegangan yang terbaca. Suhu Menunjukkan suhu yang sedang terbaca secara digital dalam 0 C. Grafik Temperatur Grafik sumbu x menunjukkan waktu dan sumbu y menunjukkan temperatur dalam 0 C yang terbaca setiap detik. Tabel Merekam data yang terbaca setiap detik yang ditampilkan dalam bentuk tabel. Rangkaian alat pengukur suhu terdiri dari sensor suhu LM35, laptop, board arduino (mikrokontroler ATMega328) dan rangkaian tambahan berupa pengkondisan sinyal berupa penguat non inverting. Rangkaian dibuat dari dua buah resistor 150K yang diparalel membentuk resistor 75K yang diseri dengan kapasitor 1uF. Rangkaian RC-Seri merupakan rekomendasi dari datasheet LM35. Tegangan keluaran kemudian diumpankan ke penguat tak-membalik dengan faktor penguatan yang dapat diatur menggunakan resistor variabel. Gambar 7. Rangkaian Pengkondisian Sinyal Gambar 8. Alat Yang Dibuat Tabel 1. Hasil Percobaan Data ke- Sensor pengukur suhu / termometer dalam 0 C Alkohol raksa digital lm

5 Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika (JMPF) Kesimpulan dan Saran Pengujian sensor LM35 dilakukan untuk memastikan bahwa sensor telah bekerja dengan baik. Secara teori, sensor suhu LM35 memiliki karakteristik sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mvolt/ºc, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam Celcius. Untuk pembuatan alat ini sudah dibuat coding Labview yang sesuai dengan karakteristik tersebut sehingga data yang ditampilkan pada display labview langsung dalam celcius. Ketika LM35 dipasang rangkaian tambahan untuk pengkondisian sinyal yang lebih stabil jika dibandingkan dengan LM35 tanpa rangkaian tambahan, maka akan diperoleh data yang lebih akurat. Dari pengujian yang dilakukan, dihasilkan data perbandingan antara suhu yang diukur menggunakan beberapa termometer dengan data yang dihasilkan sensor LM35. Data hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 5.2 dan Gambar 5.14 merupakan grafik yang merepresentasikan hasil data. Ketika mengukur suhu air yang dipanaskan suhunya terus naik 5 0 C. Maka pengukuran suhu dengan LM35 sudah menunjukkan kenaikan temperatur secara linier pula. Data perbandingan antara termometer digital dengan data dari sensor LM35 dapat dilihat pada Gambar Garis yang terbentuk pada grafik linier dengan R 2 = 0,999, yang menunjukkan kecocokan kedua data. Daftar Pustaka Agus Zulhendri Rancang Bangun Sistem Monitoring dan Pengendalian Level Cairan dengan LabVIEW Berbasis Mikrokontroler Mbed NXP LPC1768. ISSN Ali Muhammad Hanafiyah Jenis-jenis Sensor. Diakses: zone94.blogspot.com/2013/08/jenis-jenissensor.html (25 Januari 2014, pukul 22:10) Feri Juandi Pengenalan Arduino. Diakses 20 Desember 2013 pukul PM) G.Giri Kumar, et.all Water Tank Depth Sensor Using Arduino-Labview Interface. Department of Electrical & Electronics Engineering Gokaraju Rangaraju Institute of Engineering & Technology Bachupally, Hyderabad. Hans-Petter Halvorse. Introduction to Arduino. Telemark University College, Faculty of Technology, Department of Electrical Engineering, Information Technology and Cybernetics. Herwin. LabVIEW. presscom/labview/ (Diakses 20 januari 2014 pukul AM) Mirani, Manggar Riyan, dkk Penentuan Besar dan Posisi Masa Koreksi pada Penyeimbangan Rotor Menggunakan LabVIEW. Prosiding Pertemuan Ilmiah XXV HFI Jateng dan DIY. Halaman 150. Muhamad Farhan Jenis-jenis Termometer dan Penjelasannya. Diakses: /06/jenisjenis-termometer-dan-penjelasanya.html (25 Januari 2014, pukul 21:04) Simanjuntak, Dallas Alat Ukur Temperatur Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535 dengan Tampilan LC. Universitas Sumatera Utara. Setiawan Ari Wibowo Pengendalian Level Ketinggian Air Dengan Menggunakan Kendali Logika Fuzzy. Perpustakaan UNIKOM. Anif Jamalluddin, dkk Design Real Time Battery Monitoring System Using LabVIEW Interface For Arduino (LIFA). Proceedings Anonim LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors. Texas Instrument (SNIS159C AUGUST 1999 REVISED JULY 2013).