BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Diagram Blok Pada kegiatan ini proses perancangan sistem merupakan bagian yang sangat penting, karena akan menentukan seperti apa alat yang akan dibuat. Perancangan sistem ini akan digambarkan dalam bentuk diagram blok. Dimana pada diagram blok ini akan diperlihatkan bagaimana gambaran dari alat yang dibuat. Dalam diagram blok ini juga akan diketahui sistem kerja dari alat tersebut. Adapun diagram blok dari perancangan sistem alat ini adalah seperti pada Gambar 6. dibawah ini. Baterai Potensiometer Sensor Suhu LM35 ADC ARDUINO DUEMILANOVE PLX DAQ SD CARD Gambar 6. Diagram Blok Rangkaian Sistem data logger ini dibangun dari arduino duemilanove ATMega 328P sebagai mikrokontrolernya dan SD card sebagai media simpannya. Dari diagram blok diatas terlihat bahwa media terlihat bahwa file sistem ini terdiri dari beberapa blok diagram. Berikut ini adalah fungsi dari tiap-tiap blok pada Gambar 3.1 yaitu : 1. Blok Sensor Suhu LM35 : Sebagai sensor suhu yang digunakan untuk mengukur suhu baterai. 2. Blok Potensiometer : Sebagai pembagi tegangan yang digunakan sebagai sensor tegangan. 3. Blok ADC : Sebagai pengkonversi data analog dari sesor menjadi digital. 4. Arduino Duemilanove :Sebagai mikrokontroler nya Arduino ini menggunakan ATMega 328P. 5. PLX DAQ : Sebagai media untuk menampilkan hasil data dari sensor dan untuk menampilkan grafik secara real time.

2 19 6. SD Card : Sebagai media penyimpanan yang digunakan untuk menyimpan hasil data dari sensor 3.2 Diagram Alir Perancangan Sistem START Perancangan Sistem Pengukuran Persiapan Alat dan Komponen Pengujian Alat dan Komponen Tidak Apakah Pengujian Sudah Selesai? Ya Perakitan Sistem Rancang Bangun Data Logger Pengukuran Karakteristik Baterai Pembuatan Program Pengujian Alat Pengambilan Data dari Hasil Pengukuran END Gambar 7. Diagram Alir Perancangan Sistem

3 Diagram Alir Program Mikrokontroler START Inisialisasi Pin yang Digunakan Putar Potensiometer Untuk 5 Posisi Ambil data Suhu dan Tegangan dari Baterai Konversi data Tegangan dan Suhu dengan ADC Simpan Data pada Micro SD Tampilkan Data dan Grafik pada Microsoft Excel Tidak Apakah Sudah mencapai 5 posisi? Ya Putar Kembali Potensiometer ke posisi awal END Gambar 8. Diagram Alir Program Mikrokontroler

4 21 Program mikrokontroler ini menggunakan Arduino Duemilanove ATMEGA 328 P sebagai pengendalinya, Sensor LM35 sebagai sensor suhu, dan potensiometer sebagai pembagi tegangan yang dimanfaatkan sebagai sensor tegangan, dan menggunakan Micro SD sebagai media penyimpanan datanya. Mikrokontroler berfungsi sebagai pengontrol rangkaian di mulai dari (start) hingga berhenti (stop). Berikut adalah penjelasan dari Gambar 8. Diagram Alir Program Mikrokontroler yang digunakan : 1. Start merupakan perintah untuk memulai program. 2. Inisialisasi PIN yang digunakan untu mensetting semua port yang digunakan di arduino, yang difungsikan sebagai Input dan Output. 3. Putar potensiometer untuk 5 posisi merupakan pengubahan hambatan pada potensiometer dengan memerintahkan stepper motor yang sudah dihubungkan dengan potensiometer, dan pada perintah ini program pada pergeraakan stepper motor telah ditentukan. 4. Ambil data tegangan dan suhu dari baterai, Sensor LM35 dan potensiometer akan mendeteksi suhu dan tegangan pada baterai dan kemudian mengirim data yang dibaca oleh sensor ke arduino duemilanove. 5. Konversi nilai tegangan dan suhu dengan menggunakan ADC (Analog Digital Konverter). Karena data yang didapatkan dari sensor merupakan data analog sehingga harus di konversi menjadi nilai digital. 6. Simpan data pada Micro SD dan tampilkan data secara real time pada Microsoft Excel. 7. Apakah sudah mencapai 5 posisi? Jika tidak, maka ulangi program ke pemutaran potensio meter untuk posisi berikutnya. Jika ya, maka lanjutkan ke perintah berikutnya. 8. Putar Kembali Potensiometer ke posisi awal, perintah ini untuk mengembalikan potensiometer ke posisi awal dengan dikontrol oleh motor stepper. 9. End merupakan perintah untuk mengakhiri program setelah semua perintah selesai dijalankan.

5 Diagram Alir Program Mikrokontroler Untuk Proses Discharge Baterai START Inisialisasi Pin yang Digunakan Putar Potensiometer dengan Motor Stepper sebanyak 345 Step Ambil data Suhu, Tegangan, dan Arus dari Baterai Konversi data Tegangan, Suhu, Arus dengan ADC Simpan Data pada Micro SD Tampilkan Data dan Grafik pada Microsoft Excel Tidak Apakah Pengukuran Sudah selesai? Ya Putar Kembali Potensiometer ke posisi awal END Gambar 9. Diagram Alir Program Mikrokontroler Untuk Proses Discharge baterai

6 23 Program mikrokontroler ini menggunakan Arduino Duemilanove ATMEGA 328P sebagai pengendalinya, Sensor LM35 sebagai sensor suhu, dan potensiometer sebagai pembagi tegangan yang dimanfaatkan sebagai sensor tegangan, dan menggunakan Micro SD sebagai media penyimpanan datanya. Mikrokontroler berfungsi sebagai pengontrol rangkaian di mulai dari (start) hingga berhenti (stop). Berikut adalah penjelasan dari Gambar 9. Diagram Alir Program Mikrokontroler untuk proses discharge baterai yang digunakan : 1. Start merupakan perintah untuk memulai program. 2. Inisialisasi PIN yang digunakan untu mensetting semua port yang digunakan di arduino, yang difungsikan sebagai Input dan Output. 3. Putar potensiometer sebanyak 345 step, perintah ini merupakan pengubahan hambatan pada potensiometer dengan memerintahkan stepper motor yang sudah dihubungkan dengan potensiometer. Perintah pada pergerakan stepper motor ini telah ditentukan ditentukan pada program. 4. Ambil data tegangan dan suhu dari baterai, Sensor LM35 dan potensiometer akan mendeteksi suhu dan tegangan pada baterai dan kemudian mengirim data yang dibaca oleh sensor ke arduino duemilanove. 5. Konversi nilai tegangan dan suhu dengan menggunakan ADC (Analog Digital Konverter). Karena data yang didapatkan dari sensor merupakan data analog sehingga harus di konversi menjadi nilai digital. 6. Simpan data pada Micro SD dan tampilkan data secara real time pada Microsoft Excel. 7. Apakah pengukuran sudah selesai? Jika tidak, maka ulangi pengukuran. Jika ya, maka lanjutkan ke perintah berikutnya. 8. Putar Kembali Potensiometer ke posisi awal, perintah ini untuk mengembalikan potensiometer ke posisi awal dengan dikontrol oleh motor stepper. 9. End merupakan perintah untuk mengakhiri program setelah semua perintah selesai dijalankan.

7 Diagram Alir Program Arduino IDE START Inisialisasi Konstanta dan Variabel Inisialisasi I/O untuk Pendeteksian SD Card, Stepper Motor, dan Sensor Panggil Fungsi Void Eror Ya Apakah SD Card Tersedia? Ya Apakah Inisialisasi SD Card Gagal? Tidak Buat File TXT Baru Tidak Tampilkan Pesan pada Microsoft Excel Card failed or not Present Putar Potensiometer dengan Stepper Motor Tampilkan data Tegangan dan Suhu pada Microsoft Excel dan Simpan pada SD Card Buat Grafik Waktu vs Tegangan dan Waktu vs Suhu END Gambar 10. Diagram Alir Program Arduino IDE 1.0.1

8 25 Diagram alir program Arduino IDE yaitu program untuk membaca besar tegangan dan suhu pada baterai. Sekaligus menampilkannya pada serial monitor tepatnya pada Program PLX DAQ dan kemudian menyimpan datanya pada SD Card. Adapun diagram alir program Arduino IDE dapat dilihat pada Gambar 10. Diagram Alir Program Arduino IDE Berikut ini merupakan penjelasan dari diagram alir program arduino IDE yaitu : 1. Start merupakan perintah untuk memulai program. 2. Inisialisasi Konstanta dan Variabel untuk menginisialisasi kan konstanta dan variabel apa saja yang digunakan dan kemudian memfungsikannya. 3. Inisialisasi I/O untuk pendeteksian SD Card, Stepper Motor, Sensor, Petensiometer untuk mensetting senua port yang digunakan di arduino yang di fungsikan sebagai input output pada SD Card, Stepper Motor, Sensor dan potensiometer. 4. Apakah SD Card tersedia? Untuk memberikan perintah pada program selanjutnya. Jika TIDAK maka PLX DAQ akan menampilkan Card failed or not present sehingga program akan kembali di inisialisasikan. Jika YA maka akan dilanjutkan menginisialisasi SD card. 5. Inisialisasi SD Card gagal?, Untuk memberikan perintah pada selanjutnya. Jika YA maka program akan memanggil void error sehingga program akan kembali ke inisialisasi I/O. Jika TIDAK maka akan dilanjutkan untuk membuat file baru. 6. Buat File TXT baru untuk memberikan perintah pada program membuat file baru dengan format TXT. 7. Putar Potensiometer dengan Stepper Motor, merupakan perintah untuk menjalankan stepper motor untuk merubah hambatan sehingga arus pada baterai akan berubah. 8. Tampilkan data Tegangan dan Suhu pada Microsoft Excel kemudian simpan data per detik. Untuk menampilkan hasil pembacaan sensor suhu dan tegangan yang kemudian akan disimpan pada SD Card dalam setiap detiknya. 9. Buat Grafik, Untuk membuat grafik Waktu VS Suhu dan Waktu VS Tegangan secara real time pada media Microsoft Excel. 10. END, Untuk mengakhiri program.

9 Perancangan Stepper Motor dengan Potensiometer dan Baterai Pada Datasheets dari stepper motor diketahui bahwa 1 step = 5,625 o, Maka untuk mendapatkan 1 putaran penuh atau 360 o diperlukan sebanyak 64 step. Telah diukur bahwa sudut pada potensiometer dari nilai hambatan terbesar (A) ke nilai hambatan terkecil (B) adalah sekitar 330 o maka disini akan dibutuhkan step sebanyak 58,66 step untuk mendapatkan nilai hambatan yang paling kecil. 330 o Gambar 11. Sudut antara nilai hambatan terbesar (A) ke nilai hambatan terkecil (B) Pada perancangan ini, setiap step dari motor stepper dikelola dengan menggunakan program dari Arduino IDE 1.0.1, namun perhitungan step pada program yang digunakan akan menghitung setiap kali motor stepper bergerak. Contohnya, jika pada biasanya (Datasheets) 1 step adalah setelah A, B, C, dan D bergerak maka pada program akan menghitung step pada setiap langkah tersebut, dimana 1 step pada Datasheet dihitung 4 step oleh program. Dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 1. Keterangan jumlah Step pada Motor Stepper Keterangan Step Keterangan D C B A ( Pada Program Arduino) (Datasheets) step = 1,406 o step = 1,406 o 1 Step step = 1,406 o o step = 1,406 o Dari tabel diatas maka dapat dihitung jumlah step yang dibutuhkan untuk mendapatkan sudut sebesar 330 o adalah sekitar 58,66 step atau 234,64 step untuk dicantumkan pada program Arduino IDE Berikut ini merupakan penggalan program untuk menggerakkan motor stepper dengan menggunakan Arduino IDE : for (int i=1; i<235; i++) step1(); //untuk menggerakkan A delay(delaytime); step2(); //untuk menggerakkan B

10 27 delay(delaytime); step3(); //untuk menggerakkan C delay(delaytime); step4(); //untuk menggerakkan D delay(delaytime); Setelah potensiometer dengan motor stepper dirancang kemudian dijalankan dengan program maka akan didapatkan nilai hambatan yang terkecil dari potensiometer yaitu 1,8 Ω yang kemudian dihubungkan dengan baterai. Berikut merupakan gambar 12. Rangkaian Elektronika Baterai dengan Potensiometer : Gambar 12. Rangkaian Elektronika Baterai dengan Potensiometer 3.6 Perakitan Alat Rancang Bangun Data Logger Pada Pengukuran Arus, Tegangan, dan Suhu dari Suatu Baterai dengan Pemberian Beban Berbasis Arduino Duemilanove Gambar 13. Gambar Visio Rangkaian Alat Rancang Bangun Data Logger Pada Pengukuran Arus, Tegangan, dan Suhu dari Suatu Baterai dengan Pemberian Beban Berbasis Arduino Duemilanove

11 28 Gambar 14. Gambar Modul Rancang Bangun Data Logger Pada Pengukuran Arus, Tegangan, dan Suhu dari Suatu Baterai dengan Pemberian Beban Berbasis Arduino Duemilanove Gambar 15. Gambar Pengujian Modul Rancang Bangun Data Logger Pada Pengukuran Arus, Tegangan, dan Suhu dari Suatu Baterai dengan Pemberian Beban Berbasis Arduino Duemilanove

12 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Modul Arduino Duemilanove Arduino yang digunakan dalam pembuatan datalogger ini merupakan modul arduino yang dibeli dipasaran, Arduino Duemilanove dengan Atmega 328P memiliki 14 digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan untuk PWM outputs), 6 analog inputs, 16 MHz crystal oscillator, USB connection, power jack, ICSP header, dan reset button. Pengujian rangkaian modul arduino ini dilakukan dengan cara memasukkan program ke dalam mikrokontroler melalui personal computer, pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah modul arduino ini dapat bekerja dengan baik. Pengujian Modul Arduino Duemilanove ini dilakukan dengan cara mengirim program ke arduino dengan perintah untuk mengedipkan LED yang terdapat pada pin 13 pada modul ini. Jika LED pada pin tersebut berkedip sesuai dengan program, maka dapat disimpulkan bahwa modul ini dalam keadaan baik. Berikut ini adalah listing program yang digunakan untuk mengedipkan LED pada pin 13 modul ini. void setup() pinmode(13, OUTPUT); void loop() digitalwrite(13, HIGH); delay(1000); digitalwrite(13, LOW); delay(1000); //menyatakan pin 13 sebagai output. // menyalakan LED di pin 13 Arduino // delay selama 1 detik // mematikan LED di pin 13 Arduino // delay selama 1 detik

13 Pengujian Modul SD Card Modul sd card yang digunakan dalam pembuatan modul ini merupakan modul SD Card yang dibeli di pasaran, modul SD Card ini memiliki 6 pin dari MMC/S card yang dihubungkan dengan modul arduino yaitu SCK, Data INPUT / MOSI, Data OUT / MOSO, CS, GND, dan VCC. Pin-pin ini dihubungkan secara berurutan dari MOSI, MOSO, SCK langsung ke pin 11, 12, 13 modul arduino, penempatan ke tiga pin tersebut tidak boleh diubah. Sedangkan untuk pin CS penempatan pin nya dapat diganti, namun dalam penelitian ini pin yang digunakan untuk CS adalah pin 4 pada modul arduino. Berikut ini merupakan gambar 14 yang merupakan gambar wiring diagram Arduino Duemilanove dan SD Card Modul. Gambar 16. Wiring Diagram SD Card dan Arduino Duemilanove Untuk menguji kebenaran dari peletakan pin-pin SD card pada board Arduino Duemilanove maka dilakukan transfer program ke modul Arduino dengan menggunakan arduino sd card test library yang sudah terdapat pada software Arduino IDE Berikut ini merupakan Gambar 15 Library SD Card Test menggunakan software Arduino IDE : Gambar 17. Library SD Card Test menggunakan software arduino 1.0.1

14 31 Gambar 17 merupakan daftar program yang terdapat pada library software arduino IDE yang digunakan untuk menguji komunikasi antara modul dan SD card. Pengujian SD Card modul ini dilakukan dengan menggunakan salah satu program dari library tersebut, yang kemudian diupload ke modul dan akan ditampilkan oleh serial monitor pada komputer, berikut ini merupakan Gambar 18. Hasil pengujian Modul SD Card melalui serial monitor. Gambar 18. Hasil pengujian Modul SD Card Melalui Serial Monitor Gambar 18 merupakan informasi dari kartu memori yang digunakan pada penyimpanan datalogger ini. Dimana pada baris pertama merupakan pernyataan yang mengungkapkan bahwa kartu memori telah ditemukan. Kemudian diikuti dengan informasi mengenai tipe dari kartu memori, volume type dari SD Card dengan format FAT32, Besar penyimpanan data dalam satuan byte, Kbyte, dan Mbyte, dan terakhir merupakan informasi mengenai data atau file yang sudah tersimpan pada SD Card. 4.3 Pengujian Log Data pada SD card dengan Komunikasi Serial Serial monitor pada Arduino IDE digunakan untuk menampilkan data yang terdapat pada Arduino Duemilanove. Dengan melalui Serial Monitor ini juga seorang programmer dapat mengirimkan data ke Arduino. Pengiriman data ke arduino dilakukan dengan cara memasukkan data yang akan dikirim pada layar Arduino IDE dan kemudian menekan tombol upload. Setelah selesai mengupload kemudian menekan ikon Tampilan dari Serial Monitor atau dari keyboard bisa dengan menekan tombol Ctrl + Shift + M. Baud-

15 32 rate pada serial monitor harus sama dengan Serial.begin pada kode program agar terjadi kecocokan dalam komunikasi. Pengujian ini dilakukan log data tiap detik melalui serial monitor menggunakan software Arduino IDE dengan listing program di bawah ini : #include <SD.h> File myfile; void setup() Serial.begin(9600); while (!Serial) Serial.print("Initializing SD card..."); pinmode(10, OUTPUT); if (!SD.begin(4)) Serial.println("initialization failed!"); return; Serial.println("initialization done."); myfile = SD.open("test.txt", FILE_WRITE); if (myfile) Serial.print("Writing to test.txt..."); myfile.println("testing 1, 2, 3."); myfile.close(); Serial.println("done."); else Serial.println("error opening test.txt"); //Membuka kembali data yang disimpan pada serial monitor myfile = SD.open("test.txt");

16 33 if (myfile) Serial.println("test.txt:"); while (myfile.available()) Serial.write(myFile.read()); myfile.close(); else Serial.println("error opening test.txt"); void loop() Program di atas merupakan program didapatkan dalam library software Arduino IDE yang berfungsi untuk menguji log data ke SD card, lalu program tersebut diupload ke modul. Maka akan tampil Data seperti pada gambar 19 berikut ini: Gambar 19. Hasil Pengujian SD Card Modul Melalui Komunikasi Serial Pada Gambar 19 di atas memperlihatkan bahwa sd card telah terdeteksi kemudian memulai logging data pada kata testing 1, 2, 3 yang kemudian akan tersimpan pada SD card. Data tersebut merupakan data yang dibuka ulang pada serial monitor. Dan jika SD Card dibuka dalam Removable disk maka akan tampil hasil file yang tersimpan seperti pada gambar 20 Dibawah ini:

17 34 Gambar 20. Isi File yang terdapat pada SD Card Pada gambar 20 di atas terlihat bahwa file telah tersimpan dengan nama TEST. Penyimpanan pada data logger ini tersimpan dalam format TXT atau jika dibuka langsung dalam komputer maka file ini akan terbuka pada note pad. 4.4 Pengujian Stepper Motor Stepper Motor yang digunakan dalam penelitian ini adalah Stepper Motor 28BYJ-48 dengan tegangan 5V DC yang merupakan Stepper Motor dengan tipe unipolar. Stepper Motor ini memiliki 5 kabel koneksi yang disambungkan dengan Driver ULN2003-APG, yang merupakan media perantara antara stepper motor dengan arduino yang berguna untuk menjalankan stepper motor ini. Berikut merupakan gambar beserta keterangan dari Driver ULN 2003 APG. Gambar 21. Driver Stepper Motor ULN2003-APG Pada Gambar 21 dapat dilihat komponen-komponen yang digunakan pada driver ini, mikrokontroler yang digunakan adalah IC ULN 2003 APG, 4 resistor, terdapat 4 input yang menerima signal dari pin digital Arduino, Stepper Motor Connector yang digunakan untuk menyambungkan Stepper Motor dengan driver, 4

18 35 LED sebagai indikator pada setiap step dari stepper motor, dan juga power DC 5-12 V. Pengujian komponen Stepper motor ini akan diuji dengan menggunakan program yang ada pada software Arduino IDE yaitu program One step at a time. Pada program ini stepper motor akan berputar dengan satu step per satuan waktu. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah stepper motor bisa berjalan dengan baik atau tidak. Berikut adalah gambar wiring diagram antara arduino dengan driver beserta stepper motor 28BYJ-48 yang ditunjukkan pada gambar berikut ini. Pin Digital 7 Pin Digital 8 Pin Digital 9 Pin Digital 10 ULN 2003 PSA (5-12 V) Gambar 22. Skema Elektronika Perancangan Stepper Motor Gambar 23. Wiring Diagram Stepper Motor dan Driver ULN 2003 APG dengan Arduino Duemilanove

19 36 Dengan menggunakan wiring diagram di atas, maka stepper motor akan bisa menjalankan program one step at a time, program ini dapat digunakan untuk Stepper motor dengan tipe unipolar ataupun bipolar, program ini juga dapat ditemukan pada library Arduino IDE dan juga verrsi lainnya. Berikut adalah listing programnya: #include <Stepper.h> const int stepsperrevolution = 200; Stepper mystepper(stepsperrevolution, 8,9,10,11); int stepcount = 0; void setup() Serial.begin(9600); void loop() // step one step: mystepper.step(1); Serial.print("steps:" ); Serial.println(stepCount); stepcount++; delay(500); Kegunaan Motor Stepper pada pembuatan modul ini adalah sebagai media yang digunakan untuk memutar potensiometer secara otomatir. Karena pengukuran tegangan pada modul ini akan dilakukan secara bertahap dan nilai hambatan yang digunakan juga sudah ditentukan. Maka Stepper Motor ini akan membantu mengontrol putaran dari potensiometer dalam setiap derajat.

20 Pengujian Potensiometer Gambar 24. Wiring Diagram Arduino Duemilanove dengan Potensiometer Gambar 24 merupakan wiring diagram Arduino duemilanove dengan potensiometer. Di mana pada gambar tersebut telah diperlihat kan penempatan kakikaki dari potensiometer pada pin arduino. Kaki 1 dari potensiometer dihubungkan pada VCC, kaki 2 dari dihubungkan pada pin analog 0 dan kaki 3 dihubungkan pada GND. Pada pengujian ini akan dibuat sebuah program untuk mengukur tegangan pada arduino duemilanove dengan memvariasikan tegangan tersebut dengan menggunakan potensiometer. Dan menampilkannya pada Serial monitor dan juga menggunakan led sebahgai indikatornya. Dimana kaki positif led akan disambungkan dengan arduino dan kaki negatifnya ke Ground. Berikut merupakan listing programnya: int sensorpin = A0; int ledpin = 13; int sensorvalue = 0; void setup() pinmode(ledpin, OUTPUT); Serial.begin(9600); void loop() sensorvalue = analogread(sensorpin);

21 38 digitalwrite(ledpin, HIGH); delay(sensorvalue); digitalwrite(ledpin, LOW); Serial.println(sensorValue); delay(200); Gambar 25. Hasil pengujian potensiometer Gambar 25 merupakan hasil dari program pengukuran tegangan pada arduino, dari gambar dapat dilihat perubahan dari hasil tegangan yang didapatkan, perubahan tegangan ini didapatkan dengan memutar potensiometer, dengan kata lain saat hambatan pada potensiometer berubah maka otomatis tegangan akan berubah. Pada penelitian ini potensiometer digunakan sebagai pembagi tegangan dari baterai, seperti yang dikatakan pada paragraf sebelumnya jika nilai hambatan berubah maka nilai tegangan juga akan berubah, dengan mengetahui nilai dari tegangan dan hambatan maka nilai arus yang mengalir pada baterai dapat ditentukan. Dengan menggunkan rumus berikut ini : I = V R (3) Dimana : I = Nilai Arus R = Nilai Hambatan V = Nilai Tegangan

22 Pengujian Sensor Suhu LM35 Dalam pembuatan modul ini Sensor suhu LM35 digunakan sebagai pengukur temperatur dari baterai, untuk interface sensor tersebut ke mikrokontroller langsung di koneksikan dengan pin VCC, GND dan data analog hasil pembacaan sensor, dapat dilihat pada Gambar 23 berikut ini: Gambar 26. Wiring Diagram Arduino Duemilanove dengan Sensor Suhu LM35 Pada gambar 26 di atas dapat dilihat interface dari LM35 dengan Arduino Duemilanove. Untuk interface sensor LM35 ini tidak digunakan komponen tambahan seperti resistor dan kapasitor, Sensor suhu LM35 akan memberikan input analog yang kemudian akan dikonversikan ke dalam bentuk digital. Pada pengujian ini akan dibuat program untuk mengukur suhu dalam ruangan. Berikut merupakan listing programnya: float temp; int temppin = 1; void setup() Serial.begin(9600); void loop() temp = analogread(temppin); temp = temp * ; Serial.print(temp); Serial.print(" C"); Serial.println();

23 40 delay(1000); Gambar 27. Hasil pengukuran suhu ruangan dengan sensor LM35 Gambar 27 diatas merupakan Screenshoot dari hasil pengukuran sensor LM35. Pada gambar tersebut ditampilkan suhu ruangan pada saat pengujian. Dan suhu yang ditampilkan tersebut dinyatakan sesuai dengan suhu ruangan pada saat pengujian. 4.7 Pengujian Modul Gambar 28. Wiring Diagram Rancang Bangun Data Logger Pengukuran Arus, Tegangan, dan Suhu dari Suatu Baterai dengan Pemberian Beban Berbasis Arduino Duemilanove

24 41 Pada pengujian modul ini akan dijelaskan bagaimana sistem kerja dari program dan penginisialisasian komponen-komponen yang digunakan pada Arduino. Rangkaian yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 28 diatas, dimana telah dirangkai seluruh komponen secara keseluruhan. Berikut ini merupakan keterangan dari setiap penggalan program yang digunakan pada Arduino IDE 1.0.1: #include <SPI.h> #include <SD.h> Program ini berfungsi untuk menginisialisasikan SD Card pada Arduino Duemilanove. Bagian ini bisa didapatkan pada library Arduino IDE Fungsi Include ini dapat diambil pada bagian Arduino IDE dengan klik Sketch + Import Library + SD. Begitu jiga dengan memanggil fungsi SPI. Maka SD Card akan terinisialisasi pada arduino. const int chipselect = 4; Program ini berfungsi untuk menginisialisasikan Chip Select dari Modul SD Card pada Arduino Duemilanove. Dimana Chip Select ini dihubungkan pada pin 4 digital Arduino Duemilanove. Jika tidak digunakan sebagai pin CS, perangkat keras CS pin harus tetap dibiarkan sebagai output, jika tidak maka fungsi SD library tidak akan bekerja. int row = 0; int x = 0; Program ini berfungsi untuk menginisialisasikan baris dan kolom dari Microsoft Excel pada Arduino Duemilanove. Agar data yang ditampilkan serial monitor pada Microsoft Excel tersusun dengan rapi pada tiap-tiap baris dan kolom. int IN1=7; int IN2=8; int IN3=9; int IN4=10; Program ini adalah perintah inisialisasi dari stepper motor pada Arduino Duemilanove. Dimana IN1, IN2, IN3, IN4 merupakan input dari Driver Stepper Motor yang dihubungkan pada pin 7, 8, 9, 10 Digital Arduino Duemilanove. Penempatan pin ini harus ditempatkan berurutan. Input ini bisa diletakkan di pin

25 42 berapa saja pada pin digital arduino duemilanove. Dengan syarat penempatannya harus tetap berurutan. int step = 1000; int delaytime = 10; //makin kecil delay, makin cepat motor berputar int i; int j; int k; float Tegangan = A0; float nilaitegangan = 0; int LM35 = A1; float Suhu; int nilailm35= 0; Bagian program ini merupakan program yang digunakan untuk menginisialisasi kan. Int dan float. Program ini berfungsi untuk menginisialisasi kan nilai pada variabel didepannya. Di mana int ini akan menghasilkan nilai bilangan bulat sedangkan float akan menghasilkan bilangan desimal. Serial.begin(9600); Serial.println("CLEARDATA"); Serial.println("LABEL,Time, Tegangan, Suhu"); Program ini merupakan perintah serial untuk menghapus data, program ini akan diperintah dari data aquitition (PLX DAQ) untuk menghapus data yang ditampilkan pada Microsoft Excel. Sedangkan perintah Serial.println ( LABEL, Time, Tegangan, Suhu ) adalah perintah untuk menampilkan label pada tabel di Microsoft Excel. Perintah ini hanya akan dibaca sekali yaitu pada awal program. pinmode(in1,output); pinmode(in2,output); pinmode(in3,output); pinmode(in4,output); Bagian ini merupakan perintah program yang digunakan untuk mengkonfigurasikan pin apakah akan digunakan sebagai Input ataupun Output. Bagian ini merupakan inisialisasi dari driver stepper motor pada Arduino Duemilanove.

26 43 Serial.print("Initializing SD card..."); pinmode(10, OUTPUT); if (!SD.begin(chipSelect)) Serial.println("Card failed, or not present"); return; Serial.println("Card Initialized."); Bagian ini merupakan bagian untuk menginisialisasikan SD Card. Jika SD card ditemukan maka akan di lanjutkan pada peerintah selanjutnya. Dan jika SD card tidak ditemukan maka perintah selanjutnya tidak akan dilaksanakan, dengan kata lain program akan di hentikan, dan serial monitor akan menampilkan peringatan bahwa Card failed, or not present. File datafile = SD.open("hasillog.txt", FILE_WRITE); Perintah untuk menuliskan sebuah file baru dalam SD Card. Perintah ini akan dijalankan jika SD Card berhasil di inisialisasi. Pada perintah ini data file akan membuat sebuah program baru dengan nama hasillog dengan format penyimpanan txt. Sehingga pada saat SD Card dibuka maka data akan dibuka pada Notepad. if (datafile) // penulisan data pada SD Card for (int j=1; j<6; j++) for (int i=1; i<45; i++) step1(); delay(delaytime); step2(); delay(delaytime); step3(); delay(delaytime); step4(); delay(delaytime);

27 44 Program ini merupakan perintah untuk memutar stepper motor. Dimana pada perintah ini stepper motor akan dijalankan sesuai dengan perintah for yaitu sebanyak 45 step. Dan ke 45 step ini akan diulangi sebanyak 5 kali, sehingga akan didapatkan 5 posisi pada potensiometer, dan pengukuran akan dilakukan pada setiap posisi tersebut. for (int k=1; k<=10; k++) nilaitegangan = analogread(tegangan); nilaitegangan = nilaitegangan* (5.0 / ); nilailm35 = analogread(lm35); Suhu = nilailm35 * ; Serial.print("DATA,TIME,");Serial.print(nilaiTegangan);Serial.print(","); Serial.println(Suhu); datafile.print(nilaitegangan);datafile.print("\r\r\r\r\r\r"); datafile.println(suhu); Program ini merupakan pengolahan data yang akan ditampilkan, program ini adalah perintah untuk pengkonversian data yang dihasilkan, karna data yang dihasilkan dari pengukuran berupa nilai analog sehingga harus di konversi menjadi nilai digital. Dan perintah for pada program tersebut adalah untuk memerintahkan pengukuran sebanyak 10 kali. Sehingga data akan ditampilkan sebanyak 10 data. row++; x++; if (row > 10) row=0; Serial.println("ROW,SET,2"); datafile.println("row,set,2"); delay(5000); Serial.println("CLEARDATA");

28 45 Program ini merupakan perintah untuk membuat kolom dan menambahkan kolom berikutnya, begitu juga dengan baris pada Microsoft Excel. Pada bagian if(row > 10) adalah untuk perintah jika kolom sudah terisi sebanyak 10 kolom makan akan kembali ke kolom 0. Maka data yang akan di tampilkan adalah sebanyak 10 kolom dalam sekali penampilan data, dan akan ditampilkan grafik untuk data tersebut. for (int j=1; j<6; j++) for (int i=1; i<45; i++) step4(); delay(delaytime); step3(); delay(delaytime); step2(); delay(delaytime); step1(); delay(delaytime); Perintah ini merupakan perintah untuk mengembalikan putaran stepper motor, dengan mengubah perintah pada stepnya, dimana jika pada perintah sebelumnya stepper motor akan berputar ke kanan maka pada perintah ini stepper motor akan berputar ke arah berlawanan, karena pada perintah sebelumnya program yang dipanggil pertama kali adalah step 1, step 2, step 3, dan step 4 maka untuk mengembalikan posisi stepper pada posisi awal akan dilakukan pemanggilan program dari step 4, step 3, step 2, dan step 1. void step1() digitalwrite(in1,low); digitalwrite(in2,low); digitalwrite(in3,low); digitalwrite(in4,high);

29 46 void step2() digitalwrite(in1,low); digitalwrite(in2,low); digitalwrite(in3,high); digitalwrite(in4,low); void step3() digitalwrite(in1,low); digitalwrite(in2,high); digitalwrite(in3,low); digitalwrite(in4,low); void step4() digitalwrite(in1,high); digitalwrite(in2,low); digitalwrite(in3,low); digitalwrite(in4,low); Program ini merupakan program panggilan dimana program ini akan di panggil pada void.setup dalam perintah pemutaran motor stepper. Perintah untuk memanggil perintah ini sesuai dengan void stepnya. Putaran pada motor stepper ditentukan oleh void step, perintah yang disunakan untuk memanggilnya adalah dengan perintah berikut : Step1(); delay(delaytime2); step2(); delay(delaytime2); step3();

30 47 delay(delaytime2); step4(); delay(delaytime2); 4.8 Hasil Pengujian Modul Subab ini terdiri dari hasil pengujian modul yang telah dibuat, sub bab ini berisi data yang didapatkan pada pengujian dan gambar dari grafik yang didapatkan secara real time. Berikut merupakan data yang didapatkan pada saat pengujian yaitu: A. Hasil Pengukuran pada R = 21,16 KΩ Tabel 2. Data Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 21,16 KΩ Gambar 29. Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 21,16 KΩ

31 48 B. Hasil Pengukuran pada R = 19,47 KΩ Tabel 3. Data Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 19,47 KΩ Gambar 30. Grafik Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 19,47 KΩ

32 49 C. Hasil Pengukuran pada R = 15,63 KΩ Tabel 4. Data Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 15,63 KΩ Gambar 31. Grafik Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 15,63 KΩ

33 50 D. Hasil Pengukuran pada R = 11,80 KΩ Tabel 5. Grafik Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 11,80 KΩ Gambar 32. Grafik Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 11,80 KΩ

34 51 E. Hasil Pengukuran pada R = 7,95 KΩ Tabel 6. Data Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 7,95 KΩ Gambar 33. Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 7,95 KΩ Berikut merupakan penjelasan dari kelima data yang telah didapatkan yaitu pada Tabel 2, Tabel 3, Tabel 4, Tabel 5, dan Tabel 6 merupakan tabel peubahan tegangan dan suhu terhadap waktu dengan hambatan yang berbeda-beda yaitu KΩ, KΩ, KΩ, 11,80 KΩ dan 7,95 KΩ. Dari kelima Tabel tersebut dapat dilihat bahwa perubahan nilai tegangan tidak terlalu jauh berubah, begitu juga dengan suhu baterai, namun tegangan pada baterai ini akan berubah dari nilai sebelumnya pada setiap

35 52 posisi. Keadaan ini juga dapat dilihat pada Gambar 29, Gambar 30, Gambar 31, Gambar 32, dan Gambar 33. F. Hasil Pengukuran Tegangan dan Arus Pada Setiap Perubahan Nilai R ( Hambatan) Karena nilai hambatan yang semakin kecil maka arus yang mengalir akan semakin besar, ini akan mempengaruhi nilai tegangan pada baterai. Hal ini dapat dilihat pada grafik perbandingan arus dan tegangan. 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Tegangan (V) Arus (ma) Gambar 34. Tegangan(V) dan Arus(mA) pada R = 21,16KΩ 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Tegangan (V) Arus (ma) Gambar 35. Tegangan(V) dan Arus(mA) pada R = 19,47KΩ

36 53 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Tegangan (V) Arus (ma) Gambar 36. Tegangan(V) dan Arus(mA) pada R = 15,63 KΩ 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Tegangan (V) Arus (I) Gambar 37. Tegangan(V) dan Arus(mA) pada R = 11,80 KΩ

37 54 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Tegangan (V) Arus (I) Gambar 38. Tegangan(V) dan Arus(mA) pada R = 7,95 KΩ Dari Gambar 34, Gambar 35, Gambar 36, Gambar 37, Gambar 38 dapat dilihat bahwa pada saat nilai hambatan dikurangi (semakin kecil) nilai tegangan tidak akan berubah terlalu jauh, sementara nilai arus yang didapatkan semakin besar. Dari pengujian ini diketahui bahwa semakin kecil nilai hambatan yang digunakan maka nilai arus yang keluar akan semakin besar dan begitu juga sebaliknya semakin besar nilai hambatan yang digunakan maka nilai arus yang mengalir akan semakin kecil. 4.9 Pengujian Sistem Data Logger Pengukuran Arus, Tegangan, dan Suhu dari Suatu Baterai dengan Pemberian Beban Berbasis Arduino Duemilanove Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui energi yang tersimpan dalam suatu baterai. Dengan mengukur arus, tegangan dan suhu pada saat discharge baterai atau pengosongan pada baterai. Baterai yang digunakan dalam proses discharge ini adalah baterai ABC dengan tegangan 1,5 Volt. Pada pengujian ini hambatan yang digunakan adalah 1.8 Ω. Dengan Hambatan yang sangat kecil maka arus yang mengalir akan semakin besar sehingga proses discharge pada baterai akan semakin cepat.

38 55 V dan I Tegangan (Volt) Arus (ma) 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00-0, Jumlah Data Gambar 39. Perubahan Tegangan dan Arus pada Proses Discharge Baterai Gambar 39 merupakan grafik perubahan tegangan dan arus pada proses discharge pada baterai. Dari data yang didapatkan pada saat proses discharge terdapat 1671 data yang tersimpan pada SD Card selama 55,7 jam atau sekitar 3342 menit. Dari data grafik yang diperoleh maka diketahui kapasitas energi yang tersimpan pada baterai tersebut adalah sekitar 931,5 mah.

39 56 Suhu (T) 50 Grafik Suhu vs Waktu (t) Gambar 40. Grafik Suhu vs Waktu pada saat proses discharge pada baterai Gambar 41. Keadaan dan Posisi Baterai Pada Saat Pengujian Gambar 40 merupakan grafik perubahan suhu pada permukaan baterai dan diharapkan sebagai suhu dari proses discharge baterai. Dari grafik tersebut dapat dilihat perubahan suhu yang tidak teratur. Sensor suhu mendeteksi temperatur dinding baterai dimana suhunya dipengaruhi oleh panas yang ditimbulkan proses discharge dan suhu lingkungan. Apabila panas dari proses discharge lebih dominan maka suhu akan naik terhadap waktu discharge. Dari Gambar 40 tersebut terlihat bahwa suhu pengukuran tidak teratur. Hal ini mungkin karena faktor suhu lingkungan lebih dominan terhadap suhu dinding baterai dibandingkan dengan panas yang ditimbulkan oleh proses discharge. Karena suhu lingkungan selalu berubah

40 57 maka suhu dinding bateraipun mengalami perubahan, sehingga pengukuran suhu pada baterai tidak didapatkan secara real. Hal ini dikarenakan baterai pada pengujian ini tidak tertutup secara keseluruhan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 41 Hal ini menyebabkan baterai yang diuji tersebut dapat terpengaruh oleh suhu lingkungan. Sementara suhu dari baterai itu sendiri tidak terdeteksi oleh sensor suhu Pengujian Sistem Data Logger Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kecocokan antara pembacaan data dari pembacaan sensor melalui Microsoft Excel dan data yang terekam pada sd card menggunakan komunikasi serial, perekaman data ini diambil 10 sample untuk diuji tingkat kecocokan data pembacaan sensor melalui Microsoft Excel dan data yang terekam pada sd card. Tabel 7. Perbandingan Data Pada Microsoft Excel dengan yang Tersimpan Pada SD Card pada Posisi 1 dan Posisi 2 No Pada Microsoft Excel Pada SD Card Keterangan Posisi 1 Posisi 2 Posisi 1 Posisi 2 V T V T V T V T 1 1,70 31,25 1,71 31,25 1,70 31,25 1,71 31,25 Berhasil 2 1,70 31,25 1,71 31,25 1,70 31,25 1,71 31,25 Berhasil 3 1,70 31,25 1,71 31,25 1,70 31,25 1,71 31,25 Berhasil 4 1,70 31,25 1,71 31,25 1,70 31,25 1,71 31,25 Berhasil 5 1,71 31,25 1,71 31,25 1,71 31,25 1,71 31,25 Berhasil 6 1,71 31,25 1,71 31,25 1,71 31,25 1,71 31,25 Berhasil 7 1,70 31,25 1,72 31,25 1,70 31,25 1,72 31,25 Berhasil 8 1,70 31,25 1,71 31,25 1,70 31,25 1,71 31,25 Berhasil 9 1,71 31,25 1,71 31,25 1,71 31,25 1,71 31,25 Berhasil 10 1,70 31,25 1,71 31,25 1,70 31,25 1,71 31,25 Berhasil

41 58 Tabel 8. Perbandingan Data Pada Microsoft Excel dengan yang Tersimpan Pada SD Card pada Posisi dan Posisi 4 No Pada Microsoft Excel Pada SD Card Keterangan Posisi 3 Posisi 4 Posisi 3 Posisi 4 V T V T V T V T 1 1,68 31,25 1,68 30,76 1,68 31,25 1,68 30,76 Sesuai 2 1,68 30,76 1,68 30,76 1,68 30,76 1,68 30,76 Sesuai 3 1,68 30,76 1,70 31,25 1,68 30,76 1,70 31,25 Sesuai 4 1,69 30,76 1,70 31,25 1,69 30,76 1,70 31,25 Sesuai 5 1,69 31,25 1,68 30,76 1,69 31,25 1,68 30,76 Sesuai 6 1,68 30,76 1,69 30,76 1,68 30,76 1,69 30,76 Sesuai 7 1,68 30,76 1,69 30,76 1,68 30,76 1,69 30,76 Sesuai 8 1,68 30,76 1,68 30,76 1,68 30,76 1,68 30,76 Sesuai 9 1,70 30,76 1,68 30,76 1,70 30,76 1,68 30,76 Sesuai 10 1,68 30,76 1,69 30,76 1,68 30,76 1,69 30,76 Sesuai Tabel 9. Perbandingan Data Pada Microsoft Excel dengan yang Tersimpan Pada SD Card pada Posisi 5 No Pada Microsoft Excel Pada SD Card Keterangan Posisi 5 Posisi 5 V T V T 1 1,72 31,25 1,72 31,25 Sesuai 2 1,71 31,74 1,71 31,74 Sesuai 3 1,71 31,25 1,71 31,25 Sesuai 4 1,71 31,25 1,71 31,25 Sesuai 5 1,72 31,25 1,72 31,25 Sesuai 6 1,71 31,25 1,71 31,25 Sesuai 7 1,71 31,25 1,71 31,25 Sesuai 8 1,71 31,25 1,71 31,25 Sesuai 9 1,72 31,25 1,72 31,25 Sesuai 10 1,71 31,25 1,71 31,25 Sesuai

42 59 Tabel 6, Tabel 7, dan Tabel 9 merupakan tabel kesesuaian antara data yang ditampilkan secara real time pada Microsoft Excel dengan data yang tersimpan pada SD Card. Dari pembacaan tersebut diketahui bahwa data yang tersimpan benar-benar sesuai dengan data yang ditampilkan secara real time. Dengan ini penyimpanan data tegangan dan suhu dinyatakan berhasil.

43 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 1. Telah dibuat suatu alat yang berfungsi untuk data logger pengukuran arus, tegangan, dan suhu dari baterai berbasis Arduino Duemilanove. 2. Telah dilakukan pengukuran arus, tegangan, dan suhu dari baterai dengan menampilkan grafik nya secara real time pada Microsoft Excel. 3. Hasil data dari pengukuran baterai telah disimpan pada SD Card. Dari hasil penyimpanan data yang telah dilakukan, kapasitas dari setiap sekali pengukurannnya adalah 6 KB. Maka karena SD Card yang digunakan memiliki kapasitas 2 GB, maka data pengukuran yang dapat disimpan sekitar kali pengukuran. 4. Telah diuji kesesuaian data yang tersimpan pada SD Card dengan data yang ditampilkan pada Microsft Excel, Dan hasil dari pembandingannya benarbenar sesuai. 5. Dari grafik discharge baterai telah diketahui bahwa kapasitas baterai yang tersimpan adalah sekitar 931,5 mah. 5.2 Saran 1. Disarankan analisis baterai secara discharge dengan bantuan Android agar pengambilan data dapat dipantau dari jarak jauh. 2. Disarankan melakukan pengukuran dengan kondisi baterai tertutup secara keseluruhan agar pengukuran suhu tidak terpengaruhi lingkungan. 3. Disarankan untuk melakukan pengujian secara langsung pada baterai nuklir.