ALAT PENGUKUR KELEMBABAN UDARA DAN TEMPERATURR BESI PADA PROSES PENGECATAN BERBASIS MIKROKONTROLERR TUGAS AKHIR. Oleh : AGUS NANTO NIM :

Transkripsi

1 ALAT PENGUKUR KELEMBABAN UDARA DAN TEMPERATURR BESI PADA PROSES PENGECATAN BERBASIS MIKROKONTROLERR TUGAS AKHIR Oleh : AGUS NANTO NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK MEKATRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BATAM 2014 i

2 ALAT PENGUKUR KELEMBABAN UDARA DAN TEMPERATUR BESI PADA PROSES PENGECATAN BERBASIS MIKRO KONTROLER TUGAS AKHIR Oleh : AGUS NANTO NIM : Disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan Program Diploma IV Program Studi Teknik Mekatronika Politeknik Negeri Batam PROGRAM STUDI TEKNIK MEKATRONIKA POLITEKNIK NEGERI BATAM 2014 ii

3 PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Saya yang bertandatangan dibawah ini menyatakan bahwa isi sebagian maupun keseluruhan Tugas Akhir saya yang berjudul : Alat Pengukur Kelembaban Udara dan Temperatur Besi Pada Proses Pengecatan Berbasis Mikrokontroler adalah hasil karya sendiri, diselesaikan tanpa menggunakan bahan-bahan yang tidak diijinkan dan bukan merupakan karya pihak lain yang saya akui sebagai karya sendiri. Semua referensi yang dikutip atau dirujuk telah ditulis secara lengkap pada daftar pustaka. Apabila ternyata pernyataan saya ini tidak benar, saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan yang berlaku. Batam, 10 Desember 2014 Agus Nanto NIM iii

4 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR Tugas Akhir disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan (S. ST.) di Politeknik Negeri Batam Oleh AGUS NANT0 NIM Tanggal Sidang : 20 / January / 2015 Disetujui oleh : Dosen Penguji : Dosen Pembimbing : Sumantri Kurniawan Prasaja Wikanta NIK NIK Handri Toar NIK iv

5 ALAT PENGUKUR KELEMBABAN UDARA DAN TEMPERATUR BESI PADA PROSES PENGECATAN BERBASIS MIKROKONTROLER Nama mahasiswa : Agus Nanto NIM : Pembimbing I : Prasaja Wikanta, MT. M.Eng. CCNP Pembimbing II : Kamarudin, ST. ABSTRAK Sampai dengan saat ini, sebagian besar peralatan yang digunakan untuk mengukur kelembaban udara dan temperature pada permukaan besi pada proses pengecatan masih menggunakan beberapa peralatan yang bersifat manual dan berdiri sendiri sendiri sehingga sangat merepotkan, tidak efisien dan rawan terjadi kesalahan interpretasi / pembacaan. Dengan menggunakan DHT11 sebagai sensor pengukur kelembaban udara, DS18B20 sebagai sensor pengukur temperatur permukaan besi, diintegrasikan dengan menggunakan mikro kontroler Arduino, maka jadilah alat pengukur kelembaban udara dan temperatur besi pada proses pengecatan berbasis mikro kontroler, dengan biaya yang ekonomis dan lebih efisien dalam pengoperasian dibandingkan dengan proses pengukuran kelembaban udara dan temperature besi dengan menggunakan alat ukur manual. Jika acuan akurasi adalah data hasil pengukuran dengan menggunakan alat manual, pada alat pengukur kelembaban udara dan temperatur besi pada proses pengecatan berbasis mikro kontroler ini, data yang dihasilkan masih memiliki deviasi rata rata 1,7% dengan deviasi maksimum 7% pada DHT 11 sebagai pegukur kelembaban udara, dan deviasi rata rata 0,54 C dengan deviasi maksimum 1.1 C pada implementasi DS 18B20 sebagai sensor pengukur temperature besi pada proses pengecatan. Kata kunci : DHT 11, DS18B20, Kelembaban udara, temperature besi, proses pengecatan. v

6 RELATIVE HUMIDITY AND STEEL TEMPERATURE METER FOR PAINTING PROCESS BASE ON MICRO CONTROLLER Student Name : Agus Nanto NIM : Supervisor I : Prasaja Wikanta, MT. M.Eng. CCNP Supervisor II : Kamarudin, ST. agusnant@gmail.com ABSTRACT Nowadays, most the equipment / gauges to determine relative humidity and steel temperature in coating/painting process still using some equipment that is manually operated and stand alone function, hence it is inconvenience, inefficient and has high risk in error reading/misinterpretation due to operator behavior. By using DHT 11 as humidity sensors, DS18B20 as steel temperature sensor, integrated using an Arduino micro-controller, then become "relative humidity and steel temperature meter/gauges for the painting process based on micro controller ", with advantages : economical cost, effective and more efficient in operation compared with the manual gauges. If the reference for the accuracy is data taken from measurement using manual tools, the humidity and steel temperature gauges for painting process based on microcontroller, the DHT 11 resulting deviation data in average 1.7% and the maximum deviation is 7% as humidity sensor gauges, and the average deviation in 0.54 C and the maximum deviation is 1.1 C in the implementation of DS 18B20 as steel temperature sensor gauges. keywords : DHT 11, DS18B20, humidity, steel temperature, painting process. vi

7 KATA PENGANTAR Alhamdu lillahirobbil Alamin. Segala puji bagi Allah SWT yang telah meridhoi pembuatan Tugas Akhir beserta penulisan laporan Tugas Akhir dengan judul Alat Pengukur Kelembaban Udara dan Temperatur Besi Pada Proses Pengecatan Berbasis Mikrokontroler sehingga dapat penulis selesaikan. Tak lupa shalawat dan salam penulis sampaikan kepada Nabi Akhir Zaman Muhammad S.A.W karena berkat beliau kita dapat berada pada zaman yang penuh dengan ilmu dan teknologi. Pembuatan Tugas Akhir beserta buku laporan Tugas akhir adalah salah satu syarat untuk kelulusan program alih jenjang pada program studi Mekatronika Politeknik Negeri Batam guna memperoleh gelar sarjana sains terapan (S.ST). Pembuatan tugas akhir beserta buku laporan tugas akhir dapat terselesaikan dengan baik tidak terlepas dari dukungan dan bantuan banyak pihak yang membantu membimbing, memberi dukungan dan saran kepada penulis. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Allah SWT, yang telah memberi anugerah dan ridho kepada penulis. 2. Orang tua, Istri dan anak anak, serta saudara penulis atas doa dan dukungan yang diberikan kepada penulis. 3. Direktur Politeknik Negeri Batam, Bpk Dr. Priyono Eko Sanyoto. 4. Bpk. Sumantri selaku Kepala Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Batam. 5. Bapak Hendawan Soebakti selaku dosen wali. 6. Bapak Prasaja Wikanta dan Bapak Kamarudin selaku dosen pembimbing. 7. Seluruh dosen teknik Elektro / Mekatronika Politeknik Negeri Batam. 8. Seluruh teman dan semua pihak yang telah membantu penulis sehingga pembuatan tugas akhir beseta buku laporan dapat terselesaikan dengan baik. Harapan penulis, semoga hasil tugas akhir dan pembuatan buku laporan penulisan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat kepada industry pengecatan pada khususnya dan bagi seluruh masyarakat pada umumnya. Penulis menyadari sepenuhnya, masih banyak terdapat kekurangan pada alat hasil tugas akhir beserta buku laporannya, karena berbagai keterbatasan baik ilmu maupun pengalaman penulis. Kritik dan saran sangat penulis harapkan guna pengembangan yang lebih baik. Batam 1 Januari 2015 Penulis. vii

8 DAFTAR ISI PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR... i LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR...vii DAFTAR ISI...viii DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL...xiii BAB I PENDAHULUAN... A 1.1 Latar Belakang Masalah... A 1.2 Perumusan Masalah... D 1.3 Batasan Masalah...E 1.4 Tujuan dan Manfaat...E 1.5 Sistematika Penulisan....F BAB II DASAR TEORI... G 2.1 Persyaratan Coating ( Environmental Factor)... G 2.2 Relative Humidity... G 2.3 Dew Point (Titik Embun)... H 2.4 Sling Psychrometer... H 2.5 Magnetic Thermometer...J 2.6 DHT 11 Sebagai Sensor Suhu dan Kelembaban... K 2.7 DS18B20 Sebagai Termometer Digital...M 2.8 Arduino Sebagai Pengolah Data.... O BAB III... Q PERANCANGAN SISTEM... Q viii

9 3.1 Rancangan Tahapan Pembuatan Alat.... Q 3.2 Rancangan DHT 11 Sebagai Alat Pengukur Kelembaban Udara... R 3.3 Rancangan DS18B20 Sebagai Sensor Pengukur Temperatur Besi.... U 3.4 Rancangan Integrasi DHT 11 dan DS18B20 dengan Arduino Sebagai Alat Pengukur Kelembaban Udara dan Temperatur Besi Pada Proses Pengecatan... X 3.5 Rancangan Proses Pengujian Alat... AA BAB IV...BB HASIL DAN ANALISA...BB 4.1 Hasil Realisasi Proyek Akhir...BB 4.2 Perbandingan Data Hasil Pengukuran.... DD 4.3 Analisa Data... GG Kalkulasi Wet Bulb Temperature (WB)... HH Kalkulasi Dew Point... JJ Hasil Pengukuran dan analisa data pada Sensor Digital DS 18B20 Sebagai Pengukur Temperatur Permukaan Besi pada Proses Pengecatan... MM 4.4 Implementasi DHT 11 dan DS 18B20 Sebagai Alat Pengukur Kelembaban Udara dan Temperatur Permukaan Besi Pada Proses Pengecatan Berbasis Mikro Kontroler Dengan Biaya Ekonomis.... NN BAB V...PP KESIMPULAN DAN SARAN...PP 5.1 Kesimpulan...PP 5.2 Saran.... QQ DAFTAR PUSTAKA...SS BIOGRAFI PENULIS... TT LAMPIRAN A. TECHNICAL DATA SHEET... TT - DATA SHEET DHT UU - DATA SHEET DS18B20... UU LAMPIRAN B. LISTING PROGRAM ARDUINO... B ix

10 LAMPIRAN C. DATA PERHITUNGAN DAN HASIL PENGUKURAN.... C x

11 DAFTAR GAMBAR Gambar Sling Psychrometer... C Gambar Dew Point Calculator... C Gambar Magnetic Steel Thermometer.... D Gambar Digital Pocket Steel Thermometer... D Gambar Temperatur Bola Basah dan temperatur bola kering...i Gambar Magnetic Thermometer...J Gambar DHT 11 sensor suhu dan kelembaban... K Gambar Diagram blok DHT 11...L Gambar Rangkaian DHT 11 sebagai sensor suhu dan kelembaban...l Gambar Susunan Pin Sensor DS M Gambar DS18B20 sebagai thermometer digital... N Gambar Papan Mikrokontroler Arduino.... O Gambar Tahapan Pembuatan Proyek Akhir... R Gambar Blok diagram alat pegukur kelembaban udara.... R Gambar 3. 3 schematic diagram DHT 11 sebagai sensor kelembaban....s Gambar 3. 4 Flow chart program alat pengukur kelembaban udara....t Gambar 3. 5 Blok diagram alat pengukur temperatur permukaan besi.... U Gambar 3.6 Skematik diagram rangkaian Arduino dan sensor DS18B20 sebagai alat pengukur temperatur permukaan besi pada proses pengecatan... V Gambar 3. 7 Flow chart program alat pengukur temperatur permukaan besi.... X Gambar 3.8 Blok diagram penggabungan alat pengukur kelembaban udara dan temperatur permukaan besi... Y Gambar 3.9 Flow chart program alat pengukur kelembaban udara dan alat pengukur temperatur permukaan besi...z xi

12 Gambar 4. 1 Gambar rangkaian DHT 11 dan DS18B20 sebagai rangkaian pengukur kelembaban udara dan temperature besi pada proses pengecatan...bb Gambar 4. 2 Bentuk fisik alat pengukur kelembaban udara dan temperature permukaan besi pada proses pengecatan...cc Gambar 4. 3 Urutan tampilan data hasil pengukuran pada LCD.... DD Gambar 4. 4 Grafik hubungan antara WB manual sebagai target, WB hasil perhitungan program dan error/deviasi... II Gambar 4. 5 Grafik perbandingan antara dew point manual terhadap hasil penghitungan program... LL xii

13 DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Hubungan antara Wet Bulb, Dry Bulb, Relative Humidity dan Dew point....i Tabel 2. 2 Borang Laporan Kondisi Wet Bulb, Dry Bulb, RH, DP dan Steel Temperature.... K Tabel Hubungan antara temperature dan output digital sensor... N Tabel 3. 1 Rancangan untuk Tabel data hasil pengujian alat.... AA Tabel 4. 1 Sampel perbandingan data hasil pengukuran manual dan pengukuran dengan alat hasil proyek akhir... DD Tabel 4. 2 Sampel perbandingan hasil pengukuran dengan alat manual terhadap hasil pengukuran sensor digital...ff Tabel 4. 3 Formulir Laporan Kondisi Cuaca ( Weather Report Form)... GG Tabel 4. 4 Perbandingan Wet Bulb Hasil perhitungan program terhadap Wet Bulb hasil pengukuran secara manual... HH Tabel 4. 5 Perbandingan Dew Point Hasil pengukuran Manual dan Dew Point hasil pengukuran Arduino... KK Tabel 4. 6 Total Biaya untuk pembuatan alat pengukur kelembaban udara dan pengukur temperatur besi pada proses pengecatan berbasis mikrokontroler.... NN xiii

14 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Korosi merupakan salah satu masalah terbesar yang dihadapi oleh manusia diseluruh dunia. Semua benda mengalami korosi, secara umum korosi adalah suatu proses alami degradasi atau kerusakan pada material akibat interaksi dengan lingkungan dan berbanding lurus dengan waktu. Korosi tidak dapat dihindarkan tetapi dapat dikendalikan. Dalam kehidupan sehari hari korosi dapat kita lihat pada benda yang terbuat dari bahan logam besi atau baja. Contohnya adalah jembatan, bangunan workshop atau pabrik, anjungan lepas pantai, kilang minyak, atap rumah, pagar dan lain sebagainya. Korosi ini menimbulkan dampak kerugian yang sangat besar dalam segala aspek kehidupan, diantaranya adalah aspek ekonomi, pemborosan sumber daya, keselamatan dan estetika lingkungan. Jembatan yang dibangun dengan dana yang sangat mahal dapat roboh karena korosi, suatu pabrik pengolahan minyak mentah untuk menjadi produk produk yang dibutuhkan oleh masyarakat secara luas dapat berhenti operasi dikarenakan adanya korosi. Anjungan lepas pantai tidak dapat beroperasi karena korosi, atap rumah yang terbuat dari seng menjadi bocor karena korosi, pagar rumahpun menjadi lapuk dan harus diganti juga diakibatkan oleh korosi. Korosi menjadi masalah yang serius pada semua negara di dunia ini. Secara teknis dan ilmiah masalah ini belum bisa dituntaskan. Selain merupakan masalah ilmu bahan secara fisika, korosi juga menyangkut kinetika reaksi yang menjadi wilayah kajian para ahli kimia. Korosi juga menjadi masalah serius bagi ekonomi, perbaikan atau penggantian infrastruktur dari fasilitas public menelan biaya yang sangat besar, suatu proses produksi yang berhenti beroperasi dikarenakan korosi akan mengakibatkan kerugian cost recovery, kehilangan hasil produksi, dan biaya tenaga kerja yang sangat besar. Banyak teknik yang dapat diaplikasikan untuk mengendalikan korosi. Salah satu cara yang umum dan banyak diimplementasikan adalah dengan teknik coating atau pengecatan. Coating atau pelapisan adalah suatu metode yang memberikan lapisan film tipis pada permukaan material, khususnya besi atau baja, untuk mencegah material tersebut berinteraksi secara langsung dengan lingkungan (oksigen) untuk menghindarkan terjadinya korosi [1]. Banyak faktor yang dapat mempengaruhi kualitas coating yang diaplikasikan untuk mendapatkan manfaat seperti yang diharapkan. Diantaranya adalah derajat

15 kebersihan persiapan permukaan yang akan dicoating, kondisi lingkungan pada saat aplikasi coating dilakukan, jenis coating yang digunakan dan teknik pengaplikasian material coating itu sendiri. Faktor kondisi lingkungan sangat mempengaruhi keberhasilan dan kualitas aplikasi coating yang dilakukan. Parameter kondisi lingkungan yang perlu diperhatikan pada proses coating adalah temperatur udara, temperatur besi, kelembaban udara, dan dew point (titik pengembunan). Secara umum, dan hampir semua proyek fabrikasi international termasuk didalamnya adalah proses coating mensyaratkan bahwa untuk aplikasi painting yang bisa diterima dan direkomendasikan oleh asosiasi international seperti NACE (National Association of Corrosion Engineers), SSPC ( Steel Structure and Painting Council / Society for Protective Coatings) untuk factor kelembaban udara (Relative Humidity / RH) adalah dibawah atau kurang dari 85% dan temperatur besi yang akan dicoating ( Steel Temperature) memiliki perbedaan 3 C diatas derajat temperature titik pengembunan (Dew Point). Temperatur besi secara umum diijinkan untuk dilakukan proses pengecatan pada temperature di bawah 50 C, beberapa produk coating special mengijinkan proses pengecatan pada besi bertemperatur di atas 50 C. Ada dua cara dasar untuk mengukur kelembaban udara (Relative Humidity) dan dew point. Yang pertama adalah cara manual dengan menggunakan sling psychrometer dan yang kedua dengan menggunakan peralatan elektronik berupa humidity meter ataupun data logger. Teknik pengukuran kelembaban udara ini diatur dalam standard international seperti ASTM E 337 (American Society for Testing and Materials) [2]. Secara umum di Indonesia metode pengukuran kelembaban udara masih secara manual dan memerlukan beberapa peralatan. Peralatan yang dibutuhkan untuk mengukur kelembaban udara secara manual adalah sling psychrometer dan dew point calculator. Dew point kalkulator dapat digantikan dengan tabel kelembaban udara relatif terhadap temperatur udara. Hal ini menyebabkan pengukuran kelembaban udara secara manual memerlukan waktu yang relatif lebih lama jika dibandingkan dengan pengukuran secara elektronik. Juga merepotkan karena peralatan yang digunakan terdiri dari berbagai jenis. Ketika di tempat kerja (lokasi proyek pengecatan) jika salah satu dari peralatan pengukur kelembaban udara tersebut tertinggal tentunya akan menghambat proses produksi, karena hasil pengukuran kelembaban udara menentukan diijinkan atau tidaknya proses pengecatan. Pengukuran kelembaban udara secara manual masih lebih banyak

16 dimplementasikan karena harga peralatan yang digunakan relatif masih lebih murah jika dibanding dengan alat pengukur kelembaban udara elektronik yang masih sangat mahal. Gambar Sling Psychrometer Gambar Dew Point Calculator

17 Gambar Magnetic Steel Thermometer. Gambar Digital Pocket Steel Thermometer 1.2 Perumusan Masalah Permasalahan dalam tugas proyek akhir ini dapat dirumuskan sebagai berikut : 1. Perancangan dan pembuatan alat pengukur kelembaban udara dengan menggunakan sensor DHT 11 dan mikrokontroler Arduino. 2. Perancangan dan pembuatan alat pengukur temperatur besi dengan menggunakan sensor DS18B20 dan mikrokontroler Arduino.

18 3. Penggabungan kedua alat ukur tersebut di atas pada butir nomor 1 dan 2 menjadi satu alat yang terintegrasi dan dapat berfungsi dengan baik. 4. Menghasilkan alat pengukur kelembaban udara dan temperatur besi yang terintegrasi dengan biaya ekonomis. 1.3 Batasan Masalah Pada laporan proyek akhir ini permasalahan yang dibahas dibatasi dalam hal sebagai berikut : 1. Jangkauan ( range) kelembaban udara yang akan diukur adalah kelembaban udara tropis khususnya level kelembaban udara yang diijinkan untuk melakukan proses pengecatan dengan kelembaban udara berkisar antara 55% sampai dengan 90%. 2. Jangkauan (range) temperatur besi yang akan diukur adalah temperatur besi di dalam workshop ataupun dilapangan, khususnya sesuai dengan persyaratan pengecatan mulai 20 C sampai dengan 55 C. 1.4 Tujuan dan Manfaat Tujuan dari proyek akhir ini adalah : 1. Mengimplementasikan sensor DHT 11 sebagai pengukur kelembaban udara pada proses pengecatan. 2. Mengimplementasikan sensor DS18B20 sebagai pengukur temperatur besi pada proses pengecatan. 3. Menggunakan mikrokontroler Arduino untuk mengintegrasikan sensor kelembaban udara dan sensor temperatur besi sehingga menjadi sebuah alat yang dapat mengukur kelembaban udara dan juga teperatur besi pada proses pengecatan dan menampilkan hasilnya pada LCD sehingga mudah dibaca. 4. Membuat alat pengukur kelembaban udara dan alat pengukur temperatur besi pada proses pengecatan berbasis mikrokontroler dengan biaya ekonomis, dan efisien dalam pengoperasian. Adapun manfaat dari proyek akhir ini adalah membantu para praktisi coating baik pada lini kualitas (inspector, quality control) ataupun pada lini produksi (aplikator) dengan menyediakan alat ukur alternatif yang dapat mengukur kelembaban udara dan pengukur temperatur besi pada proses pengecatan dengan biaya ekonomis serta mengurangi kesalahan proses pembacaan hasil pengukuran secara manual oleh operator.

19 1.5 Sistematika Penulisan. Bab I pedahuluan meliputi latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat serta sistematika penulisan laporan. Bab II dasar teori, meliputi relative humdidity, dew point, sling psychrometer, magnetic thermometer, DHT 11 sebagai sensor suhu dan kelembaban udara, DS18B20 sebagai sensor temperature, dan mikro kontroler Arduino sebagai pengolah data. Bab III perancangan system, meliputi rancangan tahapan pembuatan alat, implementasi DHT11 sebagai alat pengukur kelembaban udara, implementasi DS18B20 sebagai sensor temperature, integrasi DHT 11 dan DS18B20 dengan Arduino sebagai alat pengukur kelembaban udara dan temperature besi pada proses pengecatan, menampilkan data pada LCD. Bab IV hasil dan analisa, meliputi hasil Implementasi sensor DHT 11 sebagai pengukur kelembaban udara pada proses pengecatan, analisa desain system penghitungan wet bulb, analisa desain sistem penghitungan wet bulb, hasil pengujian dan analisa data pada alat pengukur kelembaban udara, hasil pengukuran dan analisa data pada sensor digital DS 18B20 sebagai pengukur temperatur permukaan besi pada proses pengecatan, hasil implementasi mikro kontroler arduino untuk mengintegrasikan sensor DHT 11 dan DS 18B20 sebagai sensor pengukur kelembaban udara dan pengukur temperatur permukaan besi pada proses pengecatan, hasil akhir alat pengukur kelembaban udara dan alat pengukur temperatur besi pada proses pengecatan berbasis mikro kontroler dengan biaya ekonomis dan efisien. Bab V, kesimpulan dan saran.

20 BAB II DASAR TEORI 2.1 Persyaratan Coating ( Environmental Factor) Salah satu persyaratan utuk keberhasilan proses coating/pengecatan adalah kondisi lingkungan (environmental factor). Yang termasuk dalam parameter environmental factor diantaranya adalah air temperature / dry Bulb ( DB), Wet Bulb ( WB), Relative humidity (RH), dew point (DP) dan Steel temperature (ST). Air temperature ( DB) yang terlalu rendah mengakibatkan material coating gagal cure (cure = material coating membentuk lapisan film dengan sempurna), dan jika terlalu tinggi akan mengakibatkan dry spray (material coating kering sebelum mencapai besi). Level WB berpengaruh terhadap nilai RH. Relative humidity yang tinggi (saturasi) mengakibatkan gagalnya proses penguapan sovent berakibat material coating tidak bisa kering / cure. dew point adalah nilai temperatur pada saat uap air akan mengalami kondensasi dan berubah menjadi titik embun, apabila nilai steel temperature ( ST) sama dengan atau lebih rendah dari DP, pada lapisan besi akan terbentuk embun yang berpengaruh terhadap adhesion material coating, juga akan mengakibatkan proses korosi mulai berjalan. Proses pengukuran parameter environmental factor diatur dalam suatu standar test method yaitu ASTME 337 (Standard Test Method for Measuring Humidity,Wet and Dry- Bulb Temperatures, and dew point). Secara umum, nilai environmental factor ideal untuk proses coating adalah : dry bulb antara 10 C sampai dengan 40 C, relative humidity maksimum 85%, steel temperature antara 20 C sampai dengan 45 C, ST harus minimal 3 C di atas nilai dew point. 2.2 Relative Humidity Relative humidity (RH) atau kelembaban udara adalah perbandingan antara jumlah aktual uap air dalam volume tertentu dalam udara pada suhu tertentu dan jumlah maksimal jika telah jenuh dengan uap air pada suhu yang sama, sehingga dirumuskan : RH = Jumlah Uap Air dalam satuan volume x 100% Jumlah uap air maximal pada kondisi saturasi Relative humidity dinyatakan dalam satuan persen (%). Relative humidity 0 % berarti udara kering sempurna, tidak ada sedikitpun uap air dalam udara. Sedangkan relative humidity 100% berarti udara dalam kondisi saturasi, uap air berada pada titik jenuh.

21 2.3 Dew Point (Titik Embun) Dew Point atau titik embun adalah temperatur dimana uap air akan mengalami kondensasi dan berubah menjadi embun. Meskipun relative humidity berada pada level 100% kondensasi tidak akan terjadi jika temperature dew point belum tercapai. Adapun peralatan manual yang biasa digunakan untuk mengukur temperatur sekitar (suhu udara), kelembaban udara (r elative humidity), dew point dan temperature pada besi adalah Sling Psychrometer, Magnetic thermometer, dew point calculator atau table Relative Humidity. 2.4 Sling Psychrometer Sling psychrometer adalah peralatan yang umum digunakan di lapangan untuk mengukur relative humidity dan dew point. Alat ini memiliki dua buah termometer, yaitu termometer bola basah dan termometer bola kering. Termometer bola kering digunakan untu mengukur suhu udara sekitar (ambient temperature). Termometer bola basah secara fisik ti dak berbeda dengan termometer bola kering, pada termometer bola basah terdapat selubung yang harus diisi air sebagai referensi kelembaban jenuh. Dengan menggunakan Sling psychrometer akan didapatkan pembacaan nilai temperature bola basah (wet bulb temperature) dan nilai temperature bola kering (dry bulb temperature).. Temperatur bola kering (dry bulb temperature) disebut sebagai suhu udara sekitar, merupakan istilah yang umum digunakan. Ketika orang menyebut suhu udara, biasanya mereka mengacu pada temperatu bola kering. Disebut suhu bola kering karena dalam mekanisme kerjanya tidak terpengaruh oleh kelembaban udara. Suhu bola kering dapat diukur dengan menggunakan termometer normal yang terkena udara bebas, tetapi terlindung dari radiasi dan kelembaban. Satuan suhu yang biasa digunakan adalah derajat Celcius. Temperatur bola basah (wet bulb) adalah temperatur yang jenuh. merupakan suhu yang ditunjukkan oleh termometer bola basah yang terkena aliran udara. Diukur menggunakan termometer yang terbungkus kain kasa basah. Penguapan adiabatik dari air pada termometer dan akibat pendinginan yang ditunjukkan untuk membaca bahwa suhu lebih basah dibanding dari suhu kering di udara. Tingkat penguapan dari kain kasa yang basah pada termometer dan perbedaan antara suhu bola kering dan suhu bola basah tergantung pada kelembaban udara. Penguapan berkurang ketika udara mengandung uap

22 air lebih banyak. Suhu bola basah selalu lebih rendah dibanding suhu bola kering, namun akan identik dengan kelembaban relatif 100 % dimana suhu udara berada pada titik jenuh. Thermometer Basah (WB) Thermometer Basah (WB) Thermometer Kering (DB) Thermometer Kering (DB) Gambar Temperatur Bola Basah dan temperatur bola kering Adapun hubungan antara temperatur bola kering, temperatur bola basah, kelembaban udara (relative humidity) dan dew point dapat dijelaskan dengan tabel 2.1 sebagai berikut : Tabel 2. 1 Hubungan antara Wet Bulb, Dry Bulb, Relative Humidity dan Dew point.

23 Adapun cara pembacaan tabel humidity adalah sebagai berikut : Hasil pengukuran dengan menggunakan sling psychrometer menunjukan nilai sebagai berikut : - Temperatur bola kering (DB) = 31 C - Temperatur bola basah (WB) = 27 C - Maka selisih antara temperature bola basah dan kering adalah = 4 C, sehingga - Relative humidity 73% dan dew point = 26 C. [3]. 2.5 Magnetic Thermometer Hal penting lain yang perlu diperhatikan untuk keberhasilan proses pengecatan (coating) adalah temperatur permukaan yang akan dicoating. Peralatan manual yang digunakan untuk mengukur temperatur permukaan besi adalah magnetic termometer. Gambar Magnetic Thermometer Cara penggunaan alat ini adalah dengan menempelkan magnetic sensor termometer pada permukaan benda yang diukur temperaturnya. Hasil pembacaan diperoleh setelah termometer menunjukkan nilai temperatur yang stabil, yang akan diperoleh sekitar lima menit setelah peralatan ditempelkan. Kesalahan pengukuran yang sering terjadi adalah dengan menempelkan peralatan ini terpapar langsung dengan panas matahari. Untuk mendapatkan temperatur yang mewakili temperatur permukaan besi yang sesungguhnya haruslah bijaksana dalam menentukan spot yang diukur. Aturan coating secara umum mensyaratkan temperature permukaan yang akan dicoating harus minimal 3 C di atas temperature dew point.

24 Tabel 2. 2 Borang Laporan Kondisi Wet Bulb, Dry Bulb, RH, DP dan Steel Temperature. Hasil pengukuran kondisi lingkungan sekitar sebelum proses coating dimulai selanjutnya didokumentasikan dalam borang seperti tabel 2. Secara umum persyaratan untuk proses coating adalah sebagai berikut : - Relative humidity maksimum 85%. - Temperatur permukaan minimal 20 C dan maksimum 50 C. - Temperatur permukaan besi 3 C lebih tinggi dari temperature dew point. Jika diperoleh hasil pengukuran di luar yang dipersyaratkan, maka proses coating tidak diijinkan karena berpotensi terjadi kegagalan. 2.6 DHT 11 Sebagai Sensor Suhu dan Kelembaban Gambar DHT 11 sensor suhu dan kelembaban DHT 11 adalah sensor digital yang dapat mendeteksi dan mengukur suhu dan kelembaban udara sekitar. Memiliki tingkat stabilitas yang baik dan memiliki fitur kalibrasi pengukuran yang akurat.

25 DHT 11 memiliki respon pembacaan data yang cepat, dan memiliki kemampuan anti interferensi. Ukuran fisik yang kecil dan kemampuan transmisi sinyal hingga 20 meter membuat komponen ini layak untuk digunakan sebagai sensor suhu dan kelembaban pada Alat pendeteksi kelembaban udara dan sensor temperature besi pada proses pengecatan. Gambar Diagram blok DHT 11. Adapun spesifikasi mengenai sensor suhu dan kelembaban DHT 11 adalah sebagai berikut : - Tegangan kerja = 5 V DC. - Rentang pengukuran humidity 20% sampai dengan 90% dengan akurasi ± 5%. - Rentang pengukuran temperatur 0 C sampai dengan 50 C dengan akurasi ± 2%. - Output digital. Gambar Rangkaian DHT 11 sebagai sensor suhu dan kelembaban.

26 DHT 11 merupakan sensor digital, sehingga sinyal keluaran dari sensor DHT 11 berupa data digital dapat dihubungkan dan diolah oleh suatu mikrokontroller dan hasilnya dapat ditampilkan berupa informasi berupa teks pada LCD oleh mikrokontroller. Adapun konfigurasi pemasangan sensor DHT 11, mikrokontroller dan LCD seperti pada gambar 9. [4]. 2.7 DS18B20 Sebagai Termometer Digital DS 18B20 merupakan sensor digital yang mampu mendeteksi perubahan temperatur dan kemudian mengkonversikannya menjadi output berupa data bilangan dengan sistim bilangan digital. Sensor DS18B20 merupakan sesor digital yang menggunakan 1 jalur data untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler secara serial. Adapun spesifikasi umum dari sensor DS18B20 adalah sebagai berikut : - Bekerja pada kisaran tegangan 3 sampai dengan 5 volt. - Mampu mengukur temperatur pada kisaran -55 C sampai dengan 125 C. - Memiliki akurasi ± 0.5 C pada pengukuran suhu -10 C sampai dengan 85 C. - Kecepatan mengkonversi suhu maksimal 750 ms. Gambar Susunan Pin Sensor DS1820. Keterangan : Pin 1 = Ground DQ = Data Input / Output VDD = Tegangan kerja 3 sampai dengan 5 Volt DC.

27 DS18B20 adalah sensor temperature digital, hanya membutuhkan 1 pin sebagai I/O, memiliki resolusi dari 9 hingga 12 bit dan output dari sensor ini adalah berupa data digital [5]. Hubungan antara temperature dan output sensor DS18B20 sesuai dengan datasheet adalah seperti daftar dalam tabel 3 sebagai berikut : Tabel Hubungan antara temperature dan output digital sensor. Dengan menghubungkan sensor temperatur DS18B20 dengan mikrokontroller dan LCD display maka sensor DS18B20 dapat digunakan sebagai thermometer digital untuk mengukur temperatur permukaan benda yang akan di coating. Output sensor DS18B20 dapat diolah dan ditampilkan sebagai informasi teks pada LCD. Adapun ilustrasi pemasangan sensor DS18B20 adalah sebagai berikut : Gambar DS18B20 sebagai thermometer digital.

28 2.8 Arduino Sebagai Pengolah Data. Arduino adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328. Memiliki 14 pin digital input/output, 6 pin input analog, resonator 16 MHz, koneksi USB dan tombol reset. Tegangan kerja bisa berasal dari baterai ataupun tegangan listrik pada USB jika tersambung dengan computer. Gambar Papan Mikrokontroler Arduino. Secara umum spesifikasi papan mikrokontroler arduino adalah sebagai berikut : Mikrokontroler ATmega328 Operasi tegangan 5Volt Input tegangan disarankan 7-11Volt Input tegangan batas 6-20Volt Pin I/O digital 14 (6 bisa untuk PWM) Pin Analog 6 Arus DC tiap pin I/O 50mA Arus DC ketika 3.3V 50mA Memori flash 32 KB (ATmega328) dan 0,5 KB digunakan oleh bootloader SRAM 2 KB (ATmega328) EEPROM 1 KB (ATmega328) Kecepatan clock 16 MHz ATmega328 memiliki memori internal 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader). ATmega328 juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan perpustakaan / library EEPROM). Arduino memiliki 14 pin digital yang dapat digunakan sebagai saluran input / output. Ke 14 pin tersebut adalah :

29 - Serial: pin 0 (RX) dan 1 (TX) Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data serial TTL. Pin ini terhubung dengan pin ATmega8U2 USB-to-Serial TTL. - Eksternal Interupsi: Pin 2 dan 3 dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah (low value), rising atau falling edge, atau perubahan nilai. - PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 Menyediakan 8-bit PWM dengan fungsi analogwrite() - SPI: pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan perpustakaan SPI - LED: pin 13. Built-in LED terhubung ke pin digital 13. LED akan menyala ketika diberi nilai HIGH Arduino memiliki 6 input analog A0 sampai dengan A5, masing masing menyediakan resolusi 10 bit ( 0 sampai dengan 1024). Mampu membaca tegangan 0 Volt sampai dengan 5 Volt. Beberapa pin yang lain pada papan mikrokontroler diantaranya adalah : - AREF. Tegangan referensi untuk input analog. Dapat digunakan dengan fungsi analogreference(). - Reset. Gunakan LOW untuk me-reset mikrokontroler. Untuk berkomunikasi dengan computer, Arduino menyediakan UART TTL 5V komunikasi serial yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Komunikasi serial data ini bisa digunakan untuk memprogram arduino ataupun sebagai saluran output arduino untuk menampilkan data pada serial monitor pada computer [6].

30 BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Rancangan Tahapan Pembuatan Alat. Pada kegiatan proyek akhir ini melakukan desain eksperimental untuk mendesain alat pengukur kelembaban udara dan temperatur besi pada proses pengecatan yang merupakan penggabungan beberapa alat ukur sekaligus, dengan harapan bisa bermanfaat menyederhanakan peralatan konvensional yang umum digunakan pada proses inspeksi pengecatan baik di dalam workshop ataupun di lapangan. Adapun tahapan proses pengerjaan proyek akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Pembuatan alat pengukur kelembaban udara. 2. Pengujian alat pengukur kelembaban udara. 3. Pembuatan alat pengukur temperatur/suhu permukaan besi. 4. Pengujian alat pengukur temperatur/suhu permukaan besi. 5. Penggabungan alat pengukur kelembaban udara dan alat pengukur temperatur/suhu pada permukaan besi. 6. Membandingkan hasil pengukuran kelembaban udara dan temperature besi antara hasi pengukuran dengan menggunakan alat manual terhadap hasil pengukuran dengan menggunakan sensor DHT 11 dan sensor DS18B20 yang terintegrasi dengan mikro kontroler. 7. Melakukan analisa data. 8. Penulisan laporan. Tahapan tahapan tersebut di atas disusun dalam gambar flow chart sebagai berikut :

31 Gambar Tahapan Pembuatan Proyek Akhir 3.2 Rancangan DHT 11 Sebagai Alat Pengukur Kelembaban Udara. Alat pengukur kelembaban udara pada penelitian ini didesain dengan menggunakan 3 komponen pokok yaitu : DHT 11 sebagai sensor pendeteksi temperature udara dan kelembaban udara, Arduino sebagai pengolah data, dan LCD sebagai penampil informasi. Adapun blok diagram alat pengukur kelembaban udara dengan menggunakan sensor DHT 11 ini adalah sebagai berikut : Sensor DHT 11 ARDUINO LCD Display Gambar Blok diagram alat pegukur kelembaban udara.

32 Adapun gambar schematic diagram dari implementasi DHT 11 sebagai sensor pengukur kelembaban udara adalah sebagai berikut : Gambar 3. 3 schematic diagram DHT 11 sebagai sensor kelembaban. Secara garis besar prinsip kerja alat pengukur kelembaban udara ini adalah sebagai berikut : - Sensor DHT 11 akan mendeteksi suhu udara sekeliling (ambient temperature) dan juga kelembaban relative (Relative humidity). - Arduino akan membaca perubahan data pada kaki signal/data sensor DHT 11, mengolah dan memvalidasi data tersebut menjadi nilai kelembaban udara (relative humidity) dan juga temperatur udara sekeliling (ambient temperature). - LCD display sebagai media arduino untuk menampilkan data kelembaban udara dan temperatur udara sekeliling. Untuk dapat berfungsi sebagai sensor kelembaban udara, maka Arduino harus diprogram untuk dapat mengenali dan membaca data yang dihasilkan oleh sensor DHT 11. Adapun rancangan program untuk dapat membaca data dari sensor DHT 11 berupa air temperature dan kelembaban udara adalah sebagai berikut : #include <DHT.h> // memanggil library DHT #define DHTPIN 8 // what pin we're connected to #define DHTTYPE DHT11 // DHT 11 DHT dht(dhtpin, DHTTYPE);

33 void setup() { Serial.begin(9600); dht.begin(); } void loop() { // Reading temperature or humidity takes about 250 milliseconds! // Sensor readings may also be up to 2 seconds 'old' (its a very slow sensor) float h = dht.readhumidity(); float t = dht.readtemperature(); Serial.print("Dry Temperature: "); Serial.print(t,0); Serial.println(" *C "); Serial.print ("Humidity: "); Serial.print(h,0); Serial.println(" %"); } Flow chart untuk sketch program tersebut di atas adalah sebagai berikut : Gambar 3. 4 Flow chart program alat pengukur kelembaban udara.

34 3.3 Rancangan DS18B20 Sebagai Sensor Pengukur Temperatur Besi. Alat ini berguna untuk mendeteksi suhu permukaan besi yang akan di cat (coating). Persyaratan umum untuk temperatur besi yang akan di coating adalah : - Temperature minimal 20 C - Temperatur besi harus lebih tinggi minimal 3 C di atas nilai dew point (titik embun). - Temperatur besi maksimal 40 C. Desain blok diagram alat pengukur temperatur permukaan besi ini adalah sebagai berikut : Sensor DS18B20 ARDUINO LCD Display Gambar 3. 5 Blok diagram alat pengukur temperatur permukaan besi. Sistim kerja dari desain alat ini adalah sebagai berikut : - Sensor DS18B20 adalah sensor temperatur digital yang dapat mengukur temperatur permukaan suatu benda. Sensor ini dikemas secara khusus sehingga tahan terhadap air dan cocok digunakan untuk pengukuran di luar ruangan. Output dari sensor temperature DS18B20 adalah input digital untuk diolah oleh mikrokontroler. - Arduino akan membaca data output sensor temperature DS18B20, mengolah data dan merubahnya menjadi informasi level temperatur dan menampilkan data temperature tersebut pada LCD display. - LCD display akan menampilkan data informasi temperatur yang berasal dari sensor dan telah diolah datanya oleh arduino.

35 Gambar skematik rangkaian Arduino dan sensor DS18B20 sebagai alat pengukur temperature besi pada proses pengecatan adalah sebagai berikut : Gambar 3.6 Skematik diagram rangkaian Arduino dan sensor DS18B20 sebagai alat pengukur temperatur permukaan besi pada proses pengecatan. Untuk bisa berfungsi sebagai suatu sistem alat pengukur temperatur permukaan besi, tentunya rangkaian ini memerlukan suatu program (software) yang digunakan untuk mengatur seting I/O mengolah data input dan menampilkan ke dalam LCD output data data temperatur yang terukur oleh sensor DS18B20. Adapun sketch program Arduino untuk menjalankan sensor DS18B20 sebagai pengukur temperatur besi adalah sebagai berikut : #include <OneWire.h> // library ds18b20 int DS18S20_Pin = 9; //DS18S20 Signal pin on digital 9 OneWire ds(ds18s20_pin); // on digital pin 9 void setup() { Serial.begin(9600); dht.begin(); lcd.begin (16,2); lcd.setcursor (0,0); } void loop() { float St = gettemp();

36 Serial.print("Steel Temperature : "); Serial.print(St,1); Serial.println(" *C "); float gettemp(){ //returns the temperature from one DS18S20 in DEG Celsius byte data[12]; byte addr[8]; if (!ds.search(addr)) { //no more sensors on chain, reset search ds.reset_search(); return -1000; } if ( OneWire::crc8( addr, 7)!= addr[7]) { Serial.println("CRC is not valid!"); return -1000; } if ( addr[0]!= 0x10 && addr[0]!= 0x28) { Serial.print("Device is not recognized"); return -1000; } ds.reset(); ds.select(addr); ds.write(0x44,1); // start conversion, with parasite power on at the end byte present = ds.reset(); ds.select(addr); ds.write(0xbe); // Read Scratchpad } for (int i = 0; i < 9; i++) { // we need 9 bytes data[i] = ds.read(); } ds.reset_search(); byte MSB = data[1]; byte LSB = data[0]; float tempread = ((MSB << 8) LSB); //using two's compliment float TemperatureSum = tempread / 16; return TemperatureSum;

37 Flow chart sketch program di atas adalah sebagai berikut : Start Initialisasi I/O dan serial monitor Initialisasi Data Seting Baca Sensor DS18B20 Baca dan olah data : Temperatur permukaan besi Tampilkan ke LCD T Selesai Y Selesai Gambar 3. 7 Flow chart program alat pengukur temperatur permukaan besi. 3.4 Rancangan Integrasi DHT 11 dan DS18B20 dengan Arduino Sebagai Alat Pengukur Kelembaban Udara dan Temperatur Besi Pada Proses Pengecatan. Pada proses pengecatan, kondisi temperatur udara, kelembaban udara, dewpoint (titik embun) dan juga temperatur permukaan besi merupakan parameter yang saling terkait sebagai data pertimbangan untuk membuat suatu keputusan apakah proses pengecatan bisa dilakukan/dilanjutkan atau dihentikan. Pada pengukuran secara manual, untuk mendapatkan nilai dari salah satu parameter tersebut di atas (RH, dewpoint, temperature udara dan temperature permukaan besi)

38 dilakukan pengukuran satu persatu secara bergantian dengan menggunakan alat yang berbeda sesuai dengan parameter yang diukur. Untuk memudahkan keseluruhan proses pengukuran tersebut, dan lebih efisiensi dalam pemakaian alat, penelitian ini mencoba menggabungkan alat pengukur kelembaban udara dan temperatur permukaan besi menjadi satu alat saja namun memiliki berbagai fungsi yang bisa menjawab kebutuhan persyaratan kondisi lingkungan pada proses pengecatan. Blok diagram rancangan penggabungan alat ini adalah sebagai berikut : sensor DHT 11 Arduino / Mikrokontroller LCD Display sensor DS18B20 Sensor DHT 11 Arduino LCD Display Sensor DS18B20 INPUT KONTROLER OUTPUT Gambar 3.8 Blok diagram penggabungan alat pengukur kelembaban udara dan temperatur permukaan besi. Supaya alat pengukur kelembaban udara dan alat pengukur temperature permukaan besi dapat bekerja secara simultan, program alat pengukur kelembaban udara harus diintegrasikan dengan program alat pengukur temperatur besi. skematic diagram dan flow chart pemrograman pada kontroler arduino untuk mengontrol kedua fungsi tersebut adalah sebagai berikut :

39 Start Initialisasi I/O dan serial monitor Initialisasi Data Seting Baca Sensor DS18B20 Baca sensor DHT 11 Baca dan olah data sensor DHT 11 dan DS18B20. RH>= 85% = stop painting Ambient temperature <=10C ==stop Steel temp <20C ==stop painting steel temp >=45C ==stop painting delta steel temp thd dewpoint <3 = stop painting. Tampilkan ke LCD T Selesai? Y Selesai Gambar 3.9 Flow chart program alat pengukur kelembaban udara dan alat pengukur temperatur permukaan besi. Adapun rencana implementasi alat pengukur kelembaban udara dan alat pengukur temperature permukaan besi adalah sebagai berikut :

40 Sensor DHT 11 LCD Display DS 18 B 20 Gambar Desain fisik alat pengukur kelembaban udara dan alat pengukur temperatur permukaan besi. 3.5 Rancangan Proses Pengujian Alat Pengujian alat dimaksudkan untuk membandingkan hasil pengukuran oleh alat yang dibuat terhadap hasil pengukuran dengan menggunaan perlatan manual. Untuk metode pengujian alat pengukur kelembaban udara dan temperatur permukaan besi ini dilakukan dengan cara membandingkan hasil pengukuran dengan menggunakan peralatan manual yang umum digunakan pada industri pengecatan terhadap hasil pengukuran oleh alat pengukur kelembaban udara dan alat pengukur temperature permukaan besi dengan basis mikrokontroler ini selama 7 hari kerja dengan interval waktu 3 jam pada suatu test panel. Hasil dari proses membandingkan dengan dua metode pengukuran ini kemudian dimasukkan ke dalam tabel seperti berikut : Tabel 3. 1 Rancangan untuk Tabel data hasil pengujian alat. Date : Time 7:00 10:00 13:00 16:00 19:00 Equipment M E M E M E M E M E Wet Bulb Temp ( C) Dry Bulb Temp ( C) Relative Humidity (%) Dew Point ( C) Steel Temperatur ( C) M = Manual Equipment ; E = Electronic Equipment Deviasi

41 BAB IV HASIL DAN ANALISA 4.1 Hasil Realisasi Proyek Akhir Sesuai dengan tujuan pembuatan proyek akhir ini, yaitu : 1. Mengimplementasikan sensor elektronik pendeteksi kelembaban udara untuk mengukur kelembaban udara pada proses pengecatan. 2. Mengimplementasikan sensor elektronik pendeteksi temperature/suhu untuk mengukur temperature besi pada proses pengecatan. 3. Mengimplementasikan mikrokontroler untuk mengintegrasikan sensor kelembaban udara dan temperature besi pada proses pengecatan dan menampilkan hasilnya dalam lcd. 4. Membuat alat pengukur kelembaban udara dan alat pengukur temperature besi pada proses pengecatan berbasis mikrokontroler dengan biaya ekonomis. Hasil akhir dari tujuan nomor 1, 2 dan 3 tersebut diimplementasikan ke dalam rangkaian sebagai berikut : Gambar 4. 1 Gambar rangkaian DHT 11 dan DS18B20 sebagai rangkaian pengukur kelembaban udara dan temperature besi pada proses pengecatan.

42 Adapun sketch program Arduino yang digunakan untuk pengendali rangkaian pengukur kelembaban udara dan temperature permukaan besi pada proses pengecatan adalah terlampir. Hasil akhir berupa fisik alat pengukur kelembaban udara dan temperature permukaan besi pada proses pengecatan adalah sebagai berikut: Gambar 4. 2 Bentuk fisik alat pengukur kelembaban udara dan temperature permukaan besi pada proses pengecatan. Tampilan hasil pengukuran akan diatur secara bergantian, tiap tampilan berupa dua baris data dengan urutan dan jeda sebagai berikut : - Tampilan pertama adalah data Dry Temperature dalam derajat Celcius dan tampilan Wet Temperature dalam satuan derajat Celcius, jeda 3 detik untuk berganti dengan tampilan kedua. - Tampilan kedua, data humidity dalam satuan persen (%) dan data dew point dalam satuan derajat celcius, jeda 3 detik untuk berganti dengan tampilan ketiga. - Tampilan ketiga, menampilkan data steel temperature dalam satuan derajat celcius, jeda 2 detik untuk kembali mengulang dari tampilan pertama. Adapun tampilan actual pada layar LCD adalah sebagai berikut ( Gambar 4.3) :

43 Gambar 4. 3 Urutan tampilan data hasil pengukuran pada LCD. Pengoperasian alat pengukur kelembaban udara dan temperature besi pada proses pengecatan berbasis mikro kontroler ini sangat mudah dan efisien, mudah dalam arti tinggal menempelkan probe pengukur temperatur pada permukaan besi yang akan di painting, tekan tombol power untuk menyalakan alat, alat akan bekerja secara simultan. Efisien dalam arti waktu untuk mendapatkan data sangat cepat dibanding dengan penggunaan alat ukur manual. Dalam 2 menit data tentang dry temperature, wet temperature, humidity, dew point dan steel temperature semua sudah bisa diperoleh. Untuk alat manual diperlukan waktu kurang lebih 30 menit untuk mendapatkan data data tersebut. 4.2 Perbandingan Data Hasil Pengukuran. Sampel perbandingan data hasil pengukuran kelembaban udara dan temperature pada permukaan besi pada pengukuran dengan menggunakan peralatan ukur manual dan alat ukur hasil proyek akhir adalah sebagai berikut : Tabel 4. 1 Sampel perbandingan data hasil pengukuran manual dan pengukuran dengan alat hasil proyek akhir. DB = Dry Bulb WB = Wet Bulb RH= Relative Humidity DP=Dew Point ST = Steel Temprature M=Manual D=Digital NO TGL JAM M D M D M D M D M D DB DB WB WB RH RH DP DP ST ST C C C C % % C C C C D B C WB C DEVIASI R H DP ST C C C 1 5/12/ /12/

44 /12/ Adapun data hasil pengukuran selengkapnya ada dalam lampiran. Dari data hasil pengukuran, diperoleh data statistic perbandingan data sebagai berikut : - Dry Temperature ; deviasi minimum = 0 C, deviasi rata rata = 0,23 C, dan deviasi maksimum 2 C. - Relative Humidity ; deviasi minimum = 0%, deviasi rata rata = 1.8 %, dan deviasi maksimum 7%. - Wet Temperature ; deviasi minimum = 0 C, deviasi rata rata = 0,42 C, dan deviasi maksimum 1.3 C. - Dew Point ; deviasi minimum 0 C, deviasi rata rata 0,58 C, dan deviasi maksimum 2 C.

45 - Steel Temperature; deviasi minimum 0 C, deviasi rata rata 0.51 C dan deviasi maksimum 1.4 C. Pada pengukuran humidity dengan menggunakan DHT 11, deviasi rata rata yang diperoleh adalah 1,7% dengan deviasi maximum 7%. dari semua deviasi yang diperoleh, jika di analisa lebih lanjut, dihubungkan dengan tujuan akhir pengukuran humidity untuk mengambil keputusan boleh atau tidak boleh proses painting dilakukan akan menghasilkan suatu keputusan yang sama. Misal pada data no 14, sebagai berikut : Hasil Pengukuran manual : - Dry Bulb = 31 C, Wet Bulb = 26 C, Relative Humidity = 66% dan dew point = 24.3 C. Dengan mengacu persyaratan pada proses painting, relative humidity maksimal yang diijinkan adalah 85 %, maka kondisi di atas adalah acceptable atau boleh untuk melakukan proses painting. Sedangkan hasil pengukuran alat digital, data yang diperoleh adalah sebagai berikut : - Dry Bulb = 31 C, Wet Bulb = 25.2 C, Relative Humidity = 73% dan dew point = 23.7 C. Deviasi relative humidity terhadap hasil pengukuran manual adalah 7%. Jika nilai 7% dikompensasikan ke nilai Relative Humidity hasil pengukuran alat digital yang nilainya adalah 73%, nilai minimal yang akan diperoleh adalah 68% (73% - 7%) dan nilai Relative Humidity maksimal adalah 80% (73% + 7%). Range nilai relative humidity 68% sampai dengan 80% adalah kondisi acceptable atau di bolehkan untuk melakukan proses painting. Untuk memudahkan ilustrasi dari paparan di atas, data data di atas akan disajikan dalam table yang mendekati daily weather record seprti pada tabel 4.2 sebagai berikut : Tabel 4. 2 Sampel perbandingan hasil pengukuran dengan alat manual terhadap hasil pengukuran sensor digital. EQUIPMENT Manual Digital TIME Dry Bulb Temperature ( C ) Wet Bulb Temperature ( C ) Relative Humidity ( % ) (± 7) Dew Point Temperature ( C ) Remark Accept Accept

46 Adapun mengenai data dew point, dari data hasil percobaan diperoleh deviasi minimum 0 C, deviasi maksimum 1,5 C dan deviasi rata rata adalah 0.58 C. Karena nilai dew point pada alat pengukur digital ini berasal dari persamaan data relative humidity dan dry bulb yang dibaca dari sensor, kuncinya adalah jika data relative humidity dan dry bulb dari sensor DHT 11 sama dengan data yang diperoleh dari pengukuran dengan menggunakan alat konvensional, pada nilai dew point dan wet bulb, akan diperoleh nilai deviasi minimal atau dengan kata lain presisi. 4.3 Analisa Data Salah satu tujuan proses pengukuran kelembaban udara dan temperature besi pada proses pengecatan adalah untuk mengisi form laporan sebagai berikut : Tabel 4. 3 Formulir Laporan Kondisi Cuaca ( Weather Report Form) AMBIENT CONDITIONS AREAS : TIME Dry Bulb Temperature ( C ) Wet Bulb Temperature ( C ) Relative Humidity ( % ) Dew Point Temperature ( C ) Steel Surface Temperature ( C ) Weather Conditions : Sunny / Cloudy / Rain Remark : Acceptable / un acceptable ( painting process). Pada proses pengukuran dengan menggunakan alat ukur manual, dengan menggunakan sling psychrometer diperoleh data dry bulb temperature (DB) dan wet bulb temperature (WB). Dengan menggunakan alat dew point calculator data DB dan WB akan diproses sehingga data relative humidity (RH) dan data dew point (DP) diperoleh. Data steel temperature (ST) diperoleh dengan menggunakan alat magnetic steel temperature gauge. Berbeda dengan alat hasil proyek akhir, Implementasi sensor DHT 11 menghasilkan data air temperature yang identik dengan DB, dan juga humidity yang identik RH. Data DP dan data WB harus dihitung dengan menggunakan algoritma persamaan matematik

47 pada program Arduino. Data steel temperature diperoleh dari hasil pembacaan data sensor DS18B Kalkulasi Wet Bulb Temperature (WB) Persamaan matematis untuk mendapatkan nilai wet bulb pada program Arduino dengan referensi data yang diperoleh dari cara pengkuran secara manual adalah sebagai berikut : Tw = T atan[ (RH % ) 1/2 ] + atan (T + RH%) - atan(rh% ) (RH%) 3/2 atan ( RH%) [7] Tw = wet temperature / Wet Bulb". T = Dry Bulb Temperature, hasil pengukuran secara manual, identik dengan air temperature data DHT 11. RH = Relative humidity. Dalam sketch program Arduino, persamaan tersebut di atas adalah satatement : float Tw = (t * atan ( * sqrt(h )) + atan (t+h) - atan (h ) * (sqrt (h*h*h))* atan ( *h) ); Pada tabel 4.4 berikut adalah petikan data hasil pengujian persamaan matematika yang digunakan untuk menghitung nilai WB dari nilai DB dan RH yang dibaca dari sensor DHT 11. Sebagai referensi data adalah data hasil pengukuran manual ( DB, WB, RH). Data selengkapnya ada pada lampiran. Tabel 4. 4 Perbandingan Wet Bulb Hasil perhitungan program terhadap Wet Bulb hasil pengukuran secara manual. NO HASIL PENGUKURAN MANUAL PERSAMAAN PROGRAM ARDUINO DRY BULB WET BULB RH WET BULB SYSTEM ERROR ( % ( C ) ( C ) ) ( C ) ( C )

48 Dari tabel di atas, hubungan antara target wet bulb, wet bulb hasil perhitungan dan error yang diperoleh dari fungsi WB terhadap data DB dan RH hasil DHT 11 dapat digambarkan dengan grafik sebagai berikut : Gambar 4. 4 Grafik hubungan antara WB manual sebagai target, WB hasil perhitungan program dan error/deviasi.

49 Dari data di atas diperoleh margin error / deviasi minimal adalah = C, error maksimal = 0,534 C, dan rata rata error = C Kalkulasi Dew Point. Begitu juga halnya dengan dew point, sensor digital DHT 11 tidak menghasilkan parameter nilai dew point, sehingga untuk mendapatkan data dew point ini harus dengan rekayasa matematika, sebagai variable input adalah data nilai dry bulb dan nilai relative humidity yang diperoleh dari pengukuran manual. Persamaan yang digunakan untuk menentukan nilai dew point pada program Arduino, dari data sumber DHT 11 dengan referensi dew point hasil pengukuran manual adalah sebagai berikut [8] : = (, ) (, ). (1) (, ) = + ln ( RH / 100)..( 2 ) sehingga =. Atau RH = ( T Td) Td = Temperatur dew point ( C) T = Dry bulb temperature / air temperature ( C). RH = Relative Humidity ( %). Cuplikan data hasil perbandingan antara data dew point hasil pengukuran secara manual dengan data dew point hasil perhitungan dengan pendekatan algoritma matematis pada program adalah sebagai berikut :

50 Tabel 4. 5 Perbandingan Dew Point Hasil pengukuran Manual dan Dew Point hasil pengukuran Arduino. DP = DEW POINT (M) = MANUAL (ARD) = ARDUINO DRY BULB WET BULB RH DP (M) DP (ARD) DEVIASI NO ( C ) ( C ) ( % ) ( C ) ( C ) ( C )

51 Perbandingan nilai dew point hasil pengukuran manual terhadap hasil pengukuran oleh sensor digambarkan dalam grafik sebagai berikut : DP (M) ( C ) DP (ARD) ( C ) DEVIASI ( C ) Gambar 4. 5 Grafik perbandingan antara dew point manual terhadap hasil penghitungan program. Data lengkap perbandingan antara dew point hasil penghitungan dengan cara manual dan hasil penghitungan program pada alat pengukur kelembaban udara berbasis micro controller, terdapat dalam lampiran 2.

52 4.3.3 Hasil Pengukuran dan analisa data pada Sensor Digital DS 18B20 Sebagai Pengukur Temperatur Permukaan Besi pada Proses Pengecatan. Pada implementasi sensor digital DS 18B20 sebagai pengukur temperatur permukaan besi pada proses pengecatan ini secara sistem tidak serumit pada sistem pengukur kelembaban udara. Karena besaran data yang diukur adalah tunggal, yaitu nilai temperatur pada permukaan besi. Implementasi pengukuran temperatur pada permukaan besi pada program arduino tidak menggunakan persamaan matematik seperti halnya untuk mendapatkan data wet bulb dan dew point dari DHT 11. Untuk mendapatkan data temperatur permukaan besi yang diukur, dengan menjalankan fungsi : float St = gettemp(); nilai pada variabel St inilah yang akan ditampilkan LCD sebagai nilai data temperatur pada permukaan besi (steel temperature). Proses pengambilan data pada alat implementasi DS18B20 ini adalah dengan melakukan pengukuran temperatur pada permukaan sampel plat besi dengan cara menempelkan probe sensor ds18b20 pada object yang diukur selama 2 menit dan dilakukan secara berulang dengan interval waktu tertentu dan membandingkan nilai temperatur hasil pengukuran dengan alat digital ini dengan data hasil pengukuran temperatur pada plat besi dengan alat manual ( magnetic temperature gauge) pada waktu yang sama. Dari data hasil pengukuran pada sub bab 4.2 nilai deviasi yang diperoleh dari perbandingan nilai temperature hasil dari pengukuran secara manual dengan menggunakan magnetic steel temperature gauge dengan pengukuran secara digital dengan menggunakan sensor temperature DS 18B20 diperoleh nilai deviasi minimum 0 C, deviasi maksimum 1.1 C, dan deviasi rata rata sebesar 0.47 C. dengan kata lain akurasi dari implementasi sensor DS 18B20 sebagai pengukur temperature permukaan besi pada proses pengecatan adalah ± 0.47 C. Nilai tersebut sangatlah kecil sehingga dapat disimpulkan bahwa alat ini memiliki nilai presisi yang tinggi dan layak untuk digunakan.

53 4.4 Implementasi DHT 11 dan DS 18B20 Sebagai Alat Pengukur Kelembaban Udara dan Temperatur Permukaan Besi Pada Proses Pengecatan Berbasis Mikro Kontroler Dengan Biaya Ekonomis. Ekonomis yang dimaksud dalam hal ini adalah perbandingan nilai (harga) dari alat alat yang digunakan untuk pengukuran secara manual dengan total biaya pembuatan alat pengukur kelembaban dan temperatur permukaan besi berbasis mikro kontoler ini. Untuk pengukuran relative humidty dan steel temperatur secara manual diperlukan alat sling psychrometer, dew point calculator dan magnetic steel temperatur gauge. Estimasi untuk ketiga harga alat tersebut kurang lebih adalah USD 900 atau setara dengan Rp ,- (sembilan juta rupiah) dengan anggapan kurs Rp ,- per 1 USD (dolar amerika). Sedangkan untuk pembuatan alat pengukur kelembaban udara dan steel temperatur pada permukaan besi berbasis mikro kontroler pada proses pengecatan ini, total biaya secara detail adalah sebagai berikut : Tabel 4. 6 Total Biaya untuk pembuatan alat pengukur kelembaban udara dan pengukur temperatur besi pada proses pengecatan berbasis mikrokontroler. Komponen Harga (Rupiah) Sensor DHT ,- Sensor DS18B ,- Arduino Uno ,- Box ,- Komponen Pendukung ,- Total ,- Jadi total biaya pembuatan alat ini kurang dari 10% harga dari alat alat manual yang diperlukan untuk mendapatkan data data nilai relative humidity, dew point dan steel temperatur pada proses pengecatan. Dari segi cara pengoperasian alat, alat pengukur kelembaban udara dan pengukur temperatur besi pada proses pengecatan berbasis mikro kontroller ini jauh lebih mudah dan lebih efisien. Mudah dalam arti tinggal meneka tombol Power untuk menghidupkan alat, dan menunggu kurang lebih 2 menit untuk mendapatkan data data yang diperlukan lebih stabil. Dibandingkan dengan penggunaan alat manual, harus diperasikan bergantian satu demi satu dan waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan data data yang diperlukan pada proses pengecatan memerlukan waktu 20 sampai dengan 30 menit.

54

55 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari kegiatan tugas akhir, sesuai dengan tujuan pembuatan tugas akhir, dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut : Sensor DHT 11 dapat digunakan sebagai sensor pendeteksi kelembaban udara pada proses pengecatan. Data awal yang diperoleh adalah temperatur kering ( dry bulb) dan kelembaban udara (humidity). Data temperatur basah (wet bulb) dan titik embun (dew point) bisa diperoleh dengan rekayasa matematika pada program Arduino. Hasil pengukuran dengan DHT 11, dibandingkan dengan data referensi hasil pengukuran dengan menggunakan peralatan manual diperoleh nilai deviasi sebagai berikut : - Dry Temperature ; deviasi minimum = 0 C, deviasi rata rata = 0,23 C, dan deviasi maksimum 2 C. - Relative Humidity ; deviasi minimum = 0%, deviasi rata rata = 1.82 %, dan deviasi maksimum 7%. - Wet Temperature ; deviasi minimum = 0 C, deviasi rata rata = 0,42 C, dan deviasi maksimum 1.3 C. - Dew Point ; deviasi minimum 0 C, deviasi rata rata 0,58 C, dan deviasi maksimum 2 C. Dengan perolehan data seperti tersebut di atas, hasil yang diperoleh memang tidak sama persis dengan hasil pengukuran manual, namun hasil akhir keputusan yang diberikan terhadap proses painting adalah sama. Hasil akhir yang dimaksud adalah boleh atau tidak boleh proses painting dilakukan. Dengan demikian DHT 11 layak digunakan sebagai alat pengukur kelembaban udara pada proses pengecatan. Sensor DS18B20 dapat digunakan untuk mengukur temperatur permukaan besi atau material lain yang akan di proses pengecatan. Dari hasi pengukuran dengan menggunakan DS18B20 dibandingkan dengan alat pengukur temperature manual berupa magnetic steel temperature gauge, diperoleh data dengan karakteristik sebagai berikut : Deviasi minimum 0 C, deviasi rata rata 0,51 C, dan deviasi maksimum 1.4 C. DS18B20 lebih memiliki keunggulan jika dibandingkan dengan magnetic steel temperature gauge. Kelebihan DS18B20 antara lain adalah sebagai berikut :

56 Waktu pembacaan yang lebih cepat. Dengan magnetic steel temperature gauge diperlukan waktu 20 sampai dengan 30 menit untuk mendapatkan nilai pembacaan temperatur yang stabil, sedangkan DS18B20 memerlukan waktu sekitar 2 menit untuk bisa mengukur temperature dengan stabil. Probe DS18B20 kedap air sehingga bisa juga digunakan untuk mengukur temperature benda cair, sedangkan magnetic steel temperature gauge tidak bisa. Mikro kontroler Arduino bisa digunakan untuk mengendalikan kedua sensor (DHT 11 dan DS18B20) di atas sehingga menjadi suatu alat terintegrasi sebagai pengukur kelembaban udara dan temperatur permukaan besi pada proses pengecatan. Program pada Arduino akan membaca data output masing masing sensor secara bergantian dan kemudian menampilkan informasi tersebut pada LCD, karena proses pembacaan yang sangat cepat, seolah olah kedua sensor tersebut bekerja secara bersamaan. Dari percobaan pengukuran dengan menggunakan alat hasi tugas akhir, data stabil dapat diperoleh dalam waktu 2 menit. Implementasi pengintegrasian sensor DHT11 dan DS18B20 dengan menggunakan Arduino sebagai kontroler menjadi alat pengukur kelembaban udara dan temperatur pada permukaan besi pada proses pengecatan, memerlukan biaya yang jauh lebih ekonomis dibandingkan dengan membeli alat pengukur kelembaban udara dan temperature permukaan besi yang bersifat manual (sling psychrometer, dew point calculator dan magnetic steel temperature gauge). Total biaya yang diperlukan untuk membuat alat tugas akhir tidak lebih dari 10% dari nilai ekonomis peralatan manual. Disamping biaya yang lebih ekonomis, alat pengukur kelembaban udara dan pengukur temperature permukaan besi pada proses pengecatan berbasis mikrokontroler ini lebih mudah dalam pengoperasian dan lebih efisien untuk mendapatkan data yang diperlukan pada saat sebelum, selama dan sesudah proses pengecatan. 5.2 Saran. Untuk pengembangan lebih lanjut, saran saran yang bisa diberikan adalah : Perlu dicoba sensor tipe lain selain DHT 11 sebagai pengukur kelembaban udara, dengan harapan dapat memperoleh deviasi yang lebih presisi dari nilai referensi. Menggunakan mikrokontroler dengan ukuran yang lebih kecil dari Arduino uno, sehingga desain alat bisa menjadi lebih kecil.

57 Menggunakan LCD dengan kapasitas baris yang lebih besar, sehingga data data dry bulb, wet bulb, dew point, relative humidity dan steel temperature dapat ditampilkan secara simultan. Mendesain program lebih lanjut sehingga mampu menyimpan data pengukuran secara otomatis ke dalam memori dan data tersebut dapat ditransfer ke computer ataupun dicetak melalui printer. Data data tersebut meliputi tanggal, jam, dan data hasil pengukuran dry bulb, wet bulb, dew point, relative humidity dan steel temperature yang diperlukan pada proses pengecatan.

58 DAFTAR PUSTAKA [1] Munger, Charles G., Vincent, Louis D., Corrosion Prevention by Protective Coatings, 1997, hal [2] ASTM International, ASTM E , Standard Test Methode for Measuring Humidity with a Psychrometer [3] NACE International, Coating Inspector program level 1, July 2004, Chapter 2.1 Environmental test instruments. [4] Nursalim.Antonius, Aplikasi multi-channel data logger pada Pengukuran suhu, kelembaban udara dan pendeteksi cahaya, thesis, Universitas Bina Nusantara, Jakarta, [5] Dallas Semiconductor, DS18B20 Programmable Resolution 1-wire Digital Thermometer, Internet : [6] Kadir.Abdul, Panduan praktis mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan pemrogramannya menggunakan Arduino, Yogyakarta, 2013, halaman [7] Stull.Rolland 2011, Wet-Bulb Temperature from Relative Humidity and Air Temperature. [8] "MET4 AND MET4A CALCULATION OF DEW POINT" ( / com/ dewpoint. htm). Paroscientific, Inc th Ave. N.E. Redmond, WA

59 BIOGRAFI PENULIS Data Pribadi Nama : Agus Nanto Tempat Tanggal : Pati Lahir Agama : Islam Pekerjaan : Senior Coating Inspector Alamat Kantor : Point Sarana Industri A3 Batam Center. Agusnant@yahoo.com Riwayat Pendidikan : : STM Negeri Pembangunan Semarang, Program Studi : Elektronika Komunikasi : D3, Politeknik Negeri Semarang, Program Studi : Elektronika : D4, Politeknik Negeri Batam, Program Studi : Mekatronika. Sertifikasi International : NACE Level I - Coating Inspector Program : NACE Level 2 Coating Inspector Program : T-BOSIET ( Tropical Basic Offshore Safety Induction and Emergency Training ). Riwayat Pekerjaan : QC Various fabrication Company : Coating Inspector Coordinator - Saipem Leighton Consortium ( SLC ) Sekarang : Technical Service Coordinator / Senior Coating Inspector International Paint Indonesia. LAMPIRAN A. TECHNICAL DATA SHEET