RANCANG BANGUN DATA LOGGER PENGUKURAN ARUS, TEGANGAN DAN SUHU DARI SUATU BATERAI DENGAN PEMBERIAN BEBAN BERBASIS ARDUINO DUEMILANOVE SKRIPSI

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN DATA LOGGER PENGUKURAN ARUS, TEGANGAN DAN SUHU DARI SUATU BATERAI DENGAN PEMBERIAN BEBAN BERBASIS ARDUINO DUEMILANOVE SKRIPSI FUTRI AMIDHANI HARAHAP NIM DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017

2 RANCANG BANGUN DATA LOGGER PENGUKURAN ARUS, TEGANGAN DAN SUHU DARI SUATU BATERAI DENGAN PEMBERIAN BEBAN BERBASIS ARDUINO DUEMILANOVE SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains FUTRI AMIDHANI HARAHAP FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017

3 PERSETUJUAN Judul : Rancang Bangun Data Logger Pengukuran Arus, Tegangan Dan Suhu Dari Suatu Baterai Dengan Pemberian Beban Berbasis Arduino Duemilanove Kategori : Skripsi Nama : Futri Amidhani Harahap Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : MIPA Disetujui di Medan, Juni 2017 Disetujui Oleh Departemen Fiisika FMIPA USU Ketua, Pembimbing, Dr. Perdinan Sinuhaji, MS Prof. Dr. Marhaposan Situmorang NIP : NIP : i

4 PERNYATAAN RANCANG BANGUN DATA LOGGER PENGUKURAN ARUS, TEGANGAN DAN SUHU DARI SUATU BATERAI DENGAN PEMBERIAN BEBAN BERBASIS ARDUINO DUEMILANOVE SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, 07 Juni 2017 FUTRI AMIDHANI HARAHAP ii

5 PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Rancang Bangun Data Logger Pengukuran Arus, Tegangan dan Suhu dari suatu Baterai dengan Pemberian Beban Berbasis Arduino Duemilanove ini dengan baik. Terimakasih penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Marhaposan Situmorang Ph.D selaku pembimbing di USU dan Dr. Ir. Mardiyanto, M.Sc selaku pembimbing di BSBM-BATAN yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan fikiran untuk membimbing penulis selama penyusunan skripsi ini. Terimakasih kepada Dr. Perdinan Sinuhaji M.S dan Awan Maghfirah, S,Si, M.Si selaku Ketua Departemen dan Sekertaris Departemen Fisika FMIPA-USU Medan, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA-USU, Seluruh Staf dan Dosen Fisika FMIPA-USU Medan, pegawai FMIPA- USU. Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc dan Dr. Kurnia Brahmana, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran demi penyempurnaan skripsi ini. Terimakasih kepada Prof. Dr. Gunawan Selaku kepala PSTBM-BATAN, Dr. Abu Khalid Rivai, M.Eng selaku kepala BSBM-BATAN dan Pak Otong Momo S selaku staf bagian administrasi BATAN dan juga seluruh staf Gedung 71 BSBM yang telah memberikan izin dan bantuan dalam pelaksanaan penelitian. Dan juga seluruh rekan-rekan kuliah di Fisika dan juga sahabat-sahabat penulis. Akhirnya tidak terlupakan kepada Orangtua tersayang Ayahanda H. Rizal Al- Rasyid Harahap dan Ibunda Hj. Tiabasa Nasution yang selalu memberikan doa restu dan semangat kepada penulis, serta kakak dan adik penulis kak Indry, kak Desy, Rocky dan Elga. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membaca. Aamiin. Medan, Juni 2017 Futri Amidhani Harahap iii

6 RANCANG BANGUN DATA LOGGER PENGUKURAN ARUS, TEGANGAN DAN SUHU DARI SUATU BATERAI DENGAN PEMBERIAN BEBAN BERBASIS ARDUINO DUEMILANOVE ABSTRAK Telah dilakukan Rancang Bangun Data Logger Pengukuran Karakteristik Baterai Berbasis Arduino Duemilanove. Sistem data logger ini dibangun dari modul arduino duemilanove sebagai pengendalinya dan menggunakan SD Card sebagai media simpannya. Hasil penyimpanan data pengukuran ini dapat ditampilkan secara real time beserta dengan grafiknya, dengan menggunakan PC yang didukung oleh Microsoft Excel dengan PLX DAQ sebagai data aquisition dari PC ke Arduino Duemilanove yang berbasis Mikrokontroler Atmega 328. Data logger yang dirancang berguna untuk menyimpan data hasil pengukuran karakteristik baterai yang terdiri dari tegangan, arus dan suhu dari baterai pada saat digunakan. Pengujian modul ini dilakukan dengan membandingkan data yang ditampilkan secara real time pada PC dengan data yang tersimpan pada SD Card. Dan dari hasil pengujian telah didapatkan hasil bahwa data yang tersimpan pada SD Card adalah data yang ditampilkan secara real time. Kata Kunci : Arduino Duemilanove, Baterai, Data Logger, Rancang Bangun iv

7 DATA LOGGER DESIGN OF MEASUREMENT OF CURRENT, VOLTAGE AND TEMPERATURE OF BATTERY WITH GIVING LOAD IS BASED ON ARDUINO DUEMILANOVE ABSTRACT Designed Data Logger Measurement of Battery Characteristics Based on Arduino Duemilanove. This data logger system is built from arduino duemilanove module as its controller and uses SD Card as its storage. The storage results of this measurement data can be displayed in real time along with the graphics, using a PC which is supported by Microsoft Excel with PLX DAQ as the data aquisition of PC to Arduino Duemilanove based Microcontroller Atmega 328. Data logger designed is used to save result data of characteristics Battery measurement is consisted of the voltage, current and temperature of the battery when it is used. Testing of this module is done by comparing data which is displayed in real time on PC with data which is stored on SD Card. From the result of test had been obtained results that data is stored on the SD Card same with data which is displayed in real time. Keyword : Arduino Duemilanove, Battery, Data Logger, engineering. v

8 DAFTAR ISI PERSETUJUAN... i PERNYATAAN... ii PENGHARGAAN... iii ABSTRAK... iv ABSTRACK... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR LAMPIRAN... xi DAFTAR SINGKATAN... xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Defenisi Pengontrolan Mikrokontroler Mikrokontroler ATMega 328P Arduino Duemilanove dengan ATMega 328P Pemrograman pada Arduino Serial Monitor ADC (Analog Digital Converter) Data Logger Sensor Suhu LM Sensor Pembagi Tegangan Steppper Motor 28BYJ-48 5V DC Baterai BAB III PERANCANGAN SISTEM Diagram Blok Diagram Alir Perancangan Sistem Diagram Alir Program Mikrokontroler vi

9 3.4 Diagram Alir Program Mikrokontroler Untuk Proses Discharge Baterai Diagram Alir Program Arduino IDE Perancangan Stepper Motor dengan Potensiometer dan Baterai Perakitan Alat / Modul BAB IV HASIL PENGEMBANGAN SISTEM Pengujian Modul Arduino Duemilanove Pengujian modul SD Card Pengujian Log Data pada SD card dengan Komunikasi Serial Pengujian Stepper Motor Pengujian Potensiometer Pengujian Sensor Suhu LM Pengujan Modul Hasil Pengujian Modul Pengujian Sistem Data Loggger Pengukuran Arus, Tegangan dan Suhu dari Suatu Baterai Dengan Pemberian Beban Pada Proses Discharge Baterai Pengujian Sistem Data Logger BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

10 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel Tabel 1 Keterangan Jumlah Step pada Motor Stepper 26 Tabel 2 Data Tegangan dan Suhu Baterai pada R = KΩ 48 Tabel 3 Data Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 19,47 KΩ 49 Tabel 4 Data Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 15,63 KΩ 50 Tabel 5 Data Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 11,80 KΩ 51 Tabel 6 Data Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 7.95 KΩ 52 Tabel 7 Perbandingan Data pada Mc. Excel dengan yang Tersimpan Pada SD Card pada Posisi 1 dan 2 58 Tabel 8 Perbandingan Data pada Mc. Excel dengan yang Tersimpan Pada SD Card pada Posisi 3 dan 4 59 Tabel 9 Perbandingan Data pada Mc. Excel dengan yang Tersimpan Pada SD Card pada Posisi 5 59 viii

11 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar Gambar 1 Konfigurasi Pin ATMega 328 P 7 Gambar 2 Skema Arduino Duemilanove 8 Gambar 3 Serial Monitor Arduino IDE Gambar 4 Bentuk Fisik Sensor LM Gambar 5 Komponen Pembentuk Baterai 16 Gambar 6 Diagram Blok Rangkaian 18 Gambar 7 Diagram Alir Perancangan Sistem 19 Gambar 8 Diagram Alir Program Mikrokontroler 20 Gambar 9 Diagram Alir Program Mikrokontroler pada Proses Discharge 22 Gambar 10 Diagram Alir Program Arduino IDE Gambar 11 Sudut antara nilai Hambatan terbesar (A) ke terkecil (B) 26 Gambar 12 Rangkaian Elektronika Baterai dengan Stepper Motor 27 Gambar 13 Gambar 14 Gambar 15 Rangkaian Alat Rancang Bangun Data Logger Pengukuran Arus, Tegangan dan Suhu dari Suatu Baterai dengan Pemberian Suatu Beban Berbasis Arduino Duemilanove 27 Gambar Modul Rancang Bangun Data Logger Arus, Tegangan dan Suhu dari Suatu Baterai dengan Pemberian Suatu Beban Berbasis Arduino Duemilanove 28 Gambar Pengujian Modul Rancang Bangun Data Logger Pengukuran Arus, Tegangan dan Suhu dari Suatu Baterai Berbasis Arduino Duemilanove 28 Gambar 16 Wiring Diagram SD Card Modul dan Arduino 29 Gambar 17 Library SD Card test menggunakan software arduino Gambar 18 Hasil Pengujian SD Card Modul melalui Serial Monitor 30 Gambar 19 Hasil Pengujian SD Card Modul melalui Serial Monitor 32 Gambar 20 Isi File yang terdapat pada SD Card 33 Gambar 21 Driver Stepper Motor ULN 2003-APG 33 Gambar 22 Skema Elektronika Perancangan Stepper Motor 34 Gambar 23 Wiring Diagram Stepper Motor dan Driver ULN 2003 APG Dengan Arduino Duemilanove 34 Gambar 24 Wiring Diagram Arduino Duemilanove dengan Potensio 35 Gambar 25 Hasil Pengujian Potensiometer 37 Gambar 26 Wiring Diagram Arduino Duemilanove dengan Sensor Suhu 38 Gambar 27 Hasil Pengukuran Suhu Ruangan dengan sensor LM35 39 Gambar 28 Wiring Diagram Data Logger Pengukuran Arus, Tegangan dan Suhu dari Suatu Baterai dengan Pemberian Suatu Beban ix

12 Berbasis Arduino Duemilanove 40 Gambar 29 Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 21,16 KΩ 48 Gambar 30 Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 19,47 KΩ 49 Gambar 31 Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 15,63 KΩ 50 Gambar 32 Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 11,80 KΩ 51 Gambar 33 Tegangan dan Suhu Baterai pada R = 7,95 KΩ 52 Gambar 34 Tegangan (V) dan Arus (ma) pada R = 21,16 KΩ 53 Gambar 35 Tegangan (V) dan Arus (ma) pada R = 19,47 KΩ 53 Gambar 36 Tegangan (V) dan Arus (ma) pada R = 15,63 KΩ 54 Gambar 37 Tegangan (V) dan Arus (ma) pada R = 11,80 KΩ 54 Gambar 38 Tegangan (V) dan Arus (ma) pada R = 7,95 KΩ 55 Gambar 39 Perubahan Tegangan dan Arus pada Proses Discharge 56 Gambar 40 Grafik Suhu Vs Waktu pada Saat Proses Discharge 57 Gambar 41 Keadaan dan Posisi Baterai pada Saat Pengujian 57 x

13 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman Lampiran Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3 Program Arduino IDE Dokumentasi Alat dan Pengujian Data Hasil Pengujian xi

14 DAFTAR SINGKATAN PLX DAQ SD CPU RAM ROM I/O RISC CISC AVR ADC SPI PTC LED SCK MOSI MOSO CS FAT = Parallax Data Acquisition = Secure Digital = Central Processing Umit = Random Access Memory = Read Only Memory = Input / Output = Reduce Instruction Set Computer = Completed Instruction Set Computer = Alf and Vegard s Riscprocessor = Analog Digital Converter = Serial Peripheral Interface = Positive Temperature Coefisient = Light-Emitting Diode = Serial Clock = Master Output, Slave Input = Master Output, Slave Output = Chip Select = File Allocation Table xii