RANCANG BANGUN PEREKAM DATA KELEMBABAN RELATIF DAN SUHU UDARA BERBASIS MIKROKONTROLER

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN PEREKAM DATA KELEMBABAN RELATIF DAN SUHU UDARA BERBASIS MIKROKONTROLER Oleh: Acta Withamana C PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

2 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa Skripsi yang berjudul: RANCANG BANGUN PEREKAM DATA KELEMBABAN RELATIF DAN SUHU UDARA BERBASIS MIKROKONTROLER adalah benar merupakan hasil karya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka dibagian akhir skripsi ini Bogor, Januari 2009 Acta Withamana C ii

3 RINGKASAN ACTA WITHAMANA. Rancang Bangun Perekam Data dan Suhu Udara Berbasis Mikrokontroler. Dibimbing oleh INDRA JAYA dan AYI RAHMAT. Penelitian dilaksanakan pada bulan Juli hingga Desember Pembuatan dan perancangan instrumen serta uji coba skala laboratorium dilakukan di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Uji coba skala lapangan dilakukan di Stasiun Lapang Klimatologi Darmaga, Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG). Pembuatan perangkat keras terdiri dari 5 bagian utama, yaitu: catu daya, mikrokontroler Atmega32, sensor kelembaban relatif dan suhu udara Sensirion SHT11, RTC DS1307, serta media penyimpanan SD card. Perancangan PCB instrumen dilakukan menggunakan program EAGLE PCB yang sudah terpasang komponen dimasukkan ke dalam sebuah casing plastik untuk melindungi komponen. Alat perekam data bekerja menggunakan baterai Alkaline berukuran AA sebanyak 4 buah. Perancangan firmware dilakukan menggunakan bahasa pemrograman BASIC yang dibuat menggunakan perangkat lunak BASCOM-AVR Firmware tersebut diunduh ke Atmega32 menggunakan AVROSPII. Pengujian skala laboratorium dilakukan selama 7x24 jam untuk mengetahui kinerja dari alat perekam data. Interval pengambilan sampel sebesar 1 menit. Selanjutnya dilakukan pengujian skala lapangan selama 8x 24 jam untuk membandingkan hasil pengukuran alat perekam data dengan alat ukur yang sudah ada. Pengambilan data dilakukan dengan interval 1 menit untuk alat perekam data, sedangkan pengambilan data BMKG dilakukan setiap 1 jam menggunakan termometer basah dan kering. Data hasil uji coba skala laboratorium yang diperoleh dibuat grafiknya dengan rentang waktu perhari. Pengolahan data dilakukan menggunakan Microsoft Excel 2007 dan MATLAB R2008b. Hasil uji coba skala laboratorium menunjukan ada data perekaman yang terputus. Hal ini mungkin disebabkan akibat komunikasi mikrokontroler dengan DS1307 terganggu, komunikasi mikrokontroler dengan SD card terganggu serta keterbatasan mikrokontroler dalam manajemen memori. Data hasil uji coba skala lapangan yang diperoleh dibuat grafik perhari untuk masing-masing parameter. Dalam grafik juga diplotkan data BMKG yang dimulai dari pukul hingga Perbedaan nilai antara hasil pengukuran alat perekam data dan pengukuran BMKG diplotkan dalam grafik error RH dan error suhu udara. Selisih terbesar RH dari semua hari pengamatan adalah sebesar -20,4%, sedangkan selisih suhu udara terbesar sebesar 7,3 C. Faktor-faktor yang mungkin menyebabkannya adalah kesalahan pengukuran sensor suhu udara dan kelembaban relatif SHT11, serta desain PCB dan casing yang tidak bisa melepas panas dengan baik sehingga mempengaruhi Sensirion SHT11. iii

4 RANCANG BANGUN PEREKAM DATA KELEMBABAN RELATIF DAN SUHU UDARA BERBASIS MIKROKONTROLER SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor Oleh: Acta Withamana C PROGRAM STUDI ILMU TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

5 Judul Penelitian Nama Mahasiswa Nomor Pokok : RANCANG BANGUN PEREKAM DATA KELEMBABAN RELATIF DAN SUHU UDARA BERBASIS MIKROKONTROLER : Acta Withamana : C Disetujui, Pembimbing I Pembimbing II Prof. Dr. Indra Jaya NIP Ayi Rahmat, M.Si NIP Mengetahui, Dekan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Prof. Dr. Indra Jaya NIP Tanggal Lulus : 3 Februari 2009

6 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas segala rahmat, hidayah, dan izin-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Rancang Bangun Perekam Data Kelembaban Relatif dan Suhu Udara Berbasis Mikrokontroler. Skripsi ini disusun dalam rangka menyelesaikan tugas akhir sebagai prasyarat kelulusan. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Indra Jaya dan Ayi Rahmat, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis selama penyusunan skripsi ini. Terima kasih juga diucapkan kepada Prof. Dr. Ir. Mulia Purba, M.Sc atas kesediaannya sebagai dosen penguji dan Dr. Henry M. Manik, M.T. selaku komisi pendidikan departemen ITK. Penulis juga berterima kasih kepada keluarga, khususnya ibunda, ayah, kakak dan semua sanak saudara serta kepada keluarga besar Haryanto R. Putro yang telah banyak memberikan semangat dan dorongan kepada penulis. Tak lupa Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh Keluarga Besar ITK, khususnya rekan-rekan ITK Angkatan 41. Ucapan terima kasih khusus diberikan kepada Ajeng Fiori Sagita yang telah memberi warna baru kehidupan penulis. Penulis juga berterima kasih kepada Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika Darmaga atas izin penggunaan stasiun lapang serta data yang dibutuhkan. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat kekurangan, oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan untuk menuju suatu yang lebih baik. Bogor, Januari 2009 ACTA WITHAMANA vi

7 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR LAMPIRAN... xiii 1. PENDAHULUAN Latar belakang Tujuan penelitian TINJAUAN PUSTAKA Kelembaban relatif Suhu udara Perekam data Mikrokontroler Sensor Pengembangan sensor kelembaban Sensor kelembaban relatif Sensirion SHT Media penyimpanan Real-Time Clock DS1307 dengan antarmuka I 2 C Catu daya Baterai Regulator tegangan linear BAHAN DAN METODE Waktu dan lokasi penelitian Alat dan bahan Rancang bangun perangkat keras Rancangan sirkuit dasar mikrokontroler dan indikator LED Rancangan catu daya Rancangan rangkaian dasar Sensirion SHT11 dan ATmega Rancangan rangkaian dasar DS1307 dan ATmega Rancangan rangkaian dasar SD card VGEN 1GB dengan ATmega Pembuatan PCB (Printed Circuit Board) Pemasangan komponen Casing dan peletakkan komponen Rancang bangun perangkat lunak Diagram alir program perekam data Pembuatan firmware Kompilasi firmware vii

8 Memprogram mikrokontroler ATmega Pengoperasian alat perekam data Uji coba alat Uji coba skala laboratorium Uji coba skala lapangan HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil uji coba skala laboratorium Hasil uji coba skala lapangan Perbandingan nilai RH dan suhu udara dengan data BMKG Error nilai RH dan suhu udara Perbandingan alat perekam data dengan LogTag HAXO KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP viii

9 DAFTAR TABEL Halaman 1. Perintah pada Sensirion SHT Register-register pada DS Daftar alat yang digunakan Daftar bahan yang digunakan Tipe data beserta rentang nilainya pada BASCOM-AVR Perbandingan spesifikasi alat perekam data dan HAXO ix

10 DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Blok Diagram AVR ATmega Konstruksi sensor kelembaban relatif kapasitif dengan 3 lapisan Hubungan antara kelembaban relatif dengan resistansi Diagram sensor kelembaban absolut Blok diagram kelembaban relatif Sensirion SHT Skema antarmuka sensor SHT11 dan Mikrokontroler Urutan sinyal untuk memulai transmisi Urutan sinyal untuk mengukur kelembaban relatif Bentuk fisik dan dimensi SD card, MiniSD, dan MicroSD Skema antarmuka komunikasi SPI Blok diagram DS Bentuk fisik DS1307 beserta keterangan kaki-kakinya Konfigurasi umum DS1307 dan mikrokontroler Urutan-urutan Slave Receiver Mode (Write Mode) Urutan-urutan Slave Transmiter Mode (Read Mode) Struktur umum baterai alkaline Tiga bagian dasar regulator linear Blok diagram LP Skema perancangan perangkat keras Skematik sirkuit dasar ATmega32 beserta indikator LED Bentuk pin header berukuran 2x Bentuk LED 3mm dalam berbagai macam warna Skematik rangkaian catu daya Skematik rangkaian dasar SHT11 dan ATmega Modul Innovative Electronics DT-Sense SHT Skematik rangkaian dasar DS1307 dengan ATmega Bentuk dan dimensi Micro Lithium Cell CR Kingfont Secure Digital Card Connector Metal Cover Type Skematik rangkaian dasar ATmega32 dan soket SD card Skematik lengkap perekam data suhu udara dan kelembaban relatif Gambar papan PCB bagian bawah (kiri) dan bagian atas (kanan) Pemotongan PCB polos (kiri) dan penghalusan pinggir PCB (kanan) Peletakkan komponen pada bagian bawah PCB Pemasangan komponen pada bagian bawah PCB Peletakkan komponen pada bagian atas PCB Pemasangan komponen pada bagian atas PCB Dimensi casing perekam data suhu udara dan kelembaban relatif Casing perekam data suhu udara dan kelembaban relatif PCB dan Baterai terangkai dalam casing File SETTING.INI dibuka menggunakan Notepad File TXT dibuka di Notepad Text Import Wizard Hasil uji coba skala laboratorium tanggal 6 September Hasil uji coba skala laboratorium tanggal 7 September x