BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

Transkripsi

1 54 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA Dalam bab ini akan dibahas tentang pengujian berdasarkan perencanaan dari sistem yang dibuat. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja dari sistem mulai dari blok-blok rangkaian sampai ke sistem keseluruhan untuk mengetahui apakah sudah sesuai dengan perencanaan yang telah di rencenakan sebelumnya. Pada tahap pengujian terlebih dahulu dilakukan secara terpisah pada masing-masing unit rangkaian dan kemudian dilakukan kedalam sistem yang telah terintegrasi. Pengujian yang dilakukan dalam setiap tahap ini antara lain : Pengujian rangkaian catu daya. Pengujian bentuk gelombang osilator dan besarnya frekuensi yang diterima oleh mikrokontroler. Pengujian proses reset pada mikrokontroler. Pengujian Pada Sensor SHT 11 Pengujian dan pengukuran Rangkai RS 232. Pengujian Output data Rangkaian Mikrokontroler. Pengujian sistem secara keseluruhan 4.1. Pengujian Rangkaian Catu Daya Tujuan dari pengujian rangkaian catu daya ini adalah untuk mengetahui besar tegangan yang ada dari rangkaian catu daya Peralatan yang digunakan Peralatan yang digunakan dalam pengujian rangkaian catu daya ini adalah dua buah multimeter digital dan beberapa kabel penghubung Prosedur pengujian

2 55 1. Penghubungan multimeter kepada rangkaian catu daya pada kapasitor 1000 μf ( input AC ), pada output regulator 7805 seperti yang diperlihatkan pada gambar IV Posisi multimeter 1 diatur pada pengukuran tegangan input DC, dan posisi multimeter 2 pada pengukuran tegangan DC dengan regulator Gambar Pengujian pada rangkaian catu daya. 3. Pada proses pengaktifan rangkaian akan tampak besar tegangan pada masingmasing multimeter seperti yang diperlihatkan pada gambar IV.2. Pada tabel IV.1. akan diberikan hasil pengukuran pada rangkaian catu daya. Gambar Hasil pengujian rangkaian catu daya (a) DC (b) DC regulator 7805

3 56 Tabel Hasil pengukuran rangkaian catu daya Tegangan Input DC ( multimeter 1 ) Tegangan Output 7805 ( multimeter 3 ) 11,91 volt 4,99 volt Analisa Dari pengamatan dari pengujian diatas, maka dapat diambil kesimpulan bahwa saat rangkaian catu daya dioperasikan, tegangan input DC sebesar 11,91 volt, tegangan output 7805 sebesar 4,99 volt Pengujian Bentuk Gelombang Osilator dan Besarnya Frekuensi yang Digunakan oleh Mikrokontroler Mengamati besarnya frekuensi osilator yang dipergunakan oleh mikrokontroler pada alat Peralatan yang digunakan Peralatan yang digunakan dalam pengujian bentuk gelombang dan besar frekuensi yang digunakan mikrokontroler ini adalah sebuah osiloskop dan beberapa kabel penghubung Prosedur pengujian 1. Mempersiapkan peralatan yang dibutuhkan. 2. Pengaktifan tegangan suplai Vcc 5 volt pada IC AT89S Menghubungkan osiloskop digital ke pin 19 (XTAL 1) dan ke ground seperti pada gambar 4.4.

4 57 4. Mengamati osiloskop untuk mengukur dan melihat bentuk frekuensi dari osilator. Gambar 4.3 Pengujian Rangkaian Osilator Hasil Pengujian dan Analisa Hasil dari pengujian didapatkan besarnya frekuensi pada rangkaian osilator adalah sebesar 11,05836 MHz. Nilai ini akan menentukan frekuensi pencacahan mikrokontroler dan proses pada mikrokontroler. Pada perancangan dan realisasi alat, osilator yang dipergunakan berdasarkan datasheet adalah sebesar 11,0592 MHz. Rugi-rugi ini disebabkan oleh adanya toleransi dari komponen yang digunakan pada rangkaian, sehingga terjadi deviasi sebesar 0.008%. Namun hal ini tidak berpengaruh banyak pada fungsi mikrokontroler. Gambar 4.5 merupakan hasil dari keluaran frekuensi counter, nilai osilator sebesar ,36 KHz, artinya osilator pada sistem yang dibuat menghasilkan nilai osilasi sebesar 11,05836 MHz dan terjadi rugi-rugi sebesar 0.008% antara nilai operasional dengan nilai spesifikasi osilator pada datasheet. Gambar 4.6 merupakan hasil keluaran dari osiloskop, yaitu sinyal osilator. Gambar 4.4 Keluaran Frekwensi Counter

5 58 Gambar 4.6 Sinyal Osilator Keterangan : Volt / Div = 1 Volt Time / Div = 50 ns Vpp = 2,96 Vpp Div = Banyaknya kotak untuk satu gelombang penuh Besarnya tegangan Vpp didapatkan berdasarkan rumus osiloskop 4.1, yaitu : Vpp = Jumlah Div Vertikal x Volt/Div (4.1) Dari pembacaan osiloskop sesuai gambar 4.6 didapatkan Div Vertikal sebesar 2,96 kotak, jika diterapkan pada rumus 4.1 maka akan didapatkan : Vpp = 2,96 x 1 Volt = 2,96 Vpp 4.3. Pengujian Proses Reset pada Mikrokontroler Tujuannya adalah untuk mengamati waktu yang diberikan dalam proses reset serta bentuk gelombang yang terjadi pada saat pertama kali sistem mikrokontroler diaktifkan atau catu daya aktif (on) Peralatan yang digunakan Peralatan yang digunakan dalam pengujian proses reset pada mikrokontroler ini adalah sebuah osiloskop dan beberapa kabel penghubung.

6 Prosedur pengujian 1. Persiapan peralatan yang dibutuhkan. 2. Pengaktifan tegangan suplai Vcc 5 volt pada IC AT89S Menghubungkan osiloskop digital ke pin 9 mikrokontroler dan ke ground seperti pada gambar Pengaktifan rangkaian reset untuk melihat bentuk gelombang dari rangkaian reset. 5. Pengukuran waktu yang diberikan dalam proses reset dengan menggunakan osiloskop. V CC OSILISKOP probe 1 10mF probe 2 Pin 9 (RST) ground 100k Gambar 4.6. Pengujian rangkaian reset Hasil Pengujian dan Analisa Pada saat pertama kali catu daya aktif, terjadi proses reset yang disebabkan adanya hubungan singkat pada kapasitor sehingga arus mengalir dari Vcc ke kaki RST dan menghasilkan logika 1 (high). Proses ini disebut Power On Reset. Power On Reset memiliki karakteristik kerja yaitu sebagai power up. Dalam hal ini Power On Reset menjadi rangkaian untuk menaikkan tegangan masukan jika tegangan masukan tersebut belum memenuhi tegangan reset yang diperlukan. Dan menjadi menurunkan tegangan saat masukan melebihi dari yang diinginkan. Sebagai contoh pada gambar 4.7, saat rangkaian berada pada kondisi logika 0 dan akan

7 60 melakukan reset ke logika 1 dibutuhkan tegangan sebesar 5 volt, jika tegangan masukan belum mencapai 5 volt, Power On Reset akan memberikan kompensasi tersebut dan berlaku sebaliknya. Proses Power On Reset ini selesai sampai 0,1 detik (100 ms) dan kaki RST menjadi logika 0 (low). Gambar 4.8 dibawah ini merupakan hasil keluaran dari osiloskop berupa waktu yang diberikan dalam proses reset, yaitu sebesar 0,1 s (100 ms) dan hasil keluaran dari osiloskop, yaitu sinyal reset mikrokontroler. Siklus mesin (machine cycle) merupakan satuan waktu terkecil dalam menjalankan satu instruksi mikrokontroller. Satu siklus mesin terdiri atas enam state atau tahap. Masing-masing tahap terdiri dari dua phase atau fase. Jadi, satu siklus mesin terdiri dari 12 periode osilator (6 state x 2 phase) atau 12 pulsa clock. Pada penelitian ini digunakan crystal osilator sebesar 11,0592 Mhz. Maka crystal tersebut akan mengeluarkan 11,059,200 per detik. Hal ini berarti dalam satu detik akan ada 921,600 (11,059,200/12) siklus mesin. Sehingga dalam satu siklus mesin akan memakan waktu : 1 siklus mesin = 1 / 921,600 = 1,09 µs 2 siklus mesin = 2 x 1,09 µs = 2,18 µs atau 0,00218 ms Berdasarkan datasheet bahwa proses Power On Reset akan terpenuhi jika waktu yang terjadi pada Power On Reset lebih besar 2 kali siklus mesin. Pada hasil pengujian didapatkan lama waktu Power On Reset sebesar 0,1 second atau 1 milisecond. Dengan demikian proses Power On Reset telah memenuhi syarat. (1 ms > 0,002 ms) Power On Reset Terpenuhi berdasarkan datasheet. Dimana syarat minimum lama waktu Power On Reset (POR) pada penelitian ini adalah : POR > (2 x siklus mesin) POR > ( 2 x 1,09 µs) POR > 2,18 µs atau POR > 0,00218 ms Div Vertikal

8 61 Gambar 4.7 Sinyal Reset Keterangan : Volt / Div = 1 Volt Time / Div = 100 ms Vpp = 4.85 Vpp Div = Banyaknya kotak untuk satu gelombang penuh Besarnya tegangan Vpp didapatkan berdasarkan rumus osiloskop 4.1 diatas. Dari pembacaan osiloskop sesuai gambar 4.8 didapatkan Div Vertikal sebesar 4.85 kotak, jika diterapkan pada rumus 4.1 maka akan didapatkan : Vpp = 4.85 x 1 Volt = 4.85 Vpp 4.4. Pengujian Sistem Sensor SHT 11 Sensor SHT 11 merupakan sensor yang telah terkalibrasi dengan akurasi ±3,5 %. Penelitian sebelumnya telah melakukan proses pengujian sistem sensor SHT 11 dengan membandingkan terhadap alat ukur temperatur dan kelembaban lain yang mempunyai tingkat akurasi ±2,5 % yaitu dengan Digital Thermohygrometer E+E Electronic ( Pembanding ). Berdasarkan hasil pengamatan, selisih pembacaan nilai RH rata-rata antara instrument dengan kalibrator hanya 0,19%, selisih pembacaan rata-rata temperatur 0,23.

9 62 Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Uji Temperatur dan Kelembaban pada temperature 25 o C dan kelembaban 60% No SUHU (SHT11) SUHU (Pembanding) %E Absolute Kelembaban (SHT11) Kelembaban (Pembanding) %E Absolute , E% Rata-rata E% Rata-rata 0.28 E% = Error Suhu ( o C ) S STD UUT E % 100% S S STD S STD SUUT = suhu sensor Pembanding = suhu sensor SHT11 H STD UUT E % 100% H H STD E% = Error kelembaban sensor ( % ) K STD K UUT = kelembaban sensor Pembanding = kelembaban sensor SHT Analisa Dari hasil pengujian sensor SHT11 pada ruangan uji yang di bandingkan dengan alat ukur suhu dan kelembaban pembanding pada tabel 4.2. dari hasil

10 63 pengamatan selisih pembacaan nilai kelembaban rata-rata antara instrument dengan pembanding 0,28% dan selisih pembacaan rata-rata suhu 0, 34 o C. Dapat diambil kesimpulan bahwa hasil pengukuran suhu dan kelembaban yang dideteksi oleh kedua alat ukur, tidak linier atau teratur, hal tersebut dikarenakan adanya banyak variabel yang mempengaruhi kondisi di dalam ruangan tersebut. Error juga terjadi karena tingkat kepekaan untuk mendeteksi suhu atau kelembaban yang dideteksi oleh kedua alat ukur tersebut berbeda, aliran udara yang tidak stabil dapat mempengaruhi temperatur dan kelembaban di daerah sekelilingnya. Ini menyebabkan terganggunya sensing dari sensor (mengukur temperatur melalui udara yang masuk kedalam sensor),karena tingkat kepekaan sensor digital (SHT11) lebih tinggi dan lebih cepat dibandingkan dengan alat ukur Suhu dan Kelembaban pembanding Pengujian dan Pengukuran Rangkaian RS-232 Tujuan Pengujian dan Pengukuran Rangkaian RS-232 adalah untuk membuktikan perubahan bentuk sinyal TTL ke dalam bentuk RS Alat yang digunakan Peralatan yang digunakan dalam pengujian Rangkaian RS-232 ini adalah sebuah osiloskop dan beberapa kabel penghubung Langkah Pengukuran Mengukur bentuk-bentuk sinyal TTL dan RS-232 pada pin 11 dan 14, dari ICL 232.Gambar sinyal TTL dn RS-232 terlihat seperti di bawah ini :

11 64 Gambar 4.8. Langkah Pengukuran Rangkaian RS 232 Gambar 4.9. Tampilan Keluaran Sinyal RS-232 dan Sinyal TTL Analisa Dari hasil pengukuran pada pin 11 ICL232 dapat diamati bentuk sinyal RS232 dengan tegangan pada T1 in sebesar 10V, serta terjadi perubahan bentuk pada sinyal RS232 menjadi sinyal TTL dengan tegangan pada T1 out adalah 5V dengan sifat membalikkan data Pengujian Output data Rangkaian Mikrokontroler Tujuan pengujian output mikrokontroler adalah untuk mengetahui data yang dikirim oleh mikrokontroler Peralatan yang digunakan Peralatan yang digunakan dalam pengujian output pada mikrokontroler ini adalah sebuah osiloskop dan beberapa kabel penghubung Prosedur pengujian 1. Penghubungan probe 1 osiloskop dengan port 3.1 ( pin 11 ) mokrokontroler, dan ground osiloskop dengan ground rangkaian, seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.9

12 65 Gambar 4.11 Langkah Pengujian Output Data Mikrokontroler Hasil pengukuran / pengujian pada osciloskop, kemudian difoto dengan menggunakan kamera digital seperti ditunjukkan pada gambar 4.9 Gambar 4.12 Hasil Pengujian Output Data Analisa Analisa dari hasil pengukuran pada port 3.1 (pin 11) dapat diamati bentuk sinyal dari mikrokontroler adalah sinyal digital. Hasil pengukuran ditampilkan pada alat ukur osciloskop. 4.7 Pengujian Rangkaian Kaseluruhan Tujuan pengujian rangkaian secara keseluruhan adalah untuk mengetahui apakah rangkaian dan program yang telah terintegrasi ini secara keseluruhan dapat berfungsi dengan baik. Pengujian yang dilakukan adalah dengan mengamati secara langsung proses kerja semua sistem saat program simulasi dijalankan. Hasil dari pengujian ini akan menjadi referensi untuk perbaikan-perbaikan yang harus dilakukan pada simulasi ini,

13 66 baik perbaikan pada bagian rangkaian elektronik, ataupun perbaikan pada programnya. Gambar 4.12 Gambar Sistem Keseluruhan Dari hasil menggabungkan semua piranti menjadi satu serta menjalankan stepstep diatas maka didapat hasil analisa sebagai berikut: Saat dinyalakan alat akan mengeluarkan pesan pertama ada LCD manampilkan tulisan SISTEM KOTROL SUHU <> KELEMBABAN, Pesan ini adalah merupakan tampilan awal pada LCD. Gambar 4.13 Tampilan Awal Sistem Sistem kemudian diteruskan dengan tampilan setting dan actual suhu kelembaban pada LCD, Pada kondisi ini sistem mendeteksi keadaan suhu dan kelembaban secara actual menjadi acuan sebagai suhu setting awal dan kelembaban setting awal.

14 67 Gambar 4.14 Tampilan Setting dan aktual Pada kondisi seperti diatas sistem akan langsung bekerja dengan membandingkan suhu dan kelembaban yang di kirim dari sensor SHT11, jika sensor mendeteksi adanya perbedaan suhu atau kelembaban maka mikrokontroler akan segera menjalankan program kerjanya Proses pengujian pada sistem kerja alat dengan memulai setting suhu dan kelembaban yang di inginkan, pada saat SHT11 mendeteksi suhu kurang dari dari setting maka rangkaian heater akan bekerja ( lampu nyala ). dan jika kelembaban kurang dari setting maka kipas in akan bekerja dan sebaliknya apabila kondisi kelembaban lebih besar dari nilai setting maka kipas out akan bekerja, Dan pada kondisi lainnya yang memungkinkan suhu dan kelembaban berbeda kondisi, maka sistem akan bekerja sesuai program yang telah di tanamkan pada mikrokontroler sampai tercipta keadaan sesuai dari nilai setting. Pada proses transfer data disini yang bekerja adalah rangkaian RS 232 untuk menyamakan level tegangan antara PC dan Mikrokontroler sehingga data dari Mikrokontroler dapat di transfer dan tampilkan di PC, bisa berupa monitoring sementara atau di simpan di database, untuk mentransfer datanya menggunakan kabel serial DB9 ( usb to serial ).

15 68 Gambar 4.15 Tampilan Pada Alat Gambar 4.16 Tampilan Pada PC Gambar 4.17 Tampilan Recording pada PC Dari hasil analisa tersebut maka dipastikan program yang di download ke mikrokontroler AT89S52 sebagai unit proses dan seluruh rangkaian telah bekerja sesuai dengan aplikasi program yang telah di rencanakan sebelumnya. Grafik 4.1 Grafik Data Pengujian Sistem

16 10:32:27 AM 10:42:38 AM 10:45:53 AM 10:49:08 AM 9:07:07 PM 10:04:56 AM 10:57:29 PM 11:00:44 PM 11:03:59 PM 11:07:14 PM 11:10:29 PM 7:06:49 AM 7:10:04 AM 7:13:19 AM 7:16:34 AM 7:19:49 AM 7:23:04 AM 7:26:19 AM 7:49:28 AM 7:52:43 AM 7:55:58 AM Suhu Grafik Suhu dan Kelembaban Suhu Kelembaban Waktu Grafik 4.2 diatas, merupakan hubungan antara suhu dan konsentrasi kelembaban dengan setting perubahan variable di titik pengukuran dari suhu 15 o C sampai 30 o C dengan setting kelembaban tetap pada titik 50 %, dapat diamati bahwa perubahan suhu dapat mempengaruhi nilai pada kelembaban semakin tinggi ( panas ) suhu maka kelembaban semakin kering. Pada grafik diatas dapat di simpulkan Titik jenuh sensor SHT pada ruang tertutup sangat berpengaruh dari sumber dan pada prototif di atas rentang minimum 15 o C dan Maksimum 30 o C.