Perancangan Sistem Alat Pengukur Suhu Ruangan Berbasis Mikrokontroler ATMega8 Program Studi Sistem Komputer, STMIK Musi Rawas Lubuklinggau Jl. Jend Besar Soeharto Kel.Lubuk Kupang Kec.Lubuklinggau Selatan II Kota Lubuklinggau Sumatera Selatan Telp: (0733 ) 452258 E Mail: rurudi_20@yahoo.com ABSTRAK Mikrokontroler adalah suatu IC dimana terdapat mikroprosesor dan memori program read only memory (ROM) serta memory serba guna random access memory (RAM), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas Digital to Analog Converter (ADC), PLL, dan Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory (EEPROM) dalam satu kemasan. Pengggunaan mikrokontroler dalam bidang kontrol sangat luas dan popular. Selain memiliki arti mikroprosesor dan memori juga memilih arti yang berbeda, misalnya mikrokontroler disebut juga dengan komputer keping tunggal (singel chip computer) yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan digunakan untuk melakukan tugas yang berorientasi kontrol. Kata Kunci: sensor suhu, LM 35. 1. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi komputer dewasa ini semakin maju dan berkembang dengan sangat pesat, hal ini dapat kita lihat dengan semakin banyaknya penggunaan komputer dalam kehidupan sehari-hari, khususnya dalam membantu atau mempermudah suatu pekerjaan manusia, sehingga memungkinkan suatu pekerjaan dapat diselesaikan dengan lebih cepat dan lebih efisien, dibandingkan jika tanpa menggunakan komputer. Seiring dengan perkembangan itu, banyak instansi,lembaga atau kantor baik milik pemerintah maupun swasta telah memanfaatkan perkembangan tersebut pada bidang pengolahan data. Namun masih ada beberapa instansi, lembaga atau kantor baik milik pemerintah maupun swasta yang belum memanfaatkan perkembangan teknologi tersebut. Mikrokontroler telah banyak digunakan di berbagai peralatan elektronik, dari peralatan rumah tangga, perangkat audio video, pengendali mesin-mesin industri sampai pesawat ruang angkasa. Mikrokontroler adalah suatu IC dimana terdapat mikroprosesor dan memori program read only memory (ROM) serta memory serba guna random access memory (RAM), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas Digital to Analog Converter (ADC), PLL, dan Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory (EEPROM) dalam satu STMIK-MURA Lubuklinggau 29
kemasan. Pengggunaan mikrokontroler dalam bidang kontrol sangat luas dan popular. Selain memiliki arti mikroprosesor dan memori juga memilih arti yang berbeda, misalnya mikrokontroler disebut juga dengan komputer keping tunggal (singel chip computer) yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan digunakan untuk melakukan tugas yang berorientasi kontrol. 2. METODOLOGI PENELITIAN 2.1 Sistem Sistem adalah suatu jaringan kerja dari prosedur-prosedur yang saling berhubungan, berkumpul bersama-sama untuk melakukan suatu kegiatan atau untuk menyelesaikan suatu sasaran yang tertentu. Sistem juga merupakan kesatuan bagian-bagian yang saling berhubungan yang berada dalam suatu wilayah serta memiliki item-item penggerak. 2.2 Pengertian Komputer komputer yang sebenarnya adalah seperangkat alat kontruksi elektronika yang mampu bekerja secara terkoordinasi dan terintegrasi mampu menerima data dan mengeluarkan pengolahan data berupa informasi. Komputer adalah suatu alat elektronik yang mampu melakukan beberapa tugas, yaitu menerima input, memproses input sesuai dengan instruksi yang diberikan, menyimpan perintahperintah dan hasil pengolahannya, serta menyediakan output dalam bentuk informasi. Komputer adalah suatu peralatan elektronik yang dapat menerima input, mengolah input, memberikan informasi, menggunakan suatu program yang tersimpan di memori komputer, dapat menyimpan program dan hasil pengolahan, serta bekerja secara otomatis. 2.3 Rangkaian Sensor Suhu LM35 Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µa hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (selfheating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC. 2.4 LCD Berkreasi dengan LCD Grafik dengan ukuran 128 * 64 titik diberi contoh aplikasi sebagai penampil dari hasil pengukuran level tegangan DC STMIK-MURA Lubuklinggau 30
dikendalikan dengan mikrokontroler. Prinsip dasar dari menampilkan di layar LCD adalah dengan mengakses titik-titik pada layar sesuai alamat memorinya. Bagan pengendalian mikrokontroler ke LCD ditunjukkan pada Gambar 2.2 berikut : LCD ini lebih hemat energi di bandingkan dengan model CRT. Konsumsi daya listrik yang rendah ini membuat bateray akan lebih tahan lama. Biasanya LCD ini di gunakan untuk monitor komputer, televisi, dll. Misalkan layar kecil pada kalkulator, jam tangan digital, dan panel layar kecil yang ada di tape recorder atau CD.VCD,DVD player. Dengan LCD ini tampilan gambar akan kelihatan halus dan luas di banding dengan model CRT karena tidak menggunakan fosfor dan tidak terjadi gambar burn in. 2.5 Analog to Digital Converter Gambar 1 Pin dari LCD Dalam dunia elektronika LCD di gunakan sebagai tampilan atau layar yang lebih hemat energi. Liquid Crystal Display (LCD) itu sendiri adalah sebuah teknologi layar digital yang menghasilkan citra pada sebuah permukaan yang rata (flat) dengan memberi sinar pada kristal cair dan filter berwarna, yang mempunyai struktur molekul polar, diapit antara dua elektroda yang transparan. Tapi Liquid Crystal itu tidak secara langsung memancarkan cahaya. Bila medan listrik diberikan, molekul menyesuaikan posisinya pada medan, membentuk susunan kristalin yang mempolarisasi cahaya yang melaluinya. ADC (Analog to Digital Converter) suatu pengkonversi data pada elektronik adalah suatu alat yang mengubah besaran sinyal dari analog ke digital atau sebaliknya. Umumnya, sinyal analog berasal dari suatu sensor. Sinyal DC/AC lemah yang biasanya diperkuat oleh Op-Amp dan diubah menjadi sinyal digital. Budiharto (2009:58). Suatu elemen yang penting dalam ADC adalah komparator analog. Komparator analog menghasilkan keluaran digital. Bila masukan analog arus + lebih besar dari arus maka keluarannya akan high. Selain itu keluaran dari komparator adalah low atau logika 0. Secara umum Rangkaian di dalam IC ADC memiliki 2 bagian utama, yaitu: 1. Bagian Sampling dan Hold, yang berfungsi menangkap atau menahan tegangan analog input sesaat untuk seterusnya diumpankan ke rangkaian konversi. 2. Rangkaian Konversi A/D (plus rangkaian kontrolnya). STMIK-MURA Lubuklinggau 31
Rangkaian di atas dioperasikan sebagai berikut. Pertama, kontroler, dalam hal ini mikroprosesor / mikrokontroller menghubungi ADC dengan mengirim sinyal CE. Artinya, ADC diaktifkan. Kemudian SOC (start of conversion) dikirimkan sehingga ADC mulai melakukan sampling sinyal dan diikuti dengan konversi ke digital. Pengertian ADC (pengubah analog-kedigital) adalahn peranti pengubah isyarat analog malar ke isyarat digital diskret yang sebanding. ADC adalah proses pengubahan sinyal analog menjadi sinyal digital. Proses pengubahan terjadi pada konverter/pengubah yang dikenal dengan analog to digital converter. Proses pengubahan ini dikenal juga dengan nama sistem akusisi data. Terdapat empat macam ADC yang memenuhi standar industri, yaitu integrating, tracking converter, successive approximation dan flash/paralel. Keempat jenis ADC tersebut mewakili beberapa macam pertimbangan diantaranya resolusi, kecepatan konversi dan biaya. Analog To Digital Converter (ADC) adalah pengubah input analog menjadi kode kode digital. ADC banyak digunakan sebagai Pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian pengukuran/ pengujian. Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan/ berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim digital (komputer). ADC (Analog to Digital Converter) memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi. Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS). 2.6 Komunikasi Serial RS232 RS-232 adalah standard komunikasi serial antar periperal-periperal. Contoh paling sering kita pakai adalah antara komputer dengan modem, komputer dengan computer, atau computer dengan printer. Standar ini menggunakan beberapa piranti dalam penerapannya, dan umumnya kita jumpai dalam bentuk DB-9 atau DB-25. Untuk perangkat ini digunakan RS-232 DB-9, yang biasanya dipakai untuk serial port pada komputer pribadi seperti yang dipakai untuk port mouse dan modem. Pada prinsipnya, komunikasi serial ialah komunikasi dimana pengiriman data dilakukan per bit, sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi parallel seperti pada port printer yang mampu mengirim STMIK-MURA Lubuklinggau 32
8 bit sekaligus dalam sekali detak. Beberapa contoh komunikasi serial ialah mouse, scanner dan system akuisisi data yang terhubung ke port COM1/COM2. 2.7 Mikrokontroler Mikrokontroler, sesuai namanya, adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau pengendali yang berukuran kecil (mikro). Tim laboratorium Mikroprosesor. Mikrokontroler adalah suatu rangkaian terintegrasi (IC) yang bekerja untuk aplikasi pengendalian. Untuk mendukung fungsi pengendaliannya, suatu mikrikontroler memiliki bagian bagian seperti Central Processing Unit (CPU), Read Only Memory (ROM), Random Access Memory (RAM), Pewaktu / Pencacah dan Unit I/O. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega8 Susunan pin mikrokontroler diperlihatkan pada Gambar berikut. Blok Diagram Global adalah gambaran umum mengenai alat yang akan dirancang, diagram ini terdiri dari bagian-bagian dari keseluruhan rancangan alat, dan alur proses operasi dari awal hingga diperoleh hasil akhir. Blok diagram global dari perancangan alat pengukur suhu ruang menggunakan mikrokontroler dengan software visual basic dapat dilihat pada gambar. Sensor Suhu LM 35 Analog to Digital Converter Interfacevisua l basic 6.0 Mikrokontroler ATMega8 Driver komunikasi serial Gambar 3. Blok Diagram Alarm LCD 16*2 Power Supply Gambar 4. Desain Rangkaian 2.9 Rancangan Sistem Gambar 2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega8 2.8 Analisa Sistem Blok Diagram Global Gambar 4. Rancangan Software dengan menggunakan VB 6.0 STMIK-MURA Lubuklinggau 33
2.9.1 Rancangan Analisa dan Desain Sistem Prinsip Kerja alat pengukur suhu ruang menggunakan mikrokontroler dengan software visual basic Prinsip kerja dari rancangan alat pengukur suhu ruang menggunakan mikrokontroler dengan software visual basic adalah sensor suhu akan mendeteksi perubahan suhu, dan menghasilkan perubahan data analog berupa level tegangan dari 1mV s/d 5 V dan dari keterangan datasheet sensor suhu ini ssetiap 10mv menghasilkan 1 oc kemudian data tersebut dikonversi menjadi data digital melalui ADC, data digital yang dihasilkan ADC kemudian diolah mikrokontroler dan diubah dalam nilai besaranya suhu dalam satuan derajat Celsius (OC). nilai yang dihasilkan dari pengolahan data pada mikrokontroler kemudian ditampilkan ke penampil data LCD dan juga dikirimkan ke komputer untuk ditampilkan pada aplikasi penampil suhu dengan menggunakan software visual basic 6.0. jika suhu ruang > 35 oc maka alarm akan berbunyi. 2.9.2 Metode Pengujian Sistem Pengujian sistem dilakukan menggunakan metode black box, yaitu dengan menguji kemampuan sistem berdasarkan spesifikasi yang telah ditentukan. Pengujian sistem dilakukan terhadap kemampuan sistem berupa: 1. Ketepatan sensor suhu dalam mendeteksi suhu ruang 3. Hasil 2. Kemampuan ADC dalam mengkonversi data analog menjadi data digital 3. Ketepatan LCD dalam menampilkan data yang dikirim dari mikrokontroler 4. Ketepatan program visual basic dalam menampilkan data suhu yang dikirim dari mikrokontroler Pengujian dilakukan dengan meletakkan sensor suhu di dalam ruang dan memantau hasil yang ditampilkan, dan melakukan kalibrasi alat dengan cara membandingkan nilainya dengan alat pengukur suhu yang telah valid hasilnya, dalam hal ini digunakan termeter digital. Perancangan sistem alat pengukur suhu ruangan menggunakan kontroler ATMega 8 dengan software visual basic 6.0. Perancangan Sistem Alat Pengukur Suhu Ruangan ini menggunakan program visual basic 6.0. Aplikasi ini dibangun dengan menggunakan beberapa fasilitas dalam visual basic, yaitu; label, frame, text box, combo, dan command button. Label digunakan untuk pemberian nama atau judul dari aplikasi yaitu Perancangan sistem alat pengukur suhu ruangan, frame digunakan untuk memberi bingkai textbox, textbox digunakan layar penampil status dari alat, ada empat jenis teks yang ditampilkan dalam aplikasi ini sesuai dengan masukan data dari mikrokontroler, status ini merupakan status dari sensor, dimana ada tiga sensor yang dipasang yaitu sensor untuk STMIK-MURA Lubuklinggau 34
jendela kanan, jendela kiri, dan pintu belakang. Berikutnya ada dua combo yaitu combo1 dan combo2 yang digunakan untuk setting koneksi dari mikrokontroler ke komputer melalui port serial, combo ini dihubungkan ke mscomm yang berfungsi untuk melakukan komunikasi serial. Combo1 digunakan untuk pilihan Com port, dimana untuk melakukan komunikasi harus ada kesesuaian antara port yang terhubung ke konektor serial dengan port yang ada diaplikasi. Dan combo2 digunakan untuk pemilihan baudrate, yaitu kemampuan atau kecepatan aliran data dari mikro kekomputer harus sesuai. Aplikasi pendeteksi suhu ruang berfungsi untuk mengetahui suhu dalam ruang. Secara jelas tampilan dari aplikasi pendeteksi suhu ruangdapat dilihat pada gambar berikut ini. Gambar 6. Tampilan aplikasi pendeteksi suhu ruang Alat pendeteksi suhu ruang Alat pendeteksi suhu ruang ini terdiri dari beberapa bagian yaitu; detektor suhu, Mikrokontroler, dan komputer sebagai penampil data melalui program visual basic 6.0. adapun gambar dari rangkaian ini adalah seperti yang terlihat pada gambar 7 berikut ini. Gambar 7. Alat Pendeteksi Suhu Ruang Gambar 5. Flow chart Program Aplikasi Pendeteksi Suhu Ruang Gambar 8. Proses Uji Coba Alat STMIK-MURA Lubuklinggau 35
4. Kesimpulan Dari hasil penelitian dengan judul Perancangan Sistem Alat Pengukur Suhu Ruangan Menggunakan Mikrokontroler Atmega 8 Dengan Software Visual Basic 6.0 dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut; 1. Sensor pendeteksi suhu lm35 dapat mengukur suhu ruang 2. Mikrokontroler ATMEGA8 dapat digunakan untuk mengolah data hasil deteksi sensor dan dikirimkan ke aplikasi pada komputer melalui port serial dengan menggunakan rangkaian RS232 3. Aplikasi pendeteksi suhu ruang dapat dibuat dengan menggunakan program visual basic 6.0 http://shatomedia.com /2008/12/sensor-suhu-lm35/ Teknik Elektro Links. Rangkaian Sensor Suhu LM3. [Tanggal akses: 05-11-2010] http://telinks.wordpress.com/2010/04/09 /rangkaian-sensor-suhu-lm35/ Theresia Ari Prabawati,2008,Microsoft Visual Basic 6.0,Yogyakarta : Komputer-Pemrograman DAFTAR PPUSTAKA http://id.shvoong.com/pengertian - sistem-komputer [Tanggal akses: 05-11-2010] Iswanto,2011,Belajar Mikrokontroler AT89S51,Yogyakarta :Komputer- Teknik http://konfigurasi-pinmikrokontroleratmega8 [Tanggal akses: 05-11-2010] Shatomedia. Sensor Suhu LM35. [Tanggal akses: 05-11-2010] STMIK-MURA Lubuklinggau 36