3.1 rancangan penelitian - · pdf filerangkaian power supply ... pada perancangan power supply...
TRANSCRIPT
3.1 Rancangan Penelitian
Di dalam perancangan penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan yang menunjang
perencanaan sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC ini . Adapun tahapan – tahapannya
dapat digambarkan pada flowchart di bawah ini.
Sengaja dikosongkan
Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Rangkaian Sistem pendeteksi Suhu Ruangan Berbasis PC
Flowchart tersebut merupakan tahap – tahap pembuatan rangkaian sistem pendeteksi
Suhu ruangan Berbasis PC. Dari Flowchart tersebut dapat diketahui bahwa, pertama – tama
dilakukan suatu proses pengumpulan teori penunjang dan mempelajarinya, kemudian
melakukan perakitan dan uji coba pada setiap blok rangkaian. Pada proses perakitan dan uji
coba rangkaian, apabila rangkaian tidak bekerja atau terjadi masalah, maka akan dilakukan
suatu proses analisa permasalahan dan perbaikan rangkaian tersebut. Apabila setiap blok
rangkaian sudah bekerja sebagaimana mestinya, maka dilakukan suatu proses pendesainan
rangkaian secara keseluruhan pada PCB dan kemudian mengujicobanya dan menganalisanya.
3.2 Deskripsi Sistem Pendeteksi Suhu Ruangan
Secara garis besar rancangan sistem pendeteksi suhu berbasis PC ini dapat
digambarkan pada diagram blok sebagai berikut.
PC
Rangkaian Op- Amp
LM 2904 ke 1Sensor Suhu 1
Rangkaian Op- Amp
LM 2904 ke 2Sensor Suhu 2
MONITOR
RANGKAIAN KONTROL
Rangkaian AD 574
dan Rangkaian
Buffer
Rangkaian
Multiplexer HCF4051
Rangkaian Sample
and Hold LF 398 ke 2
Rangkaian Sample
and Hold LF 398 ke 1
Rangkaian Power
Supply
Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem Pendeteksi Suhu Ruangan
Dari diagram blok diatas dapat dijelaskan cara kerja sistem pendeteksi suhu ruangan
secara keseluruhan, yaitu:
1. Sensor LM 35DZ
Pada saat sensor LM 35DZ mendeteksi suhu udara disekitarnya, maka LM 35DZ
akan menghasilkan suatu tegangan sesuai dengan besarnya suhu yang dideteksi. LM
35DZ akan menghasilkan kenaikan tegangan secara linier sebesar 10 mV/ ºC. Jadi apabila
suhu yang dideteksi oleh LM 35DZ sebesar 30 ºC, maka LM 35DZ akan menghasilkan
tegangan sebesar 0,3 V.
2. Rangkaian Op-amp LM 2904
Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh LM 35DZ sangatlah kecil, sehingga
mudah terpengaruh oleh gangguan yang berasal dari luar. Oleh karena itu tegangan
keluaran dari LM 35DZ perlu dikuatkan dengan menggunakan rangkaian Op-amp.
Adapun penguatan yang digunakan pada rangkaian ini adalah sebesar 10 kali penguatan
dan penguatan sebesar 3,6 kali. Penguatan 10 kali dilakukan agar tegangan keluaran
sensor sesuai dengan inputan pada AD574, sedangkan penguatan 3,6 kali berfungsi
untuk memberikan masukan logika sebesar 12 Volt kepada pin A pada rangkaian
multiplexer HCF 4051 ketika berlogika high (1). Hal ini disebabkan karena tegangan
output PC ketika bernilai high hanya 3,38 Volt, sehingga tidak dapat mencatu logika
high pada multiplexer HCF 4051.
3. Rangkaian Sample and Hold LF 398
Rangkaian sample and hold berfungsi untuk mencuplik tegangan yang dihasilkan
oleh rangkaian Op-amp, sehingga tegangan yang dihasilkan pada rangkaian Op-amp 1
dengan Op-amp 2 tidak saling mempengaruhi. Ketika rangkaian Op-amp menghasilkan
tegangan tertentu, maka rangkaian sample and hold akan mencuplik tegangan tersebut
dan menyalurkannya ke rangkaian Multiplexer HCF 4051. Proses pencuplikan data pada
rangkaian sample and hold diatur melalui pin input logic (pin 8) pada LF 398. Ketika pin
input logic mendapat logika 0, maka data yang diterima akan dipegang/simpan,
sedangkan apabila pin input logic mendapat logika 1, maka rangkaian sample and hold
akan melakukan proses pengambilan data.
4. Rangkaian Multiplexer HCF 4051
Rangkaian multiplexer HCF 4051 ini berfungsi untuk memilih chanell dari
rangkaian sample and hold yang akan diolah oleh rangkaian ADC AD574. Ketika
rangkaian sample and hold telah mengeluarkan tegangan yang dicuplik, maka rangkaian
multiplexer HCF 4051 akan memilih chanell yang akan diolah oleh ADC AD574 secara
bergantian. Proses pemilihan chanell pada rangkaian multiplexer HCF 4051 ini sesuai
dengan logika yang diberikan pada kaki pin A dan pin B pada IC HCF 4051. Ketika kaki
pin A dan pin B pada IC HCF 4051 semuanya mendapat logika 0, maka chanell yang
aktif adalah chanell pertama. Sedangkan apabila kaki pin A mendapat logika 1 dan pin B
mendapat logika 0 , maka chanell yang aktif adalah chanell yang kedua.
5. Rangkaian ADC AD574
Rangkaian ADC AD574 merupakan komponen utama dari sistem pendeteksi
suhu ruangan berbasis PC ini. Rangkaian ini berfungsi untu mengkonversi tegangan yang
dihasilkan melalui rangkaian multiplexer HCF 4051 menjadi data niner sehingga dapa
diperoses oleh PC. Tegangan keluaran dari multiplexer HCF 4051 akan diproses menjadi
data biner dengan menggunakan metode pendekatan berturut – turut. Proses konversi
data dari ADC ini sangat cepat, yaitu sekitar 25 µs. Pada sistem pendeteksi suhu ruangan
berbasis PC ini, proses konversi ADC AD574 dilakukan dengan cara mengatur nilai
logika dari pin R/-C pada ADC tersebut. Awal konversi dari AD574 berlangsung ketika
pin R/-C diberikan logika 0, setelah proses konversi selesai maka Pin STS pada AD574
akan berlogika 1, kemudian untuk mengambil data hasil dari konversi dapat dilakukan
dengan cara memberikan pin R/-C logika 1.
6. Rangkaian Buffer 74LS125
Rangkaian buffer 74LS125 ini berfungsi untuk menyalurkan data digital yang
telah dihasilkan oleh rangkaian ADC ke PC. Proses penyaluran data digital pada
rangkaian ini dilakukan dengan mode nibble, yaitu mode penyaluran data secara 4 bit
bergantian. Ketika data digital 12 bit telah dihasilkan, maka data digital 12 bit itu akan
disalurkan ke PC sebesar 4 bit secara bergantian oleh rangkaian buffer 1,buffer 2, dan
buffer 3. Ketika IC buffer pertama aktif, maka bit nibble yang masuk adalah bit nibble
low, ketika IC buffer 2 aktif, maka data bit nibble yang masuk adalah data bit nibble
middle, sedangkan ketika IC buffer 3 aktif, maka data bit nibble yang masuk adalah data
bit nibble high.
3.3 Perancangan Rangkaian
Sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC merupakan suatu satu kesatuan
rangkaian elektronik dan software yang dibuat untuk dapat mendeteksi dan mengukur
besarnya suhu udara khususnya suhu ruangan. Sistem ini dirancang untuk mengatasi
kelemahan dari sistem pengukuran suhu ruangan secara konvensional. Disamping itu
perancangan sistem pendeteksi suhu ruangan ini sangat berguna untuk mendeteksi suhu udara
dari beberapa ruangan (dalam hal ini 2 ruangan) secara cepat dan akurat.
3.3.1 Rangkaian Power Supply
Rangkaian power supply merupakan rangkaian elektronika yang berguna untuk
mencatu tegangan dan arus listrik pada setiap rangkaian. Pada perancangan sistem
pendeteksian suhu udara berbasis PC ini, digunakan power supply dengan keluaran
tegangan jamak yaitu tegangan +15 V yang berfungsi untuk mencatu tegangan pada
rangkaian Op-amp penguat clock, tegangan +12 V untuk mencatu tegangan Op-amp pada
rangkaian sensor suhu, rangkaian sample and hold (LF 398), multiplexer analog, dan
rangkaian ADC AD574, tegangan +5 V untuk mencatu rangkaian buffer dan sebagai
tegangan referensi pada ADC AD574, tegangan -12 V untuk mencatu rangkaian sample
and hold dan ADC AD574.
Pada perancangan power supply ini digunakan Trafo CT 1 Ampere, IC regulator
tipe 7815, 7812, 7805, dan IC regulator 7912, serta beberapa kapasitor elektrolit dan LED
sebagai lampu indikator. Berikut ini rangkaian power supply yang digunakan pada sistem
pendeteksi suhu ruangan berbasis PC.
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply
3.3.2 Rangkaian Sensor Suhu
Rangkaian sensor suhu merupakan suatu rangkaian elektronika yang berfungsi untuk
mendeteksi besarnya suhu udara. Secara sederhana rangkaian sensor suhu bekerja dengan
cara mendeteksi suhu ruangan dan mengubahnya menjadi suatu tegangan tertentu. Ada
beberapa macam sensor suhu seperti thermochopel, PTC, NTC, dan sensor suhu yang
berupa kemasan IC. Di dalam perancangan Sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC
ini digunakan sensor suhu LM 35DZ yang mempunyai rentang pendeteksian suhu udara
sebesar 0º - 100º C dan menghasilkan tegangan sebesar 10 mV / ºC. Sensor LM 35 ini
kenaikan suhu dan tegangannya bersifat linear. Untuk mengurangi gangguan luar terhadap
sensor LM 35DZ, maka di dalam datasheet-nya disarankan menambahkan resistor R3 dan
R4, serta elco C7 dan C8 pada jalur output sensor LM 35DZ. Berikut ini gambar rangkaian
sensor suhu dengan LM 35DZ.
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Suhu
3.3.3 Rangkaian Op-amp Non Inverter
Penguatan tegangan yang digunakan pada sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC ini
sebesar 10 kali penguatan pada rangkaian sensor suhu dan sebesar 3,6 kali penguatan pada
rangkaian penguat clock. Dari Persamaan (2-10) dapat dihitung besarnya komponen
resistor yang digunakan.
• Untuk penguatan 10 kali
G = 1 +( Rf / Ri)
10 = 1+( Rf /10k)
9 = Rf /10k
Rf = 90k
• Untuk penguatan 3,6 kali
G = 1 +( Rf / Ri)
3,6 = 1+( Rf /10k)
2,6 = Rf /10k
Rf = 26k
Di dalam aplikasinya Rf untuk 90k digunakan multiturn 200k (POT1 dan POT2), dan
untuk Rf = 26k digunakan multiturn 100k (POT3). Hal ini dilakukan agar besarnya
penguatan lebih akurat. Berikut ini gambar rangkaian Op-amp yang digunakan pada
Sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC.
Gambar 3.5 Rangkaian Penguat 10 kali
Gambar 3.6 Rangkaian Penguat 3,6 kali
3.3.4 Rangkaian Sample and Hold
Rangkaian sample and hold merupakan rangkaian yang berfungsi sebagai pencuplik
tegangan dari sensor suhu, sehingga tegangan dari sensor yang satu dengan yang lainnya
tidak saling mempengaruhi. Rangkaian ini akan melakukan proses pencuplikan (sample)
ketika inputan clock-nya bernilai 1 (high) dan akan memegang data (hold) ketika
inputannya bernilai 0 (low). Adapun di dalam perancangan sistem pendeteksi suhu
ruangan berbasis PC ini digunakan IC sample and hold tipe LF398. Berikut ini gambar
rangkaian sample and hold yang digunakan pada sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis
PC.
Gambar 3.7 Rangkaian Sample and Hold
3.3.5 Rangkaian Multiplexer Analog
Rangkaian multiplexer analog merupakan rangkaian yang berfungsi untuk memilih
chanel masukan tegangan dari sensor yang satu dengan yang lainnya, sehingga dapat
diolah oleh ADC secara bergantian. Berikut ini gambar rangkaian multiplexer analog yang
digunakan dalam sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC.
Gambar 3.8 Rangkaian Multiplexer Analog
Pada gambar rangkaian tersebut pin A dihubungkan pada Port Data no. 5 dan pin B
dihubungkan pada Port Data no. 4. Chanel IO_0 akan aktif apabila pin A dan B mendapat
logika low (0), sedangkan chanel IO_1 akan aktif apabila pin A mendapat logika high (1)
dan B mendapat logika low (0). Untuk chanel masukan yang lain dihubungkan ke ground
agar tidak menyebabkan adanya noise pada chanel IO_0 dan chanel IO_1, sedangkan pin
kontrol INH dihubungkan ke ground karena IC ini bersifat aktif low.
3.3.6 Rangkaian AD574
AD574 merupakan ADC 12 bit yang mempunyai proses konversi tegangan ke
digital sangat cepat sekitar 25 µs. Rangkaian AD574 yang digunakan pada sistem
pendeteksi suhu ruangan berbasis PC adalah rangkaian yang mempunyai tegangan
maksimal sebesar +10 V. Oleh karena masukan ADC maksimal sebesar +10 V dan
Minimal 0 V maka sesuai dengan persamaan (2-3) dapat dihitung besarnya tegangan per-
bit dari ADC 12 bit tersebut.
Resolusi = Tegangan Maksimal/(2jumlah bit
) - 1
= 10000 mV/(212
) - 1
= 10000/4095
= 2,44 mV
Dari data tersebut dapat diketahui bahwa nilai tegangan dari ADC 12 bit tersebut sebesar
2,44 mV /bit.
Oleh karena AD574 bekerja dalam kecepatan yang tinggi maka sesuai dengan
datasheetnya dikatakan bahwa power supply dari ADC harus difilter, ter-regulasi dan
bebas dari frekuensi tinggi yaitu dengan memberi kapasitor keramik 100 nF dan kapasitor
Elco 4.7 uF yang dipasang pararel.
Gambar 3.9 Rangkaian AD574
3.3.7 Rangkaian Buffer
Rangkaian buffer merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengatur
masuknya data bit dari hasil konnersi ADC ke PC melalui port paralel. Rangkaian buffer
ini akan mengatur masuknya data bit dari ADC ke PC secara nibble bit dari nibble low,
nibble middle, dan nibble high secara bergantian melalui Port Status (P.S3 – P.S4) pada
port paralel PC. Selain itu rangkaian ini juga berfungsi sebagai pelindung PC dari imbas
kerusakan pada rangkaian sistem. Pada perancangan sistem pendeteksi suhu ruangan
berbasis PC ini digunakan 3 buah IC 74LS125 sebagai rangkaian buffer. Berikut ini
gambar rangkaian buffer pada sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC.
Gambar 3.10 Rangkaian Buffer
Pada rangkaian di atas masuknya nibble bit diatur melalui P.D0 – P.D2 pada port paralel
PC, sehingga hasil konversi ADC 12 bit dapat masuk ke PC secara bergantian. IC
74LS125 bersifat aktif low. Ketika pin P.D0 berlogika 0 maka buffer 1 yang akan aktif dan
bit nibble low dari ADC (D0 – D3) masuk ke PC. Ketika pin P.D1 berlogika 0 maka buffer
2 yang akan aktif dan bit nibble middle dari ADC (D4 – D7) masuk ke PC. Ketika pin
P.D2 berlogika 0 maka buffer 3 yang akan aktif dan bit nibble high dari ADC (D8 – D11)
masuk ke PC.
3.4 Perancangan Plant Penguji
Pada perancangan sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC ini, digunakan suatu
plant penguji yang berfungsi sebagai pengganti ruangan. Plant ini dibuat sedemikian rupa
sehingga menyerupai bentuk ruangan yang sesungguhnya. Adapun plant penguji yang dibuat
berupa bangun ruang yang berbentuk balok dengan ketentuan lebar = 30 cm, panjang = 45
cm, dan tinggi = 30 cm. Di dalam plant penguji tersebut, dipasang 6 buah lampu dan satu
buah kipas DC 12 V yang berfungsi sebagai pengatur perubahan suhu di dalam plant penguji
tersebut. Adapun susunan lampu dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Susunan Lampu pada Plant Penguji
No.
Lampu
Daya Lampu
(Watt)
1 5
2 15
3 25
4 40
5 15
6 60
3.5 Perancangan Software
Pada perancangan sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC ini digunakan bahasa
pemrograman Delphi 7 sebagai sarana kontrol dari rangkaian secara keseluruhan.
3.5.1 Desain Tampilan
Pada perancangan sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC ini dibuat dua
buah desain tampilan, yaitu:
1. Desain Tampilan Form Login
Form Login ini merupakan Form awal di dalam sistem pendeteksi suhu ruangan
berbasis PC ini . Form ini berfungsi untuk membatasi orang yang dapat mengakses
penggunaan sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC ini. Di dalam Form ini terdapat
database para user dan password yang boleh mengakses sistem pendeteksi suhu ruangan
berbasis PC ini. Berikut ini desain tampilan Form Login pada sistem pendeteksi suhu
ruangan berbasis PC.
Gambar 3.11 Tampilan Form Login
2. Desain Tampilan Form Pendeteksi Suhu
Form Pendeteksi Suhu merupakan tampilan utama dari sistem pendeteksi suhu
ruangan berbasis PC ini. Form ini berisikan tentang cara kontrol sistem pendeteksi suhu
ruangan berbasis PC secara keseluruhan. Berikut ini desain dari Form Pendeteksi Suhu.
Gambar 3.12 Tampilan Form Pendeteksi Suhu
3.5.2 Flowchart Program
Adapun flowchart program dari sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC ini
adalah sebagai berikut.
1. Flowchart Program Form Login
Inisialisasi
Pembuatan Array
Ya
Ya
START
END
Isi ‘USERNAME’
dan ‘PASSWORD’
Tombol ‘KELUAR’
ditekan?
Pengisian Array
Tombol ‘MULAI’
ditekan?
Penyaringan ‘USERNAME’dan ‘PASSWORD’
‘USERNAME’ dan‘PASSWORD’ benar?
Tampilkan Form PendeteksiSuhu dan sembunyikan Form
Login
Tidak
Tidak
Tidak
Ya
Tutup Semua Form
Gambar 3.13 Flowchart Program Form Login
Flowchart di atas merupakan gambaran tentang cara kerja program dari Form Login
pada sistem pendeteksi suhu berbasis PC. Berikut adalah penjelasannya.
1. Tahapan pertama adalah suatu proses inisialisasi pada setiap komponen dan
variabel – variabel yang digunakan pada Form Login. Dalam proses ini
komponen dan variabel – variabel yang digunakan akan diperkenalkan berupa
lambang – lambang tertentu.
2. Tahapan kedua adalah suatu proses pembuatan array. Pada proses ini dibuat
suatu tempat untuk menyimpan beberapa data yang berfungsi sebagai data base
dari Form Login. Adapun program yang digunakan dalam proses ini adalah
sebagai berikut.
procedure TForm1.BitBtn1Click(Sender: TObject);
Var
x:array[1..5,1..5] of string; // Array Username
y:array[1..5,1..5] of string; // Array Password
a,b,i,j:integer;
begin
For i:=1 to 5 do
begin
For j:=1 to 5 do
begin
x[i,j]:=edit1.text;
end;
end;
For a:=1 to 5 do
begin
For b:=1 to 5 do
begin
y[a,b]:=edit2.text;
end;
end;
Pada program tersebut dapat diketahui bahwa dibuat dua buah matrik array
yaitu array x untuk menyimpan data ‘USERNAME’, dan array y untuk
menyimpan data ‘PASSWORD’. Array x dan array y dapat menyimpan data
‘USERNAME’ dan ‘PASSWORD’ masing – masing sebanyak 25 data
3. Tahapan ketiga yaitu proses pengisian array. Pada proses ini kotak – kotak array
yang telah dibuat diisi dengan data berupa ‘USERNAME’ dan ‘PASSWORD’
pada Form Login. Adapun program yang digunakan untuk pengisian arrya
adalah sebagai berikut.
if (x[1,1]='komang')and (y[1,1]='190987')
if (x[1,2]='elektro')and (y[1,2]='undiksha')
if (x[1,3]='nyoman')and (y[1,3]='12345')
if (x[1,4]='saputra')and (y[1,4]='123456')
if (x[1,5]='candra')and (y[1,5]='1234567')
Pada potongan program diatas, dapat diketahui bahwa dibuat 5 buah
‘USERNAME’ dan ‘PASSWORD’ yang menggunakan 1 baris dan 5 kolom dari
masing – masing matrik array.
4. Tahap keempat yaitu pada program akan ada pilihan apakah user menekan
tombol ‘KELUAR’ atau mengisi ‘USERNAME’ dan ‘PASSWORD’ pada edit1
dan edit2, kemudian menekan tombol ‘MULAI’. Apabila yang ditekan user
adalah tombol ‘KELUAR’ maka program yang akan bekerja adalah sebagai
berikut.
procedure TForm1.BitBtn2Click(Sender: TObject);
begin
Application.Terminate;
end;
Potongan program tersebut berfungsi untuk menutup semua aplikasi Delphi
pada program sistem pendeteksi suhu ruangan berbasis PC. Sedangkan apabila
user mengisi ‘USERNAME’ dan ‘PASSWORD’ pada edit1 dan edit2,
kemudian menekan tombol ‘MULAI’, maka program bekerja adalah sebagai
berikut.
if (x[1,1]='komang')and (y[1,1]='190987') then
begin
TampilanBenar;
end
else
if (x[1,2]='elektro')and (y[1,2]='undiksha') then
begin
TampilanBenar;
end
else
if (x[1,1]='nyoman')and (y[1,1]='12345') then
begin
TampilanBenar;
end
else
if (x[1,1]='saputra')and (y[1,1]='123456') then
begin
TampilanBenar;
end
else
if (x[1,1]='candra')and (y[1,1]='1234567') then
begin
TampilanBenar;
end
else
begin
TampilanSalah;
end;
Pada potongan program tersebut dapat diketahui bahwa terjadi suatu proses
penyaringan data ‘USERNAME’ dan ‘PASSWORD’ yang telah dimasukkan,
apakah sesuai dengan data ‘USERNAME’ dan ‘PASSWORD’ yang telah
tersimpan pada array x dan array y. Proses penyaringan tersebut dilakukan
dengan menggunakan fungsi if…then…else. Apabila data tersebut sesuai
dengan data yang telah tersimpan pada array x dan array y maka program akan
memanggil procedure TampilanBenar yang berisikan peogram sebagai berikut.
Procedure TampilanBenar;
begin
Form1.Hide;
Form2.Show;
end;
pada program procedure TampilanBenar tersebut terdapat suatu program yang
berfungsi untuk menyembunyikan Form1 atau Form Login (Form1.Hide) dan
menampilkan Form2 atau Form Pendeteksi suhu (Form2.Show) yang
merupakan Form utama dari sistem pendeteksi suhu berbasis PC ini.
Sedangkan apabila data tersebut tidak sesuai dengan data yang telah
tersimpan pada array x dan array y maka program akan memanggil procedure
TampilanSalah yang berisikan peogram sebagai berikut.
Procedure TampilanSalah;
begin
Application.MessageBox('Maaf Anda Tidak Terdaftar Sebagai User',
'PERINGATAN',MB_OK or MB_ICONERROR);
end;
Potongan program tersebut akan menampilkan pesan peringatan yang berisikan
himbauan 'Maaf Anda Tidak Terdaftar Sebagai User.
2. Flowchart Program Form Pendeteksi Suhu
Data biner= Nibble High +
Nibble Middle + Nibble Low
Tidak
A
Ambil dan simpan data biner
Nibble High Sensor 1
Data Nibble High
Sensor 1 telah disimpan
Proses Data Desimal menjadi
Data Suhu 1
END
Data biner= Nibble High +
Nibble Middle + Nibble Low
Ambil dan simpan data
biner Nibble High Sensor 1
Data Nibble High
Sensor 1 telah disimpan
Proses Data Desimal menjadi
Data Suhu 2
B
Tidak
Tampilkan data
suhu 1
Data biner = Data desimal Data biner = Data desimal
Tampilkan data
suhu 2
YaYa
Gambar 3.14 Flowchart Program Form Pendeteksi Suhu
Flowchart di atas merupakan gambaran tentang cara kerja program dari Form Pendeteksi
Suhu pada sistem pendeteksi suhu berbasis PC. Berikut adalah penjelasannya.
1. Tahapan pertama adalah suatu proses inisialisasi pada setiap komponen dan
variabel – variabel yang digunakan pada Form Pendeteksi Suhu ini. Dalam
proses ini komponen dan variabel – variabel yang digunakan akan diperkenalkan
dengan menggunakan lambang – lambang tertentu.
2. Tahapan kedua merupakan suatu proses pengaktifan dan pemilihan kanal dari
rangkaian sample and hold serta rangkaian multiplexer analog. Disamping itu
pada tahap ini berlangsung juga suatu proses konversi yang dilakukan oleh ADC
AD574. Jadi dapat dipastikan bahwa proses pengaktifan, pemilihan kanal
rangkaian sample and hold dan rangkaian multiplexer analog, serta proses
konversi tegangan dari rangkaian AD574 berlangsung secara bersamaan.
Berikut ini program dari proses tahapan kedua.
• Untuk kanal 1
out32($378,$0f);
tunda(1);
out32($378,$47); // R/-C=0
out32($378,$0f);
Program diatas merupakan prograrm yang berfungsi untuk mengaktifkan
rangkaian sample and hold dan multiplexer analog pada kanal 1, dan
melakuakan awal konversi dari AD574 (ditandai dengan berubahnya logika
R/-C menjadi 0).
Setelah itu, proses selesainya konversi ADC AD574 akan dipantau
dengan menggunakan program sebagai berikut.
Repeat
Int:=Inp32($379);
asm
mov al,int
and al,10000000b
mov int,al
end ;
tunda(100);
Until int=$80;
Program tersebut berfungsi untuk memantau keluaran logika dari pin STS
pada AD574 yang telah dihubungkan pada Port Status 7 yang bersifat inferted
. Ketika logika pada pin STS AD574 bernilai 0, maka dapat dipastikan ADC
AD574 telah selesai melakukan proses konversi dan data valid hasil konversi
telah tersedia pada output data bit dari AD574.
• Untuk Kanal 2
out32($378,$2f);
tunda(1);
out32($378,$0a7); // R/-C=0
out32($378,$2f);
Program diatas merupakan prograrm yang berfungsi untuk mengaktifkan
rangkaian sample and hold dan multiplexer analog pada kanal 2, dan
melakuakan awal konversi dari AD574 (ditandai dengan berubahnya logika
R/-C menjadi 0).
Setelah itu, proses selesainya konversi ADC AD574 akan dipantau
dengan menggunakan program sebagai berikut.
Repeat
Int:=Inp32($379);
asm
mov al,int
and al,10000000b
mov int,al
end ;
tunda(100);
Until int=$80;
Program tersebut berfungsi untuk memantau keluaran logika dari pin STS
pada AD574 yang telah dihubungkan pada Port Status 7 yang bersifat inferted
. Ketika logika pada pin STS AD574 bernilai 0, maka dapat dipastikan ADC
AD574 telah selesai melakukan proses konversi dan data valid hasil konversi
telah tersedia pada output data bit dari AD574.
3. Tahap ketiga adalah tahap pengambilan data dari hasil konversi yang telah
dilakuakn ADC 12 bit AD574. Pada proses ini proses pengambilan data
dilakukan secara tiga tahap yaitu.
1. Tahap pertama yaitu proses pengambilan 4 bit terbawah (nibble Low).
Adapun potongan programnya adalah sebagai berikut.
• Untuk Kanal 1
out32($378,$0f);
out32($378,$0e);
dataL:=inp32($379);
out32($378,$0f);
• Untuk Kanal 2
out32($378,$2f);
out32($378,$2e);
dataL:=inp32($379);
out32($378,$2f);
Kedua program di atas berfungsi untuk mengaktifkan rangkaian buffer 1.
Setelah buffer 1 aktif, maka dilakukan suatu proses pengambilan dan
penyaringan data bit yang akan masuk ke PC. Proses tersebut dapat
dilakukan dengan menggunakan program di bawah ini.
asm
mov al,dataL
and al,00001000b
mov DL0,al
mov al,dataL
and al,00010000b
mov DL1,al
mov al,dataL
and al,00100000b
mov DL2,al
mov al,dataL
and al,01000000b
mov DL3,al
end;
Setelah proses pengambilan dan penyaringan data selesai dilakukan maka
hasil masukan data nibble low tersebut diubah dalam bilangan desimal dan
disimpan dalam suatu variabel yang bernama DL. Adapun potongan
programnya adalah sebagai berikut.
DL:=8*(DL3/64) + 4*(DL2/32) + 2*(DL1/16) + (DL0/8);
2. Tahap kedua yaitu proses pengambilan 4 bit di tengah - tengah (nibble
middle). Adapun potongan programnya adalah sebagai berikut.
• Untuk Kanal 1
out32($378,$0f);
out32($378,$0d);
dataM:=inp32($379);
out32($378,$0f);
• Untuk Kanal 2
out32($378,$2f);
out32($378,$2d);
dataM:=inp32($379);
out32($378,$2f);
Kedua program di atas berfungsi untuk mengaktifkan rangkaian buffer 2.
Sama halnya pada tahap pertama, setelah buffer 2 aktif, maka dilakukan
suatu proses pengambilan dan penyaringan data bit yang akan masuk ke
PC. Proses tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan program di
bawah ini.
asm
mov al,dataM
and al,00001000b
mov DM0,al
mov al,dataM
and al,00010000b
mov DM1,al
mov al,dataM
and al,00100000b
mov DM2,al
mov al,dataM
and al,01000000b
mov DM3,al
end;
Setelah proses pengambilan dan penyaringan data selesai dilakukan maka
hasil masukan data nibble middle tersebut diubah dalam bilangan desimal
dan disimpan dalam suatu variabel yang bernama DM. Adapun potongan
programnya adalah sebagai berikut.
DM :=128*(DM3/64) + 64*(DM2/32) + 32*(DM1/16)
+16*(DM0/8);
3. Tahap ketiga yaitu proses pengambilan 4 bit teratas (nibble high). Adapun
potongan programnya adalah sebagai berikut.
• Untuk Kanal 1
out32($378,$0f);
out32($378,$0b);
dataH:=inp32($379);
out32($378,$0f);
• Untuk Kanal 2
out32($378,$2f);
out32($378,$2b);
dataH:=inp32($379);
out32($378,$2f);
Kedua program di atas berfungsi untuk mengaktifkan rangkaian buffer 3.
Sama halnya dengan tahap sebelumnya, setelah buffer 3 aktif, maka
dilakukan suatu proses pengambilan dan penyaringan data bit yang akan
masuk ke PC. Proses tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan
program di bawah ini.
asm
mov al,dataH
and al,00001000b
mov DH0,al
mov al,dataH
and al,00010000b
mov DH1,al
mov al,dataH
and al,00100000b
mov DH2,al
mov al,dataH
and al,01000000b
mov DH3,al
end;
Setelah proses pengambilan dan penyaringan data selesai dilakukan maka
hasil masukan data nibble high tersebut diubah dalam bilangan desimal
dan disimpan dalam suatu variabel yang bernama DH. Adapun potongan
programnya adalah sebagai berikut.
DH :=2048*(DH3/64)+1024*(DH2/32) +512*(DH1/16)
+256*(DH0/8);
Setelah data low (DL), middle (DM), dan high (DH) terkumpul maka data
tersebut akan jumlahkan dan disimpan pada variabel DK dengan menggunakan
program sebagai berikut.
DK:= DH+DM+DL;
4. Tahap keempat adalah tahap pemrosesan data yang telah diperoleh menjadi
suatu data yang berupa data suhu ruangan. Adapun program yang digunakan
adalah sebagai berikut.
• Untuk Kanal 1
SuhuC1:=(DK/4095)*100;
Program tersebut adalah untuk memproses data hasil konversi menjadi data
suhu dengan satuan Celcius (ºC).
SuhuK1:=(SuhuC1+273.15);
Program tersebut adalah untuk memproses data hasil konversi menjadi data
suhu dengan satuan Kelvin (ºK).
SuhuF1:=(9*SuhuC1/5)+32;
Program tersebut adalah untuk memproses data hasil konversi menjadi data
suhu dengan satuan Fahrenheit (ºF).
• Untuk Kanal 2
SuhuC2:=(DK/4095)*100;
Program tersebut adalah untuk memproses data hasil konversi menjadi data
suhu dengan satuan Celcius (ºC).
SuhuK2:=(SuhuC2+273.15);
Program tersebut adalah untuk memproses data hasil konversi menjadi data
suhu dengan satuan Kelvin (ºK).
SuhuF2:=(9*SuhuC2/5)+32;
Program tersebut adalah untuk memproses data hasil konversi menjadi data
suhu dengan satuan Fahrenheit (ºF).
5. Tahap kelima adalah tahap menampilkan hasil pemrosesan data pada monitor
dalam bentuk label dengan menggunakan program sebagai berikut.
• Untuk Kanal 1
label8.caption:=FormatFloat('0.0',SuhuC1);
label14.caption:=FormatFloat('0.0',SuhuK1);
label15.caption:=FormatFloat('0.0',SuhuF1);
Selain itu, hasil pemrosesan data suhu juga ditampilkan dalam bentuk grafik
batangan pada monitor dengan menggunakan program sebagai berikut.
Series1.clear;
Series3.clear;
Series5.clear;
Series1.Add(suhuC1,'');
Series3.Add(suhuK1,'');
Series5.Add(suhuF1,'');
• Untuk Kanal 2
label9.caption:=FormatFloat('0.0',SuhuC2);
labeL20.caption:=FormatFloat('0.0',SuhuK2);
label21.caption:=FormatFloat('0.0',SuhuF2);
Selain itu, hasil pemrosesan data suhu juga ditampilkan dalam bentuk grafik
batangan pada monitor dengan menggunakan program sebagai berikut.
Series2.clear;
Series4.clear;
Series6.clear;
Series2.Add(suhuC1,'');
Series4.Add(suhuK1,'');
Series6.Add(suhuF1,'');
3.6 Lokasi Penelitian
Dalam pembuatan Tugas Akhir ini, lokasi penelitian bertempat di LAB Komputer,
Jurusan Teknik Elektronika, Fakultas Teknik dan Kejuruan, Universitas Pendidikan Ganesha
Singaraja, Jln. Udayana.
3.7 Subyek Penelitian
Subjek penelitian pada Tugas Akhir ini adalah sistem pendeteksi suhu ruangan
berbasis PC yang telah dibuat berdasarkan hasil perancangan yang telah dibuat.
3.8 Obyek Penelitian
Objek penelitian pada tugas akhir ini adalah suhu ruangan pada plant yang telah
dibuat.
3.9 Instrument Penelitian
Di dalam perancangan TA ini digunakan instrument – instrument penelitian
sebagai berikut:
1. Multimeter Digital
Di dalam perancangan TA ini mutimeter digital berfungsi untuk mengukur besarnya
tegangan yang dihasilkan pada rangkaian yang diuji.
Gambar 3.15 Multimeter Digital
2. Thermometer Digital dan Thermometer Analog
Di dalam perancangan TA ini thermometer digital dan thermometer analog berfungsi
sebagai alat penguji dan pembanding dari hasil pendeteksian suhu pada sistem
pendeteksi suhu berbasis PC. Di dalam proses pengujian ini digunakan thermometer
digital buatan China dengan merk ‘KI & BN’ yang mempunyai rentang suhu -50 ºC –
70 ºC, sedangkan thermometer analog yang digunakan adalah thermometer alkohol
yang mempunyai rentang suhu -10 ºC – 110 ºC.
Gambar 3.16 Thermometer Digital
Gambar 3.17 Thermometer Analog
3. Program Delphi 7
Di dalam perancangan TA ini, program Delphi berfungsi sebagai sistem kontrol
dalam sistem pendeteksian suhu berbasis PC ini.
4. Lampu Pijar
Di dalam perancangan TA ini, lampu pijar berfungsi sebagai sumber panas untuk
menguji sensor suhu dan sistem secara keseluruhan. Di dalam proses pengujiannya
digunakan lampu pijar merk ‘Philips’ sebesar 5 Watt, 15 Watt, 25 Watt, 40 Watt, dan
60 Watt.
Gambar 3.18 Lampu Pijar
5. Kipas 12 Volt DC
Di dalam perancangan TA ini, kipas 12 Volt DC berfungsi sebagai sumber udara
dingin pada proses pengujian sistem.
Gambar 3.19 Kipas 12 Volt DC
3.10 Pengumpulan Data
Metode – metode pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir
ini adalah sebagai berikut:
1. Metode Studi Literatur
Metode ini merupakan metode untuk mengumpulkan kajian – kajian teori yang dapat
menunjang dalam pembuatan tugas akhir sehingga dapat menjadi dasar dalam
pembuatan tugas akhir ini.
2. Metode Observasi
Metode ini adalah melakukan pengamatan langsung terhadap obyek penelitian.
Adapun tujuan penggunaan metode ini adalah untuk membuktikan studi literatur
dengan melihat kenyataan yang muncul pada suatu penelitian. Di dalam metode
observasi ini data – data yang diamati adalah sebagai berikut.
1. Data Tegangan
Di dalam penelitian Tugas Akhir ini diamati beberapa data tegangan yang
dihasilkan oleh sensor suhu LM 35DZ, rangkaian Op-amp, rangkaian sample
and hold, dan rangkaian multiplexer analog.
2. Data Bilangan Desimal
Di dalam penelitian Tugas Akhir ini diamati beberapa data bilangan desimal
yang dihasilkan oleh rangkaian ADC AD574, dan rangkaian buffer.
3. Data Suhu
Di dalam penelitian Tugas Akhir ini diamati beberapa data suhu pada sistem
pendeteksi suhu ruangan berbasis PC, thermometer digital, dan thermometer
analog.
3. Metode Diskusi
Metode ini digunakan untuk memecahkan masalah, mencari solusi terhadap obyek
yang diteliti, dengan cara mencari alternatif jawaban terhadap permasalahan yang
dihadapi kepada pakar yang lebih mengerti.
3.11 Analisa Data
Di dalam penelitian Tugas Akhir ini data yang telah diperoleh dianalisa dengan cara
membandingkan hasil dari penelitian yang telah dilakukan dengan kajian pustaka dan
perancangan yang telah dibuat, sehingga akan menghasilkan suatu nilai persentase error rata
– rata dari data tersebut. Di dalam penelitian Tugas Akhir ini digunakan batas persentase
error rata – rata sebesar 10%. Hal ini berarti apabila nilai persentase error rata – rata yang
dihasilkan dari proses penelitian ini kurang atau sama dengan 10%, maka dapat dikatakan
bahwa penelitian Tugas Akhir ini telah berhasil dilakukan. Demikian sebaliknya, apabila nilai
persentase error rata – rata yang dihasilkan dari proses penelitian ini lebih besar dari 10%,
maka dapat dikatakan bahwa penelitian Tugas Akhir ini belum berhasil dilakukan, sehingga
perlu dilakukan suatu perancangan ulang dari sistem yang telah dibuat.