ALAT PENAKAR BERAT BERBASIS MIKROKONTROLER · i TUGAS AKHIR ALAT PENAKAR BERAT BERBASIS MIKROKONTROLER Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

i

TUGAS AKHIR

ALAT PENAKAR BERATBERBASIS MIKROKONTROLER

Diajukan untuk memenuhi salah satu syaratMemperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

disusun oleh :

RAHMAT TRI HARTANTONIM : 125114053

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTROJURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA2015

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

WEIGHT MEASURING DEVICEUSING MICROCONTROLLER

In partial fulfilment of the requirementsfor the degree of Sarjana Teknik

In Electrical Engineering Study Program

RAHMAT TRI HARTANTONIM : 125114053

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENTFACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY2015


!!!

£0tl lZT : WIN OlNVl1IVH nil lVWHW

ll'JI'l OlILN:0)1 Qll)IIW SISVIDl'JIH L Vll'JIH lIV)IVN:'Jld L V'IV

111IDIV svoru

xvnrnrrsaaa NVWV1VH


"!

·3s·w '·1s·s 'Bsoll B

UWJUqQ UlUUUS st?l!SJgA!Ufl !150JOID(gl, trap Sll!US SUlJID(Ud

s I OZ Jgqwgsga .!>J 'uµm1uiGo A

·wo)rW '01pugf1 ·11 : sµulgnps

lUlBAS rqnucurour UB)RlUAU!P unp s;JQZ JgqmgAON f7Z JU1515UBl npnd

!fn15ugd U!l!UUd usdop !P mn1uuquµgd!P qup1,

fSOtllSZI: WIN O.LNV.LlIVH IB.L .LVWHVH

ll'Jl'IOllLNO)IOIDIIW SISVffil'JIH LVll'JIH llV)IVN'Jld LV'IV

1IIIDIV SYDflL NYHYS3DN3dNYWY1YH


PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat

karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan

daftar pustaka sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 14 Desember 2015

Rahmat Tri Hartanto

v


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Motto :

Semua Adalah Kasih Karunia Allah

Skripsi ini kupersembahkan untuk …

Yesus Kristus Penolongku

Keluargaku yang tercinta


LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Rahmat Tri Hartanto

NIM : 125114053

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

Alat Penakar Berat Berbasis Mikrokontroler (Weight Measuring Device Using

Microcontroller).

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak

untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk

pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau

di media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya ataupun

memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pemyataan ini yang saya buat dengan sebenamya.

Dibuat di Y ogyakarta

Pada tanggal : 14 Desember 2015

Yang menyatakan

(Rahmat Tri Hartanto)

vii


viii

INTISARI

Menakar bahan makanan untuk pembuatan makanan atau minuman merupakan halyang sangat penting. Timbangan yang beredar di pasaran masih menakar secara manual.Cara ini memakan waktu, tidak stabil dan kurang efisien.

Pada tugas akhir ini telah dibuat alat penakar berat yang sistem kerjanyamenggunakan sensor berat strain gauge. Pengguna memasukkan nilai berat melaui keypadlalu diproses oleh mikrokontroler untuk proses penakaran. Pengaturan on off penakarandilakukan oleh mikrokontroler dan solenoid valve. Sensor berat strain gauge akanmendeteksi berat yang akan dikeluarkan sesuai dengan berat yang diinginkan. Dasarpenakaran pada penelitian ini adalah sistem ADC yang sudah dimiliki oleh ATMega8535.Dengan proses penakaran yang otomatis diharapkan akan lebih efisien.

Alat penakar pada penelitian ini hanya digunakan untuk menakar berat air denganberat minimal 50 gram dan kelipatan 10 gram serta berat maksimal 2.000 gram. Ketelitianalat ini diharapkan bisa membaca berat terkecil sampai dengan 2,5 gram. Alat yang dibuatmemiliki error yang besar pada beban di bawah 500 gram dan error di bawah 4% padabeban di atas 1.600 gram. Penyebab ketidakstabilan sistem adalah tegangan keluaransensor yang sangat kecil dan berosilasi tinggi serta memiliki frekuensi tidak stabil, jugaterjadinya interferensi tegangan pada sistem.

Kata Kunci : Sensor berat, Timbangan, Strain gauge, Solenoid Valve, ADC,Mikrokontroler.


ix

ABSTRACT

Measuring food ingredients for the manufacture of food or drink is very important.Weight measuring device on the market is still measured out manually. This method istime consuming, unstable and less efficient.

In this final project has been made weight measuring device that works using aweight sensor with strain gauge. Users enter a weight value through the keypad and thenprocessed by a microcontroller to measurement process. On-off settings of measurement isdone by the microcontroller and the solenoid valve. Weight sensors with strain gauge willdetect the weight to be issued in accordance with the desired weight. Basic measurement inthis study is the ADC system that is already owned by ATMega8535. With automaticmeasurement process is expected to be more efficient.

The device in this study only used to measure the weight of the water with aminimum weight of 50 grams and multiples of 10 grams and a maximum weight of 2,000grams. The accuracy of this device is expected to read the smallest weight up to 2.5 grams.The device that has made has a big error on the load below 500 grams and error below 4 %at load above 1,600 grams . Causes system instability is the output voltage of the sensor isvery small with high oscillating and has an unstable frequency, also the interferencevoltage on the system.

Keywords: Weight sensor, Scales, Strain gauge, Solenoid Valve, ADC, Microcontroller


KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala karuniaNya, sehingga tugas

akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

Penelitian yang berupa tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa

Jurusan Teknik Elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Sanata

Dharma Y ogyakarta. Penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan, gagasan

dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, peneliti ingin mengucapkan terima

kasih kepada :

1. Tuhan Y esus yang adalah penolongku.

2. Romo T. Agus Sriyono SJ, M.A., M. Hum. yang telah memberikan kesempatan untuk

belajar lebih tinggi.

3. Ibu Paulina Herningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma yang telah mengijinkan penulis belajar.

4. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T. selaku Kaprodi Teknik Elektro, Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Y ogyakarta yang telah memberikan

kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi.

5. Ir. Tjendro, M.Kom. selaku pembimbing yang telah bersedia memberikan pengarahan

dan bimbingan selama penulis mengerjakan tugas akhir.

6. Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Teknik Elektro yang penuh kesabaran.

7. Keluargaku yang selalu memberi semangat dan doa.

8. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu atas bantuan dan saran yang

diberikan.

Peneliti sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun serta

menyempurnakan tulisan. Semoga tugas ini dapat dimanfaatkan dan dikembangkan lebih

lanjut oleh peneliti lain sehingga tulisan ini dapat lebih bermanfaat.

Y ogyakarta, 14 Desember 2015

x


xi

DAFTAR ISI

Halaman Sampul (Bahasa Indonesia) ............................................................................ i

Halaman Sampul (Bahasa Inggris) ................................................................................ ii

Halaman Persetujuan ..................................................................................................... iii

Halaman Pengesahan ..................................................................................................... iv

Pernyataan Keaslian Karya ............................................................................................ v

Halaman Persembahan dan Motto Hidup ...................................................................... vi

Lembar Persetujuan Publikasi Karya Ilmiah .................................................................. vii

Intisari ............................................................................................................................ viii

Abstract .......................................................................................................................... ix

Kata Pengantar .............................................................................................................. x

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang .............................................................................................. 1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ..................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah ............................................................................................ 2

1.4. Metodologi Penelitian ................................................................................... 2

BAB II DASAR TEORI

2.1. Mikrokontroler AVR ATmega8535 .............................................................. 4

2.1.1. Konfigurasi Pin ATmega8535 ................................................................... 4

2.1.2. Fitur ATmega8535 ..................................................................................... 5

2.1.3. Port pada ATmega8535 .............................................................................. 6

2.1.4. ADC ........................................................................................................... 9

2.1.4.1. Fitur ADC ATmega8535 ........................................................................ 10

2.1.4.2.Pengaturan Register ADC ........................................................................ 10

2.1.5. Reset ........................................................................................................... 15

2.2. Strain Gauge ................................................................................................. 17

2.3. Pengkondisi Sinyal ........................................................................................ 18

2.4. Keypad 4x4 ................................................................................................... 19

2.5. LCD 2x16 ...................................................................................................... 19


xii

2.6. Solenoid Valve ............................................................................................... 21

2.6.1. Cara Kerja Solenoid Valve ......................................................................... 21

2.6.2. Electric Solenoid Valve G1/2 (Normally Closed) ...................................... 22

2.7. Transistor Sebagai Saklar............................................................................... 22

BAB III RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Perancangan Hardware ................................................................................. 25

3.1.1. Komponen Mekanik ................................................................................... 25

3.1.2. Minimum System ATmega8535 ................................................................ 26

3.1.3. Sensor Berat (Modul Timbangan Digital) .................................................. 28

3.1.4. Penguat Instrumentasi ................................................................................ 29

3.1.5. Solenoid Driver (Transistor Sebagai Saklar) ............................................. 31

3.1.6. Wiring Keypad 4x4...................................................................................... 32

3.1.7. Wiring LCD 2x16 ....................................................................................... 33

3.2. Perancangan Program ................................................................................... 34

3.2.1. Sistem ......................................................................................................... 34

3.2.2. Kalibrasi ..................................................................................................... 34

3.2.3. Penakaran ................................................................................................... 35

3.2.4. Pilihan Sendiri ............................................................................................ 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hardware Mekanik dan Elektronik .............................................................. 39

4.1.1. Hardware Mekanik dan Supply Tegangan ................................................. 39

4.1.2. Hardware Elektronik ................................................................................. 40

4.2. Cara penggunaan Alat Penakar Berat ........................................................... 42

4.3. Percobaan Alat .............................................................................................. 44

4.3.1. Percobaan Alat Dengan Rangkaian Lengkap ............................................. 44

4.3.2. Percobaan Alat Dengan Rangkaian Yang Disederhanakan ....................... 44

4.4. Analisa .......................................................................................................... 48

4.4.1. Analisa Pada Rangkaian Lengkap .............................................................. 48

4.4.2. Analisa Pada Rangkaian Yang Disederhanakan ........................................ 60

4.5. Pembahasan Software .................................................................................... 62

4.6. Program ......................................................................................................... 62


xiii

4.6.1. Program Pada Rangkaian Lengkap ............................................................ 62

4.6.2. Program Pada Rangkaian Sederhana ......................................................... 63

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ................................................................................................... 66

5.2. Saran .............................................................................................................. 66

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 67

LAMPIRAN


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Konfigurasi Pin ATMega8535 ................................................................. 5

Gambar 2.2. Register ADMUX ..................................................................................... 10

Gambar 2.3. Register ADCSRA .................................................................................... 12

Gambar 2.4. ADC Data Register jika ADCLAR = 0 .................................................... 13

Gambar 2.5. ADC Data Register jika ADCLAR = 1 .................................................... 14

Gambar 2.6. Special Function I/O Register .................................................................. 14

Gambar 2.7. Rangkaian Charge dan Discahrge pada Kapasitor ................................... 16

Gambar 2.8. RC Time Constant ..................................................................................... 16

Gambar 2.9. Struktur Strain Gauge ............................................................................... 17

Gambar 2.10. Jembatan Wheatstone ............................................................................. 17

Gambar 2.11. Rangkaian Penguat Instrumentasi .......................................................... 18

Gambar 2.12. Keypad Matriks 4x4 ................................................................................ 19

Gambar 2.13. LCD 2x16 ............................................................................................... 20

Gambar 2.14. Prinsip Kerja Solenoid Valve .................................................................. 21

Gambar 2.15. Electric Solenoid Valve G1/2 (Normally Closed) ................................... 22

Gambar 2.16. Transistor Sebagai Saklar ....................................................................... 23

Gambar 2.17. Transistor pada Kondisi Cutt-off dan Saturasi ........................................ 23

Gambar 3.1. Diagram Blok Perancangan Hardware ..................................................... 25

Gambar 3.2. Skema Perancangan Komponen Mekanik ................................................ 26

Gambar 3.3. Minimum System ATmega8535 dengan Masukan ADC ........................... 27

Gambar 3.4. Modul Timbangan Digital Camry EK5055 .............................................. 28

Gambar 3.4. Hubungan Antara Berat Ditimbang dan Tegangan Keluaran Sensor ........ 29

Gambar 3.5. Rancangan Penguat Instrumentasi ............................................................ 30

Gambar 3.6. Rangkaian Solenoid Driver ...................................................................... 31

Gambar 3.7. Rangkaian Keypad 4x4 pada ATmega8535............................................... 32

Gambar 3.8. Rangkaian LCD 2x16 pada ATmega8535 ................................................ 33

Gambar 3.9. Flowchart Sistem ...................................................................................... 34

Gambar 3.10. Flowchart Proses Kalibrasi ..................................................................... 35

Gambar 3.11. Flowchart Proses Penakaran ................................................................... 36

Gambar 3.12. Flowchart Proses Pilihan Sendiri ............................................................ 37


xv

Gambar 4.1. Tampak Depan Alat Penakar Berat ........................................................... 39

Gambar 4.2. Tampak Dalam Sistem Penakar Berat Air................................................. 40

Gambar 4.3. Panel Elektronik ....................................................................................... 41

Gambar 4.4. Penguatan 2 Tahap dengan IC OP07 CP .................................................. 41

Gambar 4.5. Rangakaian PCB Penguatan 2 Tahap dan Driver ...................................... 42

Gambar 4.6. Tampilan Sistem dan Tombol Keypad ...................................................... 43

Gambar 4.7. Alat Yang Sudah Disederhanakan ............................................................. 45

Gambar 4.8. Hubungan Antara Step ADC Terhadap Berat .......................................... 47

Gambar 4.9. Hubungan Antara Penguat Terhadap Sensor ............................................ 47

Gambar 4.10. Hubungan Antara Tegangan Terhadap Berat ......................................... 48

Gambar 4.11. Inverting Amplifier.................................................................................. 49

Gambar 4.12. Offset Regulator....................................................................................... 50

Gambar 4.13. Hubungan Antara Keluaran Sensor Terhadap Perubahan Berat.............. 51

Gambar 4.14. Hubunagn Antara Keluaran Penguat Terhadap Perubahan Berat ........... 52

Gambar 4.15. Hubungan Antara Perubahan Berat Terhadap Step ADC ....................... 52

Gambar 4.16. Hubungan Antara Perubahan Berat Terhadap Step ADC (2).................. 53

Gambar 4.17. Tegangan Pada Keluaran Sensor Tanpa Beban ....................................... 54

Gambar 4.18. Tegangan Pada Keluaran Sensor Terbebani ........................................... 54

Gambar 4.19. Rangkaian RC Filter ................................................................................ 55

Gambar 4.20. Tegangan Pada Keluaran Sensor Tanpa Beban Dengan RC Filter ......... 55

Gambar 4.21. Tegangan Pada Keluaran Sensor Terbebani Dengan RC Filter .............. 56

Gambar 4.22. Tegangan Pada Keluaran Penguat Tanpa Beban Dengan RC Filter ....... 56

Gambar 4.23. Tegangan Pada Keluaran Penguat Terbebani Dengan RC Filter ............ 57

Gambar 4.24. Rangkaian Optocoupler .......................................................................... 59

Gambar 4.25. Cuplikan Program Tampilan Awal dan Masukan Berat ......................... 63


xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Tegangan Referensi ADC ............................................................................. 11

Tabel 2.2. Input Chanel and Gain Selections ................................................................ 11

Tabel 2.3. ADC Prescaler .............................................................................................. 13

Tabel 2.4. ADC Auto Triger Source Selections .............................................................. 15

Tabel 2.5. Fungsi dan Konfigurasi Pin LCD 2x16 ........................................................ 20

Tabel 3.1. Hubungan Antara Berat Ditimbang dan Tegangan Keluaran Sensor ........... 29

Tabel 3.2. Wiring keypad 4x4 pada ATmega8535 ......................................................... 32

Tabel 3.3. Wiring LCD 2x16 pada ATmega8535........................................................... 33

Tabel 4.1. Data Set Point dan Output System ................................................................ 46

Tabel 4.2. Penguatan dengan IC LM741 ....................................................................... 49

Tabel 4.3. Penguatan dengan IC OP07 CP .................................................................... 49

Tabel 4.4. Data Linearitas Sensor Pada Penguat Dua Tahap ......................................... 51

Tabel 4.5. Hubungan Antara Perubahan Berat Terhadap Step ADC ............................. 52

Tabel 4.6. Data Ketidakstabilan ADC............................................................................ 53


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dunia industri sangat banyak jenisnya, salah satunya adalah industri makanan atau

minuman baik dalam skala kecil maupun besar. Setiap industri tersebut selalu melakukan

kegiatan menakar bahan baku supaya produk yang dihasilkan memiliki rasa dan tekstur yang

diinginkan.

Alat penakar yang sekarang ini digunakan adalah timbangan, baik yang manual atau

konvensional sampai dengan yang digital. Pada penimbangan selalu dilakukan penambahan

atau pengurangan sampai diperoleh berat yang sesuai. Waktu yang dibutuhkan cukup lama

sehingga mengurangi waktu produksi karena masih dilakukan secara manual.

Alat penakar berat otomatis masih sangat jarang ditemui bahkan mungkin belum

banyak dijual dipasaran. Kesimpulan ini didapatkan karena selama pencarian data oleh

penulis belum ditemui alat penakar yang dimaksudkan.

Penelitian ini pernah dilakukan oleh Yuliant Rochmatin Nuresa pada tahun 2011[1].

yang dipakai adalah sensor berat flexi force, mikrokontroler ATmega8535, masukan data

dilakukan melalui keypad dan untuk penampil digunakan LCD. Stepper motor dipergunakan

sebagai pengontrol jumlah bahan baku yang akan ditakar. Tiga jenis bahan dapat ditakar

oleh alat ini dengan maksimal berat 500 gram saja dikarenakan keterbatasan sensor yang

digunakan. Akurasi yang dicapai sebesar 70% dibandingkan timbangan digital lainnya.

Untuk penggunaan selama satu jam berturut – turut diperoleh nilai akurasi 60%.

Perbedaan dengan penelitian kali ini adalah menggunakan sensor berat strain gauge,

pengontrol takaran solenoid valve dan berat maksimal 2 Kg. Media pengujian yang dipakai

yaitu air. Diharapkan dengan metode ini akan memiliki ketelitian yang lebih baik.

Penelitian ini dimaksudkan supaya dapat diciptakan alat penakar berat yang teliti dan

pasti akan sangat berguna bagi industri makanan atau minuman. Alat ini diharapkan bisa

dipergunakan dalam bidang lain yang harus melakukan kegiatan penakaran.


2

1.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan model alat penakar berat yang teliti.

Manfaat penelitian ini bagi dunia industri makanan yaitu membantu dalam menakar bahan

makanan atau minuman yang akan diolah menjadi suatu produk yang berkualitas serta

menjadi acuan bagi penelitian selanjutnya sehingga mampu manghasilkan alat penakar berat

yang lebih teliti dan lebih baik.

1.3. Batasan Masalah

Dalam penelitian ini akan dibatasi supaya lebih mengarah pada tujuan yang

dikehendaki. Adapun batasan –batasan masalah tersebut adalah :

1. Mikrokontroler keluarga AVR ATmega digunakan sebagai pengolah data.

2. Sensor yang digunakan adalah modul strain gauge.

3. Data dimasukkan melalui keypad 4x4.

4. Data masukan dan hasil ditampilkan pada LCD 2x16.

5. Aliran bahan akan diatur oleh solenoid valve.

6. Kalibrasi berat wadah sangat diperlukan.

7. Media yang dipakai dalam penelitian adalah air.

8. Batasan berat yang diteliti : minimal 50 gram dan berat maksimal 2000 gram.

9. Ketelitian penakaran adalah 10 gram.

1.4. Metodologi Penelitian

Metode-metode yang dipergunakan untuk mencapai tujuan dalam penyusunan tugas

akhir ini adalah :

1. Studi literatur, yaitu dengan mencari data dan informasi dengan membaca jurnal-jurnal

yang sudah diterbitkan serta membaca buku-buku yang berkaitan dengan permasalahan

yang akan dibahas dalam tugas akhir ini.

2. Dokumenter, yaitu dengan mendapatkan dokumen, data penelitian atau arsip lainnya

yang dapat membantu penulis mengerjakan tugas akhir ini.

3. Perancangan subsistem hardware, yaitu mencari model sistem yang baik sesuai batasan

masalah yang sudah ditentukan untuk mencapai tujuan penelitian ini.

4. Pembuatan subsistem hardware. Diharapkan rangkaian hardware akan bekerja ketika

data diberikan melalui keypad. Solenoid valve akan terutup sehingga aliran berhenti


3

setelah tercapai berat yang diinginkan dan terbaca oleh sensor. Data dari keypad dan

hasil akan ditampilkan pada LCD.

5. Proses pengambilan data. Pengambilan data dengan berbagai input nilai berat yang

berbeda-beda dilakukan setelah hardware selesai dibuat. Data yang diambil adalah nilai

berat yang diinginkan dan berat sesungguhnya yang dihasilkan. Berat hasil penakaran

ditera dengan timbangan digital Camry EK5055 yang memiliki ketelitian 1 gram [2].

6. Analisa dan kesimpulan. Data-data yang diperoleh dibandingkan dan dilakukan analisa.

Ketepatan penutupan solenoid valve juga perlu diperhitungkan serta ketinggian keluaran

terhadap wadah sangat mempengaruhi nilai berat yang dihasilkan. Hal ini penting

karena masih terdapat bahan yang akan jatuh ke wadah setelah solenoid tertutup.

Perbandingan antara nilai yang diinginkan dengan nilai sesungguhnya adalah besar

error yang terjadi dan menunjukkan tingkat ketelitian alat yang telah dibuat.


4

`BAB II

DASAR TEORI

2.1. Mikrokontroler AVR ATmega8535 [3]

Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set

Computing) 8 bit. Semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit (16-bits word) dan sebagian

besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus instruksi clock.

Keluarga AVR yang akan dipakai dalam penelitian ini adalah ATmega8535. Tipe ini

memiliki performa yang sangat baik dengan tegangan kerja rendah. ATmega8535 mampu

mengolah program yang besar dengan multi instruksi. Konfigurasi, fitur, fungsi dan lainnya

yang dipakai dalam penelitian ini akan dibahas lebih lanjut.

2.1.1. Konfigurasi Pin ATmega8535

Konfigurasi pin ATMega8535 pada gambar 2.1 adalah sebagai berikut :

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catudaya.

2. GND merupakan ground pin.

3. Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC.

4. Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu

timer/counter, analog comparator dan SPI.

5. Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus, yaitu

analog comparator dan timer oscillator.

6. Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu analog comparator

dan external interrupt serta komunikasi serial.

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler.

8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan external clock.

9. AVCC merupakan pin masukan untuk tegangan ADC.

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC.


5

Gambar 2.1. Konfigurasi Pin ATMega8535

2.1.2. Fitur ATmega8535

Beberapa fitur yang disediakan ATmega8535 adalah :

1. Performa tinggi, termasuk mikrokontroler 8-bit AVR daya rendah.

2. Arsitektur RISC yang telah maju

a. 130 instruksi kuat – Most Single Clock Cycle Execution

b. 32 x 8 Register kerja multifungsi

c. Operasi statis penuh

d. Throughput hingga 16 MIPS pada 16 MHz

e. Multiplier 2-cycle on-chip

3. Program nonvolatile dan data memori

a. 8 kbytes In-System Self-Programmable Flash dengan kemampuan 10.000 write/erase

cycle

b. 512 bytes EEPROM dengan kemampuan 10.000 wirte/erase cycle

c. 512 bytes RAM internal

d. Penguncian program untuk keamanan sistem

4. I/O dan paket

a. 32 programmable I/O lines

b. 40 pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, 44-pad QFN/MLF

5. Tingkat kecepatan

a. 0 – 8 MHz untuk ATmega8535L

b. 0 - 16 MHz untuk ATmega8535


6

6. Tegangan operasi

a. 2,7 – 5,5 Volt untuk ATmega8535L

b. 4,5 – 5,5 Volt untuk ATmega8535

7. Fitur spesial mikrokontrolernya

a. Power-on reset dan deteksi programmable brown-out

b. Osilator RC kalibrasi internal

c. Interupt source external dan internal

d. Enam mode Sleep: Idle, ADC noise reduction, Power-save, Power-down, Stand-by,

dan Extended Stand-by.

8. Fitur Pheripheral

a. Dua timer/counter 8-bit dengan Separate Prescalers dan Compare Modes

b. Satu timer/counter 16-bit dengan Separate Prescalers, Compare Modes, dan

Capture Modes.

c. Counter real time dengan osilator terpisah

d. Empat channel PMW

e. 8 channel, 10-bit ADC

f. Serial interface dwikabel byte-oriented

g. Programmable serial USART

h. Master/slave SPI serial interface

i. On-chip analog comparator

2.1.3. Port pada ATmega8535

Dalam I/O lines terdapat empat port, yaitu port A, port B, port C dan port D yang

masing-masing mempunyai 8 pin I/O. Deskripsi tiap port adalah sebagai berikut :

1. Port A (PA7.. PA0) merupakan port yang digunakan sebagai masukan ADC (Analog to

Digital Converter), jika ADC tidak digunakan maka port A merupakan 8-bit port I/O

dua arah. Internal Pull-up Resistor terdapat pada port A, ketika pin di-set low “0” maka

arus akan mengalir jika Internal Pull-up Resistor diaktifkan.

2. Port B (PB7..PB0) merupakan 8-bit port I/O dua arah. Internal Pull-up Resistor juga

dimiliki oleh port B.

3. Port C (PC7..PC0) merupakan 8-bit port I/O dua arah. Internal Pull-up Resistor juga

dimiliki oleh port C.


7

4. Port D (PD7..PD0) merupakan 8-bit port I/O dua arah. Internal Pull-up Resistor juga

dimiliki oleh port D.

5. RESET merupakan pin jika diberikan masukan low “0” maka program yang telah dibuat

akan kembali dari awal.

Spesifikasi detil masing-masing port adalah sebagai berikut :

a) Port A

Fungsi tambahan Port A :

1) PA.0 ADC0 ( input ADC channel 0 )








Fungsi khusus Port A :

- Pada seri AVR ATmega8535 telah dilengkapi 8 saluran ADC internal dengan

fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC dapat dikonfigurasi baik secara

single ended input maupun differrential input. Selain itu, ADC ATmega8535

memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan

kemampuan filter derau yang sangat fleksibel, sehingga mudah disesuaikan dengan

kebutuhan ADC itu sendiri.

b) Port B

Fungsi tambahan pada Port B :

1) PB.0 T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)

XCK (USART External Clock Input/Output)

2) PB.1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

3) PB.2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

INT2 (External Interrupt 2 Input)

4) PB.3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output)

5) PB.4 SS (SPI Slave Select Input)

6) PB.5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)


8

7) PB.6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

8) PB.7 SCK (SPI Bus Serial Clock)

Fungsi khusus Port B :

1) MOSI, MISO, SCK berguna sebagai masukan downloader ISP.

2) T0/T1 sebagai masukan external timer atau external counter.

3) AIN0 dan AIN1 sebagai masukan komparator, AIN0 sebagai masukan positif (+)

sedangkan AIN1 sebagai masukan negatif (-).

c) Port C

Fungsi tambahan pada Port C :

1) PC.0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)

2) PC.1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)

3) PC.2 TCK (JTAG Test Clock)

4) PC.3 TMS (JTAG Test Mode Select)

5) PC.4 TDO (JTAG Test Data Out)

6) PC.5 TDI (JTAG Test Data In)

7) PC.6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1)

8) PC.7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2)

Fungsi khusus Port C :

1) SCL dan SDA merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai pengatur interface

serial 2 jalur.

2) TCK merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai operasi sinkronisasi dari JTAG

ke TCK. Jika pin ini digunakan seperti fungsi periferal tersebut maka pin ini tidak

dapat berfungsi sebagai I/O.

3) TMS merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai pengontrol navigasi mesin TAP.

Jika pin ini digunakan seperti fungsi periferal tersebut maka pin ini tidak dapat

berfungsi sebagai I/O.

4) TD0 merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai keluaran data serial dari data

register. Jika pin ini digunakan seperti fungsi periferal tersebut maka pin ini tidak

dapat berfungsi sebagai I/O.

5) TD1 merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai masukan data serial ke register

atau data register. Jika pin ini digunakan seperti fungsi periferal tersebut maka pin

ini tidak dapat berfungsi sebagai I/O.


9

6) TOSC1 dan TOSC2 jika disambungkan dengan kristal dan bit ASR serta bit ASSR

di-set “1” (high) untuk mengaktifkan asyncronous clocking dari Timer/Counter2

maka pin ini dapat digunakan sebagai masukan penguat osilator. Dalam keadaan

ini pin tidak dapat berfungsi sebagai I/O.

d) Port D

Fungsi tambahan pada Port D :

1) PD.0 RXD (USART Input Pin)

2) PD.1 TXD (USART Output Pin)

3) PD.2 INT0 (External Interrupt 0 Input)

4) PD.3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

5) PD.4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output)

6) PD.5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output)

7) PD.6 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

8) PD.7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

Fungsi khusus Port D :

1) RXD dan TXD merupakan pin yang digunakan untuk komnikasi serial.

2) INT0 dan INT1 merupakan pin yang digunakan sebagai masukan interupsi eksternal

0 dan masukan interupsi eksternal 1.

3) OC1A dan OC1B merupakan output untuk PWM mode fungsi timer dan OC1A/B

juga berfungsi sebagai output eksternal dari pembanding timer/counter A/B.

4) ICP1 merupakan pin yang berfungsi sebagai penampung input timer/counter 1.

5) OC2 merupakan pin yang dapat berfungsi sebagai output untuk PWM mode fungsi

timer dan OC2 juga berfungsi sebagai output eksternal dari pembanding

timer/counter.

2.1.4. ADC

ADC (Analog to Digital Converter) adalah suatu sistem yang merubah besaran

analog menjadi data digital. Fasilitas ini digunakan untuk mengambil data analog dari luar.

Fitur ADC yang terdapat pada ATmega8535 memiliki 8 input channel ADC dengan

resolusi 10 bit. ATmega8535 mampu diberi masukan tegangan analog sampai 8 saluran

secara bersamaan dengan ketelitian maksimal 10 bit (1024). Masukan tersebut berupa

tegangan yang dihasilkan dari sensor atau rangkaian pendukung lainnya.


10

2.1.4.1. Fitur ADC ATmega8535

Berikut ini adalah fitur ADC yang dimiliki oleh ATmega8535 :

a) Resolusi 10-bit

b) 0.5 LSB Integral Non-linearity

c) Akurasi mutlak ±2 LSB

d) Waktu konversi : 65 - 260 µs

e) Maksimum resolusi sampai dengan 15 kSPS

f) 8 Multiplexed Single Ended Input Channels

g) 7 Differential Input Channels

h) 2 Differential Input Channels with Optional Gain of 10x and 200x

i) Optional Left Adjustment for ADC Result Readout

j) Rentang tegangan masukan : 0 - VCCADC

k) Selectable 2.56V ADC Reference Voltage

l) Free Running or Single Conversion Mode

m) ADC Start Conversion by Auto Triggering on Interrupt Sources

n) Interrupt on ADC Conversion Complete

o) Sleep Mode Noise Canceler

2.1.4.2. Pengaturan Register ADC

Register-register I/O yang dipakai untuk konversi ADC antara lain ADMUX,

ADCSRA, ADCH-ADCL, ADCLAR dan SFIOR.

2.1.4.2.1. ADMUX – ADC Multiplexer Selection Register.

Register ADMUX berisi bit-bit yang mengatur pilihan kanal (MUX4:0), bit pengatur

penyajian data (ADLAR), dan bit-bit pemilih tegangan referensi (REFS1:0)

Gambar 2.2. Register ADMUX


11

a. Bit 7:6 – REFS1:0 : Bit pemilih tegangan referensi

Tabel 2.1. Tegangan Referensi ADC

b. Bit 5 – ADLAR : ADC Left Adjust Result

c. Bit 4:0 – MUX4:0 : Bit pemilih analog channel dan gain (lihat tabel 2.2)

Tabel 2.2. Input Channel and Gain Selections


12

2.1.4.2.2. ADCSRA – ADC Control and Status Register A

Register ADCSRA berisi bit-bit yang mengatur nilai prescaler (ADPS2:0), bit

aktivasi interupsi selesainya ADC (ADIE), bit penanda (flag) selesainya konversi (ADIF),

bit aktivasi penyulut otomatis ADC (ADATE), bit pemulai konversi (ADSC), dan bit

aktivasi ADC (ADEN).

Gambar 2.3. Register ADCSRA

a. Bit 7 – ADEN : ADC Enable

Diisi 1 untuk mengaktifkan ADC, diisi 0 untuk mematikan ADC sekaligus

memberhentikan konversi yang sedang berlangsung.

b. Bit 6 – ADSC : ADC Start Conversion

Pada mode single-conversion, set bit ini untuk memulai tiap konversi. Pada mode

free-running, set bit ini untuk konversi pertama kalinya. Bit ADSC bila dibaca akan

bernilai 1 selama proses konversi, dan bernilai 0 bila konversi selesai. Mengisi bit

ini dengan nilai 0 tidak akan mempunyai dampak.

c. Bit 5 – ADATE : ADC Auto Trigger Enable

Bila bit ini di-set 1 maka auto trigger ADC akan diaktifkan. ADC akan

memulai konversi pada saat tepi positif dari sumber sinyal trigger yang dipilih.

Sumber sinyal trigger ditentukan dengan mengatur bit ADTS pada register SFIOR.

d. Bit 4 – ADIF : ADC Interrupt Flag

Bit ini akan bernilai 1 pada saat ADC selesai mengkonversi dan data register telah

diperbarui. ADC Conversion Complete Interrupt akan dijalankan bila bit ADIE dan

bit-I pada register SREG di-set 1. ADIF akan di-clear secara hardware bila

mengerjakan penanganan vektor interrupt yang bersesuaian. Alternatifnya, ADIF

dapat di-clear dengan menuliskan 1. Hati-hati bila bekerja dengan Read-Modify-

Write pada ADCSRA, interrupt yang tertunda dapat dibatalkan. Hal ini juga

berakibat sama bila instruksi SBI dan CBI digunakan.


13

e. Bit 3 – ADIE : ADC Interrupt Enable

Mengisi bit ini dan bit-I pada register SREG menjadi 1 akan mengaktifkan ADC

Conversion Complete Interrupt.

f. Bit 2:0 – ADPS2:0 – Bit pemilih ADC Prescaler

Menentukan bilangan pembagi antara sumber clock XTAL ke clock ADC.

Tabel 2.3. ADC Prescaler

2.1.4.2.3. ADCL and ADCH – ADC Data Register

Register ADCH (ADC High-byte data) berisi data hasil konversi. Bentuk

penyajiannya ditentukan oleh bit ADLAR. Jika dibiarkan bernilai 0 (clear), register ini berisi

bit MSB dan MSB-1 dari data hasil konversi. Register ADCL (ADC Low-byte data) berisi

data hasil konversi. Bentuk penyajiannya ditentukan oleh bit ADLAR. Jika dibiarkan

bernilai 0 (clear), register ini berisi bit LSB+7 hingga LSB dari data hasil konversi.

Terdapat 2 kondisi ADCLAR, yaitu :

a. Bila ADCLAR = 0

Gambar 2.4. ADC Data Register jika ADCLAR = 0


14

b. Bila ADCLAR = 1

Gambar 2.5. ADC Data Register jika ADCLAR = 1

Setelah ADC selesai melakukan konversi, kedua register ini berisi hasil konversi.

Bila channel differensial dipilih maka hasilnya dalam format two’s complement. Saat ADCL

dibaca, data register tidak akan update data sampai ADCH dibaca. Jika hasilnya dirata

kiri (left adjust) dan hanya butuh 8-bit maka cukuplah dengan membaca ADCH. Jika butuh

10-bit, baca ADCL dahulu kemudian ADCH. ADC9:0: Hasil konversi ADC.

Resolusi 10 bit pada fitur ADC ATmega8535 artinya nilai ADC memiliki rentang

dari 0 sampai dengan 210 (0 – 1024). Berdasarkan resolusi tersebut maka hasil konversi pada

masukan tunggal (single ended conversion) adalah perbandingan Vin terhadap Vref dikalikan

dengan 1024.

2.1.4.2.4. SFIOR – Special Function Input/Output Register

Register SFIOR berisi beberapa bit yang terlibat dalam ADC, dan beberapa bit yang

terlibat dalam fitur lain. Bit-bit yang terlibat dalam ADC adalah bit-bit pemilih sumber

penyulut otomatis (ADTS2:0).

Gambar 2.6. Special Function I/O Register


15

a. Bit 7:5 – ADTS2:0 : ADC Auto Trigger Source

Bila ADATE dalam register ADCSRA di-set 1, maka nilai dalam bit-bit ini akan

menentukan sumber mana yang akan menyulut konversi ADC. Bila bit ADATE

bernilai 0, maka bit-bit ini tidak akan mempunyai efek. Sebuah konversi disulut oleh

sinyal tepi positif dari interrupt flag yang dipilih. Perlu diingat bahwa

memindah sumber trigger yang diberi nilai 0 ke sumber trigger lain yang di-set akan

menyebabkan tepi positif pada sinyal trigger. Bila ADEN dalam register

ADCSRA di-set, juga akan memulai konversi. Memindah mode ke mode free-

running tidak akan menyebabkan pulsa trigger, meskipun bila flag interrupt ADC

di-set.

Tabel 2.4. ADC Auto Trigger Source Selections

b. Bit 4 – RES : Reserved bit

Bit cadangan, bila dibaca hasilnya nol.

2.1.5. Reset

Pin reset digunakan untuk mengembalikan mikrokontroler ke kondisi semula.

Rangkaian reset merupakan bagian dari sistem minimum pada mikrokontroler. Komponen

yang dipakai adalah tombol reset dan kapasitor. Tidak menggunakan resistor karena sudah

ada Reset Pull-up Resistor di dalam ATmega8535 sebesar 30 kΩ - 60 kΩ [3].


16

Gambar 2.7. Rangkaian Charge dan Discharge pada Kapasitor [4]

Rangkaian reset pada dasarnya adalah rangkaian seri antara resistor dan kapasitor

seperti pada gambar 2.7. Pada saat terhubung ke sumber tegangan (posisi 1) maka kapasitor

akan menyimpan arus listrik sampai tegangan kapasitor sama dengan tegangan sumber.

Namun saat antar kedua kaki terhubung singkat (posisi 2) maka kapasitor akan membuang

muatannya sampai tegangan kapasitor habis[4]. Grafik charge dan discharge dapat dilihat

pada gambar 2.8.

Gambar 2.8. RC Time Constant [4]

Waktu yang diperlukan untuk pengisian dan pengosongan disebut RC time

constant. Kondisi pengosongan yang dipergunakan dalam sistem reset. Time constant ( )

dan tegangan (VC) pada waktu (t) tertentu sangat tergantung dengan nilai hambatan (R) dan

kapasitansinya (C) pada sumber tegangan E [4].


17

2.2. Strain Gage [5]

Strain gage adalah sensor yang digunakan untuk mengukur perubahan fisik

(deformasi) dan perubahan resistansi pada material tertentu. Struktur dari strain gage

ditunjukkan pada gambar 2.9. Sensor ini dipasang pada bagian yang hendak diukur besar

strain yang terjadi. Perubahan penampang permukaan akan mempengaruhi perubahan

penampang strain gage.

Gambar 2.9. Struktur Strain Gage

Setiap material memiliki resistansi yang berbeda-beda. Gaya yang diberikan akan

merubah besarnya resistansi karena terjadi deformasi pada penampang. Perubahan nilai

hambatan (R) sangatlah kecil maka diperlukan rangkaian Wheatstone Bridge untuk

merubahnya menjadi tegangan keluaran. Rangkaian Wheatstone Bridge ditunjukkan pada

gambar 2.10.

Gambar 2.10. Jembatan Wheatstone


18

Tegangan keluaran sensor (e) adalah perbandingan antar hambatan dikalikan dengan

tegangan masukan (E). Perhitungan untuk mencari tegangan keluaran pada Jembatan

Wheatstone ditunjukkan pada persamaan 2.3.

2.3. Pengkondisi Sinyal [6]

Rangkaian pengkondisi sinyal merupakan rangkaian untuk mengubah level tegangan

sesuai dengan yang diinginkan. Ketidaksesuaian level tegangan antara keluaran analog

sensor dan masukan mikrokontroler dapat diatasi dengan membuat rangkaian pengkondisi

sinyal. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian penguat atau amplifier.

Penguat yang dipakai dalam penelitian ini adalah penguat instrumentasi. Rangkaian

penguat instrumentasi memiliki nilai-nilai hambatan dengan kondisi R1 = R4, R2 = R5 dan

R6 = R7 sehingga diperoleh besar penguatan (Av) :

Gambar 2.11. Rangkaian Penguat Instrumentasi


19

2.4. Keypad 4x4 [7]

Pada penelitian ini digunakan keypad matrix 4x4 yang berfungsi sebagai perangkat

input data ke dalam sistem melalui mikrokontroler. Keypad memiliki fungsi sebagai

interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia.

Keypad matriks merupakan tombol normally open yang disusun berdasarkan baris

dan kolom yang bertujuan untuk dapat mengurangi penggunaan pin masukan pada

mikrokontroler. Sebagai contoh pada Gambar 2.12 ditunjukan bahwa pada keypad matriks

4x4 cukup menggunakan 8 pin untuk 16 tombol yang disediakan. Hal tersebut dapat

dimungkinkan karena konfigurasi rangkaian yang disusun saling terhubung setiap satu

kolom dan satu baris.

Konfigurasi yang ada menjadikan penggunaan baris atau kolom secara bersama, maka

tidak mungkin untuk dapat dilakukan pengecekan dua tombol atau lebih secara bersama

dalam satu siklus waktu. Untuk mengetahui tombol mana yang ditekan maka dilakukan

teknik scanning dari bagian kolom terhadap baris atau sebaliknya. Jika semua kolom diberi

nilai awal low, pada saat terdapat tombol yang ditekan maka akan bernilai high. Misal kolom

1 baris 1 bernilai high berarti yang ditekan adalah tombol 1, dan seterusnya.

Gambar 2.12. Keypad Matriks 4x4

2.5. LCD 2x16

Setiap data masukan dari keypad dan hasil keluaran dari sensor akan ditampilkan

melalui sebuah perangkat yaitu LCD. Liquid crystal display (LCD) adalah suatu jenis media

tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Sumber cahaya di dalam

perangkat LCD adalah lampu neon berwarna putih yang berada di bagian belakang


20

susunan kristal cair. LCD 2x16 menandakan bahwa LCD dapat menampilkan sebanyak

2x16 karakter. Gambar 2.13 menunjukan contoh dari LCD 2x16.

Gambar 2.13. LCD 2x16 [8]

LCD akan berfungsi dengan baik jika kita memasang sesuai dengan konfigurasi pin

yang sudah ditentukan seperti pada table di bawah ini.

Tabel 2.5. Fungsi dan Konfigurasi Pin LCD 2x16 [8]

Pin Nama Fungsi

1 VSS Ground

2 VDD +5V

3 VEE Tegangan kontras (kira-kira 0V)

4 RS Register Select (0 = Register instruksi 1 = Register data)

5 R/W Read / Write, untuk memilih mode tulis atau baca0 = mode tulis dan 1 = mode baca

6 E 0 = enable (mulai menahan data ke LCD) dan 1 = disabled

7 D0 Data bit 0, LSB

8 D1 Data bit 1

9 D2 Data bit 2

10 D3 Data bit 3

11 D4 Data bit 4

12 D5 Data bit 5

13 D6 Data bit 6

14 D7 Data bit 7, MSB


21

2.6. Solenoid Valve

Solenoid valve adalah perangkat elektromekanis digunakan untuk mengendalikan

cairan atau aliran gas. Solenoid valve dikendalikan oleh arus listrik, yang dijalankan melalui

koil. Ketika kumparan diberi energi, medan magnet dibuat, menyebabkan sebuah pendorong

dalam kumparan untuk bergerak. Tergantung pada desain katup, plunger akan membuka

atau menutup katup. Ketika arus listrik dihentikan dari kumparan, katup akan kembali ke

kondisi semula [9].

2.6.1. Cara kerja Solenoid Valve [9]

Pada direct-acting solenoid valves, plunger langsung membuka dan menutup sebuah

lubang di dalam katup. Pada katup yang dioperasikan pilot (juga disebut tipe servo), plunger

membuka dan menutup lubang pilot. Tekanan jalur masuk, yang dipimpin melalui lubang

pilot, membuka dan menutup segel katup.

Cara kerja solonid valve seperti ditunjukkan pada gambar 2.14. Media dikontrol oleh

katup dan masuk melalui lubang masukan (2). Media harus mengalir melalui lubang orifice

(9) sebelum menuju ke lubang keluaran (3). Orifice ditutup dan dibuka oleh plunger (7).

Katup seperti gambar di atas adalah solenoid valve normal tertutup. Katup biasanya

tertutup menggunakan pegas (8) yang menekan ujung plunger terhadap pembukaan lubang.

Sealing di ujung plunger membuat media memasuki lubang, sampai plunger terangkat oleh

medan elektromagnetik yang diciptakan oleh koil (5).

Gambar 2.14. Prinsip Kerja Solenoid Valve


22

2.6.2. Electric Solenoid Valve G1/2 (Normally Closed) [10]

Solenoid valve yang akan digunakan adalah electric solenoid valve G1/2 (normally

closed). Katup ini dengan catu daya 12 VDC yang memiliki 1 port masukan dan 1 port

keluaran dengan ukuran 1/2 inchi. Sangat baik untuk cairan dengan viskositas rendah dan

katup ini banyak digunakan diberbagai aplikasi, contohnya pada kran otomatis. Gambar

2.15 menunjukkan bentuk fisik dari electric solenoid valve G1/2-normally closed.

Gambar 2.15. Electric Solenoid Valve G1/2 (Normally Closed)

Spesifikasi electric solenoid valve G1/2 (normally closed) :

1. Tegangan kerja : 12VDC

2. Arus maksimum: 450mA

3. Mode operasi : normally closed

4. Inlet/Outlet ports: G1/2”

5. Material / bahan : nylon / stainless steel / Polyoxymethylene

6. Value type : diaphragm valve (dioperasikan oleh servo)

7. Filter screen: stainless steel inlet filter

8. Suhu kerja maksimum : 120°C

9. Range tekanan operasi : 0.02 – 0.8 MPa

10. Umur pakai : 200.000+

2.7. Transistor Sebagai Saklar [11]

Salah satu fungsi transistor yang sederhana adalah sebagai saklar. Pada rangkaian ini

terdapat hambatan RB pada kaki basis dan RC pada kaki kolektor, sedangkan kaki emitor

dihubungkan ke ground. Skema rangkaian dapat dilihat pada gambar 2.16.


23

Gambar 2.16. Transistor Sebagai Saklar

Fungsi saklar bisa dilihat pada gambar 2.17 yang menjelaskan kondisi transistor saat

cutt-off dan saturation. Pada bagian (a), basis dan emitor tidak dalam kondisi bias maju

sehingga memiliki kondisi saklar terbuka antara kolektor dengan emitor. Kebalikan dengan

itu, pada bagian (b) terdapat bias maju sehingga kolektor dan emitor dalam kondisi saklar

tertutup. Arus pada kolektor mencapai saturasi sehingga ada tegangan yang mengalir dari

kaki kolektor ke emitor, kondisi ini pula yang membuat Vout terhadap ground memiliki nilai

tegangan yang dapat dipergunakan untuk mengaktifkan komponen atau alat tertentu.

Gambar 2.17. Transistor pada Kondisi Cutt-off dan Saturation

Pada saat cut-off (basis-emitor tidak bias maju) dan IB = 0 maka tegangan antara

kolektor-emitor (VCE) sama dengan tegangan catu dayanya (VCC).


24

Basis-emitor bias maju akan menyebabkan arus kolektor maksimal sehingga tercipta

kondisi saturasi (VCE dianggap nol). Arus pada kaki kolektor (IC) adalah tegangan catu daya

(VCC) dibagi dengan nilai hambatan (RC) pada kaki kolektor. Arus pada kaki basis (IB) sama

dengan arus pada kaki kolektor dibagi dengan besar penguatan transistor (βdc).

Pada saat transistor aktif maka tegangan pada RB (VRB) adalah tegangan input (Vin)

dikurangi tegangan bias maju transistor (VBE).


25

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Perancangan Hardware

Hardware dirancang untuk memenuhi tujuan penelitian. Hubungan antar masing-

masing hardware dan fungsinya dalam sistem dapat dilihat dalam diagram blok pada gambar

3.1. Masukan diberikan oleh keypad dan sensor berat, pengolah data dilakukan oleh

mikrokontroler. Keluaran mikrokontroler terhubung dengan solenoid valve sebagai aktuator.

Masukan dari keypad dan hasil pengukuran dari sensor berat ditampilkan melalui LCD.

Semua hardware membutuhkan supply tegangan sesuai dengan kebutuhan masing-masing.

Gambar 3.1. Diagram Blok Perancangan Hardware

3.1.1. Komponen Mekanik

Komponen mekanik adalah komponen-komponen yang mendukung hardware lain

sehinggga peralatan penelitian dapat berfungsi dengan baik. Yang termasuk dalam kelompok

ini adalah kerangka, saluran, wadah dan komponen lain yang diperlukan dalam sistem.

Wadah penampung terletak di atas kerangka. Pada bagian bawah wadah penampung terdapat

keluaran berupa saluran yang akan melewati sebuah solenoid valve. Cairan akan keluar dan

jatuh ke dalam wadah takar yang diletakkan di atas sensor berat. Skema dapat dilihat pada

gambar 3.2.

LCDMicrocontroller

Keypad

Solenoid ValvePowerSupply

Bagian yangmembutuhkan

Sensor Berat


26

Gambar 3.2. Skema Perancangan Komponen Mekanik

Keterangan gambar :

a. Wadah penampung (galon air 19 liter / Ø22cm x 45cm).

b. Saluran (pipa atau selang Ø0,5 inch).

c. Solenoid valve.

d. Wadah takar plastic (Ø15cm x 20cm).

e. Sensor berat / modul timbangan digital EK5055 (48cm x 36cm x 26,5cm).

f. Kerangka plastik (25cm x 25cm x 40cm).

3.1.2. Minimum System ATmega8535

Sistem minimum mikrokontroler adalah sistem elektronika yang terdiri dari

komponen-komponen dasar yang dibutuhkan oleh suatu mikrokontroler untuk dapat

berfungsi dengan baik. Mikrokontoler membutuhkan dua elemen (selain power supply)

untuk berfungsi: Kristal Oscillator (XTAL) dan rangkaian RESET. Fungsi dari XTAL adalah

memompa data. Rangkaian RESET digunakan untuk memulai kembali pembacaan program

pada saat mikrokontroler mengalami gangguan dalam mengeksekusi program.

Pada sistem minimum AVR khususnya ATmega8535 terdapat elemen rangkaian

pengendalian ADC: AGND (= GND ADC), AVCC (VCC ADC), dan AREF (= Tegangan

Referensi ADC). Konektor ISP untuk mengunduh (download) program ke mikrokontroler.

a

d

e

b

c

f


27

Rangkaian sistem minimum mikrokontroler AVR ATmega8535 dapat dilihat pada gambar

3.3.

Komponen yang dibutuhkan dalam pembuatan sistem minimum untuk ATmega8535

adalah :

a. Dua buah kapasitor 22 pF untuk rangkaian XTAL [2].

b. Sebuah XTAL 16MHz sebagai external clock.

c. Sebuah kapasitor 22 pF untuk rangkaian RESET.

d. Sebuah push button sebagai tombol RESET.

AREF tidak dihubungkan ke sumber tegangan karena dalam rancanagn ini

dipergunakan tegangan referensi internal sebesar 2,56 volt [3]. AVCC tetap terhubung ke

sumber tegangan +5 volt.

Gambar 3.3. Minimum System ATmega8535 dengan Masukan ADC

Rangkaian RESET menggunakan Reset Pull-up Resistor yang sudah ada pada

mikrokontroler dan sebuah external capacitor. Perhitungan untuk menentukan nilai

kapasitor tersebut dengan mengacu pada datasheet ATmega8535 sebagai berikut [3]:

a. Tegangan kerja mikrokontroler = E = 5 volt.

b. Reset Pull-up Resistor = RRST = 30 kΩ - 60 kΩ.

c. VRST = VC = 0,9 volt.

d. tRST = 1,5 µs.


28

3.1.3. Sensor Berat (Modul Timbangan Digital)

Pada penelitian ini sensor berat yang dipergunakan adalah strain gauge yang terdapat

dalam sebuah modul timbangan digital Camry EK5055 seperti pada gambar 3.4[2]. Nilai

resistansi (R) yang terdapat dalam modul seperti pada persamaan 2.3. dan gambar 2.10 tidak

diketahui, namun bisa dilakukan pengukuran tegangan keluaran sensor (e) dengan

pembebanan yang berbeda-beda. Data diambil dengan tegangan masukan (E) sebesar 3 volt

DC dari 2 buah batere 1,5 volt.

Gambar 3.4. Modul Timbangan Digital Camry EK5055 [2]


29

Hubungan antara berat ditimbang dengan tegangan keluaran yang dihasilkan dari

sensor adalah sebagai berikut :

Tabel 3.1. Hubungan antara Berat Ditimbang dan Tegangan Keluaran Sensor

Berat (Gram) 0 350 740 1189 1660 2151 2623 3130 3690 4256 4752 5000

e (mV) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,1

Gambar 3.4. Hubungan antara Berat Ditimbang dan Tegangan Keluaran Sensor

Grafik hubungan antara berat ditimbang dengan tegangan keluaran sensor

merupakan garis linear. Dengan y sebagai nilai tegangan keluaran (mV) dan x sebagai nilai

berat (gram) yang ditimbang serta m adalah gradient garis maka diperoleh persamaan dan

hasil perhitungan sebagai berikut :

3.1.4. Penguat Instrumentasi

Pada bagian ini dilakukan perhitungan untuk mencari nilai hambatan yang akan

dipakai pada penguat instrumentasi. Dasar dari perhitungan adalah tegangan maksimal

keluaran yang diharapkan dari pengondisi sinyal adalah sama dengan tegangan referensi

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

e (m

V)

Berat (Gram)


30

internal ADC dari ATmega8535 sebesar 2,56 volt [3]. Penguat yang dipergunakan adalah

LM741 dengan tegangan masukan 15 volt DC [12].

Perhitungan kembali :

Gambar 3.5. Rancangan Penguat Instrumentasi


31

3.1.5. Solenoid Driver (Transistor Sebagai Saklar)

Solenoid driver dihubungkan pada portB.4 mikrokontroler ATmega8535. Arus

maksimal IC yang melewati solenoid valve sebesar 450 mA [10]. Transistor yang dipakai

adalah TIP31 dengan IC maksimal 3A. Berdasarkan spesifikasi TIP31 didapatkan besar β =

hFE = 150 pada saat IC = 450mA [13]. Untuk menghindari arus balik maka dipasang diode

1N4001 yang mampu menahan tegangan balik sebesar 50V DC [14].

Gambar 3.6. Rangkaian Solenoid Driver

Berdasarkan data di atas maka dapat dihitung nilai RBasis = R8 :

Perhitungan kembali :


32

3.1.6. Wiring Keypad 4x4

Keypad 4x4 sebagai perangkat untuk memberikan masukan data dihubungkan ke

portD pada ATmega8535. Pada perancangan ini pin-pin kolom (portD.0-3) sebagai masukan

sedangkan pin-pin baris (portD.4-7) sebagai keluaran. Koneksi antara keypad 4x4 dengan

mikrokontroler ATmega8535 adalah sebagai berikut :

Tabel 3.2. Wiring keypad 4x4 pada ATmega8535

ATMEGA 8535 KEYPAD 4X4

PORTD.0 Pin 1 (input)




PORTD.4 Pin A (output)

PORTD.5 Pin B (output)

PORTD.6 Pin C (output)

PORTD.7 Pin D (output)

Gambar 3.7. Rangkaian Keypad 4x4 pada ATmega8535


33

3.1.7. Wiring LCD 2x16

LCD berfungsi menampilkan data yang diberikan dari perangkat pengolah data,

misalnya mikrokontroler. Pada perancangan ini LCD dihubungkan ke portC dari

ATmega8535. Koneksi antara LCD 2x16 dengan ATmega8535 ditunjukkan pada tabel 3.3

dan gambar 3.8. Pin VSS terhubung ke ground dan pin VDD terhubung ke VCC (+5V).

Tabel 3.3. Wiring LCD 2x16 pada ATmega8535

ATMEGA 8535 LCD 2x16

PORTC.0 Pin RS

PORTC.1 Pin R/W

PORTC.2 Pin E

PORTC.3 Tidak tersambung

PORTC.4 Pin D4

PORTC.5 Pin D5

PORTC.6 Pin D6

PORTC.7 Pin D7

Gambar 3.8. Rangkaian LCD 2x16 pada ATmega8535


34

3.2. Perancangan Program

Program dirancang dengan berdasarkan flowchart yang telah dibuat yaitu :

a. Sistem

b. Kalibrasi

c. Penakaran

d. Pilihan sendiri

3.2.1. Sistem

Sistem adalah rancangan secara umum program yang akan dibuat. Di dalamnya

memuat seluruh sub-sub program. Sistem dimulai dengan inisialisasi pada port

mikrokontroler. Langkah selanjutnya selanjutnya adalah kalibrasi untuk memastikan berat

yang ditakar sesuai dengan keluaran hasil. Proses kalibrasi selesai dan dilanjutkan dengan

proses penakaran hingga berat sesuai dengan yang diinginkan. Flowchart dari sistem dapat

dilihat pada gambar 3.9.

Gambar 3.9. Flowchart Sistem

3.2.2. Kalibrasi

Program selalu diawali dengan inisialisasi pada port mikrokontroler. Wadah yang

diletakkan di atas sensor berat akan ditimbang dan nilainya akan ditampilkan pada LCD.

Mulai

Inisialisasi PortMikrokontroler

Kalibrasi

Penakaran

Selesai


35

Tombol bintang (*) adalah sebagai tombol reset yang berarti membuat nilai awal adalah nol.

Angka 0 (nol) akan ditampilkan pada layar LCD. Flowchart proses kalibrasi dapat dilihat

pada gambar 3.10.

Gambar 3.10. Flowchart Proses Kalibrasi

3.2.3. Penakaran

Program proses penakaran diawali dengan inisialisasi port mikrokontroler. Pada awal

sebelum penakaran terjadi, LCD akan menampilkan informasi tentang tombol-tombol menu.

Pilihan pertama adalah tombol huruf yang sudah menyediakan nilai berat tertentu (250 gram,

500 gram, 1.000 gram, 2.000 gram). Pilihan kedua adalah pilihan sendiri (customize) dengan

langsung menekan tombol-tombol angka.

Setiap tombol yang ditekan akan ditampilkan pada LCD. Proses penakaran dimulai

dengan solenoid valve yang aktif dan membuka katupnya sehingga cairan mengalir. Cairan

Mulai


Timbangwadah

Tampilan LCD

Selesai

Input tombolReset (*)

Tampilan LCD


36

akan jatuh dalam wadah yang diletakkan diatas sensor berat. Setelah nilai berat tercapai

maka mikrokontroler memberikan perintah off sehingga katup tertutup dan cairan berhenti

mengalir. Hasil penakaran ditampilkan pada LCD dan proses penakaran selesai. Flowchart

proses penakaran dapat dilihat pada gambar 3.11.

Mulai


Tampilan LCD

Inputkeypad

TombolA=250 gr

TombolB=500 gr

TombolC=1000 gr

TombolD=2000 gr

Pilihansendiri

Tidak

Tidak

Tidak

Tidak

Ya

A

Tampilan LCD

Solenoid ON

Berat >= inputkeypad

Solenoid OFF

Selesai

Ya

Ya

Ya

A

Ya

B

B

Tidak

Tampilan LCD

Gambar 3.11. Flowchart Proses Penakaran


37

3.2.4. Pilihan Sendiri

Program yang mengatur input keypad pada penelitian ini dimulai dengan inisialisasi

port mikrokontroler. Data masukan diperoleh dari tombol keypad yang ditekan saat

memasukkan nilai berat yang akan ditakar. Satuan berat yang dipakai dalam program ini

adalah gram. Data tersebut kemudian akan ditampilkan pada LCD jika memenuhi batasan-

batasan dalam program.

Nilai berat yang dimasukkan harus merupakan kelipatan dari 10 gram, minimal 50

gram dan maksimal 2.000 gram. Kelipatan 10 dipakai karena ketelitian yang diharapkan

adalah 10 gram. Penakaran dibatasi dari 50 – 2000 gram untuk mengatasi galat pada saat

penakaran. Flowchart proses pilihan sendiri dapat dilihat pada gambar 3.12.

Mulai


InputKeypad

Tampilan LCD

Apakahkelipatan

10?

Apakah ≥ 50?

Apakah ≤ 2000?

Selesai

Ya

Ya

Ya

Tidak

Tidak

Tidak

Gambar 3.12. Flowchart Proses Pilihan Sendiri


38

Berikut ini adalah uraian ketelitian penakaran dengan berdasarkan pada ketelitian

ADC 10 bit dan tegangan referensi internal ADC :


39

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas hasil dari sistem yang telah dirancang sebelumnya. Alat dan

sistem tersebut diuji dan diambil data untuk mengetahui apakah sesuai dengan tujuan awal

dari pembuatan alat. Data yang diambil adalah berat air yang keluar dan diukur dengan alat

ukur yang standar atau alat pembanding. Nilai masukan pada sistem dibandingkan dengan

hasil keluaran sistem untuk mengetahui error.

4.1. Hardware Mekanik dan Elektronik

Hardware alat penakar berat air terdiri dari tiga bagian utama, yaitu mekanik, supply

tegangan dan bagian elektronik. Berikut uraian masing-masing bagian.

4.1.1. Hardware Mekanik dan Supply Tegangan

Alat penakar berat air berbasis mikrokontroler dibuat dari dispenser yang memiliki

bagian-bagian seperti ditunjukkan pada gambar 4.1. dan gambar 4.2.

Gambar 4.1. Tampak Depan Alat Penakar Berat

Dispenserbox

LCD

Keypad

Pipakeluaran

Galon air19 liter

GelasUkur 2L

Modulsensorberat


40

Bagian-bagian dari alat terdiri dari dispenser sebagai rangka utama, galon air 19 liter sebagai

tampungan, LCD 2x16 untuk menampilkan karakter data, keypad membran matrik 4x4

untuk masukan data, pipa sebagai saluran keluaran air yang akan ditakar dan timbangan

sebagai sensor berat.

Untuk mendapatkan hasil yang baik dari sistem maka rancangan alat dan sistem telah

dirubah. Pompa akuarium ditambahkan karena tekanan air tidak cukup membuka katub pada

solenoid valve. Pengujian telah dilakukan tanpa pompa dengan hasil aliran yang sangat kecil

bahkan kadang air tidak keluar.

Gambar 4.2. Tampak Dalam Sistem Penakar Berat Air

Gambar di atas menunjukkan alat bagian dalam dispenser yang terdiri atas power supply,

pompa akuarium, solenoid valve, relay dan saluran masukan maupun keluaran air.

4.1.2. Hardware Elektronik

Hardware elektronik dari alat penakar berat air berbasis mikrokontroler ditunjukkan pada

gambar 4.3. Elektronik pada sistem penakar berat air ini terdiri dari LCD 2x16, sistem

Relay

Solenoidvalve

Pompa akuarium220 AC

Supply 5V DCdan 12/-12 V DC

Salurankeluaran

Supply 12V DCuntuk driver

Saluran daritampungan


41

mikrokontroler ATMega 8535, keypad 4x4, sensor berat strain gauge, penguat instrumentasi

dan driver.

Gambar 4.3. Panel Elektronik

LDC 2x16 sebagai penampil, mikrokontroler ATMega 8535 sebagai kendali utama,

keypad 4x4 sebagai masukan data dari pengguna alat, modul timbangan sebagai sensor berat,

penguat instrumentasi sebagai penguat tegangan dari sensor menuju mikrokontroler dan

driver yang mengendalikan relay, pompa dan solenoid valve.

Gambar 4.4. Penguatan 2 Tahap dengan OP07 CP

LCD 2x16

Inputkeypad

SistemmikrokontrolerATMega 8535

Driver untukvalve danpompa

Potensiokontras LCD

Penguatinstrumentasi

Masukan darisensor berat


42

Terdapat perubahan rancangan pada penguat instrumentasi. Penguatan 2.392,52 kali

yang dikuatkan satu tahap diubah menjadi dua tahap, penguatan instrumentasi dan inverting.

Dilakukan perubahan karena hasil pengujian yang tidak stabil pada penguatan satu tahap

dengan masukan tegangan yang sangat kecil dari sensor yaitu di bawah 0,1 mV. Gambar 4.5.

merupakan rangkaian PCB dari skema gambar 4.4.

Gambar 4.5. Rangkaian PCB Penguatan 2 Tahap dan Driver

Perubahan kedua adalah IC yang semula menggunakan LM741 diubah menjadi

OP07 CP [15] yang memiliki karakter ultralow offset, low noise, cocok untuk aplikasi

instrumentasi dan sensor strain gauges. Hasil pengujian dengan LM741 menunjukkan derau,

noise dan offset yang terlalu besar pada sistem. Besar penguatan menjadi tidak sesuai dengan

harapan dan tidak stabil, bahkan selalu lebih besar dari penguatan yang seharusnya. OP07

CP lebih sesuai untuk penguatan strain gauge dan instrumentasi.

4.2. Cara Penggunaan Alat Penakar Berat

Cara penggunaan alat penakar berat bisa dilihat pada bagian depan panel seperti

gambar 4.6. atau mengikuti petunjuk yang diberikan pada layar LCD.


43

Gambar 4.6. Tampilan Sistem dan Tombol Keypad

1. Masukkan steker ke stop kontak jaringan listrik 220VAC.

2. Letakkan wadah ke atas sensor berat.

3. Tekan saklar yang terdapat pada bagian belakang dispenser pada posisi On.

4. Pada layar LCD 2x16 akan muncul tulisan “Selamat Datang” dan “Tekan ON”

5. Permintaan kalibrasi wadah akan muncul.

6. Petunjuk kalibrasi muncul berupa perintah “Tekan Clear” dan layar akan menunjukkan

tampilan berat wadah yang dipergunakan.

7. Tekan tombol Clear dan nilai berat berubah menjadi 0 (nol).

8. Muncul perintah berikutnya untuk memasukkan nilai berat tertentu.

9. Cara memasukkan berat ada 2 :

a. Tekan tombol instan 250, 500, 1.000 dan 2.000 gram.

b. Tekan tombol angka sesuai keinginan dengan syarat berat minimal adalah 50 gram

dan kelipatan 10 gram. Berat maksimal yang bisa ditimbang adalah 2.000 gram.

Angka yang ditekan pertama akan muncul paling kiri (angka ke-1) dan seterusnya ke

kanan sampai angka ke-3 dan akan kembali ke angka ke-1 pada penekanan ke-4 dan

terus berulang.

c. Tekan tombol Clear untuk mereset menjadi nol.

10. Tekan Enter(ON) untuk menyatakan selesai. Jika nilai berat kurang dari 50 gram maka

akan muncul peringatan “Terlalu Ringan” dan “Berat Min 50 gr”. Sebaliknya jika nilai

250

500

1.000

2.000ClearON

Enter


44

berat lebih besar dari 2.000 gram maka akan muncul peringatan “Terlalu Berat” dan

“Berat Max 2.000 gr”

11. Jika nilai berat sesuai dengan batasan alat maka akan diproses.

12. Setelah penakaran selesai maka akan akan muncul sesaat tampilan “proses selesai” dan

nilai hasil penakaran.

13. Tampilan kembali ke awal dan bisa mulai kalibrasi untuk penakaran berikutnya.

4.3. Percobaan Alat

4.3.1. Percobaan Alat Dengan Rangkaian Lengkap

Percobaan alat berupa pengambilan data dilakukan namun tidak dilanjutkan karena

tidak stabilnya sistem. Setiap kali dijalankan sistem penakaran, perintah yang diberikan

selalu memiliki hasil yang berubah-ubah sangat ekstrim. Setelah nilai berat dimasukkan baik

dengan pilihan sendiri atau instan, kadang proses dianggap selesai tanpa ada hasil diperoleh,

namun kadang terjadi proses penakaran yang terlalu lama, seakan tidak tercapai berat yang

diminta. Pengambilan data bisa dianggap tidak berhasil dari sistem dan hardware yang telah

dibuat. Untuk seterusnya akan dibahas pada bagian analisa.

4.3.2. Percobaan Alat Dengan Rangkaian Yang Disederhanakan

Sistem yang telah dibuat begitu komplek, sehingga mempengaruhi hasil keluaran

yang tidak stabil. Untuk mengetahuinya maka dilakukan percobaan berupa perubahan alat

menjadi lebih sederhana. Masukan keypad dan keluaran driver dihilangkan. Mikrokontroler

hanya memiliki satu masukan dari penguat instrumentasi dan satu keluaran ke LCD 2x16.

Program mikrokontroler hanya untuk membaca ADC dari sensor yang tetap dilewatkan

melalui penguat instrumentasi dua tahap. Hasil pembacaan data dan konversi berat

ditampilkan pada LCD.

Alat dibuat pada sebuah multiplex tebal 5 mm dan disusun seperti pada gambar 4.7.

Sistem keypad dan driver yang merupakan perangkat penakaran dihilangkan pada percobaan

ini. Rangkaian lebih sederhana dengan satu power supply dan kabel lebih sedikit.

Diharapkan dengan rangkaian dan sistem yang lebih sederhana akan diperoleh hasil yang

lebih stabil.

Pada intinya perubaan alat menjadi lebih sederhana adalah untuk melihat apakah

sensor berat bekerja ketika diberikan beban yang berubah-ubah. Penguat yang dirancang


45

juga diamati apakah bekerja sesuai dengan perubahan berat dan perubahan tegangan pada

sensor berat. Untuk mengetahuinya dilakukan dengan pengukuran tegangan keluaran pada

sensor dan penguat serta terjadinya perubahan nilai pada LCD.

Gambar 4.7. Alat Yang Sudah Disederhanakan

Dilakukan percobaan dan pengambilan data pada alat baru yang telah

disederhanakan. Pengambilan data dilakukan untuk mengetahui hubungan antara nilai berat

yang diminta dengan nilai step ADC, nilai berat yang dihasilkan dan error yang terjadi. Nilai

tegangan keluaran pada sensor dan penguat instrumentasi juga diambil untuk memastikan

adanya perubahan tegangan saat nilai beban berubah. Data hasil percobaan ditunjukkan pada

tabel 4.1. dan grafik hubungan antara step ADC dengan nilai set point berat ditunjukkan

pada gambar 4.8. Hubungan antara tegangan keluaran sensor terhadap penguat instrumentasi

ditunjukkan pada gambar 4.9. Hubungan antara tegangan keluaran baik pada sensor maupun

penguat instrumentasi terhadap nilai berat ditunjukkan pada gambar 4.10.

Multiplex

BebanTimba

ngan

Power Supply

PenguatInstrumentasi

Mikrokontroler

ModulTimbanga

n

LCD 2x16

Masukan220V AC


46

Tabel 4.1. Data Set Point dan Keluaran Sistem

Hubungan antara perubahan step ADC terhadap perubahan nilai berat dicari

persamaan garis linear yang berguna dalam pembuatan program perhitungan berat ADC

Set PointBerat Min Maks Sensor Penguat Sensor Penguat

(gram) Min Maks Rata-rata Min Maks Rata-rata (%) (%) (mV) (V) (mV) (V)0 67 80 73.5 15 118 66.5 - - 0.10 -2.60 0.10 1.1550 72 88 80.0 47 160 103.5 6.00 220.00 0.10 -2.55 0.10 1.18

100 81 93 87.0 90 190 140.0 10.00 90.00 0.10 -2.49 0.10 1.20150 85 102 93.5 115 231 173.0 23.33 54.00 0.10 -2.43 0.10 1.22200 91 107 99.0 146 263 204.5 27.00 31.50 0.10 -2.37 0.10 1.24250 100 117 108.5 210 307 258.5 16.00 22.80 0.10 -2.31 0.10 1.26300 107 128 117.5 265 346 305.5 11.67 15.33350 118 133 125.5 318 405 361.5 9.14 15.71500 141 154 147.5 461 535 498.0 7.80 7.00 0.20 -2.00 1.35550 148 164 156.0 501 582 541.5 8.91 5.82600 157 170 163.5 553 614 583.5 7.83 2.33650 167 180 173.5 589 658 623.5 9.38 1.23700 175 186 180.5 645 699 672.0 7.86 -0.14750 181 196 188.5 696 747 721.5 7.20 -0.40 0.25 -1.69 0.25 1.45800 194 205 199.5 730 813 771.5 8.75 1.63850 200 212 206.0 774 852 813.0 8.94 0.241000 229 236 232.5 936 1002 969.0 6.40 0.20 0.30 -1.34 0.30 1.561050 238 244 241.0 997 1065 1031.0 5.05 1.431100 245 253 249.0 1040 1092 1066.0 5.45 -0.731150 248 261 254.5 1085 1140 1112.5 5.65 -0.871200 258 267 262.5 1149 1209 1179.0 4.25 0.751250 266 277 271.5 1195 1254 1224.5 4.40 0.32 0.35 -1.00 0.35 1.661300 277 284 280.5 1242 1304 1273.0 4.46 0.311350 288 295 291.5 1282 1346 1314.0 5.04 -0.301500 310 320 315.0 1433 1507 1470.0 4.47 0.47 0.40 -0.65 0.40 1.761550 319 328 323.5 1479 1578 1528.5 4.58 1.811600 326 336 331.0 1564 1635 1599.5 2.25 2.191650 334 343 338.5 1607 1685 1646.0 2.61 2.121700 341 350 345.5 1663 1729 1696.0 2.18 1.711750 350 362 356.0 1707 1776 1741.5 2.46 1.49 0.45 -0.29 0.45 1.851800 359 370 364.5 1755 1813 1784.0 2.50 0.721850 367 378 372.5 1809 1863 1836.0 2.22 0.702000 394 405 399.5 1941 2024 1982.5 2.95 1.20 0.50 0.05 0.50 1.932050 402 416 409.0 2002 2048 2025.0 2.34 -0.102100 410 425 417.5 2035 2107 2071.0 3.10 0.332150 421 432 426.5 2090 2147 2118.5 2.79 -0.142200 428 442 435.0 2142 2205 2173.5 2.64 0.232250 438 448 443.0 2180 2245 2212.5 3.11 -0.22 0.55 0.42 0.55 2.012300 445 458 451.5 2254 2326 2290.0 2.00 1.132350 453 468 460.5 2262 2361 2311.5 3.74 0.472500 478 489 483.5 2436 2459 2447.5 2.56 -1.64 0.60 0.77 0.60 2.09

Step Berat (gr)

Tegangan KeluaranKeluaran Error Tanpa Mikrokontroler Dengan Mikrokontroler


47

pada mikrokontroler dan ditampilkan pada LCD 2x16. Nilai step yang dipakai adalah nilai

rata-rata karena nilai step yang tertampil pada layar LCD mengalami osilasi.

Gambar 4.8. Hubungan Antara Step ADC Terhadap Berat

Pengambilan data nilai tegangan pada keluaran sensor dan keluaran penguat

instrumentasi dimaksudkan untuk melihat tanggapan sistem terhadap perubahan berat.

Tegangan diambil pada kondisi penguat terhubung dan tidak terhubung ke mikrokontroler.

Percobaan ini untuk melihat kemungkinan terjadinya interferensi tegangan pada sistem yang

memiliki kemungkinan mempengaruhi nilai akhir.

Gambar 4.9. Hubungan Antara Penguat Terhadap Sensor

y = 6.0142x - 399.64R² = 0.9996

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 100 200 300 400 500 600

Rata

-rat

a St

ep (s

tep)

Berat (gram)

Hubungan Antara Step Terhadap Berat

-3

-2

-1

0

1

2

3

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Tega

ngan

Kel

uara

n Pe

ngua

t (V)

Tegangan Keluaran Sensor (mV)

Hubungan Antara Penguat Terhadap Sensor

Penguat tanpa mikrokontroler Penguat dengan mikrokontroler


48

Gambar 4.10. Hubungan Antara Tegangan Terhadap Berat

4.4. Analisa

4.4.1. Analisa Pada Rangkaian Lengkap

Percobaan pengambilan data tidak dilakukan karena sistem tidak stabil. Berikut

adalah proses yang telah dilalui untuk menganalisa ketidaksempurnaan sistem :

a. Power supply dari awal sudah dibuat terpisah antara sistem mikrokontroler dan penguat

dengan relay dan solenoid valve. Pemisahan dimaksudkan supaya tidak terjadi

interferensi tegangan pada sistem.

b. Rangkaian untuk driver, penguat, sensor selesai dibuat serta saling dihubungkan. Ground

yang berbeda membuat sistem tidak punya referensi tegangan yang sama, maka akhirnya

ground dijadikan satu dan sistem sementara tidak mengambang.

c. Gain dari penguat yang diharapkan dalam perhitungan adalah 2.392,52 kali. Besar

penguatan tersebut dibuat hanya 1 tahap dengan LM741. Hasil yang didapatkan adalah

saturasi antara 8 - 9 VDC. Analisa sementara adalah karena keluaran sensor yang sangat

kecil yaitu dibawah 0,1 mV sebelum mendapat beban dan dengan penguatan 1 tahap

untuk nilai sebesar itu adalah tidak mampu. Diputuskan penguatan 2 tahap.

d. Penguatan 2 tahap dengan LM741 dibuat dengan hasil yang masih saturasi.

e. Pengecekan ulang dilakukan : keluaran sensor muncul dan bekerja dengan baik, namun

selang dengan waktu memiliki hasil keluaran yang berbeda. Berdasarkan pengecekan

diperoleh hasil bahwa tegangan berubah sehingga membuat nilai tegangan keluaran

sensor juga berubah. Diputuskan catu daya akan dibuat dari adaptor yang sudah

diturunkan sebesar 3,3VDC dengan IC AMS1117 3,3.

-4000

-2000

0

2000

4000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000Te

gang

an K

elua

ran

(mV)

Berat (gr)

Hubungan Antara Tegangan Terhadap Berat

Sensor Penguat tanpa mikrokontroler

Penguat dengan mikrokontroler


49

f. Penguatan instrumentasi 2 tahap dengan LM741 diteliti satu per satu. Diperoleh hasil

bahwa salah satu keluaran sensor tersambung dengan In+ penguat sedangkan keluaran

sensor lainnya dan In- penguat harus tersambung dengan ground. Negatif dari catu sensor

harus terpisah dengan ground sehingga floating.

g. Penguatan dengan LM741 mendapat hasil keluaran tdk stabil dan besar penguatan lebih

tinggi dari seharusnya walaupun tidak saturasi. Dicoba dengan OP07CP dan memperoleh

penguatan mendekati yang diinginkan secara teori. Nilai aktual dari resistor yang dipakai

belum diperhitungkan. Hasil percobaan bisa dilihat pada gambar 4.11. dan tabel 4.2. serta

4.3.

Gambar 4.11. Inverting Amplifier

Tabel 4.2. Penguatan dengan LM741

R1

(k)

R2

(k)

Tegangan

Keluaran Sensor

(V)

Tegangan

Keluaran Penguat

(V)

Penguatan

(kali)

1 10 0,0002 0.0038 19

1 10 0,011 0,214 19,45

1 200 0,003 0,969 323

Tabel 4.3. Penguatan dengan OP07CP

R1

(k)

R2

(k)

Tegangan

Keluaran Sensor

Tegangan

Keluaran Penguat

Penguatan

(V) (V) (kali)

1 10 0,0002 0.002 10

1 10 0,011 0,12 10,9

1 200 0,003 0,578 192,67


50

h. Penggantian variable resistor RV4 pada gambar 4.4. yang semula menggunakan Trimpot

dengan Multiturn Resistor supaya lebih mudah dalam gain setting.

i. Penambahan rangkaian pengatur offset seperti gambar di bawah. Prinsip pembagi

tegangan dipakai pada rangkaian ini. Rv merupakan multiturn resistor sebesar 10 kohm.

Nilai R17 dan R18 juga 10 kohm. Pada kedua ujung kaki R17 dan R18 terhubung ke

+12VDC dan -12VDC sebagai offset range. Rangkaian ini diperlukan karena terdapat

offset pada sensor. Saat sensor tidak terbebani, sudah ada tegangan tertentu (0,1 mV

menurut multimeter) pada keluaran sensor sehingga harus diatur menjadi nol pada

keluran penguat.

Gambar 4.12. Offset Regulator

j. Pengambilan data untuk mencari hubungan antara berat, keluaran sensor, dan keluaran

penguat instrumentasi. Penguatan yang diukur adalah penguatan 2 tahap dengan OP07CP,

sedangkan alat ukur yang digunakan adalah 2 buah multimeter, untuk keluaran sensor dan

keluaran penguat. Data diambil dan dibuat grafik seperti ditunjukkan pada tabel 4.4. dan

gambar 4.13. dan 4.14.

k. Pengambilan data mengalami kendala karena kemampuan baca dari multimeter paling

kecil hanya 0,1 mVDC, sedangkan perubahan pada keluaran sensor seharusnya sampai

0.01 mVDC. Saat berat benda ditambah kurang dari 50 gram, sudah terjadi perubahan

nilai pada keluaran penguat namun belum berubah pada keluaran sensor. Data ini

tentunya akan mempengaruhi linearitas dari keluaran penguat. Formula yang muncul

tidak begitu sesuai dengan kondisi sebenarnya dari sensor. Pada hasil penakaran tentu

akan muncul error yang cukup besar sehubungan dengan formula yang dipakai untuk

perhitungan.


51

Tabel 4.4. Data Linearitas Sensor Pada Penguat Dua Tahap

Tegangan Keluaran Sensor Tegangan Keluaran Penguat Step ADC(mV) (V) (step)0.10 0.00 400 (min)0.10 0.020.10 0.050.10 0.110.15 0.210.20 0.310.30 0.510.35 0.610.40 0.710.45 0.820.55 1.020.60 1.120.65 1.220.70 1.320.80 1.530.85 1.630.90 1.720.95 1.821.05 2.02 690 (maks)

Gambar 4.13. Hubungan Antara Keluaran Sensor Terhadap Perubahan Berat

y = 0.0005x + 0.0668R² = 0.9985

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 500 1000 1500 2000 2500

Out

put S

enso

r (m

V)

Berat (gram)

Keluaran Sensor Terhadap Berat


52

Gambar 4.14. Hubungan Antara Keluaran Penguat Terhadap Perubahan Berat

l. Penguat dihubungkan ke pin mikrokontroler, keluaran yang tampil pada LCD adalah nilai

step ADC. Hasil sangat fluktuatif sehingga sulit untuk menentukan linearitas dari sistem,

bahkan sangat jauh dari harapan. Contoh pengambilan data ditunjukkan pada tabel 4.5.

dan gambar 4.15.

Tabel 4.5. Hubungan Antara Perubahan Berat Terhadap Step ADCBerat (gram) Step ADC (step)

0 250

150 420

700 610

1350 680

1800 860

Gambar 4.15. Hubungan Antara Perubahan Berat Terhadap Step ADC

y = 0.001x + 0.0046R² = 1

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 500 1000 1500 2000 2500

Out

put O

pam

p (V

)

Berat (gram)

Keluaran Penguat Terhadap Berat

y = 3.1458x - 974.22R² = 0.9272

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

0 200 400 600 800 1000

Bera

t (gr

)

Step ADC (step)


53

m. Dilakukan pengambilan data saat tidak terbebani dan terbebani maksimal untuk

menentukan formula perhitungan ADC. Hal ini dilakukan karena tidak stabilnya tegangan

keluaran dari sensor. Data terlihat pada tabel 4.4. dan grafik pada gambar 4.16.

Gambar 4.16. Hubungan Antara Perubahan Berat Terhadap Step ADC (2)

n. Formula linear yang sudah diperoleh dipakai untuk pengambilan data untuk mencari

kestabilan sistem ADC ternyata hasil sangat fluktuatif, bahkan kadang sangat jauh dari

harapan seperti diitunjukkan pada tabel 4.6.

Tabel 4.6.Data Kestabilan ADC

Berat sebenarnya Hasil terkecil Hasil terbesar

150 gram 34 gram 210 gram

500 gram 330 gram 750 gram

1.000 gram 783 gram 1.312 gram

Pada pengambilan data berikutnya pada berat yang sama setelah sistem dimatikan

diperoleh hasil yang berbeda. Sistem sangat tidak stabil.

o. Keluaran sensor dan keluaran penguat dilihat dengan oscilloscope. Perangkat yang

digunakan adalah Picoscope 6 beserta driver software. Data diambil pada dua kondisi,

tidak ada beban dan saat dibebani. Data diambil pada skala mendatar 200 ms/div. Hasil

pengamatan ditunjukkan pada gambar 4.17. dan 4.18.

y = 6.8966x - 2758.6R² = 1

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

0 200 400 600 800

Bera

t (gr

am)

Step ADC (step)

Berat Terhadap Step ADC


54

Gambar 4.17. Tegangan Pada Keluaran Sensor Tanpa Beban

Gambar 4.18. Tegangan Pada Keluaran Sensor Terbebani

p. Hasil percobaan dengan keluaran sensor yang langsung masuk ke masukan penguat

adalah tidak stabil. Dilakukan percobaan berikutnya yaitu keluaran sensor diperhalus

dengan RC filter. Frekuensi sinyal keluaran sensor sebesar 287Hz dan kapasitor yang

dipakai adalah 100nF, nilai R yang dihasilkan adalah 570 ohm sesuai yang ada di pasaran.


55

Gambar 4.19. Rangkaian RC Filter

Perhitungan mencari nilai R19 :

Hasil dari penambahan filter tampak pada gambar 4.20. dan 4.21.

Gambar 4.20. Tegangan Pada Keluaran Sensor Tanpa Beban Dengan RC Filter

560


56

Gambar 4.21. Tegangan Pada Keluaran Sensor Terbebani Dengan RC Filter

q. Hasil keluaran sensor sudah lebih baik namun tetap muncul penyimpangan yang

membesar saat dibebani. Keluaran penguat setelah ditambah RC filter ternyata tetap tidak

baik, hasil masih sangat fluktuatif seperti pada gambar 4.22. dan 4.23.

Gambar 4.22. Tegangan Pada Keluaran Penguat Tanpa Beban Dengan RC Filter


57

Gambar 4.23. Tegangan Pada Keluaran Penguat Terbebani Dengan RC Filter

r. Percobaan dengan hardware sementara dihentikan. Keluaran ADC coba diperbaiki

dengan program rata-rata pada mikrokontroler. Dasar dari pemikiran ini adalah terjadinya

loncatan naik dan turun tegangan secara periodik dan hasil yang tidak selalu sama.

Harapan dari percobaan ini adalah nilai yang berbeda-beda namun periodik jika

dijumlahkan maka akan mendapat hasil yang mendekati sama atau merata. Berikut ini

program perhitungan berat ADC dengan sistem rata-rata.

void abot() // program perhitungan berat ADC

ulang1++; //counter 1

input1=read_adc(0); // membaca ADC

delay_us(120); // waktu pembacaan ADC

sumInput1=sumInput1+input1; // menjumlah inputan ADC

if(ulang1>=20) //sampai 20 kali

sumInput1=sumInput1/20; //diambil rata-rata

ulang1=0; //counter 1 kembali nol



58

if(ulang2<=20) // sampai 20 kali

rata1=rata1+sumInput1; //rata-rata dari suminput ditambah sebanyak 20x

else

rata1=rata1/20; //diambil rata-rata lagi yang ke2

ulang2=0; //counter 2 kembali nol


if(ulang3<=20) //sampai 20 kali

rata2=rata2+rata1; //rata-rata dari rata1 ditambah sebanyak 20x

else

rata2=rata2/20; //diambil rata-rata lagi yang ke 2

berat=6.8966*rata2-2758.6; //masukkan rumus berat ADC

if(berat<=0)berat=0; //jika berat perhitungan di bawah 0 dianggap 0

lcd_gotoxy(0,1); // LCD baris 1 kolom 0

ftoa(berat,3,adece); // desimal berat ADC

lcd_puts(adece); // tampil ADC

delay_ms(300); // waktu tampil LCD

ulang3=rata2=0; //counter 3 dan rata2 kembali nol

rata1=0; // rata 1 kembali ke 0

sumInput1=0; // suminput kembali ke 0

s. Hasil lebih baik jika dibandingkan dengan percobaan sebelumnya, namun terjadi masalah

baru yaitu terlambatnya penakaran saat PINB.4 yang mengaktifkan driver bernilai high

(aktif). Driver pada rangkaian ini mengaktifkan solenoid valve dan relay yang


59

mengendalikan pompa AC. Dugaan yang muncul adalah timbul gangguan tegangan atau

turunnya arus sehingga sistem tidak bekerja semestinya. Beberapa baris program dicoba

tidak diaktifkan, namun saat driver aktif, penakaran tetap terlambat atau bahkan berhenti.

Saat program lain diaktifkan dan perintah untuk driver dimatikan, penakaran berjalan

normal. Ketika program lain dan perintah driver aktif namun sambungan pada PINB.4

dimatikan, program berjalan normal. Kesimpulan yang diambil adalah diperlukan power

supply yang terpisah namun referensi tegangan tidak mengambang.

t. Diputuskan untuk menambah rangkaian optocoupler yang berfungsi memisahkan PINB.4

dengan driver.

Gambar 4.24. Rangkaian Optocoupler

Arus yang diijinkan melalui optocoupler maksimal 200 mA, tegangan yang masuk dari

pin mikrokontroler 5 VDC, maka besar R21 minimal yang dipasang adalah 25 ohm.

Resistor dipasang 100 ohm. Arus IB maksimal diijinkan adalah 1 A, untuk bisa

mengaktifkan solenoid valve dengan IC = 450 mA, pada perhitungan sebelumnya IB = 3

mA. Dengan tegangan masukan 5VDC maka diperoleh nilai resistor adalah 4 kohm.

Dalam rangkaian dipasang resistor masing-masing 1 kohm seri sehingga besar arus yang

lewat adalah sebesar 6 mA.

u. Setelah rangkaian optocoupler dipasang, sistem dijalankan, maka kendala saat perintah

driver aktif sudah teratasi, perhitungan penakaran bisa berjalan normal.

v. Percobaan pengambilan data dilanjutkan, saat sistem dijalankan, penakaran sudah tidak

terlambat namun hasil tetap tidak stabil. Masukan nilai berat tertentu terhadap sistem

tidak menghasilkan nilai yang diharapkan. Bahkan sering terjadi proses penakaran

dianggap selesai sesaat setelah tombol Enter ditekan. Nilai yang tertampil juga sangat

jauh dari nilai masukan, bisa sangat rendah, bisa mendekati, namun bisa dua kali lipatnya.


60

Kontrol setiap sambungan antar kabel dan pin, kontrol tegangan catu daya pada titik

tertentu apakah sudah sesuai, kontrol saklar dan kontrol program. Cek kembali kalibrasi

formula dengan aktual saat tidak ada beban dan saat beban tertentu. Cek program

pengulangan terutama pada bagian rata-rata data masukan dan kalibrasi. Pergantian

formula dilakukan baik pada ADC, rata-rata, kalibrasi dan yang lain. Hasil tetap tidak

baik. Percobaan dihentikan dan dibuat analisa ketidakstabilan sistem.

4.4.2. Analisa Pada Rangkaian Yang Disederhanakan

a. Rangkaian yang lebih sederhana tidak menggunakan sistem keypad dan driver. Kabel dan

rangkaian lebih sederhana. Program yang dijalankan juga lebih sederhana, hanya program

pembacaan ADC dan penampilan ke LCD. Hardware driver dan program untuk

mengaktifkan juga tidak ada pada rangkaian ini. Respon sistem dalam melakukan

penimbangan menjadi lebih cepat.

b. Power supply hanya satu sehingga memiliki satu referensi tegangan. Pembacaan oleh

penguat maupun ADC mikrokontroler lebih jelas referensinya.

c. Percobaan dan pengambilan data dilakukan, dimulai dari tanpa beban sampai dengan

berat 2.500 gram. Beban yang dikapai adalah anak timbangan yang sudah dikalibrasi

dengan timbangan digital yang memiliki ketelitian 1 gram.

d. Program pembacaan ADC yang dibuat ditampilkan berupa step ADC 10 bit. Beban

ditimbang dan dicatat (tabel 4.1.) yang untuk selanjutnya dibuat grafik seperti gambar

4.8. Hasil dari grafik tersebut adalah formula garis linear yang dipergunakan dalam

perhitungan konversi berat ADC. Nilai step yang tertampil ternyata berosilasi seperti

ditunjukkan tabel 4.1. sehingga diambil nilai rata-ratanya.

e. Dilakukan pengukuran tegangan keluaran pada sensor dan penguat untuk melihat

tanggapan sistem. Pengukuran menggunakan multimeter dengan ketelitian 0,1 mV. Sama

seperti pada analisa sebelumnya pada rangkaian lengkap, ketelitian alat ukur seharusnya

sampai 0,01 mV. Sangat jelas belum terjadi perubahan pada keluaran sensor pada saat

diberi beban 0 – 250 gram, masih menunjukkan angka 0,1 mV sedangkan pada keluaran

penguat sudah berubah. Kondisi ini terulang terus secara periodik setiap 250 gram seperti

ditunjukkan grafik pada gambar 4.9.

f. Pengukuran tegangan keluaran dilakukan pada dua kondisi, saat penguat terhubung ke

mikrokontroler dan saat tidak terhubung. Sangat jelas pada tabel 4.1. dan grafik pada

gambar 4.9. dan 4.10. bahwa nilai tegangan sangatlah berbeda. Pada saat tidak terhubung


61

ke mikrokontroler memiliki nilai – 2,6 V sampai dengan 0,77 V. Saat terhubung memiliki

nilai 1,15 sampai dengan 2.09 V. Nilai negative saat tanpa beban bisa diubah menjadi 0V

dengan memutar multiturn resistor pada offset regulator, namun nilai 1,15 V juga akan

berubah naik, begitu pula nilai 0,77 V dan 2.09 V. Perbedaan tegangan pada saat

terhubung ke mikrokontroler dan tidak terhubung menunjukkan bahwa adanya

interferensi tegangan saat terhubung ke hardware lain, dalam hal ini mikrokontroler.

Bahkan terjadi interferensi tegangan saat probe multimeter terhubung karena multimeter

memiliki catu daya sendiri. Ini ditunjukkan adanya perubahan nilai tampilan pada LCD

saat multimeter terhubung dan tidak terhubung ke sistem.

g. Tidak stabilnya nilai step ADC yang muncul sangat mempengaruhi nilai berat yang

dihasilkan. Tabel 4.1. dengan jelas menunjukkan besar error yang terjadi pada setiap set

point dari nilai berat yang diinginkan.

Contoh perhitungan pada berat 1.000 gr :

Error terbesar terjadi saat beban 50 gram sebesar 220% yang dihasilkan oleh berat

maksimal 103,5 gram, dan error terkecil saat beban 2.050 gram sebesar 0,1% yang

dihasilkan oleh berat maksimal 2.025 gram.

h. Jika diamati dengan seksama maka terdapat 3 kelompok besar, kelompok pertama adalah

0 gr – 1.000 gr dengan error di atas 6%, kelompok ke dua adalah 1.050 gr – 1.550 gr

dengan error antara 4 – 5%, kelompok ke tiga adalah 1.600 gr- 2.500 gr dengan error 1,5

– < 4%. Error paling besar terjadi pada beban di bawah 500 gram yaitu diatas 8%.

i. Semakin berat set point semakin stabil nilai keluaran berat, semakin stabil sensor berat.


62

4.5. Pembahasan Software

Pada tugas akhir ini software yang digunakan adalah CodeVisionAVR versi 2.05.3.

dengan compiler bahasa C. Program dibuat melalui software ini sesuai dengan parameter-

parameter yang dikehendaki. Chip yang digunakan adalah ATmega 8535 yang terpasang

pada rangkaian minimum system.

Software simulasi yang digunakan adalah Proteus ISIS release 7.0 SPO build 12325.

Simulasi diperlukan untuk mengetahui rangkaian apakah berjalan dengan baik, minimal

dalam simulasi.

Pembuatan rangkaian PCB menggunakan software Eagle version 6.5.0. for

Windows. Penentuan komponen yang hendak digunakan sampai dengan desain rangkaian,

dilanjutkan dengan merubah menjadi rangkaian PCB dan mengaturnya sampai rapi.

Program yang telah dibuat dan disimulasikan dengan benar bisa dimasukkan ke

dalam chip. Alat yang dipergunakan adalah unit downloader K-125 USB AVR Programer.

Proses download program dilakukan dengan bantuan komputer yang sudah terpasang driver

PL2303 Profilic v1417.

Alat yang dipakai untuk melihat bagaimana tegangan keluaran pada titik tertentu

adalah Picoscope 6 yang sebelumnya install driver pada komputer. Ini merupakan

oscilloscope tanpa display sehingga diperlukan computer sebagai penampil.

4.6. Program

4.6.1. Program Pada Rangkaian Lengkap

Program pada rangkaian lengkap terdiri dari 4 bagian yaitu :

a. Program keypad (urutan proses, tombol instan dan pilihan sendiri).

b. Program perhitungan berat ADC termasuk kalibrasi.

c. Program on-off driver.

d. Program tampilan.

Berikut ini cuplikan program tampilan awal saat sistem dinyalakan. Pada bagian atas

kiri LCD 2x16 atas akan tertampil “Selamat Datang” dan bagian bawah kiri akan tampil

“Tekan ON”.


63

Program dibawahnya adalah saat perintah untuk memasukkan berat melalui keypad.

Baris ke dua dari kiri LCD akan menampilkan angka sesuai masukan dari keypad dan di

sebelah kanannya akan tertampil satuan berat gram.

Gambar 4.25. Cuplikan Program Tampilan Awal dan Masukkan Berat

Program selengkapnya terdapat pada lampiran 1.

4.6.2. Program Pada Rangkaian Sederhana

Program dalam rangakaian sederhana adalah program rata-rata pembacaan masukan

ADC dan menampilkan ke layar LCD.

void main(void)

ulang1=ulang2=ulang3=0; // set awal counter = 0

while (1)

// Place your code here

baca=read_adc(0); // membaca ADC

delay_us(120); // waktu untuk pembacaan ADC

ulang1++; // counter 1 aktif

if(ulang1<=10) // syarat pengulangan 1

sum1=sum1+baca; // penambahan baca ADC

else // jika melewati syarat


64

rata1=sum1/10; // rata-rata 1

ulang1=0; // counter 1 kembali ke 0



sum2=sum2+rata1; // penambahan rata-rata 1









berat=6.0142*rata3-399.64; // konversi berat ADC

if(berat<=0)berat=0; // jik berat kurang dari 0 maka dianggap 0

lcd_gotoxy(0,0); // LCD baris 0 (atas) rata kiri (kolom 0)

ftoa(rata3,3,adece); // desimal step ADC dari rata-rata terakhir

lcd_puts(adece); // adece tampil ke LCD


lcd_putsf("step"); // tulisan “step” tampil pada LCD

lcd_gotoxy(0,1); // LCD baris 1 (bawah) kolom 0

ftoa(berat,3,adece); // desimal konversi berat dari rata-rata terakhir



lcd_putsf("gram"); // tulisan “gram” tampil pada LCD

delay_ms(200); // waktu untuk tampil


65

ulang3=sum3=rata3=0; // nilai counter, jumlah dan rata-rata 3 kembali ke 0

sum2=rata2=0; // nilai jumlah dan rata-rata 2 kembali ke 0


Program selengkapnya terdapat pada lampiran 2.


66

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan proses perancangan, pembuatan sampai dengan pengujian alat penakar

berat air berbasis mikrokontroler dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Alat penakar berat yang telah dibuat dapat bekerja dengan hasil yang tidak stabil

terutama pada nilai beban di bawah 500 gram dengan error 8 – 220 % pada alat yang

sudah disederhanakan.

2. Semakin berat beban yang ditimbang maka semakin stabil sistem sehingga dapat

memiliki error di bawah 4% untuk beban di atas 1.600 gram.

3. Tegangan keluaran sensor berat berupa modul strain gauge yang dipakai dalam

penelitian sangat kecil dan fluktuatif, yaitu dibawah 0.1 mV dengan rentang osilasi

±60 mV dengan frekuensi yang tidak stabil.

4. Penguat instrumentasi dan filter yang dirancang tidak mampu menstabilkan tegangan

keluaran sensor yang sangat kecil dan tidak stabil.

5. Power supply, grounding dan rangkaian yang komplek dapat menimbulkan

interferensi tegangan yang sangat mempengaruhi keberhasilan sistem.

5.2. Saran

Setelah melewati seluruh proses maka diperoleh beberapa saran yang bisa

digunakan untuk perkembangan penelitian lebih lanjut yaitu :

1. Penguat instrumentasi yang mampu mengolah tegangan sangat kecil dengan frekuensi

tidak stabil sangat diperlukan dalam membangun alat penakar berat dengan sensor

berat strain gauge.

2. Sistem dan rangkaian yang dapat mengurangi atau menghilangkan interferensi

tegangan harus dirancang dengan baik dan cermat sehingga sistem menjadi stabil serta

memberikan hasil yang teliti.

3. Alat ukur dengan ketelitian 0,01 mV sangat dibutuhkan dalam pengukuran tegangan

keluaran sensor strain gauge yang sangat kecil, yaitu di bawah 0,1 mV.


67

DAFTAR PUSTAKA

[1] Nuresa, Y.R., 2011, Penakar Bahan Makanan Otomatis Berbasis Mikrokontroler,

Skripsi Tugas Akhir, Institut Teknologi Telkom, Jakarta.

[2] Camry Electronic Ltd., 2011, Electronic Kitchen Scales EK5055,

http://www.camryscale.com/showroom/ek5055.html, diakses pada 10 Juni 2013.

[3] Atmel, 2007, Data Sheet 8-bit AVR with 8K Bytes In System Programmable Flash

ATMega8535-ATMega8535L, Atmel, San Jose.

[4] Boylestad R., 2002, Introductory Circuit Analysis, 10th Edition, hal 390-397.

[5] Tokyo Sokki Kenkyojo Co., Ltd.,_______, Strain Gauges, Tokyo Sokki Kenkyojo

Co., Ltd., Tokyo, Japan.

[6] Karris, S.T., 2005, Electronic Devices and Amplifier Circuits with MATLAB®

Applications, Orchard Publications,. California, United States of America, chapter

5.16.

[7] Parallax Inc., 2011, Data Sheet of 4x4 Matrix Membrane Keypad, Parallax Inc.

[8] NetMedia, 2002, Data Sheet of 2x16 Serial LCD Display Module, v1.2, NetMedia

Inc., Stallard Place, Tucson.

[9] Solenoid-Valve-Info.com, 2013, What is Solenoid Valve?, http://www.solenoid-

valve-info.com, diakses pada 7 November 2013.

[10] Seeed Studio Works, 2014, Data Sheet of G1/2 Electric Solenoid Valve (Normally

Closed), http://www.seeedstudio.com/depot/electric-solenoid-valve-p-636.html,

diakses 8 Februari 2014.

[11] Floyd, T.L., 2012, Electronic Devices : Conventional Current Version, 9th ed,

Prentice Hall, New Jersey, hal 193-194.

[12] Texas Instrument, 2013, Data sheet of LM741 Operasional Amplifier, Texas

Instrument, Texas.

[13] Fairchild Semiconductor International, 2000, Data Sheet of TIP31 Series, Fairchild

Semiconductor Corporation.

[14] Fairchild Semiconductor International, 2000, Data Sheet of 1N4001, Fairchild

Semiconductor Corporation.

[15] Analog Device Inc, 2002-2011, data Sheet of OP07, Analog Devices.


L1-1

PROGRAM DENGAN RANGKAIAN LENGKAP

Chip type : ATmega8535

Program type : Application

AVR Core Clock frequency : 12.000000 MHz

Memory model : Small

External RAM size : 0

Data Stack size : 128

*****************************************************/

#include <mega8535.h>

#include <stdio.h>

#include <math.h>

#include <stdlib.h>

#include <delay.h>

// Alphanumeric LCD functions

#include <alcd.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0xC0 // setting referensi tegangan internal 2,56 V

int a,b,d,angka1,angka2,angka3,angka4,input;

int baca,ulang1,ulang2,ulang3;

float sum1,sum2,sum3,rata1,rata2,rata3,berat,htakar;

long kalib;

char adece[20];

char angka[20];

// Read the ADC conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

delay_us(10);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);


L1-2

ADCSRA|=0x10;

return ADCW;

// Declare your global variables here

void abot() // program perhitungan berat ADC

baca=read_adc(0); // baca ADC

delay_us(120); // waktu pembacaan ADC





rata1=sum1/20; // rata-rata1

ulang1=0; // counter 1 kembali 0



sum2=sum2+rata1; // penambahan rata-rata1



berat=3.16*rata2-505.6; // konfersi berat ADC

if(berat<=0)berat=0; // jika berat kurang dari 0 maka dianggap 0


ftoa(berat,3,adece); // decimal ADC

lcd_puts(adece); // tampil ADC

delay_us(200); // waktu tampil ADC

ulang2=sum2=rata2=0; // counter 2, jumlah 2 dan rata-rata 2 kembali 0


L1-3

sum1=rata1=0; // jumlah 1 dan rata-rata 2 kembali 0

void tampil1() // sub program tampil 1


lcd_putsf("Selamat Datang"); // tampil “Selamat Datang”


lcd_putsf("Tekan ON"); // tampil “Tekan ON”

void tampil3() // sub program tampil 3


lcd_putsf("Masukan Berat!!"); // tampil “Masukkan Berat”


lcd_puts(angka); // tampil angka (nilai berat ADC)


lcd_putsf("gr"); // tampil “gr” (satuan)

void main(void) // program utama

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization

// Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTA=0x00;

DDRA=0x00;


L1-4

// Port B initialization

// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out

Func0=Out

// State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0

PORTB=0x00;

DDRB=0xFF;

// Port C initialization

// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out

Func0=Out

// State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0

PORTC=0x00;

DDRC=0xFF;

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=0 State2=0 State1=0 State0=0

PORTD=0x00;

DDRD=0x0F;

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC0 output: Disconnected

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;



// Clock value: Timer1 Stopped

// Mode: Normal top=0xFFFF


L1-5

// OC1A output: Discon.

// OC1B output: Discon.

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Timer1 Overflow Interrupt: Off

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=0x00;

TCCR1B=0x00;

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;






ASSR=0x00;

TCCR2=0x00;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: Off

// INT1: Off

// INT2: Off


L1-6

MCUCR=0x00;

MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=0x00;

// USART initialization

// USART disabled

UCSRB=0x00;

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 750.000 kHz

// ADC Voltage Reference: AREF pin

// ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x87; //hasil setting ADC - register

SFIOR&=0xEF;

// SPI initialization

// SPI disabled

SPCR=0x00;

// TWI initialization

// TWI disabled

TWCR=0x00;


L1-7

// Alphanumeric LCD initialization

// Connections are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:

// RS - PORTC Bit 0

// RD - PORTC Bit 1

// EN - PORTC Bit 2

// D4 - PORTC Bit 4

// D5 - PORTC Bit 5

// D6 - PORTC Bit 6

// D7 - PORTC Bit 7

// Characters/line: 16

lcd_init(16);

awal:

while (b==0)

tampil1(); // panggil sub program tampil 1

PORTD=4; // kolom 3 ( 2^2=4)

if(PIND==132) // tombol # (ON/Enter)(2^7 +4 = 132)

while(PIND.7==1)tampil1();

lcd_clear(); // membersihkan LCD


lcd_putsf("Kalibrasi"); // tampil “Kalibrasi”


lcd_putsf("Wadah Anda"); // tampil “Wadah Anda”

delay_ms(1000); // waktu tampil 1.000 ms

lcd_clear(); // membersihkan LCD


lcd_putsf("Tekan Clear"); // tampil “Tekan Clear”

while(1)

abot(); // panggil program sub program abot

delay_us(100); // waktu jeda


L1-8

kalib=berat; // berat wadah disimpan menjadi kalib


ftoa(kalib,3,adece); // decimal untuk kalibrasi

lcd_puts(adece); // tampil ADC (berat wadah)

delay_us(100); // waktu tampil ADC

PORTD=1; // keypad kolom 1 (2^0=1)

if(PIND==129) // tombol * (clear) untuk kalibrasi

goto kalibrasi; // lompat ke kalibrasi

kalibrasi:

b=1;

while(b==1) // kalibrasi wadah

for(a=1;a<=8;a=a*2)

PORTD=a;

if(a==1)

if(PIND.7==1)

while(PIND.7==1); // berat wadah disimpan

lcd_clear(); // memory tampilan lcd clear


lcd_putsf("Menyimpan"); // tampil “menyimpan”


ftoa(kalib,3,adece); // decimal ADC untuk kalibrasi

lcd_puts(adece); // tampil ADC (nilai wadah)

delay_ms(500); // waktu tampil 500 ms

b=2; // masuk ke b=2


L1-9

lcd_clear(); // membersihkan tampilan LCD

angka[0]='0'; //tampilan nol setelah kalibrasi, angka pertama, dan seterusnya

angka[1]='0'

angka[2]='0';

angka[3]='0';

while (b==2) // input keypad pada pilihan sendiri

atas:

for(a=1;a<=8;a=a*2)

PORTD=a;

tampil3(); // tampilan saat perintah masukkan berat

if(a==1) // keypad kolom1

// angka ke 1

if(PIND.7==1&&d==0)while(PIND.7==1&&d==0)tampil3();;d=0;b=4;

if(PIND.6==1&&d==0)while(PIND.6==1&&d==0)tampil3();;angka[0]='7';an

gka1=7;d=1;


gka1=4;d=1;


gka1=1;d=1;

// angka ke 2



gka2=7;d=2;


gka2=4;d=2;


L1-10


gka2=1;d=2;

// angka ke 3



gka3=7;d=0;


gka3=4;d=0;


gka3=1;d=0;

// angka ke 4



gka4=7;d=0;


gka4=4;d=0;


gka4=1;d=0;

if(a==2) // kolom2

//angka 1


gka1=0;d=1;


gka1=8;d=1;


gka1=5;d=1;


gka1=2;d=1;

//angka 2


gka2=0;d=2;


L1-11


gka2=8;d=2;


gka2=5;d=2;


gka2=2;d=2;

//angka 3


gka3=0;d=0;


gka3=8;d=0;


gka3=5;d=0;


gka3=2;d=0;

//angka 4


gka4=0;d=0;


gka4=8;d=0;


gka4=5;d=0;


gka4=2;d=0;

if(a==4) //kolom3

//angka 1

if(PIND.7==1&&d==0)while(PIND.7==1&&d==0)tampil3();;b=3;


gka1=9;d=1;


gka1=6;d=1;


L1-12


gka1=3;d=1;

//angka 2



gka2=9;d=2;


gka2=6;d=2;


gka2=3;d=2;

//angka 3



gka3=9;d=0;


gka3=6;d=0;


gka3=3;d=0;

//angka 4



gka4=9;d=0;


gka4=6;d=0;


gka4=3;d=0;

if(a==8) //kolom4 untuk menu instan, tampil3 >>masukkan berat

if(PIND.7==1)while(PIND.7==1)tampil3(); //baris 4

angka[0]='2';angka[1]='0';angka[2]='0';angka[3]='0';angka1=2;




L1-13




angka[0]='0';angka[1]='2';angka[2]='5';angka[3]='0';angka2=2;angka3=5;

while(b==3) //ribuan, ratusan, puluhan, satuan

input=(angka1*1000)+(angka2*100)+(angka3*10)+(angka4*1);

delay_ms(500); //jeda 500 ms

if(input>2000) //jika berat lebih dari 2.000 gram

lcd_clear(); //memory LCD clear

lcd_gotoxy(0,0); //LCD baris 0 kolom 0

lcd_putsf("Terlalu Berat"); // tampil “Terlalu Berat”


lcd_putsf("Berat Max 2000gr"); //tampil “Berat Max 2000gr”

delay_ms(1000); // jeda waktu tampil

lcd_clear(); // memory lCD clear

b=2; //kembali ke pilihan sendiri

angka[0]='0'; //tampilan kembali nol

angka[1]='0';

angka[2]='0';

angka[3]='0';

angka1=angka2=angka3=angka4=0;

goto atas; //loncat ke pilihan sendiri

if(input<50) //jika masukan kurang dari 50 gram



L1-14


lcd_putsf("Terlalu Ringan"); //tampil “Terlalu Ringan”


lcd_putsf("Berat Min 50gr"); //tampil “Berat Min 50gr”

delay_ms(1000); //jeda waktu tampil


//d=0;

b=2;

angka[0]='0'; //nilai kembali ke 0

angka[1]='0';

angka[2]='0';

angka[3]='0';

angka1=angka2=angka3=angka4=0;

goto atas;

elselcd_clear();b=5;

while(b==4)

angka[0]='0';

angka[1]='0';

angka[2]='0';

angka[3]='0';

angka1=angka2=angka3=angka4=d=0;

b=2;

goto atas;


lcd_putsf("Memproses"); // taampil “memproses”

PORTB.4=0; //perintah driver on (NOT dengan optocoupler)

delay_ms(100); //jeda


L1-15

while(b==5)

abot(); //panggil sub program abot (proses penakaran)

if(berat>=input+kalib) // berat terhitung adalah wadah ditambah isi

lcd_clear(); // memory LCD clear

b=6; // masuk ke b=6

while(b==6)

htakar=berat-kalib; // berat actual adalah berat total dikurangi wadah

PORTB.4=1; // driver off (optocoupler)


lcd_putsf("proses selesai");// tampil “proses selesai”


ftoa(htakar,3,adece); //desimal hasil penakaran

lcd_puts(adece); //hasil penakaran ditampilkan

delay_ms(3000); // jeda waktu tampil

b=0;

goto awal; //kembali ke kalibrasi awal


L2-1

PROGRAM DENGAN RANGKAIAN SEDERHANA

Chip type : ATmega8535

Program type : Application

AVR Core Clock frequency : 12.000000 MHz

Memory model : Small

External RAM size : 0

Data Stack size : 128

*****************************************************/

#include <mega8535.h>

#include <stdio.h>

#include <delay.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

// Alphanumeric LCD functions

#include <alcd.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0xC0

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

delay_us(10);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCW;


L2-2

// Declare your global variables here

char adece[30];

int baca,ulang1,ulang2,ulang3;

float berat,rata1,rata2,rata3,sum1,sum2,sum3;

void main(void)

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization

// Port A initialization



PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

// Port B initialization



PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Port C initialization



PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization



PORTD=0x00;

DDRD=0x00;


L2-3



// Clock value: Timer 0 Stopped



TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;




// Mode: Normal top=0xFFFF

// OC1A output: Discon.

// OC1B output: Discon.

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Timer1 Overflow Interrupt: Off

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=0x00;

TCCR1B=0x00;

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;



L2-4





ASSR=0x00;

TCCR2=0x00;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: Off

// INT1: Off

// INT2: Off

MCUCR=0x00;

MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=0x00;

// USART initialization

// USART disabled

UCSRB=0x00;

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 187.500 kHz

// ADC Voltage Reference: Int., cap. on AREF

// ADC High Speed Mode: Off


L2-5

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x87;

SFIOR&=0xEF;

// SPI initialization

// SPI disabled

SPCR=0x00;

// TWI initialization

// TWI disabled

TWCR=0x00;

// Alphanumeric LCD initialization

// Connections are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:

// RS - PORTC Bit 0

// RD - PORTC Bit 1

// EN - PORTC Bit 2

// D4 - PORTC Bit 4

// D5 - PORTC Bit 5

// D6 - PORTC Bit 6

// D7 - PORTC Bit 7

// Characters/line: 16

lcd_init(16);

ulang1=ulang2=ulang3=0;

while (1)

baca=read_adc(0); // membaca ADC

delay_us(120); // waktu untuk pembacaan ADC




L2-6
















berat=6.0142*rata3-399.64; // konversi berat ADC

if(berat<=0)berat=0; // jik berat kurang dari 0 maka dianggap 0


L2-7

lcd_gotoxy(0,0); // LCD baris 0 (atas) rata kiri (kolom 0)

ftoa(rata3,3,adece); // desimal step ADC dari rata-rata terakhir



lcd_putsf("step"); // tulisan “step” tampil pada LCD

lcd_gotoxy(0,1); // LCD baris 1 (bawah) kolom 0

ftoa(berat,3,adece); // desimal konversi berat dari rata-rata terakhir



lcd_putsf("gram"); // tulisan “gram” tampil pada LCD

delay_ms(200); // waktu untuk tampil

ulang3=sum3=rata3=0; // nilai counter, jumlah dan rata-rata 3 kembali ke 0




L3

Rangkaian Total :


L4

Rangkaian Sederhana :


L5

Data sheet halaman 1


L6

Data sheet halaman 1


Documents

ALAT PENAKAR BERAT BERBASIS MIKROKONTROLER · i TUGAS AKHIR ALAT PENAKAR BERAT BERBASIS MIKROKONTROLER Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada