LAPORAN PROJEK AKHIR II PERANCANGAN ALAT UKUR …

LAPORAN PROJEK AKHIR II

PERANCANGAN ALAT UKUR TEKANAN UDARA DENGAN

MENGGUNAKAN SENSOR PRESSURE GAUGE MPX5700

BERBASIS Arduino Uno

TOMMY MAULANA

142411075

PROGRAM STUDI DIPLOMA III METROLOGI DAN

INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2019

Universitas Sumatera Utara

i

LAPORAN PROJEK AKHIR II


MENGGUNAKAN SENSOR PRESSURE GAUGE MPX5700 BERBASIS

Arduino Uno

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Diploma

Pada Departmen Fisika Jurusan D3 Metrologi dan Instrumentasi

TOMMY MAULANA

142411075

PROGRAM STUDI DIPLOMA III METROLOGI DAN

INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2019


i

HALAMAN PENGESAHAN


MENGGUNAKAN SENSOR PRESSURE GAUGE MPX5700

BERBASIS Arduino Uno

TOMMY MAULANA

142411075

Medan, 25 Januari 2019

Menyetujui

Ketua Program Studi Dosen Pembimbing

D3 Metrologi dan Instrumentasi

Dr.Diana Alemin Barus,M.Sc Junedi Ginting, S.Si,M.Si.

NIP. 19660729 199203 2 002 NIP. 19730622 200312 1 0001


i

SURAT PERNYATAAN

Saya yang bertandatangan di bawah ini :

Nama : TOMMY MAULANA

Tempat/Tanggal Lahir : MEDAN, 23 Juni 1996

Dept./Program Studi : Fisika/D3 Metrologi dan Instrumentasi

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Perguruan Tinggi : Universitas Sumatera Utara

Judul Karya Tulis Ilmiah : Perancangan Alat Ukur Tekanan Udara dengan

Menggunakan Sensor Pressure Gauge MPX5700

Berbasis Arduino Uno

Dengan ini menyatakan bahwa karya tulis ilmiah yang saya sampaikan pada

kegiatan projek akhir II ini adalah benar karya sendiri dan/atau bukan merupakan

plagiasi.

Apabila dikemudian hari ditemukan bahwa karya tulis ilmiah yang saya

sampaikan bukan karya saya sendiri/plagiasi, saya bersedia menerima sanksi

akademik atau yang lainnya.


Yang menyatakan

TOMMY MAULANA

NIM. 142411075


i

PENGHARGAAN

Puji dan syukur kepada Allah karena rahmat dan hidayah-Nya kepada kita

semua sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Projek Akhir II ini dengan

baik.

Laporan Projek Akhir II ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi

untuk menyelesaikan pendidikan D-III pada Program Studi Metrologi dan

Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Sumatera Utara.

Selama pelaksanaan penyusunan Laporan Projek Akhir hingga selesainya

laporan ini penulis banyak mendapat bantuan, dorongan, motivasi baik secara

langsung maupun tidak langsung. Maka pada kesempatan ini, penulis

mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS, selaku Dekan Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.Sc, selaku Ketua Program Studi D-III

Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU

3. Bapak Junedi Ginting, S.Si,M.Si. selaku Pembimbing dan dosen yang telah

membimbing dan mengarahkan penulis dalam penyelesaian laporan ini.

4. Kepada orang tua, Alm. Elfian Effendi dan Bintang Helena Siregar yang

telah memberikan doa serta dukungannya kepada penulis.

5. Kepada Sahabat yang selalu menuntun, mendukung dan memotivasi penulis.

6. Kepada Yayasan Sintesa, SPI Sumut, dan Sumatran Youth Food Movement

yang telah memberikan dukungan dan dorongan serta motivasi kepada

penulis.

7. Kepada seluruh teman Bodrex yang selalu mendukung dan berjuang sama-

sama.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat

banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan

saran dan kritik untuk perbaikan penulisan di kemudian hari. Akhir kata, semoga

laporan Projek Akhir II ini dapat memberi manfaat dan menambah wawasan

maupun pengetahuan kita.


i


Penulis

TOMMY MAULANA


i

ABSTRAK

Pada tugas akhir ini telah dikembangkan sebuah alat ukur tekanan udara

untuk mengetahui suatu tekanan udara dalam ruang tertutup dengan hasil

pengukuran berupa satua psi dan dikonversikan ke kPa dan Atm. Pada alat akur

ini, alat pembantu dalam pengukuran tekanan adalah dengan menggunakan sensor

pressure gauge seri MPX5700 yang kemudian akan diaplikasikan menggunakan

beberapa komponen sehingga menjadi sebuah alat ukur. Sebuah tekan udara akan

diberikan dari alat berupa pompa sepeda kemudian tekanan udara akan masuk ke

sensor. Keluaran dari sensor kemudian akan masuk ke port ADC pada Mikro dan

diubah menjadi data digital. Dari hasil pengujian beberapa sampel diatas maka

didapat nilai ADC yang hampir mendekati dengan nilai sebenarnya.

Kata Kunci: Tekanan Udara, Sensor Tekanan, Mikrokontroller Arduino Uno


i

ABSTRACT

In this final project has developed an air pressure gauge to determine the

air pressure in a confined space with measurement results in the form of satua psi

and converted to kPa, Atm. At this along tool, a tool to help in the measurement

of pressure is to use a gauge pressure sensor MPX5700 series which will then be

applied using several components so that it becomes a measuring instrument. An

air press will be given in the form of tools bicycle pump then the air pressure will

go into the sensor. The output of the sensor will then be entered into the ADC port

on Micro and converted into digital data. From the results of testing several

samples above the ADC values obtained are almost close to the true value.

Keywords: Air Pressure, Pressure Sensors, Microcontroller Arduino Uno


i

DAFTAR ISI

PERSETUJUAN.........................................................................................................................i

PERNYATAAN.........................................................................................................................ii

PENGHARGAAN................................................................................................iii

ABSTRAK....................................................................................................................................v

DAFTAR ISI.............................................................................................................................vii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah...........................................................................................2

1.3 Tujuan Penulisan...............................................................................................................2

1.4 Batasan Masalah................................................................................................................3

1.5 Sistem Penulisan Laporan..............................................................................................3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tekanan Udara...................................................................................................................5

2.1.1 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tekanan Udara............................8

2.2.2 Rumus Tekanan Udara..............................................................................8

2.3 Sensor..............................................................................................................10

2.3.1 Jenis-jenis Sensor........................................................................................10

2.3.1.1 Sensor Proximity......................................................................................10

2.3.1.2 Sensor Magnet..........................................................................................10

2.3.1.3 Sensor Cahaya..........................................................................................10

2.3.1.4 Sensor Ultrasonik.....................................................................................11

2.3.1.5 Sensor Tekanan.......................................................................................11

2.3.1.6 Sensor Kecepatan (RPM)........................................................................13

2.3.1.7 Sensor Penyandi (Encoder).....................................................................13

2.3.1.8 Sensor Suhu..............................................................................................13

2.4 Mikrokontroler .............................................................................................14

2.5 LCD (Liquid Crystal Display..........................................................................15


i

BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

3.1 Diagram Blok Rancangan…….....……………………………………………….…..18

3.2 Rangkaian Power Supply…………….………………………………….……………19

3.3 Rangkaian Sensor Pressure Gauge MPX5700….………...………...……..……20

3.4 Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno…………....………….……….….…..23

3.4.1 Bahasa Pemrograman Arduino.................................................................25

3.5 Buzzer.............................................................................................................25

3.6 LED (Light Emiting Dioda)..........................................................................25

3.7 Pengaplikasian LCD……......…………………………..………………………….…..26

3.7.1. Cara kerja LCD (Liquid Crystal Display).............................................27

3.8 Cara Kerja Sistem.............................................................................................29

3.6 Alur Kerja Rangkaian….....…………………………….…...………………………..30

BAB IV PENGUJIAN ALAT UKUR DAN ANALISIS

RANGKAIAN

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supply…………………......….……………..31

4.2 Pengujian Sensor Pressure Gauge MPX5700……………..………………32

4.3 Pengujian Mikrokontrol Arduino Uno…………......……………………..33

4.4 Pengujian Rangkaian LCD 2x16……………………………………......…34

4.5 Pengujian Rangkaian Keseluruhan……………………………………..…35

4.6 Kalibrasi Alat Ukur Tekanan Udara…………………...........................…36

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan.……………………..………………………………………….39

5.2 Saran……...……………………...………………………………………….39

DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................40


i

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan teknologi saat ini membawa kita pada tahap lebih maju dalam

pengamatan parameter cuaca.Penggunaan alat digital dalam pengamatan cuaca

sudah banyak dilakukan bersamaan dengan pengamatan alat konvensional.Tidak

bisa dihindari adanya kelemahan dari alat konvensional membuat kita memilih

menggunakan aat otomatis untuk menggantikan kegiatan operasional dalam

pengamatan cuaca.Pemanfaatan teknologi mikrokontroler bisa digunakan untuk

pengamatan metrologi.Parameter cuaca seperti suhu, kelembaban, tekanan udara,

arah dan kecepatan angin serta lama penyinaran matahari yang biasanya diukur

menggunakan alat konvensional seperti thermometer, barometer, hygrometer,

anemometer dan Campbell-Stokes dapat digantikan dengan penggunaan sensor-

sensor yang sudah banyak diproduksi.Alat-alat ini bekerja secara tersendiri,

dengan embuat suatu alat portable yang dapat mengukur tekanan udara, dapat

membantu efisiensi dalam penggunaan alat dan mengurangi angka kesalahan

dalam pembacaan.

Pengukuran adalah penentuan besaran, dimensi atau kapasitas, biasanya

terhadap suatu standar atau satuan pengukuran.Pengukuran tidak hanya terbatas

pada kuantitas fisik, tetapi juga dapat diperluas untuk mengukur hampir semua

benda yang bisa dibayangkan, seperti tingkat ketidakpastian.Secara umum, hasil

pengukuran hanya merupakan taksiran atau pendekatan nilai besaran ukur, oleh

karena itu hasil tersebut hanya lengkap bila disertai dengan pernyataan

ketidakpastian dari pernyataan tersebut.Ketidakpastian adalah ukuran sebaran

yang secara layak dapat dikaitkan dengan nilai terukur, yang memberikan rentang,

terpusat pada nilai terukur, dimana dalam rentang tersebut terletak nilai benar

dengan kemungkinan tertentu.

Udara memiliki massa meskipun sangat kecil. Akan tetapi dengan jumlah

mereka yang sangat banyak massa mereka tidak bisa dianggap ringan. Di bumi

ada yang namanya gravitasi yang menarik udara ini ke bawah sehingga dikenal


i

namanya berat. Berat udara inilah yang akan menekan permukaan bumi sehingga

timbul tekanan udara. Jadi pengertian tekanan udara adalah besarnya berat udara

pada satu satuan luas bidang tekan.

Dasar pengambilan judul Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui

tekanan udara yang terdapat didalam ruang kosong dengan menggunakan sensor

PressureGauge Series MPX5700 berbasis mikrokontroler Arduino Uno yang

kemudian hasilpembacaan data akan ditampilkan pada LCD Character dalam

bentuk digital. Hasil data pendeteksi ini dapat langsung diketahui secara cepat

dalam satuan psi yang kemudian akan dikonversikan secara manual ke dalam

satuan kPa.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut maka pada Tugas Akhir ini, Penulis

membuat proyek dengan topik:


MENGGUNAKAN SENSOR PRESSURE GAUGE MPX5700 BERBASIS

ARDUINO UNO

Yaitu, suatu rangkaian alat yang dapat difungsikan sebagai pengukur

tekananudara sederhana secara digtital untuk dapat digunakan secara portabel.

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan laporan proyek ini adalah sebagai berikut.

1. Merancang suatu alat pengukuran tekanan udara berbasis

Mikrokontroler Arduino Uno.

2. Mengetahui konsep maupun cara kerja sensor Pressure Gauge

MPX5700 dan merangkainya dengan komponen lain sehingga

menjadi suatu alat ukur.

3. Memahami tentang penggunaan dan cara kerja alat ukur tekanan

udara memakai MPX5700 berbasis Mikrokontroler Arduino Uno.


i

1.4 Batasan Masalah

Pembatasan masalah dalam proyek ini hanya mencakup beberapa

point utama, diantaranya adalah sebagai berikut.

1. Pembahasan Sensor Pressure Gauge Series MPX5700 hanya

sebatas pengukuran tekanan udara (kPa).

2. Mikrokontrol yang digunakan adalah Arduino Uno yang hanya

difungsikan sebagai pembaca arus dan menghitung besaran daya.

3. Display LCD yang digunakan hanya difungsikan sebagai

penampil hasilproses input dan output.

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman dalam laporan

ini maka penulis memberikan sistematika penulisan sebagai berikut.

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini akan membahas latar belakang proyek akhir, tujuan penulisan,

batasanmasalah,dansistematikapenulisan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Berisi penjelasan dasar teori mengenai konsep yang digunakan dalam

pembuatan sistem pendeteksi tekanan udara ini.

BAB III : ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

Pada Rancangan sistem dijelaskan sistem kerja dalam diagram blok.

BAB IV : PENGUJIAN ALAT UKUR DAN ANALISIS

RANGKAIAN

Rangkaian sensor Pressure Gauge diuji sedemikian rupa sehingga dapat

dipergunakan sebagaimana semestinya.


i

BAB V :KESIMPULAN DAN SARAN

Sebagai bab terakhir Penulis akan menguraikan beberapa kesimpulan dari

uraian bab-bab sebelumnya, dan Penulis akan berusaha memberikan saran yang

mungkin bermanfaat.


i

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tekanan Udara

Pressure (tekanan) adalah gaya yang diberikan pada per unit area. Bisa

juga dijelaskan bahwa pressure adalah ukuran intensitas gaya yang diberikan pada

suatu titik permukaan. Satuan tekanan untuk hasil pengukuran tekanan biasanya

berupa psi, psf, mmHg, inHg, bar, dan atmosphere (atm). Namun satuan yang

digunakan dalam hasil pengukuran tekanan ini adalah satuan psi.

Salah satu unsur cuaca dan iklim adalah tekanan udara. Tekanan udara

pada suatu permukaan adalah gaya yang diberikan kepada suatu permukaan atau

area oleh sekolom udara di atas permukaan tersebut. Tekanan yang diberikan

tersebut sebanding dengan massa udara vertikal yang terdapat di atas permukaan

tersebut sampai pada batas ketinggian lapisan atmosfer terluar.

Hal itu yang membuat tekanan udara di setiap tempat berbeda menurut

ketinggian dari tempat tersebut.Besarnya tekanan udara disuatu tempat sangat

bergantung pada jumlah udara diatasnya. Semakin tinggi suatu tempat maka

semakin sedikit jumlah udara diatasnya, semakin sedikit berat udara yang ditahan

wilayah tersebut sehingga tekanannya semakin sedikit. Berbanding terbalik

dengan daerah atau dataran rendah, mereka mempunyai tekanan udara yang lebih

besar. Jadi tekanan udara di suatu wilayah sangat ditentukan oleh ketinggian

tempat atau wilayah tersebut dari permukaan air laut.

Tekanan udara juga merupakan salah satu parameter yang diamati oleh

observer ketika melakukan pengamatan udara permukaan atau synoptic

observation. Pada kenyataannya terdapat banyak alat yang digunakan untuk

mengukur tekanan udara, diantaranya barometer air raksa, barometer aneroid,

aneroid barograph, serta bourdon tube barograph.

Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara disebut barometer.

Barometer banyak jenisnya antara lain barometer air raksa, barometer aneroid,

aneroid barograph, serta bourdon tube barograph. Barometer yang umum

digunakan di BMKG adalah barometer air raksa termasuk di Stasiun Meteorologi


i

Polonia Medan. Barometer air raksa digunakan oleh pengamat cuaca (observer)

secara manual dimana hasil pembacaan nilai tekanan udara sangat dipengaruhi

oleh ketelitian pembacaan dari pengamat (observer) sehingga kesalahan paralaks

(pembacaaan) dapat terjadi dan mempengaruhi keakuratan data tekanan udara.

Kemajuan teknologi saat ini membawa kita pada tahap lebih maju dalam

pengamatan parameter cuaca. Penggunaan alat digital dalam pengamatan cuaca

sudah banyak dilakukan bersamaan dengan pengamatan alat konvensional.Tidak

bisa dihindari adanya kelemahan dari alat konvensional membuat kita memilih

menggunakan alat otomatis untuk menggantikan kegiatan operasional dalam

pengamatan cuaca. Pemanfaatan teknologi mikrokontroler bisa digunakan untuk

pengamatan metrologi.Alat-alat ini bekerja secara tersendiri, dengan embuat suatu

alat portable yang dapat mengukur tekanan udara, dapat membantu efisiensi

dalam penggunaan alat dan mengurangi angka kesalahan dalam pembacaan.

Penggunaan manometer digital diharapkan mampu membaca tekanan

udara dengan tingkat galat (error) yang relatif kecil. Alat yang dibuat dapat

menampilkan nilai hasil pengukuran pada LCD dan sebagai indikator peringatan

bahwa tekanan telah maksimum menggunakan buzzer yang akan berbunyi, serta

menampilkan satuan tekanan dalam tiga satuan, yaitu satuan kPa, Psi dan Bar.

Dalam penelitian ini dirancang dan dibuat sebuah alat pengukur tekanan

udara potable. Karena bentuknya yang portable, alat ini dapat dibawa untuk

pengamanan seperti survey dan hemat dalam penggunaan daya.Alat ini dilengkapi

dengan modul sensor tekanan, RTC untuk pewaktuan dan sebuah chip

mikrokontroler untuk pemrosesan.

Peralatan-peralatan serta komponen dari pneumatik tersebut harus dijaga

sebaik mungkin agar usia (life time) dari peralatan tersebut dapat berlangsung

lama. Harga suku cadang (spare part) atau komponen pneumatik sangatlah mahal

dan masih jarang ditemukan di toko-toko biasa, sehingga pemeliharaan peralatan

komponen pneumatik tersebut mutlak harus dilakukan. Salah satu indikasi

kerusakan peralatan pneumatik adalah tekanan udara yang diberikan pada

komponen pneumatik tersebut berlebihan sehingga akan merusak komponen

pneumatik tersebut. Saat ini alat ukur tekanan udara digital sangatlah mahal,

sedangkan untuk yang murah biasanya menggunakan manometer analog.


i

Kelemahan dari alat ukur manometer analog yaitu masih menggunakan panel

jarum konvensional, sehingga terjadinya kesalahan pembacaan data tekanan udara

kemungkinan besar akan terjadi.

Dalam pembahasan kali ini, tekanan yang diukur adalah tekanan diruang

tertutup. Udara di dalam ruang tertutup memiliki ciri yang berbeda dengan udara

di ruang terbuka (atmosfer). Ciri-ciri tersebut menyangkut volume, tekanan, dan

suhu. Alat pengukur tekanan udara dalam ruang tertutup disebut manometer.

Perbedaan tekanan udara di dalam dan di luar ruang ditunjukkan oleh

perbedaan ketinggian permukaan zat cair tersebut. Semakin besar tekanan udara di

dalam ruang, perbedaan ketinggian ini juga semakin besar.

Tekanan udara didefenisikan sebagai berat dari suatu kolom udara.

Tekanan udara sangat mempengaruhi cuaca karena perubahan tekanan udara akan

menyebabkan perubahan kecepatan dan arah angin dan perubahan ini akan

membawa pada perubahan suhu dan curah hujan yang pada umumnya sangat

menentukan sifat-sifat iklim dan cuaca suatu daerah. Semakin besar perbedaan

tekanan udara, semakin kencang angin yang berhembus sehingga terjadi

keseimbangan tekanan. Dalam penerbangan, tekanan udara yaitu QFF (Qantas

Frequent Flyer) dan QFE (Qantas Field Elevation) merupakan salah satu

informasi meteorologi (cuaca) yang penting karena diperlukan oleh pesawat untuk

dijadikan acuan ketinggian pesawat terbang saat takeoff dan landing. QFE adalah

tekanan udara di atas landasan bandara dan QFF adalah tekanan udara di atas

permukaan laut.

Tekanan udara adalah tenaga yang bekerja untuk menggerakkan massa

udara dalam satuan wilayah tertentu dari suatu tempat ke tempat lainnya. Tekanan

udara sangat dipengaruhi tingkat kepadatan atau kerapatan (densitas) massa udara.

Densitas udara adalah massa per satuan volume gas atmosfer . Hal ini

dilambangkan dengan huruf Yunani rho (ρ) . Kepadatan udara tergantung pada

suhu dan tekanan udara . Satuan SI massa jenis udara adalah kilogram per meter

kubik (kg·m-3).

Udara memiliki massa meskipun sangat kecil. Akan tetapi dengan jumlah

mereka yang sangat banyak massa mereka tidak bisa dianggap ringan. Di bumi

ada yang namanya gravitasi yang menarik udara ini ke bawah sehingga dikenal


i

namanya berat. Berat udara inilah yang akan menekan permukaan bumi sehingga

timbul tekanan udara. Jadi pengertian tekanan udara adalah besarnya berat udara

pada satu satuan luas bidanng tekan.

Besarnya tekanan udara di suatu tempat sangat bergantung pada jumlah

udara di atasnya. Semakin tinggi suatu tempat maka semakin sedikit jumlah udara

di atasnya, semakin sedikit berat udara yang ditahan wilayah tersebut sehingga

tekanannya semakin sedikit. Berbanding terbalik dengan daerah atau dataran

rendah, mereka mempunyai tekanan udara yang lebih besar. Jadi tekanan udara di

suatu wilayah sangat ditentukan oleh ketinggian tempat atau wilayah tersebut dari

permukaan air laut.

2.1.1 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tekanan Udara

Ada 2 hal yang sangat mempengaruhi tekanan udara yaitu suhu dan tinggi

suatu daerah

1. Tinggi suatu tempat, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya tinggi suatu

tempat berbanding terbalik dengan tekanan udara di daerah tersebut.

2. Suhu udara, sangat mempengaruhi tekanan udaranya. Ketika suhu tinggi

molekul udara akan mengembang dan volume udara menjadi lebih besar. Jika

volume di udara di atas suatu tempat adalah tetap maka ketika suhu udara naik,

massa udara total akan berkurang, berat udara berkurang, demikian juga dengan

tekanan udara. Sebaliknya, ketika suhu rendah makan tekanan udara akan semakin

tinggi.

Tekanan udara di berbagai tempat berbeda-beda terutama tergantung pada

tinggi daerah tersebut dari permukaan air laut.Perbedaan tekanan udara inilah

yang mengakibatkan berbagai fenomena cuaca seperti angin, topan, badai, dan

sebagainya.

2.2.2 Rumus Tekanan Udara

Bagaimana menetukan tinggi suatu tempat bila diketahui tekanannya?

Bagaimana pula menentukan tekanan jika yang kita ketahui adalah tekanannya.

Tekanan udara dipermukaan air laut adalah 76 cmHg yang akan jadi patokan dan


i

setiap perubahan tinggi 100 m maka akan terjadi perubahan tekanan sebesaar 1

mmHg.

Ph = (Pu – h/100) cmHg Ph = tekanan pada ketinggian h Pu = tekanan udara

permukaan air laut h = tinggi suatu tempat untuk mencari ketinggian

h = (Pu-Ph) x 100 m

Jadi, Tekanan udara merupakan besaran turunan yang dapat diukur dengan

alat ukur yang dinamakan barometer yang berasal dari bahasa yunani baros =

berat dan metron = udara. Barometer ada beberapa jenis seperti barometer.Alat

yang ditemukan oleh Ilmuwan asal Irlandia (Robert Boyle) ini memiliki beberapa

jenis seperti barometer air raksa, barometer air, barometer aneroid, dan beberapa

jenis barometer lainnya.Pada umumnya dunia menggunakan hektopascal untuk

menyatakan nilai tekanan udara. Akan tetapi sobat hitung mungkin masih ada

yang menjumpai satuan cmHg pada barometer tua dengan konversi satuan 1

cmHg = 1,103 x 105 Pa = 1 x 1,013 x 103 hektopascal. Penggunaan hektopascal

sebagai pengganti milibar.Hektopascal adalah satuan pengukuran langsung dari

tekanan udara (gaya/luas alas) seperti halnya newton/cm persegi tetapi dalam

satuan metrik. 1 Hektopascal = 100 Pascal sedangkan 1 bar = 100.000 newton/m2

= 100.000 Pa.

Massa jenis udara merupakan salah satu besaran yang diperhitungkan

untuk menentukan koreksi dalam proses pengujian alat ukur di laboratorium

massa dan volume. Selama ini pada penerapannya di laboratorium massa, volume,

dan tekanan, nilai massa jenis udara didapat dengan tiga cara. Yaitu cara pertama,

nilai massa jenis udara didapatkan dari perhitungan manual berdasarkan hasil

pengukuran termohygrometer dan barometer. Cara kedua, nilai massa jenis udara

langsung diasumsikan sama dengan nilai massa jenis udara rata-rata menurut ISA

(International Standard Atmosphere) yaitu 1.2 kg/m3. Cara ketiga, nilai massa

jenis udara didapat dari pembacaan tabel hubungan antara massa jenis udara

dengan ketinggian permukaan tanah yang disusun oleh CSIRO Australia (The

Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation Australia).


i

2.3 Sensor

Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya

perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah

menjadi besaran listrik disebut Transduser. Pada saat ini, sensor tersebut telah

dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat

kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi.

2.3.1 Jenis-jenis Sensor

2.3.1.1 Sensor Proximity

Sensor proximity merupakan sensor atau saklar yang dapat mendeteksi

adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. Biasanya sensor ini

terdiri dari alat elektronis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindungi dari

pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor proximity

dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu

kecil atau lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar.

2.3.1.2 Sensor Magnet

Sensor Magnet atau disebut juga relai buluh, adalah alat yang akan

terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada

keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh

adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk

kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembapan, asap ataupun uap.

2.3.1.3 Sensor Cahaya

Sensor sinar terdiri dari 3 kategori. Fotovoltaic atau sel solar adalah alat

sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan

adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan

menghasilkan tegangan. Demikian pula dengan Fotokonduktif (fotoresistif) yang

akan memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya, semakin tinggi

intensitas cahaya yang terima, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya.

Sedangkan Fotolistrik adalah sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan


i

karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser) ataupun

target pemantulnya, yang terdiri dari pasangan sumber cahaya dan penerima.

2.3.1.4 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara,

di mana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya

kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan

waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali

gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek

yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera di antaranya adalah: objek

padat, cair, butiran maupun tekstil.

2.3.1.5 Sensor Tekanan

Sensor tekanan - sensor ini memiliki transduser yang mengukur

ketegangan kawat, di mana mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik.

Dasar penginderaannya pada perubahan tahanan pengantar (transduser) yang

berubah akibat perubahan panjang dan luas penampangnya.

Sensor pengukur tekanan (pressure sensor) bertindak sebagai pembaca

nilai tekanan dari materi gas maupun cairan. Sementara pengertian tekanan

(pressure) adalah ekspresi dari gaya yang dibutuhkan untuk cairan / gas per unit

area, satuan untuk tekanan adalah gaya per satuan luas.

Sensor yang bersentuhan langsung dengan materi yang di deteksi

menghasilkan sinyal, dalam hal ini sensor tekanan bertindak sebagai transducer.

Sinyal yang dihasilkan sebanding dengan besarnya tekanan materi yang di deteksi

terhadap sensor tersebut.

Sensor tekanan adalah sensor untuk mengukur tekanan suatu zat.

Tekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakan gaya (F) per satuan luas

(A). Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu cairan

atau gas.

Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu.

Semakin tinggi tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama, maka suhu

akan semakin tinggi. Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di


http://abi-blog.com/category/sensor/

http://abi-blog.com/category/tekanan/

http://abi-blog.com/tag/sensor/

http://abi-blog.com/tag/tekanan/

http://www.alatuji.com/kategori/302/sensor-tekanan#sensor_tekanan

i

pegunungan lebih rendah dari pada di dataran rendah, karena di dataran rendah

tekanan lebih tinggi.

Akan tetapi pernyataan ini tidak selamanya benar atau terkecuali untuk

uap air, uap air jika tekanan ditingkatkan maka akan terjadi perubahan dari gas

kembali menjadi cair. (dikutip dari wikipedia : kondensasi). Rumus dari tekanan

dapat juga digunakan untuk menerangkan mengapa pisau yang diasah dan

permukaannya menipis menjadi tajam. Semakin kecil luas permukaan, dengan

gaya yang sama akan dapatkan tekanan yang lebih tinggi. Prinsip kerja dari sensor

tekanan ini adalah mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. kurang

ketegangan didasarkan pada prinsip bahwa tahanan pengantar berubah dengan

panjang dan luas penampang.

Sensor tekanan banyak diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, sebagai

alat pendukung sistem dalam peralatan rumah tangga serta peralatan industri.

Sensor tekanan juga bisa diaplikasikan dalam mengukur besarnya/banyaknya

jumlah aliran gas maupun cairan, kecepatan aliran, ketinggian cairan dan

ketinggian sebuah benda yang dipengaruhi oleh gaya tekan gravitasi bumi.

Beberapa jenis peralatan yang berhubungan langsung dengan sensor tekanan

misalnya adalah:

1. Pressure Transducer,

2. Pressure Transmitter,

3. Pressure Sender,

4. Pressure Indicator,

5. Piezometer,

6. Manometer, dll.

Sensor tekanan dapat ditemukan di pasaran dengan bermacam variasi, secara

tingkat teknologi, performa, desain dan pemakaian dalam aplikasi. Ada sekitar

300 perusahaan di dunia yang memproduksi sensor tekanan da lebih dari

50 teknologi yang digunakan diantaranya.




http://abi-blog.com/category/teknologi/

http://abi-blog.com/tag/teknologi/

i

2.3.1.6 Sensor Kecepatan (RPM)

Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari

suatu motor, di mana suatu poros/object yang berputar pada suatui generator akan

menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object.

Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera

pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi.

2.3.1.7 Sensor Penyandi (Encoder)

Sensor Penyandi (Encoder) digunakan untuk mengubah gerakan linear

atau putaran menjadi sinyal digital, di mana sensor putaran memonitor gerakan

putar dari suatu alat. Sensor ini biasanya terdiri dari 2 lapis jenis penyandi, yaitu;

Pertama, Penyandi rotari tambahan (yang mentransmisikan jumlah tertentu dari

pulsa untuk masing-masing putaran) yang akan membangkitkan gelombang kotak

pada objek yang diputar. Kedua, Penyandi absolut (yang memperlengkapi kode

binary tertentu untuk masing-masing posisi sudut) mempunyai cara kerja sang

sama dengan perkecualian, lebih banyak atau lebih rapat pulsa gelombang kotak

yang dihasilkan sehingga membentuk suatu pengkodean dalam susunan tertentu.

2.3.1.8 Sensor Suhu

Terdapat 4 jenis utama sensor suhu yang umum digunakan, yaitu

thermocouple (T/C)- lihat gambar 1.6, resistance temperature detector (RTD),

termistor dan IC sensor. Thermocouple pada intinya terdiri dari sepasang

transduser panas dan dingin yang disambungkan dan dilebur bersama, di mana

terdapat perbedaan yang timbul antara sambungan tersebut dengan sambungan

referensi yang berfungsi sebagai pembanding. Resistance Temperature Detector

(RTD) memiliki prinsip dasar pada tahanan listrik dari logam yang bervariasi

sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dengan tingkat

konsisten/kestabilan yang tinggi pada pendeteksian tahanan. Platina adalah bahan

yang sering digunakan karena memiliki tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan

reproduksibilitas. Termistor adalah resistor yang peka terhadap panas yang

biasanya mempunyai koefisien suhu negatif, karena saat suhu meningkat maka


i

tahanan menurun atau sebaliknya. Jenis ini sangat peka dengan perubahan tahan

5% per C sehingga mampu mendeteksi perubahan suhu yang kecil. Sedangkan IC

Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan

chipsilikon untuk kelemahan penginderanya. Mempunyai konfigurasi output

tegangan dan arus yang sangat linear

2.4 Mikrokontroler

Mikrokontroller adalah suatu sistem komputer lengkap dalam satu chip.

Lengkap dalam artian memiliki unit CPU, port I/O (paralel dan serial), timer,

counter, memori RAM untuk penyimpanan data saat eksekusi program, dan ROM

tempat dari mana perintah yang akan dieksekusi. Mikrokontroller merupakan

teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun

hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam

jumlah banyak) sehingga harganya menjadi lebih murah.

Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam

program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya),

mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan

lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer

perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna

disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka

perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada

mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program

kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang

ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat

penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada

mikrokontroler yang bersangkutan.

Mikrokontroler merupakan sebuah chip yang dapat digunakan untuk

mengendalikan suatu sistem, baik yang bersifat sederhana maupun kompleks.

Chip ini dibuat dengan beberapa ciri khasnya, yaitu memiliki memori internal

yang relatif sedikit dengan beberapa varian seperti memiliki unit input/output

langsung, memproses bit, memiliki program relatif sederhana yang berhubungan

langsung dengan input/output. Sedangkan untuk aplikasinya, sistem ini memiliki


i

karakteristik tersendiri, yaitu memiliki program khusus yang disimpan dalam

memori untuk aplikasi tertentu, mengkonsumsi sedikit daya, murah, memiliki

rangkaian dan unit input/output yang sederhana dan kompak, serta tahan lama.

Chip ini mudahdiprogram, sederhana, dan baik untuk para pemula atau

profesional di bidang elektronika. Mikrokontroler adalah sebuah system computer

fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor,

memori (sejumlah kecil Read Acess Memory atau RAM, memori program, atau

keduanya), dan perlengkapan input output. Dengan kata lain, mikrokontroler

adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta

kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus.

2.5 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah satu alat untuk display berbagai

character. Antaranya LCD yang mempunyai dot matrix controller

HD44780.HD44780 boleh beroperasi pada 5X8 atau 5X10 dot matrix. LCD ini

mempunyai beberapa ukuran mengikut bilangan character. Antaranya 16X2 atau

20X4 character. 16X2 character bermakna LCD itu mempunyai 16 character

pada line dengan 2 lines.

LCD adalah LCD yang tampilannya terbatas pada tampilan karakter,

khususnya karakter ASCII (seperti karakter-karakter yang tercetak pada keyboard

komputer). Sedangkan LCD Graphics = LCD Grafik, adalah LCD yang

tampilannya tidak terbatas, bahkan dapat menampilkan foto. LCD Grafik inilah

yang terus berkembang seperti layar LCD yang biasa dilihat di notebook atau

laptop. Dalam pembahasan kali ini akan dikonsentrasikan pada LCD karakter.

LCD sebagai sarana output yang dapat menampilkan gambar atau tulisan

sehingga lebih mudah dimengerti, dibandingkan jika kita menggunakan LED saja.

Dalam hal ini kita menggunakan LCD 16x2 karakter untuk menampilkan tulisan

atau karakter saja. Tampilan LCD terdiri dari dua bagian, yakni bagian panel LCD

yang terdiri dari banyak „titik-titik‟ LCD dan sebuah mikrokontoler yang

menempel di panel dan berfungsi mengatur „titik-titik‟ LCD tadi menjadi huruf

(angka) yang terbaca.


i

Huruf (angka) yang akan ditampilkan dikirim ke LCD dalam bentuk kode

ASCII. Kode ASCII ini diterima dan diolah oleh mikrokontroler di dalam LCD

menjadi „titik-titik‟ LCD yang terbaca sebagai huruf (angka).Dengan demikian

tugas mikrokontroler pemakai tampilan LCD hanyalah mengirimkan kode-kode

ASCII untuk ditampilkan.

Gambar 2.5 Penunjukkan Kolom dan Baris Pada LCD 16x2

Jenis LCD karakter yang beredar di pasaran biasa dituliskan dengan

bilangan matriks dari jumlah karakter yang dapat dituliskan pada LCD tersebut,

yaitu jumlah kolom karakter dikali jumlah baris karakter. Sebagai contoh, LCD

16X2, artinya terdapat 16 kolom dalam 2 baris ruang karakter, yang berarti total

karakter yang dapat dituliskan adalah 32 karakter.

LCD Karakter dalam pengendaliannya cenderung lebih mudah

dibandingkan dengan LCD Grafik. Namun ada kesamaan diantara keduanya, yaitu

inisialisasi. Inisialisasi adalah prosedur awal yang perlu dilakukan dan

dikondisikan kepada LCD agar LCD dapat bekerja dengan baik. Hal yang sangat

penting yang ditentukan dalam proses inisialisasi adalah jenis interface

(antarmuka) antara LCD dengan controller (pengendali). Pada umumnya terdapat

dua jenis antarmuka yang dapat digunakan dalam pengendalian LCD karakter:

Untuk dapat mengendalikan LCD karakter dengan baik, tentu perlu

koneksi yang benar. Dan koneksi yang benar dapat diwujudkan dengan cara

mengetahui pin-pin antarmuka yang dimiliki oleh LCD karakter tersebut.

Seperti yang dipaparkan di paragraph sebelumnya, bahwa ada dua jenis

antarmuka yang dapat digunakan dalam mengendalikan LCD karakter: 4 Bit, 8

Bit. Dalam 4 BitAntarmuka hanya membutuhkan empat pin data komunikasi data


i

parallel, DB4 (pin 11) – DB7 (pin14), yang dikoneksikan dengan pengendali.

Langkah-langkah inisialisasi haruslah bersesuaian dengan apa yang telah

dituliskan pada datasheet LCD karakter yang digunakan. Tiap jenis antarmuka

memiliki langkah inisialisasi yang unik, dan langkah-langkah pemrograman biasa

dituliskan dalam bentuk diagram-alir (flowchart):

Gambar 2.7 Diagram-alir 4 Bit Antarmuka


i

BAB III

ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

3.1 Diagram Blok Rancangan

Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari suatu atau

lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok

komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan

salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu

sistem. Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan

merancang hardware yang akan dibuat secara umum.Adapun diagram blok dari

sistem yang dirancang, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.9

Modul

Gambar 3.9 Diagram Blok Sistem

Perancangan sistem terdiri dari perancangan hardware yaitu cara

penempatan komponen elektronik, sedangkan perancangan software yaitu

penulisan instruksi dengan bahasa BASIC. Manometer digital yang akan dibuat

merupakan sistem alat instrumentasi atau alat ukur. Data hasil pembacaan dari

tekanan akan ditampilkan ke display LCD, sehingga akan mempermudah

seseorang untuk mengetahui dengan cepat berapa tekanan yang diukurnya. Sistem

akan dibuat dalam 3 satuan pengukuran yaitu kPa, Psi dan Bar dengan 3 mode

pengukuran yaitu Gauge, Absolute dan Differential. Unit pemroses menggunakan

PSA

Modul Sensor

MPX5700

Mikrokontrol

Arduino

LCD


i

mikrokontroler Arduino Uno, karena mikrokontroler AVR jenis ini mudah

didapat dan harganya yang relatif murah, sistem juga akan dilengkapi dengan

buzzer yang akanberbunyi apabila tekanan yang diukur telah mendekati batas

maksimum.

Dari diagram blok di atas menggambarkan bahwa sistem yang penulis

rancang akan mengukur tekanan udara dalam ruang kosong dengan menggunakan

sensor pressure gauge MPX5700 dalam satuan kPa yang kemudian akan

dikonversikan kesatuan psi. Ketika sensor telah mendapatkan udara yaitu dengan

menerjemahkan sifat fisis udara menjadi sinyal listrik yaitu perubahan tegangan

output sensor, maka kemudian output ini dibaca oleh ADC internal dari

mikrokontroler Arduino Uno dankemudian data dikalkulasikan dengan rumusan

tertentu sehingga pada tahap berikutnya sistem dapat menentukan apakahtekanan

udara yang dihasilkansudah sesuai dengan nilai yang seharusnya atau belum. Nilai

tekanan udara yang sedang di pantau oleh sensor akan ditampilkan ke display

LCD (Liquid Crystal Display)yang ditampilkan dalam suatu bentuk tegangan

keluaran yaitu dengan ketentuan 6,4 Mv/kPa dan 6,4 mV/0,145 psi yang

kemudian akan dikonversikan menjadi satuan psi dan kPa.

3.2 Rangkaian Power Supply

Rangkaian power supply berfungsi mensupplay arus dan tegangan ke

seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian power supply ini terdiri dari dua keluaran,

yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke

seluruh rangkaian atau dengan kata lain menghidupkan seluruh rangkaian,

sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke relay.

Rangkaian skematik powersupply dapat dilihat pada gambar 3.10 di atas. Trafo

stepdown yang berfungsi untukmenurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi

12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua

buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 F.

Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakanagar keluaran yang dihasilkan

tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya

sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi

sebagai penguat arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga


i

regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus

yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan

dioda.

3.3 Rangkaian Sensor Pressure Gauge MPX5700

Pressure gauge adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan

fluida (gas atau liquid) dalam tabung tertutup. Satuan dari alat ukur tekanan ini

berupa psi (pound per square inch), psf (pound per square foot), mmHg

(millimeter of mercury), inHg (inch of mercury), bar, atm (atmosphere).

Gambar 2.1 Konfigurasi Sensor Pressure Gauge MPX5700

MPX5700 merupakan sensor tekanan dengan output analog, sensor ini

merupakan sensor produk dari Fresscaal Semikonduktor, Inc. MPX5700 dapat

mengukur tekanan udara, oil maupun cairan lain dengan batas tekanan maksimum

sebesar 700 kPa. Sensor MPX5700 dapat mengukur tekanan dengan 3 macam

mode pengukuran yaitu, pengukuran Gauge, Absolute maupun

Diferential.Sedangkan paket dari sensor MPX5700 banyak jenisnya.Gambar 2.1

merupakan konfigurasi sensor pressure gauge seri MPX5700DPCASE 867C-05.

Sensor ini memiliki daerah ukur untuk tekanan dari 0-700 kPa, dengan tingkat

akurasi ±2,5%. Idealnya cocok untuk sistem Microprosessor atau

Microcontroller. Untuk mengkonversi terhadap hasil pengukuran tekanan udara

tertutup, sensor ini memerlukan suatu sirkuit listrik tambahan.


i

Konfigurasi pin sensor MPX5700 terdiri dari 6 pin dan yang digunakan

hanya 3 pin saja, yaitu pin 1 sebagai tegangan output, pin 2 sebagai ground

sedangkan pin 3 sebagai masukan dari tegangan supply sebesar 5 volt, sedangkan

3 pin yang lain NC (Not Connects). Dari spesifikasi, sensor MPX5700 bekerja

pada tegangan 5 volt. Tingkat sensitivitas dari sensor sebesar 6,4 mV/kPa dengan

tegangan output dari 0,2 volt hingga maksimum 4,7 volt.

Kelebihan dari sensor ini adalah memiliki kepekaan yang baik terhadap

tekanan yang dihasilkan, masa aktif yang lama, dan membutuhkan biaya yang

lebih rendah. Sensor ini juga memiliki tingkat sensitivitas yang rendah sehingga

mudah dibawa kemana-mana, karena sensor ini akan bekerja jika ada tekanan

udara yang diberikan. Dengan memanfaatkan prinsip kerja dari sensor MPX5700

ini, tekanan didalam ruang tertutup dapat diukur.

Sensor MPX 5700 AP adalah port tunggal, mutlak silikon sensor tekanan

terintegrasi dalam paket SIP 6 pin yang merupakan sei Manifold Absolute

Pressure (MAP) yaitu sensor tekanan yang dapat membaca tekanan udara dalam

suatu manifold. Sensor MPX 5700 AP dilengkapi oleh rangkaian pengkondisian

sinyal dan temperatur kalibrator. Pengolahan bipolar di dalam transistor

memberikan tingkat analog sinyal output yang akurat dan tinggi yang sebanding

dengan tekanan diterapkan, sehingga sensor mpx 5700 ap memiliki 2,5%

kesalahan maksimum lebih dari 0 ° C hingga 85 ° C, tekanan berkisar dari 15KPa

ke 700Kpa, pasokan rentang tegangan dari 4.75VDC ke 5.25VDC, sensitivitas 1.0

kPa (kiloPascal) setara dengan 0.145 psi, dan operasi rentang suhu dari -40 ° C

sampai 125 ° C.

Sensor ini digunakan untuk mengetahui tekanan udara dalam sebuah

benda, baik itu di dalam botol, didalam ban, dan lainnya, sensor ini bisa mengukur

dengan range 0 to 700 kPa (0 to 101.5 psi) - 15 to 700 kPa (2.18 to 101.5 psi),

serta tegangan outputnya berada di range 0.2 to 4.7 volt.


i

Gambar 3.11 Rangkaian Sensor Pressure Gauge MPX5700

Struktur dan konfigurasi MPX5700 ditunjukkan pada gambar 3.11, sensor

merupakan penggabungan tekanan silikon yang didalamnya terdapat elemen

sensing berupa chip yang digunakan untuk membaca tekanan yang masuk dalam

sensor. Sensor MPX5700 seri Piezoresistif Tranducer merupakan keadaan

monolitik sensor tekanan silikon yang dirancang untuk berbagai aplikasi, terutama

yang menggunakan mikrokontroller atau mikroprosessor dengan A/D input. Hal

ini ditetapkan dengan kombinasi elemen tunggal transduser dengan

menggabungkan teknik mikromesin, logam selaput tipis, dan proses bipolar untuk

memberikan akurasi, tingkat ketinggian sinyal analog yang sebanding dengan

tekanan yang diterapkan. Sensor ini terdiri dari 6 kaki. Pada 6 kaki tersebut hanya

kaki 1, 2, dan 3 yang berfungsi sedangkan kaki 4, 5, dan 6 tidak berfungsi dan

terkoneksi. Pada kaki 1 merupakan Vout yang merupakantegangan keluaran yang

dihasilan dari pembacaan tekanan. Pada kaki 2 merupakan ground dan pada kaki

3 merupakan Vcc.

Sensor tidak diperkenankan diberikan tegangan melebihi dari 5 Volt. Serta

output pada pin 3 jangan terjadi hubungan singkat dengan Vcc. Sedangkan

untuktekanan yang diizinkan sensor MPX5700 mampu mensensing tekanan

hingga maksimum 700 kPa (101.5 psi). Tingkat ketelitian dari sensor sebesar

2,5% dengan kompensasi suhu sebesar 0°C sampai 85

°C.


i

3.4 Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno

Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,

yang dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai

bidang. Hardware (perangkat keras)-nya memiliki prosesor Atmel AVR dan

software (perangkat lunak)-nya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Open

source IDE yang digunakan untuk membuat aplikasi mikrokontroler yang berbasis

platform arduino. Mikrokontroler single-board yang bersifat open source

hardware dikembangkan untuk arsitektur mikrokontroller AVR 8 bit dan ARM 32

bit. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang bisa

diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada

mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input,

memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output seperti yang

diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas sebagai otak yang mengendalikan input,

proses, dan output sebuah rangkaian elektonik.

Secara umum Arduino terdiri dari dua bagian, yaitu: 1. Hardware papan

input/output (I/O) 2. Software Software Arduino meliputi IDE untuk menulis

program, driver untuk koneksi dengan komputer, contoh program dan library

untuk pengembangan program. Arduino Uno memiliki 6 input analog, berlabel A0

sampai A5, yang masing-masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai

yang berbeda). Secara default mereka mengukur dari ground sampai 5 volt,

perubahan tegangan maksimal menggunakan pin AREF dan fungsi

analogReference(). Selain itu,beberapa pin tersebut memiliki spesialisasi fungsi,

yaitu TWI: pin A4 atau SDA dan A5 atau SCL mendukung komunikasi TWI

menggunakan perpustakaan Wire. Masing-masing dari 14 pin digital Uno dapat

digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(),

digitalWrite(), dan digitalRead(). Mereka beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap

pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor

pull-up internal (terputus secara default) dari 20-50 kOhms.

Arduino Uno menggunakan ATmega16u2 yang diprogram sebagai

USBtoserial converter untuk komunikasi serial ke komputer melalui port USB.

Tampak atas Arduino Uno dapat dilihat pada gambar 2.2. Adapun data teknis

board Arduino Uno adalah sebagai berikut :


i

1. Mikrokontroller : Atmega328

2. Tegangan Operasi : 5 V

3. Tegangan input (recommended) : 7 – 12 V

4. Tegangan input (limit) : 6 – 20 V

5. Pin input/output : 14 (6 diantaranya pin PWM)

6. Arus DC per pin I/O : 40 mA

7. Arus DC untuk pin 3,3V : 50 mA

8. Flash Memori : 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader

9. Kecepatan pewaktuan : 16 Mhz 2.4

Arduino Uno adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada

Atmega328 (datashet). Arduino Uno mempunyai 14 pin digital input/ouput (6

diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah

osilator Kristal 16 MHz sebuah koneksi USB, sebuah poewer jack, sebuah ICSP

header, dan sebuah tombol reset. Arduino Uno memuat semua yang dibutuhkan

untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah

komputer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor

AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya.

Arduio Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal itu tidak

menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega16U2

(Atmega8U2 hingga versi R2) diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Revisi

2 dari dewan Uno memiliki resistor menarik garis 8U2 HWB ke tanah, sehingga

lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam mode DFU. Revisi 3 dari board Arduino

Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut:

Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan

dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF

yang memungkinkan shield-shield untuk menyesuaikan tegangan yang

disediakan dari board. Untuk ke depannya, shield akan dijadikan

kompatibel/cocok dengan board yang menggunakan AVR yang beroperasi

dengan tegangan 5V dan dengan Arduino Due yang beroperasi dengan

tegangan 3.3V. Yang ke-dua ini merupakan sebuah pin yang tak

terhubung, yang disediakan untuk tujuan kedepannya.


i

Sirkit RESET yang lebih kuat.

Atmega 16U2 menggantikan 8U2.

3.4.1 Bahasa Pemrograman Arduino

Arduino board merupakan perangkat yang berbasiskan mikrokontroler.

Perangkat lunak (software) merupakan komponen yang membuat sebuah

mikrokontroller dapat bekerja. Arduino board akan bekerja sesuai dengan perintah

yang ada dalam perangkat lunak yang ditanamkan padanya. Bahasa Pemrograman

Arduino adalah bahasa pemrograman utama yang digunakan untuk membuat

program untuk arduino board. Bahasa pemrograman arduino menggunakan bahasa

pemrograman C sebagai dasarnya. Karena menggunakan bahasa pemrograman C

sebagai dasarnya, bahasa pemrograman arduino memiliki banyak sekali

kemiripan, walaupun beberapa hal telah berubah.

3.5 Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk

mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja

buzzer hampir sama dengan loudspeaker, jadi Buzzer juga terdiri dari kumparan

yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus

sehingga menjadi elektromagnet. Dalam perancangan alat ini jika tekanan pada

ban kendaraan >=34 maka buzzer akan mengeluarkan suara atau berbunyi.

3.6 LED (Light Emiting Dioda)

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen

elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan

tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan

semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung

pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat

memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering

kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat

elektronik lainnya. Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang

kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat


i

elektronika. Cara kerja Led hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub

yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan

cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke

Katoda. Untuk mengetahui polaritas terminal Anoda (+) dan Katoda (-) pada LED

maka dapat melihatnya secara fisik berdasarkan gambar dibawah ini. Ciri-ciri

Terminal Anoda pada LED adalah kaki yang lebih panjang dan juga Lead Frame

yang lebih kecil. Sedangkan ciri-ciri Terminal Katoda adalah Kaki yang lebih

pendek dengan Lead Frame yang besar serta terletak di sisi yang Flat. Dalam

perancangan alat ini telah ditetapkan dalam pemrograman jika tekanan ban

kendaraan sebesar =28<=29 Psi maka hidup satu LED, jika tekanan sebesar

>=30<=31Psi maka hidup dua LED, jika tekanan Sebesar =32 Psi maka hidup tiga

LED, jika tekanan sebesar =33 Psi maka hidup empat LED, dan jika tekanan

sebesar >34 Psi maka hidup lima LED atau semua LED.

3.7 Pengaplikasian LCD

Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan

tulisan. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas

enam belas karakter, atau biasa disebut LCD 16x2. Layar LCD merupakan suatu

media penampilan data yang sangat efektif dan efisien dalam penggunaannya.

Untuk menampilkan sebuah karakter pada layar LCD diperlukan beberapa

rangakaian tambahan. Untuk lebih memudahkan para pengguna, maka beberapa

perusahaan elektronik menciptakan modul LCD.

LCD dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian depan panel LCD yang

terdiri dari banyak dot atau titik LCD dan mikrokontroler yang menempel pada

bagian belakang panel LCD yang berfungsi untuk mengatur titik-titik LCD

sehingga dapat menampilkan huruf, angka, dan simbol khusus yang dapat terbaca.

LCD berukuran 16 karakter x 2 baris dengan fasilitas backlighting memiliki 16

pin yang terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur kontrol dan jalur-jalur catu daya, dengan

fasilitas pin yang tersedia maka LCD 16 x 2 dapat digunakan secara maksimal

untuk menampilkan data yang dikeluarkan oleh mikrokontroler.

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang

menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan


i

diberbagai bidang misalnya alat–alat elektronik seperti televisi, kalkulator,

ataupun layar komputer. Pada bab ini aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD

dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai

penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.

Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :

a. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.

b. Mempunyai 192 karakter tersimpan.

c. Terdapat karakter generator terprogram.

d. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.

e. Dilengkapi dengan back light

Rangkaian ske matik kon ektor yang dihubungkan dari L D

(LiquidCrystalDisplay) kemikrokontroler dapatdilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 3.13 Rangkaian skematik konektor yang dihubungk an dari LC ke

Mikrokontroler

3.7.1. Cara kerja LCD (Liquid Crystal Display)

Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri

dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4

sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface

LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan

sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode

ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8

bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data


i

dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-

bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN

digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan

data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke

kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan

R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah

siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada

datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”.

Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan

ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti

bersihkan layar, posisi kursor dan lain-lain). Ketika RS dalam kondisi high

atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan

dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset

ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi

pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi

high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD.

Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status

LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi

yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4

atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3,

DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit

merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface

LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting.

Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi

keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O

(3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data).Sedangkan mode 4 bit minimal hanya

membutuhkan 7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan

untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara

mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi

kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0),

merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi

terakhir yang dibaca.


i

3.8 Cara Kerja Sistem

Perancangan proses alur kerja sistem diharapkan mampu menjadikan

sistem digital pressure meter yang dibuat dapat berjalan dengan baik. Alur kerja

sistem yang dibuat sebagai garis besarnya saja untuk mempermudah dalam

penulisan kode program dan pembuatan flowchart sistem nantinya. Sistem akan

bekerja jika mikrokontroler ATMega 8 telah mendapatkan supply tegangan dan

arus sebesar 5 volt. Berikut penjelasan cara kerja sistem :

1. Langkah pertama mikrokontroler akan menginisialisasi dan

mengkonfigurasi penggunaan crystal, jenis mikrokontroler, EEPROM dan

port yang digunakan.

2. Langkah selajutnya sistem akan memeriksa isi data EEPROM dan

membaca data ADC sensor MPX5700.

3. Kemudian data EEPROM tersebut akan diperiksa datanya, jika data

EEPROM bernilai 1 maka hasil pembacaan sensor tekanan MPX5700

akan diubah menjadi satuan “kPa”. Sedangan jika data EEPROM bernilai

2 maka sistem akan mengkonversi pembacaan data sensor tekanan

MPX5700 dalam satuan “Bar” dan jika data EEPROM bernilai 3 maka

sistem akan mengkonversinya menjadi data satuan “Psi”.

4. Langkah berikutnya sistem akan memeriksa apakah data hasil konversi

tersebut telah mendekati batas maksimal sensor, jika tidak maka buzzer

akan dimatikan sedangkan jika telah mendekati maka buzzer akan

dihidupkan agar pengguna sistem mendapatkan peringatan untuk

menurunkan tekanan.

5. Selanjutnya sistem akan menampilkan data hasil konversi untuk

ditampilkan pada LCD dengan satuan sesuai dengan satuan yang ada pada

EEPROM.

6. Penekanan saklar pada sitem bertujuan untuk memilih jenis satuan yang

akan dikonversi pada tekanan sensor MPX5700.

7. Data hasil penekanan tombol push button akan disimpan didalam

EEPROM agar ketika sistem mati atau tidak mendapatkan sumber


i

tegangan, maka sistem masih dapat mengetahui pemilihan satuan tekanan

alat yang diinginkan pada satuan sebelumnya.

8. Langkah berikutnya sistem akan kembali pada langkah 3.

3.9 Alur Kerja Rangkaian

Alur kerja program akan menjelaskan aliran kerja perangkat software

dalam mengendalikan kerja hardware, sehingga dapat dikatakan bahwa perangkat

software memberikan peranan yang besar pada sistem, telah dijelaskan

sebelumnya bahwa program yang digunakan oleh penulis adalah BASIC compiler

atau biasa disebut dengan BASCOM AVR. Alur kerja alat atau flowchart

merupakan bahan acuan bagi penulis didalam proses pembuatan kode-kode

program.

Untuk menyederhanakan proses perhitungan dan pembacaan sistem

ditunjukkanseperti pada Gambar 3.14 berikut ini.

Gambar 3.14 Alur Proses Kerja Rangkaian

Start

Inisialisasi Program

Baca Data Tekanan Udara Dari Sensor

Ubah Data Dari Sensor pada ADC

Olah Data di Mikro

Tampilan Hasil di LCD

Stop


i

BAB IV

PENGUJIAN ALAT UKUR DAN ANALISIS RANGKAIAN

Sebelum dilakukan pengukuran watt dengan berbagai beban resistif pada

alat maka terlebih dahulu dilakukan beberapa prosedur pengujian yang penting,

diantaranya adalah pengujian dan kalibrasi terhadap:

1. Pengujian PSA

2. Pengujian Sensor Pressure Gauge MPX5700

3. Pengujian Mikrokontroller ATMega8535

4. Pengujian Rangkaian LCD 2x16

5. Pengujian Rangkaian Keseluruhan

6. Kalibrasi Alat Ukur Tekanan Udara

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supply

Pengujian rangkaian power supply ini bertujuan untuk mengetahui

tegangan yang dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan

keluaran dari power supply menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan

pengukuran makadiperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt. Dengan

begitu dapat dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak.

Jika diukur, hasil dari keluaran tegangan tidak murni sebesar +9 Volt dan +12

Volt, tetapi +8.97 Volt dan +12.03 Volt. Hasil tersebut dikarenakan beberapa

faktor, diantaranya kualitas dari tiap-tiap komponen yang digunakan nilainya

tidak murni. Selain itu, tegangan jala-jala listrik yang digunakan tidak stabil.

Tahap pengujian sistem secara keseluruhan dimana pengujian akhir ini

nantinya akan membandingkan nilai dari Air Regulator Supply Unit pada

peralatan pneumatik dengan nilai hasil konversi tekanan udara tersebut dalam 3

satuan yakni satuan kPa, Psi maupun Bar. Serta membandingkan data hasil

pengukuran dengan data hasil perhitungan untuk mencari nilai besaran galat

(error).


i

4.2 Pengujian Sensor Pressure Gauge MPX5700

Pengujian sensor tekanan ini, diukur menggunakan alat ukur tekanan

udara atau seperti perangkat untuk mengukur tekanan udara.

Gambar 4.1 Pengujian Sensor Pressure Gauge MPX5700

Dapat dilihat pada gambar diatas, untuk pengujian sensor ini sendiri

digunakan peralatan seperti pompa sepeda yang dihubungkan ke selang yang telah

terhubung ke sensor itu sendiri dan sensor itu sendiri dihubungkan ke perangkat

alat ukur tekanan.

Kemudian melalui pompa udara tersebut, diberikan tekanan udara tertutup

ke sensor tekanan. Keluaran dari sensor yang berupa tegangan, masuk ke

Mikrokontroller dalam bentuk tegangan. Kemudian didalam Mikrokontroller

tegangan yang masukdiolah oleh ADC sehingga tegangan diubah menjadi digital.

Hasil perubahan tegangan yang diubah oleh ADC didalam Mikrokontroller

tersebut kemudian ditampilkan oleh LCD dalam bentuk digital. Jika penunjukkan

angka pada LCD sudah tertera, maka itulah tegangan yang dihasilkan pada setiap

tekanan yang kemudian pembacaan setiaptegangan merupakan hasil tekanan

setiap kPa. Namun pada hasil pengujian Penulis menambahkan nilai psi sebagai

pembanding antara standar tekanan (Manual PressureGauge) dengan hasil alat

pengukuran tekanan yang telah dirancang oleh Penulis (Digital Pressure Gauge).

Jika ingin mencari nilai kPa pada hasil pengukuran, makayang harus dilakukan

adalah dengan menghitung nilai hasil tekanan berupa tegangan ke psi. Untuk


i

perhitungan nilai tekanan dalam psi dan kPa, keluaran tegangan sensor sebesar 6,4

mV/kPa dan 6,4 mV/0,145 psi. Untuk memudahkan dalam pengkonversian hasil

pengukuran, nilai 6,4 mV/0,145 psi sama-sama dibagi 10 menjadi 64 mV/1,45 psi.

Misalnya pada pengujian hasil tekanan pada gambar 4.16 dihasilkan adalah

586.26 mV dengan 13,28 psi. Kemudian cara menghitung tekanan (P) secara teori

(psi) dan kPa nya adalah sebagai berikut:

………………. (1)

…………………………(2)

1 psi = 6,89 Kpa

1 kpa = 1,45 psi

Menghitung tekanan yang terbaca secara teori:

Palat (kpa) = 13,28 x 6,89

= 13,28 psi = 91,51 kpa

Dilihat dari hasil konversi diatas, dapat disimpulkan bahwa dalam keluaran

tegangan yang dihasilkan dari tekanan 13 psi (Manual Pressure Gauge)

menghasilkan 13,28 psi (Digital Pressure Gauge) yang kemudian dikonversikan

ke kPa dengan hasil 91,51 kPa. Pada hasil pengujian sensor ini, sensor dinyatakan

dalam keadaan baik untuk digunakan. Menampilkan nilai yang tertera pada LCD

dalam tampilan tegangan yang keluar yang dihasilkan dari tekanan yang

diberikan.

4.3 Pengujian Mikrokontrol Arduino Uno

Pengujian pada rangkaian mikrokontroler Arduino Uno ini dilakukan

dengan menghubungkan rangkaian tersebut terhadap power supply sebagai

sumber tegangan. Kaki 10 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt,

sedangkan kaki 11 dihubungkan dengan ground. Kemudian tegangan pada kaki 10

diukur dengan menggunakan Voltmeter. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan

pada kaki 10 sebesar 4,9 volt.Langkah selanjutnya adalah memberikan program

pengujian pada mikrokontroler Arduino Uno yaitu seperti listing program sebagai

berikut:


i

Listing ProgramPengujian Mikrokontrol

#include <mega8535.h>

#include <delay.h>

#include <stdio.h>

while (1)

{

// Place

your code here

PORTA=0xFF;

DDRA=0xFF;

{

delay_us(100);

PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

}

4.4 Pengujian Rangkaian LCD 2x16

Pengetesan ini bertujuan untuk mengetahui apakah LCD tersebut dapat

menampilkan pesan-pesan sesuai dengan proses yang diharapkan. Listing

program

pengetesan LCD :

Cls

LCD "SENSOR PRESSURE GAUGE MPX5700"


i

Lowerline

LCD "MPX5700"

Perintah di atas menampilkan teks "SENSOR PRESSURE GAUGE

MPX5700" pada baris pertama dan "MPX5700" pada baris kedua.Dengan

tampilnya teks tersebut berarti menandakan modul LCD bekerja dengan baik.

Hasil dan Analisa : Pada uji coba rangkaian Arduino Uno terhubung

dengan LCD, diperlukan pemanggilan library “#include ” yang berfungsi untuk

menambahkan fungsi-fungsi program menampilkan karakter pada LCD.

Kemudian “LiquidCrystal lcd(8,9,10,11,12,13);” adalah listing program untuk

pengaturan letak pin-pin kaki LCD dihubungkan ke pin-pin Arduino Uno.

Penulisan pin-pin ini harus sesuai antara program dengan alat yang telah dipasang.

Selanjutnya “lcd_begin(16,2);” yaitu pengaturan jumlah baris dan kolom sesuai

LCD yang digunakan. Karena yang digunakan yaitu LCD 16x2 karakter, maka

penulisan pada program ini yaitu “lcd_begin(16,2);”. Apabila menggunakan LCD

yang berukuran 16 x 2, maka pada program seharusnya tertulis

“lcd_begin(16,2);”. Untuk menuliskan “Metrologi” pada baris atas, dituliskan

perintah “lcd.setCursor(0,0); lcd.print("MonikaRianti");” yang artinya penulisan

karakter “Metrologi” dimulai dari kolom pertama dan baris pertama (0,0). Angka

0 menyatakan dari awal kolom dan awal baris. Apabila menginginkan penulisan

pada baris kedua, yaitu menggunakan perintah “lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("142411007");

4.5 Pengujian Rangkaian Keseluruhan

Pengujian akhir bertujuan untuk membuktikan apakah alat yang dibuat

dapat mengubah tekanan udara menjadi data dengan satuan kPa, Psi maupun Bar.

Langkah pengujian sistem sebagai berikut:

1. Sistem dihubungkan.

2. Kemudian rangkaian manometer digital yang dibuat oleh penulis diberi sumber

tegangan agar sistem dapat bekerja.

3. Atur kondisi tekanan kompresor sebesar yang diperlukan.


i

4. Langkah selanjutnya klep pada kompresor dibuka agar aliran udara masuk

kebagian air regulator.

5. Selanjutnya atur tekanan udara pada air regulator dan lihat nilai hasil

pembacaan pada manometer digital. Tekan tombol mode jika ingin mengganti

nilai satuan pembacaan kemudian hasil pembacaan tersebut di tulis pada kertas

untuk didokumentasikan.

6. Langkah 5 diulangi hingga mencapai tekanan maksimum.

Secara elektronis rangkaian telah bekerja dengan baik, output dari

mikrokontroler dapat mengirimkan data ke LCD. Tampilan pada LCD dapat

menampilkan nilai tekanan udara yang dikirimkan oleh sensor pressure gauge

MPX5700 yang menampilkan hasil tegangan yang dihasilkan dengan setiap

tegangan per psi.

Gambar 4.2 Pengujian Rangkaian Keseluruhan

4.6 Kalibrasi Alat Ukur Tekanan Udara

Dalam proses perancangan suatu alat ukur, tentu tidak terlepas dari proses

kalibrasi yang digunakan untuk membandingkan antara suatu alat ukur yang

telahstandar dengan alat ukur yang baru dirancang agar dapat diketahui mengenai

suatu kebenaran pengukuran.

Kalibrasi merupakan proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur

sesuai dengan rancangannya. Kalibrasi biasa dilakukan dengan membandingkan

suatustandar yang terhubung dengan standar Nasional maupun Internasional dan


i

bahan-bahan acuan tersertifikasi. Ada tiga alasan penting mengapa sebuah alat

ukur perlu dikalibrasi:

1. Memastikan bahwa penunjukkan alat tersebut sesuai dengan hasil

pengukuran lain.

2. Menentukan akurasi penunjukkan alat.

3. Mengetahui keandalan alat, yaitu bahwa alat tersebut dapat dipercayai

Dalam proses kalibrasi pada perancangan alat ukur ini, standar acuan yang

digunakan adalah Manual Pressure Gauge atau sering disebut sebagai

Manometer tetapi pembacaan secara manual yang telah terhubung pada dua buah

ban sepeda motor.

Gambar 4.3 Pengisian Ban I (28 psi)

Gambar 4.4 Pengisian Ban II (25 psi)


i

Berikut merupakan tabel hasil kalibrasi alat ukur yang telah didapat dari

proses pengkalibrasian.

Percobaan Acuan Pembanding

(psi)

Digital Pressure

Gauge (psi)

Error (%) (Acuan

Pembanding – Digital

Pressure Gauge)

Ban I Ban II Ban I Ban II Ban I Ban II

I 28 25 28,7 26,2 ± 0,7 ± 1,2

II 28 25 28,1 25,5 ± 0,1 ± 0,5

III 28 25 27,5 25,1 ± 0,5 ± 0,1

Dari hasil kalibrasi tersebut dapat kita ketahui bahwa nilai tekanan yang

ditetapkan pada acuan pembanding (Manual Pressure Gauge) dengan nilai

pembacaan pada Digital Pressure Gauge hampir mendekati. Sedangkan untuk

setiap tekanan (psi) baik dalam pembacaan secara langsung (Digital Pressure

Gauge) maupun dalam pembacaan pada acuan pembanding menghasilkan hasil

pengukuran yang tidak jauh berbeda. Hal ini sesuai dengan tingkat koreksi yang

dimiliki oleh sensor Pressure Gauge itu sendiri. Dari data diatas: ban I, acuan

pembanding 28 psi dan hasil pembacaan alat pada percobaan pertama

menunjukkan 28,7 psi, pada percobaan kedua 28,1 psi dan pada percobaan ketiga

27,5 psi. Ban II, acuan pembanding 25 psi dan hasil pembacaan alat pada

percobaan pertama 26,2 psi, pada percobaan kedua 25,5 psi dan pada percobaan

ketiga 25,1 psi. Sehingga hasil pengukuran keseluruhan mendekati dengan hasil

yang sebenarnya.


i

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Sensor Pressure Gauge MPX5700 cukup baik dalam pengukuran tekanan

udara didalam ruang hampa.

2. Pada pembacaan tekanan yang diberikan terhadap acuan pembanding

maupun praktek, hasilnya hampir mendekati.

3. Dari data yang didapat: ban I, acuan pembanding 28 psi dan hasil

pembacaan alat pada percobaan pertama menunjukkan 28,7 psi, pada

percobaan kedua 28,1 psi dan pada percobaan ketiga 27,5 psi. Ban II,

acuan pembanding 25 psi dan hasil pembacaan alat pada percobaan

pertama 26,2 psi, pada percobaan kedua 25,5 psi dan pada percobaan

ketiga 25,1 psi.

4. Perpaduan mikrokontroler ATMega8535 dengan sensor Pressure Gauge

MPX5700 membuat rangkaian lebih sederhana, karena ADC sudah

terintegrasi langsung di dalam mikrokontroler ATMega8535.

4.2 Saran

Beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan alat

ini adalah:

1. Agar rangkaian yang digunakan tidak terganggu, sebaiknya alat ini

dikemas dalam bentuk yang lebih aman dan terlindungi, sehingga

penggunaannya lebih efektif.

2. Dengan beberapa pengembangan dan penyempurnaan sistem dari alat ini

akan dapat lebih baik lagi hasilnya.


i

DAFTAR PUSTAKA

http://www.geetech.com/wiki/index.php/Arduino_Uno

Diakses pada tanggal 2Juli2018

http://elektrokita.com/lcd-designer

Diakses pada tanggal 5Juli 2018

http://kl801.ilearning.me/2015/04/28/lccd-2x16-character-3/)

Diakses pada tanggal 6Juli 2018

http://nuruzahro.blogspot.co.id/2014/01/laporan-boraks.html

Diakses pada tanggal 8 Juli 2018

http://jamilah.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/33355/pengenalan-c-

sdcc.pdf


http://download.portalgaruda.org/article.php?article=111788&val=2311


https://jurnal.stmkg.ac.id/index.php/jmkg/article/download/25/23

Diakses pada tanggal 12 juli 2018

http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/44551/Chapter%20I.pdf;se

quence=4


http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/43914/Chapter%20I.pdf?s

equence=5&isAllowed=y


http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/68677/Chapter%20II.pdf?

sequence=4&isAllowed=y


http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/45281/Chapter%20II.pdf?

sequence=3&isAllowed=y



http://www.geetech.com/wiki/index.php/Arduino_Uno

http://elektrokita.com/lcd-designer

http://kl801.ilearning.me/2015/04/28/lccd-2x16-character-3/

http://nuruzahro.blogspot.co.id/2014/01/laporan-boraks.html

http://jamilah.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/33355/pengenalan-c-sdcc.pdf

http://jamilah.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/33355/pengenalan-c-sdcc.pdf

http://download.portalgaruda.org/article.php?article=111788&val=2311

https://jurnal.stmkg.ac.id/index.php/jmkg/article/download/25/23

http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/44551/Chapter%20I.pdf;sequence=4

http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/44551/Chapter%20I.pdf;sequence=4

http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/43914/Chapter%20I.pdf?sequence=5&isAllowed=y

http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/43914/Chapter%20I.pdf?sequence=5&isAllowed=y

http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/68677/Chapter%20II.pdf?sequence=4&isAllowed=y




i


Documents

LAPORAN PROJEK AKHIR II PERANCANGAN ALAT UKUR …