Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
i
PERANCANGAN PROTOTYPE ALAT ULTRASONIC
ANEMOMETERS BERBASIS ARDUINO
Oleh
Frans Ariondo Sitorus
NIM : 612013055
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
November 2018
ii
iii
iv
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah dan
akan selalu memberi rahmat serta karunia-Nya, sehingga penulis mampu menyelesaikan
perancangan serta penulisan tugas akhir berjudul “Perancangan Prototype Alat
Ultrasonic Anemometers berbasis arduino” ini, sebagai syarat kelulusan di Fakultas
Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah secara
langsung maupun tidak langsung membantu dalam penyelesaian pembuatan dan
penulisan tugas akhir ini. Penulis mengucapkan terima kasih khusus kepada :
1. Tuhan Yang Maha Esa yang selalu memberi rahmat serta karunia-Nya dalam
setiap kegiatan yang penulis telah tempuh selama pendidikan S1 di FTEK
UKSW dari awal hingga akhir.
2. Ibu Rosmalina Purba selaku orang tua terkasih penulis yang tidak pernah
menyerah memberikan doa, dukungan, motivasi, cinta kasih, dan didikan.
3. Seluruh keluarga besar Sitorus, Purba, dan Sipayung yang selalu memberikan
dukungan secara financial, doa, semangat dan didikan kepada penulis.
4. Bapak F. Dalu Setiaji, M.T. dan Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng.
selaku dosen pembimbing yang telah bersedia memberikan banyak
arahan,dukungan dan bimbingan selama pengerjaan tugas akhir.
5. Albert Christianto, Dicky Saputro, Dennis Juliandi, Gandy Bayu Langgeng,
Nicola Dwisangga, Yohanes Haryudanta, Bagus Frayoga, Bapak Deddy Susilo,
Bapak Daniel Santoso, Mas Kris, Bapak Budi, Mba Yola, Mba Ragil, yang
telah banyak membantu dan mendukung selama pengerjaan tugas akhir ini.
6. Keluarga besar FTEK 2013 yang selalu melangkah dan berjuang bersama
penulis selama pendidikan S1 di FTEK UKSW.
7. Teman-teman penghuni Laboratorium Skripsi (anak-anak angkatan 2014 dan
2012) yang selalu berjuang bersama selama pengerjaan tugas akhir ini.
8. Seluruh staf dosen, karyawan dan laboran FTEK UKSW yang telah
memfasilitasi penulis selama pendidikan S1 di FTEK UKSW.
9. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
vi
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh sebab itu
penulis mengharapkan saran dan kritik agar tugas akhir ini dapat lebih bermanfaat bagi
kemajuan pendidikan di FTEK UKSW.
Salatiga, 19 November 2018
Frans Ariondo Sitorus
vii
ABSTRACT
Wind is renewable energy, always available in nature and does not produce air
pollution. The process of producing energy from wind energy sources is inseparable, it
takes an efficient way to be more productive to produce energy. Windmill power
generation technology that follows the wind direction is one of the things that can
increase efficiency in producing energy.
To increase efficiency in generating energy, then the design of a prototype
arduino-based ultrasonic anemometer device that can measure wind speed and wind
direction at the same time. So there is no need for moving components in the
mechanical cup anemometers and additional device for reading wind direction. It is
expected to provide a fast, accurate and ideal measurement.
From the results that have been done, wind has the effect of reading when
receiving ultrasonic wave signals. The arduino-based Ultrasonic Anemometers
Prototype Design has a time resolution of 1 m/s wind speed of 2,527 µs at 25ºC and 0%
relative humidity. The method of calculating wind speed has a maximum error of 12,6%
at wind speeds below 5 m/s and 7,5% at wind speeds above 5 m/s. Ultrasonic
Anemometers can determine wind direction with a maximum error of 9.2% 9.2% when
the wind comes from each transducer and has a maximum error of 58.13% when the
wind is between each transducer for 10 attempts and 8 different wind directions.
Keywords: Ultrasonic anemometers, wind speed measurement, wind direction
measurement.
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...............................................................................................
HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………………
PLAGIASI ………………………………………………………………………..
KATA PENGANTAR..............................................................................................
INTISARI ……………………………………………………………………….
ABSTRACT ...............................................................................................................
DAFTAR ISI ...........................................................................................................
DAFTAR GAMBAR ...............................................................................................
DAFTAR TABEL ....................................................................................................
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................
1.1.Tujuan …………………………………………………………………
1.2.Latar Belakang ........................................................................................
1.3.Batasan Masalah ......................................................................................
1.4.Sistematika Penulisan ………………………………………………..
BAB II. DASAR TEORI ……..............................................................................
2.1. Hubungan Angin Terhadap Arah sinyal Pancara Gelombang
Ultrasonik ...........................................................................................
2.1.1. Hubungan Searah Sinyal Pancaran Gelombang ……………
2.1.2. Hubungan Berlawanan arah Sinyal Pancaran Gelombang …
2.2. Sensor Jarak Ultrasonik (SRF-04)…............................................................
2.3. Sensor Suhu dan Kelembaban (DHT-11) …......................................
2.4. Sensor Kompas (GY-271)..................................................................
2.5. Arduino Mega 2560...........................................................................
BAB III. PERANCANGAN SISTEM ........................................................................
3.1. Gambaran Sistem ...................................................................................
3.2. Perancangan Perangkat Keras ……………………………………....
3.2.1 Desain Kerangka Alat Ultrasonic Anemometers ……….......
3.3. Perancangan Perangkat Lunak Sistem ................................................
3.3.1. Proses Pembacaan Keadaan Lingkungan ..………………….
i
ii
iii
iv
vi
vii
viii
x
xi
1
1
1
2
2
4
4
5
5
6
8
9
9
11
11
13
13
16
17
ix
3.3.2. Proses Pembacaan dan Perhitungan Kecepatan Angin Satu
Sumbu ………………………………..………………………
3.3.3. Proses Perhitungan Kecepatan Angin Terhadap Dua
Sumbu ….………….………………………………………….
3.3.4. Proses Menentukan Sudut Sumber Arah Angin …………….
BAB IV. PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS ……………………………….
4.1. Pengujian Sensor Suhu dan Kelembaban DHT-11 ………………..
4.2. Pengujian Sensor Kompas GY-271 …………………………………
4.3. Pengujian Metode Perhitungan Kecepatan Angin Terhadap
Satu Sumbu ………………………………………………………..
4.4. Pengujian Metode Perhitungan Kecepatan Angin Terhadap Dua
Sumbu ………………………………………………………………...
4.5. Pengujian Metode Menentukan Sudut Sumber Arah Angin …………
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................
5.1. Kesimpulan ......................................................................................
5.2. Saran .................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………
LAMPIRAN
17
17
18
22
22
24
24
25
31
35
35
36
37
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
9
9
11
12
14
14