laporan - Akademi Telkom Jakarta

LAPORAN
Project Microcontroller Semester IV
Judul :
“Automatic Fan”
DisusunOleh :
Nama:
Nama:
Nama:
Nama:
Nama:
Riesca Nusa .D
Nita Chairunnisa
Iqra Ali
Mufzan Nur
Abyan Farras
Nim
Nim
Nim
Nim
Nim
:
:
:
:
:
AkademiTeknik Telekomunikasi Jakarta
2015/2016
13140002
13140007
13140026
13140066
13140081
KATAPENGANTAR
Puji beserta rasa syukur terlebih dahulu kami ucapkan kepada Allah
S.W.T sebagai landasan utama bagi kami dalam melakukan setiap aktivitas dan
kelancaran khususnya dalamm menyusun alat ini.
Laporan ini kami tulis sebagai salah satu syarat dalam Kelulusan mata
kuliah semester 4 yaitu Microcontroller yang di Akademi Telkom Jakarta.
Adapun nama proyek alat yang kami buat adalah Automatic Fan. Proyek
kami ini terinspirasi dari penggunaan peralatan listrik yang sering ditemui dalam
keadaan boros pemakaian yaitu kipas angin. Dimana sering dipakai dikeadaan
yang tidak pas, dan kebiasaan lupa mematikannya.
Harapan kami semoga dengan laporan ini bisa menyelesaikan proyek
mata kuliah kami.
Jakarta, 15 Juni 2016
Penyusun
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ........................................................................................ ii
DAFTAR ISI..................................................................................................... iii
BAB I PENDAHULUAN.................................................................................... 1
1.1. Tujuan ........................................................................................... 1
1.2. Latar Belakang .............................................................................. 1
1.3. Rumusan Masalah ........................................................................ 2
1.4. Batasan Masalah........................................................................... 2
BAB II ISI LAPORAN ....................................................................................... 3
2.1. Dasar Teori ................................................................................... 3
2.1.1. Sensor Suhu LM35............................................................... 3
2.1.2. Driver Motor DC.................................................................... 9
2.2. Data Alat ....................................................................................... 11
2.3. Hasil Alat ....................................................................................... 13
BAB III PENUTUP ........................................................................................... 14
3.1. Kesimpulan ................................................................................... 14
DAFTAR PUSTAKA
iii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Tujuan
Pada tugas akhir semester 4 mikrocontroller simulasi program
automatic fan menggunakan sensor suhu LM35 bertujuan untuk:
1. Melengkapi tugas project akhir semester 4 mata kuliah Mikrocontroller.
2. Mahasiswa dapat memahami aplikasi microcontroller arduino.
3. Mahasiswa dapat memahami pembacaan sensor suhu LM35 melalui
monitor arduino.
4. Mahasiswa dapat memahami pangaturan PWM melalui sensor suhu
LM35.
1.2. Latar Belakang
Penghematan energi listrik merupakan hal yang sangat diperlukan.
Dampak dari kota metropolitan salah satunya adalah kebutuhan listrik yang
kian meningkat akibat banyaknya kaum urban untuk menuntut ilmu dan
mencari nafkah. Untuk itu perlu adanya solusi alternatif peralatan listrik
yang dapat menghemat energy.
Penggunaan peralatan listrik yang sering ditemui dalam keadaan
boros pemakaian adalah kipas angin. Kerap kali sekelompok manusia
melakukan aktivitas seperti belajar, rapat, dan mengadakan pertemuan di
dalam ruangan selalu menyalakan kipas angin guna memperoleh
kenyamanan karena suhu yang tinggi. Namun suhu di sekitar kita tidak
selalu memiliki nilai yang konstan. Terkadang suhu menjadi tinggi,
terkadang suhu menjadi turun. Akibat dari itu, tidak mungkin seorang
manusia menyalakan dan mematikan kipas angin yang sesuai dengan suhu
saat itu.
Dari masalah diatas pada tugas akhir ini, dirancang sebuah simulator
yang dapat menyalakan motor dc sebagai kipas angin secara otomatis
sekaligus mengatur level kecepatan putaran dari kipas angin tersebut. Alat
ini dibuat menggunakan sensor LM35 sebagai pendeteksi suhu dimana
nilai suhu yang terbaca akan ditampilkan pada display LCD, dan nilai
tersebut adalah nilai yang terbaca dari sensor tersebut. Berdasarkan hasil
pengujian dan analisa data yang telah dilakukan, didapatkan hasil dimana
sistem bekerja secara baik dengan rata-rata persentase error yang
diperoleh adalah sebesar 1,74%.
1
1.3. Rumusan Masalah
Adapun
rumusan
masalah
pada
tugas
akhir
semester
4 mikrocontroller simulasi program automatic fan menggunakan sensor
suhu LM35 adalah:
1. Bagaimana membuat rangkaian pengendali motor dengan sensor suhu
LM35.
2. Bagaimana membuat program arduino yang menjalankan rangkaian
pengendali motor dengan sensor suhu LM35.
1.4. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah pada tugas akhir semester 4 mikrocontroller
simulasi program automatic fan menggunakan sensor suhu LM35 adalah:
1. Rangkaian di buat dalam bentuk simulasi alat.
2. Bahasa pemrograman yang menjalankan rangkaian ini adalah Arduino.
2
BAB II
ISI LAPORAN
2.1. Dasar Teori
Penggunaan motor DC dewasa ini sudah sangatlah umum, salah satu
kelebihan motor DC adalah relatif gampang didapat dan mudah diatur
kecepatan putarnya. Secara umum pengaturan kecepatan motor DC
adalah dengan menggunakan cara analog. Dalam hal ini, kecepatan motor
DC akan diatur dengan pembacaan sensor suhu LM35.
2.1.1. Sensor Suhu LM35
1.Pengertian
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang
memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran
listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai
dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika
yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki
keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan
dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran
impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat
dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus
serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan
tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga
dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan
bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini
berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (selfheating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan
pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25
ºC .
3
2. Struktur Sensor LM35
Gambar 1. Sensor Suhu LM35
Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan
dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing
pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja
dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan
keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai
dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang
dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini
akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga
diperoleh persamaan sebagai berikut :VLM35 = Suhu* 10 mV
Gambar 2. Skematik Rangkaian Dasar Sensor
Gambar diatas kanan adalah gambar skematik rangkaian
dasar sensor suhu LM35-DZ. Rangkaian ini sangat sedeCrhana
dan praktis. Vout adalah tegangan keluaran sensor yang terskala
linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad
celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53
derajad Celcius.Dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur
adalah 32 derajad Celcius. Tegangan keluaran ini bisa langsung
diumpankan sebagai masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal
seperti rangkaian penguat operasional dan rangkaian filter, atau
rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan
rangkaian Analog-to-Digital Converter.
4
3. Karakteristik Sensor LM35.
Adapun karakterisrik dari sensor LM35:
 Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara
tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi
langsung dalam celcius.
 Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada
suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2.
 Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC
sampai +150 ºC.
 Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
 Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
 Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu
kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
 Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk
beban 1 mA.
 Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Gambar 3. Grafik akurasi LM35 terhadap suhu
Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu
menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35
mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini
mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat
dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan
dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang
sangat mudah.
IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas
dalam bentuk Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan
keluaran sangat linear terhadap perubahan suhu. Sensor ini
berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu ke besaran
tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti
bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan
sebesar 10 mV.
5
Gambar 4. Rangkaian Sensor LM35
IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau
penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang
seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka
sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35
penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari
indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus
60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri
sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.
Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu
LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35
ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.
Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
· Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
· Lineritas +10 mV/ º C.
· Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
· Range +2 º C – 150 º C.
· Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
· Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
6
4.Prinsip Kerja Sensor LM35
Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada
saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan
tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat
ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada
permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar
0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan
cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu
permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu
disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau
jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada
suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
Jarak
yang
terpengaruh
oleh
jauh
diperlukan
interferensi
dari
penghubung
luar,
yang
dengan
tidak
demikian
digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat
bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan
didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang
mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan
metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan.
Maka dapat disimpulkan prinsip kerja sensor LM35 sebagai
berikut:
 Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang
peka terhadap suhu
 Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh
rangkaian di dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding
lurus dengan perubahan tegangan output.
 Pada seri LM35
 Vout=10 mV/oC
 Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan
output sebesar 10mV
5. Kelebihan dan Kelemahan Sensors LM35


Kelebihan:

Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 oC

Low self-heating, sebesar 0.08 oC

Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V

Rangkaian tidak rumit

Tidak memerlukan pengkondisian sinyal
Kekurangan:

Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi
6.Pembacaan sensor suhu dalam program arduino:
7
Tegangan yang masuk dikonversi terlebih dahulu menjadi
data digital. Arduino yang digunakan adalah Arduino UNO. Pin
analog Arduino dapat menerima nilai hingga 10 bit sehingga dapat
mengkonversi data analog menjadi 1024 keadaan (210= 1024).
Artinya nilai 0 merepresentasikan tegangan 0 volt dan nilai 1023
merepresentasikan tegangan 5 volt. Data yang sebelumnya
analog dikonversi menjadi data digital. Proses konversi dari nilai
analog menjadi digital ini disebut proses ADC (Analog to Digital
Conversion). Bagaimana jika tegangan 5 volt dikonversi menjadi
data digital 10 bit?
Artinya setiap 1 angka desimal mewakili tegangan sebesar
0,004887585 volt. Kemudian untuk besar tegangan yang diwakili
angka 512 dapat dihitung dengan cara
8
2.1.2. Driver Motor DC
Pada dasarnya beberapa aplikasi yang menggunakan motor
DC harus dapat mengatur kecepatan dan arah putar dari motor DC
itu sendiri. Untuk dapat melakukan pengaturan kecepatan motor DC
dapat menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation)
sedangkan untuk mengatur arah putarannya dapat menggunakan
rangkaian H-bridge yang tersusun dari 4 buah transistor. Tetapi
dipasaran telah disediakan IC L293D sebagai driver motor DC yang
dapat mengatur arah putar dan disediakan pin untuk input yang
berasal dari PWM untuk mengatur kecepatan motor DC.
Jika
diinginkan
sebuah
motor
DC
yang
dapat
diatur
kecepatannya tanpa dapat mengatur arah putarnya, maka kita dapat
menggunakan sebuah transistor sebagai driver. Untuk mengatur
kecepatan putar motor DC digunakan PWM yang dibangkitkan
melalui fitur Timer pada mikrokontroler. Sebagian besar power
supply untuk motor DC adalah sebesar 12 V, sedangkan output
PWM dari mikrokontroler maksimal sebesar 5 V. Oleh karena itu
digunakan transistor sebagai penguat tegangan. Dibawah ini adalah
gambar driver motor DC menggunakan transistor.
Gambar 5. Driver Motor DC menggunakan Transistor
Sedangkan jika diinginkan sebuah motor DC yang dapat diatur
kecepatan atau arah putarnya maka digunakanlah rangkaian Hbrigde yang tersusun dari 4 buah transistor.
9
Gambar 6. Rangkaian H-Bridge
Dari gambar diatas jika diinginkan motor DC berputar searah
jarum jam maka harus mengaktifkan transistor1 dan transistor4
dengan cara memberikan logika high pada kaki Basis transistor
tersebut. Sedangkan untuk berputar berlawanan arah jarum jam
maka harus mengaktifkan transistor2 dan transistor 3 dengan cara
memberikan logika high pada kaki Basis transistor tersebut. Untuk
lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.
Gambar 7. Rangkaian penentuan arah putar
Dari gambar diatas terlihat jelas bahwa dengan mengaktifkan
transistor1 dan transistor4 akan menyebabkan motor DC berputar
searah jarum jam. Dimana arus listrik akan mengalir dari power
supply (12 V) melalui transistor1, lalu ke motor DC, lalu ke transistor4
dan akan berakhir di ground. Begitu juga sebaliknya untuk putaran
berlawanan arah jarum jam.
Sedangkan untuk pengaturan kecepatannya anda dapat
menghubungkan output PWM ke kaki basis transistor1 untuk putaran
searah jarum jam. Dan untuk putaran berlawanan arah jarum jam,
output PWM dapat dihubungkan kekaki basis transistor2.
10
2.2. Data Alat
Alat Microcontroller“Automatic Fan”
1. Siapkan alat alat yang diperlukan

Arduino Uno

Sensor suhu Lm35

Driver motor dc 5v

Papan Project

Kabel jumper male
2. Rangkailah seperti gambar ini
Gambar 8. Rangkaian alat automatic fan
3. Install Software Arduino.
4. Kemudian buka software arduino untuk menuliskan program nya.
Gambar 9. Arduino
11
5. Tulis program yang ada di bawah ini.
Gambar 10. Sketch/Coding
6. Lalu upload, setelah itu coba liat monitor berapakah suhunya lalu liat
juga motor dc 5v apakah bergerak ketika suhu meningkat.
12
2.3. Hasil Alat
Adapun hasil percobaan ketika rangkaian di jalankan:
No.
Suhu (C)
Kecepatan Motor
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
20
22
24
26
30
36
40
44
48
52
56
60
64
70
Tidak Berputar
Tidak Berputar
Tidak Berputar
Berputar lambat
Berputar lambat
Berputar lambat
Berputar sedang
Berputar sedang
Berputar sedang
Berputar cepat
Berputar cepat
Semakin cepat
Semakin cepat
Kecepatan Maks
Tabel 1. Hasil Percobaan
13
BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Dari hasil alat automatic fan yang kami buat, dapat kita simpulkan
dengan adanya alat tersebut bisa kita kembangkan dengan jendela
otomatis untuk dapur memasak, ac ruangan dan lain sebagainya.
14
DAFTAR PUSTAKA
http://memorialilmu.blogspot.co.id/2015/02/simulasi-program-automatic-fan_13.html
http://www.instructables.com/id/Using-a-temperature-sensor-to-control-the-speed-of/
15