CARI SESUATU ?

Sabtu, 28 Januari 2017

PENGATUR SUHU PEMANAS AIR

PENGATUR SUHU PEMANAS AIR
Hanif Nurcahyo Abdi1, Yulian Bagus Kurniawan2, Samuel BETA3
 Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275
E-mail : 1 nurcahyoabdi.9c.15@gmail.com , 2 bagus.x08@gmail.com  ,  3 sambetak2@gmail.com
Intisari - Untuk menciptakan alat pengatur suhu air tanpa mengabaikan unsur praktis dan estetis, maka dalam proyek ini dibuatlah proyek Arm menggunakan masukan potensiometer sebagai set point suhu yang kemudian akan menghidupkan pemanas air. Sensor suhu yang merupakan pemantau perubahan suhu pada air yang dipanaskan dengan luaran LED Bargraph sebagai display. Sensor untuk mengukur suhu air adalah LM35. LM35 ini mampu mengukur suhu dengan kemampuan mengukur suhu -55°C sampai dengan +-150°C. Hasil  pengukuran sensor akan dibandingkan dengan suhu set point, dan ketika telah sama, maka pemanas air akan berhenti bekerja. Suhu set point dan suhu aktual dapat diamati dari tampilan led bargraph.

Kata kunci: LM 35, Arm, dan LED Bargraph.

I.                    Pendahuluan


Pengatur suhu pemanas air adalah alat yang digunakan untuk mengendalikan suhu air sesuai dengan keinginan. Suhu yang diinginkan (set point) diatur menggunakan potensiometer, yang kemudian setelah set point diatur, maka secara otomatis akan menghidupkan pemanas air. Pemanas air akan bekerja menaikkan suhu air untuk mencapai set point atau target suhu yang diinginkan. Jika suhu telah mencapai target, maka pemanas air akan berhenti bekerja. Perubahan suhu dan suhu aktual dapat diamati melalui tampilan led bargraph.

II.                 Tinjauan Pustaka


Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan Arm.

A.                 Sensor LM 35

Ultrasonik merupakan sensor yang mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor ini memiliki keakuratan yang tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu lain. Sensor ini 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 mencapai 30 volt tapi yang diberikan kesensor hanya 5 volt sehingga hanya membutuhkan arus 60 µA. Sensor ini menyebabkan kesalahan pembacaan kurang dari 0.5ºC pada suhu 25ºC.
Gambar 1. Jenis, bentuk dan pin LM 35

 

B.                 Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya.
Sebuah Potensiometer terdiri dari sebuah elemen resetif yang membentuk jalur dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya adalah Penyapu yang dipergunakan untuk menentukkan pergerakkan pada jalur elemen resistif. Pergerakan penyapu pada jalur elemen resistif inilah yang mengatur naik-turunnya nilai Resistansi sebuah potensiometer.
Gambar 2. Struktur internal, bentuk dan simbol potensiometer

C.                 Saklar Tombol

Saklar Tombol adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan system kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal.
Gambar 3. Bentuk Fisik Saklar Tombol

D.                 ARM

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine.
Gambar 4. Keluarga Mikroprosesor ARM

Mikroprosesor ARM mempunyai beberapa keluarga untuk menjangkau berbagai aplikasi, salah satunya adalah ARM Cortex Prosesor Embedded (ARM Cortex Embedded Processors). Prosesor-prosesor di keluarga seri CortexM telah dikembangkan khusus untuk domain mikrokontroler, dimana permintaan untuk kecepatan, determinasi waktu proses, dan manajemen interrupt bersama dengan jumlah gate silikon minimum (luas silikon yang minimum menentukan harga akhir prosesor) dan konsumsi daya yang minimum sangat diminati, seperti ARM CortexM0 yang merupakan prosesor untuk menggantikan aplikasi mikrokontroler 8/16bit dengan tipe ARM NUC120
ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikrokontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0.  ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan divais programmer terpisah. NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz. Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB.
Gambar 5. DT-ARM NUC120RDBN

Spesifikasi       :
  1. Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4 Kbyte Data Flash.
  2. Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming) melalui bootloader software pada LDROM.
  3. Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging serta programming.
  4. Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.
  5. Mendukung Peripheral DMA mode.
  6. Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit.
  7. Memiliki 4 buah timer 32 bit.
  8. Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.
  9. Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.
  10. Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I2C.
  11. Memiliki 1 channel I2C.
  12. Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.
  13. Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.
  14. Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.
  15. Terdapat 22 MHz internal osilator.
  16. Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.
  17. Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low Power Mode.
  18. Tersedia rangkaian reset manual.
  19. Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.
  20. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
  21. Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3 – 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB.

 
E.   Modul Relay

Relay adalah suatu peranti yang menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan seperangkat kontak sakelar.  2 Channel Relay  adalah modul 2 buah relay dalam 1 board, modul relay SPDT (Single Pole Double Throw) yang memiliki ketahanan yang baik terhadap arus dan tegangan yang besar. Dengan arus sink 15 mA bisa langsung dari pin mikrokontroler, dengan   Rangkaian proteksi (isolasi, arus kickback) sebagai pengaman , LED indikator untuk menandakan channel yang aktif, Interface standard TTL logic langsung dikendalikan mikrokontroler (Arduino , 8051, AVR, PIC, DSP, ARM, ARM, MSP430, TTL logic).
Apabila kumparan coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang kemudian menarik armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi terbuka atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, armature akan kembali lagi ke posisi awal (NC). Coil yang digunakan oleh relay untuk menarik kontak poin ke posisi tertutup pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
·         Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi tertutup.
·         Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi terbuka.
Gambar 6. Modul Relay

F.      LED Bargraph 

Pada proyek Arduino ini, digunakan LED Bargraph sebagai luaran.LED Bargraph adalah susunan dari beberapa LED (Light Emitting Diode) yang disusun satu baris dalam satu kemasan khusus. LED bargraph yang digunakan adalah jenis LED bargraph yang mempunyai 10 segmen, yaitu rangkaian 10 buah LED yang disusun berurutan dalam sebuah kemasan.
LEDbargraph dihubungkan ke perangkat Arduino, yangdifungsikan sebagai luaran. Ada dua jenis LED bargraph yang digunakan dalam rangkaian variasi LED bargraph ini, yaitu satu buah LED bargraph aktif tinggi dan satu buah LED bargraph aktif rendah. LEDbargraph aktif tinggi akan menyala jika diberi logika rendah ‘1’, dan LEDbargraph akan padam jika diberi logika tinggi ‘0’.LED bargraph aktif rendah akan menyala jika diberi logika rendah ‘0’, dan LED bargraph akan padam jika diberi logika tinggi ‘1’.
da proyek Arduino ini, digunakan LED Bargraph sebagai luaran.LED Bargraph adalah susunan dari beberapa LED (Light Emitting Diode) yang disusun satu baris dalam satu kemasan khusus. LED bargraph yang digunakan adalah jenis LED bargraph yang mempunyai 10 segmen, yaitu rangkaian 10 buah LED yang disusun berurutan dalam sebuah kemasan.
LEDbargraph dihubungkan ke perangkat Arduino, yangdifungsikan sebagai luaran. Ada dua jenis LED bargraph yang digunakan dalam rangkaian variasi LED bargraph ini, yaitu satu buah LED bargraph aktif tinggi dan satu buah LED bargraph aktif rendah. LEDbargraph aktif tinggi akan menyala jika diberi logika rendah ‘1’, dan LEDbargraph akan padam jika diberi logika tinggi ‘0’.LED bargraph aktif rendah akan menyala jika diberi logika rendah ‘0’, dan LED bargraph akan padam jika diberi logika tinggi ‘1’.

Gambar 7. LED Bargraph

      G.     Elemen Pemanas

Elemen Pemanas Listrik menghasilkan panas yang dihasilkan oleh kawat ataupun pita bertahanan listrik tinggi (Resistance Wire) biasanya bahan yang digunakan adalah niklin yang dialiri arus listrik oleh isolator listrik yang mampu meneruskan panas dengan baik hingga aman jika digunakan.



 III.                    PERANCANGAN ALAT


A.                 Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun sistem yang digunakan yaitu :
1.      Sensor LM 35
2.      Potensiometer
3.      Saklar Tombol
4.      Arm Cortex
5.      Modul Relay
6.      LED Bargraf

7.      Pemanas


B.                 Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram alat ukur tinggi benda ini menggunakan masukan LM 35 serta luarannya ditampilkan pada LED Bargraf. Berikut ini adalah blok diagram Pengatur Suhu Pemanas Air :

Gambar 8. Blok Diagram Komponen Utama

C.                 Perangkat Lunak

Untuk diagram alir, program aplikasi ARM (Coocox IDE) menggunakan masukan LM 35, Potensiometer, Push button dan keluaran LED Bargraf dan Elemen Pemanas.

Gambar 9. Diagram Alir

D.                 Cara Kerja

Dilakukan pengesetan dengan cara memutar potensiometer untuk menentukan set point dengan syarat untuk dapat memutar potensiometer yaitu dengan menekan push button dulu karena bila tanpa menekan tombol maka potensiometer tidak akan bekerja untuk menentukkan set point.
Setelah set point ditentukan dan push button dilepas secara otomatis pemanas akan ON untuk mencapai set point kemudian pada wadah yang dipanaskan akan dibaca suhu oleh sensor suhu (LM 35). Setelah set point tercapai maka pemanas akan OFF, set point dan kenaikan suhu akan ditampilkan pada bargraph.

IV.                 Pengujian Alat

 A.                 Pengujian Sensor suhu LM 35
Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai tegangan input yang kemudian dijadikan  sebagai data pembanding antara tegangan masukan dari sensor dan tegangan masukan dari set point. Selain itu, pengujian dimaksudkan untuk memperoleh data yang valid sesuai dengan alat ukur suhu yang sudah ada. Kemudian dari data pengujian diambil sampling data yang kemudian dijadikan untuk dasar pembuatan rumus dalam algoritma program.


V.               KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada proyek ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1.    ARM dapat memudahkan kita dalam kehidupan sehari-hari terutama untuk instrumentasi sebagai mikrokontroler yang canggih.
2.    Manfaat sensor suhu LM 35 banyak sekali, salah satunya yaitu sebagai sensor untuk mendeteksi suhu air dengan mngkonversi suhu menjadi bentuk tegangan.
3. Pengatur Suhu Pemanas Air ini  memudahkan pengguna alat ini untuk pengaplikasian alat sebagai system control suhu dengan nilai yang diinginkan pengguna.

REFERENSI

[1]     http://ferballcompany.blogspot.com/2012/04/sensor-suhu-lm35.html?m=1

[2]     http://teknikelektronika.com/pengertian-fungsi-potensiometer/
[3]     Manual DT-ARM NUC120 Board.pdf

BIODATA PENULIS

Nama penulis: Hanif Nurcahyo Abdi. Penulis dilahirkan di Demak, 27 Juni 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Mranak 1, SMPN 2 Demak, dan SMAN 1 Demak. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.1.07. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email: nurcahyoabdi.9c.15@gmail.com.

Nama penulis: Yulian Bagus Kurniawan. Penulis dilahirkan di Demak, 10 Juli 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 3 Katonsari, SMPN 1 Demak, dan SMAN 1 Demak. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.1.20. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email: bagus.x08@gmail.com

Lampiran :
1. Paper lengkap.pdf : di sini
2. Diagram Pengawatan : di sini
3. Program ARM Lengkap : di sini atau Program.pdf : di sini
4. Pustaka yang digunakan : di sini
5. Mengenal ARM : di sini
6. Panduan lengkap NUC 120RD2BN : di sini
7. Laporan : di sini atau di sini
8. Gambar Rangkaian.jpg : di sini
9. PPT : di sini
Diposting oleh di
Label:

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Silahkan Berikan Kritik dan Saran Anda. Karena Kritik dan Saran Anda Akan Sangat Membantu Kami dalam Memperbaiki Diri

Langganan: Posting Komentar (Atom)