Received 09 Agustus 2023; Received in revised form 19 Maret 2024 ; Accepted 19 Maret 2024 Available online 22 March 2024
Contents list available at Sinta

## A R M A T U R
: Artikel Teknik Mesin & Manufaktur
Journal homepage: https://scholar.ummetro.ac.id/index.php/armatur
Rancang bangun thermocouple data logger multichannel berbasis Arduino Mega 2560
Joni 1* , Rustam Efendi 2
1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Cenderawasih, Kampus Baru Uncen Waena, Jl. Kamp Wolker, Yabansai, Heram, Kota Jayapura, Papua
2 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sulawesi Tenggara, Jl. Kapten Piere Tendean No. 109, Baruga, Kendari
A R T I C L E I N F O

## A B S T R A C T
Keywords: Amplifier thermocouple Adafruit MAX31856 Microcontroller Temperature Measuring  temperature  using  a  data  logger  is  a suitable  choice  for  temperature  measurements  of  an object. The availability of Arduino as a microcontroller  has  become  a  preference  for developments, especially in temperature measurement devices.  Thermocouples  can  be  used  to  measure temperature, but they cannot be connected directly to the  Arduino  because  they  require  a  thermocouple signal amplifier to read the temperature measured by the thermocouple. One of amplifier thermocouple that has  good  accuracy  is  the  Adafruit  MAX31856.  This research aims to design a low-cost temperature data logger. The method used in this research is the design and  build  method.  The  results  of  this  research  show that  the  temperature  data  logger  works  well.  This  is indicated by the close correlation of the measurement results from each  sensor. This applies to measurements of heated water as well as water taken from the dispenser.

## Pendahuluan
Pengukuran  suhu  berbasis  data logger  dapat  memudahkan  dalam  proses pengukuran suhu dan tingkat validasi yang didapatkan  pun  juga  lebih  baik.  Arduino merupakan  mikrokontroler open-source yang  dapat  digunakan  dan  dikembangkan oleh siapa pun. Berbagai sensor pun dapat
dihubungkan  ke  Arduino.  Akurasi  sensor adalah  salah  satu  pertimbangan  dalam merancang  sebuah  sistem data  logger .
Salah  satu  sensor  yang  dapat  digunakan untuk  mengukur  suhu  adalah  termokopel. Hanya  saja  penggunaan  termokopel  tidak bisa  secara  langsung  dihubungkan  ke
Arduino. Akan tetapi membutuhkan perangkat  tambahan  yang  disebut  dengan penguat  sinyal  termokopel  ( thermocouple amplifier ). Penguat sinyal termokopel yang memiliki  kualitas  baik  adalah  Adafruit MAX31856 (Universal) yang dapat menggunakan berbagai tipe termokopel [1]. Penggunaan penguat sinyal Adafruit MAX31856 yang terhubung dengan termokopel tipe K untuk pengukuran suhu inlet dan outlet pada coolant [2]. Padfield, et  al.  [3]  menggunakan  penguat  sinyal Adafruit  MAX31856  (termokopel  tipe  K) untuk  mengukur  papan  lukisan  dengan rentang  suhu  15-32℃.  Moyen,  et  al.  [4] mengukur suhu California mussels ( Mytilus californianus ) selama 8 minggu menggunakan termokopel tipe K terhubung penguat sinyal termokopel Adafruit MAX31856 dengan mikrokontroler Arduino  UNO  untuk  melihat  stress  panas yang didapatkan pada perendaman konstan.
Kalibrasi tiga tipe termokopel (J, K, dan  T)  dilakukan  oleh  Guerrero  Quezada and  Arias  Pozo  [5]  pada  tungku  3  tahap dengan  menggunakan  penguat  sinyal Adafruit  MAX31856  sebagai  modulnya. Suhu ground diukur  dengan  tingkat kedalaman bervariasi (1-9 m) menggunakan termokopel tipe T terhubung penguat sinyal MAX31856
memperlihatkan  bahwa  setiap  kedalaman memiliki suhu yang berbeda-beda dan juga menunjukkan  kinerja  yang  stabil  selama proses pengukuran berlangsung [6]. Drying block didesain  oleh  González  [7]  dengan pengukur  suhu  menggunakan  termokopel tipe  K  terhubung  dengan  penguat  sinyal Adafruit MAX31856. Hal tersebut dilakukan  dengan  pertimbangan  biaya, pertimbangan  dengan  mendesaian drying block sendiri  menjadikan  biaya  10  kali lebih  rendah  dari  harga  di  pasaran.
Pengukuran  suhu Atmospheric  Pressure Chemical  Vapor  Deposition (APCVD) yang dilakukan oleh Chen [8] suhu diukur
hingga  600℃  menggunakan  termokopel tipe  N  terhubung  penguat  sinyal  Adafruit MAX31856.  Fetene  [9]  mengontrol  suhu gas  menggunakan  termokopel  tipe  K penguat sinyal termokopel Adafruit MAX31856 dengan set-poin 200℃.
Penelitian terkait dampak perlakuan panas pada  paduan  baja  karbon  dilakukan  oleh Fan, et al. [10], suhu diukur menggunakan termokopel  tipe  K  terhubung  penguat sinyal  termokopel  Adafruit  MAX31856 (suhu  tempering  400℃  hingga  700℃). Pengembangan alat wireless untuk mengukur  suhu  pada  industri  otomotif dilakukan  oleh  Holck  and  Hornborg  [11], termokopel  tipe  K  terhubung  penguat sinyal Adafruit MAX31856. Rata-rata eror yang didapatkan adalah di bawah 1 dengan nilai  tertinggi  0,88.  Desain  data  akuisisi dilakukan  oleh  Purivatra  [12],  salah  satu sensor  yang  digunakan  adalah  termokopel terhubung penguat sinyal Adafruit MAX31856 untuk mengukur suhu minyak. Pengukuran suhu kanyon dengan menggunakan  sensor  termokopel  tipe  T terhubung penguat sinyal Adafruit MAX31856 dilakukan oleh Aliabadi, et al. [13]. Termokopel tipe T terhubung penguat sinyal Adafruit MAX31856 juga digunakan oleh Tregnago [14] pada penelitian pindah panas nanofluid. Pengukuran suhu permukaan  blok  PCR  diukur  dengan menggunakan termokopel tipe T terhubung penguat sinyal Adafruit MAX31856 (mikrokontroler Arduino) terekam per 100 ms  [15].  Suhu  pemanas radiochemistry diukur  menggunakan  termokopel  dengan sinyal  penguat  Adafruit  MAX31856  [16]. Penelitian mengenai microfluid chip carrier ,  suhunya  diukur  menggunakan termokopel  tipe  K  terhubung  penguat sinyal Adafruit MAX31856  [17]. Tomanek and  Stutts  [18]  melakukan  penelitian mengenai wind  tunnel, suhu  diukur menggunakan  termokopel  tipe  T  yang dihubungkan dengan penguat sinyal
Adafruit  MAX31856.  Beberapa  penelitian
penggunaan mikrokontroler
ESP-32 berbasis  IoT  dan  Arduino  UNO  sebagai data logger juga digunakan untuk memonitoring produksi listrik dari microbial  fuel  cell (MFC)  [19-21].    Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengukuran produksi  listrik  dari  MFC  dapat  dipantau secara real  time .  Berdasarkan  pada penelitian terdahulu, maka penelitian yang dilakukan  adalah  pengembangan data logger pengukur  suhu  berbasis  Arduino menggunakan modul Adafruit MAX31856 menjadi  alternatif  yang  dapat  diambil karena memiliki  tingkat  akurasi  yang baik serta biaya yang rendah. Tujuan penelitian adalah  merancang  bangun data  logger termokopel multichannel berbasis Arduino dengan menggunakan Adafruit MAX31856.

## Metode Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  alat  Laptop ASUS K43SJ dengan spesifikasi Prosessor Core  i3  generasi  2,  RAM  DDR  3  12GB, SSD  Toshiba  256GB,  Nvidia  Geforce  GT 520M  1GB,  Windows  11  dan  software Arduino IDE 2.1.0. Bahan yang digunakan pada  penelitian  ini  adalah  satu  buah Arduino  Mega  2560  Italy,  10  buah  sensor Adafruit MAX31856
(Universal
termokopel) dilengkapi dengan termokopel tipe  K,  Adaptor  USB  V-Gen, data  logger shield +  Micro  SD  V-Gen  32GB,  kabel jumper, dan box akrilik. Skema data logger dapat  dilihat  pada  Gambar  1.  Rancang bangun thermocouple data logger multichannel dirancang
bangun berdasarkan  Tabel  1-3.  Di mana pada tiap pin sensor Adafruit MAX31856, LCD, dan data logger shield dihubungkan berdasarkan keterangan pada Tabel 1-3.
Tabel 1. Posisi pin untuk setiap sensor Adafruit MAX31856
Nama Channel Pin Digital Arduino Mega Adafruit MAX31856+Termokopel 1 CS    = 2 SDI   = 3
SDO  = 4
SCK  = 5 Adafruit MAX31856+Termokopel 2 CS    = 6
SDI   = 7 SDO  = 8
SCK  = 9 Adafruit MAX31856+Termokopel 3 CS    = 19
SDI   = 18 SDO  = 17
SCK  = 16 Adafruit MAX31856+Termokopel 4 CS    = 22
SDI   = 24 SDO  = 26
SCK  = 28 Adafruit MAX31856+Termokopel 5 CS    = 30
SDI   = 32 SDO  = 34
SCK  = 36 Adafruit MAX31856+Termokopel 6 CS    = 38
SDI   = 40 SDO  = 42
SCK  = 44 Adafruit MAX31856+Termokopel 7 CS    = 46
SDI   = 48 SDO  = 49
SCK  = 47 Adafruit MAX31856+Termokopel 8 CS    = 45
SDI   = 43
SDO  = 41 SCK  = 39 Adafruit MAX31856+Termokopel 9 CS    = 37 SDI   = 35
SDO  = 33 SCK  = 31 Adafruit MAX31856+Termokopel 10 CS    = 29 SDI   = 27 SDO  = 25
SCK  = 23
*VCC (+) dihubungkan ke pin 3,3 V, GND dihubungkan ke pin GND

## Tabel 2. Pin LCD ke Arduino Mega
Nama Alat Pin Digital Arduino Mega LCD Crystal GND    = GND VCC     = 5 V
SDA     = SDA
SCL      = SCL
Tabel 3. Pin Data logger Shield ke Arduino Mega
Nama Alat Pin Digital Arduino Mega Data logger shield v1.0 Pin 11    = 51
Pin 12     = 52
Pin 13     = 53
A4          = SDA A5          = SCL
Gambar 1. Skema data logger

## Hasil dan Pembahasan
Telah dirancang bangun
thermocouple  data  logger dengan  jumlah
10 channel (Gambar  2)  menggunakan mikrokontroler  Arduino  Mega  2560  Italy dengan penguat sinyal Adafruit MAX31856  sebagai  modul  termokopel.
Termokopel yang digunakan pada penelitian  ini  adalah  termokopel  tipe  K. Pengujian  kinerja data  logger dengan memanaskan  air  di  atas  kompor  gas  dan dilakukan  pengukuran  suhu  air  dengan memasukan  ujung  termokopel  ke  dalam panci  berisi  air.  Pengujian  lain  juga
dilakukan  dengan  menggunakan  air  panas yang diambil dari dispenser, lalu dimasukkan ke dalam gelas dan dilakukan pengukuran  dengan  memasukkan  ujung masing-masing termokopel. Kedua pengukuran tersebut disajikan pada Gambar 3. Terlihat bahwa hasil pengukuran dari  masing-masing  termokopel  memiliki trend  data  yang  berimpit  sehingga  data logger  ini  dinyatakan  dapat  digunakan dalam kegiatan praktikum maupun penelitian  pindah  panas.  Di  sisi  lain  juga memperlihatkan bahwa penurunan maupun kenaikan  suhu  menunjukkan  kinerja  data logger  dalam  pengukuran  suhu,  di  mana ketika pemanasan air dilakukan maka suhu yang  terbaca  mengalami  kenaikan  seiring dengan  energi  panas  yang  diberikan.  Hal sebaliknya  pun  terjadi  pada  suhu  air  yang mula-mula diukur dengan posisi panas juga menunjukkan penurunan suhu terekam atau terbaca seiring dengan penurunan suhu air. Sebagaimana  yang dinyatakan oleh Efendi, et  al.  [22] bahwa  penggunaan  termokopel tipe  K  terhubung  penguat  sinyal  Adafruit MAX31856 memiliki kestabilan yang baik
dalam pengukuran suhu. Penelitian pengembangan dan pengaplikasian monitoring intelejen secara remote , mengukur  suhu  dengan  menggunakan termokopel  tipe  K  terhubung  sinyal penguat  termokopel  Adafruit  MAX31856 oleh Kuo  and  Chen  [2] dinyatakan  dapat memonitoring secara remote .
Hasil  pengukuran data  logger juga dilakukan  analisis  statistik  untuk  melihat masing-masing termokopel. Analisis stastik yang digunakan adalah uji keseragaman  (ANOVA)  dan  uji  lanjut Tukey dan Duncan (Tabel 4 dan Tabel 5). Analisis uji ANOVA (0.998) menunjukkan bahwa nilai p-value >0.05, maka dinyatakan tidak berbeda nyata. Begitu pun pada  uji  Tukey  (signifikansi  0.994)  dan Duncan  (signifikansi  0.435)  menunjukkan bahwa  tidak  berbeda  nyata  di  antara  hasil pengukuran termokopel dan sensor Adafruit  MAX31856  dapat  dinyatakan sebagai  sensor  yang  stabil  dan  baik  dapat pengukuran suhu.
Adafruit MAX31856 LCD Arduino Mega 2560 Termokopel tipe K Air dipanaskan di atas kompor
Gambar 2. Thermocouple data logger multichannel
a.
b.
Gambar 3. Pengukuran suhu air: a. Peningkatan suhu air (pemanasan air) b. Penurunan suhu air
Biaya  konstruksi thermocouple  data logger multichannel
Biaya  konstruksi thermocouple data  logger disajikan  pada  Tabel  4.  Total biaya  yang  digunakan  adalah  sebesar  Rp 6,328,000.  Bila  dilakukan  perbandingan dengan  data  logger  komersial,  maka  data logger hasil rancang bangun ini jauh lebih terjangkau dibandingkan dengan komersial.  Data  logger  ini  juga  memiliki
keunggulan  karena  penguat  sinyal  yang digunakan dapat terhubung dengan berbagai  tipe  termokopel.  Keterjangkauan data  logger  ini  juga  ditunjukkan  dengan ketersedian  satu  rol  termokopel  tipe  K dengan panjang 100 meter. Selain itu data logger  ini  juga  telah  menyerupai  secara fungsional  seperti  data  logger  komersial karena telah tersedia display dan penyimpanan data ( Micro SD Card ) dengan
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 100 200 300 400 500 600 700 800 S uhu ( ℃ ) Waktu TC1 TC2 TC3 TC4 TC5 TC6 TC7 TC8 TC9 TC10 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120 140 160 S uhu ( ℃ ) Waktu TC1 TC2 TC3 TC4 TC5 TC6 TC7 TC8 TC9 TC10
kapasitas  cukup  besar  yakni  32GB  (V- Gen).  Sehingga  tidak  dibutuhkan  lagi koneksi  ke  komputer  untuk display dan penyimpanan data. Data suhu yang terekam
pun  telah  bersifat real  time karena  adanya perangkat real  time  clock (RTC)  yang terpasang.
Tabel 4 . Biaya konstruksi
No Bahan Jumlah Unit Harga per Unit Total Harga 1 Adafruit MAX31856 10 330,000 3,300,000 2 Arduino Mega Italy 1 650,000 650,000 3 Kabel Jumper 1 33,000 33,000 4 Box 1 300,000 300,000 5 Micro SD V-Gen 32 GB 1 80,000 80,000 6 Data Logger Shield 1.0 1 50,000 50,000 7 Kabel USB 1 25,000 25,000 8 Anker Power bank 10000mAh 1 150,000 150,000 9 Termokopel Tipe K 1 1,400,000 1,400,000 10 Adaptor 1 70,000 70,000 11 LCD Crystal 16x12 1 35,000 35,000 12 Baut M2 1 160,000 160,000 13 Mur M2 14 Baterai 3 25,000 75000 Total Biaya Rp 6,328,000

## Kesimpulan
Kesimpulan dari makalah penelitian adalah  telah  berhasil  dilakukan  rancang bangun thermocouple data logger berbasis Arduino dengan pembacaan yang stabil dan data dapat terekam ke micro-SD. Hasil uji stastik pun dinyatakan tidak beda nyata di antara  termokopel  di  mana  penguat  sinyal Adafruit  MAX31856  digunakan  sebagai modul pada penelitian ini. Di samping itu, penelitian ini juga telah berhasil dilakukan pengembangan data logger yang terjangkau atau low-cost yang  mampu  bekerja  secara real  time yang  dilengkapi display dan penyimpanan data (Micro SD) tanpa perlu terhubung lagi ke komputer.

## Daftar Pustaka
[1] L. Ada. "Adafruit Universal Thermocouple Amplifier MAX31856 Breakout." https://www.adafruit.com/product/
3263 (accessed 20 Juli, 2023).
[2] C.-C.  Kuo  and  W.-J.  Chen, "Development  and  application  of intelligent  monitoring  system  for rapid  tooling  applied  in  low-
pressure  injection  molding," The International  Journal  of  Advanced Manufacturing  Technology, vol. 111,  no.  11-12,  pp.  3453-3467, 2020,  doi:  10.1007/s00170-020- 06345-z.
[3] T. Padfield et al. , "Back protection of  canvas  paintings," Heritage
Science, vol.  8,  no.  1,  p.  96, 2020/10/01 2020, doi: 10.1186/s40494-020-00435-7.
[4] N. E. Moyen, G. N. Somero, and M.
W. Denny, "Mussel acclimatization to high, variable temperatures is lost slowly  upon  transfer  to  benign conditions,"
Journal of
Experimental Biology, vol. 223, no. 13, 2020, doi: 10.1242/jeb.222893.
[5] G.  I.  Guerrero  Quezada  and  P.  A. Arias Pozo, "Diseño y construcción de un banco didáctico de instrumentación para la calibración de los  termopares tipo J, K & T,  y control de un horno de tres etapas," Ingeniero
Mecánico Thesis Bachelor, Carrera Mecánica,
Escuela  Superior  Politécnica  De
Chimborazo, Riobamba – Ecuador,
2021.
[6] M. N. F. Alfata and A. Nurjannah, "Field  measurement  of  ground temperatures  in  Bandung:  devices and the results of measurement," in E3S Web of Conferences , 2020, vol. 200: EDP Sciences, p. 02009.
[7] J.  C.  R.  González,  "Diseño  y fabricación  de  bloque  seco  para verificación y calibración de instrumentos de medición de temperatura," Ingeniería Electrónica Thesis Bachelor, Escuela  De  Ciencias  Básicas, Tecnologías e Ingenierías, Universidad  Nacional  Abierta  y  a Distancia  –  UNAD  Ibagué  – Colombia, 2020. [8] X. Chen, "Single-step, Atmospheric
Pressure Chemical Vapor Deposition  of  Methylammonium Bismuth Iodide Thin Films," Master of  Science,  School  of  Engineering and Applied Science Department of Mechanical Engineering and Materials Science Washington
University,  Saint  Louis,  Missouri, 2017.
[9] H.  A.  Fetene,  "Automated  arduino based  temperature  control  and resistance  change  reading  system for gas sensors," Master of Science, Computer  Engineering    Clemson University, 2017.
[10] W. Fan, S. Furman, D. Scheid, and D.  Tengdin,  "Impact  of  Heat- Treatment on Carbon Steel Alloys:
A  study  on  the  microstructure  and mechanical  properties  of  heat- treated  steel,"  Degree  of  Bachelor of  Science  Report  of  Bachelor, Worcester  Polytechnic  Institute, 2022.
[11] V.  Holck  and  C.  Hornborg, "Development  of a wireless  device for  temperature  measurements  in the  automotive  industry,"  Master Master  Thesis,  Department  of Product and Production
Development, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, 2017.
[12] T. Purivatra, "Modelling and
Experimental  Validation  of  a Sponge Filter in a Column System," Master of Applied Science, Graduate Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Toronto, Canada, 2021.
[13] A.  A.  Aliabadi,  M.  Moradi,  D. Clement,  W.  D.  Lubitz,  and  B. Gharabaghi, "Flow and temperature dynamics in an urban canyon under a  comprehensive  set  of  wind directions, wind speeds, and thermal stability conditions," Environmental  Fluid  Mechanics, vol.  19,  no.  1,  pp.  81-109, 2019/02/01 2019, doi: 10.1007/s10652-018-9606-8.
[14] C.  L.  Tregnago,  "Boiling  Heat Transfer  with  Nanofluids:  An
Experimental  Study,"  Master  of Science,  Master  of  Science  in
Energy, Flow and Process
Technology,  Delft  University  of Technology, 2022.
[15] T. R. Sorrells, A. Pandey, A. Rosas- Villegas,  and  L.  B.  Vosshall,  "A persistent  behavioral  state  enables sustained  predation  of  humans  by mosquitoes," eLife, vol.  11,  p. e76663,  2022/05/12  2022,  doi: 10.7554/eLife.76663.
[16] J.  Jones,  V.  Do,  Y.  Lu,  and  R.  M. van Dam, "Accelerating radiochemistry development:
Automated  robotic  platform  for performing  up  to  64  droplet radiochemical reactions in a morning," Chemical  Engineering Journal, vol.  468,  p.  143524,
2023/07/15/ 2023, doi:
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.1
43524 .
[17] F.  Cantoni,  G.  Werr,  L.  Barbe,  A. M.  Porras,  and  M.  Tenje,  "A microfluidic  chip  carrier  including
temperature  control  and  perfusion system for long-term cell imaging," HardwareX, vol.  10,  p.  e00245,
2021/10/01/ 2021,
doi: https://doi.org/10.1016/j.ohx.2021. e00245 .
[18] L.  B.  Tomanek  and  D.  S.  Stutts, "Material thermal properties estimation  via  a  one-dimensional transient convection model " Applied  Thermal  Engineering, p. 184, 2021,
doi: https://doi.org/10.1016/j.appltherm aleng.2020.116362 .
[19] Y.  A.  Indriyani,  I.  Rusmana,  S.
Anwar,  G.  Djajakirana,  and  D.  A. Santosa,  "Harvesting  Bioelectricity from  Microbial  Fuel  Cells  (MFCs) Powered by Electroactive
Microbes," Jurnal Teknik Pertanian Lampung, vol.  12,  no.  3,  pp.  583- 596, 2023,
doi:
http://dx.doi.org/10.23960/jtep- l.v12i3.583-596 .
[20] Y.  A.  Indriyani et  al. ,  "Affordable ESP32-based monitoring system for microbial  fuel  cells:  real-time analysis and performance evaluation (ESP32-based data
logger  as  a  monitoring  system  for microbial  fuel  cell)," International Journal  of  Energy  and  Water
Resources, 2023/09/19  2023,  doi:
10.1007/s42108-023-00255-y.
[21] Y.  A.  Indriyani,  E.  Rustami,  I. Rusmana,
S. Anwar, G. Djajakirana,  and  D.  A.  Santosa, "Bioelectricity production
of
microbial fuel cells (MFCs) and the simultaneous monitoring using developed  multi-channels  Arduino UNO-based  data  logging  system," Journal of Applied Electrochemistry, 2023/09/26 2023,
doi: 10.1007/s10800-023-01989-7.
[22] R.  Efendi et  al. ,  "Alat  Monitoring Suhu  Berbiaya  Rendah  Berbasis Arduino Mega 2560 dengan Menggunakan Sensor Adafruit
MAX31856," Jurnal  Mekanova:
Mekanikal,  Inovasi  dan  Teknologi, vol. 9, no. 1, pp. 261-266, 2023.