## Pengembangan data logger berbasis mikrokontroler untuk praktikum pindah panas

## Rustam Efendi, Arjal Tando, Herlina
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sulawesi Tenggara Jl. Kapten Pierre Tendean, No. 109 A, Baruga, Kendari, Sulawesi Tenggara 93121 Email korespondensi: rustamefendi032@gmail.com

## Abstrak
Pengembangan  data  logger  berbasis  Arduino  Mega  2560  menggunakan  penguat  sinyal  Adafruit  AD8495 (terhubung dengan termokopel tipe K) merupakan upaya untuk menciptakan alat pemantauan suhu yang efektif dan terjangkau. Sensor ini digunakan dalam berbagai pengujian yang melibatkan pengukuran suhu di atas dan di bawah 0℃. Kajian ini bertujuan merancang dan mengimplementasikan data logger yang mampu mengambil data suhu dengan akurasi tinggi menggunakan penguat sinyal Adafruit AD8495 yang terhubung dengan sensor termokopel tipe K,  mengonversi  nilai tegangan menjadi suhu  yang dapat dibaca, dan menyimpan data dalam format yang mudah dianalisis. Data logger ini dilengkapi dengan kemampuan penyimpanan data suhu pada kartu SD, sehingga memungkinkan pemantauan dalam jangka waktu yang lebih lama tanpa harus terus terhubung ke perangkat pemantauan. Metode pengujian melibatkan penggunaan Arduino Mega 2560, lima buah penguat sinyal Adafruit AD8495 (terhubung dengan termokopel tipe K), data logger shield, dan komponen pendukung lainnya. Kode program dibuat menggunakan Arduino IDE untuk mengoperasikan data logger suhu. Hasil pengujian ini adalah prototipe data logger suhu yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi praktikum dan pengujian di bidang suhu, terutama di Laboratorium Teknik Mesin. Dengan biaya yang terjangkau, alat ini dapat memberikan data suhu secara real time dengan akurasi yang tinggi, menjadikannya alat yang dapat diandalkan untuk berbagai keperluan.  Data  logger  ini  memiliki  potensi  besar  untuk  digunakan  dalam  pemantauan  suhu  dalam  berbagai aplikasi, dari pengujian pindah panas hingga pengendalian industri.
Kata kunci : akurasi tinggi, aktual, suhu, termokopel.

## Abstract
The development of an Arduino Mega 2560-based data logger using the Adafruit AD8495 signal amplifier (connected to a type K thermocouple) is an effort to create an effective and affordable temperature monitoring tool. These sensors are used in various studies involving temperature measurements above and below 0°C. The project aims to design and implement a data logger capable of retrieving temperature data with high accuracy using an Adafruit AD8495 signal amplifier connected to a K-type thermocouple sensor, converting voltage values into readable temperatures, and storing the data in an easy-to-analyze format. This data logger is equipped with the ability to store temperature data on the SD card, allowing monitoring for a longer period of time without having to be continuously connected to a monitoring device. The research method involved the use of Arduino Mega 2560, five pieces of Adafruit AD8495 signal amplifier (connected  to type K thermocouple),  data logger shield,  and other supporting components. The program code  is created  using the Arduino IDE  to operate the temperature data logger. The result of this research is a prototype of a temperature data logger that can be used for  various  practicum  applications  and  research  in  the  field  of  temperature,  especially  in  the  Mechanical Engineering Laboratory. At an affordable cost, it can provide real-time temperature data with high accuracy, making it a reliable tool for  a wide range of purposes. These data loggers have great potential to be used  in temperature monitoring in a wide range of applications, from heat transfer research to industrial control.
Keywords: high accuracy, real time, temperature, thermocouple.

## 1. Pendahuluan
Pengukuran  suhu  adalah  parameter  penting  dalam berbagai aplikasi, mulai dari pemantauan lingkungan, pengendalian  industri,  hingga  riset  ilmiah.  Jurusan Teknik  Mesin  khususnya  pemantauan  suhu  dalam proses  praktikum  pindah  panas  maupun  pengujian yang  berkaitan  dengan  pindah  panas  sangat dibutuhkan  alat  instrumentansi  yang  mampu mengumpulkan data secara real time . Mikrokontroler yang dapat digunakan dengan harga yang terjangkau dan  bersifat open-source serta  dapat  dihubungkan
dengan  berbagai  sensor yakni  Arduino.  Penggunaan Arduino telah banyak dilakukan dalam berbagai riset di dunia ini, selain karena harga yang terjangkau dan open-source ,  Arduino  dapat  dengan  mudah ditemukan di pasaran. Termokopel tipe K digunakan terhubung  dengan  penguat  sinyal  Adafruit  AD8495 untuk menguji flow boiling , dihubungan menggunakan  DAQ National  Instrument dengan software  Lab  View sebagai user  interface untuk mendapatkan data secara real time [1] . Adapun suhu yang diukur berada di bawah 100℃. Dry ice carrier
untuk  membawa  sampel  yang  bersifat cryogenic dengan suhu di bawah -60℃ selama 19 jam berhasil didesain dan alat ukur suhu yang digunakan berbasis data logger Arduino  UNO  dengan  menggunakan termokopel tipe K terhubung penguat sinyal Adafruit AD8495  [2].  Suhu  bagian welding  overlap diukur menggunakan termokopel tipe K, sinyal penguat yang digunakan  untuk  membaca  suhu  pengukuran  adalah Adafruit AD8495 [3]. Hasil pengukuran menunjukkan  kinerja  proses  pengelasan,  suhu  yang diukur  mencapai  680  ±  45℃.  Pengelasan menggunakan rounded  sonotrode pada  material komposit  termoplastik  dilakukan,  hasil  pengujian menunjukkan  bahwa  memungkinkan  untuk  terus- menerus  mengelas  panel  komposit  termoplastik dengan rounded  sonotrode dan  pengelasan berkualitas tinggi dapat diperoleh dari proses tersebut [4].  Suhu  pengelasan  diukur  menggunakan termokopel tipe  K terhubung dengan penguat sinyal Adafruit AD8495 untuk membaca hasil pengukuran. Perbedaan dan kesamaan pengelasan ultrasonik statis dan kontinu pada komposit termoplastik telah diteliti, hasil  kajian  memperlihatkan  kedua  metode  tersebut menunjukkan  bahwa  dalam  proses  kontinu,  jumlah area yang tidak terkena las di bawah sonotrode tetap konstan, sedangkan dalam proses statis, jumlah area yang  tidak  terkena  pengelasan  secara  bertahap berkurang  menjadi nol [5].  Suhu pada pengujian ini juga  diukur  menggunakan  termokopel  tipe  K terhubung  penguat  sinyal  Adafruit  AD8495.  Kajian mengenai proses gerinda (mata intan) pada Aluminum RSA6061  telah  dilakukan,  sebaran  suhu  diukur menggunakan  termokopel  tipe  K  dengan  penguat sinyal  Adafruit  AD8495  [6].  Termokopel  tipe  K terhubung  penguat  sinyal  Adafruit  AD8495  untuk mengukur  suhu  kritis  telah  digunakan  sebelumnya, dalam  pengujian  ini  juga  dilakukan  tentang  trik menghindari  suhu  pengukuran  yang  tidak  sesuai dengan realitas pada berbagai prototipe [7]. Prototipe elektrofilter untuk pembangkit listrik dan pengurangan emisi dari cerobong asap telah didesain dan  dibuat,  hasil  kajian  memperlihatkan  bahwa jumlah  emisi  dapat  dikurangi  dengan  meningkatkan luas permukaan elektroda [8]. Selain itu, listrik dapat dihasilkan  dengan  memanfaatkan  panas  limbah  di dalam  cerobong  asap  dengan  peralatan  elektronik yang  sesuai,  dan  dapat  digunakan  untuk menghidupkan  sistem  saat  diperlukan.  Selain  itu, prototipe ini dilengkapi dengan antarmuka pengguna dan  fitur  komunikasi  nirkabel.  Dengan  demikian, sistem  yang  ramah  lingkungan  dan  dapat  diamati secara remote telah  berhasil  dikembangkan.  Salah satu  sensor  yang  digunakan  dalam  pengujian  ini adalah  termokopel  tipe  K  terhubung  penguat  sinyal Adafruit  AD8495  untuk  mengukur  suhu.  Tiga termokopel  tipe  K  dihubungkan  dengan  penguat sinyal Adafruit AD8495, terekam menggunakan Lab View dan National Instrument (NI) USB6009 sebagai alat  data  akuisisi,  presisi  pengukuran  sebesar  ±  2℃ [9].  Pengembangan  instrumentasi  untuk  pengujian
rem  telah  dilakukan,  suhu  diukur  menggunakan termokopel tipe K, di mana Adafruit AD8495 sebagai penguat  sinyal  untuk  pembacaan  suhu  [10].  Secara spefisikasi  standar  eror  ±2%,  hasil  pengujian menunjukkan bahwa pada channel pertama memiliki eror lebih tinggi  1% dan pada channel kedua  hanya 0,27% lebih tinggi dari standar eror. Pengukuran suhu di  bawah  0℃  telah  dilakukan  menggunakan termokopel tipe K terhubung penguat sinyal Adafruit AD8495,  pendinginan  super  sampai  homogen pembekuan (sekitar -36℃) [11]. Berbagai kajian yang telah  diuraikan  di  atas  menunjukkan  bahwa penggunaan  penguat  sinyal  Adafruit  AD8495 memiliki  kemampuan  yang  baik  dalam  pembacaan suhu dari termokopel baik pada posisi di atas dan di bawah  0℃.  Dalam  rangka  mengembangkan  solusi pemantauan  suhu  yang  efektif,  proyek  ini  bertujuan untuk  merancang  dan  mengimplementasikan  sebuah data  logger berbasis  Arduino  Mega  2560  yang menggunakan  penguat  sinyal  termokopel  Adafruit AD8495.  Penguat  sinyal  Adafruit  AD8495 memanfaatkan prinsip perbedaan tegangan antara dua logam  yang  berbeda  pada  suhu  yang  berbeda  untuk mengukur  suhu  dengan  akurasi  yang  tinggi.  Dalam proyek ini, kami akan merancang sebuah sistem yang mampu  mengambil  data  suhu  menggunakan termokopel  tipe  K  yang  terhubung  dengan  penguat sinyal  Adafruit  AD8495,  mengkonversi  nilai tegangan  menjadi  suhu  yang  dapat  dibaca,  dan menyimpan data tersebut dalam format yang mudah dianalisis. Data  logger ini  akan  dilengkapi  dengan kemampuan untuk menyimpan data suhu pada kartu SD,  sehingga  memungkinkan  pengguna  untuk melakukan  pemantauan  dalam  jangka  waktu  yang lebih lama tanpa harus selalu terhubung ke perangkat pemantauan.

## 2. Metode
Pengujian  ini  menggunakan  laptop  ASUS  K43SJ dengan  spesifikasi  Processor  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 pengujian  ini  adalah  satu  buah  Arduino  Mega  2560 (KUONGSHUN), lima buah penguat sinyal Adafruit AD8495  (terhubung  dengan  termokopel  tipe  K) Adaptor  USB  V-Gen  5V, Data  logger  shield dan Micro SD V-Gen 32GB, kabel jumper, LCD OLED 0.96 dan kotak panel. Skema data logger dapat dilihat pada Gambar 1.

## Perancangan
Data  logger  shield dipasang,  di  mana  dibutuhkan modifikasi  agar  dapat  terdeteksi  pada  saat  Arduino dijalankan [12]. Adafruit AD8495 memiliki 4 pin (pin GND  ke  pin  GND  Arduino,  OUT  ke  pin  Analog (misalnya A1 ) Arduino, dan pin V+ ke pin V5). OLED 0.96  memiliki  4  pin,  VCC,  GND,  SCL,  dan  SDA (keempat  pin  dihubungkan  sesuai  pin  yang  ada  di Arduino Mega 2560, untuk VCC dihubungkan ke pin
V5  Arduino).  Komponen  utama  disajikan  pada Gambar 2.
Arduino Mega 2560 +Data Logger Shield +
Micro SD Adafruit AD-8495 Display Display LCD
Gambar 1 . Skema data logger pengukur suhu. (a) (b) (c) (d)
Gambar 2 . Komponen utama data logger suhu (a) Adafruit AD8495, (b) Termokopel tipe K dan Adafruit AD8495, (c)
Arduino Mega 2560, dan (d) Data Logger Shield V 1.0 [13,14,15].

## Pembuatan Kode
Kode  pemrograman  dibuat  menggunakan  Arduino IDE  (C++).  Hal  yang  yang  paling  penting diperhatikan adalah memastikan semua Library yang dibutuhkan sudah terpasang agar pada saat verifikasi dan unduh program dapat berjalan tanpa kendala atau eror,  sehingga data  logger suhu  yang  dirancang bangun dapat berjalan sesuai perintah kode. Kode asal ( default ) dapat diunduh melalui aplikasi Ardunio IDE,
kode  dapat  dimodifikasi  sesuai  dengan  kebutuhan dalam pembuatan data logger suhu. Kode yang telah dimodifikasi untuk menjalan data logger suhu dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 . Kode pemrogaman pada Arduino IDE.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Kajian ini telah menghasilkan berupa prototipe data logger suhu  berbasis  Arduino  Mega  2560  dengan menggunakan  penguat  sinyal  Adafruit  AD8495 terhubung  dengan  termokopel  tipe  K  yang  mampu melakukan  pengukuran  suhu  tinggi.  Hasil  rancang bangun disajikan pada Gambar 4, di mana prototipe ini terdiri dari Arduino Mega 2560 (KUONGSHUN), penguat  sinyal  Adafruit  AD8495,  OLED  0.96, data logger  shield v  1.0,  Micro  SD  VGen  32GB,  Kabel USB sebagai media transfer kode ke Arduino maupun sebagai  kabel power untuk  menyalakan  Arduino beserta  komponen  yang  lain.  Data  pengukuran ditampilkan pada OLED 0.96, sehingga memungkin untuk  dilihat  atau  dipantau  setiap  saat. Data  logger
suhu  ini  dapat  digunakan  untuk  berbagai  keperluan praktikum yang berkaitan suhu maupun pengujian di Laboratorium  Teknik  Mesin,  Fakultas  Teknik, Universitas  Sulawesi  Tenggara.  Di  sisi  lain data logger ini  juga  dengan  biaya  yang  terbilang terjangkau  dengan  kemampuan real  time dapat diandalkan.  Hasil  perekaman  data  dari  Micro  SD dalam  format file .txt,  data  pengukuran  suhu diperlihatkan dari kolom pertama sebelah kiri hingga kolom kelima dan kolom keenam adalah waktu dalam kondisi real  time serta delay yang  digunakan  antar sensor suhu sebesar 1 detik (ditunjukkan di Gambar 5).  Rancang  bangun  data  akuisisi multichannel menggunakan  mikrokontroler  Arduino  Mega  2560 dan penguat sinyal Adafruit AD8495 digunakan untuk termokopel  tipe  K.  Data  akuisisi  yang  dirancang, digunakan  untuk  mengukur  suhu  knalpot  mesin Scania  DS  9 61 A 24 MIL [16]. Suhu  yang terukur dari knalpot mencapai 248℃, suhu menurun seiring dengan  berhentinya  mesin  bekerja  dan  diikuti  oleh perpindahan suhu melalui knalpot. Hasil pengujian ini juga  menghasilkan  data  akuisisi  yang  murah dibandingkan  dengan  komersial.  Instrumentasi teknologi  kontrol  untuk  memperkenalkan  kepada mahasiswa mengenai aplikasi dari instrumentasi telah diperkenalkan  sebelumnya,  salah  satu  sensor  yang digunakan  adalah  termokopel  tipe  K  terhubung penguat  sinyal  Adafruit  AD8495  [17].  Beberapa kajian  yang  berkaitan  dengan  penggunaan  penguat sinyal Adafruit AD8495 untuk termokopel tipe K juga telah  dilakukan  untuk  berbagai  keperluan  bidang penelitian [18-22].
Data logger shield V 1.0 + Micro SD Adafruit AD8495 + Termokopel tipe K Arduino Mega 2560 OLED 0.96 Adafruit AD8495 +Termokopel tipe K Data logger shield v 1.0 Arduino Mega 2560 (a) (b)
Gambar 4. Data logger suhu hasil rancang bangun (a) tampak atas dan (b) tampak samping.
Gambar 5. Hasil perekaman data dari Micro SD.

## 4. Kesimpulan
Pengujian  ini  berhasil  mengembangkan  sebuah prototipe data  logger suhu  berbasis  Arduino  Mega 2560  yang  menggunakan  sensor  termokopel  tipe  K dengan penguat sinyal Adafruit AD8495.

## Ucapan Terima Kasih
Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Jurusan Teknik  Mesin,  Universitas  Sulawesi  Tenggara  yang terus mendukung kegiatan ini dan kami juga ucapkan kepada  Dr.  Yohanna  Anisa  Indriyani  yang  telah bersedia berdiskusi dalam pengembangan data logger ini.

## Daftar Pustaka
[1] Rosario IY, Mahardhika PAP, Pranoto I, editors. Pengembangan  fasilitas  eksperimen pool dan flow  boiling untuk  mempelajari  performa  dan fenomena heat transfer pada beragam fluida dan material.  Prosiding  Seminar  Nasional  Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST); 2021; Yogyakarta.
[2] Ong JW, Minifie T, Lin ES, Abid HA, Liew OW, Ng  TW.  Cryopreservation  without  dry  ice- induced  acidification  during  sample  transport. Analytical Biochemistry. 2020;608:113906.
[3] Jongbloed B, Vinod R, Teuwen J, Benedictus R, Villegas IF. Improving the quality of continuous ultrasonically  welded  thermoplastic  composite joints  by  adding  a  consolidator  to  the  welding setup. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2022;155:106808.
[4] Jongbloed B, Teuwen J, Villegas IF. On the use of  a  rounded  sonotrode  for  the  welding  of thermoplastic composites. Journal of Advanced Joining Processes. 2023;7:100144.
[5] Jongbloed B, Teuwen J, Benedictus R, Villegas IF. On differences and similarities between static and continuous ultrasonic welding of thermoplastic  composites.  Composites  Part  B: Engineering. 2020;203:108466.
[6] Uhlmann E, Oberschmidt D, Frenzel S, Polte J, C.Hein, Winker I, editors. Fundamental Study on Embedded  Thin  Film  Temperature  Sensor Arrays  for  Diamond  Turning  Processes  11 th International Conference on Micro Manufacturing; 2016; Orange County,
California, USA
[7] Tu Y, Rampazzi S, Hao B, Rodriguez A, Fu K, Hei  X.  Trick  or  Heat?  Manipulating  Critical Temperature-Based  Control  Systems  Using Rectification Attacks.  Proceedings of the 2019 ACM  SIGSAC  Conference  on  Computer  and Communications  Security;  London,  United Kingdom: Association for Computing Machinery; 2019. p. 2301–15.
[8] Gelen  A,  Onur  SB.  A  prototype  electrofilter design and fabrication for electricity generation and  emission  reduction  from  flues.  Journal  of Innovative Science Engineering. 2021;5(1):41-9.
[9] Hennick CC. Subsystem development and flight testing  of  an  electroaerodynamic  UAV  [Thesis Master]: Massachusetts Institute of Technology; 2017.
[10] Guimarães  JVA.  Electronic  system  for  data acquisition and control of a automotive brake test bench  [Thesis  Undergraduate]:  University  of Brasília; 2018.
[11] Tarn MD, Sikora SNF, Porter GCE, Wyld BV, Alayof M, Reicher N, et al. On-chip analysis of atmospheric ice-nucleating particles in continuous flow. Lab on a Chip. 2020;20(16):2889-910.
[12] Joni  J,  Efendi  R.  Pengembangan  Sistem Pembacaan  Otomatis  Berbasis  Arduino  Mega untuk  Pengukuran  Suhu  dalam  Praktikum Pindah  Panas.  Jurnal  Mekanova:  Mekanikal, Inovasi dan Teknologi. 2023;9(2):30-6. [13] Adafruit. Analog Output K-Type Thermocouple Amplifier -  AD8495  Breakout  2023  [Available from:
https://www.adafruit.com/product/1778#technic al-details.
[14] KUONGSHUN.  Most  Complete  Mega2560 Starter
Kit
[Available from:
https://www.kuongshun-ks.com/uno/aruino- kit/most-complete-mega2560-starter-kit.html.
[15] Solardunio. How to use Datalogger Shield? 2019 [Available from: https://solarduino.com/how-to- use-datalogger-shield-with-arduino/.
[16] Navarrete MÁT. Desarrollo de una herramienta destinada  a  la  adquisición  y  procesamiento  de señales  [Bachelor  Thesis].  Sevilla:  Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Universidad de
Sevilla; 2022.
[17] Karer  G,  Bosnš  M.  Control  Technology Instrumentation  for  Students  of  Applied Electrical  Engineering  Study  Programme*.
IFAC-PapersOnLine. 2022;55(17):37-42.
[18] Zhang J, Du X, Qian C, Tai H-M. A quasi-online condition  monitoring  technique  for  the  wind power  converter.  International  Journal  of Electrical Power & Energy Systems. 2021;130.
[19] Kim B, Gim J, Han E, Rhee B. Development of the  vent  clogging  monitoring  methods  for injection molding. CIRP Journal of Manufacturing  Science  and  Technology.
2021;32:277-86.
[20] Alcock  KM,  Grammel  M,  González-Vila  Á, Binetti  L,  Goh  K,  Alwis  LSM.  An  accessible method  of  embedding  fibre  optic  sensors  on lithium-ion  battery  surface  for  in-situ  thermal monitoring. Sensors and Actuators A: Physical. 2021;332.
[21] Zhai M, Wu C, Su H. Influence of tool tilt angle on heat transfer and material flow in friction stir welding.  Journal  of  Manufacturing  Processes. 2020;59:98-112.
[22] Costa A, Costa D, Morgado J, Santos H, Ferreira C.  Autonomous  Wireless  Sensor  with  a  Low Cost  TEG  for  Application  in  Automobile
Vehicles.  Procedia  Engineering.  2014;87:1226- 9.