P-ISSN 1693-7945, E-ISSN : 2622-1969

## DATA LOGGER DAN PENGONTROL TEMPERATUR OTOMATIS PADA PEMANAS AIR ( HEATER )

## Muhammad Nurul Puji
Universitas Wiralodra, Jln. Ir. H.Juanda Km 3 Indramayu, muhammadpuji.ft@unwir.ac.id https://doi.org/10.31943/gemawiralodra.Vol9.Iss2.357

## ABSTRAK
Pengaturan  temperatur  (atau  besaran  fisis  lain)  banyak  dijumpai  di  lapangan  sebagai  pengondisi supaya  system  bekerja  pada  parameter  ukur  yang  telah  ditetapkan.  Pengaturan  besaran  fisis  bisa dilakukan dengan mendapatkan nilai dari parameter ukur dengan  menggunakan sensor dan diolah sehingga  hasil  yang  diperoleh  tersebut  dapat  dipergunakan  untuk  mengontrol  besaran  yang diinginkan melalui aktuator. Pada artikel ini dibuat suatu sistem yang berfungsi sebagai data logger dan  pengontrol  temperatur  pada  pemanas  air  ( heater )  secara  otomatis  dengan  menggunakan mikrokontroler  dan  LabVIEW  sebagai  pengolah  dan  penyajian  datanya.  Besaran  fisis  temperatur diperoleh  dengan  menggunakan  sensor  LM35.  Kemudian  LabVIEW  dan  mikrokontroler  akan berkomunikasi untuk pengambilan data sehingga data temperatur tersebut bisa ditampilkan dalam bentuk  grafik  secara  real  time.  Data  ini  kemudian  diproses  oleh  LabVIEW  untuk  dibandingkan dengan nilai temperatur yang dikehendaki sehingga LabVIEW akan mengontrol pemanas melalui sebuah  relay  sebagai  aktuatornya.  Relay  akan  ON  pada  saat  temperatur  berada  di  bawah  batas bawah  temperatur  yang  diset  sebelumnya  dan  akan  OFF  apabila  temperatur  lebih  tinggi  daripada batas atas temperatur yang telah diset sebelumnya. Sehingga temperatur pemanas akan stabil pada temperatur yang dikehendaki.
Kata Kunci : Temperatur, Data Logger , Otomatis, Mikrokontroler, LabVIEW .

## ABSTRACT
Temperature settings (or other physical quantities) are often found in the field as a condition so that the system works on predetermined measurement parameters. The physical quantity setting can be done by getting the value of the measuring parameter by using a sensor and processed so that the results  obtained  can  be  used  to  control  the  desired  amount  through  the  actuator.  In  this  article  a system  is  used  to  function  as  a  data  logger  and  temperature  controller  on  a  water  heater  (heater) automatically  using  a  microcontroller  and  LabVIEW  as  a  processor  and  presentation  of  the  data. The temperature physical temperature is obtained by using an LM35 sensor. Then LabVIEW and the  microcontroller  will  communicate  for  data  retrieval  so  that  the  temperature  data  can  be displayed in graphical form in real time. This data is then processed by LabVIEW to be compared with the desired temperature value so that LabVIEW will control the heater through a relay as the actuator.  Relay  will  be  ON  when  the temperature  is below  the  lower  limit  of the  temperature set before and will be OFF when the temperature is higher than the upper limit of the temperature that has been set previously. So that the heating temperature will be stable at the desired temperature.
Keyword(s): Temperature, Data Logger, Automatic, Microcontroller, LabVIEW .

## PENDAHULUAN
Pengaturan  besaran  fisis  dalam  suatu  sistem  adalah  hal  yang  mutlak  ditemui  di lapangan  termasuk  di  dunia  industri.  Pengaturan  besaran  fisis  ini  dilakukan  supaya  suatu sistem bekerja optimal pada kondisi – kondisi fisis yang telah ditentukan sehingga sistem
P-ISSN 1693-7945, E-ISSN : 2622-1969
tersebut bisa berjalan sesuai dengan yang diharapkan. Salah satu besaran fisis yang sering dilakukan  pengaturan  adalah  temperatur.  Pengaturan  temperatur  bisa  dilakukan  dengan beberapa  cara  antara  lain  menggunakan  Relay  (ON/OFF),  AC,  Kipas,  ataupun  dengan mengalirkan  fluida  dingin  (udara  atau  cairan  dingin)  pada  sistem  yang  diinginkan.  Yang tentunya agar temperatur  yang diinginkan tetap pada  range  yang dikehendaki  maka perlu dilakukan  monitoring  temperatur  dan  pengontrolan  temperatur  sehingga  temperatur  tetap berada pada rentang temperatur yang diinginkan.
Pada  artikel  kali  ini  dilakukan  pengaturan  relay  menggunakan  mikrokontroler Arduino  Uno  dan  dilakukan  monitoring  data  temperatur  menggunakan  LabVIEW Pengontrol Temperatur Otomatis pada Pemanas Air (Heater).

## SENSOR
Sensor  suhu  LM35  adalah  komponen  elektronika  yang  memiliki  fungsi  untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. IC LM 35 sebagai sensor  suhu  yang  teliti  dan  terkemas  dalam  bentuk  Integrated  Circuit  (IC)  seperti  dalam Gambar 1, dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap perubahan suhu.

## Gambar 1. Konfigurasi dasar sensor LM35
Sensor LM35 memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV. Sehingga besar temperatur yang terukur dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (1) berikut:
................................  (1)
Dengan:
T = Temperatur (dalam derajat Celcius),
V LM35 = Tegangan output sensor (mV).

## ARDUINO UNO
Interfacing dengan  computer  dilakukan  dengan  menggunakan  mikrokontroler Arduino  Uno. Pada mikrokontroler ini juga terdapat  fasilitas Analog to  Digital  Converter (ADC)  untuk  mengubah  besaran  analog  dari  sensor  menjadi  tegangan  digital  sehingga dapat dilakukan proses lebih lanjut secara digital.
P-ISSN 1693-7945, E-ISSN : 2622-1969
Arduino  adalah  sebuah  sistem  minimum  dimana  mengunakan  mikrokontroler ATmega  328  sebagai  pengendalinya.  Arduino  memiliki  14  pin  input/output  yang  terdiri dari  6  pin  output  berupa  PWM,  6  input  analog  (ADC),  crystal  osilator  16  Mhz,  koneksi USB,  Jack  power,  ICSP,  dan  tombol  reset.  Arduino  juga  memiliki  4  pin  power  yaitu  pin Vin, pin 5V, pin 3V3 dan pin ground.
Pada arduino uno R3 terdapat penambahan pin yaitu pin SDA dan SCL tang berada di  dekat  pin  AREF.  Dua  pin  penambahan  ini  terletak  dekat  tombol  reset  di  sebelah  pin AREF. Gambar 2. Menunjukkan minimum sistem dari mikrokontroler Arduino Uno R3.

## Gambar 2. Minimum Sistem Mikrokontroler Arduino Uno

## SISTEM DAN METODOLOGI
Pada perancangan ini menggunakan sensor LM35 untuk mengukur temperature air pada heater. Besaran tegangan (analog) dari LM35 diubah menjadi digital oleh ADC pada mikrokontroler.  Selanjutnya  data  ini  akan  dikirim  ke  computer  melalui  komunikasi  serial USB.  Data  dikirim  apabila  program  LabVIEW  pada  komputer  memerintahkan  untuk membaca data dari mikrokontroler.
Pada perancangan ini menggunakan minimum  sistem Arduino  Uno R3. Minimum sistem  ini  menggunakan  ATMega328  yang  memiliki  32  KB  dengan  0.5  KB  digunakan untuk  bootloader.  Mikrokontroler  ini  sudah  memiliki  ADC  internal  10  bit  sehingga  tidak perlu penambahan ADC. Arduino juga didukung oleh fasilitas interface LIFA (LabVIEW Interface for Arduino) untuk memudahkan berkomunikasi dengan LabVIEW melalui serial USB.
Program pada LabVIEW dijalankan dengan menset terlebih dahulu nilai threshold batas  atas  dan  batas  bawah  dari  nilai  suhu  yang  dikehendaki  untuk  dijaga.  Selanjutnya LabVIEW akan meminta data dari Arduino dan data tersebut disimpan pada file yang sdh ditetapkan terlebih dahulu diawal menjalankan program.
Data  temperatur  tersebut  kemudian  dibandingkan  dengan  nilai  threshold  yang sudah  disetting  sehingga  apabila  temperatur  berada  diluar  nilai  threshold  maka  Led Warning akan menyala.  Dan apabila nilai  temperatur berada di  bawah batas bawah maka relay  akan  ON  dan  heater  akan  menyala.  Tetapi  apabila  nilai  temperatur  lebih  besar  dari batas  atas  maka  relay  akan  OFF  dan  heater  akan  mati.  Gambar  3.  menunjukkan  diagram
P-ISSN 1693-7945, E-ISSN : 2622-1969
alir dari sistem yang dibuat.
Proses  ini  akan  berjalan  terus  menerus  sampai  sistem  dimatikan,  sehingga temperatur heater akan terjaga pada temperatur yang dikehendaki (sesuai setting batas atas dan batas bawah).
Pada  program  LabVIEW  juga  ditampilkan  grafik  temperatur  dan  simulasi  Led Warning.
Gambar 3. Diagram Alir Sistem Pengontrol Temperatur Otomatis Pada Pemanas Air (Heater)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  dari  perancangan  sistem  ini  adalah  berupa hardware dan software pada perangkat  komputer. Software dirancang  dengan  menggunakan  program  LabVIEW. Gambar 4. menunjukkan tampilan front panel dari program.
Program  ini  bertugas  untuk  meminta  ( read )  data  temperatur  pada  pemanas  air menggunakan sensor LM35 melalui mikrokontroler (Arduino) yang berkomunikasi secara serial  melalui  port  USB.  Kemudian  mikrokontroler  akan  mengambil  data  temperatur melalui  port  analog  dan  sekaligus  mengolah  sinyal  analog  menjadi  sinyal  digital  melalui fasilitas ADC pada Arduino.
Selanjutnya data yang sudah dalam bentuk digital tersebut dikirimkan ke komputer
P-ISSN 1693-7945, E-ISSN : 2622-1969
melalui  komunikasi  serial.  Data  ini  selanjutnya  ditampilkan  ke  layar  monitor  berbentuk chart dan temperatur bar secara real time sehingga memudahkan monitoring temperatur.
Program  ini  juga  menyimpan  data  dalam  bentuk  plaintext,  data  disimpan  sesuai urutan waktu pengambilan data dan rata-rata suhu pada saat waktu berjalan juga tersimpan pada file tersebut.  Penyimpanan data ini dimaksudkan supaya data tersebut  dapat  diamati lebih lanjut. Gambar 6. menunjukkkan format penyimpanan data pada program LabVIEW yang telah dibuat.
Gambar 4. Tampilan Front Panel pada program LabVIEW

## Gambar 5. Blok Diagram Utama pada Program LabVIEW

## Gambar 6. Format Penyimpanan Data
Pada Gambar 4. terlihat  bahwa terdapat  tempat  untuk  memasukkan batas atas dan batas  bawah.  Nilai threshold ini  harus  dimasukkan  user  pada  saat  awal  menjalankan aplikasi.  Sehingga  nilai  temperatur  air  bisa  terkontrol  pada  temperatur  yang  diinginkan
P-ISSN 1693-7945, E-ISSN : 2622-1969
(sesuai pengesetan).
Gambar  7.  memperlihatkan  proses  pengambilan  data.  Mula  –  mula  sensor  akan diperintahkan  untuk  membaca  temperatur  air  pada  pemanas,  kemudian  temperatur  ini dibandingkan dengan nilai threshold yang telah diset sebelumnya. Apabila nilai temperatur lebih  kecil  dari  batas  bawah  maka  program  akan  memerintahkan  mikrokontroler  untuk menyalakan  heater  melalui  relay  AC  yang  terpasang  antara  heater  dan  power  AC.  Dan apabila  nilai  temperatur  yang  terukur  lebih  besar  dari  batas  atas  maka  program memerintahkan  mikrokontroler  untuk  mematikan  heater  (ralay  OFF).  Kemudian  apabila temperatur  yang terukur  berada diluar threshold  maka  Led Warning akan menyala merah dan komputer akan mengeluarkan suara peringatan.
Blok  diagram  utama  pada  LabVIEW  bisa  dilihat  pada  Gambar  5.  Program    ini menggunakan  bantuan  LIFA  (LabVIEW  Interface  for  Arduino)  untuk  mempermudah komunikasi  antara  Arduino  dengan  LabVIEW  sehingga  lebih  dinamis  dan  mudah dikontrol.
Pada  perancangan  ini,  pengujian  sistem  dilakukan  dengan  menseting  batas  atas pada  temperatur  40  derajat  Celcius  dan  batas  bawah  pada  39  derajat  Celcius.  Dilakukan pengambilan  data  sebanyak  1000  data  setiap  pengujian.  Dan  dilakukan  sebanyak  5  kali pengujian. Pengujian menggunakan temperatur ruang sebagai temperatur awal (sekitar 25 sampai 29 derajat Celcius).
Pada  Gambar  8.  terlihat  bahwa  temperatur  mulai  stabil  pada  temperatur threshold setelah kurang lebih 200 detik (pengambilan data dilakukan dengan selang 1 detik). Hal ini karena  temperatur  awal  adalah  sekitar  25  sampai  29  derajat  Celcius,  sehingga  heater memerlukan  waktu  untuk  mencapai  temperatur  sesuai  threshold.  Dan  cenderung  stabil pada temperatur threshold dengan gejolak lonjakan sekitar 2,5 derajat Celcius.
Gambar 9. menunjukkan sample data pada detik ke 850 sampai 900 pada percobaan pertama.  Terlihat  lebih  jelas  adanya  gejolak  lonjakan  di  sekitar  nilai threshold .  Setelah detik  ke  200  sampai  1000,  rata  –  rata  terjadi  lonjakan  sebanyak  188  kali  (dari  lima percobaan). Atau sekitar 24 persen dari 800 data (setelah detik ke 200).
Angka  gejolak  lonjakan  tersebut  bergantung  terhadap range  threshold yang diterapkan.  Semakin  lebar range  threshold maka  semakin  sedikit  lonjakan.  Begitu  pula sebaliknya  semakin  sempit range  threshold maka  akan  semakin  banyak  terjadi  lonjakan. Penentuan range threshold ini tentu saja bergantung pada penerapan sistem pada keadaan sesungguhnya dilapangan yang cukup bervariasi.
Gambar 7. Pengambilan Data Menggunakan 1000 ml Air
Gambar 8. Grafik Pengambilan data (5 kali percobaan)

## Gambar 9. Grafik Sample Data Percobaan Pertama KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengukuran  dan  pembahasan  perancangan  sistem  pengontrol temperatur otomatis pada pemanas air ( heater ) ini mampu mengontrol temperatur air pada range  temperature  yang  ditetapkan  dengan  penyimpangan  rata-rata  sebesar  24%.  Sistem juga  mampu  memberikan  indikator  peringatan  pada  saat  temperatur  air  diluar  range temperatur yang telah ditentukan sebelumnya.
Data  pengukuran  disimpan  dalam  format plaintext sehingga  dapat  diolah  lebih lanjut. Tampilan pada program LabVIEW menampilkan grafik temperatur sehingga analisa juga bisa langsung dilakukan saat program berjalan.
Untuk  meningkatkan  ketelitian,  perlu  dilakukan  perubahan  pada  rangkaian  LM35 sehingga lebih stabil pada perubahan tegangan serta perlu dilakukan pengujian pada range temperatur yang lebih bervariasi.
P-ISSN 1693-7945, E-ISSN : 2622-1969

## DAFTAR PUSTAKA
Famosa Studio. Famosa Studio Arduino Stater Kit – V1. http://blog.famosastudio.com
Irwan, K. Diktat Sensor dan Tranduser . Jambi: Politeknik Jambi.
Sastra, K.W. Pengenalan Instrumentasi Maya . Depok: FISIKA FMIPA UI.
Texas  Instruments.  2013. LM35  Precision  Centigrade  Temperature  Sensors . htt p://www.ti.com