Sistem Logger Suhu dengan Menggunakan Komunikasi Gelombang Radio

## Setiyo Budiyanto
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana JL. Raya Meruya Selatan, Kembangan, Jakarta, 11650 Telepon: 021-5857722 (hunting), 5840816 ext. 2600 Fax: 021-5857733 Email : budiys1@gmail.com
ABSTRAK - Perkembangan teknologi komunikasi  di  indonesia  terutama di  bidang komunikasi saat  ini,  memerlukan  suatu teknologi yang dapat memberikan pengetahuan  yang sangat  luas  dan dengan informasi yang paling canggih pada saat ini.
Komunikasi  juga  merupakan salah  satu kebutuhan  manusia  yang  sangat  penting, karena  dengan  berkomunikasi  manusia dapat  saling  bertukar  informasi satu  dengan yang  lainnya.  Dengan seiring  bertambahnya waktu  dan  perkembangan  zaman,  kini teknologi  peralatanpun  menjadi  semakin canggih, seperti salah satunya yaitu, perancangan  alat    sistem    logger    suhu dengan menggunakan komunikasi gelombang radio.
Sistem alat logger suhu dengan menggunakan  media komunikasi  gelombang radio  ini  tidak  lepas  dari suatu alat yang dinamakan  mikrokontroler,  dimana dalam perancangan alat logger suhu ini menggunakan  mikrokontroler  type  AT89S51, dan  juga sebuah alat  sensor  suhu  type  IC LM35,  yang  dapat  mengkonversikan suhu sekitar menjadi tegangan sebagai keluarannya.
Kata kunci : logger, mikrokontroler, sensor

## PENDAHULUAN
Komunikasi    telah     menjadi    suatu kebutuhan  pokok  masyarakat dunia  pada zaman    modern    ini.    Di    tengah  kesibukan yang  semakin  tinggi,  manusia  tetap  ingin berinteraksi dengan sesamanya dan juga pada  dunia  sekitarnya.  Untuk  itu,  manusia telah        berupaya  menyelenggarakan komunikasi sejak  dahulu  dan  telah  tercatat dalam sejarah peradabannya.
Komunikasi    dapat   diartikan    sebagai transfer informasi dari satu tempat ke tempat lainnya.  Bila suatu  informasi harus  dikirim melalui  suatu  jarak,  maka  hal  ini  akan memerlukan suatu sistem komunikasi. Komunikasi  pada  zaman sekarang  ada  yang masih  menggunakan  kabel  dan  tanpa menggunakan     kabel  (wireless)  sebagai medianya.  Dimana,  komunikasi  tanpa  kabel atau  wireless  sekarang  semakin banyak dibutuhkan  karena  dianggap  sangat  praktis dan    juga  efisien.  Komunikasi    wireless dilakukan  dengan  cara menumpangkan  atau memodulasikan sinyal  informasi       pada gelombang  radio  yang  bertindak  sebagai gelombang  pembawa  informasi.  Salah satu komunikasi  wireless dapat  diaplikasikan dengan  merancang  sebuah  alat,  yang difungsikan untuk  mengukur  suhu sekitar melalui komunikasi gelombang radio.
Perancangan  alat    sistem    logger    suhu dengan menggunakan komunikasi gelombang  radio pada tugas akhir  ini digunakan untuk mengukur suhu sekitar atau yang      lainnya, dengan      menggunakan komponen  elektronika  yaitu  mikrokontroler AT89S51, sensor suhu  LM35, LM331 (Voltage-Frequency  Converter)  ,  LED  tester LD-51,   LCD  16x2,   modul   PT2262,   dan modul LM358.

## DASAR TEORI
Keberadaan  suatu  sistem    pengukuran sangat  penting  untuk  dilakukan berbagai keperluan.  Pada  suatu  proses pengukuran, diperlukan   suatu   instrument pengukur yang berfungsi  menunjukkan atau  menentukan proses  berikutnya  sebagai suatu  acuan. Tingkat   keakuratan    data    yang  diperoleh tergantung pada instrument yang digunakan.
Bentuk  umum  system pengukuran  terbagi menjadi 3 bagian, yaitu :
-  Tahap   Detector. Suatu   tahap   dimana besaran  fisika di  deteksi  dan di  lakukan transformasi  secara  mekanik  /  listrik  untuk mengubah  sinyal  menjadi bentuk  yang  lebih berguna dan lebih mudah di ukur.
-  Tahap     Antara. Suatu    tahap    yang mengubah  sinyal  langsung         dengan penguatan,  penyaringan  atau  dengan  cara lain,  agar  di dapatkan  keluaran  yang dikehendaki.
-  Tahap    Akhir  /    Penutup. Tahap    ini berfungsi   untuk   menunjukkan,   merekam, dan mengendalikan variabel yang diukur.

## LM331 (V-F Converter)
Modul  LM 331  merupakan  modul  yang berfungsi sebagai  konverter  dari output tegangan      menjadi      frekuensi  (Voltage- Frequency),  dimana  sinyal  output  atau keluaran  dari sebuah  sensor  suhu  berupa tegangan   yang   linier,   yang   harus   lebih dahulu diubah sebelum ke rangkaian mikrokontroler.

## Sensor Suhu IC LM35
IC LM35  sering  digunakan  sebagai sensor suhu   yang   dapat   memberikan  tegangan output  yang  linier  sesuai dengan perubahan suhu  yang  terjadi,  sedang  suhu  yang  diukur dalam  derajat  celcius.  Setiap  ada  kenaikan suhu   1º   C,   maka   tegangan   akan   naik sebesar  10  mV.  IC LM35 dapat  digunakan untuk  mengukur  suhu  antara  -55º  C sampai dengan 150º C.
Sensor   suhu   ini   tidak   diperlukan adanya pengkalibrasian, karena ketelitiannya sampai kurang   lebih   seperempat   derajat  celcius. Pada  IC  LM35  juga  mempunyai  impedansi keluaran   yang   rendah,   dengan  tegangan keluaran    yang    linier    dan    lebih  presisi dalam pengukuran suhu.
Spesifikasi dari IC LM35 adalah :
-     Nilai keluaran linier 10 mV/º C.
- Mempunyai      akurasi      pengukuran suhu sampai 0,5 º C.
-     Dapat  mengukur  temperatur  -55º  C sampai 150º C.
- Daerah  pengoperasian  antara 4 Volt sampai 30 Volt..

## Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler AT89S51  merupakan     suatu komponen    elektronika  yang     mempunyai kemampuan          untuk   komunikasi   serial secara  UART  serta  In-System  Programming (untuk  mikrokontroler  yang    berkemampuan ISP).      Dimana  mikrokontroler    ini    juga digunakan       untuk  proses    pengendali tampilan  pada  LCD  dan    juga  kompatible dengan produk MCS-51.
Mikrokontroler  AT89S51  memiliki 4  Kbyte flash  memory,  8  bit  yang  telah  dilengkapi dengan  prosesor,  128 byte  RAM,  EPROM, fasilitas input output dan timer atau counter.

## Central Processing Unit (CPU)
Central     Processing     Unit     yang  berarti kesatuan   unit   pusat   pemrosesan,  berarti CPU  adalah  suatu  komponen  pembentuk mikrokontroler,       yang   bertugas   sebagai pusat     pemrosesan,     baik      itu pemrograman, pengambilan data, pengeluaran data dan proses-proses  lainnya yang  terjadi  selama  mikrokontroler  bekerja. CPU  ini adalah  komponen  utama  bagi berjalannya proses kerja mikrokontroler.

## LCD     (Liquid      Crystal      Display)   16x2 Karakter
LCD  merupakan sebuah alat  yang  berfungsi untuk  menampilkan  suatu  ukuran besaran atau  angka,  sehingga dapat  dilihat  dan ketahui    melalui    tampilan    layar kristalnya. Dimana   penggunaan   LCD   dalam   logger suhu  ini  menggunakan LCD  dengan  16x2 karakter  (2  baris  16 karakter).  LCD  16x2 memiliki 16      nomor   pin,   dimana  masing- masing  pin  memiliki  tanda  simbol dan  juga fungsi-fungsinya.  LCD  16x2  ini  beroperasi
pada power supply +5V,   tetapi   juga   dapat beroperasi  pada power supply +3V.

## Encoder PT2262
PT2262      adalah  sebuah encoder (pengkodean)  kendali  jarak  jauh,  yang memanfaatkan  teknologi  CMOS.  PT2262 meng-enkodekan  data dan  pin-pin  alamat kedalam   sebuah   kode   waveform  (bentuk gelombang) serial yang sesuai untuk modulasi RF.

## Modul IC LM358
LM358 adalah      sebuah      modul  amplifier, dimana LM358            tidak      membutuhkan penggantian  frekuensi, penggantian frekuensi  secara    internal,    dan    juga rendahnya noise.
Modul   LM358  adalah    sebuah    rangkaian terintegrasi  yang  dirancang  untuk  sebagai amplifier dengan cara kerja ganda. Jangkauan  input  tegangan  yang  tinggi, membuat  amplifier  ini  ideal  untuk  aplikasi- aplikasi  lainnya.  LM358  menerima  tegangan minimal 5V dan maksimal 15V.

## PERANCANGAN SISTEM
Sistem di    rancang    menggunakan mikrokontroler  AT89S51.  Mikrokontroler akan  memeriksa segala  kondisi  yang  terjadi pada sistem.  Kondisi yang  sedang  terjadi pada  sistem  akan  di analisa  olehnya, kemudian diambil tindakan selanjutnya.
Blok    diagram  menyajikan    blok-blok rangkaian  dan  menjelaskan  cara  kerja  alat keseluruhan.  Gambar  1   menunjukkan gambar  diagram  blok  rangkaian secara lengkap.
Gambar 1 Blok Diagram Logger Suhu.
Dari    gambar    blok    diagram  1  diberikan beberapa keterangan masing-masing blok :
a.  Sensor    Suhu    LM35,    merupakan sensor yang berfungsi untuk mengetahui seberapa  besar  suhu yang ditangkap.
b.  V-F  Converter,  modul  ini  berfungsi untuk mengubah dari keluaran (output) tegangan pada sensor, menjadi frekuensi (Voltage-
Frequency),  agar  dapat dibaca  oleh rangkaian mikrokontroler AT89S51.
c.   Mikrokontroler AT89S51,   merupakan pusat       proses       data, sebagai penganalisa    sistem      keseluruhan, dan mengambil   tindakan      yang akan  diteruskan selanjutnya.
d.  Modul Led  tester  LD-51,  berfungsi sebagai  pemberi  tanda  isyarat  pada pengiriman     dan     penerimaan  (Tx, Rx)  dengan  menggunakan  indikator LED sebagai penunjuknya.
e.    Pemancar,    sebagai   modul    untuk proses  pengiriman  (transmitter)  data pada rangkaian pengirim (Tx).
f.  Penerima,    sebagai    modul    untuk proses  penerimaan  (receiver)  data pada rangkaian penerima (Rx).
g.  LCD,    berfungsi    sebagai  tampilan, dimana  setiap  besaran suhu    yang diukur  dan didapat  akan ditampilkan ke  layar  kristal,  sehingga  dapat diketahui besaran suhunya.

## Sensor Suhu IC LM35
Sensor   yang   digunakan  adalah  IC  LM35, yang    berfungsi    untuk    mendeteksi  suhu maupun perubahannya          dan mengkonversikannya     menjadi     tegangan. LM35  memiliki  skala  linier  +  10  mV/ºC  dan memberikan   tegangan   luaran   yang   linier sesuai dengan perubahan suhu yang terjadi. Karakteristiknya  semakin  tinggi  suhu  yang dicatat,  maka  tegangan  pada  keluaran  IC
LM35  akan  semakin  tinggi  atau  naik,  dan didapatkan suatu tegangan yang linier.
Gambar 2 Sensor Suhu LM35.
V-F  (Voltage-Frequency Converter  )  Sumber tegangan      Vcc      masuk    melalui pin 8, sedangkan pin 7 mendapat  sinyal  input  atau input  tegangan dari sensor,  yaitu  IC  LM35. Sinyal  input  dan  threshold pada pin 6 bersamaan  masuk  melalui  bagian  input comparator,    dimana   agar    sinyal frekuensi yang     akan     dihasilkan     dapat   terpisah dengan  threshold  yang  didapat,
meskipun   masuknya   secara   bersamaan. Lalu  input  tegangan  akan  masuk  ke bagian R/S Flip-flop dan timer  comparator  pada  pin 5  juga  akan  masuk  melalui  R/S  flip-flop, dimana  timer  comparator  akan  memberikan sinyal  clock  pada  frekuensi  yang  dihasilkan oleh R/S flip-flop.
Setelah   frekuensi   output   telah dihasilkan, frekuensi  tersebut  akan  melalui  rangkaian output  protector  dan  output  driver, sebagai pelindung sinyal frekuensi dan mengendalikan   sinyal   frekuensi   agar tetap stabil  menuju  ke  frequency  output  pada  pin 3,     yang     kemudian     sinyal     frekuensi keluaran  tersebut  akan  masuk  ke  rangkaian mikrokontroler  melalui  titik  port  P3.4  pada mikrokontroler,    dimana    frekuensi    output tersebut    akan  disampling  terlebih  dahulu agar  bisa  diproses  ke  langkah selanjutnya. Pada  pin  1  terdapat  current  switch,  dimana saklar  arus  ini  akan  menghubung  dan memutus  arus  jika  frekuensi  keluaran  pada R/S  flip-flop     melebihi     jangkauan frekuensinya,  dimana LM331  ini  memiliki batas  frekuensi  output  sebesar  1Hz  sampai 100KHz.
Gambar 3 Blok Diagram LM331
Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler
AT89S51  mempunyai  kemampuan  untuk komunikasi secara  UART  serta  in-System Programming yang   dapat   digunakan  untuk aplikasi sederhana      hingga      rumit. Mikrokontroler  AT89S51  ini  mempunyai  dua tipe  memori,     yaitu  data  memory dan program memory, pembagian dua memori ini bertujuan  agar  proses  kerja  mikrokontroler bekerja  lebih cepat.     Data     memory berfungsi     untuk  menyimpan         data, sedangkan       program  memory berfungsi untuk  menyimpan  kode program  user  yang akan dijalankan.  Ada beberapa pin  yang berfungsi  sebagai  jalur  input/output    (I/O), jalur  kontrol,  dan  sebagai address  bus  atau data bus.
a.  PORT 0
Port  0  merupakan salah satu port  yang berfungsi    sebagai    general purpose  I/O dengan  lebar  8  bit.  Port 0  terdiri  dari  P0.0, P0.1,  hinggaP0.7.  Selain  sebagai  jalur  I/O, port  0  juga  berfungsi  sebagai  address/data bus.
b.  PORT 1
Port  1  merupakan salah satu port  yang berfungsi    sebagai    general purpose  I/O dengan lebar 8 bit. Port 1 terdiri   dari   P1.0, P1.1,    hingga  P1.7.  Port  1  tidak  memiliki fungsi lain.
c.  PORT 2
Port  2  merupakan salah satu port  yang berfungsi    sebagai    general purpose  I/O dengan lebar 8 bit. Port 2       terdiri          dari
Vol.3 No1. Januari 2012
P2.0,   P2.1,   hingga  P2.7.  Selain  sebagai jalur I/O, port 2 juga  berfungsi  sebagai  high byte address bus.
d.  PORT 3
Port  3  merupakan salah satu port  yang berfungsi    sebagai    general purpose  I/O dengan lebar 8 bit. Port 3 terdiri   dari   P3.0, P3.1,  hingga P3.7.

## Pemancar
Pada   bagian   pemancar   digunakan sebuah modul, yaitu Encoder PT2262, yang memiliki 20 buah    pin,  yang    mempunyai  masing- masing   fungsi.   Dalam   pembuatan alat  ini, hanya akan diterangkan  mengenai pin-pin mana saja yang digunakan dalam perancangannya,    karena    pada    dasarnya PT2262 merupakan   sebuah   alat   encoder, namun  dalam  sistem,  modul  ini  digunakan sebagai  pemancar/transmitter.  Pin  1 sampai 6  yaitu,  A0  sampai  A5  berfungsi sebagai konfigurasi    address,    dimana    kode-kode alamat tersusun. Pin 7, 8, 12, 13, 14, dan 15 yaitu     A6/D5,     A7/D4,     A8/D3,     A9/D2, A10/D1, dan A11/D0 berfungsi sebagai data suhu,  yang  juga  merupakan  data-data  yang akan     dikirim.     Pin  17  dan  18  berfungsi sebagai   rangkaian   osilator.   Pin    19 merupakan   data   output   sinyal   yang   akan ditransmisikan.   dan   Pin   16   (TE)   sebagai output   data   enable.   Pemancar   menerima instruksi dari port P3.1 pada mikrokontroler

## Gambar 4 Blok Diagram PT2262

## Penerima
Modul IC LM358 adalah merupakan rangkaian  penguat  operasi,  yang  berfungsi
untuk  menguatkan sinyal  data  yang  didapat dari pemancar  dan  diterima  oleh  penerima RF.  Pada pin 2  (inverter)  dan pin 3 (non- inverter)  dirangkai sebuah  rangkaian pra- penguat yang peka, untuk mengendalikan ke op-amp  berikutnya.    Demikian  juga  pin  5 (non-inverter)  dan  pin  6  (inverter)    dirangkai untuk  menguatkan sinyal data yang diterima dari pin  1,  yang  selanjutnya  sinyal    data tersebut    dapat diterima    oleh    rangkaian mikrokontroler melalui sinyal output pada pin 7 LM358.

## Gambar 5 Blok Diagram LM358

## PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
Setelah  menentukan  langkah  kerja  seluruh sistem  pada bab sebelumnya,  maka perlu dilakukan    pengujian  terhadap    sistem tersebut.  Pengujian  ini bertujuan  untuk menganalisa  rangkaian  sistem    apakah sesuai  atau   tidak   dengan   proses   kerja yang diinginkan     dan     melihat     hasil pengujian  rangkaian sistem  untuk  diambil kesimpulan.

## Pengujian dan Pengukuran
Pengujian    dan    pengukuran   kerja  sistem dilakukan dengan  menggunakan alat  bantu, yaitu :
1.   Multitester Digital.
2.   Seperangkat    peralatan    pendukung lainnya.
Persiapan      Bahan      dan      Pelaksanaan
Pendataan
Sebagai     persiapan              sebelum melakukan  pengujian,  terlebih  dahulu penulis mengadakan persiapan bahan sebagai pedoman dalam pelaksanaan pengambilan  data,  yang  meliputi kegiatan sebagai berikut :
1.  Mempelajari    bahan-bahan    berupa literatur            terhadap permasalahan yang akan dibahas.
2.  Merencanakan  rencana  kerja  yang menjadi pedoman dalam  melakukan pembuatan penelitian
3.  Mengimplementasikan dari  rencana yang  telah ditetapkan  berupa sebuah penelitian.

## Penyajian Data
Penyajian    data    dilakukan    antara  range suhu  19ºC sampai dengan  suhu  42ºC. Pada dasarnya  sensor   suhu  LM35  dapat mengukur     suhu     antara  -55ºC  hingga sampai150ºC,    hal    ini dikarenakan penulis hanya    melakukan  penyajian    data pengukuran  suhu  antara  19ºC sampai dengan suhu 42,5ºC saja.

## Pengukuran Tegangan IC LM35
Pengukuran    ini        merupakan pengukuran     untuk     keluaran     pada     IC LM35,    yang    merupakan    sebuah    sensor suhu.  Range  yang  akan  diukur  antara  suhu 19ºC sampai dengan 42,5ºC.
Tabel 1 Hasil Pengukuran Suhu dan Tegangan keluaran LM35 No Obyek Suhu (ºC) Tegangan (mV) 1 Es Batu Cair 19,9 249 2 Air Es botol 21,6 269 3 Api Lilin 31,1 343 4 Api Rokok 33,3 363 5 Solder Listrik 42,5 465
Dari   hasil   pengukuran,   IC   LM35  sesuai dengan  teori  dasar  bahwa  setiap  kenaikan
suhu    maka    tegangan    yang  keluar  dari sensor  LM35  juga  akan  naik.  Dari    hasil pengukuran,    IC    LM35  sesuai  dengan  teori dasar  bahwa  setiap  kenaikan   suhu   maka tegangan     yang  keluar  dari  sensor  LM35 juga  akan naik.  Pada bagian  ini  akan diuraikan data-data yang dianalisa berdasarkan  dari       hasil pengujian berdasarkan       perhitungan secara  teori, sehingga dicantumkan pula nilai   prosentase kesalahan  dari  hasil perancangan.
Kesalahan (%) = ((HH .  HU) / HH) . 100%
Dimana ;
HH : Hasil Hitung
HU : Hasil Ukur
Sedangkan  untuk  menghitung  besarnya  % kesalahan (Error)  total adalah :
% Error = ((% Error) / (% data))

## PENUTUP
Dari   seluruh   proses   perancangan  hingga pengukuran  alat sistem  logger  suhu  dengan menggunakan             komunikasi gelombang    radio  ini,    maka  dapat disimpulkan  bahwa  alat  ini dapat  mengukur suhu sekitar  atau benda  lainnya secara presisi,  namun hasil  yang  didapat  sangat bergantung  pada  letak  jauh atau  dekatnya suatu   benda   yang   akan   diukur   melalui sensor,   dikarenakan   output   dari   sensor LM35  memberikan  tegangan  keluaran  yang linier  sesuai dengan  perubahan  suhu  yang terjadi.
Dalam   pengukuran   juga   masih ditemukan sedikit ketidak sesuaian antara hasil pengukuran pada perancangan dengan hasil pengukuran  menggunakan  alat Thermometer  air  raksa, hal  ini  terjadi karena alat  yang  dirancang  masih  merupakan rancangan    manual,  tetapi    pada    dasarnya alat dapat berfungsi sesuai sistem.
Dengan  keseluruhan hasil yang telah diperoleh, dapat dikatakan bahwa alat logger suhu  hasil perancangan  ini  telah  sesuai dengan    kriteria    pada    saat    pengukuran,
karena suhu    dapat terukur   dan menampilkannya pada tampilan layar LCD

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Boylestad,      Robert      and      Louise Nashelsky,  “electronic  Device and Circuit Theory”,   Edisi   ke-6   (New   Jersey   : Prentice Hall, Inc.1996).
2.   Budiharto,     Widodo,     Proyek     Sistem Akuisisi Data. 2007. Jakarta.
3.  S.Wasito,     ”Vandekum     Elektronika”, Jakarta. PT. Gramedia Pustaka Umum.
4. Robert   A,   Pease,          ”Natio nal
SemiconductorAplicationNote C”,
5.
August, Inc.1980
http://www.princeton.com.tw
6. http://www.fairchildsemi.com
7. http://www.alldatasheet.com