i

PERANCANGAN PROTOTYPE ALAT ULTRASONIC

ANEMOMETERS BERBASIS ARDUINO

Oleh

Frans Ariondo Sitorus

NIM : 612013055

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

November 2018

ii

iii

iv

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah dan

akan selalu memberi rahmat serta karunia-Nya, sehingga penulis mampu menyelesaikan

perancangan serta penulisan tugas akhir berjudul “Perancangan Prototype Alat

Ultrasonic Anemometers berbasis arduino” ini, sebagai syarat kelulusan di Fakultas

Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.

Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah secara

langsung maupun tidak langsung membantu dalam penyelesaian pembuatan dan

penulisan tugas akhir ini. Penulis mengucapkan terima kasih khusus kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa yang selalu memberi rahmat serta karunia-Nya dalam

setiap kegiatan yang penulis telah tempuh selama pendidikan S1 di FTEK

UKSW dari awal hingga akhir.

2. Ibu Rosmalina Purba selaku orang tua terkasih penulis yang tidak pernah

menyerah memberikan doa, dukungan, motivasi, cinta kasih, dan didikan.

3. Seluruh keluarga besar Sitorus, Purba, dan Sipayung yang selalu memberikan

dukungan secara financial, doa, semangat dan didikan kepada penulis.

4. Bapak F. Dalu Setiaji, M.T. dan Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng.

selaku dosen pembimbing yang telah bersedia memberikan banyak

arahan,dukungan dan bimbingan selama pengerjaan tugas akhir.

5. Albert Christianto, Dicky Saputro, Dennis Juliandi, Gandy Bayu Langgeng,

Nicola Dwisangga, Yohanes Haryudanta, Bagus Frayoga, Bapak Deddy Susilo,

Bapak Daniel Santoso, Mas Kris, Bapak Budi, Mba Yola, Mba Ragil, yang

telah banyak membantu dan mendukung selama pengerjaan tugas akhir ini.

6. Keluarga besar FTEK 2013 yang selalu melangkah dan berjuang bersama

penulis selama pendidikan S1 di FTEK UKSW.

7. Teman-teman penghuni Laboratorium Skripsi (anak-anak angkatan 2014 dan

2012) yang selalu berjuang bersama selama pengerjaan tugas akhir ini.

8. Seluruh staf dosen, karyawan dan laboran FTEK UKSW yang telah

memfasilitasi penulis selama pendidikan S1 di FTEK UKSW.

9. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

vi

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh sebab itu

penulis mengharapkan saran dan kritik agar tugas akhir ini dapat lebih bermanfaat bagi

kemajuan pendidikan di FTEK UKSW.

Salatiga, 19 November 2018

Frans Ariondo Sitorus

vii

ABSTRACT

Wind is renewable energy, always available in nature and does not produce air

pollution. The process of producing energy from wind energy sources is inseparable, it

takes an efficient way to be more productive to produce energy. Windmill power

generation technology that follows the wind direction is one of the things that can

increase efficiency in producing energy.

To increase efficiency in generating energy, then the design of a prototype

arduino-based ultrasonic anemometer device that can measure wind speed and wind

direction at the same time. So there is no need for moving components in the

mechanical cup anemometers and additional device for reading wind direction. It is

expected to provide a fast, accurate and ideal measurement.

From the results that have been done, wind has the effect of reading when

receiving ultrasonic wave signals. The arduino-based Ultrasonic Anemometers

Prototype Design has a time resolution of 1 m/s wind speed of 2,527 µs at 25ºC and 0%

relative humidity. The method of calculating wind speed has a maximum error of 12,6%

at wind speeds below 5 m/s and 7,5% at wind speeds above 5 m/s. Ultrasonic

Anemometers can determine wind direction with a maximum error of 9.2% 9.2% when

the wind comes from each transducer and has a maximum error of 58.13% when the

wind is between each transducer for 10 attempts and 8 different wind directions.

Keywords: Ultrasonic anemometers, wind speed measurement, wind direction

measurement.

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...............................................................................................

HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………………

PLAGIASI ………………………………………………………………………..

KATA PENGANTAR..............................................................................................

INTISARI ……………………………………………………………………….

ABSTRACT ...............................................................................................................

DAFTAR ISI ...........................................................................................................

DAFTAR GAMBAR ...............................................................................................

DAFTAR TABEL ....................................................................................................

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................

1.1.Tujuan …………………………………………………………………

1.2.Latar Belakang ........................................................................................

1.3.Batasan Masalah ......................................................................................

1.4.Sistematika Penulisan ………………………………………………..

BAB II. DASAR TEORI ……..............................................................................

2.1. Hubungan Angin Terhadap Arah sinyal Pancara Gelombang

Ultrasonik ...........................................................................................

2.1.1. Hubungan Searah Sinyal Pancaran Gelombang ……………

2.1.2. Hubungan Berlawanan arah Sinyal Pancaran Gelombang …

2.2. Sensor Jarak Ultrasonik (SRF-04)…............................................................

2.3. Sensor Suhu dan Kelembaban (DHT-11) …......................................

2.4. Sensor Kompas (GY-271)..................................................................

2.5. Arduino Mega 2560...........................................................................

BAB III. PERANCANGAN SISTEM ........................................................................

3.1. Gambaran Sistem ...................................................................................

3.2. Perancangan Perangkat Keras ……………………………………....

3.2.1 Desain Kerangka Alat Ultrasonic Anemometers ……….......

3.3. Perancangan Perangkat Lunak Sistem ................................................

3.3.1. Proses Pembacaan Keadaan Lingkungan ..………………….

i

ii

iii

iv

vi

vii

viii

x

xi

1

1

1

2

2

4

4

5

5

6

8

9

9

11

11

13

13

16

17

ix

3.3.2. Proses Pembacaan dan Perhitungan Kecepatan Angin Satu

Sumbu ………………………………..………………………

3.3.3. Proses Perhitungan Kecepatan Angin Terhadap Dua

Sumbu ….………….………………………………………….

3.3.4. Proses Menentukan Sudut Sumber Arah Angin …………….

BAB IV. PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS ……………………………….

4.1. Pengujian Sensor Suhu dan Kelembaban DHT-11 ………………..

4.2. Pengujian Sensor Kompas GY-271 …………………………………

4.3. Pengujian Metode Perhitungan Kecepatan Angin Terhadap

Satu Sumbu ………………………………………………………..

4.4. Pengujian Metode Perhitungan Kecepatan Angin Terhadap Dua

Sumbu ………………………………………………………………...

4.5. Pengujian Metode Menentukan Sudut Sumber Arah Angin …………

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................

5.1. Kesimpulan ......................................................................................

5.2. Saran .................................................................................................

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………

LAMPIRAN

17

17

18

22

22

24

24

25

31

35

35

36

37

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

9

9

11

12

14

14