Alat Ukur Massa Jenis Udara dengan DHT22 dan BMP180

DHT22 dan BMP180 sensor memulai mengukur tekanan udara (P) mengunakan BMP180dan sensor mengukur kelembaban (rh) dan suhu, Arduino sebagai kontrolernya.

Alat Ukur Massa Jenis Udara

Massa jenis udara adalah massa per satuan volume gas atmosfer . Hal ini dilambangkan dengan huruf Yunani rho (ρ) . Kepadatan udara tergantung pada suhu dan tekanan udara . Satuan SI massa jenis udara adalah kilogram per meter kubik (kg.m-3).

Untuk perhitungan massa jenis udara formula yang paling akurat adalah formula dari Comite International des Poids et Mesures (CIPM) (1981/91).

Sebuah formula pendekatan yang biasa digunakan :

Rumus Mencari Massa Jenis Udara

keterangan :

ρ = massa jenis udara, satuan kg.m-3

P = tekanan udara, satuan mbar atau hPa

hr = kelembaban, satuan dinyatakan dalam persen (%)

t = suhu, satuan *C

Mendapatkan Nilai P

Dengan Menggunakan BMP180 didapatkan nilai tekanan udara. BMP180 adalah sensor tekanan barometrik (digital barometric pressure sensor) dari Bosch Sensortec yang berkinerja sangat tinggi.

BMP180 adalah upgrade dari BMP085 dengan banyak peningkatan yang signifikan, seperti ukuran yang lebih kecil (lebih hemat energi dengan konsumsi energi sangat rendah, kurang dari 3 μA) dan penambahan antarmuka digital yang baru.

BMP180 juga menjadi menonjol karena kinerjanya yang stabil terlepas dari pasokan tegangan yang digunakan. Bentuk fisik dari sensor ini dapat dilihat pada gambar 12275.1

Gambar: 12275.1 Bentuk Fisik Sensor BMP180

Spesifikasi Sensor BMP 180 :

Rentang tekanan / pressure range: 300 s.d. 1100 hPa
Antarmuka kendali / control interface: I²C (kecepatan transfer hingga 3,4 MHz)
Resolusi: 0,06 hPa pada moda hemat energi, 0,02 hPa pada moda resolusi tinggi (dikonversi terhadap ketinggian: 0,5 meter pada moda hemat energi, 17 cm pada moda resolusi tinggi).
Akurasi relatif (pada V_DD 3,3V): 950~1050 hPa/±0,12 hPa @ 25°C/±1m, 700~900 hPa /±0,12 hPa @ 25~40°C/±1m
Akurasi absolut p=300~1100hPa @ 0~+65°C, V_DD=3,3V): tekanan -4,0~+2,0 hPa, suhu ±1°C
Rata-rata konsumsi arus (sampling 1x / detik): 3μA pada moda hemat energi, 32μA pada moda resolusi tinggi)
Tipikal arus puncak / peak current: 650μA (0,65 mA)
Konsumsi arus pada moda siaga: 0,1μA (tipikal)
Catu daya: 1,6 - 3,6 Volt DC (untuk I/O, V_DDIO), 1,8 - 3,6 Volt DC (V_DD)
Rentang suhu operasional: -40°C s.d. +85°C
Waktu pendeteksian tekanan: 5 msec (tipikal pada moda standar)
Aplikasi yang ditulis untuk BMP085 dapat digunakan langsung pada chip ini tanpa perubahan

Skematik Rangkaian BMP180 dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Skematik rangkaian BMP180

Mendapatkan Nilai hr dan t

Seperti yang telah kita ketahui bersama hr ialah kelembapan udara sedangkan t adalah temperature atau suhu. DHT22 (AM2302) Digital Capacitive Relative Humidity & Temperature Sensor Module adalah sensor yang dapat mengukur suhu (t) dan juga kelembapan (hr) sekaligus.

Keluaran dari sensor ini sudah berupa sinyal digital dengan konversi dan perhitungan dilakukan oleh MCU 8-bit terpadu dan dinilai lebih akurat dibandingkan dengan DHT11. Bentuk fisik DHT22 dapat dilihat pada gambar Skematik rangkaian BMP180.

Spesifikasi Sensor DHT22 :

Rentang catu daya: 3,3 - 6 Volt DC (tipikal 5 VDC)
Konsumsi arus pada saat pengukuran antara 1 hingga 1,5 mA
Konsumsi arus pada moda siaga antara 40-50 µA
Sinyal keluaran: digital lewat bus tunggal dengan kecepatan 5 m /operasi (MSB - first)
Elemen pendeteksi: kapasitor polimer (polymer capacitor)
Jenis sensor: kapasitif (capacitive sensing)
Rentang deteksi kelembapan / humidity sensing range: 0-100% RH (akurasi ±2% RH)
Rentang deteksi suhu / temperature sensing range: -40° ~ +80° Celcius (akurasi ±0,5°C)
Resolusi sensitivitas / sensitivity resolution: 0,1%RH; 0,1°C
Pengulangan / repeatibility: ±1% RH; ±0,2°C
Histeresis kelembapan: ±0,3% RH
Stabilitas jangka panjang: ±0,5% RH / tahun
Periode pemindaian rata-rata: 2 detik
Ukuran: 25,1 x 15,1 x 7,7 mm

konfigurasi pin DHT22

Skema Perancangan Alat DHT22 dan BMP180 dengan menggunakan Diagram Blok

Nantinya sensor DHT22 dan BMP180 memulai mengukur tekanan udara (P) mengunakan BMP180 dan sensor mengukur kelembaban (rh) dan suhu (t) menggunakan sensor DHT22, kemudian ketiga variabel tersebut dikalkulasikan untuk menghitung nilai massa jenis udara (ρ). Dimana pembacaan sensor akan ditampilkan pada LCD begitu juga nilai massa jenis udaranya. Diagram blok dapat dilihat pada gambar .

Diagram Blok Alat Pengukur Masa Jenis Udara

Perakitan Sensor DHT22 dan BMP180, Mikrokontroler dan LCD Display 16 x 2

Sensor kelembaban dan suhu yaitu DHT22 dan sensor tekanan udara yaitu BMP180 beserta Arduino Uno sebagai pengendalinya. Dimana sensor tekanan udara (BMP180) terdiri dari 4 kaki dengan spesifikasi VIN, GND, SCL dan SDA, keempat pin tersebut terhubung ke Arduino Uno dengan Vin = 3,3 V, gnd =ground, SCL = Pin A5 dan SDA = pin A4. Sensor kelembaban dan suhu (DHT22) terdiri dari 4 kaki dengan spesifikasi VCC, DATA, NC dan GND. Dimana data dihubungkan ke Arduino Uno melalui pin 8, sedangkan VCC dengan tegangan 5V. Dapat dilihat pada gambar .

diagram skematik elektronika

Hasil rakitan DHT22 dan BMP180

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahuan persen ralat yang pada tiap-tiap sensor (DHT22 dan BMP180) dengan membandingkannya dengan alat thermohygrobarometer yang dimiliki oleh Badan Standardisasi Metrologi Legal Reg. I Medan. Adapun spesifikasi alat thermohygrobarometer sebagai berikut :

Nama alat : Thermohygrobarometer

No. Seri : Q758220

Merek : Etech

Dikalibrasi di Direktorat Metrologi

No. Order : V0004.21.021
Tgl Kal : Pebruari 2014

Dikalibrasi di laboratorium kalibrasi BMKG Bandung

No 0 : 090
No.1 : 213
Tgl : 26 – Maret – 2014

hasil rakitan alat ukur massa jenis udara

Riwayat :Untuk kelengkapan dokumentasi program dapat menuliskan email dibagian komentar :) , Semoga Bermanfaat :)