Perancangan Alat Pendeteksi Asap Rokok Pada Area Bebas Rokok Dengan Menggunakan Sensor Asap AF30 Berbasis Mikrokontroller AT89S52

(1)

PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP ROKOK PADA AREA BEBAS ROKOK DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ASAP AF30

BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52

SKRIPSI Diajukan oleh :

NIM : 040801031 ELYAS MORYSTONE S

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP ROKOK PADA AREA BEBAS ROKOK DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ASAP AF30

BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2010

ELYAS MORYSTONE S

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP

ROKOK PADA AREA BEBAS ROKOK DENGAN

MENGGUNAKAN SENSOR ASAP AF30

BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52

Kategori : SKRIPSI

Nama : ELYAS MORYSTONE S

Nomor Induk Mahasiswa : 040801031

Program Studi : SARJANA (SI) FISIKA

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA

UTARA

Diketahui/Disetujui oleh

Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing

(4)

PERNYATAAN

PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP ROKOK PADA

AREA BEBAS ROKOK DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR

ASAP AF30 BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri,

kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing

disebutkan sumbernya

Medan,14 Maret 2010

ELYAS MORYSTONE S

(5)

PENGHARGAAN

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa,

dengan limpahan karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan dalam

waktu yang ditetapkan

Ucapan banyak terimakasih saya sampaikan kepada Bpk Drs.Luhut

Sihombing MS, selaku pembimbing yang telah banyak membimbing dan memberi

masukan serta koreksi kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan

terima kasih juga diajukan kepada Bapak Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, selaku dekan

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), Universitas

Sumatera Utara. Ketua dan sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU Bapak

DR.Marhaposan Situmorang dan seluruh pegawai di FMIPA USU serta

rekan-rekan kuliah khususnya stambuk 2004 yang banyak membantu menyelesaikan

skripsi ini.

Akhirnya tidak terlupakan dan yang teristimewa kepada Ayahanda

M.Simarmata, dan Ibunda tersayang F.Simanjuntak yang telah membesarkan dan

mendidik saya sehingga saya mendapat gelar sarjana ini. Anhenry Simarmata,

Ledyana Simarmata dan semua teman-teman sekampusku beserta keluarga yang

selalu setia memberikan bantuan, dukungan, dan doa.

Penulis menyadari banyak terdapat kekurangan dalam penulisan dan

penyusunan tugas akhir ini, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran

dan kritik yang bersifat membangun untuk kesempurnaan tugas akhir ini.

(6)

ABSTRAK

Dirancang sebuah alat yang dapat mendeteksi asap rokok pada suatu ruangan. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan asap pada penelitian ini adalah sensor asap AF30 produksi Figaro Inc. kemudian yang menjadi pusat dari seluruh pengendalian system digunakan microkontroler AT89S52. Secara umum alat pendeteksi asap rokok ini merupakan gabungan dari 4 blok dasar yaitu : sensor, ADC, Microkontroler dan Relay.

(7)

ABSTRACT

We designed a device which can detecting presence of smoke in a room. The sensors was used to detecting the presence of smoke in this research is AF30 smoke sensors from Figaro Inc production. And the main of control from all system is microcontroller type AT89S52. All the part from this research instrument are stand of from four basic blocks that is sensors, ADC, Microkontroler and Relay.

(8)

DAFTAR ISI

Daftar grafik vii

BAB 1 Pendahuluan

1.1 Latar belakang 1

1.2 Tujuan Penulisan 2

1.3 Manfaat Penelitian 2

1.4 Batasan Masalah 3

1.5 Sistematika Penulisan 4

BAB 2 Tinjauan Pustaka

2.1 Konsep Dasar 5

2.1.1 Defenisi Asap Rokok 5

2.2 Hubungan Asap Rokok Dengan Kesehatan 6

2.2.1 Dampak paru-paru 6

2.2.2 Dampak terhadap jantung 7

2.2.3 Penyakit jantung koroner 8

2.2.4 Penyakit stroke 8

2.3 Sensor Gas 9

2.3.1 Pengertian Umum Sensor Gas 9

2.4 Sensor Af30 10

2.4.1 Cara Kerja Sensor Asap Af30 11

2.4.2 Karakteristik output sensor Af30 terhadap asap rokok 12

(9)

2.6 Mikrokontroller 16

2.6.1 Mikrokontroller AT89S52 16

2.6.2 Konfigurasi Pin 17

2.6.3 CPU (Central Processing Unit) 19

2.6.4 Bagian Masukan/Keluaran (I/O) 19

2.7 Instruksi Transfer Data 20

2.7.1 Instruksi Aritmatika 21

2.7.2 Instruksi Logika dan Manipulasi Bit 21

2.7.3 Instruksi Transfer Kendali 22

BAB 3 Perancangan Dan Cara Kerja Alat 24

3.1 Diagram Blok 24

3.2 Sensor Asap AF30 25

3.3 Rangkaian mikrokontroller AT89S52 26

3.4 Rangkaian ADC 27

3.5 Display LCD Character 2x16 28

3.6 Rangkaian Relay 31

BAB 4 Hasil Dan Pembahasan 33

4.1 pengujian rangkaian mikrokontroller AT89S52 33

4.2 Interfacing LCD 2x16 35

4.3 Pengujian rangkaian ADC 37

4.4 pengujian Rangkaian Relay 39

4.5 Pengujian Sensor AF30 39

4.6 Analisa Data 47

4.7 Standar Deviasi 51

BAB 5 Kesimpulan Dan Saran 52

5.1 Kesimpulan 52

5.2 Saran 52

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.5.1 Fungsi Pin LCD character 2x16 29

Tabel 4.1.1 Peta memory LCD saat mendapat logika 1 34

Tabel 4.1.2 Peta pergeseran memory LCD 34

Tabel 4.3.1 Data hasil pengujian ADC 39

Tabel 4.5.1 Data resistansi output sensor pada saat udara bersih dan pada saat

terdapat asap rokok. 40

Tabel 4.5.2 Data Output ADC pada setiap kenaikan output sensor 42

Tabel 4.5.3 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 1 m 42

Tabel 4.6.1 Nilai Rs secara teori untuk setiap kenaikan output sensor 48

Tabel 4.6.2 Konsentrasi asap yang terdeteksi di udara 50

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.4.1 Ilustrasi penyerapan O2 oleh sensor oleh sensor gas 10 Gambar 2.4.2 Ilustrasi ketika terdeteksi adanya gas 11

Gambar 2.4.3 Bentuk umum sensor AF30 12

Gambar 2.5.1 Konfigurasi pin IC ADC 0804 14

Gambar 2.5.2 Diagram ADC secara umum 15

Gambar 2.6.1 Konfigurasi pin Mikrokontroler AT89S52 17

Gambar 3.1.1 Diagram blok rangkaian 24

Gambar 3.2.1 Letak dan fungsi pin sensor AF30 25

Gambar 3.3.1 Rangkaian minimum mikrokontroler AT89S52 27

Gambar 3.4.1 Rangkaian ADC 28

Gambar 3.5.1 LCD character 2 x 16 29

Gambar 3.5.5 Peta memory LCD character 2 x 16 30

Gambar 3.6.1 Rangkaian Relay 31

Gambar 4.1.1 Pengujian rangkaian mikrokontroler AT89S51 33

Gambar 4.2.1 Interfacing LCD 2 x 16 36

Gambar 4.3.1 Rangkaian pengujian ADC 38

(12)

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.5.1 Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (terukur) 41

Grafik 4.6.1 Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (teori) 48

Grafik 4.6.2 Karakteristik output sensor AF30 49

(13)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.5.1 Fungsi Pin LCD character 2x16 29

Tabel 4.1.1 Peta memory LCD saat mendapat logika 1 34

Tabel 4.1.2 Peta pergeseran memory LCD 34

Tabel 4.3.1 Data hasil pengujian ADC 39

Tabel 4.5.1 Data resistansi output sensor pada saat udara bersih dan pada saat

terdapat asap rokok. 40

Tabel 4.5.2 Data Output ADC pada setiap kenaikan output sensor 42

Tabel 4.6.1 Nilai Rs secara teori untuk setiap kenaikan output sensor 48

Tabel 4.6.2 Konsentrasi asap yang terdeteksi di udara 50

(14)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.4.1 Ilustrasi penyerapan O2 oleh sensor oleh sensor gas 10 Gambar 2.4.2 Ilustrasi ketika terdeteksi adanya gas 11

Gambar 2.4.3 Bentuk umum sensor AF30 12

Gambar 2.5.1 Konfigurasi pin IC ADC 0804 14

Gambar 2.5.2 Diagram ADC secara umum 15

Gambar 2.6.1 Konfigurasi pin Mikrokontroler AT89S52 17

Gambar 3.1.1 Diagram blok rangkaian 24

Gambar 3.2.1 Letak dan fungsi pin sensor AF30 25

Gambar 3.3.1 Rangkaian minimum mikrokontroler AT89S52 27

Gambar 3.4.1 Rangkaian ADC 28

Gambar 3.5.1 LCD character 2 x 16 29

Gambar 3.5.5 Peta memory LCD character 2 x 16 30

Gambar 3.6.1 Rangkaian Relay 31

Gambar 4.1.1 Pengujian rangkaian mikrokontroler AT89S51 33

Gambar 4.2.1 Interfacing LCD 2 x 16 36

Gambar 4.3.1 Rangkaian pengujian ADC 38

(15)

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.5.1 Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (terukur) 41

Grafik 4.6.1 Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (teori) 48

Grafik 4.6.2 Karakteristik output sensor AF30 49

(16)

ABSTRAK

Dirancang sebuah alat yang dapat mendeteksi asap rokok pada suatu ruangan. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan asap pada penelitian ini adalah sensor asap AF30 produksi Figaro Inc. kemudian yang menjadi pusat dari seluruh pengendalian system digunakan microkontroler AT89S52. Secara umum alat pendeteksi asap rokok ini merupakan gabungan dari 4 blok dasar yaitu : sensor, ADC, Microkontroler dan Relay.

(17)

ABSTRACT

We designed a device which can detecting presence of smoke in a room. The sensors was used to detecting the presence of smoke in this research is AF30 smoke sensors from Figaro Inc production. And the main of control from all system is microcontroller type AT89S52. All the part from this research instrument are stand of from four basic blocks that is sensors, ADC, Microkontroler and Relay.

(18)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.LATAR BELAKANG

Pada kehidupan sehari hari, perokok banyak dijumpai di sekitar kita. Seperti yang

kita ketahui, sangat banyak kerugian yang ditimbulkan oleh asap rokok dan asap

rokok itu sendiri juga dapat menggangu orang yang berada di sekitar kita. Selain

mengganggu, asap rokok juga dapat merugikan kesehatan kita. Banyak penyakit

yang dapat ditimbulkan oleh asap rokok misalnya dapat menyebabkan kanker,

serangan jantung, gangguan kehamilan dan lain lain.

Oleh karena faktor buruk yang dibawa oleh asap rokok, pada daerah

tertentu terdapat larangan larangan yang tidak memperbolehkan seseorang untuk

merokok. Misalnya pada Rumah sakit, gedung bioskop, ruangan ber-AC di

perkantoran dan lain lain. Hal tersebut dilakukan agar asap yang ditimbulkan oleh

rokok tidak menggangu orang lain yang berada disekitarnya.

Dalam kurun waktu singkat perkembangan teknologi melaju dengan

sangat pesat. Perkembangan teknologi ini merupakan hasil kerja keras dari rasa

ingin tahu manusia terhadap suatu hal yang pada akhirnya diharapkan akan

mempermudah manusia. Dengan pesatnya laju perkembangan teknologi tersebut

banyak bermunculan alat-alat yang canggih yang dapat bekerja secara otomatis.

Kebutuhan manusia terhadap peralatan yang cerdas dan dapat bekerja secara

otomatis semakin meningkat, disamping cara kerjanya yang teliti juga peralatan

ini tidak perlu dipantau setiap saat, tetapi mengaktifkan peralatan tersebut dan

kemudian mengaturnya sesuai keinginan, maka peralatan tersebut akan

mengerjakan tugasnya sesuai dengan program yang telah diberikan. Salah satu

(19)

rokok dan memberi peringatan kepada perokok untuk tidak merokok di area atau

di dalam ruangan tersebut. Dengan demikian dengan adanya alat ini diharapkan

pengawasan terhadap perokok tidak lagi diperlukan karena sudah dilakukan secara

otomatis dan diharapkan dengan adanya alat ini juga dapat meningkatkan tingkat

kedisiplinan perokok untuk tidak merokok pada area tertentu.

1.2 TUJUAN PENELITIAN

Adapun maksud dan tujuan penulis melakukan penelitian ini adalah:

1. Memanfaatkan sensor gas AF30 sebagai pendeteksi keberadaan asap

rokok di dalam suatu ruangan

2. Memanfaatkan mikrokontroller sebagai alat pengolah data yang diberikan

oleh sensor.

3. Studi lebih lanjut tentang aplikasi mikrokontroller AT89S52

4. Sebagai informasi bagaimana dasar membangun sebuah instrumen yang

mampu mendeteksi keberadan asap rokok.

1.3 MANFAAT PENELITIAN

Berdasarkan permasalahan di atas, penulis mencoba untuk merancang suatu alat

yang dapat mendeteksi asap rokok pada suatu ruangan dan memberi peringatan

kepada perokok bahwa daerah tersebut tidak diperbolehkan untuk merokok.

Pada alat ini digunakan cigarette smoke sensor type AF30 sebagai

pendeteksi ada atau tidaknya asap rokok yang terdapat dalam ruangan.

Mikrokontroller AT89S52 digunakan sebagai otak dari seluruh system dan

mengolah data yang dihasilkan oleh sensor kemudian membunyikan alarm dan

menghidupkan kipas. Display LED digunakan untuk menampilkan tulisan

(20)

1.4 BATASAN MASALAH

Mengacu pada hal diatas, penulis akan merancang alat pendeteksi asap rokok

dengan menggunakan sensor asap AF30 berbasis mikrokontroler AT89S52,

dengan batasan-batasan sebagai berikut :

1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S52.

2. Sensor yang digunakan adalah. cigarette smoke sensor type AF30

3. Alat ini hanya mendeteksi keberadaan asap rokok dan memberi peringatan

berupa alarm

4. Untuk menampilkan tulisan peringatan digunakan display LED

5. Untuk menetralkan udara dalam ruangan digunakan kipas

6. Alat hanya mendeteksi keberadaan asap dan tidak mendeteksi sumber

asap.

7. Alat dirancang tidak untuk mengukur konsentrasi dari asap rokok.

1.5Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat

sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat pendeteksi

asap rokok dengan menggunakan sensor asap AF30 berbasis mikrokontroler

AT89S52, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah,

tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB II. LANDASAN TEORI

Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang

digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian Teori

(21)

software), sensor gas TGS2610,ADC bahasa program yang digunakan.

serta karekteristik dari komponen-komponen pendukung.

BAB III. PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok

dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir

dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler AT89S52.

BAB IV. ANALISA RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja

alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk

mengaktipkan rangkaian,dan penjelasan mengenai program yang diisikan

ke mikrokontroler AT89S52.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari

pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah

rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya

(22)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konsep Dasar

2.1.1 Defenisi Asap Rokok

Asap rokok merupakan polutan bagi manusia dan lingkungan sekitarnya. Bukan

hanya bagi kesehatan, merokok menimbulkan pula problem di bidang ekonomi.

Di negara industri maju, kini terdapat kecenderungan berhenti merokok,

sedangkan di negara berkembang, khususnya Indonesia, malah cenderung timbul

peningkatan kebiasaan merokok. Asap rokok yang dihirup seorang perokok

mengandung komponen gas dan partikel. Komponen gas terdiri dari karbon

monoksida, karbon dioksida, hidrogen sianida, amoniak, oksida dari nitrogen dan

senyawa hidrokarbon. Adapun komponen partikel terdiri dari tar, nikotin,

benzopiren, fenol, dan kadmium.

Asap yang diembuskan para perokok dapat dibagi atas asap utama (main

stream smoke) dan asap samping (side stream smoke). Asap utama merupakan

asap tembakau yang dihirup langsung oleh perokok, sedangkan asap samping

merupakan asap tembakau yang disebarkan ke udara bebas, yang akan dihirup

oleh orang lain atau perokok pasif. Telah ditemukan 4.000 jenis bahan kimia

dalam rokok, dengan 40 jenis di antaranya bersifat karsinogenik (dapat

menyebabkan kanker), di mana bahan racun ini lebih banyak didapatkan pada

asap samping, misalnya karbon monoksida (CO) 5 kali lipat lebih banyak

ditemukan pada asap samping daripada asap utama, benzopiren 3 kali, dan

amoniak 50 kali. Bahan-bahan ini dapat bertahan sampai beberapa jam lamanya

(23)

2.2 Hubungan Asap Rokok Dengan Kesehatan

Rokok menjadi konsumsi utama bagi kalangan masyarakat kita. Konsumsi rokok

sepanjang tahun ini mencapai 225 miliar batang. Rokok memiliki 4000 zat kimia

beracun. Dan rokok adalah penyebab utama yang menimbulkan penyakit kanker,

jantung dan berbagai penyakit lainnya yang menimbulkan kematian dalam jangka

panjang. Tiap tahun orang mati yang diindikasikan penyebabnya oleh rokok

sebanyak 400 ribu di Indonesia.

2.2.1 Dampak paru-paru

Merokok dapat menyebabkan perubahan struktur dan fungsi saluran napas dan

jaringan paru-paru. Pada saluran napas besar, sel mukosa membesar (hipertrofi)

dan kelenjar mucus bertambah banyak (hiperplasia). Pada saluran napas kecil,

terjadi radang ringan hingga penyempitan akibat bertambahnya sel dan

penumpukan lendir. Pada jaringan paru-paru, terjadi peningkatan jumlah sel

radang dan kerusakan alveoli. Akibat perubahan anatomi saluran napas, pada

perokok akan timbul perubahan pada fungsi paru-paru dengan segala macam

gejala klinisnya. Hal ini menjadi dasar utama terjadinya penyakit obstruksi paru

menahun (PPOM). Dikatakan merokok merupakan penyebab utama timbulnya

PPOM, termasuk emfisema paru-paru, bronkitis kronis, dan asma. Hubungan

antara merokok dan kanker paru-paru telah diteliti dalam 4-5 dekade terakhir ini.

Didapatkan hubungan erat antara kebiasaan merokok, terutama sigaret, dengan

timbulnya kanker paru-paru. Bahkan ada yang secara tegas menyatakan bahwa

rokok sebagai penyebab utama terjadinya kanker paru-paru. Partikel asap rokok,

seperti benzopiren, dibenzopiren, dan uretan, dikenal sebagai bahan karsinogen.

Juga tar berhubungan dengan risiko terjadinya kanker. Dibandingkan dengan

bukan perokok, kemungkinan timbul kanker paru-paru pada perokok mencapai

(24)

2.2.2 Dampak terhadap jantung

Banyak penelitian telah membuktikan adanya hubungan merokok dengan

penyakit jantung koroner (PJK). Dari 11 juta kematian per tahun di negara

industri maju, WHO melaporkan lebih dari setengah (6 juta) disebabkan

gangguan sirkulasi darah, di mana 2,5 juta adalah penyakit jantung koroner dan

1,5 juta adalah stroke. Survei Depkes RI tahun 1986 dan 1992, mendapatkan

peningkatan kematian akibat penyakit jantung dari 9,7 persen (peringkat ketiga)

menjadi 16 persen (peringkat pertama). Merokok menjadi faktor utama penyebab

penyakit pembuluh darah jantung tersebut. Bukan hanya menyebabkan penyakit

jantung koroner, merokok juga berakibat buruk bagi pembuluh darah otak dan

perifer. Umumnya fokus penelitian ditujukan pada peranan nikotin dan CO.

Kedua bahan ini, selain meningkatkan kebutuhan oksigen, juga mengganggu

suplai oksigen ke otot jantung (miokard) sehingga merugikan kerja miokard.

Nikotin mengganggu sistem saraf simpatis dengan akibat meningkatnya

kebutuhan oksigen miokard. Selain menyebabkan ketagihan merokok, nikotin

juga merangsang pelepasan adrenalin, meningkatkan frekuensi denyut jantung,

tekanan darah, kebutuhan oksigen jantung, serta menyebabkan gangguan irama

jantung. Nikotin juga mengganggu kerja saraf, otak, dan banyak bagian tubuh

lainnya. Nikotin mengaktifkan trombosit dengan akibat timbulnya adhesi

trombosit (penggumpalan) ke dinding pembuluh darah. Karbon monoksida

menimbulkan desaturasi hemoglobin, menurunkan langsung persediaan oksigen

untuk jaringan seluruh tubuh termasuk miokard. CO menggantikan tempat

oksigen di hemoglobin, mengganggu pelepasan oksigen, dan mempercepat

aterosklerosis (pengapuran/penebalan dinding pembuluh darah). Dengan

demikian, CO menurunkan kapasitas latihan fisik, meningkatkan viskositas

darah, sehingga mempermudah penggumpalan darah. Nikotin, CO, dan

bahan-bahan lain dalam asap rokok terbukti merusak endotel (dinding dalam pembuluh

darah), dan mempermudah timbulnya penggumpalan darah. Di samping itu, asap

rokok mempengaruhi profil lemak. Dibandingkan dengan bukan perokok, kadar

kolesterol total, kolesterol LDL, dan trigliserida darah perokok lebih tinggi,

(25)

2.2.3 Penyakit jantung koroner

Merokok terbukti merupakan faktor risiko terbesar untuk mati mendadak.

Risiko terjadinya penyakit jantung koroner meningkat 2-4 kali pada perokok

dibandingkan dengan bukan perokok. Risiko ini meningkat dengan

bertambahnya usia dan jumlah rokok yang diisap. Penelitian menunjukkan

bahwa faktor risiko merokok bekerja sinergis dengan faktor-faktor lain, seperti

hipertensi, kadar lemak atau gula darah yang tinggi, terhadap tercetusnya PJK.

Perlu diketahui bahwa risiko kematian akibat penyakit jantung koroner berkurang

dengan 50 persen pada tahun pertama sesudah rokok dihentikan. Akibat

penggumpalan (trombosis) dan pengapuran (aterosklerosis) dinding pembuluh

darah, merokok jelas akan merusak pembuluh darah perifer. PPDP yang

melibatkan pembuluh darah arteri dan vena di tungkai bawah atau tangan sering

ditemukan pada dewasa muda perokok berat, sering akan berakhir dengan

amputasi.

2.2.4 Penyakit stroke

Penyumbatan pembuluh darah otak yang bersifat mendadak atau stroke banyak

dikaitkan dengan merokok. Risiko stroke dan risiko kematian lebih tinggi pada

perokok dibandingkan dengan bukan perokok. Dalam penelitian yang dilakukan

di Amerika Serikat dan Inggris, didapatkan kebiasaan merokok memperbesar

kemungkinan timbulnya AIDS pada pengidap HIV. Pada kelompok perokok,

AIDS timbul rata-rata dalam 8,17 bulan, sedangkan pada kelompok bukan

perokok timbul setelah 14,5 bulan. Penurunan kekebalan tubuh pada perokok

menjadi pencetus lebih mudahnya terkena AIDS sehingga berhenti merokok

penting sekali dalam langkah pertahanan melawan AIDS.

Kini makin banyak diteliti dan dilaporkan pengaruh buruk merokok pada

ibu hamil, impotensi, menurunnya kekebalan individu, termasuk pada pengidap

virus hepatitis, kanker saluran cerna, dan lain-lain. Dari sudut ekonomi kesehatan,

(26)

dikeluarkan, baik bagi individu, keluarga, perusahaan, bahkan negara.

Penyakit-penyakit yang timbul akibat merokok mempengaruhi penyediaan tenaga kerja,

terutama tenaga terampil atau tenaga eksekutif, dengan kematian mendadak atau

kelumpuhan yang timbul jelas menimbulkan kerugian besar bagi perusahaan.

Penurunan produktivitas tenaga kerja menimbulkan penurunan pendapatan

perusahaan, juga beban ekonomi yang tidak sedikit bagi individu dan keluarga.

Pengeluaran untuk biaya kesehatan meningkat, bagi keluarga, perusahaan,

maupun pemerintah.

Sudah seharusnya upaya menghentikan kebiasaan merokok menjadi tugas

dan tanggung jawab dari segenap lapisan masyarakat. Usaha penerangan dan

penyuluhan, khususnya di kalangan generasi muda, dapat pula dikaitkan dengan

usaha penanggulangan bahaya narkotika, usaha kesehatan sekolah, dan

penyuluhan kesehatan masyarakat pada umumnya. Tokoh-tokoh panutan

masyarakat, termasuk para pejabat, pemimpin agama, guru, petugas kesehatan,

artis, dan olahragawan, sudah sepatutnya menjadi teladan dengan tidak merokok.

Profesi kesehatan, terutama para dokter, berperan sangat penting dalam

penyuluhan dan menjadi contoh bagi masyarakat. Kebiasaan merokok pada dokter

harus segera dihentikan. Perlu pula pembatasan kesempatan merokok di

tempat-tempat umum, sekolah, kendaraan umum, dan tempat-tempat kerja; pengaturan dan

penertiban iklan promosi rokok; memasang peringatan kesehatan pada bungkus

rokok dan iklan rokok. Iklim tidak merokok harus diciptakan. Ini harus

dilaksanakan serempak oleh kita semua, yang menginginkan tercapainya negara

dan bangsa Indonesia yang sehat dan makmur

2.3 SENSOR GAS

2.3.1 Pengertian Umum Sensor Gas

Sebenarnya sensor secara umum didefinisikan sebagai alat yang mampu

menangkap fenomena fisika atau kimia kemudian mengubahnya menjadi sinyal

(27)

menstimulus sensor untuk menghasilkan sinyal elektrik meliputi temperatur,

tekanan, gaya, medan magnet cahaya, pergerakan dan sebagainya. Sementara

fenomena kimia dapat berupa konsentrasi dari bahan kimia baik cairan maupun

gas.

Dengan definisi seperti ini maka sensor merupakan alat elektronik yang

begitu banyak dipakai dalam kehidupan manusia saat ini. Bagaimana tekanan jari

kita pada key board computer, remote televisi, lantai lift yang kita tuju,

menghasilkan perubahan pada layar computer atau televisi, serta gerakan pada lift

adalah contoh mudah sensor secara luas. Atau sensor temperatur yang banyak

digunakan dalam mengontrol temperatur ruangan pada AC. Demikian pula sensor

pengukur cairan oksigen ataupun gas lainnya yang sering digunakan di rumah

sakit. Hampir seluruh kehidupan sehari – hari saat ini tidak ada yang tidak

melibatkan sensor. Tidak mengherankan jika sensor (atau juga ada yang

menyebutnya dengan transducer) banyak disebut juga sebagai panca indera-nya

alat elektronik modern.

2.4 Sensor Asap AF30

Sensor ini memiliki sebuah elemen tipis yang berfungsi sebagai penghasil variasi

tegangan bila elemen tersebut di kenai oleh asap. Lapisan elemen ini terbentuk

pada permukaan luar kristal. Tegangan permukaan yang terbentuk akan

menghambat laju aliran electron seperti tampak pada ilustrasi Gambar.

(28)

Di dalam sensor, arus elektrik mengalir melewati daerah sambungan(grain

boundary) dari kristal SnO2. Pada daerah sambungan, penyerapan oksigen

mencegah muatan untuk bergerak bebas. Apabila terdeteksi gas CO maka akan

mengakibatkan perubahan pada tegangan (tegangan output pada sensor akan

semakin naik), sehingga konsentrasi gas akan menurun dan proses deoksidasi

akan terjadi, rapat permukaan dari muatan negative oksigen akan berkurang, dan

mengakibatkan menurunnya ketinggian penghalang dari daerah sambungan.

Dengan menurunnya penghalang maka resistansi sensor akan juga ikut menurun.

Gambar 2

Gambar 2.4.2 Ilustrasi ketika terdeteksi adanya gas

2.4.1 Cara Kerja Sensor asap AF30

Sensor asap AF30 merupakan salah satu sensor utama dalam penelitian ini.

Sensor ini merupakan sebuah sensor kimia atau sensor gas. Sensor ini mempunyai

nilai resistansi Rs yang akan berubah bila terkena gas yang mewakili asap di udara

yaitu gas hydrogen dan ethanol. Sensor asap AF30 mempunyai tingkat sensitifitas

yang tinggi terhadap dua jenis gas tersebut. Jika sensor tersebut mendeteksi

keberadaan gas gas tersebut di udara dengan tingkat konsentrasi tertentu, maka

sensor akan menganggap terdapat asap di udara. Dan ketika sensor mendeteksi

keberadaan gas gas tersebut maka resistensi elektrik sensor tesebut akan menurun

(29)

besar. Selain itu, sensor juga mempunyai sebuah pemanas (heater) yang

digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasi udara luar agar

sensor dapat bekerja kembali secara efektif .secara umum bentuk dari sensor asap

AF30 dapat dilihat dari gambar berikut:

Gambar 2.4.3 Bentuk Umum Sensor AF30

2.4.2 Karakteristik Output Sensor AF30 Terhadap Asap Rokok

Untuk dapat mengetahui bagaimana karakteristik output sensor AF30 bila dikenai

asap rokok, maka terlebih dahulu kita harus mengetahui karakteristik dasar output

sensor yang ditunjukkan pada grafik di bawah ini :

(30)

Dari grafik pada gambar 1 dapat dilihat bahwa dengan mengukur

perbandingan antara resistansi sensor pada saat terdapat gas dan resistansi sensor

pada udara saat udara bersih atau tidak mengandung gas, sebagai contoh jika

resistansi sensor (RS) pada saat terdapat gas Hydrogen adalah 1 KΩ dan resistansi

sensor (RS) pada saat udara bersih adalah 10 KΩ , maka kadar gas dapat diketahui

dengan menggunakan pers berikut :

1

Untuk mengetahui besarnya resistansi sensor (RS) saat udara bersih dapat

dihitung menggunakan rumus:

Dari hasil persamaan di atas maka dapat ditentukan besar Resistansi Sensor (RS),

bila semakin banyak asap yang terdeteksi maka Resistansi sensor akan semakin

besar dan menyebabkan Vout sensor semakin kecil.

2.5 ADC (Analog to Digital Converter)

Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk

mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal - sinyal digital.. A/D Converter ini

dapat dipasang sebagai pengonversi tegangan analog dari suatu peralatan sensor

ke konfigurasi digital yang akan diumpankan ke suatu sistem minimum. Jenis

ADC yang biasa digunakan dalam perancangan adalah jenis successive

approximation convertion (SAR) atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu

konversi jauh lebih singkat . IC ADC 0804 merupakan salah satu dari sekian

(31)

Jenis 0804 ini merupakan ADC yang simpel dan mudah digunakan .IC

ADC 0804 ini mempunyai 20 pin dengan konfigurasi seperti gambar berikut :

Gambar 2.5.1 konfigurasi pin IC ADC 0804

Pada ADC 0804 ini, terdapat dua jenis prinsip didalam melakukan

konversi, yaitu free running dan mode control. Pada mode free running, ADC

akan mengeluarkan data hasil pembacaan input secara otomatis dan berkelanjutan

(continue). Prinsip yang kedua yaitu mode control, pada mode ini ADC baru akan

memulai konversi setelah diberi instruksi dari mikrokontroler. Instruksi ini

dilakukan dengan memberikan pulsa rendah kepada masukan WR sesaat,

kemudian membaca keluaran data ADC setelah keluaran INTR berlogika rendah.

Pada penelitian ini ,prinsip konversi yang digunakan adalah mode control. Prinsip

kerja mode control akan dijelaskan lebih lanjut sebagai berikut:

Secara umum Rangkaian di dalam IC ADC memiliki 2 bagian utama,

yaitu:

1. Bagian Sampling dan Hold, yang berfungsi menangkap atau menahan

tagangan analog input sesaat untuk seterusnya diumpankan ke rangkaian

pengonversi.

(32)

Gambar dibawah ini menggambarkan bagaimana aliran sinyal analog diubah ke

Gambar 2.5.2 Diagram ADC secara umum

Rangkaian di atas dioperasikan sebagai berikut. Pertama, kontroler, dalam

hal ini mikroprosesor / mikrokontroller menghubungi ADC dengan mengirim

sinyal CE. Artinya, ADC diaktifkan. Kemudian SOC (start of conversion)

dikirimkan sehingga ADC mulai melakukan sampling sinyal dan diikuti dengan

konversi ke digital.

Bila konversi selesai maka ADC akan mengirimkan tanda selesai EOC

(end of conversion) yang artinya hasil konversi telah siap dibaca di (PB7-PB0). ).

Program yang sesuai harus dibuat mengikuti prosedur seperti di atas. Artinya,

program utama mikroprosesor harus dimuati dengan suatu program loop tertutup

dan menunggu tanda untuk membaca data dari ADC. Meski tanda ini tidak harus

diperhatikan, tetapi berakibat data yang dipaksa dibaca akan sering invalid karena

CPU tidak dapat membedakan keadaan ambang (ketika ADC tengah melakukan

konversi) dengan keadaan data siap (valid). Agar lebih efektif, fungsi interrupt

harus diaktifkan untuk menghindari terjebaknya CPU dalam loop saat menunggu

ADC siap. Dengan demikian CPU hanya akan membaca data bila mendapatkan

interrupt.

Secara singkat, ADC memerlukan bantuan sekuensi kontrol untuk

menangkap dan mengkonversi sinyal. Seberapa lama ADC dapat sukses

(33)

konversi dalam domain waktu. Makin cepat prosesnya, makin berkualitas pula

ADC tersebut. Karena inilah maka karakteristik ADC yang paling penting adalah

waktu konversi (conversion time). Namun demikian, kemampuan riil ADC dalam

kontrol loop tertutup dalam sebuah sistem lengkap justru sangat dipengaruhi oleh

kemampuan kontroler atau prosesor dalam mengolah data input-output secara

cepat, dan bukan hanya karena kualitas ADC-nya.

2.6 Mikrokontroller

Mikrokontroler adalah single chip computer yang memiliki kemampuan untuk

diprogram dan digunakan untuk tugas-tugas yang berorientasi kontrol.

Mikrokontroler berkembang dengan dua alasan utama, yaitu kebutuhan pasar

(market needed) dan perkembangan teknologi baru. Yang dimaksud dengan

kebutuhan pasar yaitu kebutuhan manusia yang semakin besar terhadap alat-alat

elektronik dengan perangkat pintar sebagai pengontrol dan pemroses data.

Sedangkan yang dimaksud dengan perkembangan teknologi baru adalah

perkembangan teknologi semikonduktor yang memungkinkan pembuatan chip

dengan kemampuan komputasi yang sangat cepat, bentuk yang semakin mungil,

dan harga yang semakin murah.

2.6.1 Mikrokontroller AT89S52

Mikrokontroler ini adalah mikroprosessor yang dirancang khusus untuk aplikasi

kontrol, dan dilengkapi dengan ROM, RAM dan fasilitas I/O pada satu chip.

AT89S52 adalah salah satu anggota dari keluarga MCS-51/52 yang dilengkapi

dengan internal 8 Kbyte Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only

Memory), yang memungkinkan memori program untuk dapat deprogram kembali.

AT89S52 dirancang oleh Atmel sesuai dengan instruksi standar dan

susunan pin 80C5. Mikrokontroler AT89S52 memiliki fitur sebagai berikut :

• Sebuah CPU ( Central Processing Unit ) 8 Bit.

• 256 byte RAM ( Random Acces Memory ) internal.

(34)

• Osilator internal dan rangkaian pewaktu.

• Dua buah timer/counter 16 bit

• Lima buah jalur interupsi ( 2 buah interupsi eksternal dan 3 interupsi internal).

• Sebuah port serial dengan full duplex UART (Universal Asynchronous Receiver

Transmitter).

• Mampu melaksanakan proses perkalian, pembagian, dan Boolean.

• EPROM yang besarnya 8 KByte untuk memori program.

• Kecepatan maksimum pelaksanaan instruksi per siklus adalah 0,5 μs pada

frekuensi clock 24 MHz. Apabila frekuensi clock mikrokontroler yang digunakan

adalah 12 MHz, maka kecepatan pelaksanaan instruksi adalah 1 μs

2.6.2 Konfigurasi Pin

Mikrokontroler AT89S52 mempunyai 40 pin dengan catu daya tunggal 5 Volt.

Ke-40 pin tersebut digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.6.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52

Fungsi dari masing-masing pin AT89S52 adalah :

1. Pin 1 sampai 8 (Port 1) merupakan port pararel 8 bit dua arah (bidirectional)

(35)

2. Pin 9 merupakan pin reset, reset aktif jika mendapat catuan tinggi.

3. Pin 10 sampai 17 (Port 3) adalah port pararel 8 bit dua arah yang memiliki

fungsi pengganti sebagai berikut :

No. Pin Port Pin Nama Port Fungsi Alternatif

10 P3.0 RXD Menerima data untuk port serial

11 P3.1 TXD Mengirim data untuk port serial

12 P3.2 INT 0 Interrupt 0 eksternal

13 P3.3 INT 1 Interrupt 1 eksternal

14 P3.4 T0 Timer 0 input eksternal

15 P3.5 T1 Timer 1 input eksternal

16 P3.6 WR Memori data eksternal write strobe

17 P3.7 RD Memori data eksternal read strobe

4. Pin 18 sebagai XTAL 2, keluaran osilator yang terhubung pada kristal.

5. Pin 19 sebagai XTAL 1, masukan ke osilator berpenguatan tinggi, terhubung

pada kristal.

6. Pin 20 sebagai Vss, terhubung ke 0 atau ground pada rangkaian.

7. Pin 21 sampai 28 (Port 2) adalah port pararel 8 bit dua arah. Port ini mengirim

byte alamat bila pengaksesan dilakukan pada memori eksternal.

8. Pin 29 sebagai PSEN (Program Store Enable) adalah sinyal yang digunakan

untuk membaca, memindahkan program memori eksternal (ROM / EPROM) ke

mikrokontroler (aktif low).

9. Pin 30 sebagai ALE (Address Latch Enable) untuk menahan alamat bawah

(36)

low) yang diaktifkan saat memprogram internal flash memori pada mikrokontroler

(on chip).

10. Pin 31 sebagai EA (External Accesss) untuk memilih memori yang akan

digunakan, memori program internal (EA = Vcc) atau memori program eksternal

(EA = Vss), juga berfungsi sebagai Vpp (programming supply voltage) pada saat

memprogram internal flash memori pada mikrokontroler.

11. Pin 32 sampai 39 (Port 0) merupakan port pararel 8 bit dua arah. Berfungsi

sebagai alamat bawah yang dimultipleks dengan data untuk mengakses program

dan data memori eksternal.

12. Pin 40 sebagai Vcc, terhubung ke +5 V sebagai catuan untuk mikrokontroler.

2.6.3 CPU ( Central Processing Unit )

Bagian ini berfungsi mengendalikan seluruh operasi pada mikrokontroler. Unit ini

terbagi atas dua bagian, yaitu unit pengendali atau CU ( Control Unit ) dan unit

aritmatika dan logika atau ALU ( Aritmetic logic Unit ) Fungsi utama unit

pengendali adalah mengambil instruksi dari memori (fetch) kemudian

menterjemahkan susunan instruksi tersebut menjadi kumpulan proses kerja

sederhana (decode), dan melaksanakan urutan instruksi sesuai dengan

langkah-langkah yang telah ditentukan program (execute). Unit aritmatika dan logika

merupakan bagian yang berurusan dengan operasi aritmatika seperti penjumlahan,

pengurangan, serta manipulasi data secara logika seperti operasi AND, OR, dan

perbandingan.

2.6.4 Bagian Masukan/Keluaran (I/O)

Bagian ini berfungsi sebagai alat komunikasi serpih tunggal dengan piranti di luar

sistem. Sesuai dengan namanya, perangkat I/O dapat menerima maupun memberi

(37)

Ada dua macam piranti I/O yang digunakan, yaitu piranti untuk hubungan

serial UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) dan piranti untuk

hubungan pararel yang disebut dengan PIO (Pararel Input Output). Kedua jenis

I/O tersebut telah tersedia di dalam serpih tunggal AT89S52.

2.7 Instruksi Transfer Data

Instruksi ini berfungsi memindahkan data, yaitu antar register, dari memori ke

memori, dari register ke memori dan lain lain.

Instruksi transfer data terbagi menjadi dua kelas operasi sebagai berikut :

• Transfer data umum ( General Purpose Transfer ), yaitu : MOV, PUSH dan POP.

• Transfer spedifik akumulator ( Accumulator Specific Transfer ), yaitu : XCH, XCHD, dan MOVC.

Instruksi transfer data adalah intruksi pemindahan /pertukaran data antara

operand sumber dengan operand tujuan. Operand-nya dapat berupa register,

memori atau lokasi suatu memori. Penjelasan instruksi transfer data tersebut dapat

dijelaskan sebagai berikut.

MOV : Transfer data dari Register satu ke Register yang lainnya, antara

Register dengan Memory.

PUSH : Transfer byte atau dari operand sumber ke suatu lokasi dalam stack

yang alamatnya ditunjuk oleh register penunjuk.

POP : Transfer byte atau dari dalam stack ke operand tujuan.

XCH : Pertukaran data antara operand akumulator dengan operand

(38)

XCHD : Pertukaran nibble orde rendah antara RAM internal ( lokasinya

ditunjukkan oleh R0 dan R1 )

2.7.1 Instruksi Aritmatika

Operasi dasar aritmatik seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan

pembagian dimiliki oleh AT89S52 dengan mnemonic : INC, ADD, SUBB, DEC,

MUL dan DIV. Penjelasan dari operasi mnemonic tersebut dijelaskan sebagai

berikut :

INC : Menambah satu isi sumber operand dan menyimpan hasilnya ke

operand tersebut

ADD : Penjumlahan antara akumulator dengan sumber operand dan

hasilnya disimpan di akumulator

SUBB : Pengurangan akumulator dengan sumber operand, hasilnya

disimpan dalam operand tersebut.

DEC : Mengurangi sumber operand dengan 1. dan hasilnya disimpan pada

operand tersebut.

MUL : Perkalian antara akumulator dengan Register B.

DIV : Pembagian antara akumulator dengan Register B dan hasilnya

disimpan dalam akumulator, sisanya di Register B.

2.7.2 Instruksi Logika dan Manipulasi Bit

Mikrokontroller AT89S52 dapat melakukan operasi logika bit maupun operasi

(39)

• Operasi logika operand tunggal, yang terdiri dari CLR, SETB, CPL, RL, RR, dan SWAP.

• Operasi logika dua operand seperti : ANL, ORL, dan XRL.

Operasi yang dilkukan oleh AT89S52 dengan pembacaan instruksi logika tersebut

dijelaskan dibawah ini :

CLR : Menghapus byte atau bit menjadi nol.

SETB : Menggeser bit atau byte menjadi satu.

CPL : Mengkomplemenkan akumulator.

RL : Rotasi akumulator 1 bit ke kiri.

RR : Rotasi akumulator ke kanan.

SWAP : Pertukaran nibble orde tinggi.

2.7.3 Instruksi Transfer Kendali

Instruksi transfer kendali (control transfer) terdiri dari (3) tiga kelas operasi yaitu

:

• Lompatan tidak bersyarat ( Unconditional Jump ) seperti : ACALL, AJMP, LJMP,SJMP

(40)

• Insterupsi seperti : RET dan RET1.

Penjelasan dari instruksi diatas sebagai berikut :

ACALL : Instruksi pemanggilan subroutine bila alamat subroutine

tidak lebih dari 2 Kbyte.

LCALL : Pemanggilan subroutine yang mempunyai alamat antara 2

Kbyte – 64 Kbyte.

AJMP : Lompatan untuk percabangan maksimum 2 Kbyte.

LJMP : Lompatan untuk percabangan maksimum 64 Kbyte.

JNB : Percabangan bila bit tidak diset.

JZ : Percabangan akan dilakukan jika akumulator adalah nol.

JNZ : Percabangan akan dilakukan jika akumulator adalah tidak

nol.

JC : Percabangan terjadi jika CY diset “1”.

CJNE : Operasi perbandingan operand pertama dengan operand

kedua, jika tidak sama akan dilakukan percabangan.

DJNZ : Mengurangi nilai operand sumber dan percabangan akan

dilakukan apabila isi operand tersebut tidak nol.

RET : Kembali ke subroutine.

(41)

BAB III

PERANCANGAN DAN CARA KERJA ALAT

3.1 Diagram Blok

Secara garis besar, perancangan alat pendeteksi asap rokok dengan menggunakan

sensor asap AF30 berbasis mikrokontroller AT89S52 dalam penelitian ini terdiri

dari beberapa bagian/ blok. Berikut ini disajikan diagram blok rancangan

penelitian dan penjelasan masing-masing blok. Diagram blok dari keseluruhan

system dapat dilihat pada gambar 3.1.1 berikut ini :

Sensor AF30

Analog to Digital Converter (ADC)

uC AT89S52

Relay Kipas & Alarm

Display LCD 2 x 16

Gambar 3.1.1 Diagram blok rangkaian

Agar dapat mendeteksi keberadaan asap rokok di udara, dalam penelitian

ini digunakan sensor asap AF30. sensor asap AF30 akan menghasilkan tegangan

yang berbeda apabila sensor mendeteksi keberadaan asap di udara. Perbedaan

tegangan yang dihasilkan sensor inilah yang kita manfaatkan untuk mendeteksi

(42)

Keluaran data dari sensor merupakan data analog, maka untuk

mempermudah kita dalam pembacaan data tersebut, output dari sensor AF30

dihubungkan dengan ADC0804. ADC0804 disini berfungsi untuk merubah data

analog keluaran dari sensor menjadi data digital 8bit. Dengan demikian kita sudah

bisa membaca data dan mengkonversikannya ke dalam bentuk bilangan heksa

ataupun desimal guna mempermudah kita dalam hal pemrograman.

Keluaran Data analog dari sensor yang telah dikonversikan menjadi data

digital oleh ADC kemudian akan dikirimkan ke mikrokontroller untuk diproses.

Nilai nilai yang dikirimkan oleh ADC akan dibandingkan, dan hasilnya akan di

tampilkan ke display sebagai data bahwa sensor mendeteksi keberadaan asap

rokok atau tidak.

Agar dapat menetralkan udara pada ruangan dibutuhkan sebuah kipas yang

dapat mengalirkan udara dari luar dan membuang asap yang berada di dalam

ruangan. Dan untuk dapat mengendalikan kipas secara otomatis maka digunakan

sebuah driver yang terdiri dari rangkaian relay. Alarm digunakan sebagai nada

peringatan yang mana cara kerja alarm juga dikendalikan oleh relay yang

berfungsi sebagai saklar otomatis

3.2 Sensor Asap AF30

Sensor yang digunakan dalam penelitian ini adalah sensor asap rokok type AF30

produksi Figaro inc.sensor asap AF30 dapat mendeteksi keberadaan gas - gas

yang mewakili asap rokok di udara seperti gas hidrogen, carbon monoksida (CO),

dan ethanol. Sensor ini memiliki 4 pin yang berfungsi sebagai:

Pin 1 : ground

Pin 2 : Vc ( tegangan rangkaian )

Pin 3 : Vh ( tegangan heater )

(43)

Letak dan fungsi masing - masing pin dapat dilihat pada gambar 3.2.1 berikut :

Gambar 3.2.1 Letak dan fungsi pin sensor AF30

Apabila tidak ada asap yang terdeteksi, maka tegangan output sensor sama

dengan setengah tegangan supplay. Dan output sensor akan semakin besar bila

sensor dikenai oleh asap rokok. Dari spesifikasi pabrikan sensor , sensitivitas

maksimum sensor (Rgas/Rair) berkisar antara 0,02 hingga 0,04 yang artinya

output maksimum sensor (Rgas) adalah sekitar 200 Ω - 400 Ω pada saat

mendeteksi 1000 ppm gas hidrogen

3.3 Rangkaian mikrokontroller AT89S52

Rangkaian mikrokontroller AT89S52 ini merupakan sistem kontrol yang

mengatur fungsi kerja dari keseluruhan sistem. Dalam penelitian ini,

mikrokontroler digunakan sebagai sistem kontrol input dan output saja. Input

(masukan) pada rangkaian sistem kontrol ini dihubungkan dengan sensor AF30.

Sedangkan output (keluaran) dihubungkan dengan piranti tampilan, dalam hal ini

dot matrix LCD. Rangkaian mikrokontroler AT89S52 ditunjukkan pada gambar

(44)

Gambar 3.3.1 rangkaian minimum mikrokontroller AT89S52

Pada rangkaian, Pin 31 External Access Enable (EA) diset high (H). Ini

dilakukan karena mikrokontroller AT89S52 tidak menggunakan memori

eskternal. Pin 18 dan 19 dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 33 pF.

XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT89S52 dalam

mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset

(aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroller

ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open

collector. Pin 1 sampai 8 adalah Port 1. Pin 21 sampai 28 adalah Port 2. Dan Pin

10 sampai 17 adalah Port 3. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan

ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif

dihubungkan dengan + 5 volt dari power supplay.

3.4 Rangkaian ADC

Rangkaian ADC ini berfungsi untuk merubah data analog yang dihasilkan oleh

sensor AF30 menjadi bilangan digital. output dari ADC dihubungkan ke

mikrokontroler. Sehingga mikrokontroler dapat mengetahui bahwa sensor

(45)

pendeteksian keberadaan asap rokok dapat dilakukan. Gambar rangkaian ADC

ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Gambar 3.4.1 rangkaian ADC

Input ADC dihubungkan ke sensor AF30, sehingga setiap perubahan

tegangan pada sensor AF30 akan dideteksi oleh ADC. Agar output yang

dihasilkan oleh ADC bagus, maka tegangan refrensi ADC harus benar-benar

stabil, karena perubahan tegangan refrensi pada ADC akan merubah output ADC

tersebut. Oleh sebab itu pada rangkaian ADC di atas tegangan masukan 12 volt

dimasukkan ke dalam IC regulator tegangan 9 volt ( 7809) agar keluarannya

menjadi 9 volt, kemudian keluaran 9 volt ini dimasukkan kedalam regulator

tegangan 5 volt (7805), sehingga keluarannya menjadi 5 volt. Tegangan 5 volt

inilah yang menjadi tegangan refrensi ADC. Dengan demikian walaupun tegangan

masukan turun setengahnya, yaitu dari 12 volt menjadi 6 volt, tegangan refrensi

ADC tetap 5 volt.

3.5 Display LCD Character 2x16

Display LCD 2x16 berfungsi sebagai penampil Pesan bila sensor mendeteksi

(46)

lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD Character 2x16,

dengan 16 pin konektor, yang didifinisikan sebagai berikut:

PIN Nama fungsi

0 = Instruction Register 1 = Data Register

5 R/W

Read/ Write, to choose write or read mode

Tabel 3.5.1 Fungsi pin LCD character 2x16

(47)

Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display.

Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD akan disimpan didalam memory ini,

dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks

ke modul LCD itu sendiri.

Gambar 3.5.2 Peta memory LCD character 2x16

Pada peta memori diatas, daerah 00 s/d 0F dan 40 s/d 4F adalah display

yang tampak. jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris. Angka

pada setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari

layar. Dengan demikian dapat dilihat karakter pertama yang berada pada posisi

baris pertama menempati alamat 00h. dan karakter kedua yang berada pada posisi

baris kedua menempati alamat 40h

Agar dapat menampilkan karakter pada display maka posisi kursor harus

terlebih dahulu diset. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h. dengan demikian

untuk menampilkan karakter, nilai yang terdapat pada memory harus ditambahkan

dengan 80h.

Sebagai contoh, jika kita ingin menampilkan huruf “A” pada baris kedua

pada posisi kolom kesepuluh.maka sesuai dengan peta memory, posisi karakter

pada kolom 5 dari baris pertama mempunyai alamat 05h, sehingga sebelum kita

menampilkan huruf “A” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi

kursor, dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat 80h +

05h =85h. Sehingga dengan mengirim nilai 85h ke LCD, akan menempatkan

(48)

3.6 Rangkaian Relay

Rangkaian relay pada penelitian ini berfungsi untuk menghidupkan / mematikan

alarm dan kipas secara otomatis. Rangkaian relay dapat dilihat pada gambar 3.8

berikut ini: :

Gambar 3.6.1 Rangkaian Relay

Komponen utama dari rangkaian ini adalah relay. Relay ini memisahkan

tegangan 5V dari rangkaian dengan tegangan 12V dari alarm dan kipas yang

dihubungkan dengan Power supplay

Relay merupakan salah satu komponen elektronik yang terdiri dari

lempengan logam sebagai saklar dan kumparan yang berfungsi untuk

menghasilkan medan magnet. Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt, ini

berarti jika positip relay (kaki 1) dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan

negatip relay (kaki 2) dihubungkan ke ground, maka kumparan akan

menghasilkan medan magnet, dimana medan magnet ini akan menarik logam

yang mengakibatkan saklar terhubung.

Pada rangkaian ini untuk mengaktipkan atau menon-aktipkan relay

digunakan transistor tipe NPN. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatip relay

dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (C945), ini berarti jika transistor

dalam keadaan aktif maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor

(49)

volt, keadaan ini akan mengakibatkan relay aktif. Sebaliknya jika transistor tidak

aktip, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor

menjadi 12 volt, keadaan ini menyebabkan tidak aktip.

Input dari rangkaian ini dihubungkan ke mikrokontroler, sehingga alarm

dan kipas dapat dihidupkan / dimatikan dengan menggunakan program yang

diisikan ke IC mikrokontroler .Output dari relay dihubungkan ke alarm dan yang

satunya lagi dihubungkan ke kipas, dengan demikian kita sudah dapat

(50)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52

Pengujian pada rangkaian mikrokontroler AT89S52 ini dapat dilakukan dengan

menghubungkan rangkaian minimum mikrokontroler AT89S52 dengan power

suplay sebagai sumber tegangan. Kaki 40 dihubungkan dengan sumber tegangan 5

Volt, sedangkan kaki 20 dihubungkan dengan ground. Rangkaian pengujian

mikrokontroller AT89S52 dapat dilihat pada gambar 4.1.1 berikut ini :

Gambar 4.1.1 pengujian rangkaian mikrokontroller AT89S51

Dari rangkaian, tegangan pada kaki 40 diukur dengan menggunakan

Voltmeter. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan pada kaki 40 sebesar 4,9

Volt. Langkah selanjutnya adalah dengan cara menghubungkan PORT 0 dengan 8

buah LED indikator. LED indikator pada rangkaian berfungsi sebagai output dari

(51)

dilakukan untuk memastikan bahwa mikrokontroller AT89S52 dapat mengesekusi

program dengan baik.

Selanjutnya program sederhana diisikan pada mikrokontroler AT89S52.

Program yang diisikan adalah sebagai berikut :

Mov a,#01h

Program diawali dengan memberikan nilai 01h pada pada accumulator (a),

kemudian program akan memasuki routine rotate. Nilai a diisikan ke port 0,

sehingga sekarang nilai port 0 adalah 01h. ini berarti P0.0 mendapatkan logika

high sedangkan yang lainnya mendapatkan logika low, seperti Tabel di bawah ini,

P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0

P0 0 0 0 0 0 0 0 1

Tabel 4.1.1 Peta memory LCD saat mendapat logika 1

Program dilanjutkan dengan memanggil rutin delay. Lamanya delay akan

mempengaruhi kecepatan pergeseran data. Semakin lama waktu delay, maka

perpindahan data akan semakin lambat. Perintah berikutnya adalah Rl

a,perintah ini akan memutar nilai yang ada pada accumulator (a), seperti tampak

(52)

a 0 0 0 0 0 0 0 1 Rl

a 0 0 0 0 0 0 1 0

Tabel 4.1.2 Tabel pergeseran memory LCD

Nilai pada accumulator (a) yang awalnya 01h, setelah mendapat perintah Rl a,

maka nilai pada accumulator (a) akan merubah menjadi 02h. begitu seterusnya

sehingga menyebabkan led yang terhubung ke port 0 terlihat seolah olah berjalan.

(running led)

Jika program tersebut diisikan ke mikrokontroller AT89S52, kemudian

mikrokontroller dapat berjalan sesuai dengan program yang diisikan, maka

rangkaian minimum mikrokontroller AT89S52 telah bekerja dengan baik.

4.2 interfacing LCD 2x16

Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang

berfungsi sebagai tampilan. LCD dihubungkan langsung ke Port 0 dari

mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk

ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD. Display karakter pada

LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW.

Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD

bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD,

maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set ( high ) pada dua

jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write.

Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada

layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan

pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu

diberi logika low ( 0 ) Rangkaian Interfacing LCD 2x16 dapat dilihat pada

(53)

Gambar 4.2.1 Interfacing LCD 2x16

Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam

untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke

mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai

berikut:

rs bit p2.0

rw bit p2.1

en bit p2.2

kirim_karakter:

call data

mov a,#'K'

call kirim_data

mov a,#'A'

call kirim_data

mov a,#'M'

call kirim_data

mov a,#'I'

call kirim_data

jmp kirim_karakter

data :

mov a,#80h ;posisi awal karakter

(54)

ret

Program di atas akan menampilkan kata “KAMI” di baris pertama pada display

LCD 2x16.

Pada alat dalam penelitian ini, Saat keseluruhan rangkaian diaktifkan,

maka pada LCD akan tampil “LOADING” pada line 1, Tampilan tersebut hanya

muncul beberapa detik ( sampai system siap untuk digunakan ), kemudian akan

digantikan dengan tampilan “KADAR ASAP 0” pada line 1 dan “YANG

TERDETEKSI” pada line 2. Pesan tersebut akan terus ditampilkan jika sensor

tidak mendeteksi adanya asap rokok , dan akan berubah menjadi pesan “KADAR

ASAP” jika sensor mendeteksi keberadaan asap rokok di dalam ruangan.

4.3 Pengujian rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter )

Untuk mengetahui tingkat ketelitian ADC dalam mengkonversi input analog yang

diberikan maka terlebih dahulu ADC tersebut harus di uji ketelitiannya. Langkah

yang digunakan untuk menguji tingkat ketelitian ADC adalah dengan cara

memberikan tegangan yang bervariasi pada input ADC. Setiap perubahan

tegangan yang diberikan merupakan input bagi ADC dan akan diubah menjadi

data digital. Proses perubahan tegangan input menjadi data digital dilakukan

dengan cara:

(55)

55 , 127 0196

, 0

5 , 2

= =

Volt Volt Output

Data yang diubah ke bilangan biner hanya bilangan bulatnya saja. Berarti

bilang biner yang dihasilkan oleh tegangan input ADC sebesar 2,5 Volt adalah

(0111 1111).pada rangkaian pengujian, Output ADC melalui kaki DB0-DB7

dihubungkan dengan delapan buah led untuk mempermudah dalam pembacaan

data. Rangkaian pengujian ADC dapat dilihat pada gambar 4.3.1 berikut:

Gambar 4.3.1 Rangkaian pengujian ADC

Pada tabel 4.3.1 berikut akan ditampilkan data biner yang di output-kan oleh ADC

untuk setiap variasi tegangan yang di inputkan ke ADC, yang dihitung dengan

(56)

.

Tabel 4.3.1 Data hasil pengujian ADC

4.4 Pengujian Rangkaian Relay

Pengujian rangkaian relay dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt

dan 0 volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis

NPN, transistor jenis ini akan aktif jika pada basis diberi tegangan > 0,7 volt dan

tidak aktif jika pada basis diberi tegangan < 0,7 volt. Aktifnya transistor akan

mengaktipkan relay. Pada alat ini relay digunakan untuk menghidupkan /

mematikan alarm dan kipas, dimana hubungan yang digunakan adalah normally

open (NO), dengan demikian jika relay tidak aktif maka alarm dan kipas mati,

sebaliknya jika relay aktif, maka alarm dan kipas akan menyala. Pengujian

dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt pada basis transistor, jika relay

aktif dan alarm / kipas menyala maka rangkaian ini telah berfungsi dengan baik.

4.5 Pengujian Sensor AF30

Untuk dapat mengetahui tingkat ketelitian alat dalam penelitian ini maka harus

dilakukan pengujian terhadap sensor. Adapun cara menguji sensor AF30 yang

digunakan dalam penelitian ini adalah dengan cara menghubungkan sensor

(57)

saat udara bersih dan pada saat sensor mendeteksi keberadaan asap. Rangkaian

pengujian sensor AF30 dapat dilihat pada gambar 4.5.1 berikut ini :

Gambar 4.5.1 Rangkaian pengujian sensor AF30

Agar dapat mengukur besar Output dari sensor AF30 pada saat udara

bersih dan pada saat terdapat asap, maka output sensor dihubungkan dengan

Voltmeter dan Ohmmeter.

Dari hasil pengujian didapatkan hasil seperti yang ditampilkan pada tabel 4.5.1

data tegangan output sensor pada saat udara bersih dan pada saat terdapat asap

Output Sensor (Volt) Resistansi Sensor Konsentrasi Asap (ppm)

2,5 Volt 10000 Ω 0

4,5 Volt 1000 Ω 88

4,6 Volt 850 Ω 240

4,7 Volt 630 Ω 330

4,8 Volt 400 Ω 880

4,9 Volt 200 Ω 1000

(58)

Grafik Hubungan RS (Terukur) VS Tegangan (Output Sensor)

Grafik 5.1.1 hubungan Out sensor (V) terhadap Rs (terukur)

Dari data di atas dapat dilihat bahwa pada saat udara bersih maka output

(V) dari sensor AF30 sama dengan ½ Vcc dan akan semakin besar outputnya bila

sensor mendeteksi keberadaan asap di dalam ruangan. begitu juga halnya dengan

output ( Rs ) dari sensor AF30, Pada saat udara bersih Rsensor sama dengan RL

dan Rsensor akan semakin kecil bila sensor mendeteksi keberadaan asap didalam

ruangan. Output dari sensor kemudian diumpankan ke input ADC untuk

dikonversi datanya menjadi bilangan digital

Setiap perubahan tegangan yang dihasilkan oleh sensor merupakan input

bagi ADC yang akan diubah menjadi data digital. Proses pengubahan tegangan

input dari sensor menjadi data digital, dilakukan dengan cara yang sama seperti

yang telah dijelaskan sebelumnya.

Pada tabel 4.5.2 berikut akan ditampilkan data biner yang di-output-kan

oleh ADC untuk variasi tegangan yang dihasilkan sensor pada saat udara bersih

maupun pada saat terdapat asap, yang dihitung dengan cara yang sama seperti

(59)

No. Vout Sensor (V) Data Out ADC Biner dec

Tabel 4.5.2 Data Output ADC pada setiap kenaikan output sensor

Sensitifitas sensor juga dapat di uji dengan memvariasikan jumlah batang rokok

dengan jarak yang berbeda. Berikut ini disajikan data hasil pengukuran sensor

AF30 dengan jumlah batang rokok yang berbeda.

Jarak antara sensor dan sumber asap rokok = 1 m

Output Sensor (Volt) Resistansi Sensor t (s)

4,5 Volt 1000 Ω 4.5

4,6 Volt 850 Ω 5

4,7 Volt 630 Ω 6

4,8 Volt 400 Ω 7.5

4,9 Volt 200 Ω 8

Tabel 4.5.3 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 1 m

4,5 Volt 1000 Ω 3

4,6 Volt 850 Ω 4.5

4,7 Volt 630 Ω 5

4,8 Volt 400 Ω 6.5

4,9 Volt 200 Ω 7

(60)

4,5 Volt 1000 Ω 2.5

4,6 Volt 850 Ω 3.5

4,7 Volt 630 Ω 4

4,8 Volt 400 Ω 5.5

4,9 Volt 200 Ω 6.5

4,5 Volt 1000 Ω 9

4,6 Volt 850 Ω 10.5

4,7 Volt 630 Ω 11.5

4,8 Volt 400 Ω 12.5

4,9 Volt 200 Ω 14

4,5 Volt 1000 Ω 7.5

4,6 Volt 850 Ω 9

4,7 Volt 630 Ω 9.5

4,8 Volt 400 Ω 10.5

4,9 Volt 200 Ω 11.5

(61)

4,5 Volt 1000 Ω 6

4,6 Volt 850 Ω 8

4,7 Volt 630 Ω 8.5

4,8 Volt 400 Ω 9.5

4,9 Volt 200 Ω 11

4,5 Volt 1000 Ω 14

4,6 Volt 850 Ω 16

4,7 Volt 630 Ω 17.5

4,8 Volt 400 Ω 19

4,9 Volt 200 Ω 20

4,5 Volt 1000 Ω 11

4,6 Volt 850 Ω 12

4,7 Volt 630 Ω 14

4,8 Volt 400 Ω 16

4,9 Volt 200 Ω 17