DAFTAR PUSTAKA
Endra Pirowarno, 1998, ” Mikroprocessor dan Interfacing”, Edisi 1, Yogyakarta : Penerbit Andi.
Diakses pada : 19Mei 2016 Pukul : 23.00 Wib
Diakses pada : 22Juni 2016 Pukul : 24.01 Wib
https://id.wikipedia.org/wiki/Hidrogen Diakses pada : 20 Juli 2016
Pukul : 00.21 Wib
Diakses pada : 21 Juli 2016
Pukul : 10.11 Wib
Diakses pada : 21 Juli 2016
BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1. Umum
Perancangan merupakan suatu tahap yang sangat penting didalam
penyelesaian pembuatan suatu alat ukur. Pada perancangan dan pembuatan alat ini akan ditempuh beberapa langkah yang termasuk kedalam langkah perancangan antara lain pemilihan komponen yang sesuai dengan kebutuhan serta pembuatan alat. Dalam perancangan ini dibutuhkan beberapa petunjuk yang menunjang pembuatan alat seperti buku buku teori, data sheet atau buku lainnya dimana buku petunjuk tersebut memuat teori-teori perancangan maupun spesifikasi komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat, melakukan percobaan serta
pengujian alat.
Langkah dalam perancangan alat deteksi kebocoran gas hidrogen ini terbagi dalam 3 bagian utama yaitu bagian perancangan elektronik meliputi semua tahap yang berhubungan dengan rangkaian misalnya perancangan rangkaian, pemilihan komponen, pencetakan dan pembuatan layout serta pencetakan di papan PCB (Printed Circuit Board), pemasangan komponen di PCB, penginputan data dengan bahasa pemrograman, serta pengujian alat. Semua langkah-langkah tersebut dikerjakan secara teratur agar diperoleh hasil yang maksimal.
3.2.Tujuan Perancangan
penggabungan prinsip-prinsip elektronik dan mekanik, serta dengan literatur produk yang ada.
3.3.Diagram Blok
Diagram blok merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan suatu alat, dari blok diagram inilah dapat diketahui cara kerja rangkaian. Diagram blok rangakaian dapat dilihat pada gambar 3.1 sebagai berikut :
Gambar 3.1.Diagram Blok Dari Rangkaian
Struktur diatas didefinisikan sebagai cara-cara dari tiap komponen salingterkait satu dengan yang lain. Sedangkan fungsi komputer didefinisikan sebagai operasi masing-masing komponensebagai bagian dari struktur. Adapun fungsi dari masing-masing komponen dalam struktur di atas adalah sebagai berikut :
• Catu Daya :Sebagai Sumber Tegangan (DC).
• Mikrokontroler Arduino :Sebagai pusat dari pengolahan data dari seluruh rangkaian komponen.
• Sim 900A : Sebagai penyampai antara pemantau utama dengan ponsel untuk dapat mengirimkan sms.
• LCD :Sebagai output tampilan instruksi dari sensor.
• SMS : Tampilan hasil dari pengolahan yang diproses oleh alat pendeteksi. 3.4.Rangkaian Mikrokontroler
Rangkaian sistem mikrokontroler Arduino Uno R3 dapat dilihat pada gambar 3.2 di bawah ini sebagai gambaran dari seluruh fungsi komponen yang ada pada arduino uno r3, untuk melihat secara jelas buka data sheet yang telah penulis sediakan pada lampiran.
Gambar 3.2. Rangkaian SistemMikrokontroler Arduino Uno R3
Untuk mendownload file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer, dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel.
Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon dengan baik.
3.5.Rangkain Sensor MQ-8
Pada alat deteksi kebocoran gas hidrogen ini menggunakan sensor mq-8 sensor karena memiliki sensivitas tinggi terhadap gas hidrogen, selain dapat mendeteksi kebocoran pada gas hidrogen sendor ini juga dapat mendeteksi adanya jenis gas lain nya seperti gas lpg atau gas yang ada pada industri.
Prinsip kerja dari sensor mq-8 ini jika molekul gas H2 mengenai permukaan sensor maka resistansinya akan mengecil sesuai dengan konsentrasi gas, begitu juga sebaliknya jika konsentrasi gas menurun akan diikuti dengan semakin tingginya resistansi maka tegangan keluarannya akan menurun.
3.5.1. Struktur dan Konfigurasi Rangkaian Dasar MQ-8
Tabel 3.1. Keterangan Struktur Sensor MQ-8
Bagian Bahan
1 Lapisan Sensivitas Gas SnO2
2 Elektroda Au
3 Baris Elektroda Pt
4 Pemanas Koil Campuran Ni-Cr 5 Tabung Keramik Al203
6 Jaringan Anti Ledakan Baja Kain Stainlees ( SUS316 100 ) 7 Cincin Penjepit Plat Tembaga Ni
8 Dasar Resin Bakelite 9 Tabung Pin Plat Kaleng Ni
Gambar 3.4. Konfigurasi A Sensor MQ-8
Gambar 3.5. Konfigurasi B Sensor MQ-8
dioksida (SnO2) lapisan sensitif, mengukur elektroda dan pemanas agar menjadikerak yang dibuat oleh plastik dan stainless steel tetap bersih.Pemanas menyediakan kondisi kerja yang diperlukan untuk pekerjaan komponen sensitif. Pembungkus MQ-8 memiliki 6 pin, 4dari mereka yang digunakan untuk mengambil sinyal , dan2 lainnya digunakanuntuk menyediakan pemanasan aliran/arus.
3.5.2.Karakter Sensivitas
Gambar 3.6. Tipe Karakter Sensivitas MQ-8
Gambar 3.6 diatas menunjukkan tipe karakteristik sensitivitas pada sensor MQ-8 untuk beberapa jenis gas. Diantaranya :
· Temp : 20 ℃
· Ro : resistansi sensor pada 1000ppm hidrogen di udara bersih. · Rs : resistansi sensor pada berbagai konsentrasi gas.
Gambar 3.7. Ketergantungan Pada Suhu dan Kelembaban MQ-8 Gambar 3.7 diatas menunjukkan bahwa sensor MQ-8 memiliki ketergantungan pada suhu dan kelembaban .
· Ro: resistansi sensor pada 1000ppm dari H2 di udara pada33 % RH dan 20 derajat .
· Rs : resistansi sensor pada 1000ppm dari H2 di udara pada temperatur dan kelembaban yang berbeda.
3.6.Proses Elektrolisis Melalui Generator
Proses ini berlangsung agar air dapat dijadikan sebagai media penghasil gas hidrogen.
Tabung elektroliser merupakan tempat penampungan larutan elektrolit, sekaligus tempat berlangsungnya proses elektrolisis untuk menghasilkan gas hidrogen. Di dalam tabung ini terdapat dudukan elektroda yang akan diberi arus listrik, tabung elektroliser yang digunakan terbuat dari akrilik yang sedikit lebih tahan panas dibandingkan bahan plastik. Sebab proses elektrolisis yang
menghasikan gas hidrogenakan memproduksi sejumlah panas juga. Tabung elektroliser haruslah kuat dan kokoh, karena dalam prosesnya nanti adanya isapan yang kuat dari mesin dan dapat menyebabkan terjadinya perubahan bentuk
elektroliser yang digunakan.
Dengan menggunakan arus listrik, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 2H++ 2e- H2 dan ion
hidroksida (OH-). Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke katoda 2O2- O2+ 2e-.Ion H+ dan OH- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut:
gelembung-gelembung yang terlihat dalam tabung elektroliser. Gelembung tersebut akan terus bertambah dan naik ke permukaan air. Saat gelembung gas hidrogen dan oksigen terlepas dari permukaan air, partikel gas tersebut akan berikatan kembali ke ruang udara sebagai brown gas atau gas HHO.
3.7.Perancangan Rangkaian LCD
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD 16x2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi-M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter. Pemasangan potensio
sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil.Gambar 3.8 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler.
Gambar 3.8.Rangkaian LCD
Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh mikrokontroler.
3.8.Perancangan Modem SMS Gsm Sim900A
Selain melihat hasil pengolahan data melalui tampilan LCD, hasil juga bisa dilihat melalui pesan singkat yang dikirkan oleh modem sms Sim900A ini. Komponen tambahan ini digunakan karena mikrokontroler tidak dapat mengirim data langsung ke ke dalam ponsel, diperlukan pengolahan data terlebih dahulu pada Modem SMS Shieldcomm (Sim 900A) untuk mengirimkan sms pada ponsel.
Gambar 3.9. Rangkaian Modem Sms Simcomm (Sim 900A)
dapat terhubung ke area eksternal melalui kontak pin-strip ini, masing-masing 12, 14, 10, 2, 4 dan 6 .
Perangkat audio, dengan dua kontak untuk mikrofon (dengan masukan diferensial) dan dua lagi untuk loudspeaker, menggunakan kontak 15, 13, 11, 9, yang sesuai, masing-masing untuk MIC1P dan MIC1N (positif dan negatif dari mikrofon) dan SPK1P dan SPK1N (masing-masing positif dan negatif dari loudspeaker). R1 sinyal (menunjukkan panggilan masuk) keluar melalui kontak 8 pada pin-strip. Dalam hal ini, antena konektor modem GSM adalah 90° MMCX yang langsung terhubung pada papan pcb.
Transistor T1 yang digunakan di sini untuk mengontrol penerimaan ponsel LED basis terpolarisasi dari tingkat logis saat ini pada pin 52 (NETLIGHT) untuk GSM1. Konektor transistor adalah di mana garis untuk menghubungi 3 dari pin-strip yang dimulai dari baris ini terhubung pada jalur LED, yang menggunakan mikrokontroler untuk mendapatkan informasi mengenai keberadaan jaringan GSM serta mengenai status koneksi dari modem misalnya mencari jaringan yang tersedia atau tidak.
3.9.Sistem Flowchart
Dari gambar flowchartdi atas, dapat dijelaskan alur kerja alat dari menu utama hingga respon dari program saat penulismemilih pilihan yang ada di menu utama.
Bila dijelaskan lebih detail, dengan menggunakan simbol dan keterangan
flowchart dapat dijabarkan langkah-langkah yang bisa dilakukan oleh penulissebagai berikut:
a. Pilih “mulai” yang diwakili oleh simbol terminator yang menggambarkan kegiatan awal atau akhir dari suatu proses. Pada langkah ini simbol terminator
menjabarkan kegiatan awal dari seluruh program utama yang dijalankan.
b. Kemudian tampil halaman utama dimana diwakili oleh simbol proses yang berfungsi menggambarkan suatu proses inisialisasi dari masukan program.
c. Setelah itu simbol decision yang menggambarkan keputusan untuk memasukkan atau tidak program kedalam sensor MQ-8.
d. Setelah memasukkan program pada sensor, simbol data menggambarkan masukan rumus yang yang digunakan sebagai data untuk menghitung hasil dari pengujian.
e. Lalu masuk kedalam tampilan LCD yang berfungsi sebagai interface dari hasil pemrosesan.
f. Karena alat ini memakai komponen tambahan sebagai pengirim data jarak jauh berbentuk pesan singkat, maka rumus kembali dimasukkan sebagai penghitung data pada modem sms sim 900A.
g. Setelah proses yang dilakukan oleh simcomm 900A, maka data akan dikirimkan ke ponsel tujuan sebagai hasil.
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.Hasil
Hasil dari pengukuran dan analisa merupakan hal penting dalam pembuatan suatu alat.Tujuan dari pegukuran dan analisa adalah untuk mengetahui apakah alat yang telah dibuat dapat bekerja atau tidak.Terlebih untuk penelitian projek akhir 2 ini, penulis mencari kesimpulan dari alat ukur kebocoran gas apakah lebih efesien hasilnya atau cenderung merugikan.
4.1.1.Pengukuran Alat
Proses pengukuran dapat segera dilakukan setelah mengetahui langkah-langkah prosedur pengujian dan mempersiapkan peralatan komponen yang dibutuhkan dalam pengujian. Pengaruh impedansi juga perlu diperhatikan dalam melakukan proses pengukuran. Ketidaksesuaian impedansi antara pengujian, kabel, alat pengukur, program error yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran. 4.1.2.Peralatan Pengukuran
Proses pengukuran akan berjalan dengan baik sesuai perancanagan apabila komponen utama dan peralatan pendukung yang dibutuhkan sudah dipersiapkan dan dirangkai sesuai prosedur dengan baik agar proses pengukuran mendapat hasil yang efisien. Peralatan tersebut antara lain adalah :
1. Mikrokontroler Arduino Uno R3 2. Sensor Gas MQ-8
3. LCD 16x2
4. GSM Sms Simcomm 900A 5. Sim card gsm
6. Wadah penampung air 7. Lempengan besi
8. Kabel penghubung (kabel usb, rj45, konektor)
4.1.3.Prosedur Pengukuran
Memahami cara pengukuran pada masing-masing titik pengujian, perlu dipersiapkan peralatan-peralatan yang digunakan dan langkah-langkah pengukuran dapat dilakukan sebagai berikut :
1. Siapkan semua peralatan yang dibutuhkan seperti wadah penampung air dan pastikan semua dalam keadaan baik.
2. Siapkan alat pembantu catu daya seperti cok sambung, karena alat ini menggunakan listrik sebagai sumber daya.
3. Mulai menghidupkan alat dengan menhubungkan komponen mikrokontroler pada catu daya untuk memulai pengukuran.
4. Masukkan lempengan besi kedalam air sebagai media elektrolisasi air menjadi hidrogen.
5. Tutup wadah penampung air agar proses elektrolisis berjalan, karena apabila air dibiarkan terlalu banyak bercampur dengan udara bebas akan mengurangi kadar hidrogen yang ada pada air.
6. Letakkan sensor pendeteksi gas hidrogen pada wadah penampung air. Lakukan percobaan berulang kali sampai mendapatkan hasil yang dibutuhkan. 4.1.4.Data Hasil Pengukuran
Setelah melakukan pengujian dalam beberapa tahap maka didapatkan hasil sebagai berikut :
Tabel 4.1. Hasil Pengukuran
Keterangan dari hasil di atas adalah sebagai berikut : te(S): Waktu elektrolisis air dalam sekon
Ve (V) : Tegangan elektrolisis dalam volt Ie (A) : Arus elektrolisis dalam amper
CH2 (ppm) : Kontraksi Hidrogen dalam part per million 4.1.5.Hasil Pengujian Rangkaian LCD
Setelah seluruh komponen telah dipasang dengan baik maka pada LCD akan dihasilkan tampilan sebagai berikut :
1. Kondisi awal LCD ketika tersambung dengan daya listrik.
Gambar 4.1. Tampilan Awal LCD
2. Angka awal yang digunakan sebagai patokan kestabilan hidrogen.
3. Angka yang dijadikan nominal sebagai penanda modem sms mengirimkan pesan.
Gambar 4.3. Angka pengiriman SMS 4.2.Pembahasan
4.2.1. Alur Kerja Dari Rangkaian Alat
Mikrokontroler Arduino Uno pada aplikasi ranngkaian alat deteksi kebocoran gas hidrogen ini merupakan otak dari semua proses hardware dan
software. Mikrokontroller akan memproses semua data yang masuk melalui port- port yang telah didefenisikan sebelumnya dalam sebuah program yang telah dibuat.
Untuk melakukan pendeteksian pada alat ini mikrokontroller terhubung dengan sensor MQ-8 sebagai sensor pendeteksi kebocoran gas hidrogen yang mengambil sample gas dari hasil elektrolisasi air, elektrolisasi air menggunakan 2 buah lempengan besi sebagai media yang disokong oleh generator sebagai sumber penghasil elektrolisis. Setelah gas dihasilkan dari elektrolisasi air lalu mikrokontroler memproses data yang akan ditampilkan pada interface LCD, semua pemrosesan ini melalui alur yang telah penulis jelaskan pada masing masing komponen di halaman sebelumnya.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.Kesimpulan
1. Setelah dilakukan perancangan alat deteksi kebocoran gas hidrogen dengan komponen utama Mikrokontroler Arduino Uno R3, Sensor gas MQ-8 dan LCD 16x2 serta komponen tambahan modem sms SIM900A dapat disimpulkan bahwa alat masih perlu perbaikan lebih lanjut, karena hasil penghitungan yang didapat dari proses pengukuran masih memiliki kekurangan.
2. Pada alat deteksi kebocoran gas hidrogen ini menggunakan sensor MQ-8 karena memiliki sensivitas yang tinggi terhadap gas hidrogen.
3. Prinsip kerja dari sensor MQ-8 ini adalah jika molekul gas H2 mengenai permukaan sensor maka resistansinya akan mengecil sesuai dengan konsentrasi gas, dan hal itu berlaku sebaliknya.
5.2. Saran
1. Sebaiknya pengukuran dilakukan teliti karena mencari konsentrasi dari gas H2 sedikit sulit pada saat proses elektrolisasi.
BAB 2
LANDASAN TEORI
Dalam Bab ini penulis akan membahas tentang komponen - komponen yang digunakan dalam seluruh unit alat ini. Agar pembahasan tidak melebar dan menyimpang dari topik utama laporan ini, maka setiap komponen akan dibahas sesuai fungsinya pada masing- masing unit.
2.1.Mikrokontroler Arduino Uno R3
Arduino Uno sebenarnya adalah salah satu kit pada Atmega328.Boardini memiliki 14 digital input / ouput pin, dimana 6 pin
dapat digunakan sebagai ouput PWM, 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik dan tombol reset. Pin– pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tekanan bisa didapat dari adaptor AC– DC atau baterai untuk menggunakannya. Arduino Uno R3 berbeda dengan semua
boardsebelumnya karena Arduino Uno R3 ini tidak menggunakan chipdriver
FTDI USB-to-serial.Sebagaimana kita ketahui dengan mikrokontroler kita dapat membuat program untuk mengendalikan berbagai Program yang kita buat dengan bahasa pemrograman di download ke mikrokontroler, yang kemudian mikrokontroler akan bekerja sesuai dengan program yang kita buat.
Dengan Arduino itu sendiri lebih memudahan penggunanya untuk membuat berbagai hal yang berkaitan dengan mikrokontroler, karena didalamnya sudah tersedia yang dibutuhkan oleh mikrokontroler. Contohnya yang dapat dibuat dengan Arduino antara lain, untuk membuat robot, mengontrol motor stepper, pengatur suhu, mesin gate turnstile, display LCD, dan masih banyak lagi pengaplikasian lainnya, seperti pembuatan alat deteksi kebocoran gas hidrogen yang penulis kerjakan pada saat ini yang menggunakan mikrokontroler arduino versi uno r3 dengan rincian spesifikasi :
Tabel 2.1. Spesifikasi Arduino Uno R3
Mikrokontroler ATmega328
Operasi tegangan 5Volt
Input tegangan disarankan 7-11Volt Input batas tegangan 6-20Volt
Pin I/O digital 14 (6 bisa untuk PWM)
Pin Analog 6
Arus DC tiap pin I/O 50mA Arus DC ketika 3.3V 50mA
Memori flash 32 KB (ATmega328) dan 0,5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Kecepatan clock 16 Hz
2.1.1.Arsitektur Mikrokontroler Arduino Uno R3
Arduino yang beroperasi 3.3V. Kedua adalah pin tidak terhubung, yang dicadangkan untuk tujuan masa depan.
b. Reset sirkuit yang sangat kuat.
c. Atmega16U2 menggantikan Atmega8U2 yang digunakan sebagai konverter
usb-to-serial.
Gambar 2.2. Arsitektur Arduino Uno R3
ArduinoUno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal, sumber listrik dipilih secara otomatis.Eksternal (non-usb) daya dapat berupa baik ac-dc adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan cara menghubungkan plug pusatpositif 2.1mm ke dalam board colokan listrik. Sedangkan untuk baterai dapat dihubungkan kedalam headerpin gnd dan vin dari konektor power.Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 – 20 volt.Jika menggunakan tegangan kurang dari 6 volt mungkin tidak akan stabil.Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak papan.Rentang yang dianjurkan adalah 7 sampai 12 volt.
Pin listrik yang tersedia adalah sebagai berikut:
• Vin. Input tegangan ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal. Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika Anda ingin memasok tegangan melalui colokan listrik, gunakan pin ini.
12V), konektor USB (5V), atau pin VIN board (7-12V). Jika Anda memasukan tegangan melalui pin 5V atau 3.3V secara langsung (tanpa melewati regulator) dapat merusak papan Arduino.
• Tegangan pada pin 3.3V,3.3Volt dihasilkan oleh regulator on-board. Menyediakan arus maksimum 50 mA.
• GND. Pin Ground.
• I/OREF. Pin ini di papan Arduino memberikan tegangan referensi ketika mikrokontroler beroperasi. Sebuah shield yang dikonfigurasi dengan benar dapat membaca pin tegangan IOREF sehingga dapat memilih sumber daya yang tepat agar dapat bekerja dengan 5V atau 3.3V.
Arduino Uno R3 memiliki 6 input analog diberi label A0 sampai A5, masing-masing menyediakan 10-bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default sistem mengukur dari ground sampai 5 volt, meskipun mungkin untuk mengubah ujung atas rentang mengunakan pin AREF dan fungsi
analogReference(). Selain itu, beberapa pinmemiliki fungsi khususyaitu :
• TWI :A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin, mendukung komunikasi TWI.
• AREF : Referensi tegangan untuk input analog, digunakan dengan analogReference().
• RESET : Digunakan sebagai tombol menghidupkan kembali. 2.1.2 Konfigurasi Pin Arduino Uno R3
Dalam pasaran yang sering kita jumpai adalah arduino uno dimana didalamnya terdapat tiga port yaitu port-b, port-c, dan port-d.
Diantara ketiga port tersebut terdapat dua port yang terdiri atas 14 pin digital input/output yaitu port-b dan port-d sedangkan 7 pin analog Input/Output yaitu port-c.
• Serial:pin0 (RX) dan pin1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan megirimkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip serial Atmega8U2 USB-ke-TTL. • External Interrupts:pin2 dan pin3. Pin 2 dan 3 dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah (low value), rising atau falling edge, atau perubahan nilai..
• PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi
• SPI: Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan perpustakaan SPI.
• LED: Pin 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati.
Gambar 2.3. Pin-Pin Arduino Uno R3
2.1.3.Deskripsi Pin Pada Mikrokontroler Arduino Uno R3
Gambar 2.4. Deskripsi Pin Pada Arduino Uno R3 a. 14 Pin Output/Input Digital (Pin 0 – pin 13)
Pin ini dapat digunakan sebagai pin input dan output digital. Artinya pin-pin ini hanya dapat digunakan untuk keluar data digital. Bila pin – pin ini diatur sebagai pin output, maka pin – pin hanya dapat mengeluar tegangan 0V untuk kondisi OFF dan mengeluarkan tegangan 5V untuk kondisi ON. Dalam penulisan program sketch, 0V dinyatakan dengan kondisi LOW dan 5V dinyatakan dengan kondisi HIGH.
Jika pin-pin digital ini diatur sebagai pin input, maka pin-pin ini hanya dapat menerima data digital. Bila pin diberi tegangan 0V, maka pin mendapat logika rendah (LOW) dan jika pin mendapat tegangan 5V, maka pin mendapat logika tinggi (HIGH).
b. Pin A0 – pin A5
c. Pin Utilitas
Pin utilitas terdiri dari :
• Pin V input : untuk input tegangan DC 5 V
• Pin V output 5V : pin ini mengeluarkan tegangan 5V • Pin V output 3,3 V: pin ini mengeluarkan tegangan 3,3 V • Pin Ground (-)
• Pin Aref : pin ini untuk memberikan tegangan referensi eksternal pada ADC • Pin reset : pin ini untuk reset mikrokontroller.
d. Q1 – Kristal (quartz crystal oscillator)
Jika mikrokontroler dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal adalah jantung-nya karena komponen ini menghasilkan detak-detak yang dikirim kepada mikrokontroler agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detaknya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali per detik (16MHz).
e. Terminal USB
Terminal USB digunakan untuk menghubungkan board arduino dengan komputer, terminal ini digunakan untuk memprogram mikrokontroller dan juga dapat digunakan untuk komunikasi mikrokontroller dengan komputer (serial komunikasi).
f. Terminal Catu Daya Eksternal (X1)
Board arduino selain dapat menggunakan catudaya dari USB komputer, juga dapat diberi catudaya eksternal melalui terminal catudaya ini.Pada board arduino telah dilengkapi dengan regulator tegangan 5V, sehingga board arduino ini dapat diberikan tegangan eksternal berkisar dari 5 V hingga 12 VDC.
g. Terminal Header ISP
harus diisi dengan program boatloader dengan menggunakan terminal header ISP yang dihubungkan ke downloader lain.
h. Tombol Reset
Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal. Perlu dipahami bahwa tombolreset ini bukan untuk menghapus program atau mengosongkan microkontroler.
2.1.4.Peta Memory Arduino Uno R3
Arduino Uno adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Maka peta memori arduino uno sama dengan peta memori pada mikrokontroler ATmega328.
2.1.4.1. Memori Perogram
ATMega328 memiliki 32K byte On-chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program bootloader dan aplikasi seperti terlihat pada Gambar 2.5. Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosesor.
2.1.4.2. Memori Data
Memori data ATMega328 terbagi menjadi 4 bagian, yaitu 32 lokasi untuk register umum, 64 lokasi untuk register I/O, 160 lokasi untuk register I/O tambahan dan sisanya 2048 lokasi untuk data SRAM internal. Register umum menempati alamat data terbawah, yaitu 0x0000 sampai 0x001F. Register I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai dari 0x0020 hingga 0x005F. Register I/O tambahan menempati 160 alamat berikutnya mulai dari 0x0060 hingga 0x00FF. Sisa alamat berikutnya mulai dari 0x0100 hingga 0x08FF digunakan untuk SRAM internal.Peta memori data dari ATMega 328 dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6.Peta Memori Data ATMega328 2.1.4.3. Memori EEPROM
2.1.5.Register Serba Guna
Register geser memegang apa yang dapat dianggap sebagai delapan lokasi memori , masing-masing dapat menjadi 1 atau 0 .
Untuk mengatur masing-masing nilai ini atau menonaktifkan, dalam data menggunakan data dan pin jam chip.
Gambar 2.7.Register Geser 2.2.Sensor Gas MQ-8
Sensor Gas Hidrogen MQ-8 adalah salah satu sensor gas yang memiliki sensivitas tinggi terhadap gas hidrogen. Sensor ini juga memiliki kepekaan terhadap alkohol, gas LPG dan asap masakan namun kecil kepekaannya. Sensor ini bekerja dengan stabil dan mempunyai umur yang panjang dalam pemakaiannya.Sensor ini juga dapat digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas pada peralatan rumah tangga maupun industri, namun sensivitasnya rendah.
keluarannya, sehingga perbedaan inilah yang dijadikan acuan bagi pendeteksi gas berbahaya ini. Spesifikasi dari sensor MQ-8 ini adalah sebagai berikut:
a. Target Gas : Gas Hidrogen (H2) b. Output : Resistance (Tahanan) c. Range Pendeteksi : 100 – 10000 ppm d. Pemanasan tegangan : 5v ±0.1 (DC/AC) e. Tegangan Rangkaian : 5v ±0.1 (DC/AC)
Sensor MQ-8 disusun oleh tabung keramik mikro Al2O3 , Dioksida Tin (SnO2) untuk lapisan sensitif, pengukur elektroda dan pemanas yang menjadi lapisan kulit yang dibuat oleh jaring plastik dan stainless steel. Pemanas
menyediakan kondisi kerja yang diperlukan untuk pekerjaan sensitif komponen. Sensor MQ-8 memiliki 6 pin, 4 pin digunakan untuk mengambil sinyal, dan 2 pin lainnya digunakan untuk menyediakan pemanasan.
Gambar 2.8.Sensor MQ-8 2.3.Gas Hidrogen
Udara adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang mengelilingi bumi dan komponen campuran gas tersebut tidak selalu konstan (Fardiaz, 1992).Udara juga merupakan atmosfer yang berada di sekeliling bumi yang fungsinya sangat penting bagi kehidupan manusia di dunia ini.
mudah terbakar.Denga di dunia, hidrogen adalah unsur teringan di dunia.
Hidrogen juga adalah unsur pali 75% dari total massa unsur alam semesta.Kebanyaka hidrogen dalam keadaa dijumpai secara alami
berbagai senyawa
dari air melalui proses daripada produksi hidrogen dari gas alam.
ya
ionik hidrogen dapat bermuatan positif dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur dan dapat dijumpai dalam
Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi
serendah 4% H2 di udara bebas
termodinamika) pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia :
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)
Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen 560 °C.Lidah api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat dengan mata telanjang. Oleh karena itu, sangatlah sulit mendeteksi terjadinya kebocoran hidrogen secara visual.Hidrogen mendatangkan beberapa bahaya kesehatan pada manusia, mulai dari potensi ledakan dan kebakaran ketika tercampur dengan udara, sampai dengan sifatnya yang menyebabkan asfiksia pada keadaan murni tanpa oksigen. 2.4.Generator
(searah).Hal tersebut tegantung dari konstruksi generator yang dipakai oleh pembangkit listrik.
Generatorberhubungan erat dengan hukum faraday. Berikut hasil dari hukum faraday “bahwa apabila sepotong kawat penghantar listrik berada dalam medan magnet berubah-ubah, maka dalam kawat tersebut akan terbentuk Gaya Gerak Listrik (GGL)”
Bila sebatang logam panjang berada di dalam medan listrik, maka akan menyebabkan elektron bebas akan bergerak ke kiri yang akhirnya akan
menimbulkan medan listrik induksi yang sama kuat dengan medan listrik (Gambar 2.9) sehingga kuat medan total menjadi nol. Dalam hal ini potensial kedua ujung logam menjadi sama besar dan aliran elektron akan berhenti, maka kedua ujung logam terdapat muatan induksi. Agar aliran elektron bebas berjalan terus maka harus muatan induksi ini terus diambil, sehingga pada logam tidak timbul medan listrik induksi. Dan sumber ggl (misal baterai) yang dapat membuat beda potensial kedua ujung logam tetap, sehingga aliran elektron tetap berjalan.
Gambar 2.8. Aliran Elektron Pada Sebatang Logam 2.5.Gsm Shield Simcomm (SIM 900A)
yang awalnyabekerja pada frekwensi 900 Mhz dan ini merupakan standar yang dipelopori olehETSI (The European Telecommunication Standard Institute) dimana frekwensi yangdigunakan dengan lebar pita frekwensi 25 Khz pada band frekwensi 900 Mhz. Pitafrekwensi 25 Khz ini kemudian dibagi menjadi 124 carrierfrekwensi yang terdiridari 200 Khz setiap carrier. Carrierfrekwensi 200 Khz kemudian dibagi menjadi 8 time slotdimana setiap userakan melakukan dan menerima panggilan dalam satutime slotberdasarkan pengaturan waktu.
Teknologi GSM sampai saat ini palingbanyak digunakan di dunia dan juga di Indonesia karena salah satu keunggulan GSMadalah kemampuan roamingyang luas sehingga dapat dipakai di berbagai negara.Namun kecepatan akses data pada jaringan GSM sangat kecil yaitu sekitar 9.6 kbps, karena pada awalnya hanya dirancang untuk penggunaan suara.
Gambar 2.10. GSM Shield Simcomm (Sim 900A) 2.5.1.General Packet Radio Service
2.5.2.Short Message Service
SMS merupakan salah satu fitur dari GSM (Global System for MobileCommunication) yang dikembangkan dan distandarisasi oleh ETSI (EuropeanTelecommunications Standard Institute). Pada saat kita mengirim pesan SMS darihandphone maka pesan SMS tersebut tidak langsung dikirim ke handphonetujuan, akan tetapi terlebih dahulu dikirim ke SMS Center (SMSC) dengan prinsipstore and forward, setelah itu baru dikirimkan ke handphone yang dituju. Dari SMSCini dapat diketahui status dari SMS yang dikirim, apakah telah sampai atau gagalditerima oleh handphone tujuan. Apabila handphone tujuan dalam keadaan aktifdan menerima SMS yang dikirim, maka akan ada konfirmasi pesan ke SMSCyang menyatakan bahwa SMS telah diterima. Kemudian SMSC mengirimkankembali status tersebut kepada pengirim. Tetapi jika handphone tujuan dalamkeadaan mati atau di luar jangkauan, SMS yang dikirimkan akandisimpan padaSMSC sampai periode validitas terpenuhi. Jika periode validitas terlewati makaSMS itu akan dihapus dari SMSC dan tidak dikirimkan ke handphone tujuan. SMSCakan mengirim pesan informasi ke nomor pengirim yang menyatakan pesandikirim belum diterima atau gagal.
Sebuah pesan SMS maksimal terdiri dari 140 bytes, dengan kata lain sebuah pesan bisa memuat 140 karakter 8-bit, 160 karakter 7-bit atau 70 karakter 16-bit
unt
(Aksara
termasuk.Adapula beberapa metode untuk mengirim pesan yang lebih dari 140 bytes, tetapi seorang pengguna harus membayar lebih dari sekali.
2.6.LCD (Liquid Cristal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator,
ataupun layar komputer.Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot-matrik dengan jumlah karakter 16x2. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
Gambar 2.12.Bentuk Fisik LCD 16x2 2.6.1. Konfigurasi Pin LCD 16x2
Berikut ini adalah keterangan dari konfigurasi pin LCD 16x2 : • Pin 1 dan 2
Merupakan sambungan catu daya, Vss dan Vdd. Pin Vdd dihubungkan dengan tegangan positif catu daya, dan Vss pada 0V atau ground. Meskipun data
menentukan catu 5 Vdc, menyediakan 6V dan 4.5V yang keduanya bekerja dengan baik, bahkan 3V cukup untuk beberapa modul.
• Pin 3
Pin 3 merupakan pin kontrol Vee, yang digunakan untuk mengatur kontras display.
• Pin 4
Pin 4 merupakan Register Select (RS), masukan yang pertama dari tiga command control input. Dengan membuat RS menjadi high, data karakter dapat ditransfer dari dan menuju modulnya.
Read/Write (R/W), untuk memfungsikan sebagai perintah write maka R/W low atau menulis karakter ke modul. R/W high untuk membaca data karakter atau informasi status dari register-nya.
• Pin 6
Enable (E), input ini digunakan untuk transfer aktual dari perintah-perintah atau karakter antara modul dengan hubungan data. Ketika menulis ke display, data ditransfer hanya pada perpindahan high atau low. Tetapi ketika membaca dari display, data akan menjadi lebih cepat tersedia setelah perpindahan dari low ke high dan tetap tersedia hingga sinyal low lagi.
• Pin 7-14
Pin 7 sampai 14 adalah delapan jalur data/data bus (D0 sampai D7) dimana data dapat ditransfer ke dan dari display.
• Pin 16
Pin 16 dihubungkan kedalam tegangan 5 Volt untuk memberi tegangan dan menghidupkan lampu latar/Back Light LCD.
2.6.2.Karakteristik LCD 16x2
• Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan. • Setiap huruf terdiri dari 5x7 dot-matrix cursor.
• Terdapat 192 macam karakter.
• Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maksimal 80 karakter).
• Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit. • Otomatis reset saat tegangan dihidupkan.
• Koneksi pengendalian yang digunakan adalah 4bit Data Interface.
• Telah dilengkapi pengendalian Contrast dan Brightnees.
• Telah disediakan kabel IDC 10 sehingga dapat langsung dihubungkan • Bekerja pada suhu 0oC sampai 55oC.
2.7.Bahasa Pemrograman
mengupload ke dalam board Arduino, membutuhkan software Arduino IDE
(Integrated Development Enviroment).
Sementara dalam pembuatan alat deteksi kebocoran gas hidrogen ini juga menggunakan bahasa AT Command sebagai masukan data kedalam modem sms simcomm.
2.7.1.Bahasa C
Bahasa C dikembangkan pada Lab Bell pada tahun 1978, oleh Dennis Ritchi dan Brian W. Kernighan. Pada tahun 1983 dibuat standar C yaitu stnadar ANSI ( American National Standards Institute ), yang digunakan sebagai referensi dari berbagai versi C yang beredar dewasa ini termasuk Turbo C.Dalam beberapa literature, bahasa C digolongkan bahasa level menenganh karena bahasa C
mengkombinasikan elemen bahasa tinggi dan elemen bahasa rendah. Kemudahan dalam level rendah merupakan tujuan diwujudkanya bahasa C. pada tahun 1985 lahirlah pengembangan ANSI C yang dikenal dengan C++ (diciptakan oleh Bjarne Struostrup dari AT TLab). Bahasa C++ adalah pengembangan dari bahasa C, bahasa C++ mendukung konsep pemrograman berorientasi objek dan
pemrograman berbasis windows.
Sampai sekarang bahasa C++ terus brkembang dan hasil perkembangannya muncul bahasa baru pada tahun 1995 (merupakan keluarga C dan C++ yang dinamakan Java). Istilah prosedur dan fungsi dianggap sama dan disebut dengan fungsi saja. Hal ini karena di C++ sebuah prosedur pada dasanya adalah sebuah fungsi yang tidak memiliki tipe data kembalian (void).Hingga kini bahasa ini masih popular dan penggunaannya tersebar di berbagai platform dari windows sampai linux dan dari PC hingga main frame.Namun sebuah penemuan pastinya memiliki kelebihan dan kekurangan masing – masing.
Ada pun kekurangan dan Kelebihan Bahasa C adalah sebagai berikut : a. Kelebihan bahasa C
• Bahasa C tersedia hampir di semua jenis komputer/PC.
• Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci, hanya terdapat 32 kata kunci.
• Proses executable program bahasa C lebih cepat. • Dukungan pustaka yang banyak.
• Bahasa C adalah bahasa yang terstruktur. • Bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah.
Penempatan ini hanya menegaskan bahwa C bukan bahasa pemrograman yang berorientasi pada mesin, yang merupakan ciri bahasa tingkat
rendah.Melainkanberorientasi pada obyek tetapi dapat dinterprestasikan oleh mesin dengan cepat, secepat bahasa mesin.Inilah salah satu kelebihan c yaitu memiliki kemudahan dalammenyusun programnya semudah bahasa tingkat tinggi namun dalam mengesekusi program secepat bahasa tingkat rendah.
b. Kekurangan Bahasa C
• Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadangmembingungkan pemakai.
• Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer. 2.7.2.AT Command
AT-Command adalah perintah yang dapat diberikan kepada handphone atau GSM/CDMA modem untuk melakukan sesuatu hal, termasuk untuk mengirim dan menerima SMS.Dengan memprogram pemberian perintah ini di dalam mikrokontroler maka perangkat dapat melakukan pengiriman atau penerimaan SMS secara otomatis untuk mencapai tujuan tertentu.AT Command merupakan bahasa standar komunikasi dengan modem.AT command bukan merupakan bahasa pemrograman seperti pascal maupun C, melainkan merupakan kumpulan instruksi yang dimengerti oleh modem. AT Command ini dulunya diciptakan oleh perusahaan modem di Amerika Serikat (USA) yaitu Hayes, dan akhirnya diterima secara internasional sebagai Standar komunikasi modem.
Komputer ataupun mikrokontroler dapat memberikan perintah AT-Command melalui hubungan kabel data serial ataupun bluetooth.AT AT-Command ini sebenarnya adalah pengembangan dari perintah yang dapat diberikan kepada modem Hayes yang sudah ada sejak dulu. Dinamakan AT Command karena semua perintah diawali dengan karakter A dan T.
Antar perangkat handphone dan GSM/CDMA modem bisa memiliki AT Command yang berbeda-beda, namun biasanya mirip antara satu perangkat dengan perangkat lain. Untuk dapat mengetahui secara persis maka kita harus mendapatkan dokumentasi teknis dari produsen pembuat handphone atau GSM/CDMA modem tersebut.Agar proses pemberian instruksi AT Command dapat berlangsung secara otomatis atau sesuai dengan kebutuhan kita diperlukan bahasa pemrograman yang dapat didesain sesuai kebutuhan. Sebenarnya kita bisa memberikan instruksi AT Command secara langsung melalui program Hyper Terminal dan sejenisnya.Namun perintah harus diketik secara manual setiap kali ingin memberikan perintah ke modem.
Dalam membuat SMS Gateway, AT Command mutlak diperlukan untuk menginstruksikan modem agar melakukan proses kirim dan terima SMS. Sementara bahasa pemrograman yang digunakan sebenarnya bisa apa aja
termasuk diantaranya Delphi, VB, PHP, Java, Dll. Yang terpenting disini adalah mengenkapsulasi AT Command ke dalam bahasa pemrograman yang akan digunakan.Sesuai dengan namanya, AT Command harus diawali dengan karakter 'AT' atau 'at' (tidak bersifat case sensitive).Contoh :
• ATE (echo / mengulang instruksi agar tertampil dilayar)
• ATD (dial / melakukan panggilan telepon, khusus untuk modem yang memliki fitur ini)
• AT+CMGR (melihat produsen modem) • AT+CMGS (mengirim SMS)
Secara umum, berdasarkan fungsinya AT Command dibagi menjadi empat, yaitu : • AT Command untuk mengeset parameter, misal AT+CMGF=1 (mengeset
• AT Command yang digunakan untuk memerintahkan modem melaksanakan instruksi tertentu, misal : AT+CMGD=1 (menghapus SMS di index memori nomor 1)
• AT Command yang digunakan untuk melihat konfigurasi, misal : AT+CGSN (melihat Serial Number modem), AT+CMGF? (melihat konfigurasi mode SMS)
• AT Command untuk melihat settingan paramater yang dimiliki oleh suatu perintah AT Command, misal AT+CMGF=?, AT+CNMI=?
2.7.3.Tipe Data
Tipe data merupakan suatu hal yang penting untuk kita ketahui pada saat belajar bahasa pemrograman.Kita harus dapat menentukan tipe data yang tepat untuk menampung sebuah data, baik itu data berupa bilangan numerik ataupun karakter.Hal ini bertujuan agar program yang kita buat tidak membutuhkan pemesanan kapling memori yang berlebihan. Seorang programmer yang handal harus dapat memilih dan menentukan tipe data apa yang seharusnya digunakan dalampembuatan sebuah program. Secara garis besar tipe data pada bahasa C dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut :
a. Tipe Data Karakter
Sebuah karakter, baik itu berupa huruf atau angka dapat disimpan pada sebuah variabel yang memiliki tipe data char dan unsigned char. Besarnya data yang dapat disimpan pada variabel yang bertipe data char adalah (-127)- (127). Sedangkan untuk tipe data unsigned char adalah dari 0- 255. Pada dasarnya setiap karakter memiliki nilai ASCII (American Standard Code for Information
Interchange), nilai inilah yang sebetulnya disimpan pada variabel yang bertipe data karakter ini.
b. Tipe Data Bilangan Bulat
Tipe data bilangan bulat atau dapat disebut juga bilangan desimal merupakan sebuah bilangan yang tidak berkoma. Pada bahasa C terdapat
berikut, kita akan melakukan operasi penjumlahan nilai 300 dan 100 dan hasilnya akan disimpan pada variabel C. Jika dilihat, hasil dari penjumlahan tersebut nilainya akan lebih besar dari 255 dan nilainya pasti positif, oleh karena itu sebaiknya kita menggunakan tipe data unsigned int (tidak bertanda). Namun berbeda halnya jika kita ingin melakukan operasi pengurangan -5 -300, jika dilihat hasilnya akan negatif maka selayaknya digunakan variabel dengan tipe data int. c. Tipe Data Bilangan Berkoma
Pada bahasa C terdapat dua buah tipe data yang berfungsi untuk
menampung data yang berkoma, tipe data tersebut adalah float dan double. Tipe data double dapat digunakan jika kita membutuhkan variabel yang dapat
menampung tipe data berkoma yang bernilai besar. Tabel 2.2. Tipe Data
Tipe Data Ukuran Jangkauan Nilai
Bit 1 byte 0 atau 1
Char 1 byte -128 s/d 127
Unsigned Char 1 byte 0 s/d 255
Signed Char 1 byte -128 s/d 127
Int 2 byte -32.768 s/d 32.767
Short Int 2 byte -32.768 s/d 32.767 Unsigned Int 2 byte 0 s/d 65.535
Signed Int 2 byte -32.768 s/d 32.767
Long Int 4 byte -2.147.483.648 s/d 2.147.483.647 Unsigned Long Int 4 byte 0 s/d 4.294.967.295
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Perkembangan teknologi semakin berkembang dan mempermudah manusia dalam beraktifitas, namun dalam perkembangan teknologi dalam bidang apapun terkadang tidak diimbangi dengan minimalisasi dampak negatifnya.Dalam era perkembangan teknologi jaman sekarang, kebutuhan manusiaakan pengolahan data dan informasi semakin berkembang dan sangat dibutuhkanterutama dibidang energi terbarukan.
Gasanalyzermerupakan salah satu contoh alat ukur yang digunakan untuk mengenali kandungan gas dan kadar kontrasi gas tersebut dalam satuan ppm (part per milion). GasAnalyzerdigunakan untuk menentukan kadar kandungan gas yang dihasilkan dari proses biogas dan jenis gas yang dihasilkan. Namun harga GasAnalyzer sangat mahal di pasaran sehingga diperlukannya alat yang dapat menentukan kadar konsentrasi gas yang dihasilkan biogas dengan biaya yang lebih ekonomis.
Berdasarkan uraian diatas, maka diperlukan penelitian yang menghasilkan sebuah alat deteksi kebocoran gas hidrogen berbasis mikrokontroler Arduino Uno R3.
1.2.Perumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah disampaikan sebelumnya, maka dapatdijabarkan rumusan masalah yang dibahas pada tugas akhir ini, yaitu:
1. Bagaimana cara merancang sistem instrumentasi alat pendeteksi kebocoran gas hidrogenuntuk menentukan kandungan kadar gas hidrogen yang mengalami kebocoran.
2. Bagaimana cara menganalisa proses karakteristik sensor yang digunakan pada alat deteksi kebocoran gas hidrogen yang dibuat ini.
1.3.Tujuan Penelitian
Berdasarkan dari rumusan masalah, tujuan dari tugas akhir adalah sebagaiberikut:
1. Merancang sistem instrumentasi alat pendeteksi kebocoran gas hidrogen.
2. Menganalisis karakteristik sensor pada alat deteksi kebocoran gas hidrogen berupalinieritas, sensitivitas, range, waktu respon, dan waktu penetapan.
3. Memahami prinsip kerja elekrolisasi air menjadi gas hidrogen. 1.4.Batasan Masalah
Agar perancangan dan pembuatan alat deteksi kebocoran gas hidrogen ini lebih terarah,maka perlu melakukan pembatasan masalah. Penulis membatasi masalah dalamtugas akhir ini dalam ruang lingkup sebagai berikut:
1. Mikrokontroler yang digunakan dalam perancangan adalah Arduino Uno R3 sebagai pengolahan data dari analog ke digital dan sebagai pusat pengontrol sistem.
2. Gas yang diukur adalah gas hidrogen melalui elektrolisasi air.
5. LCD menjadi salah satu interface yang digunakan dan komponen pembantu untuk mengirim data jarak jauh dengan bantuan modem sms Simcomm (Sim 900A).
1.5.Manfaat Penelitian
Manfaat yang dicapai dari tugas akhir ini adalah :
1. Hasil dari penelitian diharapkan bisa dikembangkan untuk memproduksi alat deteksi kebocoran gas hidrogen dengan harga yang lebih murah dibandingkan dengan alat ukur gas hidrogen yang sudah diproduksi dipasaran.
2. Penerapan langsung (aplikasi) disiplin ilmu Instrumentasi yang telahdiperoleh selama bangku perkuliahan.
3. Agar mahasiswa dapat membuat peralatan terhadap teknologi terapan sertadapat mengembangkan kreatifitas.
4. Agar mahasiswa dapat menganalisis dan mengetahui proses karakterisasi alatukur yang dibuat.
5. Memahami dan mendalami proses kerja ADC Mikrokontroler. 1.6.Sistematika Penulian
Sistematika penulisan bertujuan untuk memperoleh gambaran umum daripenelitian. Sistematika penulisan Tugas Akhir adalah sebagai berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN
Pada bab ini berisikan mengenai Latar Belakang, Perumusan Masalah, Tujuan Penelitian, Batasan Masalah, Manfaat Penelitian, Serta Sistematika Penulisan.
BAB 2 LANDASAN TEORI
Pada bab ini membahas tentang definisi dan rumusan dasar dari alat gas hidrogen, teori dasar pengukuran kadar gas, konsep dasar mikrokontroler, penjelasan mengenai perangkat keras maupun perangkat lunak alat deteksi kebocoran gas hidrogen.
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
BAB 4 PENGOLAHAN DAN ANALISA DATA
Pada bab ini akan dibahas pengolahan dan hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler Arduino Uno R3.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan
ABSTRAK
Gas hidrogen(H2) merupakan unsur paling melimpah di alam semesta denganpersentase sekitar 75% dari total massa unsur di alam semesta. Gas hidrogen tidak berwarna, tidak berbau dan mudah terbakar. Karena sifatnya yang mudah terbakar, gas hidrogen dapat dijadikan sumber bahan bakar dan dapat menjadi komponen utama dalam pembuatan balon udara karena hidrogen merupakan unsur paling ringan sehingga dibutuhkanya alat pendeteksi gas hidrogen untuk kebutuhan pada sebuah sistem. Alat pendeteksi gas hidrogen ini dirancang menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3 sebagai tempat sumber pengolahan data yang diberi masukan dari sensor MQ-8 dengan berbasis 10-bit pengolahan data dari Analog to Digital Converter (ADC) yang disimpan dalam sebuah tabung penyimpanan gas bervolume 1,2 liter sebagai tempat untuk menampung gas yang akan diukur. Suhu diukur menggunakan thermometer dan tekanan diukur menggunakan pressure gauge. Kadar konsentrasi gas yang terukur dalam detektor gas yang terukur dinyatakan dalam besaran satuan Part per Million (ppm). Satuan PPM ini menyatakan konsentrasi satu bagian gas per satu juta bagian dari keseluruhan gas dalam suatu ruang atau volume tertentu. Alat ini dapat digunakan untuk melakukan pengukuran kadar gas hidrogen dan mendeteksi kebocoran pada sebuah sistem dengan memiliki jangkauan untuk mendeteksi gas kadar hidrogen dari 677 ppm hingga 2783 ppm dengan sensitivitas 0,717 Volt/ppm dan memiliki rata-rata error pengukuran sebesar 66 ppm.
ABSTRACT
Hydrogen gas (H2) is the most abundant element in the universe with a percentage ofabout 75% of the total mass of the element in the universe. Hydrogen gas is colorless, odorless and flammable. Because of hydrogen gas is flammable then it can be used as a fuel source and can be a major component in the manufacture of hot-air balloon as hydrogen is the lightest element. then in conclusion of that, hydrogen gas detector is needed for detection equipment for some system that work with using hydrogen gasses. Hydrogen gas detector is designed using Arduino Uno R3 microcontroller. The microcontroller ATmega16 is used as a source of data processing given input of sensor-based MQ-8 with a 10-bit data processing from Analog to Digital Converter (ADC). The sensor MQ-8 is stored in a storage tube gas volume of 1,2 liters as place to accommodate the gas to be measured. Temperature is measured using a thermometer and pressure were measured using a pressure gauge. Measurable levels of gas concentration in the gas detector is expressed in units of parts per million (ppm). The PPM unit expressing the concentration of one part per million parts of gas of the total gas in a particular space or volume. This tool can be used to perform measurements of hydrogen gas levels and detect gas leaks in a system with the range to detect hydrogen gas concentration of 677 ppm to 2783 ppm with a sensitivity of 0,717 Volt / ppm and had an average measurement error of 66 ppm.
ALAT DETEKSI KEBOCORAN GAS HIDROGEN PADA
MINIATUR PLAN GENERATOR DENGAN INTERFACE
MODEM SMS
TUGAS AKHIR
AHMAD TAUFIQ RISKY
132411056
PROGRAMSTUDI D-3 METROLOGI DAN
INSTRUMENTASIDEPARTEMEN FISIKAFAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAMUNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ALAT DETEKSI KEBOCORAN GAS HIDROGEN PADA
MINIATUR PLAN GENERATOR DENGAN INTERFACE
MODEM SMS
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ahli madya
AHMAD TAUFIQ RISKY
132411056
PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN
INSTRUMENTASIDEPARTEMEN FISIKAFAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAMUNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PERSETUJUAN
Judul : Alat Deteksi Kebocoran Gas Hidrogen Pada Miniatur Plan Generator Dengan Interface Modem Sms
Kategori : Tugas Akhir
Nama : Ahmad Taufiq Risky
NIM : 132411056
Program Studi : D-3 Metrologi dan Instrumentasi Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) UniversitasSumatera Utara
Disetujui di Medan, Juli 2016
Disetujui Oleh
KetuaProgram Studi Dosen Pembimbing
D-3 Metrologi dan Instrumentasi Tugas Akhir
ALAT DETEKSI KEBOCORAN GAS HIDROGEN PADA
MINIATUR PLAN GENERATOR DENGAN INTERFACE
MODEM SMS
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa Projek Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2016
PENGHARGAAN
Dengan mengucap syukur Alhamdulillah atas kehadiratan Allah Swt yang telah memberikan rahmat dan karunianya kepada penulis serta menganugrahkan kemudahan dan kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini sesuai waktu yang telah ditetapkan. Tidak lupa sholawat beriringkan salam yang senantiasa tercurahkan kepada baginda besar Rasulullah Muhammad SAW yang selalu menjadi teladan terkhusus bagi penulis.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak mengalami kendala namun berkat bimbingan, dorongan, bantuan serta motivasi dari rekan-rekan mahasiswa/i Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU, dosen dan semua pihak yang terkait dalam penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini, hal tersebut dapat penulis atasi dengan baik sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar besarnya kepada :
1. Ayahanda H. Winaryo KW dan ibunda Hj. Nurainun terima kasih atas kasih sayang, kepercayaan serta doa yang tidak pernah lelah kalian berikan serta saudari saya tercinta Silfani Rahayu dan Nazwa Azzahra terima kasih atas support yang selalu diberikan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Drs. Krista Sebayang, M.S. selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.Sc selaku ketua Program Studi D3 Metrologi dan instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Junedi Ginting, S.Si., M.Siselaku pembimbing yang telah mengarahkan penulis dalam menyelesaikan penulisan laporan ini.
5. Seluruh Dosen dan Staf Pegawai program studi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
7. Teman- teman seperjuangan yang telah memberikan masukan dan motivasi serta bantuan dalam proses pengerjaan Tugas Akhir ini,terkhusus kepada aceh, saiful, kolak, andre, erikson, imam, amat, dani botak.
8. Teman – Teman komunitas Griffon’s Army Medan yang juga telah memberikan semangat untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9. My Special Person Rizka Lizruna Dalimunthe S.E yang telah setia untuk selalu mendukung, membantu, memotivasi dan memberikan semangat dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Dan kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam kehidupan penulis yang tidak mampu untuk dituliskan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunanlaporan ini masih terdapat banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharpkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat dan menambah wawasan maupun pengetahuan kita.
Medan, Juli 2016 Hormat saya,
ABSTRAK
Gas hidrogen(H2) merupakan unsur paling melimpah di alam semesta denganpersentase sekitar 75% dari total massa unsur di alam semesta. Gas hidrogen tidak berwarna, tidak berbau dan mudah terbakar. Karena sifatnya yang mudah terbakar, gas hidrogen dapat dijadikan sumber bahan bakar dan dapat menjadi komponen utama dalam pembuatan balon udara karena hidrogen merupakan unsur paling ringan sehingga dibutuhkanya alat pendeteksi gas hidrogen untuk kebutuhan pada sebuah sistem. Alat pendeteksi gas hidrogen ini dirancang menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3 sebagai tempat sumber pengolahan data yang diberi masukan dari sensor MQ-8 dengan berbasis 10-bit pengolahan data dari Analog to Digital Converter (ADC) yang disimpan dalam sebuah tabung penyimpanan gas bervolume 1,2 liter sebagai tempat untuk menampung gas yang akan diukur. Suhu diukur menggunakan thermometer dan tekanan diukur menggunakan pressure gauge. Kadar konsentrasi gas yang terukur dalam detektor gas yang terukur dinyatakan dalam besaran satuan Part per Million (ppm). Satuan PPM ini menyatakan konsentrasi satu bagian gas per satu juta bagian dari keseluruhan gas dalam suatu ruang atau volume tertentu. Alat ini dapat digunakan untuk melakukan pengukuran kadar gas hidrogen dan mendeteksi kebocoran pada sebuah sistem dengan memiliki jangkauan untuk mendeteksi gas kadar hidrogen dari 677 ppm hingga 2783 ppm dengan sensitivitas 0,717 Volt/ppm dan memiliki rata-rata error pengukuran sebesar 66 ppm.
ABSTRACT
Hydrogen gas (H2) is the most abundant element in the universe with a percentage ofabout 75% of the total mass of the element in the universe. Hydrogen gas is colorless, odorless and flammable. Because of hydrogen gas is flammable then it can be used as a fuel source and can be a major component in the manufacture of hot-air balloon as hydrogen is the lightest element. then in conclusion of that, hydrogen gas detector is needed for detection equipment for some system that work with using hydrogen gasses. Hydrogen gas detector is designed using Arduino Uno R3 microcontroller. The microcontroller ATmega16 is used as a source of data processing given input of sensor-based MQ-8 with a 10-bit data processing from Analog to Digital Converter (ADC). The sensor MQ-8 is stored in a storage tube gas volume of 1,2 liters as place to accommodate the gas to be measured. Temperature is measured using a thermometer and pressure were measured using a pressure gauge. Measurable levels of gas concentration in the gas detector is expressed in units of parts per million (ppm). The PPM unit expressing the concentration of one part per million parts of gas of the total gas in a particular space or volume. This tool can be used to perform measurements of hydrogen gas levels and detect gas leaks in a system with the range to detect hydrogen gas concentration of 677 ppm to 2783 ppm with a sensitivity of 0,717 Volt / ppm and had an average measurement error of 66 ppm.
DAFTAR ISI
Bab 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Penelitan ... 2
1.4. Batasan Masalah ... 2
1.5. Manfaat Penelitian ... 3
1.6. Sistematika Penulisan ... 3
Bab 2. Landasan Teori 2.1. Mikrokontroler Arduino Uno R3... 5
2.1.1. ArsitekturMikrokontroler Arduino Uno R3 ... 6
2.1.2. Konfigurasi Pin Arduino Uno R3 ... 8
2.1.3. Deskripsi Pin Pada Mikrokontroler Arduino Uno R3 ... 10
2.1.4. Peta Memory Arduino Uno R3 ... 12
2.5. Gsm Shield Simcomm (Sim 900A) ... 17
2.5.1. General Packet Radio Service ... 18
2.6. LCD (Liquid Cristal Display) ... 20
2.6.1. Konfigurasi Pin LCD 16x2 ... 20
2.6.2. Karakteristik LCD 16x2 ... 21
2.7. Bahasa Pemrograman ... 21
2.7.1. Bahasa C ... 22
2.7.2. AT Command ... 23
2.7.3. Tipe Data ... 25
Bab 3. Perancangan dan Pembuatan 3.1. Umum ... 27
3.2. Tujuan Perancangan ... 27
3.3. Diagram Blok ... 28
3.4. Rangkaian Mikrokontroler ... 29
3.5. Rangkaian Sensor MQ-8 ... 30
3.5.1. Struktur dan Konfigurasi Rangkaian Dasar ... 30
3.5.2. Karakter Sensivitas ... 32
3.6. Proses Elektrolisis Melalui Generator ... 33
3.7. Perancangan Rangkaian LCD ... 34
3.8. Perancangan Modem SMS Gsm Sim900A ... 35
3.9. Flowchart ... 37
Bab 4. Hasil dan Pembahasan 4.1. Hasil ... 39
4.1.1. Pengukuran Alat ... 39
4.1.2. Peralatan Pengukuran ... 39
4.1.3. Prosedur Pengukuran ... 40
4.1.4. Data Hasil Pengukuran ... 40
4.1.5. Hasil Pengujian Rangkaian LCD ... 41
4.2. Pembahasan ... 42
4.2.1. Alur Kerja Dari Rangkaian Alat ... 42
Bab 5. Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan ... 43
5.2. Saran ... 43
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1. Spesifikasi Arduino Uno R3 ... 6
2.2. Tipe Data ... 26
3.1. Keterangan Struktur Sensor MQ-8 ... 30
DAFTAR GAMBAR
2.5. Peta Memori Perogram ATMega328 ... 12
2.6. Peta Memori Data ATMega328 ... 13
2.7. Register Geser ... 14
2.8. Sensor MQ-8 ... 15
2.9. Aliran Elektron Pada Sebatang Logam ... 17
2.10. GSM Shield Simcomm (Sim 900A) ... 18
2.11. Cara Kerja Sms ... 19
2.12. Bentuk Fisik LCD 16x2 ... 20
3.1. Diagram Blok Dari Rangkaian ... 28
3.2. Rangkaian Sistem Mikrokontroler Arduino Uno R3 ... 29
3.3. Struktur Sensor MQ-8 ... 30
3.4. Konfigurasi A Sensor MQ-8 ... 31
3.5. Konfigurasi B Sensor MQ-8 ... 31
3.6. Tipe Karakter Sensivitas MQ-8 ... 32
3.7. Ketergantungan Pada Suhu dan Kelembaban MQ-8 ... 33
3.8. Rangkaian LCD ... 35
3.9. Rangkaian Modem Sms Simcomm (Sim 900A) ... 36
3.10. Flowchart ... 37
4.1. Tampilan Awal LCD ... 41
4.2. Angka Awal Kestabilan ... 41
LAMPIRAN
Program Arduino
Data Sheet Arduino Uno R3 Data Sheet MQ-8 Gas Sensor Data Sheet LCD Module
