KADAR ASAP PADA SMOKING AREA BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
Disusun oleh :
MUHAMAD HUDI
NPM. 0834010188
J URUSAN TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL
"
VETERAN
"
J AWA TIMUR
SURABAYA
ii
Syukur Alhamdulillaahi rabbil ‘alamin terucap ke hadirat Allah SWT atas segala limpahan Kekuatan-Nya sehingga dengan segala keterbatasan waktu, tenaga, pikiran dan keberuntungan yang dimiliki penyusun, akhirnya penyusun dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Pengendali Kadar Asap Pada Smoking Ar ea Berbasis Mikr okontroler ATMEGA 8535” tepat waktu.
Skripsi dengan beban 4 SKS ini disusun guna diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program Strata Satu (S1) pada jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Industri, UPN ”VETERAN” Jawa Timur.
Melalui Skripsi ini penyusun merasa mendapatkan kesempatan emas untuk memperdalam ilmu pengetahuan yang diperoleh selama di bangku perkuliahan, terutama berkenaan tentang penerapan teknologi perangkat bergerak. Namun, penyusun menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penyusun sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca untuk pengembangan aplikasi lebih lanjut.
Surabaya, 14 Desember 2012
v DAFTAR ISI
ABSTRAK ...i
KATA PENGANTAR ...ii
DAFTAR ISI ...iv
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ...xi
BAB I : PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar Belakang ...1
1.2 Rumusan Masalah ...2
1.3 Batasan Masalah ...3
1.4 Tujuan ...3
1.5 Manfaat ...3
1.6 Metodologi Penelitian ...4
1.7 Sistematika Penulisan ...6
BAB II : TINJ AUAN PUSTAKA ...7
2.1 Kebutuhan Hardware ...7
2.1.1 Pengenalan Mikrokontroler ...7
2.1.2 Sensor Gas MQ-135 ...16
2.1.3 LCD (Liquid Crystal Display) ...21
2.1.4 Fan DC ...22
vi
2.2.1 Code Vision AVR ...24
2.2.2 Compiler atau Penerjemah ...27
2.2.3 Bahasa Pemrogaman C ...27
2.2.4 Diptrace PCB ...28
2.3 Tinjauan Umum ...29
2.3.1 Asap Rokok ...29
2.3.2 Karbonmonoksida dan Dampaknya ...33
BAB III : ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM ...35
3.1 Analisis Sistem ...35
3.2 Diagram blok penelitian ...35
3.2.1. Blok Masukan ...37
3.2.2. Blok Proses ...37
3.2.3. Blok Keluaran ...37
3.3 Perancangan Sistem ... 37
3.3.1 Kebutuhan Perangkat Keras ... ..38
3.3.2 Kebutuhan Perangkat Lunak ... .39
3.4 Perancangan Perangkat Keras ... 40
3.4.1 Mikrokontroler Atmega8535...40
3.5 Perancangan Perangkat Lunak ... 42
vii
BAB IV : IMPLEMENTASI SISTEM ...45
4.1. Alat-alat yang Digunakan ...45
4.1.1. Perangkat Keras ... 45
4.1.2. Perangkat Lunak ... 45
4.2. Implementasi Hardware ...46
4.2.1. Rangkaian Minimum Mikrokontroler Atmega8535.. 46
4.2.2. Implementasi Maket Smoking Area ...47
4.2.3. Implementasi Fan DC ... 48
4.2.4. Implementasi Alarm ... ...49
4.2.5. Implementasi LCD... ...49
4.2.6. Implementasi Sensor ... 50
4.3 Implementasi Software di Mikrokontroler ... 50
4.3.1. USB ISP MkII dan Mikrokontroler pada AVR Studio.50 4.3.2. Listing Program...53
BAB V : PENGUJ IAN DAN ANALISIS………..59
5.1. Pengujian Alat ... ....59
5.1.1. Pengujian Mikrokontroler Atmega8535 ...59
viii
6.1. Kesimpulan ...66 6.2. Saran ...67
PENYUSUN : Muhamad Hudi
DOSEN PEMBIMBING I : Basuki Rahmat, Ssi. MT DOSEN PEMBIMBING II : Har ianto, S.Kom. M.Eng.
i
ABSTRAK
Pada era globalisasi seperti saat ini perkembangan teknologi berkembang sangat pesat, salah satu perkembangan itu terjadi pada teknologi informatika, teknologi informatika banyak sekali diaplikasikan pada peralatan-peralatan elektronika yang digunakan setiap hari. Dengan kemajuan itulah di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi menghasilkan inovasi baru yang berkembang menuju lebih baik.
Merokok selain merusak diri sendiri juga mebahayakan orang lain yang ikut menghirup asapnya. Kawasan bebas asap rokok di Negara ini masih sangat minim terlebih dengan sangat minimnya hukuman bagi pelanggar. Tujuan utama perancangan alat ini adalah untuk memberikan kenyamanan bagi orang yang merokok dalam suatu ruangan . Alat ini dirancangan agar dapat mengendalikan zat-zat beracun yang dikeluarkan oleh asap rokok dengan jalan memperlancar sirkulasi udara dalam suatu ruangan serta dapat mengembalikan kesegaran ruangan akibat asap rokok.
Alat pengendali polusi asap rokok ini, bekerja dengan cara mengeluarkan asap rokok pada suatu ruangan, kemudian dengan sistem otomatis dapat mengembalikan kesegaran udara pada ruangan tersebut. Masukan dari sistem ini adalah sensor MQ-135 yang mendeteksi asap rokok sehingga menghasilkan tegangan output dan kemudian diolah dalam mikroprosessor ATMEGA 8535. Kemudian Mikrokontroler memerintahkan driver untuk mengaktifkan fan pembuangan dan alarm.
Alat ini diharapkan dapat digunakan oleh masyarakat dan pemerintah untuk mengendalikan zat beracun yang dikeluarkan melalui asap rokok dengan jalan mengendalikan asap rokok pada smoking area.
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kondisi pencemaran udara karena asap rokok sangat berpengaruh bagi kesehatan
manusia. Pengaruh yang paling utama berupa penularan penyakit bersifat airborne
diseases (penyakit yang ditularkan melalui udara). Pencemaran udara ini akan
berpengaruh terhadap angka kesakitan (morbidity) dan angka kematian (mortality) dari
berbagai jenis penyakit.
Analisis WHO (World Health Organization), badan organisasi kesehatan dunia
menunjukan bahwa efek buruk asap rokok lebih besar bagi perokok pasif dibandingkan
perokok aktif. Ketika perokok membakar sebatang rokok dan menghisapnya, asap yang
dihisap oleh perokok disebut asap utama (mainstream) dan asap yang keluar dari ujung
rokok (bagian yang terbakar) dinamakan asap sampingan (side steam). Asap sampingan
ini terbukti mengandung lebih banyak hasil pembakaran tembakau dibandingkan pada
asap utama. Asap ini mengandung Karbon Monoksida 5 kali lebih besar, Tar dan Nikotin
3 kali lipat, Amonia 46 kali lipat, Nikel 3 kali lipat, dan Nitrosamina (zat penimbul
kanker) yang kadarnya mencapai 50 kali lebih besar pada asap sampingan dibanding
dengan kadar pada asap utama. Demikian juga zat-zat racun lainnya dengan kadar yang
lebih tinggi terdapat pada asap sampingan.
Salah satu cara untuk mengurangi asap rokok agar tidak mengganggu orang lain
yang tidak merokok, terutama dalam ruangaan merokok / smooking area, dibuatlah suatu
rokok. Alat ini diharapkan dapat mengatasi solusi tentang masalah polusi asap rokok
yang terdapat dalam suatu ruangan.
Penelitian ini diilhami oleh penelitian sebelumnya yang berjudul
“PERANCANGAN SISTEM PENDETEKSI ASAP ROKOK DAN GAS LPG
BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMega16” (Ganef Saputro: STMIK
Amikom Yogyakarta 2011), Dengan merujuk dari referensi sebelumnya, maka dalam
penelitian selanjutnya akan dikembangkan alat berjudul “Rancang Bangun Sistem
Pengendali Kadar Asap Pada Area Merokok Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8535”.
Perencanaan sistem kerja alat tersebut diharapkan dapat membantu mengembalikan
kesegaran udara terhadap polusi asap rokok dalam suatu ruangan dan memberikan
kenyamanan pada semua orang yang berada dalam ruangan tersebut serta menghemat
biaya listrik dengan system otomatisasi penggunaan fan pembuangan asap rokok.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang tersebut maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai
berikut:
a. Bagaimana merancang dan membuat suatu alat yang dapat mengendalikan asap
rokok dalam ruang tertutup?
b. Bagaimana sistem kerja dari sensor asap yang digunakan pada alat pengendali asap
rokok berbasis mikrokontroler?
c. Bagaimana mengaplikasikan mikrokontroler sebagai pusat control alat pengendali
1.3 BATASAN MASALAH
Agar masalah dalam penelitian tidak meluas, maka permasalahan dibatasi
sebagai berikut:
a. Hanya membahas sistem kerja dan karakteristik dari sensor gas .
b. Tidak membahas internal sensor secara detail maupun tingkat ketahanan sensor.
c. Tidak membahas fan dan alarm yang akan digunakan secara detail.
d. Tidak membahas peletakan alat pada ruangan secara detail.
e. Tidak membahas waktu yang dibutuhkan alat untuk membersihkan asap rokok
dari ruangan secara detail.
1.4 TUJ UAN
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membuat suatu instrumentasi
yaitu:
a. Merancang dan membuat suatu alat yang dapat mengendalikan asap rokok dalam
ruang tertutup.
b. Mengetahui sistem kerja dari sensor suhu dan sensor asap yang digunakan pada alat
pengendali asap rokok berbasis mikrokontroler ATMEGA8535.
c. Mengaplikasikan mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai pusat kontrol alat
pengendali asap rokok.
1.5 MANFAAT
a. Melatih kemampuan mahasiswa untuk memecahkan suatu permasalahan yang ada,
yaitu membuat perangkat elektronik sistem pengendali kadar asap untuk membantu
kerja manusia,
b. Dengan perancangan alat ini diharapkan dapat membantu mengatur sirkulasi udara di sebuah
smooking area pada gedung perkantoran atau instansi dan di tempat-tempat umum yang
menyediakan tempat untuk merokok dengan menggunakan blower dengan kontrol otomatis,
sehingga pengguna merasa nyaman berada di tempat tersebut.
c. Dengan adanya otomatisasi penggunaan blower maka biaya listrik dapat ditekan
seminimal mungkin tergantung penggunaan.
1.6 METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai
berikut:
a. Metode pustaka
Mencari data-data yang berkaitan dengan alat yang akan dibuat, dari literatur
buku-buku, jurnal-jurnal, majalah-majalah elektronika dan situs-situs intenet untuk
mampelajari hal-hal sebagai berikut:
1) Karakterisitik mikrokontroler ATMEGA8535 termasuk cara pemrograman dan
interface-nya .
2) Karakterisitik sensor gas MQ-135
b. Metode perencanaan dan pembuatan alat
Untuk membuat alat ini dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
1)Mencoba-coba alat/rangkaian sesuai dengan data-data yang telah diperoleh sesuai
2)Melaksanakan perencanaan tiap-tiap blokdiagram dari hasil coba-coba yang
dianggap rangkaian paling efektif yang kemudian digabungkan sehingga menjadi
satu sistem.
c. Mempersiapkan komponen yang diperlukan
Antara lain sebagai berikut:
1)Mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai pengendali sistem. Komponen ini dipakai
karena mudah diperoleh dipasaran dengan harga yang relatif murah, bisa
digunakan untuk berbagai macam keperluan serta mudah memrogramnya karena
mamiliki fitur ISP (In-System Programming).
2) Sensor gas MQ-135 sebagai suatu piranti yang mengubah suatu besaran
(Isyarat/energi) fisik menjadi besaran fisik lain, yang dalam hal ini pengubahan ke
bentuk besaran elektrik. Pada sistem ini digunakan sensor gas yaitu sensor gas
MQ-135.
3)LCD sebagai penampil kadar asap yang terdapat dalam suatu ruangan, selain itu
juga berfungsi sebagai tanda peringatan ketika kadar asap sudah melebihi batas.
4) Fan DC, kipas angin 5 volt DC berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran
sirkulasi udara.
5) Alarm sebagai penanda jika kadar asap sudah melebihi batas yg telah ditetapkan.
d. Pembuatan alat
Perakitan tiap-tiap blok dan penggabungan tiap-tiap blok menjadi satu sistem.
pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat telah bekerja
dengan baik. Pengujian dilakukan pada tiap-tiap blok, kemudian dilakukan pengujian
sistem secara keseluruhan.
f. Konsultasi dengan dosen pembimbing serta mencari sumber informasi yang
berhubungan dengan pembuatan tugas akhir.
1.7 SISTEMATIKA PENULISAN
Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini adalah :
a. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan,
manfaat, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
b. BAB II LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dibahas mengenai teori dasar yang mendukung dalam perencanaan
sistem serta penjelasan tentang komponen- komponen yang menunjang perealisasian alat.
c. BAB III PERANCANGAN SISTEM
Bab ini membahas tentang realisasi perangkat keras dan diagram alir perangkat
lunak.
d. BAB IV PENGUJIAN SISTEM
Bab ini membahas tentang cara pengujian dan hasil pengujian sistem yang telah
direalisasikan.
e. BAB V PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dan saran-saran pengembangan lebih lanjut dari alat
7
TINJ AUAN PUSTAKA
Bab ini akan menjelaskan dari bagian – bagian peralatan yang digunakan yang menyangkut kebutuhan hardware dan kebutuhan software dalam pembuatan alat untuk Pengontrolan kadar asap pada smooking area berbasis mikrokontroler.
2.1 Kebutuhan Hardware
Dalam pembuatan sistem pengendali kadar asap pada smooking area ini dibutuhkan suatu kebutuhan. Kebutuhan ini menyangkut kebutuhan hardware dan kebutuhan software untuk mendukungnya. Dan kebutuhan tersebut sangat mempengaruhi dalam pembuatan sistem pengontrolan portal.
Adapun hardware yang digunakan dalam perancangan sistem pengendali kadar asap pada smooking area yaitu mikrokontroler tipe ATMEGA8535, sensor gas MQ-135, LCD, Fan DC, Alarm.. Kebutuhan ini nantinya akan berpengaruh dalam sistemnya.dan kebutuhan perangkat keras tersebut mudah di temui di pasaran.
Tanpa adanya kebutuhan ini maka sistem tidak akan berjalan dan tidak dapat difungsikan. Beberapa penjelasan tentang kebutuhan perangkat keras yang mendukung pembuatan sistem keamanan ini akan di jelaskan dibawah ini.
2.1.1 Pengenalan Mikr okontroler
microwave oven, televisi, mesin cuci, sistem keamanan rumah, PDA, dll.
Mikrokontroler dapat kita gunakan untuk berbagai aplikasi misalnya untuk pengendalian, otomasi industri, telekomunikasi, dan lain-lain. Keuntungan menggunakan mikrokontroler yaitu harganya murah, dapat di program berulang kali, dan dapat kita program sesuai dengan keinginan kita. Saat ini banyak mikrokontroler yang ada dipasaran yaitu Intel 8048 dan 8051(MCS 51), Motorola 68HC11, Microchip PIC, Hitachi H8, dan Atmel AVR.
Salah satu mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu mikrokontroler AVR, AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instruction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada tahun 1996. AVR mempunyai kepanjangan Advanced Versatile RISC atau Alf and Vegard’s Riscproessor yang berasal dari nama dua mahasiswa Norwegia Institute of Technology (NTH), yaitu alf-Egil Bogen danVegard Wollan.
berbagai keperluan lain. Secara umum mikrokontroler AVR dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu Tiny AVR, AVR, dan MegaAVR seperti yang dapat dilihat pada tabel 1.1 berikut.
Tabel 1.1. Perbedaan seri AVR berdasarkan jumlah memori
Microcontroler AVR Memori (byte)
Jenis Paket IC Flash EEPROM SRAM
Tiny AVR 8-32 pin 1-2 K 61-128 0-128
AVR (classic AVR) 20-44 pin 1-8 K 128-312 0-1K
Mega AVR 32-64 pin 8-128 K 312-4K 312-4K
2.1.1.1Fitur-fitur Mikrokontroler ATMega8535
Adapun kapabilitas detail ATmega8535 adalah sebagai berikut
a. Sistem mikrokontroler 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16
MHz.
b. Memiliki memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM
(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.
c. Memiliki ADC (Analog Digital Converter) internal dengan ketelitian 10 bit
sebanyak 8 saluran.
d. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
e. Enam pilihan mode sleep, untuk menghemat penggunaan daya listrik.
( Wardana lingga, 2006)
2.1.1.2 Ar sitektur mikr okontroler ATmega8535
Dari gambar 2.1 blok diagram tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535
memiliki bagian-bagian sebagai berikut :
a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D
b. CPU yang memiliki 32 buah register
c. SRAM sebesar 512 byte
d. Flash memory sebesar 8kb yang memiliki kemampuan Read While Write
e. EEPROM sebesar 512 byte dapat diprogram selama beroperasi
f. Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembanding
g. Two wire serial Interface
h. Port antarmuka SPI
i. Unit interupsi internal dan eksternal
j. Port USART untuk komunikasi serial
k. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran
l. Watchdog Timer dengan osilator internal
m. Antarmuka komparator analog (Wardana lingga, 2006)
2.1.1.3Konfigurasi pin ATMega8535
IC mikrokontroler dikemas (packging) dalam bentuk yang berbeda. Namun pada
dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah satu bentuk
Gambar 2.2 konfigurasi pin ATmega8535
Berikut ini adalah penjelasan fungsi tiap kaki : a. Port A
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, ataudiisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.
b. Port B
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat
member arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B
bersesuaian sebagai input, atau di isi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternative khusus.
c. Port C
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat member arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternative sebagai oscillator untuk timer/counter.
d. Port D
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum
Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternative khusus seperti yang dapat dilihat dalam table berikut.
e. VCC dan RESET
selama minimal 2 machine cycle maka sistem akan di-reset. g. XTAL1 dan XTAL2
XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit, sedangkan XTAL2 adalah output dari inverting oscillatoramplifier.
i. AVcc
Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung keVcc melalui lowpass filter.
j. AREF dan GND
AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc diberikan kekaki ini sedangkan GND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah.
(Heryanto dan Adi, 2008)
2.1.1.4Organisasi Memori
ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program
yang terpisah. Sebagai tambahan, ATmega8535memiliki fitur suatu EEPROM Memori
untuk penyimpanan data.
a. Memori Data
Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum, 64 buah register
I/O,dan 512 byte SRAM Internal. Register keperluan umum menempati space data pada
alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusus untuk menangani
dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk
mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register,
timer/counter, fungsi–fungsi I/O, dan sebagainya. Alamat memori berikutnya digunakan
untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori
data ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.3 peta memori data AVR ATmega8535
b. Memori Pr ogram
Gambar 2.4 peta memori program AVR ATmega8535
2.1.1.5Register
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi
yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU
mikrokontroler.
Gambar 2.5 Status Register ATMega8535
Bit7 -->I (Global Interrupt Enable), Bit harus di Set untuk mengenable semua jenis interups. (Heryanto dan Adi, 2008)
2.1.2 Sensor Gas MQ-135
Sensor adalah suatu piranti yang mengubah suatu besaran (Isyarat/energi) fisik menjadi besaran fisik lain, yang dalam hal ini pengubahan ke bentuk besaran elektrik. Pada sistem ini digunakan sensor gas yaitu sensor gas MQ-135.
Gambar 2.6 : sensor gas MQ135
Dt-sense lpg sensor merupakan modul sensor yang berbasiskan MQ-135,
yaitu sensor yang bereaksi terhadap kadar gas LPG, iso-butana, propana dan LNG
dalam udara. Modul ini memiliki keluaran data digital serta
desain hardwareminimalis yang akan memudahkan user untuk proses
implementasinya. Dt-sense lpg sensor cocok digunakan untuk aplikasi
pendeteksian serta penanggulangan kebocoran gas pada lingkungan rumah tangga maupun industri. Dt-sense lpg sensor didesain menggunakan komponen SMD berkualitas agar dapat digunakan pada aplikasi yang memerlukan performa handal serta kebutuhan space yang minimal. Pada sisi antarmuka, tersedia dua buah pilihan untukuser yaitu UART TTL dengan baud rate 38400 bps atau I2C yang memungkinkan modul untuk di-cascade hingga 8 buah.
Sensor ini memiliki panjang 5,6 cm, lebar 4 cm dan tinngi 3,4 cm. berikyt adalah spesifikasi sensor gas MQ-135 :
1. Tegangan kerja : 5 VDC.
3. Range deteksi : 200 - 10000 ppm.
5. Menggunakan ADC 10-bit untuk konversi data analog dari sensor.
6. Memiliki output berupa data digital dengan nilai 0 - 1023 (hasil konversi
ADC).
7. Terdapat 1 buah variable resistor untuk pengaturan nilai threshold secara
manual.
8. Disediakan beberapa jumper untuk konfigurasi pull-up I2C, resistor beban,
serta variable resistor threshold.
9. Memiliki fitur kendali on/off dengan 2 mode kerja pilihan
yaitu hysterisis dan window.
10. Pin I/O yang kompatibel dengan level tegangan TTL dan CMOS.
11. Memiliki 2 buah LED sebagai indikator.
12. Dilengkapi dengan rangkaian EMI filter untuk mengurangi gangguan
elektromagnetik.
13. Kompatibel dengan sensor gas :
a. MQ-3 (alkohol).
b. MQ-4 (metana).
c. MQ-6 (LPG).
e. MQ-135 (kualitas udara).
f. MG-811 (karbon dioksida).
Rangkaian dasar sensor gas ini disajikan pada gambar 2.7. Tegangan (Vc) digunakan memberi energi elemen sensor yang mempunyai hambatan (Rs) antara dua elektroda sensor dan terhubung secara serial dengan resistor (RL). Sinyal sensor diukur secara tidak langsung melalui perubahan tegangan yang melewati hambatan RL. Nilai Rs diperoleh dari persamaan berikut:
Dalam hal ini,
RL = hambatan antara kedua elektroda pada sensor (Ohm) VC = tegangan rangkaian (Volt)
Vout = tegangan keluaran (Volt)
RS = hambatan variabel sensor (Ohm).
Gambar 2.7 Skema Rangkaian Sensor Asap
2.1.3 LCD (Liquid Crystal Display)
Gambar 2.9: LCD 2x16 2.1.4 Fan DC
Kipas angin 5 volt DC atau fan 5 volt DC berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran sirkulasi udara. Bagian utama penyusun fan adalah motor DC. Prinsip kerja motor pada fan DC pada dasarnya adalah sama dengan prinsip kerja motor DC umumnya, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.10 berikut ini. (sumber : http://elektronika-elektronika.blogspot.com)
2.1.5 Alarm Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm), seperti yang bisa dilihat pada Gambar 2.11 dibawah ini . (Sumber : http://elektronika-elektronika.blogspot.com/2007/04/buzzer.html)
2.2 kebutuhan Software
Software atau perangkat lunak adalah program-program yang diperlukan untuk menjalankan perangkat kerasnya (hardware) dan merupakan komponen di dalam suatu sistem data berupa instruksi untuk mengontrol suatu sistem. Fungsi dari software sendiri yaitu :
a. Mengidentifikasi data
b. Menyampaikan aplikasi program sehingga seluruh device di dalam sistem dapat terkontrol.
c. Mengatur pekerjaan atau job secara efisien.
2.2.1 CodeVision AVR
Gambar 2.12 CodeVision AVR
CodeVision AVR merupakan yang terbaik bila dibandingkan dengan kompiler \u 2013 kompiler yang lain karena beberapa kelebihan yang dimiliki oleh CodeVision AVR antara lain :
a. Menggunakan IDE (intergrated Development Environment).
b. Fasilitas yang disediakan lengkap (mengedit program, mengompile program, mendownload program) serta tampilanya yang terlihat menarik dan mudah dimengerti. Kita dapat mengatur settingan editor sedemikian rupa sehingga membantu memudahkan kita dalam penulisan program.
c. Mampu membangkitkan kode program secara otomatis dengan menggunakan fasilitas CodeWizard AVR.
e. Memiliki fasilitas debugger sehingga dapat menggunakan software compiler lain untuk mengecek kode assembler-nya, contohnya AVR Studio.
f. Memiliki terminal komukasi serial yang terintregasi dalam CodeVision AVR sehingga dapat digunakan untuk membantu pengecekan program yang telah dibuat khususnya yang menggunakan fasilitas komunikasi serial UART.
Selain library standar C, CodeVisionAVR juga mempunyai library tertentu untuk modul LCD alphanumeric, Bus I2C dari Philips, Sensor Suhu LM75 dari National Semiconductor, Real-Time Clock: PCF8563, PCF8583 dari Philips, DS1302 dan DS1307 dari Maxim/Dallas Semiconductor, Protokol 1-Wire dari Maxim/Dallas Semiconductor, Sensor Suhu DS1820, DS18S20, dan DS18B20 dari Maxim/Dallas Semiconductor, Termometer/Termostat DS1621 dari Maxim/Dallas Semiconductor, EEPROM DS2430 dan DS2433 dari Maxim/Dallas Semiconductor, SPI, Power Management, Delay, Konversi ke Kode Gray CodeVisionAVR juga mempunyai Automatic Program Generator bernama Code Wizard AVR . instruksi yang diperlukan untuk membuat fungsi-fungsi berikut:
a) Set-up akses memori eksternal b) Identifikasi sumber reset untuk chip c) Inisialisasi port input/output
g) Inisialisasi UART (USART) dan komunikasi serial berbasis buffer yang digerakkan oleh interupsi
h) Inisialisasi Pembanding Analog i) Inisialisasi ADC
j) Inisialisasi Antarmuka SPI k) Inisialisasi Antarmuka Two-Wire l) Inisialisasi Antarmuka CAN
m) Inisialisasi Bus I2C, Sensor Suhu LM75, Thermometer/Thermostat DS1621 dan Real-Time Clock PCF8563, PCF8583, DS1302, dan DS1307 n) Inisialisasi Bus 1-Wire dan Sensor Suhu DS1820, DS18S20
o) Inisialisasi modul LCD (Agus bejo, 2008)
2.2.2 Compiler atau Penerjemah
(compiler) adalah sebuah program komputer yang berguna untuk menerjemahkan program komputer yang ditulis dalam bahasa pemrograman tertentu menjadi program yang ditulis dalam bahasa pemrograman lain.
2.2.3 Bahasa Pemrograman C
mesin. Bahasa C dirancang oleh Dennis M. Ritchie pada tahun 1972 di AT&T Bell Labs. Bahasa C dikembangkan dari bahasa BPCL (Basic Combined Programming Language ) dan bahasa B. Bahasa BPCL di kembangkan oleh
Martin Richard pada tahun 1967 sebagai bahasa system operasi dan compiler. Ken Thompson pada tahun 1970 telah merancang bahasa B dengan memasukkan feature BPCL. Bahasa B dirancang untuk membuat system operasi UNIX/LINUX untuk computer DEC PDP-7 pada Bell Laboratories. (Bayu, 2011)
2.2.4 DipTrace PCB
autorouter eksternal. alat manual Smart routing memungkinkan pengguna untuk menyelesaikan desain dan untuk mendapatkan hasil yang mereka inginkan dalam sekejap mata. tembaga Akurat bentuk berbasis sistem tuangkan dengan mengisi jenis yang berbeda mungkin dan termal dapat digunakan untuk membuat pesawat atau untuk mengurangi biaya produksi. Fitur penting lainnya adalah Peraturan Periksa Listrik (ERC), Desain Peraturan Check (DRC) dan Net Konektivitas Periksa - fungsi yang memeriksa sambungan di skematis oleh aturan yang berbeda (pin jenis, hubung singkat, dll), jarak antara obyek tata letak, yang memastikan akurasi papan, dan konektivitas dari semua jaring tidak tergantung pada bagaimana mereka berhubungan (dengan jejak, termal atau bentuk). modul DipTrace memungkinkan Anda untuk skema pertukaran, layout dan perpustakaan dengan EDA lain dan paket CAD. DipTrace Schematic Capture dan PCB Layout juga mendukung format netlist populer dan rempah-rempah. format Output adalah DXF, Gerber, Drill dan G-kode. perpustakaan standar meliputi 50.000 + komponen.
(Suryo, 2011)
2.3 Tinjauan Umum 2.3.1 Asap Rokok
dan ibu-ibu, yang terpaksa menjadi perokok pasif karena ayah atau suami mereka merokok di rumah. Perokok pasif mempunyai resiko lebih tinggi untuk menderita kanker paru-paru dan penyakit jantung iskhemia. Sedangkan pada janin, bayi dan anak-anak, mempunyai resiko lebih besar untuk menderita bronchitis, pneumonia, berat badan rendah, infeksi rongga telinga dan asma.
Ada dua macam asap rokok yang mengganggu kesehatan, yaitu asap utama (main stream) dan asap sampingan (side stream). Asap utama (main stream) adalah asap yang dihisap oleh si perokok. Asap sampingan (side stream) adalah asap yang merupakan pembakaran dari ujung rokok yang kemudian menyebar ke udara. Asap sampingan memiliki konsentrasi yang lebih tinggi, karena tidak melalui proses penyaringan yang cukup, dengan demikian pengisap asap sampingan memiliki resiko yang lebih tinggi untuk menderita gangguan kesehatan akibat rokok (Tjandra, 2002).
Beberapa racun utama yang terdapat pada asap rokok adalah sebagai berikut :
a. Tar
Tar adalah kumpulan dari beribu-ribu bahan kimia dalam komponen padat asap rokok, dan bersifat karsinogen. Pada saat rokok dihisap, tar masuk ke dalam rongga mulut sebagai uap padat. Setelah dingin, akan menjadi padat dan membentuk endapan berwarna cokelat pada permukaan gigi, saluran pernapasan, dan paru-paru. Pengendapan ini bervariasi antara 3-40 mg per batang rokok, sementara kadar tar dalam rokok berkisar 24 – 45 mg.
b. Nikotin
Zat yang paling sering dibicarakan dan diteliti orang, meracuni saraf tubuh, meningkatkan tekanan darah, menimbulkan penyempitan pembuluh darah tepi, dan menyebabkan ketagihan dan ketergantungan pada pemakainya. Kadar nikotin 4-6 mg yang diisap oleh orang dewasa setiap hari sudah bisa membuat seseorang ketagihan. Di Amerika Serikat, rokok putih yang beredar di pasaran memiliki kadar 8-10 mg nikotin per batang, sementara di Indonesia berkadar nikotin 17 mg per batang..
c. Karbon monoksida (CO)
d. Hidrogen Sianida (HCN)
Hidrogen sianida merupakan sejenis gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak memiliki rasa. Zat ini merupakan zat yang paling ringan, mudah terbakar dan sangat efisien untuk menghalangi pernapasan dan merusak saluran pernapasan. Sianida adalah salah satu zat yang mengandung racun yang sangat berbahaya. Sedikit saja sianida dimasukkan langsung ke dalam tubuh dapat mengakibatkan kematian.
e. Metana
Sebagai komponen utama gas alam, metana adalah sumber bahan bakar utama. Metana terkandung dalam asap kebakaran hutan, kenalpot mobil, asap tembakau. Metana dapat merusak ozon yang dapat merusak kesehatan manusia. Apabila gas metana tinggi, dapat mengurangi kadar oksigen di atmosfer di bawah 19,5% sehinga akan menyebabkan sesak nafas.
f. Timahhitam
Timah hitam yang dihasilkan oleh sebatang rokok sebanyak 0,5 ug. Sebungkus rokok (isi 20 batang) yang habis diisap dalam satu hari akan menghasilkan 10 ug. Sementara ambang batas bahaya timah hitam yang masuk ke dalam tubuh adalah 20 ug per hari. Bisa dibayangkan, bila seorang perokok berat menghisap rata-rata 2 bungkus rokok per hari, berapa banyak zat berbahaya ini masuk ke dalam tubuh
2.3.2 Karbon monoksida dan dampaknya terhadap kesehatan
Karbonmonoksida atau CO adalah suatu gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan juga tidak berasa. Gas CO dapat berbentuk cairan pada suhu dibawah -129OC. Gas CO sebagian besar berasal dari pembakaran bahan fosil dengan udara, berupa gas buangan. Secara alamiah gas CO juga dapat terbentuk, walaupun jumlahnya relatif sedikit, seperti gas hasil kegiatan gunung berapi, proses biologi dan lain-lain. Karbon monoksida (CO) apabila terhisap ke dalam paru-paru akan ikut peredaran darah dan akan menghalangi masuknya oksigen yang akan dibutuhkan oleh tubuh. Hal ini dapat terjadi karena gas CO bersifat racun metabolisme, ikut bereaksi secara metabolisme dengan darah. Seperti halnya oksigen, gas CO bereaksi dengan darah (hemoglobin) :
Hemoglobin + O2 –> O2Hb (oksihemoglobin)
Hemoglobin + CO –> COHb (karboksihemoglobin)
waktu yang cukup lama (perokok berat) konsentrasi CO-Hb dalam darahnya sekitar 6,9%. Hal inilah yang menyebabkan perokok berat mudah terkena serangan jantung.
35
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai proses perancangan system pengendali asap rokok pada smooking area. Proses pembuatan sistem dalam sub-bab ini akan dibagi menjadi beberapa tahap antara lain : analisa sistem dan perancangan system meliputi perancangan perangkat keras, perancangan perangkat lunak.
3.1 Analisis Sistem
Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah yang terdapat dalam bab sebelumnya dapat diketahui perancangan yang dilakukan adalah membuat simulasi sistem pengendali asap rokok pada smooking area.
Sistem pengendali asap rokok pada smooking area ini diterapkan dengan menjalankan program yang dibangun dengan menggunakan Codevision AVR pada mikrokontroler ATMEGA 8535 sedangkan untuk bagian pembuatan perangkat keras yang meliputi perangkat mekanik serta perangkat elektronik. Pembuatan perangkat mekanik terdiri dari desain mengenai miniatur itu sendiri yaitu pembuatan box asap yang disertai dengan jendela fan. Sedangkan pembuatan pembuatan perangkat keras elektronik terdiri dari pembuatan rangkaian sistem mikrokontroler ATMEGA8535.
3.2 Diagram Blok Penelitian
gambaran umumnya dimulai dari sensor asap bekerja untuk mendeteksi asap dalam suatu ruangan. Adanya asap mengakibatkan perubahan nilai resistansi pada sensor sedemikian sehingga menghasilkan perubahan nilai tegangan output pada sensor. Nilai tegangan output pada sensor tersebut diproses oleh rangkaian pengondisi sinyal (RPS) kemudian diumpankan ke A/D untuk diubah kedalam sinyal digital. Sinyal digital yang sudah didapat kemudian diproses mikroprosessor untuk memperoleh suatu output yang diinginkan yaitu mengendalikan fan.
Dalam pembuatan alat ini terdiri dari dua fan yang berfungsi untuk mengeluarkan asap dalam suatu ruangan dan satu alarm buzzer yang berfungsi untuk memberikan bunyi peringatan ketika kadar asap dalam ruangan tersebut sudah terlalu banyak. Cara kerja alat ini adalah apabila kadar asap dalam suatu ruangan mencapai kisaran 25-50 ppm maka fan1 akan bekerja dengan membuang asap keluar ruangan. Jika kadar asap dalam suatu ruangan mencapai > 50ppm maka maka fan1 dan fan2 akan bekerja serta alarm buzzer akan memberikan bunyi peringatan ketika kadar asap melebihi 50ppm. Berikut Gambar 3.1 adalah penjelasan Diagram Blok Penelitian.
3.2.1 Blok Masukan
Blok masukan terdiri dari sensor gas MQ-135 yang berfungsi untuk mendeteksi asap dalam suatu ruangan. Adanya asap mengakibatkan terjadinya perubahan nilai tegangan output pada sensor. Perubahan nilai tegangan inilah yang nantinya akan diproses oleh mikrokontroler ATMega8535 untuk memperoleh output yang diinginkan yaitu menggerakkan fan dan buzzer.
3.2.2 Blok Proses
Mikrokontroler produk dari seri ATMEGA8535 menjadi komponen utama pada rangkaian kendali ini, mikrokontroler ini terprogram perangkat lunak sebagai pemroses dari tegangan yang dihasilkan oleh blok masukan yaitu sensor gas MQ-135. Mikrokontroler yang telah terprogram menjadi otak dari perancangan alat, selanjutnya siap untuk dihubungkan dengan bagian lain atau input – output (I/O). 3.2.3 Blok Keluar an
Blok keluaran terdiri atas fan dc dan alarm buzzer. Fan dc berfungsi untuk mengeluarkan asap dalam suatu ruangan sedangkan alrm buzzer berfungsi sebagai tanda peringatan ketika kadar asap dalam suatu ruangan sudah terlalu tinggi. 3.3 Perancangan Sistem
Dalam merancang suatu simulasi maka kita perlu menentukan jenis – jenis atau spesifikasi perangkat keras yang akan kita gunakan. Hal ini merupakan persiapan awal yang harus dilakukan.
3.3.1 Kebutuhan Perangkat Keras
Perangkat keras minimal yang digunakan untuk membuat simulasi pegendali kadar asap pada smooking area yang berbasis mikrokontroler ini adalah sebagai berikut :
a. Mikrokontroler
Rangkaian ini menggunakan ATMega8535 dengan menggunakan IC ATMega8535 yang digunakan sebagai minimum system. Rangkaian ini berfungsi sebagai otak yang mengatur jalannya rangkaian secara keseluruhan.
b. Relay
Relay adalah komponen yang bekerja berdasarkan induksi elektromagnet. Bilamana suatu gulungan kawat penghantar (coil) dialiri arus akan timbul medan magnet yang mengelilingi penghantar tersebut untuk menggerakkan kontak beban relay. Pada perancangan ini, beban yang harus dikontrol oleh mikrokontroler adalah fan blower dan alarm. Untuk menjalankannya membutuhkan relay, yang mana dibutuhkan driver relay untuk menggerakannya.
c. Catu Daya
menstabilkan tegangan. Fungsi lainnya yaitu menurunkan tegangan dari 220 V AC ke 5 V DC. Jadi secara garis besar fungsi rangkaian catu daya adalah untuk menurunkan tegangan dari 220 VAC ke 5 V DC serta menstabilkan tegangannya
d. Sensor
Sensor digunakan untuk memberikan input yang nantinya akan dibaca oleh mikrokontroler. Sensor disini menggunakan sensor gas MQ-135 untuk mendeteksi kadar asap dalam suatu ruangan.
e. Box (simulator smooking area)
Box (simulator smooking area) yang digunakan dalam alat ini menggunakan bahan dari akrilik.
3.3.2 Kebutuhan Perangkat Lunak
Perangkat lunak yang dapat digunakan untuk membuat program dan membuat simulasi rangkaian dalam membuat suatu pengendalian pintu air otomatis adalah sebagai berikut :
a. Codevision AVR C Compiler
Codevision AVR C Compiler adalah aplikasi yang digunakan untuk
menuliskan program yang akan dibuat yang akan disimpan dalam ekstensi *.c. Kemudian dapat meng – compile menjadi ekstensi *.hex. Setelah itu men – download – kan file *.hex ke dalam minimum system ATMega8535.
b. Diptrace PCB
terdiri dari 4 modul: Layout PCB dengan efisien-router auto, Schematic Capture, Komponen dan Editors Pola yang memungkinkan Anda untuk merancang komponen perpustakaan Anda sendiri
3.4 Perancangan Perangkat Keras
Dalam perancangan sistem diperlukan alur suatu proses yang sistematis dan terarah sehingga dapat terencana dengan baik. Tahap – tahap yang akan dibahas dari awal sampai akhir adalah sebagai berikut.
3.4.1 Mikrokontroler ATMega8535
Dalam sistem ini mikrokontroler yang di pakai adalah tipe ATMega8535 karena mikrokontroler tersebut harganya yang terjangkau dalam membuat sistem. Gambar 3.2 di bawah ini adalah rangkaian schematic dari sitem keseluruhan yang dibuat dengan menggunakan software diptarce pcb
Penggunaan masing-masing port I/O mikrokontroler ATmega8535L dalam sistem ini adalah sebagai berikut.
a. Port A >input sensor gas MQ-135 b. Port C.0-C.7 > LCD.
c. Port D.1 > fan 1 d. Port D.2 > fan 2
e. Port D.3 > alarm buzzer
Mikrokontroler tipe ATMega8535 diatas terdapat beberapa port yang digunakan untuk menghubungkan dengan perangkat keras lainnya agar dapatmembentuk suatu system pengendali kadar asap yang dibuat saat ini.
Input yang berupa tegangan diolah oleh rangkaian pengkondisi sinyal agar diperoleh tegangan yang stabil , kemudian akan diumpankan kedalam port PA0 pada mikroprosessor ATMega8535 untuk diolah menjadi data digital sehingga dapat menghasilkan output yang diinginkan yaitu menggerakkan fan1&2 serta alarm buzzer. Fan 1 terhubung pada port PD.0, fan 2 pada port PD.1 dan alarm buzzer terhubung pada port PD.2 pada mikroprosessor ATMega 8535.
Tabel 3.1 Kombinasi Port Mikrokontroler ATMega8535
Port awal Kombinasi por t Keterangan
PD.0 - Saluran Relay 1 yang dapat menggerakkan fan1. PD.1 - Saluran Relay 2 yang dapat menggerakkan fan 2 PD.2 - Saluran Relay3 yang dapat menggerakkan alarm
3.5 Perancangan Perangkat Lunak
Pada pembuatan sistem pengendali kadar asap pada smooking area ini selain diperlukan perancangan kebutuhan perangkat keras atau kebutuhan hardware maka untuk mengimbanginya dengan membutuhkan perancangan kebutuhan perangkat lunak atau kebutuhan software juga.Yang mana sangat diperlukan untuk mengatur kerja dari rangkaian keseluruhan. Pertama – tama yang dibuat adalah program alir (flowchart) dan kemudian akan dilakukan pembuatan program untuk menjalankan sistemnya tersebut.
Pada pembuatan perangkat lunak harus melalui proses – proses uji coba secara Hardware maupun Software. Dalam aliran program di dalamnya menyangkut hardware yang diuji yang menyangkut sensor gas, mikrokontroler, fan dc dan alarm buzzer. Dimana nantinya akan disambungkan dengan Program yang alirannya telah ditentukan sebelumnya sehingga dapat dijalankan dengan baik. Tanpa adanya Aliran proses dalam bentuk flowchart ini maka pembuatan sistem masih kurang efisien dalam proses implementasinya.
3.6 Perancangan Maket
Dalam pembuatan sistem pengendali kadar asap pada smooking area ini dibutuhkan perancangan maket atau miniatur dalam melakukan uji coba dengan menggunakan mikrokontroler. Yang mana maket ini terbuat dari Akrilik atau mika sebagai bahan simulasi smooking area serta hardware yang mendukung pembuatan sistem tersebut seperti yang dapat dilihat pada Gambar 3.4 dibawah ini.
45 BAB IV
IMPLEMENTASI SISTEM
Pada bab ini akan dibahas mengenai implementasi dari hasil analisis dan
rancangan sistem yang telah dibuat pada bab III, serta bagaimana cara sistem tersebut
dijalankan.
4.1 Alat-alat ya ng Digunakan
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai implementasi program, alat-alat
yang digunakan yaitu perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software)
yang dijabarkan sebagai berikut:
4.1.1 Pera ngkat Keras
Perangkat keras (hardware) yang digunakan adalah:
a. Rangkaian minimum Atmega8535.
b. Miniatur smooking area.
c. Fan dc.
d. Alarm buzzer.
e. LCD 2x16.
f. Sensor gas MQ-135.
4.1.2 Pera ngkat Lunak
Perangkat lunak (software) yang digunakan adalah:
b. CodeVisionAVR.exe
c. Bahasa C sebagai bahasa pemrograman untuk memprogram
mikrokontroler
d. AVR studio 2.05
4.2 Implementa si Ha r dwa re
Dalam pembuatan perangkat lunak simulasi pengendali kadar asap pada
smooking area berbasis mikrokontroler ini dibutuhkan suatu alat yang berguna
sebagai peraga sistem yang telah dibuat agar dapat mengetahui cara kerja sistem
secara keseluruhan dan untuk memastikan apakah sistem telah berjalan sesuai
perancangan, agar hardware dapat bekerja harus terhubung dengan rangkaian
mikrokontroler ATmega8535 dan komputer. Mikrokontroler ATmega8535 sebuah
media penyimpanan program yang kita buat. Implementasi mikrokontroler
ATmega8535 tersebut dapat dilihat pada sub bab sebagai berikut:
4.2.1 Rangkaian Minimum Mikr okontr oler ATmega8535
Pada rangkaian minimum ATmega8535 adalah rangkaian utama pada sistem
mikrokontroler ATmega8535. Didalam mikrokontroler Atmega8535 ada sebuah
program untuk menjalankan sebuah sistem yang ingin dijalankan. Gambar rangkaian
Gambar 4.1 rangkaian minimum ATmega8535
4.2.2 Implementa si Miniatur Smoking Ar ea
Pembuatan miniatur pengendalaian kadar asap pada smooking area berbasis
mikrokontroler ini digunakan untuk memberikan simulasi bagaimana cara kerja
sensor gas pada smoking area. sehingga dapat diketahui bagaimana kinerja dari mesin
tersebut jika pada keadaan yang sebenarnya.
Pembuatan miniatur ini menggunakan bahan dasar yaitu akrilik dengan
panjang ±20cm, lebar ±20cm dan tinggi ±20cm. Desain dari akrilik ini berbentuk box
persegi dengan atap seperti rumah dimana didalam box tersebut terdapat sensor gas
MQ-135 yang dapat mendeteksi adanya asap dalam ruangan tersebut. Selain sensor
gas juga terdapat dua buah fan dc yang berfungsi untuk membuang asap keluar
ruangan secara bergantian atau bersama-sama tergantung jumlah kadar asap dalam
Gambar 4.2 : miniatur smoking area
4.2.3 Implementa si Fan DC
Fan ini berfungsi ketika ada asap dalam suatu ruangan. Terdapat dua buah fan
untuk membuang asap keluar ruangan. Fan pertama mempunyai kapasitas lebih kecil
yaitu 5 volt dc sedangkan fan kedua mempunyai kapasitas 12 volt dc. Ketika kadar
asap berada kisaran 25-50 ppm maka fan pertama akan berjalan, ketika kadar asap
melebihi 50 ppm maka fan pertama dan kedua akan bekerja bersama-sama untuk
membuang asap keluar ruangan. Gambar tersebut bisa dilihat pada gambar 4.2
4.2.4 Implementa si Alar m Buzzer
Alarm buzzer adalah sebuah alat untuk memberikan bunyi peringatan ketika
kadar asap pada smooking area sudah berlebih. Hal ini dimaksudkan untuk
memberikan tanda kepada para pengguna smooking area agar mengurangi kadar asap
dengan cara keluar atau bergantian agar suasana dalam ruangan tersebut tetap
kondusif. Gambar tersebut bisa dilihat pada gambar 4.3
Ganbar 4.4 alarm
4.2.5 Implementa si LCD
LCD sistem kerja sebagai media informasi untuk mengetahui berapa besar
kadar asap didalam smookin area. Awal pertama LCD bekerja keluar kata- kata
berapa ppm kadar gas yang terkandung dalam ruangan tersebut.
4.2.6 Implementa si Sensor Gas MQ-135
Adanya asap mengakibatkan perubahan nilai resistansi pada sensor
sedemikian sehingga menghasilkan perubahan nilai tegangan output pada sensor.
Nilai tegangan output pada sensor tersebut diproses oleh rangkaian pengondisi sinyal
(RPS) kemudian diumpankan ke A/D untuk diubah kedalam sinyal digital. Sinyal
digital yang sudah didapat kemudian diproses mikroprosessor untuk memperoleh
suatu output yang diinginkan yaitu mengendalikan fan dan alarm, dan juga hasil
pemrosesan data oleh mikroprosessor tadi akan ditampilkan oleh LCD.
Gambar 4.6 : sensor gas MQ-135
4.3 Implementa si Softwar e di Mikrokontr oler
Bagian implementasi proses ini menjelaskan mengenai implementasi software
di mikrokontroler, sebagaimana rancangan sistem yang telah dibuat pada bab III.
4.3.1 Implementasi USB ISP MkII dan Mikr okontr oler pada AVR Studio
ver sion 4.19
Pada bagian ini merupakan gambaran koneksi software dengan hardware
komputer dengan hardware Atmega8535L. Untuk uji coba ISP ini digunakan untuk
mentransfer program dari aplikasi AVR Studio 4.19 ke mikrokontroler. Untuk
melakukan transfer menggunakan downloader dan semua alat termasuk
mikrokontroler harus dalam keadaan ON. Berikut adalah langkah-langkah untuk
mentransfer program CodeVision AVR :
a. Hubungkan kabel USB dari mikrokontroler ke PC, lalu nyalakan
mikrokontroler dan keadaan alat dalam posisi ON.
b. Langkah yang kedua install Avr studio versi 4.19 agar downloader USB
MkII bisa dijalankan.
c. Langkah yang ketiga yaitu buka aplikasi CodeVisionAVR dan pilih
>setting lalu pilih >programmer lalu pilih >AVR chip Programmer type
USB ISP nya yaitu atmel AVRISP MkII (USB) yang akan ditampilkan
seperti pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7. Setting Downloader USB
d. Setelah selesai setting USB dilakukan maka program bisa di tranfer ke
Persiapan pertama sebelum men-download adalah menghubungkan minimum
sistem ATMega835 dengan PC melalui USB port atau serial port tergantung
spesifikasi minimum sistemnya. Langkah berikutnya adalah membuat listing program
yang akan di-download-kan nantinya dengan CVAVR.
Langkah berikutnya setelah pengetikan listing program selesai adalah proses
compile, yaitu proses pengecekan adanya error pada listing program yang telah
dibuat, jika tidak terdapat error seperti pada Gambar 4.8 listing program dapat
disimpan. Program tersebut akan disimpan dengan ekstensi “.c”, agar dapat
di-download ke mikrokontroler maka ekstensi tersebut harus diubah dulu ke ekstensi
“.hex”, yaitu dengan cara “make” atau dengan kombinasi tombol “Shift+f9”, maka
akan tampak seperti pada Gambar 4.9
Gamba r 4.9 Screenshoot Proses Make
Langkah selanjutnya, untuk proses pengisian program ke mikrokontroler
ATMega8535 ( flash programming ) yaitu dengan cara menekan tombol “program
the chip” pada window make tadi
4.3.2 Listing Pr ogram
Berikut penggalan source code pada program di mikrokontroler. Simulasi
pengendalian kadar asap pada smoking area berbasis mikrokontroler. langkah
pertama yang harus diperhatikan adalah mendeklarasikan semua fungsi, dan semua
port pada mikrokontroler yang digunakan sebagai input dan output dari program yang
akan disusun yang mana port yang secara otomatis terbentuk saat membuat project
baru. Berikut ini adalah potongan program yang merupakan penentuan port pada
mikrokontroler.
#include <alcd.h>
unsigned int bacaNilaiSensorI2C(unsigned char alamatI2C) ;
// I2C Bus functions #asm
.equ __i2c_port=0x1B ;PORTA .equ __sda_bit=2
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=P State1=T State0=T
PORTA=0x0F; DDRA=0x00;
// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTB=0x00; DDRB=0x00;
// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
DDRC=0x00;
// Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=Out Func1=Out Func0=Out
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=0 State1=0 State0=0
PORTD=0x00; DDRD=0x07;
// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=0xFF
// INT1: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;
Potongan code diatas menjelaskan tentang inisialisasi mikrokontroler
menggunakan atmega8535 serta mengidentifikasi Port A sebagai input sensor,Port
D.0 sebagai penggerak kipas1, port D.1 sebagai pengerak kipas2, port D.2 sebagai
penggerak alarm. Port C.0-C.7 sebagai inputan LCD.
lcd_init(16);
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts("Hitung Kadar Gas"); delay_ms(1000);
lcd_clear();
Potongan code diatas menjelaskan tentang inputan LCD yaitu “hitung kadar
gas” yang nantinya akan ditampilak di LCD pada saat sistem dinyalakan.
while (1)
Potongan code diatas adalah kondisi ketika fan1 dinyalakan pada saat kadar
gas lebih dari 25 ppm. Fan1, fan2 dan alarm nyala ketika kadar gas melebihi 50 ppm.
Selain itu semua driver relay dalam kondisi off.
void konversi_sensor() {
sensor = bacaNilaiSensorI2C(0xE0);
// data akan berisi antara 0 - 1023 karena modul sensor menggunakan adc 10bit yaitu 1024 hitungan desimal
Vout=sensor*0.0048828125;
// mengetahui tegangan yang keluaran dari sensor (0.0048828125 berasal dari 5volt/1024)
Rsensor=(5*10000/Vout)-10000;
// mencari nilai resistansi sensor dari rumus pembagi tegangan "Vout=RLoad/(RLoad+Rsensor)*Vinput" menjadi
"Rsensor=(Vinput*RLoad/Voutput)-RLoad" dengan RLoad=10Kohm ppm=Rsensor/1000;
// ppm = nilai resistansi sensor / resistansi saat udara bersih (Rudara bersih=1kOhm)
}
Potongan source code diatas menjelaskan tentang konversi sensor dari
tegangan yang dihasilkan oleh sensor diolah menjadi kadar gas dalam ppm.
59 BAB V
PE NGUJ IAN DAN ANALISIS
Dalam Bab V ini dijelaskan untuk uji coba dalam tahap pelaksanaan dan
implementasi sistemnya dimana uji coba menyangkut uji coba dari programnya.
Selain uji coba juga dilakukan analisa dari hasil pengujian sistem yang telah dibuat
dan dijalankan.
5.1 Pengujian Alat
Secara umum, hasil pengujian ini untuk mengetahui apakah alat yang dibuat
dapat bekerja sesuai dengan spesifikasi perencanaan yang telah ditentukan.
Pengujian dilakukan untuk mengetahui kerja perangkat keras pada
masing-masing blok rangkaian penyusun system
5.1.1 Pengujian Mikrokontr oler Atmega8535
Untuk menguji mikrokontroler Atmega8535 yang telah berisi sebuah program
dengan meletakkan Atmega8535 tersebut pada socket yang telah dipasang pada PCB.
Setelah itu, mikrokontroler Atmega8535 diberi tegangan pada hardware sederhana
sebesar 12 Volt. Setelah diberi tegangan, mikrokontroler Atmega8535 dapat bekerja
sesuai dengan perintah-perintah pada program dan dapat dijalankan untuk proses
Gambar 5.1 :Mikrokontroler Atmega8535
5.2 Uji coba Sim ula si sistem pengend a li ka da r asap pa da smooking a r ea
b er ba sis m ikr okontr oler AT M E G A 8535 .
Dalam proses berhasil atau tidaknya suatu simulasi dibutuhkan uji coba
dengan cara menguji sistem pada kondisi udara dalam suatu ruangan merokok yang
telah di tetapkan dalam program system yang telah dirancang dan dibuat guna
mengetahui sejauh mana simulasi berjalan seperti yang diharapkan.
5.2.1 Uji coba Fan 1
Fan1 akan bekerja apabila kadar gas/asap pada suatu ruangan telah melampaui
Gambar 5.2 : fan1 on
Fan 1 bekerja apabila kadar asap pada ruangan mencapi >25 ppm, yg ditunjukkan
pada tampilan LCD, seperti yang dapat dilihat pada gambar 5.3 dibawah ini.
.
Ga mbar 5.3 : Inisialisasi 25-50 ppm.
Ga mbar 5.5 Merupakan tampilan dari LCD yang telah disetting/diatur pada
kadar gas diatas 25 ppm untuk menggerakkan .
5.2.2 Uji coba Fan 2
Fan2 akan bekerja apabila kadar gas/asap pada suatu ruangan mencapai nilai
diatas 50 ppm , dalam kondisi tersebut fan2 akan bekerja membuang asap keluar
ruanggan bersamaan dengan fan1. Seperti yang dapat dilihat pada gambar 5.4
Gambar 5.4 : fan1 & 2 on
Fan 1dan fan 2 bekerja bersamaan membuang asap keluar ruangan ketika kadar asap
sudah melampaui 50 ppm yang ditunjukkan pada tampilan LCD, seperti yang dapat
dilihat pada gambar 5.5.
.
Ga mbar 5.5 : Inisialisasi > 50 ppm.
Ga mbar 5.5 Merupakan tampilan dari LCD yang telah disetting/diatur pada
kadar gas diatas 50 ppm untuk menggerakkan fan 1 dan fan 2 secara bersama-sama .
5.2.3 Ujicoba Ala r m
Dalam simulasi ini alarm dibutuhkan ketika kadar asap dalam suatu ruangan
sudah tidak terkontrol lagi dengan memngeluarkan bunyi peringatan. Hal ini
memberi himbauan kepada pengunjung untuk mengurangi jumlah orang
yangmerokok pada ruangan tersebut. Berikut ini adalah gambar alarm, seperti
ditunjukkan pada gambar 5.6 dibawah ini.
Gambar 5.6 : alarm
5.3 Ana lisa Alat Secar a Keselur uhan
Tujuan pengujian alat secara keseluruhan untuk mendapatkan hasil dan
data-data secara keseluruhan dari awal rangkaian buka-tutup pintu air sampai bekerjanya
semua perangkat pada saat sistem tersebut dijalankan. Pengujian alat secara
keseluruhan dapat dilakukan dengan adanya program yang telah tersimpan pada
mikrokontroler
Dengan menjalankan program sesuai dengan fungsinya, maka sistem dapat
5.4 Hasil Pengujian
Untuk percobaan pengujian Simulasi pengendalian kadar asap pada
smooking area berbasis mikrokontroler ATmega 8535 ini dilakukan dalam
beberapa kondisi. Yaitu ketika kadar gas/asap pada ruangan mencapai 25 ppm,
kadar asap mencapai 50 ppm dan seterusnya.
Tabel 5.1. hasil pengujian sistem
No
Nilai (ppm)
Kondisi
Fa n1 Fan2 Alar m
1 0-25 Off off Off
2 25-50 On off Off
3 >50 On on On
Tabel 5.1. Merupakan hasil pengujian simulasi pengendalian kadar asap
pada smooking area berbasis mikrokontroler ATmega 8535 dengan kondisi kadar
asap yang berbeda-beda. semua jenis percobaan dapat berjalan dengan baik, dengan
kata lain sistem ini tidak mengalami kegagalan dalam pengujiannya.
Berikut ini adalah data pengujian sistem pengendali kadar asap pada
semoking area selama 10 menit pengujian yang ditampilkan pada table 5.2 dan grafik
Tabel 5.2 : hasil pengujian selama 10 menit
No Wa ktu (menit) Ka dar gas (ppm)
1 1 62
2 2 48
3 3 44
4 4 41
5 5 39
6 6 35
7 7 31
8 8 28
9 9 26
10 10 24
66 berfungsi membuang asap keluar ruangan agar kondisi udara dalam ruangan tersebut tetap stabil.
b. Dalam sistem kerja alat ini digunankan sensor asap MQ-135 sebagai inputan kadar asap yang nantinya akan diolah dalam kikrokontroler dan
ditampilkan dalam bentuk satuan Ppm.
c. Mikrokontroler akan mengolah setiap data yang diterima dari inputan sensor, kemudian akan dihasilkan output yang diinginkan, dalam hal ini
blower pembuangan dan alarm buzzer.
6.2 Sar an
a. Pada saat proses pengerjaan penulisan ilmiah, pengambilan materi alat yang akan dibuat diusahakan sesuai dengan kemampuan penguasaan materi karena pembuatan suatu rangkaian akan berjalan sesuai dengan yang diharapkan apabila menguasai materi dari alat tersebut yang akan memudahkan proses pengerjaan.
Xii
DAFTAR PUSTAKA
Agus Bejo, C & AVR, “Rahasia Kemudahan Bahasa C Dalam Mikrokontroler ATMega8535”, Yogyakarta, Indonesia: Graha Ilmu, 2008.
Bayu 2011,“Pengertian bahasa c”,
http://bayuzu.blogspot.com/2011/10/pengertian-bahasa-pemrograman-c.html ) diakses pada tanggal 30 oktober 2012.
Heryanto, Ary dan Wisnu, Adi. 2008. “Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMEGA8535”. Yogyakarta: Andi Offset
Suryo 2011, “Diptrace PCB”, http: //ikisuryo.blogdetik.com /index.php /archives / 103 diakses pada tanggal 30 oktober 2012.
Tjandra 2002, “bahaya asap rokok bagi kesehatan”, http://www.smallcrab.com/
kesehatan. Diakses pada tanggal 25 november 2012.
Wardhana, Lingga. 2006. “Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Ser ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi”. Yogyakarta: Andi Offset
“Pengertian MQ-135” ,
http://www.thaieasyelec.net/index.php/Sensors/GAS/Air-Quality-Control-Gas-Sensor-MQ-135/p_155.html diakses pada tanggal 30 oktober
2012.
“Dampak gas CO” , http://www.chem-is-try.org/ karbonmonoksida-dan-dampaknya-terhadap-kesehatan diakses pada tanggal 15 november 2012.
“Pengertian buzzer” , http://elektronika elektronika.blogspot.com/ 2007/04/
