ALAT UKUR KADAR ASAP ROKOK DALAM RUANGAN MENGGUNAKAN IOT DAN TAMPILAN LCD BERBASIS ARDUINO UNO PROJEK AKHIR 2 AMRI FERNANDO SIDABUTAR

(1)

1

ALAT UKUR KADAR ASAP ROKOK DALAM RUANGAN

MENGGUNAKAN IOT DAN TAMPILAN LCD BERBASIS ARDUINO UNO

PROJEK AKHIR 2

AMRI FERNANDO SIDABUTAR 152411019

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2019

Universitas Sumatera Utara

(2)

2 PERSETUJUAN

Judul : Alat Ukur Kadar Asap Rokok Dalam Ruangan Menggunakan IOT dan Tampilan LCD Berbasis Arduino Uno

Kategori : Projek Akhir 2

Nama : Amri Fernando Sidabutar NIM : 152411019

Program Studi : Diploma (D3) Metrologi dan Instrumentasi Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Juli 2019

i Universitas Sumatera Utara

(3)

3

PERNYATAAN

ALAT UKUR KADAR ASAP ROKOK DALAM RUANGAN

MENGGUNAKAN IOT DAN TAMPILAN LCD BERBASIS ARDUINO UNO

PROJEK AKHIR 2

Saya mengakui bahwa projek akhir 2 ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing di sebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2019

AMRI FERNANDO SIDABUTAR 152411019

ii Universitas Sumatera Utara

(4)

4

PENGHARGAAN

Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga Projek Akhir 1 ini dapat terselesaikan. Projek Akhir 1 ini buat Ayah dan Mama serta buat seluruh keluarga yang telah membantu, mendukung dan memberikan kelonggaran serta dukungan terhadap pendidikan saya hingga bisa seperti sekarang.

Serta orang-orang yang mendukung sehingga penulis dapat menyelesaikan Projek Akhir 1 ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada :

1. Yth.Bapak Dekan Dr. Kerista Sebayang, MS beserta jajarannya di lingkungan FMIPA USU 2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi

FMIPA

3. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc, selaku dosen pembimbing saya. Penulis sangat berterima kasih untuk setiap bimbingan, masukan, saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian tugas akhir ini.

4. Bapak Junedi Ginting, S.Si, M.Si selaku dosen penguji saya. Penulis sangat berterima kasih untuk setiap bimbingan, masukan, saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian tugas akhir ini.

5. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D3 Metrologi Dan Instrumentasi Departemen Fisika FMIPA-USU

6. Kepada Abangda Fatur Rahman S.Si dan Paulus Purba A.Md yang dengan semangat memberikan ilmunya dan sabar membantu menyelesaikan masalah rangkaian dan program yang sebegitu rumitnya sampai tuntas terimakasih atas bantuan yang sangat luar biasa.

7. Kepada teman-teman seperjuangan di D3 Metrologi dan Instrumentasi Stambuk 2015 atas dorongan dan kesabaran kalian untuk menghadapi teman seperti saya ini.

Tak ada gading yang tak retak tak ada sesuatu yang sempurna, begitu juga dengan Tugas Akhir saya ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna. Untuk itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat konstruktif guna perbaikan di masa mendatang. Dan berharap ini bermanfaat dan dapat menambah wawasan kita.

Medan, Juli 2019 Penulis,

AMRI FERNANDO SIDABUTAR

iii Universitas Sumatera Utara

(5)

5 ABSTRAK

Tujuan dalam perancangan dan pembuatan alat ukur kadar asap rokok dapat di manfaatkan di sebuah ruangan bebas asap rokok. dengan menggunakan alat ini dapat diketahui kadar asap pada ruangan secara otomatis. Sistem yang di buat terdiri dari arduino , sensor MQ 2 dan LCD. Sistim ini bekerja pada saat sensor MQ 2 membaca data yang kemudian diolah oleh arduino dan data ditampilkan ke LCD. sistem ini sensitif pada asap rokok yang lebih dari 300 ppm Kata Kunci : Asap, MQ 2,Arduino Uno, dan LCD

iv Universitas Sumatera Utara

(6)

6 ABSTRACT

The goal in the design and manufacture of measurements of cigarette smoke levels can be utilized in a non-smoking room. By using this tool can be known level of smoke in the room automatically.

The system consists of arduino, MQ 2 sensor and LCD. This system works when the MQ sensor 2 reads data which is then processed by arduino and the data is displayed to the LCD. This system is sensitive to cigarette smoke more than 300 ppm Keywords: Smoke, MQ 2, Arduino Uno, and LCD.

v

(7)

7

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN ... i

PERNYATAAN ... ii

PENGHARGAAN ... iii

ABSTRAK ... v

ABSTRACT ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xi

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Tujuan Penulisan ... 3

1.5. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Asap Rokok ... 4

2.2 Sensor Asap MQ-2 ... 5

2.3 LCD (Liquid Cristal Display) ... 6

2.4 Hardware Arduino ... 9

2.5 Software Arduino ... 11

2.6 Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino ... 12

2.7 Power ... 12

2.8 Lampu LED ... 12

2.9 Buzzer... 13

2.10 Internet of Things ... 13

2.11 Modul ESP8266 ... 13

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1. Diagram Blok Rangkaian ... 14

3.2. Rangkaian Keseluruhan Alat ... 14

3.3. Rangkaian LCD ... 15

3.4. Skema Rangkaian Arduino ... 16

3.5. Diagram Alir (Flowchart) Alat ukur ... 17

vi Universitas Sumatera Utara

(8)

8 BAB IV PENGUJIAN DAN HASIL RANGKAIAN

4.1 Data Percobaan ... 18 4.2 Pengujian Secara Keseluruhan ... 19 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan... 23 5.2 Saran ... 23 Daftar Pustaka ... 24

vii

(9)

9 DAFTAR TABEL

No. JUDUL HALAMAN

2.1 Pin Untuk LCD 9

4.1 Data Percobaan Setelah di Uji 21

viii Universitas Sumatera Utara

(10)

10 DAFTAR GAMBAR

No. JUDUL HALAMAN

2.1 Sensor MQ-2 7

2.2 LCD 2 x 16 8

2.3 Susunan Alamat Pada LCD 9

2.4 Hardware Arduino 12

3.1 Diagram Blok Rangkaian 17

3.2 Rangkaian Receiver Arduino 17

3.3 Rangkaian Skematik 18

3.4 Skema Rangkaian Arduino 19

3.5 Diagram Alir (Flowchart) 20

ix Universitas Sumatera Utara

(11)

11

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Udara yang sehat dan bersih hak bagi setiap orang, sehingga segala kegiatan yang dapat menyebabkan pencemaran udara perlu dicegah, termasuk yang bersumber dari asap rokok. Rokok merupakan salah satu zat adiktif yang bila digunakan dapat mengakibatkan bahaya kesehatan bagi individu dan masyarakat baik selaku perokok aktif maupun perokok pasif.

Upaya perlindungan terhadap bahaya rokok bagi kesehatan perlu dilakukan secara menyeluruh terpadu dan berkesinambungan. Pada tataran dunia, merokok telah menjadi salah satu penyebab kematian terbesar. Diprediksi sekitar 10 juta orang akan meninggal per tahun menjelang 2030. Di negara-negara berkembang angkanya akan menjadi 70%. Menurut Koran Tempo, total populasi pria Indonesia sebanyak 69% merokok, artinya lebih dari separuh lelaki yang ada di Indonesia ini tiap hari memasukkan bahan beracun ke dalam paru-parunya. Angka ini paling tinggi jika dibandingkan dengan negara-negara Asia lainnya seperti Cina yang 53.4%, India 29.4% dan Thailand 39.3%.

Hasil penelitian menunjukkan hampir 70% perokok Indonesia mulai merokok sebelum mereka berumur 19 tahun. Universitas Indonesia (UI) telah mencanangkan bahwa UI tahun 2012 bebas asap rokok. Selain UI, Kampus ITS, Universitas Andalas Padang, dan Universitas Negeri Medan mencanangkan hal yang serupa Berkaitan dengan upaya tersebut, salah satunya adalah wali kota Bogor juga memperlakukan Perda Nomor 12 Tahun 2009 tentang KTR(Kawasan Tanpa Rokok) dan Peraturan Wali Kota Bogor Nomor 12 Tahun 2009 tentang KTR. Di lingkungan kampus penulis yaitu Universitas Sains Al Qur’an, penulisingin mencoba menerapkan KTR guna kesehatan lingkungan dan para perokok pasif.Ruangan yang bebasasap rokok atau istilahnya KTR tersebut memang sangat diperlukan guna kesehatan sebuah ruangan termasuk lingkungan dan sekitarnya.

Sebuah terobosan baru diperlukan untuk membuat pemberitahuan KTR yang lebih efektif yaitu dengan sebuah alat yang dapat mendeteksi adanya asap rokok serta tanda peringatan adanya asap rokok dan dilengkapi dengan penanganan atau pembersihan lingkungan sekitar dari asap rokok tersebut.Suatu alat yang dapat memberikan peringatan adanya asap rokok sekaligus penanganan tentu berbasis kecerdasan buatan dan mikroelektronika, karena perkembangan dunia elektronika dan komputer saat ini sudah sangat pesat. Penemuan silicon menyebabkan bidang ini mampu memberikan sumbangan yang amat berharga bagi perkembangan teknologi modern. Berbagai peralatan telah dapat dikembangkan oleh manusia, khususnya memudahkan manusia dalam mengembangkan instrumentasi. Berdasarkan dari uraian tersebut di atas maka penulis ingin mencoba menggabungkan perkembangan teknologi yang telah maju tersebut khususnya dalam bidang mikro elektronika dan

Universitas Sumatera Utara 1

(12)

12 komputer untuk dapat diterapkan pada sistem umum, yaitu sebagai informasi dan peringatan pada kawasan yang bebas asap rokok. Oleh karena itu penelitian projek akhir 2 ini penulis beri judul “Alat Ukur Kadar Asap Rokok Dalam Ruangan Menggunakan IOT dan Tampilan LCD Berbasis Arduino Uno”.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka penulis mencoba merumuskan masalah sebagai berikut :

1. Apakah kondisi lingkungan dan ruangan dapat dikontrol secara keseluruhan dengan baik?

2. Bagaimana membuat sistem yang dapat merekam secara langsung seseorang yang sedang merokok pada lingkungan tersebut?

3. Bagaimana merancang sebuah sistem mikrokontroller yang dapat dikontrol melalui Arduino?

1.3 Batasan Masalah

1. Sensor MQ-2sebagai pengontrol yang digunakan untuk alat pendeteksi asap rokok.

2. Karakteristik dari sensor MQ-2.

3. Pembahasan hanya meliputi rangkaian mikrocontroller.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan pokok dari penelitian ini yaitu untuk menerangkan fakta-fakta yang telah ditemukan, serta menerapkan berbagai teori yang telah didapatkan selama ini. Adapun tujuan lain dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Membuat Sistem pendeteksi asap rokok pada ruangan .

2. Mengaplikasikan MQ2 sebagai pendeteksi asap rokok yang terintegrasi ke internet.

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah perancangan dan pembuatan alat maka penulis membuat sistematika penulisan projek akhir 2 seperti berikut ini : BAB I PENDAHULUAN

Pada BAB I berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat tugas akhir dan sistematika penulisan

BAB II LANDASAN TEORI

Pada BAB II berisi tentang pengertian dan latarbelakang mikrokontroler jenis arduino uno, dan bahasa pemrograman yang digunakan yaitu arduino

2

(13)

13 BAB III PERANCANGAN ALAT

Pada BAB III berisi tentang gambaran umum sistem dan perangkat keras yang digunakan dalam rancangan.

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN HASIL RANGKAIAN

Pada BAB IV berisi tentang pembahasan dan analisa data dari hasil pengujian BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Pada BAB V berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil pengujian.

3

(14)

14

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Asap Rokok

Asap rokok mengandung ribuan bahan kimia beracun dan bahan-bahan yang dapat menimbulkan kanker (karsinogen). Bahan berbahaya dan racun dalam rokok tidak hanya mengakibatkan gangguan kesehatan pada orang yang merokok (perokok aktif), namun juga pada orang-orang disekitarnya yang tidak merokok (perokok pasif), yang sebagian besar adalah bayi, anak-anak 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. Beberapa racun utama yang terdapat pada asap rokok adalah sebagai berikut

1. Tar

Tar adalah subtansi hidrokarbon yang bersifat lengket dan menempel pada paru-paru, yang dapat menyebabkan penyakit tenggorokkan dan pernafasan

2. Nikotin

Nikotin adalah zat yang mempengaruhi syaraf dan peredaran darah. Zat ini mampu memicu kanker paru-paru yang mematikan.

3. Karbon monoksida (CO)

Karbon Monoksida adalah zat yang mengikat hemoglobin dalam darah,membuat darah tidak mampu mengikat oksigen. Hidrogen Sianida (HCN) 25 Hidrogen sianida merupakan sejenis gas yang tidak berwarna, tidak berbaudan 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.

(15)

15 2.2 Sensor Asap (MQ-2)

MQ-2 adalah komponen elektronika untuk mendeteksi kadar gas hidrokarbon seperti iso butana (C4H10/ isobutane), propana (C3H8/ propane), metana (CH4/ methane),etanol (ethanol alcohol, CH3CH2OH), hydrogen (H2/ hydrogen), asap (smoke), dan LPG (liquid petroleum gas). Gas sensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas di rumah / pabrik, misalnya untuk membuat rangkaian elektronika pendeteksi kebocoran elpiji.

MQ-2 berfungsi untuk mendeteksi keberadaan asap rokok di udara. Sensor akan mendeteksi keberadaan gas yang terkandung dalam asap rokok seperti asap maka resistansi elektrik sensor akan turun. Memanfaatkan prinsip kerja dari sensor MQ-2 ini, kandungan gas asap tersebut dapat terdeteksi.Sensor MQ-2 ini memiliki 6 buah masukan yang terdiri dari tiga buah supply power (VCC) sebasar +5 volt untuk mengaktifkan heater dan sensor, VSS(Ground), dan pin keluaran dari sensor tersebut. Pin keluaran dari sensor dihubungkan dengan ADC 0832 pada chanel2 sebagai masukan.

Tampilan sensor asap rokok MQ-2 seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.1 sensor MQ-2

Nilai RL sesuai dengan data sheet yaitu 10 KΩ. Tingkat sensitivitas sensor MQ-2 bervariasi untuk masing-masing tipe gas hidrokarbon yang dapat dideteksi sesuai tabel berikut ini:

• LPG&propana: 200 -5000 ppm

• i-butana: 300 -5.000 ppm

• metana: 5.000 - 20.000 ppm (untuk sensor yang lebih sensitif terhadap methane,gunakangas sensor MQ-4)

• hidrogen: 300-5.000 ppm

• etanol/alkohol:100-2.000 ppm (bila diperlukan sensor yang spesifik untuk alkohol, gunakan MQ-3Alcohol Detector Sensor)

Keluaran sensor ini berupa resistansi analog yang dengan mudah dapat dikonversi menjadi tegangan dengan menambahkan satu resistor biasa (bisa juga menggunakan potensiometer sehingga ambang batas sensitivitas deteksi dapat disetel sesuai kebutuhan). Dengan mengkonversi impedansi ini menjadi tegangan, hasil bacaan sensor dapat dibaca oleh pin ADC (analogto digital converter) pada microcontroller. Nilai resistansi dari MQ-2 adalah perbedaan untuk berbagai jenis dan berbagai

(16)

16 gas konsentrasi. Sensor ini, penyesuaian sensitivitas sangat diperlukan dengan mengkalibrasi detektor untuk 1000 ppm liquified petroleum gas (LPG), atau konsentrasi 1000 ppm iso-butana (i-C4H10) nilai udara dan penggunaan Resistensi beban yang (RL) sekitar 20kΩ (5kΩ dengan 47kΩ).Ketika akurat mengukur,titik alarm yang tepat untuk detektor gas harus ditentukan setelah mempertimbangkan pengaruh suhu dan kelembaban.

2.3 LCD (Liquid Cristal Display)

LCD (Liquid CristalDisplay) adalah salah satu komponen elektronika yang berguna untuk menampilkan suatu data, baik karakter, huruf maupun grafik. Tampilan LCD sudah tersedia dalam bentuk modul yaitu tampilan LCD beserta rangkaian pendukungnya termasuk ROM dan pelengkap lainnya. LCD mempunyai pin data, control catudaya, dan pengatur kontras tampilan.LCD dapat bekerja dengan tegangan sebesar 5 volt yang didapat dari keluaran mikrokontroler, untuk itu biasanya LCD dihubungkan dengan mikrokontroler.

LCD adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang paling banyak digunakan saat ini ialah LCD refurbish karena harganya cukup murah. modul LCD dengan tampilan 16x2 (16 kolom, 2 baris) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.

Gambar 2.2 LCD 16x2

Mikrokontroler arduino buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character Generator Read Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory) dan DDRAM (Display Data Random Access Memory) driver LCD seperti HD44780 memiliki dua register yang aksesnya diatur menggunakan pin RS. Pada saat RS berlogika 0, register yang diakses adalah perintah, sedangkan pada saat RS berlogika1, register yang diakses adalah register data.

Gambar 2.3. Susunan Alamat pada LCD

6

(17)

17 Alamat awal karakter 00H dan alamat akhir 39H. Jadi, alamat awal dibaris kedua dimulai dari 40H.

Jika Anda ingin meletakkan suatu karakter pada baris ke-2 kolom pertama, maka harus diset pada alamat 40H. Jadi, meskipun LCD yang digunakan 2x16 atau 2x24 atau bahkan 2x40, maka penulisan programnya sama saja. CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter,dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan. Berikut table pin untuk LCD M1632. Perbedaannya dengan LCD standar adalah pada kaki.

Tabel 2.1 Pin untuk LCD

Kaki pin LCD 16x2 memiliki beberapa fungsi dan kegunaan yang sesuai dengan karakteristik sebagai berikut :

1. Pin data

Pin data dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti Mikrokontroler dengan lebar data 8 bit. Pin data ini berguna untuk menampilkan data yangterbacadari mikrokontroler.

2. Pin RS(Register Select)

Pin RS (RegisterSelect) berfungsi sebagai indicator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan yang masuk adalah data.

3. Pin R/W(ReadWrite)

Pin R/W (ReadWrite) berfungsi sebagai instruksi pada LCD jika low tulis data, sedangkan high baca data. Pin R/W juga sering disebut dengan pin perintah.

4. Pin E (Enable)

Pin E (Enable) digunakan untuk membaca data baik masuk atau keluar. Data masukan ataupun keluaran dari mikrokontroler yang akan ditampilkan pada layar LCD 16x2.

5. PinLCD

(18)

18 Pin LCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan(kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 kohm, jika tidak digunakan dihubungkan dengan ground, sedangkan tegangan catu daya yang dibutuhkan untuk mengaktifkan LCD sebesar 5 volt. Untuk menerima data dari mikrokontroler adalah pin D1-D7 dimana untuk menerima data, pin 5 pada LCD (R/W) harus diberi logika nol dan logika satu untuk mengirimkan data ke mikrokontroler. Setiap menerima atau mengirimkan data untuk mengaktifkan LCD diperlukan sinyal E (chip Enable) dalam bentuk perpindahan logika 1 ke logika 0. Sedangkan pin RS (RegisterSelector) berguna untuk memilih instruction register (IR) atau data register(DR). Jika nilai RS1 danR/W1 maka akan dilakukan operasi penulisan data ke DDRAM atau CGRAM. Sedangkan jika RS berlogika 1 dan berlogika R/W1 maka akan membaca data dari DDRA Matau CGRAM ke register DR. Karakter yang ditampilkan ke display disimpan di memori DDRAM.

Fungsi display dalam suatu aplikasi microcontroller sangat penting sekali . diantaranya untuk:

• Memastikan data yang kita input valid

• Mengetahui hasil suatu proses

• Memonitoring suatu proses

• Mendebug program

(Datasheet Sensor Gas Dan Asap MQ-2 2011).Sensor gas asap MQ-2 ini mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog.

Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpot. Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri.

2.4 Hardware Arduino

Papan Arduino merupakan papan mikrokontroler yang berukuran kecil atau dapat diartikan juga dengan suatu rangkaian berukuran kecil yang didalamnya terdapat komputer berbentuk suatu chip yang kecil. Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source, berbasis pada software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam membuat objek atau lingkungan yang interaktif. Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia.

Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board.Pada Gambar dibawah dapat dilihat sebuah papan Arduino dengan beberapa bagian komponen didalamnya.

(19)

19 Gambar 2.4 Hardware Arduino

Pada hardware arduino terdiri dari 20 pin yang meliputi:

a. 14 pin IO Digital (pin 0–13)

Sejumlah pin digital dengan nomor 0–13 yang dapat dijadikan input atau output yang diatur dengan cara membuat program IDE.

b. 6 pin Input Analog (pin 0–5)

Sejumlah pin analog bernomor 0–5 yang dapat digunakan untuk membaca nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka antara 0 dan 1023.

c. 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11)

Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara membuat programnya pada IDE.

Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis.

2.5 Software Arduino

Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino. IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino.IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java. IDE arduino terdiri dari:

1. Editor Program

Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing

2. Compiler

Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing.

9

(20)

20 3. Uploader

Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan Arduino

Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu : a. Struktur Program Arduino

1) Kerangka Program

Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok. Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void loop.

Blok Void setup () : Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino dihidupkan atau di-reset. Merupakan bagian persiapan atau instalasi program.

Blok void loop() : Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus. Merupakan tempat untuk program utama.

2) Sintaks Program

Baik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi tanda kurung kurawal buka

“{“ sebagai tanda awal program di blok itu dan kurung kurawal tutup “}” sebagai tanda akhir program.

b. Variabel :Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas dengan menggunakan sebuah varibel.

c. Fungsi :Pada bagian ini meliputi fungsi input output digital, input output analog, advanced I/O, fungsi waktu, fungsi matematika serta fungsi komunikasi.

2.6 Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino

Arduino uno dapat diberi daya melalui koneksi USB (Universal Serial Bus) atau melalui power supply eksternal. Jika arduino uno dihubungkan ke kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka arduino uno akan memilih salah satu sumber daya secara otomatis untuk digunakan. Power supplay external (yang bukan melalui USB) dapat berasal dari adaptor AC ke DC atau baterai.Adaptor dapat dihubungkan ke soket power pada arduino uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke baterai dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER.

Arduino uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika arduino uno diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V akan menyediakan tegangan di bawah 5 volt dan arduino uno mungkin bekerja tidak stabil. Jika diberikan tegangan melebihi 12 volt, penstabil tegangan kemungkinan akan menjadi terlalu panas dan merusak arduino uno. Tegangan rekomendasi yang diberikan ke arduino uno berkisar antara 7 sampai 12 volt.

2.7 Power

Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan satu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Eksternal (non-USB) dapat diambil baik berasal dari AC ke adaptor DC atau

10

(21)

21 baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran 2.1mm konektor POWER. Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam Gnd dan Vin pin header dari konektor POWER.

VIN tegangan masukan kepada board Arduino ketika itu menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5 volt koneksi USB atau sumber daya lainnya).5V. Catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya 3v3. Sebuah pasokan 3,3 volt dihasilkan oleh regulator on-board. GND. Ground pin.

2.8 Lampu LED

Lampu LED atau kepanjangannya (light emitting diode) adalah suatu lampu indikator dalam perangkat elektronika yang biasanya memiliki fungsi untuk menunjukkan status dari perangkat elektronika tersebut. Misalnya pada sebuah komputer, terdapat lampu LED power dan led indikator untuk processor, atau dalam monitor terdapat juga lampu led power dan power saving. Lampu led terbuat dari plastik dan dioda semikonduktor yang dapat menyala apabila dialiri tegangan listrik rendah (sekitar 1.5 volt DC). LED (light emitting diode) merupakan sejenis lampu yang akhir-akhir ini muncul dalam kehidupan kita.

2.9 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).

2.10 Internet of Things(IoT)

Internet of Things(IoT) adalah suatu konsep dimana konektifitas internet dapat bertukar informasi satu sama lainnya dengan benda-benda yang ada disekelilingnya. Teknologi Internet of Things(IoT) dimana alat-alat fisik bisa terkoneksi dengan internet. Misalnya, Kulkas, TV, Mesin Cuci dan lainnya dapat di kontrol menggunakan smartphone untuk mematikan,menghidupkan dan kegiatan lainnya.

Dengan Internet of Things(IoT) akan lebih mempermudah kegiatan manusia dalam melakukan berbagai aktifitas sehari-hari.

2.11 MODUL ESP8266

ESP8266 merupakan platform yang sangat murah tetapi benar-benar efektif untuk digunakan berkomunikasi atau kontrol melalui internet baik digunakan secara standalone(berdiri sendiri) maupun menggunakan mikrokontroler tambahan dalam hal ini arduino sebagai pengendalinya. Di

(22)

22 pasaran ada beberapa tipe dari keluarga ESP8266 yang beredar, tetapi yang paling banyak dan mudah dicari di Indonesia yaitu tipe ESP-01, ESP-07, dam ESP-12. Secara fungsi hampir sama tetapi perbedaannya terletak pada pin GPIO (General Purpose Input Output) pada masing-masing tipe.

12

(23)

23

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1 Diagram Blok Rangkaian

ARDUINO

LCD

LED SENSOR MQ2

POWER SUPPLY

Gambar 3.1 Diagram blok rangkaian

Berdasarkan blok diagram pada gambar 3.1, diperlihatkan bahwa komponen dalam system ini berupa input,arduino,output dan LCD. Sensor MQ2 yang digunakan dalam prinsip deteksi asap .Sedangkan LCD, ESP8266, LED yang digunakan menjadi output sensor yang di proses oleh arduino melalui pin analog. Arduino akan melakukan proses pengolahan data ADC tersebut. Arduino akan mengubah data analog lalu membaca dan terakhir ditampilkan di LCD.

3.2 Rangkaian Keseluruhan Alat

Gambar 3.2 Rangkaian Keseluruhan Alat

Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input/output analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk

ESP 8266

13

(24)

24 menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya. Arduino Uno berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino UNO tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah untuk diletakkan ke dalam DFU mode. Revisi 3 dari board Arduino UNO memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut: Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF yang memungkinkan shield-shield untuk menyesuaikan tegangan yang disediakan dari board. Untuk ke depannya, shield akan dijadikan kompatibel/cocok dengan board.

3.3. Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD)

Rangkaian skematik konektor yang dihubungkan dari LCD (liquid crystal display) ke mikrokontroler dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.3 Rangkaian Skematik

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa LCD 16×2 mempunyai 16 pin.sedangkan pengkabelanya adalah sebagai berikut :

1. Kaki 1 dan 16 terhubung dengan Ground (GND) 2. Kaki 2 dan 15 terhubung dengan VCC (+5V)

3. Kaki 3 dari LCD 16×2 adalah pin yang digunakan untuk mengatur kontras kecerahan LCD. Jadi kita bisa memasangkan sebuah trimpot 103 untuk mengatur kecerahanya.Pemasanganya seperti terlihat pada rangkaian tersebut. Karena LCD akan berubah kecerahanya jika tegangan pada pin 3 ini di turunkan atau dinaikan.

4. Pin 4 (RS) dihubungkan dengan pin mikrokontroler 5. Pin (RW) dihubungkan dengan GND

6. Pin 6 (E) dihubungkan dengan pin mikrokontroler

7. Sedangkan pin 11 hingga 14 dihubungkan dengan pin mikrokontrolersebagai jalur datanya.

14

(25)

25 3.4 Skema Rangkaian Arduino

Gambar 3.4 Skema Rangkaian arduino

(26)

26 3.5 Flowchart pendeteksi asap rokok

Mulai

Inisialisasi port LCD dan ADC

Tampil LCD

Delay untuk sensor 5 detik

IF (ADC>150 : Terdeteksi asap Baca Adc

Asap

terdeteksi tidak

Led off Ruangan

aman

Led on &

terdeteksi asap

Selesai

Gambar 3.5 Flowchart pendeteksi asap

abdate ke website

(27)

27

BAB IV

PENGUJIAN ALAT DAN HASIL RANGKAIAN

Setelah dilakukan perancangan dan pembuatan alat pada bab sebelumnya, pada bab ini akan dilakukan pengujian alat, pengukuran dan pembahasan dari perancangan tersebut. Pengujian ini dilakukan pada :

Tanggal/Hari : Selasa, 30 Juli 2019 Waktu/ Pukul : 13.15 – 13.30 WIB

Tempat : Gedung Kuliah Unit 8 FMIPA-USU

Pengujian dilakukan dengan metode pengukuran langsung dengan membandingkan nilai pada standar dengan penunjukan pada alat ukur yang akan diuji. Pengujian pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali. Sehingga dapat diperoleh data percobaan sebagai berikut.

4.1 Data Percobaan

Data percobaan dari hasil pengukuran Alat Ukur Kadar Asap Rokok adalah sebagai berikut.

Tabel 4.1 Data Percobaan No. Sampel Alat Kadar Asap

Uji (ppm)

Keterangan

1. A₀ 302 Tidak ada asap

2. A1 318 Tidak ada asap

3. A2 328 Ada Asap

4. A₃ 356 Ada Asap

5. A4 452 Banyak Asap

17

(28)

28 4.2 Program Alat Keseluruhan

#include "ThingSpeak.h"

#include "WiFiEsp.h"

#include "secrets.h"

char ssid[] = SECRET_SSID; // your network SSID (name) char pass[] = SECRET_PASS; // your network password

int keyIndex = 0; // your network key Index number (needed only for WEP) WiFiEspClient client;

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(2, 4, 5, 6, 7, 8);

#ifndef HAVE_HWSERIAL1

#include "SoftwareSerial.h"

SoftwareSerial Serial1(A1, A0); // RX, TX

#define ESP_BAUDRATE 19200

#else

#define ESP_BAUDRATE 115200

#endif

unsigned long myChannelNumber = SECRET_CH_ID;

const char * myWriteAPIKey = SECRET_WRITE_APIKEY;

int number1 = 0;

int number2 = random(0,100);

String myStatus = "";

void setup() {

pinMode(3,OUTPUT);

digitalWrite(3,LOW);

pinMode(13,OUTPUT);

lcd.begin(16, 2);

(29)

29 Serial.begin(115200);

setEspBaudRate(ESP_BAUDRATE);

while (!Serial) {

; // wait for serial port to connect. Needed for Leonardo native USB port only }

Serial.print("Searching for ESP8266...");

WiFi.init(&Serial1);

// check for the presence of the shield if (WiFi.status() == WL_NO_SHIELD) { Serial.println("WiFi shield not present");

// don't continue while (true);

}

Serial.println("found it!");

ThingSpeak.begin(client);

}

void loop() {

// Connect or reconnect to WiFi

if(WiFi.status() != WL_CONNECTED){

Serial.print("Attempting to connect to SSID: ");

Serial.println(SECRET_SSID);

while(WiFi.status() != WL_CONNECTED){

WiFi.begin(ssid, pass); // Connect to WPA/WPA2 network. Change this line if using open or WEP network

Serial.print(".");

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Connecting Wifi ");

delay(5000);

lcd.clear();

}

Serial.println("\nConnected.");

(30)

30 lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Connected ");

delay(1000);

lcd.clear();

}

int data = analogRead(A5);

float tegangan = data * 0.004887;

ThingSpeak.setField(2, tegangan);

if(number1 > number2){

myStatus = String("field1 is greater than field2");

}

else if(number1 < number2){

myStatus = String("field1 is less than field2");

} else{

myStatus = String("field1 equals field2");

}

ThingSpeak.setStatus(myStatus);

if (tegangan > 1){

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Bahaya Asap ");

digitalWrite(13,HIGH);

} else {

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Pendeteksi Asap ");

digitalWrite(13,LOW);

}

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("S.Asap : ");

lcd.print(tegangan);

20

(31)

31 lcd.print(" V ");

int x = ThingSpeak.writeFields(myChannelNumber, myWriteAPIKey);

if(x == 200){

Serial.println("Channel update successful.");

} else{

Serial.println("Problem updating channel. HTTP error code " + String(x));

}

number1++;

if(number1 > 99){

number1 = 0;

}

delay(5000); // Wait 20 seconds to update the channel again }

void setEspBaudRate(unsigned long baudrate){

long rates[6] = {115200,74880,57600,38400,19200,9600};

Serial.print("Setting ESP8266 baudrate to ");

Serial.print(baudrate);

Serial.println("...");

for(int i = 0; i < 6; i++){

Serial1.begin(rates[i]);

delay(100);

Serial1.print("AT+UART_DEF=");

Serial1.print(baudrate);

Serial1.print(",8,1,0,0\r\n");

delay(100);

}

Serial1.begin(baudrate);

}

(32)

32

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan pengujian hasil pengukuran, dapat diambil beberapa kesimpulan:

1. Sensor MQ-2 dapat mendeteksi asap rokok melalui perubahan resistensi terhadap kepekaan asap, asap dapat dideteksi dengan nilai data sensor lebih besar dari 200 dengan skala maksimal 1023

2. Pada saat sensor MQ2 mendeteksi adanya asap rokok maka tegangan keluaran sensor pada posisi tinggi (lampu led menyala warna merah).

3. Pada saat terdeteksi asap rokok buzzer akan mengeluarkan suara dan LCD menampilkan tulisan hasil dari asap yang terdeteksi .

4. Rangkaian mikrokontroler Arduino uno bekerja sesuai dengan rancangan program yang di buat.

5.2 Saran

Beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan alat ini adalah:

1. Dalam segi peletakan sensor terhadap asap rokok. Sehingga bisa mendeteksi asap dengan baik dan tidak merusak sensor.

2. Dengan beberapa pengembangan aplikasi dan penyempurnaan sistem dari alat ini akan mendapatkan hasil yang lebih baik lagi.

3. Disarankan untuk membuat rangkaian lebih baik dan program yang lebih spesifik sehingga dapat di aplikasikan ke penggunaan yang lain.

(33)

33

DAFTAR PUSTAKA

Canara, Dani.2012.Artikel sensor ultrasonic.UNY.Yogyakarta.

http://eprints.uny.ac.id/6833/1/ARTIKEL...pdf

Hidayat, Dayat.2015. Pengertian Arduino Uno.Surabaya

http://dayatarduino.blogspot.co.id/2015/01/pengertian-arduino-uno.html

Mazidi, Muhammad Ali. 2011. The Microcontroller and Embedded System: Using Assembly and C. Pearson Education, inc: New Jersey.

Datasheet Sensor MQ-2, Hanwei Elek-tronics Co.,Ltd[3].

Datasheet,ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P, Atmel Corporation 1600 Technology Drive, San Jose, CA 95110 USA. [4].

Datasheet Buzzer, Murata Manufactu-ring Co., Ltd.[5].Usman. Teknik Antarmuka + Pemro-graman Mikrokontroler AT89S52, Edisi I, Yogyakarta: Andi, 2008, 209.

http://www.nyebarilmu.com/apa-itu-modul-esp8266.

http://www.idcloudhost.com/pengertian-internet-of-things-iot.

(34)

34

LAMPIRAN I

(DATA SHEET ARDUINO)

(35)

35

DATA SHEET ARDUINO

Arduino

Arduino is an open-source electronics design platform. The Arduino board is specially designed for programming and prototyping with Atmel microcontrollers. An arduino interacts with physical world via sensors. Using arduino; electric equipments can be designed to respond to change in physical elements like temperature, humidity, heat or even light. [5] This is the automation process. For example, reading a humidity sensor and turning on and off of an automatic irrigation system. There several types of arduino boards.

The open-source Arduino environment allows one to write code and load it onto the Arduino board's memory. The development environment is written in Java and based on Processing, AVR-GCC, and other open source software. [5] The Arduino programming language is an implementation of Wiring, a similar physical computing platform, which is based on the Processing multimedia programming environment. The arduino software is published as open source tools, available for extension by experienced programmers. The language can be expanded through C++ libraries, and people wanting to understand the technical details can make the leap from Arduino to the AVR C programming language on which it's based. Similarly, AVR-C code can be added directly into the Arduino programs if one so wishes.

2.2.3 Types of arduino boards 2.2.3.1 Legacy Versions

Arduino legacy versions include Arduino NG, Diecimila, and the Duemilanove. These arduinos use ATMEGA168 chips. They require manual selection of either USB or battery power.[5] For Arduino NG one is required to hold the rest button on the board for a few seconds before uploading a program on to it.

Figure 2.14 Different types of arduino

(36)

36 Arduino Uno

This is the most common arduino type. This arduino type uses ATmega328 AVR microcontroller.

Figure 2.15 Parts of arduino uno ATmega328 is more preferred due to the following features:

Have three 8-bit bi-directional I/O ports with internal pull-up resistors.[5]

32K Bytes of flash memory.

1K Bytes EEPROM 2K Bytes of RAM

2 instruction words/vector.

8-channel 10-bit successive approximation ADC Programmable Serial USART

23 Programmable I/O Lines Operating Voltage 1.8 - 5.5Ve.t.c

Figure 2.16 Atmega 328 microcontroller pin configuration

2.2.3.2 Arduino Mega 2560

This is regarded as an advancement of arduino uno. It has more memory than arduino uno. It has a total of 54 input pins of which 16 are analog inputs. It has a larger PCB board than arduino. Overall it is more powerful than arduino uno. This arduino board is based on ATmega2560.

(37)

37 2.2.3.3 Arduino LilyPad

This arduino board is designed for wearable applications. It is usually sewn on fabric. This board requires the use of a special FTDI-USB TTL serial programming cable. Arduino LilyPad is used to design "smart" wearable.

2.2.3.4 Arduino Mega ADK

This arduino board is specifically designed to interact with android devices.

The system has three major parts; humidity sensing part, control section and the output section. The soil humidity was detected using YL-69 soil sensor (a resistance type sensor). The control unit was achieved using ATMega328 microcontroller based on arduino platform. The output was the control unit was used to control the irrigation system by switching it on and off depending on the soil moisture contents. Two stages of design were undertaken; hardware and software.

3.1 Hardware design

3.1.1 Control Unit: ATMega328 microcontroller on arduino platform

ATMega328 microcontroller on arduino platform was selected the control unit of the microcontroller.

Arduino Uno was selected from the expansive arduino family. Arduino Uno has a total of 20 inputs pins of which 14 are digital and 6 are analog inputs. [5] The digital pins can be used as either inputs or outputs and also 6 of the 14 pins can be utilized as PMW. The board has a 16 MHz ceramic resonator, a USB connection and a power jack.

Figure 3.1 Arduino Uno

In the design of the system analog pins were selected as the arduino input and digital pin was selected as the arduino output pins.

Other important pins on the arduino board are shown in the table below.

AREF Analog Reference pin

GND(Digital side) Digital Ground

Vin Input voltage (external power source) 5V Regulated power to the microcontroller 3.3V 3.3V generated by the on-board FTDI chip

GND Ground

(38)

38 Table 3-1 Important pins in arduino

The pins on the arduino were selected as shown below.

Pin Connections

Digital pin 2 LCD D7 pin Digital pin 3 LCD D6 pin Digital pin 4 LCD D5 pin Digital pin 5 LCD D4 pin Digital pin 11 LCD Enable Digital pin 12 LCD RS pin

Digital pin 7 Connection to Water Pump Digital pin 8 LED Pin indicating Soggy soil Digital pin 9 LED Pin indicating Moist soil Digital pin 10 LED Pin indicating Dry soil

Analog Pin 4 Connection to Soil Moisture Sensor

VCC 5VDC

GND Ground

Table 3-2 Selected pins on arduino

3.1.2 Sensing Unit:

3.1.3 YL-69 soil moisture sensor connection to arduino

YL-69 soil moisture sensor was interfaced to the arduino through a digital a PCB drive. The PCB drive has a digital potentiometer and a LM393 comparator. The LM393 comparator is used to compare the voltages across the sensor probes and the set Vcc voltage.[7] The digipot is used to alter the sensitivity of the sensor when connected in digital mode. The out of the PCB drive has four connections pins as shown in the table below.

Vcc Connected to 5VDC GND Connected to ground

A0 Analog value output connector

D0 Digital value output connector（0 or 1）

Table 3-3 YL-69 PCB pins

The analogue configuration was selected as its more stable compared to the digital configuration.

(39)

39 The PCB drive pin A0 was connected to the arduino analog pin A0.

Figure 3.2 YL-69 Connection to arduino board

The output of the sensor to the arduino analog pin A0 was resistance. The resistance to flow of current between the sensor probes changes with soil moisture level and soil type. The current passing through the sensor probes (I_out) for different soils and different soil moisture levels was calculated as shown below:

I_out = Vcc / {Soil Resistance value (R_S)}

Equation 3-1 YL-69 Current calculation 3.1.4 Output Units

3.1.4.1 LCD interface with Arduino

To affect display a 16x2 Liquid Crystal Display (LCD) was chosen. LCD pins D4, D5, D6 and D7 were used as data lines in a 4 bit mode configuration. These pins were connected to arduino pins 5, 4, 3 and 2 respectively. Pin 15(A) was connected to Vcc and pin 16 (K) was connected to GND. These pins (A and K) are for the LEDs integrated on the LCD circuit board. LCD’s pin E (Enable) was connected to digital pin 11 on the arduino board. Pin RS (Register Select) on the LCD was connected to arduino digital pin 12. R/W pin of the LCD was connected to GND (ground). The figure below shows the LCD-microcontroller interface.

(40)

40 Figure 3.3 LCD Connection to arduino board

(41)

41

LAMPIRAN II

(DATA SHEET SENSOR MQ-2)

(42)

42

MQ-2 Semiconductor Sensor for Combustible Gas

Sensitive material of MQ-2 gas sensor is SnO_2, which with lower conductivity in clean air. When the target combustible gas exist, The sensor’s conductivity is more higher along with the gas concentration rising. Please use simple electrocircuit, Convert change of conductivity to correspond output signal of gas concentration.

MQ-2 gas sensor has high sensitity to LPG, Propane and Hydrogen, also could be used to Methane and other combustible steam, it is with low cost and suitable for different application.

Character Configuration

*Good sensitivity to Combustible gas in wide range

* High sensitivity to LPG, Propane and Hydrogen

* Long life and low cost

* Simple drive circuit

Application

* Domestic gas leakage detector

* Industrial Combustible gas detector

* Portable gas detector

Technical Data Basic test loop

Model No. MQ-2

Sensor Type Semiconductor

Standard Encapsulation Bakelite (Black Bakelite)

Detection Gas Combustible gas and smoke

Concentration

300-10000ppm ( Combustible gas)

Loop Voltage Vc ≤24V DC

Circuit

Heater Voltage VH 5.0V±0.2V ACorDC

Load

RL Adjustable

Resistance

Heater

RH 31Ω±3Ω（Room Tem.）

Resistance

Heater

PH ≤900mW

consumption

Character Sensing

Rs 2KΩ-20KΩ(in 2000ppm C³H⁸ ) Resistance

Sensitivity S

Rs(in air)/Rs(1000ppm

isobutane)≥5

Slope α ≤0.6(R5000ppm/R3000ppm CH4)

Tem. Humidity 20℃±2℃；65%±5%RH

Condition Standard test circuit

Vc:5.0V±0.1V；

VH: 5.0V±0.1V

Preheat time Over 48 hours

(43)

43

Vc V^RL

R_L V_H

GND

The above is basic test circuit of the sensor. The sensor need to be put 2 voltage, heater voltage（VH）and test voltage（VC）. VH used to supply certified working temperature to the sensor, while VC used to detect voltage (VRL) on load resistance （RL）whom is in series with sensor.

The sensor has light polarity, Vc need DC power. VC and VH could use same power circuit with precondition to assure performance of sensor. In order to make the sensor with better performance, suitable RL value is needed: Power of Sensitivity body(Ps):

Ps=Vc²×Rs/(Rs+RL)²

(44)

44

Resistance of sensor(Rs): Rs=(Vc/VRL-1)×RL

Sensitivity Characteristics

Fig1

Fig.1 shows the typical sensitivity characteristics of

the MQ-2, ordinate means resistance ratio of the sensor (Rs/Ro), abscissa is concentration of gases. Rs means resistance in different gases, Ro means resistance of sensor in 1000ppm Hyrogen. All test are under standard test conditions.

Structure and configuration

Influence of Temperature/Humidity

1.9

1.7 Fig2

60%RH

1.5

30%RH

85%RH

0 1.3

R s / R

1.1

0.9

0.7

0.5

-20 -10 0 10

20 30 40

50 ℃

Fig.2 shows the typical temperature and humidity characteristics. Ordinate means resistance ratio

of the sensor (Rs/Ro), Rs means resistance of sensor in 1000ppm Butane under different tem. and humidity.

Ro means resistance of the sensor in environment of 1000ppm Methane, 20℃/65%RH

(45)

45

Structure and configuration of MQ-2 gas sensor is shown as Fig. 3, sensor composed by micro AL2O3 ceramic tube, Tin Dioxide (SnO2) sensitive layer, measuring electrode and heater are fixed into a crust made by plastic and stainless steel net. The heater provides necessary work conditions for work of sensitive components. The enveloped MQ-2 have 6 pin, 4 of them are used to fetch signals, and other 2 are used for providing heating current.

(46)

Notification

1 Following conditions must be prohibited 1.1 Exposed to organic silicon steam

Organic silicon steam cause sensors invalid, sensors must be avoid exposing to silicon bond, fixature, silicon latex, putty or plastic contain silicon environment

1.2 High Corrosive gas

If the sensors exposed to high concentration corrosive gas (such as H₂Sz, SO_X，Cl₂

，HCl etc), it will not only result in corrosion of sensors structure, also it cause sincere sensitivity attenuation.

1.3 Alkali, Alkali metals salt, halogen pollution

The sensors performance will be changed badly if sensors be sprayed polluted by alkali metals salt especially brine, or be exposed to halogen such as fluorin.

1.4 Touch water

Sensitivity of the sensors will be reduced when spattered or dipped in water.

1.5 Freezing

Do avoid icing on sensor’surface, otherwise sensor would lose sensitivity.

1.6 Applied voltage higher

Applied voltage on sensor should not be higher than stipulated value, otherwise it cause down-line or heater damaged, and bring on sensors’ sensitivity characteristic changed badly.

1.7 Voltage on wrong pins

For 6 pins sensor, if apply voltage on 1、3 pins or 4、6 pins, it

will make lead broken, and without signal when apply on 2、4 pins

2 Following conditions must be avoided

2.1 Water Condensation

Indoor conditions, slight water condensation will effect sensors performance lightly.

However, if water condensation on sensors surface and keep a certain period, sensor’

sensitivity will be decreased.

2.2 Used in high gas concentration

No matter the sensor is electrified or not, if long time placed in high gas concentration, if will affect sensors characteristic.

(47)

2.3 Long time storage

The sensors resistance produce reversible drift if it’s stored for long time without electrify, this drift is related with storage conditions. Sensors should be stored in airproof without silicon gel bag with clean air. For the sensors with long time storage but no electrify, they need long aging time for stbility before using.

2.4 Long time exposed to adverse environment

No matter the sensors electrified or not, if exposed to adverse environment for long time, such as high humidity, high temperature, or high pollution etc, it will effect the sensors performance badly.

2.5 Vibration

Continual vibration will result in sensors down-lead response then repture. In

transportation or assembling line, pneumatic screwdriver/ultrasonic welding machine can lead this vibration.

2.6 Concussion

If sensors meet strong concussion, it may lead its lead wire disconnected.

2.7 Usage

For sensor, handmade welding is optimal way. If use wave crest welding should meet the following conditions:

2.7.1 Soldering flux: Rosin soldering flux contains least chlorine 2.7.2 Speed: 1-2 Meter/ Minute

2.7.3 Warm-up temperature：100±20℃

2.7.4 Welding temperature：250±10℃

2.7.5 1 time pass wave crest welding machine

If disobey the above using terms, sensors sensitivity will be reduced.