BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pencemaran Lingkungan
Pencemaran lingkungan merupakan masalah yang sangat serius bagi seluruh penduduk di dunia. Karena, banyak dampak yang akan diperoleh akibat tidak terpeliharanya lingkungan hidup. Pencemaran lingkungan dapat menyebabkan penurunan kualitas udara, penyakit akibat tercemarnya udara, perubahan iklim atau cuaca di lingkungan tertentu yang jika dibiarkan pada akhirnya dapat berujung dengan kematian massal.Polusi atau pencemaran lingkungan sendiri dapat diartikan masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat energi, dan atau komponen lain ke dalam lingkungan, atau berubahnya tatanan lingkungan oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam sehingga kualitas lingkungan turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan lingkungan menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya. (Undang-undang Pokok Pengelolaan Lingkungan Hidup No. 4 Tahun 1982).
Perubahan iklim merupakan salah satu dampak akibat adanya pencemaran lingkungan. Pencemaran lingkungan merupakan salah satu masalah penting yang sedang dihadapi oleh penduduk di dunia dan Indonesia saat ini, dimana permasalahan tersebut semakin meningkat sejalan dengan peningkatan jumlah penduduk, pertumbuhan ekonomi dan pertukaran penduduk di kota-kota besar.Dampak negatif akibat menurunnya kualitas udara cukup berat terhadap lingkungan terutama kesehatan manusia yaitu dengan menurunnya fungsi paru, peningkatan penyakit pernapasan, dampak karsinogen dan beberapa penyakit lainnya. Selain itu pencemaran udara dapat menimbulkan bau, kerusakan materi, gangguan penglihatan dan dapat menimbulkan hujan asam yang merusak lingkungan.
2.2 Sumber Daya Udara
Udara merupakan salah satu unsur alam yang pokok bagi makhluk hidup yang ada di muka bumi terutama manusia. Tanpa udara yang bersih maka manusia akan terganggu terutama kesehatannya yang pada akhirnya dapat menyebabkan kematian. Udara dikatakan normal dan dapat mendukung kehidupan manusia apabila komposisinya seperti tersebut dalam table di bawah ini. Sedangkan apabila terjadi penambahan gas-gas lain yang menimbulkan gangguan serta perubahan komposisi tersebut, maka dikatakan udara sudah tercemar/terpolusi.Kualitas udara ambien dari suatu daerah ditentukan oleh daya dukung alam daerah tersebut serta jumlah sumber pencemaran atau beban pencemaran dari sumber yang ada di daerah tersebut. Zat-zat yang dikeluarkan oleh sumber pencemar ke udara dan dapat mempengaruhi kualitas udara antara lain gas Nitrogen Oksida (NOx), Sulfur Dioksida (SO2), debu serta kandungan Timah Hitam (Pb) dalam debu.
Tabel 2.1 Komposisi Udara Bersih
Jenis gas Formula Konsentrasi Ppm (% volume)
1. Nitrogen N2 78,08 780,800
2. Oksigen O2 20,95 209,500
3. Argon Ar 0,934 9,340
4. Carbon
CO2 0,0314 314
Dioksida
5. Neon Ne 0,00812 18
6. Helium He 0,000524 5
7. Methana CH4 0,0002 2
8. Krypton Kr 0,000114 1
Tabel 2.2 Udara Bersih dan Udara Tercemar Menurut WHO Parameter Udara Bersih Udara Tercemar
Bahan
Partikel 0,01 – 0,02 mg/m3
0,07 – 0,7 mg/m3
SO2 0,003 – 0,02 ppm
0,02 – 2 ppm
CO < 1 ppm
5 –200 ppm NO2 0,003 – 0,02 ppm 0,02 – 0,1 ppm CO2 310 – 330 ppm 350 – 0,1 ppm
Hidrokarbon < 1 ppm
1 – 20 ppm
2.3 Sensor Gas MQ-135
MQ-135 Air Quality Sensor adalah sensor yang memonitor kualitas udara untuk mendeteksi gas amonia (NH3), natrium-(di)oksida (NOx), alkohol / ethanol (C2H5OH), benzena (C6H6), karbondioksida (CO2), gas belerang / sulfur-hidroksida (H2S) dan asap / gas-gas lainnya di udara. Sensor ini melaporkan hasil deteksi kualitas udara berupa perubahan nilai resistensi analog di pin keluarannya. Pin keluaran ini bisa disambungkan dengan pin ADC (analog-to-digital converter) di mikrokontroler / pin analog input Arduino dengan menambahkan satu buah resistor saja (berfungsi sebagai pembagi tegangan / voltage divider).
Spesifikasi Sensor MQ-135 :
1. Sumber catu daya menggunakan tegangan 5 Volt yang enggunakan ADC dengan resolusi 10 bit.
2 Tersedia 1 jalur output kendali ON/OFF dan Pin Input/Output kompatibel dengan level tegangan TTL dan CMOS.Dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan I2C.
3. Output Ganda sinyal (output analog, dan output tingkat TTL);
4. TTL output sinyal yang valid rendah; (output sinyal cahaya rendah, yang dapat diakses mikrokontroler IO port)
5. Analog Output dengan meningkatnya konsentrasi, semakin tinggi konsentrasi, semakin tinggi tegangan;
6. Memiliki umur panjang dan stabilitas handal yang karakteristik pemulihan respon cepat.
2.3.2 Prinsip Kerja Sensor Gas MQ-135
2.4 Mikrokontroler ATMega 16A
Mikrokontroler, sesuai namanya adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau pengendali yang berukuran mikro atau kecil. Sebelum ada mikrokontroler, telah ada terlebih dahulu muncul mikroprosesor. Mikrokontroler dapat dikatakan adalah sebuah IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus (Agus Bejo, 2007). Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada perangkat elektronika. Mikrokontroler adalah suatu IC dengan kepadatan yang sangat tinggi, dimana semua bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping, biasanya terdiri dari CPU, RAM, EEPROM, I/O, TIMER, dan lain-lain.
Gambar 2.2 Mikrokontroler ATMega 16A
Salah satu mikrokontroler yang saat ini banyak digunakan adalah mikrokontroler AVR. AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instruction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard, yang dibuat Atmel pada tahun1996. AVR yang mempunyai kepanjangan Advanced
Versatile RISC atau Alf and Vegard‟s Processor yang berasal dari nama dua mahasiswa
Norwegian Institute of Technology (NTH), yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan.
2.4.1 Arsitektur ATMEGA16A
Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent). Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :
1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16MHz. 2. Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1Kbyte 3. Saluran I/O 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.
4. CPU yang terdiri dari 32 buah register 5. User interupsi internal dan eksternal
6. Bandar antarmuka SPI dan Bandar USART sebagai komunikasi serial 7. Fitur Peripheral
2.4.2 Konfigurasi Pin ATMega 16A
Konfigurasi pin mikrokontroler Atmega16 dengan kemasan 40-pin dapat dilihat pada Gambar 2.2. Dari gambar tersebut dapat terlihat ATMega16 memiliki 8 pena untuk masing-masing Port A, Port B, Port C, dan Port D.
2.4.3 Sistem Clock AVR ATMega16A
Mikrokontroler, mempunyai sistem pewaktuan CPU, 12 siklus clock. Artinya setiap 12 siklus yang dihasilkan oleh ceramic resonator maka akan menghasilkan satu siklus mesin. Nilai ini yang akan menjadi acuan waktu operasi CPU. Untuk mendesain sistemmikrokontroler kita memerlukan sistem clock, sistem ini bisa di bangun dari clock eksternal maupun clock internal.
2.4.4 Konfigurasi PIN ATmega16A
Dari gambar diatas dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATMega 16A sebagai berikut :
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya. 2. GND merupakan pin Ground
3. Port A (PA0 – PA7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin masukan ADC
4. Port B (PB0 – PB7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus.
5. Port C (PC0 – PC7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus.
6. Port D (PD0 – PD7) merupakan pin input/output dua arah (full duplex) dan selain itu merupakan pin khusus.
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC 10. REF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
2.5 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, ataupun layar komputer. Pada bab ini aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah : 1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris
2. Mempunyai 192 karakter tersimpan 3. Terdapat karakter generator terprogram 4. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit 5. Dilengkapi dengan back light.
6. Tersedia VR untuk mengatur kontras.
7. Pilihan konfigurasi untuk operasi write only atau read/write. 8. Catu daya +5 Volt DC.
Gambar 2.4 LCD (Liquid Crystal Display)
Tabel 2.3 Deskripsi Pin Pada LCD
Pin Deskripsi
1 Ground
2 Vcc
3 Pengatur kontras
4 “RS” Instruction/Register Select
5 “R/W” Read/Write LCD Registers
6 “EN” Enable
7-14 Data I/O Pins
15 Vcc
16 Ground
2.5.1 Cara kerja LCD (Liquid Crystal Display)
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya).
Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu
diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna),
8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting.
2.6 Mode Transmisi Port Serial
Ada 2 macam cara komunikasi data serial yaitu Sinkron dan Asinkron. Pada komunikasi data serial sinkron, clock dikirimkan bersama sama dengan data serial, tetapi clock tersebut dibangkitkan sendiri-sendiri baik pada sisi pengirim maupun penerima. Sedangkan pada komunikasi serial asinkron tidak diperlukan clock karena data dikirimkan dengan kecepatan tertentu yang sama baik pada pengirim/penerima.
2.6.1 Konfigurasi Port Serial
Konektor DB-9 pada bagian belakang komputer adalah port serial RS232 yang biasa dinamai dengan COM1 dan COM2.
Tabel 2.4 Konfigurasi Port Serial
Pin Nama Sinyal
Directio
n Keterangan
1 DCD In Data Carrier Detect/Receive Line Signal
Detect
2 RxD In Receive Data
3 TxD Out Transmit Data
4 DTR Out Data Terminal Ready
5 GND - Ground
6 DSR In Data Set Ready
7 RTS Out Request to Send
8 CTS In Clear to Send
9 RI In Ring Indicator
2.8 IC MAX232
Gambar 2.6 Konfigurasi Pin IC MAX232
Tabel 2.5 Fungsi IC MAX232
Pin
Type Keterangan
Nama No.
C1+ 1 - Positive lead of C1 capacitor
V+ 2 0 Positive charge pump output for storage capacitor only
C1- 3 - Negative lead of C1 capacitor
C2+ 4 - Positive lead of C2 capacitor
C2- 5 - Negative lead of C2 capacitor
V- 6 0 Negative charge pump output for storage capacitor only
T2OUT, T1OUT 7, 14 0 RS232 line data output (to remote RS232 system)
R2IN, R1IN 8, 13 1 RS232 line data input (from remote RS232 system)
R2OUT, R1OUT 9, 12 0 Logic data output (to UART)
T2IN, T1IN 10, 11 1 Logic data input (to UART)
GND 15 - Ground
2.9 Bahasa C
Bahasa C adalah bahasa pemrograman yang dapat dikatakan berada antara bahasa tingkat rendah (bahasa yang berorientasi pada mesin) dan bahasa tingkat tinggi (bahasa yang berorientasi pada manusia). Seperti yang diketahui, bahasa tingkat tinggi mempunyai kompatibilitas antara platform. Karena itu, amat mudah untuk membuat program pada berbagai mesin. Berbeda halnya dengan menggunakan bahasa mesin, sebab setiap perintahnya sangat bergantung pada jenis mesin.
Kelebihan Bahasa C:
- Bahasa C tersedia hampir di semua jenis computer.
- Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis computer.
- Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci. hanya terdapat 32 kata kunci.
- Proses executable program bahasa C lebih cepat
- C adalah bahasa yang terstruktur dan bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah
Kekurangan Bahasa C:
- Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadang membingungkan
pemakai.
