PENGEMBANGAN APLIKASI SISTEM PENDETEKSI KADAR ALKOHOL PADA TAPE SINGKONG MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER ARDUINO BERBASIS ANDROID
SKRIPSI TEOFILUS SIAGIAN
141401150
PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
PERSETUJUAN
Judul : PENGEMBANGAN DAN APLIKASI SISTEM
PENDETEKSI KADAR ALKOHOL PADA TAPE SINGKONG MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER ARDUINO BERBASIS ANDROID.
Kategori : SKRIPSI
Nama : TEOFILUS SIAGIAN
Nomor Induk Mahasiswa : 141401150
Program Studi : SARJANA (S1) ILMU KOMPUTER
Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI
INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Komisi Pembimbing:
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Elviwani, S.T., S.Kom., M.Kom Dr. Poltak Sihombing,M.Kom
NIP. 197508182017062001 NIP. 196203171991031000
Diketahui/disetujui oleh
Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua,
Dr. Poltak Sihombing, M. Kom NIP. 196203171991031000
PERNYATAAN
PENGEMBANGAN DAN APLIKASI SISTEM PENDETEKSI KADAR ALKOHOL PADA TAPE SINGKONG MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER ARDUINO BERBASIS ANDROID
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2019
Teofilus Siagian 141401150
PENGHARGAAN
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan YME yang telah memberikan berkat- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulis sangat berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan mendukung sehingga skripsi ini bisa diselesaikan. Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, SH., M.Hum sebagai Rektor Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc sebagai Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom sebagai Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing I yang telah memberikan banyak masukan kepada saya untuk menyelesaikan skripsi ini.
4. Ibu Elviwani, S.Kom, M.kom sebagai Dosen Pembimbing II yang telah membimbing dan memberi banyak masukkan kepada penulis selama mengerjakan skripsi ini.
5. Seluruh Dosen serta staf Pegawai di Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
6. Orangtua beserta kakak dan adik penulis yang tak kenal lelah memberikan dukungan semangat dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
7. Teman-Teman stambuk 014, khususnya kom C yang selama ini telah memberikan banyak pelajaran hidup kepada penulis, terkhusus Julio Paulus ,Yose Ervan Barus, Evson Leorensius, Adib Rickzan, Fadly Randa, Dan Hakim Tanjung.
8. Teman – teman dari satu komunitas Els Generation, Pelmap USU, Komsel BtoB, dan juga Manna Sinuhaji, Kartina Surbakti, Corry Nainggolan, Frisda Ginting, Dani Sitorus, Caca Surbakti, Putri Manurung, Dan Reno Girsang.
9. Abang dan kakak senior yang telah memberikan masukkan kepada penulis.
10. Semua pihak yang terlibat langsung ataupun tidak langsung yang tidak dapat penulis ucapkan satu-persatu yang telah membantu penyelesaian skripsi ini.
Semoga Tuhan YME memberikan berkah, kesehatan, dan keselamatan bagi semua pihak yang telah mendukung penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.
Semoga penellitian ini bermanfaat kepada seluruh orang terutama kepada penulis sendiri.
Medan, Juli 2019 Penulis,
Teofilus Siagian
ABSTRAK
Dalam kehidupan, manusia tidak lepas dari penggunaan alkohol. Baik untuk pengobatan, hingga digunakan untuk konsumsi. Alkohol adalah salah satu zat psikoaktif yang bersifat adiktif. Walaupun alkohol dikonsumsi dalam bentuk yang kecil sekalipun¸ bisa menekan susunan syaraf pusat dan kemungkinan mempunyai efek stimulasi ringan. Ada banyak minuman bahkan makanan yang terdapat kadar alkohol didalamnya. Meskipun tape merupakan makanan yang biasa dikonsumsi, akan tetapi tape memiliki kadar alkohol hingga sebesar 6,92%
(tape singkong) dimana kadar tersebut lebih banyak dari bir yang memiliki kadar 4% - 5% (Jurnal Teknik Vol.6 No.1 Tahun 2016). Meskipun demikian, mengkonsumsi tape sebanyak apapun tape tidak mengakibatkan mabuk. Akan tetapi, bukan berarti tidak mengakibatkan efek samping. Masyarakat awam tidak mengetahui berapa jumlah kadar alkohol yang terdapat dalam tape. Penelitian terdahulu yang dilakukan oleh I Nyoman Budiastra yang berjudul Rancangan Bangun Alat Ukur Kadar Alkohol Pada Minuman Berbasis Mikrokontroler AT89S51. Penelitian Budiastra dilakukan dengan membuat alat pengukur kadar alkohol dengan menggunakan sensor TGS822. Pada penelitian ini, alat yang digunakan adalah Mikrokontroler Arduino Uno dan sensor gas MQ-3. Fungsi alat ini untuk menghitung kadar alkohol pada tape singkong yang nantinya akan diproses lalu ditampilkan di LCD dan dikirimkan ke perangkat Android dengan modul Bluetooth. Sensor membutuhkan waktu sekitar 10 detik untuk menghitung nilai kadar alkohol pada tape singkong.
Kata Kunci: Bluetooth, Sensor MQ-3, Arduino, Tape Singkong.
ABSTRACT
In life, humans cannot be separated from the use of alcohol. Good for treatment, to be used for consumption. Alcohol is one of the psychoactive substances that is addictive. Although even small amounts of alcohol are consumed, it can suppress the central nervous system and possibly have a mild stimulating effect. There are many drinks and even foods that have alcohol level in it. Although tape is a food that is commonly consumed, the tape has an alcohol level of up to 6,92% (cassava tape) where it is higher than beer which has a level of 4% - 5%. Even so, consuming as much tape as any tape does not result in motion sickness. However, that does not mean it does not cause side effects. Lay people do not know how much alcohol is contained in tape. Previous research conducted by I Nyoman Budiastra entitled Design of Measuring Alcohol Levels on Drinks Based AT89S51 Microcontroller. Budiastra's research was carried out by making an alcohol measuring device using the TGS822 sensor. In this study, the tool used was the Arduino Uno Microcontroller and the MQ-3 gas sensor. The function of this tool is to calculate the alcohol level on cassava tape which will then be processed and then displayed on the LCD and sent to an Android device with a Bluetooth module. The sensor takes about 10 seconds to calculate the alcohol level on cassava tape.
Keywords: Bluetooth, MQ-3 Sensor, Arduino, Cassava Tape.
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN ... ii
PERNYATAAN ... iii
PENGHARGAAN ... iv
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
1.6 Metodologi Penelitian ... 4
1.7 Sistematika Penulisan ... 6
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Mikrokontroler ATMega328 ... 8
2.2 Arduino Uno ... 8
2.3 Tanaman Singkong ... 10
2.4 Fermentasi Pada Singkong (Tape) ... 11
2.5 Bluetooth HC-05 ... 12
2.6 Sensor Gas MQ-3 ... 13
2.7 Sistem Operasi Android ... 16
2.8 Penelitian yang Relevan ... 16
BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM 3.1 Analisis Sistem ... 19
3.1.1 Analisis Masalah ... 19
3.1.2 Analisis Kebutuhan Sistem ... 20
3.1.2.1 Kebutuhan Fungsional ... 21
3.1.2.2 Kebutuhan Non-Fungsional ... 21
3.1.3 Pemodelan Sistem ... 22
3.1.3.1 Use Case Diagram ... 22
3.1.3.2 Activity Diagram ... 25
3.1.4 Flowchart ... 28
3.2 Blok Diagram Sistem ... 29
3.3 Perancangan Sistem ... 30
3.3.1 Perancangan Perangkat Keras ... 31
3.3.1.1 Main Board (Arduino) ... 31
3.3.1.2 Sensor MQ-3 ... 32
3.3.1.3 Konektivitas ... 33
3.3.2 Perancangan Perangkat Lunak ... 33
3.3.2.1 Perancangan Antarmuka (Interface) ... 35
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
4.1 Implementasi Sistem ... 36
4.1.1 Konstruksi Utama ... 36
4.1.2 Bluetooth HC-05 ... 37
4.2 Penggabungan Perangkat Keras ... 37
4.2.1 Experimental Setup ... 38
4.3 Pembuatan Perangkat Lunak ... 39
4.3.1 Perangkat Lunak Arduino Uno ... 39
4.3.2. Perangkat Lunak Android ... 43
4.3.2.1 Menu Utama ... 43
4.3.2.2 Hasil Perhitungan ... 44
4.3.2.3 Program Android Button Disconnected ... 45
4.3.2.4 Program Arduino Button Connect Bluetooth ... 46
4.4 Pengujian Alat ... 46
4.4.1 Pengujian Sensor Gas ... 47
4.4.2 Hasil Akhir Pengujian pada Tape Singkong ... 49
4.4.3 Pengujian Pengiriman Nilai Kadar Alkohol ... 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 51
5.2 Saran ... 51
DAFTAR PUSTAKA ... 52
LISTING PROGRAM ... A-1 CURRICULUM VITAE ... B-1
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Klasifikasi Singkong ... 10
Tabel 3.1 Narrative Use Case Proses Menghubungkan Smartphone dengan Arduino... 24
Tabel 3.2 Narrative Use Case Menghitung nilai yang telah dibaca oleh sensor kemudian mengirimnya ke smartphone pengguna via Bluetooth ... 24
Tabel 4.1 Konversi Nilai ADC menjadi Nilai Kadar Alkohol ... 48
Tabel 4.2 Data Uji Sensor Gas Pada Tape Singkong 1 ... 49
Tabel 4.3 Data Uji Sensor Gas Pada Tape Singkong 2 ... 50
Tabel 4.4 Data Uji Sensor Gas Pada Tape Singkong 3 ... 50
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Perangkat Arduino dan MQ-3 ... 5
Gambar 1.2 Diagram Penggunaan Sistem ... 6
Gambar 2.1 Bentuk Fisik Arduino Tampak Depan ... 9
Gambar 2.2 Bentuk Fisik Arduino Tampak Belakang ... 9
Gambar 2.3 Singkong yang akan Difermentasi ... 12
Gambar 2.4 Bluetooth HC-05 ... 13
Gambar 2.5 Bentuk Fisik Sensor MQ-3 ... 14
Gambar 2.6 Dimensi Sensosr MQ-3 ... 14
Gambar 2.7 Rangkaian dasar aplikasi sensor MQ-3 ... 15
Gambar 2.8 Grafik karakterostik sensor MQ-3 ... 16
Gambar 3.1 Diagram Fishbone Masalah Penelitian ... 20
Gambar 3.2 Use Case Sistem ... 23
Gambar 3.3 Activity Diagram ... 26
Gambar 3.4 Sequence Diagram Sistem ... 27
Gambar 3.5 Flowchart Diagram ... 28
Gambar 3.6 Blok Diagram Sistem ... 29
Gambar 3.7 Arduino Uno R3 ... 31
Gambar 3.8 Bentuk Fisik Sensor MQ-3 ... 32
Gambar 3.9 Kabel Jumper Male to Male dan USB Tipe B 2.0 ... 33
Gambar 3.10 Rancangan Layout Pembuka ... 34
Gambar 3.11 Tampilan Halaman Bidoata ... 35
Gambar 4.1 Arduino Uno R3 ... 36
Gambar 4.2 Bluetooth HC-05 ... 37
Gambar 4.3 Perangkat Keras Sistem ... 38
Gambar 4.4 Experimental Setup ... 39
Gambar 4.5 Source Code Arduino ... 41
Gambar 4.6 Layout Menu Utama ... 45
Gambar 4.7 Layout Hasil Perhitungan ... 46
Gambar 4.8 Perhitungan nilai ADC (kiri) dan Konversinya (Kanan) ... 49
Gambar 4.9 Grafik hasil perhitungan kadar alkohol pada tape 1 ... 52
Gambar 4.10 Grafik hasil perhitungan kadar alkohol pada tape 2 ... 52
Gambar 4.11 Grafik hasil perhitungan kadar alkohol pada tape 3 ... 53
Gambar 4.12 Grafik perbandingan antara tape 1, 2, dan 3 ... 53
Gambar 4.13 Sampel Tape Singkong ... 54
Gambar 4.14 Hasil Pengiriman dari Arduino ke Android... 55
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Menurut sifatnya, Alkohol yang memiliki sifat adiktif merupakan zat psikoaktif.
Cara kerja zat psikoaktif adalah dengan cara selektif, khususnya pada otak yang mengakibatkan terjadi perubahan seseorang pada emosi, persepsi, kognitif, perilaku, dan kesadarannya. Sedangkan suatu keadaan dimana seseorang mengalami kecanduan atau ketergantungan terhadap jenis zat tertentu disebut dengan adiktif. Pengkonsumsian alkohol oleh seseorang memiliki rentang respon yang berfluktuasi dari kondisi ringan hingga berat. Alkohol merupakan zat yang mesikipun dalam jumlah kecil menekan susunan syaraf pusat yang mempunyai efek stimulasi ringan. (Budiman, 2009)
Dalam alkohol terdapat bahan psikoaktif yaitu etil alkohol, dimana itu diperoleh dari proses fermentasi gula sari buah, madu, atau umbi-umbian. Di Indonesia sendiri nama-nama populer untuk alkohol adalah kamput, miras, cap tikus, topi miring, dan lain sebaginya. Minuman beralkohol mempunyai kadar yang berbeda, misalnya yang tertinggi minuman keras import seperti whisky dan brandy memiliki 20% - 50% kadar alkohol, martini dan anggur memiliki 10% - 20% kadar alkohol, sedangkan bir dan soda alkohol memiliki 1% - 10% kadar alkohol. Alkohol atau yang disebut juga ethanol merupakan salah satu senyawa non esensial yang manusia konsumsi. Senyawa non esensial sendiri adalah ribuan senyawa yang terdapat pada makanan yang dikonsumsi manusia meskipun dengan kadar yang sangat rendah. Sebab, makanan yang dikonsumsi oleh manusia tidak hanya kombinasi zat hidrat arang, lemak, protein, vitamin dan mineral saja. Pada kenyataannya, pada proses biokimia pada tubuh manusia tidak memerlukan alkohol. Walaupun demikian, tubuh dapat mempergunakan sekitar 7 kalori per gram alkohol dikonsumsi.
Kemajuan teknologi belakangan ini dimanfaatkan manusia dengan tujuan mempermudah suatu pekerjaan. Teknologi sensor adalah salah satu dari sekian banyak kemajuan tersebut. Dalam pengaplikasiannya, penggunaan sensor salah satunya untuk medneteksi kadar alkohol. Tujuan alat ini digunakan untuk menunjang penelitian mengenai kadar alkohol pada tanaman. Pada penelitian ini tanaman yang digunakan adalah tanaman singkong. Dalam mendesain perencanaan dan pembuatan alat pendeteksi kadar alkohol pada tanaman secara elektronik ini, menggunakan sensor MQ-3 dan Mikrokontroler Arduino sebagai komponen utamanya. Alat-alat tambahan lainnya digunakan ADC 0804 untuk mengkonversi data analog menjadi digital dan rangkaian penguat dan motor, blower sebagai driver.
Penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Yasi Oktodiranto , Raditiana Patmasari , Hilman Fauzi Tresna Sania Putra yang Perancangan Dan Implementasi Sistem Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Mobil Berbasis Arduino Uno. Penelitian ini dilakukan dengan membuat prototype sistem pendeteksi keberadaan gas etanol pada ruangan mobil menggunakan mikrokontroller Arduino Uno. Peneliti menggunakan tambahan berupa Sensor MQ-3 yang terdiri atas lapisan SnO2 . Beberapa tambahan alat berupa LCD dan LED. Sumber cahaya (backlight) didalam sebuah modul LCD adalah lampu LED super bright yang diletakan di bagian belakang panel Kristal cair tersebut. Kutub Kristal cair dimana dilewati arus listrik akan berubah karena polaritas medan magnet dan oleh karenanya hanya akan memberikan beberapa titik cahaya yang diteruskan, sedangkan titik cahaya lainnya akan diblok. Titik cahaya inilah yang akan membentuk tampilan pada layar LCD. LCD yang digunakan adalah LCD dot matrik berjumlah karakter 2x16. LCD ini nantinya akan dipergunakan untuk\k menampilkan status kerja sistem dan kadar alkohol yang terukur dari sensor.
Pengembagan Mikrokontroler ATmega328 adalah rangkaian Arduino Uno.
Dimana Arduino Uno mempunyai 14 kaki digital input/output, 6 diantara kaki digital tersebut digunakan sebagai sinyal Pulse Width Modulation (PWM).
Mengatur kecepatan perputaran motor merupakan fungsi sinyal PWM. Arduino mempunyai 6 kaki input analaog, kristal osilator berkecepatan 16Mhz, koneksi
USB, konektor listrik, ISCP berupa kaki header, dan tombol reset dengan fungsi mengulang pogram.
Salah satu kelebihan Arduino adalah sudah adanya bootleader yang menangani upload program dari komputer, jadi tidak perlu lagi perangkat chip programmer. Pengguna laptop yang tidak memiliki port serial RS323 tetap bisa menggunakan Arduino karena sudah terdapat sarana komunikasi USB pada Arduino. Dengan dilengkapi sekumpulan library yang cukup lengkap, penggunaan bahasa pemorgraman relatuf mudah. Serta pada board Arduino sudah ditancapkan shield (modul siap pakai) seperti GPS, SD Card, Ethernet, dan sebagainya.
Maka pada judul yang saya ajukan ini, saya akan membuatnya dengan Arduino Uno R3 dan sensor MQ-3 karena penggunaannya yang mudah dan praktis. Dan hasil output dari sistem ini berupa tampilan yang ada di layar hp Android yang dikirm menggunakan modul bluetooth sehingga memudahkan penggunanya.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut rumusan masalah pada penelitian ini adalah Bagaimana caranya membuat alat yang bisa membaca kadar alkohol pada tape singkong, bagaimana mengirim data dari arduino uno ke android menggunakan modul Bluetooth.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah penelitian sebagai berikut:
1. Tumbuhan yang digunakan hanya tumbuhan singkong yang difermentasi (tape).
2. Hanya menghitung kadar alkohol pada tape singkong dengan kadar ragi 16, 32, dan 64 gram pada 1.5 Kg singkong.
3. Pengiriman data hanya menggunakan perangkat Bluetooth.
4. Penelitian ini menggunakan sebuah sistem minimum berupa Arduino Uno R3.
5. Menggunakan bahasa pemrograman Java berbasis Android.
1.4 Tujuan Penelitian Tujuan Penelitian ini adalah:
1. Menghitung kadar alkohol pada tumbuhan singkong yang telah difermentasi.
2. Mengirimkan nilai kadar ke device android dengan menggunakan modul Bluetooth.
1.5 Manfaat Penelitian
Dengan adanya penelitian ini, diharapkan memperoleh sebuah sistem yang dapat menghitung dengan mudah kadar alkohol pada makanan tape singkong sehingga masyarakat dapat mengetahui jumlah tape singkong untuk dikonsumsi dalam satu waktu tanpa membuat mabuk dan efek samping lainnya.
1.6 Metodologi Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan pada penelitian ini adalah:
1. Studi Pustaka
Tahap ini penelitian dimulai dengan cara mencari referensi dari berbagai sumber yang terpercaya dan melakukan peninjauan pustaka melalui buku-buku, artikel ilmiah, dan penelitian-penelitian lainnya dalam bentuk jurnal yang berhubungan dengan Arduino, kadar alkohol, dan fermentasi tape.
2. Analisa dan Perancangan
Tahap ini, dilakukan Analisa apa saja keperluan dalam penelitian sehingga dapat dirancang diagram alir (flowchart).
3. Implementasi
Pada tahap ini, perancangan sistem dibuat menggunakan aplikasi berbasis android dengan melihat diagram alir yang telah dibuat.
4. Pengujian
Pada tahap ini, prototype sistem yang telah dirancang dilakukan uji coba menggunakan tanaman singkong fermentasi (tape)..
5. Dokumentasi
Pada tahap ini, penelitian yang telah dilakukan, didokumentasikan mulai dari tahap analisa sampai kepada pengujian dalam bentuk skripsi.
6. Skema sistem
Skema dari gambaran umum sistem dapat digambarkan pada gambar 1.1
LCD Bluetooth HC-05
Arduino Uno R3
MQ-3 Censor
Gambar 1.1 Perangkat Arduino dan MQ-3
Gambar 1.2 Diagram Penggunaan Sistem
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan skripsi ini terdiri atas beberapa bagian utama, yang terdiri dari beberapa bab-bab berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini merupakan latar belakang dari penelitian yang dilakukan yang berjudul “Pengembangan aplikasi sistem Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Tape Singkong Menggunakan Mikrokontroler Arduino Berbasis Android ”, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian dan sistematika penulisan.
Pendeteksi Kadar Alkohol
BAB 2 LANDASAN TEORI
Bab ini berisi penjelasan secara umum mengenai mikrokontroller, kadar alkohol, arduino uno, fermentasi, modul Bluetooth, sistem operasi android, sensor MQ-3 dan penelitian yang relevan dan beberapa teori yang mendukung dalam penelitian.
BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN
Bab ini berisi analisis terhadap masalah penelitian dan perancangan sistem yang akan dibuat sebagai solusi permasalahan tersebut.
BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini berisi implementasi dari pengecekan kadar alkohol pada tape singkong menggunakan sensor MQ-3 dengan arduino, selanjutnya pengujian terhadap sistem yang telah dibangun dengan tape singkong serta pembahasan dan hasil pengujiannya.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari uraian setiap bab sebelumnya dan saran berdasarkan hasil pengujian agar bermanfaat bagi penelitian kedepannya.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Mikrokontroller ATMega328
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang didalamnya terdapat sebuah sistem computer fungisional. Didalamnya terdapat inti prosesor, memori, dan perlengkapan input/output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. (Amos, 1996).
Mikrokontroler merupakan program komputer didalam chip yang berguna untuk menekan efisiensi dan efektifitas biaya, serta yang paling umum adalah untuk mengontrol peralatan elektronik. Dengan kata lain, bisa dikatakan bahwa Mikrokontroler adalah “pengendali kecil” dengan sistem elektronik yang sebelumnya memerlukan beberapa komponen tambahan seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. (Amos, 1996).
2.2. Arduino Uno
Arduino uno merupakan kit mikrokontroler berbasis ATmega328. Arduino sudah dilengkapi dengan hal-hal yang diperlukan dalam mendukung mikrokontroler bekerja, sambungan ke power supply melelaui kabel USB ke PC Arduino juga sudah disediakan. Modul ini memiliki 14 pin digital input/output , 6 analog input, colokan power input, koneksi USB, resonator keramik 16MHz, ISCP header, dan tombol reset.
Dibandingkan dengan board mikrokontroler lain, Arduino Uno memiliki kelebihan tersendiri. Salah satunya bersifat open source, juga Arduino mempunyaii bahasa pemrograman tersendiri berupa bahasa pemrograman C.
Dalam board mikrokontroler Arduino sendiri, terdapat loadaer berupa USB yang
memudahkan kita ketika memprogram mikrokontroler dalam Arduino. Berbeda dengan mikrokontroler lain yang memerlukan loader terpisah dalam menambah program saat kita hendak memprogram mikrokontroler. Port USB selain sebagai loader ketika memprogram, bisa digunakan juga menjadi portkomunikasi serial.
(Sumber: Sumber: http://arduino.org)
Gambar 2.1. Bentuk Fisik Arduino Tampak Depan
(Sumber: Sumber: http://arduino.org)
Gambar 2.2 Bentuk Fisik Arduino Tampak Belakang.
Arduino Uno memiliki 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin input analog dan 14 pin digital input/output. Pada 6 pin analog sendiri juga difugnsikan sebagai output digital apabila diperlukan tambahan output digital selain dari 14 pin yang sudah tersedia. Dengan cara mengubah konfigurasi pin pada program, kita dapat mengalihkan pin analog menjadi digital. Pin digital diberi keterangan 0-13 yang
bisa kita lihat pada board. Jadi, untuk mengubah pin analo menjadi output digital, pin analog pada board dengan keterangan 0-5 diubah menjadi pin 14-19. Dengan kata lain, pin analog 0-5 dapat dialihkan fungsi menjadi pin output digital 14-19.
Pada Arduino sifat open source memberikan banyak keuntungan tersendiri karena komponen yang digunakan tidak bergantung pada merek tertentu, namun memungkinkan kita memakai komponen-komponen umum yang terdapat dipasaran. Pengunaan bahasa pemrograman Arduino itu sendiri merupakan bahasa C dengan penyederhanaan sintaks bahasa pemrogramannya, sehingga memudahkan kita dalam mendalami dan mempelajari mikrokontroler.
2.3. Tanaman Singkong
Singkong atau dikenal dengan nama latin Manihot esculenta adalah tumbuhan dengan jenis umbi akar dengan panjang fisik rata-rata berdiameter 2-3 cm dengan panjang 50-70 cm. Daging umbinya berwarna putih atau kekuning-kuningan.
Singkong yang dikenal juga dengan ketela pohon atau ubi kayu, merupakan tumbuhan tropika dan subtropika dari family Euphorbiaceae. Umbinya dikenal sebagai makanan pokok yang mengandung karbohidrat serta daunnya dikonsumsi menjadi sayuran. Umbi singkong tidak tahan disimpan sekalipun ditempatkan di lemari pendingin. Gejala kerusakan singkong biasanya ditandai dengan warna biru gelap pertanda terbentuknya asam sianida yang bersifat racun.
Kingdom Plantae
Divisi Spermatophyta
Sub Divisi Angiospermae
Kelas Dicotyledonae
Ordo Euphorbiales
Family Euphorbiaceae
Genus Manihot
Spesies Manihot utilissima Pohl Tabel 2.1 Klasifikasi Singkong
2.4. Fermentasi Pada Singkong (Tape)
Proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen) disebut dengan Fermentasi. Secara umum, pengertian fermentasi adalah bentuk dari respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yaitu fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik tanpa akseptor elektron eksternal.
Bahan yang umum dalam fermentasi adalah gula. Contoh beberapa hasil fermentasi adalah etanol, hidrogen, dan asam laktat. Akan tetapi, terdapat juga beberapa komponen lain yang dihasilkan dari proses fermentasi contohnya aseton dan asam butirat. Pada proses fermentasi, ragi digunakan sebagai bahan penghasil etanol dalam anggur, bir, dan minuman beralkohol lainnya. Salah satu kategori fermentasi yang menghasilkan asam laktat adalah respirasi anaerobik pada otot mamalia saaat melakukan kerja yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal). Sehingga akumulasi laktat inilah yang menyebabkan otot merasa kelelahan.
Tape singkong adalah tape hasil dari fermentasi umbi singkong. Pembuatan tape singkong substrat berupa umbi singkong dengan ragi tape (Saccromyces cerivisiae) yang disatukan dengan singkong.
Glukosa ( C6H12O6) adalah reaksi-reaksi dalam fermentasi singkong ataupun beras ketan menjadi tape merupakan senyawa gula yang paling sederhana. Melalui proses fermentasi, senyawa tadi menghasilkan etanol ( 2C2H5OH). Umumnya reaksi fermentasi dengan menggunakan ragi dilakukan pada produksi makanan. Beberapa faktor yang mengakibatkan pembuatan tape singkong tidak sempurna adalah ragi yang sudah lama, peralatan yang kurang higienis, pencucuian yang kurang bersih, dan penutupan singkong yang kurang rapat. Berikut adalah rumus fermentasi Alkohol pada tape. Rumusnya C6H12O6
2C2H5OH + 2CO2
Karena mengandung baketeri yang baik untuk dikonsumsi, fermentasi ini juga berguna oleh syaraf, sel otot dan sistem pencernaan. Selain dapat mencegah anemia, tape dapat mengikat serta mengeluarkan zat racun aflotoksi dalam tubuh yang dihasilkan kapang. Akan tetapi, pengkonsumsian tape secara berlebihan bisa berefek infeksi pada darah serta gangguan pencernaan. Selain dari pada itu, dalam tape terdapat jenis bakteri saat pembuatannya berpotensi penyakit pada orang-orang yang sistem imunnya terlalu lemah. Kandungan alkohol yang masih aman dikonsumsi manusia adalah sebesar 3-4 % pada bir 240 ml, sedangkan pada wine sebesar 12-20% dengan 50ml (dr. Yusra Firdaus).
Gambar 2.3 Singkong yang akan difermentasi
2.5. Bluetooth HC-05
Bluetooth merupakan protokol komunikasi tanpa kabel yang berkerja pada frekuensi radio2.4 GHz yang bertujuan menukarkan data pada perangkat bergerak seperti laptop, HP, dan lainnya. Bluetooth dengan tipe HC-05 adalah salah satu contoh modul Blueetoth yang paling banyak digunakan. Modul Bluetooth HC-05 bisa digunakan menjadi slave maupun master, pembukitannya pada saat memberikan notifikasi pada saat melakukan pairing dengan perangkat lain, maupun sebaliknya. Untuk mengatur Bluetooth dibutuhkan perintah AT Command dimana perintah tersbut akan direspon Bluetooth apabila perangkat Bluetooth tidak terhubung dengan perangkat lain.
(Sumber: http://artofcircuits.com/product/hc-05-bluetooth-serial-pass- through-master-slave-module)
Gambar 2.4 Bluetooth HC-05
Modul HC-05 memiliki dua mode kerja yaitu mode AT Command dan mode Data. Modul HC-05 menggunakan mode Data secara default. Berikut ini adalah keterangan untuk kedua mode tersebut:
1. AT Command. Pada mode ini, digunakan untuk mengatur konfigurasi modul HC05 .Perintah AT Command yang dikirimkan ke modul HC-05 menggunakan huruf kapital dan diakhiri dengan karakter CRLF (\r\n atau 0x0d 0x0a dalam heksadesimal).
2. Mode Data. Modul HC-05 dapat terhubung dengan perangkat bluetooth lain dan mengirimkan serta menerima data melalui pin TX dan RX. Konfigurasi koneksi serial pada mode ini menggunakan baudrate: 9600 bps, data: 8 bit, stop bits: 1 bit, parity: None, handshake: None.
2.6. Sensor Gas Alkohol MQ-3
Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. MQ-3 adalah salah satu dari sensor gas yang digunakan dalam pendeteksian kadar alkohol pada minuman, selain sensor TGS 822 dan Sensor TGS 2620. Dengan sensitivitas yang hampir sama, harga sensor gas MQ-3 lebih murah dibandingkan dengan sensor gas alkohol lainnya. Akan tetapi, sensor MQ-3 mengkonsumsi daya besar, yakni sekitar 750 mW. Selain itu, pemilihan sensor MQ-3 didasari pada pertimbangan sebagai berikut :
- Kepekaan terhadap alkohol yang tinggi dan rendah terhadap bensin,
- Waktu respon cepat,
- Stabil dan tahan lama,
- Sumber tegangan AC atau DC 5 Volt,
- Suhu Operasional -10 s/d 70 derajat Celcius
Gambar 2.5. Bentuk fisik sensor MQ-3
Gambar 2.6 Dimensi sensor MQ-3
Elemen sensor MQ-3 sendiri terdiri dari lapisan kristal metaloksida (SnO2) dengan konduktivitas kecil pada udara bersih. Dalam mendeteksi keberadaan gas
alkohol (etanol), resistansi sensor akan berubah-rubah. Jika konsentrasi tinggi, maka resistansi sensor akan berkurang yang mengakibatkan tegangan keluaran menjadi meningkat. Ketika kristal metal oksida pada kondisi normal (suhu kamar), permukaan metal oksida berinteraksi dengan molekul oksigen diudara.
Atom-atom oksigen terabsorpsi lalu mengikat elektron bebas pada permukaan metal oksida. Di dalam sensor gas, arus listrik mengalir melalui daerah sambungan (grain boundary) dari kristal SnO2. Pada sambungan, oksigen yang diserap mencegah muatan untuk bergerak bebas. Bila konsentrasi gas menurun, maka terjadi proses dioksidasi. Rapat permukaan muatan negatif oksigen berkurang lalu mengakibatkan menurunnya ketinggian penghalang pada daerah sambungan. Dengan keadaan ini, resistansi sensor juga akan ikut menurun.
Gambar 2.7 Rangkaian dasar aplikasi sensor MQ-3 Keterangan :
A dan B dapat dipertukarkan, asalkan AA dan BB dihubungkan bersama-sama
Sensor gas MQ-3 merupakan sensor yang cocok dalam mendeteksi kadar alkohol dengan cara langsung, contohnya kadar alkohol dalam napas. Sensor MQ- 3 memiliki driver yang sangat sederhana, yakni 1 buah resistor variabel. Output sensor MQ-3 berbentuk tegangan analog sebanding dengan kadar alkohol yang diterima. Interfaxe yang diperlukan juga cukup sederhana, bisa menggunakan ADC yang dapat merespon tegangan 0 volt - 3,3 volt. Nilai resistor yang dipsang
pada sensor MQ-3 dibedakan terhadap berbagai jenis dan konsentrasi gas dalam udara bersih, sehingga saat menggunakannya perlu dilakukan penyesuaian.
Gambar 2.8 Grafik karakterostik sensor MQ-3 Keterangan :
Rs = Sensor resistance in displayed gases at various concentrations Ro = Sensor resistance in 200 ppm of ethanol
2.7. Sistem Operasi Android
Android merupakan sistem operasi untuk telepon seluler berbasis Linux seperti smartphone dan komputer tablet. Android menyediakan platform terbuka untuk user dalam melakukan pengembangan dan menciptakan aplikasi sendiri untuk digunakan oleh macam-macam perangkat.
2.8. Penelitian yang Relevan
Beberapa penelitian yang relevan dengan penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah sebagai berikut:
1. Menurut Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.86/1977, minuman beralkohol dibedakan menjadi 3, yaitu Golongan A dengan kadar alkohol 1-5%, Golongan B dengan kadar alkohol 5-20%, dan Golongan C dengan kadar alkohol20-55%. Untuk mengetahui kadar alkohol pada minuman perlu melakukan pengujian di laboratorium. Alat yang digunakan di laboratorium tersebut memiliki dimensi yang cukup besar dengan harga yang mahal. Karena itu perlu dirancang sebuah sistem yang memiliki dimensi kecil, harga relatif murah, dan mudah menggunakannya. Sehingga masyarakat dapat menggunakan sistem tersebut untuk mengetahui kadar alkohol pada suatu minuman. Sistem yang akan dirancang ini terdiri dari beberapa komponen, yaitu sensor gas MQ-3 untuk mendeteksi uap alkohol sampel, rangkaian buffer, mikrokontroler ATMega16, dan LCD (Liquid Crystal Display). Mikrokontroler sebagai kendali utama pada sistem ini akan mengolah data dari output sensor berupa tegangan analog yang sebelumnya melewati rangkaian buffer, kemudian menghasilkan persentase kadar alkohol yang ditampilkan pada LCD.(Mustapa, 2014)
2. Dalam melakukan pengujian kadar alkohol pada minuman BPOM tidak bisa mengetahui langsung kadar alkohol yang terkandung dalamnya. Minuman tersebut diuji di Laboratorium kemudian baru bisa diketahui apakah minuman tersebut layak beredar atau tidak.
Proses uji Laboratorium membutuhkan waktu yang cukup lama, sehingga bagi para pedagang tidak bisa langsung mengetahui apakah minuman yang dijual layak beredar atau tidak. Untuk efisien waktu dan tempat maka pada tugas akhir ini telah dibuat alat ukur kadar alkohol menggunakan mikrokontroller AT89S51. Akan tetapi penggunaan sensor TGS 822 untuk pengukuran kadar alkohol masih banyak mendapatkan kesalahan pengukuran salah satu penyebabnya
adalah panasnya heater mempengaruhi pengambilan data sensor.
(Budiastara, 2009).
3. Jumlah kecelakaan berdasarkan data AIS IRSMS - Polda Jateng, 21%
korban meninggal atau cedera serius adalah akibat mengemudi dalam keadaan mabuk / mengkunsumsi alkohol. Alkohol adalah zat psikoaktif yang bersifat adiktif. Zat psikoaktif adalah golongan zat yang bekerja secara selektif, terutama pada otak yang dapat menimbulkan perubahan pada pelaku, emosi kognitif, persepsi, dan kesadaran seseorang. Pada saat seseorang mengkonsumsi alkohol yang berlebihan dapat mengganggu kesadarannya sendiri.
Berdasarkan kebutuhan tersebut, pada tugas akhir ini dibuat sebuah sistem yang terpasang di mobil yang dapat mencegah pengemudi berkendara dalam keadaan mengkonsumsi alkohol. Sistem ini terdiri dari perangkat utama berupa arduino UNO. Kemudian dengan perangkat tambahan berupa sensor yang akan mendeteksi nafas sang pengemudi apakah terdeteksi sedang mengkonsumsi alkohol. Sensor akan membaca tingkat kadar alkohol pada pengemudi tersebut, apabila sensor mendeteksi alkohol dibawah 5% maka led kuning akan menyala dan LCD akan menampilkan kadar alkohol yang telah dikonsumsi, sedangkan jika sensor mendeteksi alkohol diatas 5%
maka led merah, buzzer akan menyala selama 15 detik disertai LCD yang akan menampilkan sebuah peringatan bahwa mesin akan dimatikan. Kelemahan dari rancangan ini adalah Semakin jauh jarak alkohol terhadap sensor maka semakin kecil pula alkohol yang terdeteksi oleh sensor sehingga tegangan yang dikeluarkan oleh sensor juga semakin kecil karena hambatan pada sensor semakin membesar.
(Oktodiranto, 2017).
BAB III
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
3.1. Analisis Sistem
Dalam pengerjaan suatu sistem, hal yang harus dimulai pertama sekali ialah analisis. Di dalam tahap analisis ini akan dilakukan identifikasi masalah, sehingga diketahui apa-apa saja hambatan yang akan terjadi beserta penanggulangannya. Setelah melakukan identifikasi masalah, tahap selanjutnya adalah analisis kebutuhan sistem, dimana pada tahap ini akan dianalisis apa-apa saja yang dibutuhkan pada sistem. Kemudian tahap terakhir adalah pembuatan model dan spesifikasi sistem agar diketahui gambaran yang akan dilakukan kedepannya.
3.1.1. Analisis Masalah
Didalam tahap ini akan dilakukan proses penentuan masalah apa yang akan terjadi, penyebab masalah itu terjadi, dan solusi untuk mengatasinya.
Adapun pada tahapan analisis masalah dapat digambarkan dengan menggunakan Diagram Ishikawa atau biasa disebut dengan Diagram fishbone. Diagram fishbone pada masalah dalam penelitian penulis dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 3.1. Diagram Fishbone Masalah Penelitian
Pada gambar diagram fishbone diatas, dijelaskan masalah utama yang terdapat pada penelitian penulis yang akan diselesaikan. Diagram fishbone sendiri pada umumnya terbagi menjadi dua, yaitu bagian head dan bagian bone. Bagian head merupakan masalah yang terjadi pada penelitian.
Sedangkan bone adalah penyebab masalah tersebut, yang terdiri dari 4 kategori yaitu manusia, metode, mesin dan material. Didalam 4 kategori ini juga mempunyai sub kategori yang ditunjukkan oleh anak panah yang mengarah ke masing-masing kategori.
3.1.2. Analisis Kebutuhan Sistem
Setelah dilakukan analisis masalah, tahap selanjutnya adalah analisis kebutuhan sistem. Pada tahap ini akan dilakukan analisis berupa apa-apa saja yang diperlukan sistem ini agar tujuan sistem tersebut tercapai.
Analisis kebutuhan sistem dibagi menjadi dua kategori yang umum, yaitu analisis kebutuhan fungsional dan kebutuhan non-fungsional. Kebutuhan fungsional yaitu kebutuhan yang harus dipenuhi agar tujuan dari sistem tercapai, sedangkan kebutuhan non-fungsional adalah kebutuhan yang dapat membuat kinerja sistem menjadi lebih baik.
3.1.2.1.Kebutuhan Fungsional
PENGEMBANGAN APLIKASI SISTEM PENDETEKSI KADAR
ALKOHOL PADA TAPE SINGKONG MENGGUNAKA
MIKROKONTROLER ARDUINO BERBASIS
ANDROID.
MATERIAL MESIN
User tidak memahami penguunaan alat.
Proses perhitungan yang bergantung pada sensor,
Radius jangkauan Bluetooth terlalu pendek.
Jika sensor rusak, maka data tidak akan bisa dihitung.
Hanya dapat menghitung kadar alkohol pada ruangan yang terbatas.
Supaya proses penghitungan kadar alkohol dengan sensor gas MQ3 ini berjalan dengan lancar, kebutuhan fungsional yang harus dipenuhi adalah sebagai berikut:
1. Sistem harus memiliki sensor MQ3 dan sensor gas yang bertujuan untuk membaca nilai analog yang berupa kadar alkohol menjadi nilai digital agar dapat diproses oleh Arduino.
2. Sistem harus memiliki sebuah board Arduino dimana komponen ini bertugas sebagai unit pemrosesan inti yang melakukan pembacaan, perhitungan, dan sebagainya.
3. Sistem harus memiliki sebuah modul Bluetooth agar nilai yang sudah dihitung oleh Arduino dapat dikirim ke device android.
4. Sistem harus memiliki sebuah smartphone agar nilai yang dikirim oleh Arduino melalui Bluetooth dapat dibaca oleh pengguna.
3.1.2.2. Kebutuhan Non-Fungsional
Adapun kebutuhan non-fungsional dari sistem ini agar kinerjanya menjadi lebih baik adalah sebagai berikut:
1. User friendly
Agar sistem dapat dengan mudah dioperasikan oleh para pengguna, maka user interface sistem haruslah sesederhana mungkin.
2. Kualitas
Sistem memiliki output yang bervariasi, tidak hanya berupa sebuah bilangan saja.
3. Efektif dan Efisien
Sistem yang dibangun haruslah cepat dalam proses pengeksekusiannya karena nilainya sudah diberikan oleh sensor.
4. Dokumentasi
Sistem yang dibangun memiliki petunjuk penggunaan sistem.
5. Kinerja
Sistem dapat melakukan perhitungan nilai kadar alkohol pada tape singkong dan menampilkan hasilnya.
3.1.3. Pemodelan Sistem
Pemodelan sistem merupakan sebuah proses yang bertujuan untuk merancang sistem agar didapatkan gambaran umum beserta fungsi dan tujuan utama dari sistem yang akan dibangun. Pemodelan sistem ini meliputi Use Case Diagram, Activity Diagram dan Sequence Diagram
3.1.3.1.Use Case Diagram
Use Case Diagram adalah sebuah diagram yang menggambarkan apa-apa saja yang dapat dilakukan oleh user beserta interaksi antara user dengan sistem. Use Case diagram dari sistem yang akan dibangun dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 3.2. Use Case Sistem
Berdasarkan diagram Use case diatas, user akan menghubungkan perangkat smartphone nya dengan sistem menggunakan Bluetooth, kemudian sistem akan melakukan proses penghitungan sesuai dengan nilai yang diberikan oleh sensor. Adapun penelasan lebih singkat dapat dilihat pada narrative use case dibawah ini :
Tabel 3.1. Narrative Use Case Proses Menghubungkan Smartphone dengan Arduino
Nama Use Case Menghubungkan smartphone dengan Bluetooth pada arduino
PENGEMBANGAN APLIKASI SISTEM PENDETEKSI KADAR ALKOHOL PADA TAPA
SINGKONG MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO BERBASIS
ANDROID
<<includes>>
Sistem menghitung nilai yang telah dibaca sensor kemudian mengirim hasilnya ke device
android melalui bluetooth
Menghubungkan smartphone dengan Bluetooth yang terhubung ke arduino.
Actor Pengguna
Description Use case ini menghubungkan smartphone dengan Arduino via Bluetooth
Pre-Condition Smartphone sudah dipairing dengan Bluetooth pada arduino
Typical course
of Event Kegiatan Pengguna Respon Sistem
1. Menekan tombol connect 2. Mengambil address smartphone dan membuat socket antara smartphone dengan Bluetooth.
Alternate
Course Kegiatan Pengguna Respon Sistem
Post-Condition Sistem terhubung dengan smartphone pengguna
Tabel 3.2. Narrative Use Case Menghitung nilai yang telah dibaca oleh sensor kemudian mengirimnya ke smartphone pengguna via Bluetooth
Nama Use Case Menghitung nilai yang telah dibaca oleh sensor kemudian mengirimnya ke smartphone pengguna via Bluetooth.
Actor Pengguna
Description Use case ini menghitung nilai dari sensor dan mengirim hasilnya ke smartphone melalui Bluetooth.
Pre-Condition Sensor sudah memberikan nilai yang dibacanya Typical course
of Event Kegiatan Pengguna Respon Sistem
1. Mengarahkan Sensor keatas wadah tape singkong lalu mengklik tombol start.
2. Mengambil nilai yang diberikan sensor, menghitungnya, mengirimnya,
kemudian ditampilkan di layar smartphone pengguna.
Alternate
Course Kegiatan Pengguna Respon Sistem
Post-Condition Sistem menampilkan hasil perhitungan kadar alkohol pada tape singkong.
3.1.3.2.Activity Diagram
Activity diagram adalah sebuah diagram yang menggambarkan alur aktifitas antara user dengan sistem. Didalam diagram ini dijelaskan proses kerja sistem dari awal sampai akhir terhadap aktifitas yang dilakukan oleh pengguna. Activity diagram dari sistem yang akan dibangun dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 3.3 Activity Diagram Sistem
Pada gambar 3.3 diatas, dijelaskan bahwa sistem dimulai dengan aktifitas user mengklik tombol connect untuk menghubungkan antara smartphone user dengan Arduino. Setelah terhubung maka selanjutnya user mengklik tombol start, kemudian sistem akan mengambil nilai ADC yang dibaca oleh sensor untuk diproses menjadi nilai kadar Alkohol.
Kemudian nilai tersebut diubah menjadi nilai analog lalu ditampilkan di layar smartphone.
User System
Tekan tombol connect Menghubungkan smartphone
dengan arduino via bluetooth
Mengatur sensor diatas wadah tape singkong lalu
menekan tombol count.
sensor menampilkan hasil perhitungan pada LCD.
Sensor memulai perhitungan kadar alkohol pada tape.
Hasil dan info dikirimkan pada Android.
Menyimpan hasil perhitungan
Gambar 3.4. Sequence Diagram Sistem
Seperti yang digambarkan Sequence Diagram sistem diatas,terdiri dari beberapa aktifitas yaitu menghubungkan perangkat, menghitung nilai kadar alkohol. Pengguna pertama-tama menghidupkan Bluetooth kemudian perangkat smartphone dan sistem akan saling terhubung.
Kemudian Arduino mengambil nilai dari sensor yang berupa besaran analog untuk dihitung nilai kadar alkoholnya. Kemudian sistem memberikan nilai kadar alkohol tersebut ke pengguna.
3.1.4. Flowchart
Flowchart adalah sebuah diagram yang menggambarkan urutan langkah- langkah yang secara logis yang digambarkan dengan symbol-simbol.
Flowchart dari sistem yang akan dibangun ditunjukkan pada gambar dibawah ini:
System
Pengguna
Menghidupkan Bluetooth
Menirimkan nilai ADC Dari Sensor
Nilai Kadar Alkohol Hubungkan
Perangkat
Hitung Nilai Kadar
Alkohol
Gambar 3.5. Flowchart System Mulai
Hubungkan Smartphone dengan Android
Sensor mengubah nilai Listrik menjadi nilai Digital.
Simpan nilai perhitungan
Selesai Ambil Nilai Listirk
3.2. Blok Diagram Sistem
Dibawah ini merupakan gambar dari blok diagram dari sistem yang akan dibangun:
Tape Singkong
Android
MQ-3 Sensor
Bluetooth HC-05
Data Show Arduino
Gambar 3.6 Blok Diagram Sistem Berikut ini merupakan penjelasan dari blog diagram sistem diatas:
1. Pengguna menghubungkan smartphone miliknya dengan Arduino menggunakan Bluetooth dengan mengklik tombol connect yang ada pada aplikasi.
2. Sensor yang sudah terhubung dengan arduino dan bluetooh akan melaksanakan perintah yang diberikan oleh pengguna dengan mengklik tombol count pada android.
3. Sensor memulai perhitungan kadar alkohol pada tape singkong.
4. Arduino akan memproses dan melakukan perhitungan berdasarkan nilai ADC yang diterima dari sensor dan mengubah menjaid nilai analog.
5. Sensor mengirim hasil pembacaan ke arduino.
LCD Android
Display Alcohol level on Cassava Tape
Show alcohol level and info about Tape for consumption
1
2 3
5
4
6 7
8
6. Arduino mengirim nilai dari hasil perhitungan tersebut, yang berupa kadar alkohol untuk ditampilkan di LCD.
7. Arduino juga mengirimkan nilai kadar alkohol menuju smartphone melalui Bluetooth.
8. Smartphone menampilkan nilai kadar alkohol dan info mengenai tape apakah baik dikonsumsi atau tidak.
3.3. Perancangan Sistem
Pada penelitian ini, perancangan meliputi 2 bagian utama yaitu perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Yang dimaksud perangkat keras disini adalah komponen-komponen fisik yang digunakan yang membentuk sistem elektronika. Sedangkan perangkat lunak dalam penelitian ini merupakan program yang dijalankan smartphone yang bekerja sama dengan sistem.
Perangkat keras dari sistem ini terdiri dari beberapa komponen utama yaitu main board, sensor, dan konektifitas lainnya. Perancangan perangkat keras haruslah dirancang sesimpel mungkin agar tidak mempersulit pengguna pada saat pengoperasiannya. Kemudian rancangan sistem juga harus fleksibel agar dapat dibawa kemana saja.
Perangkat lunak dari sistem yang dibangun memiliki beberapa kemampuan seperti menghubungkan perangkat smartphone pengguna dengan main board (Arduino) menggunakan modul Bluetooth, mengambil data yang telah diproses oleh Arduino, dan dapat menyimpan nilai tersebut pada maps.
Dalam perancangan sistem ini seperti yang telah disebutkan diatas, terdiri dari 2 bagian utama yaitu perancangan perangkat keras dan perangkat lunak, yang akan dirincikan lagi pada subbab berikut.
3.3.1. Perancangan Perangkat Keras
Pada sistem pendeteksi kadar alkohol menggunakan sensor gas yaitu sensor MQ-3, terdapat beberapa komponen utama dalam sistem ini agar dapat
berjalan dengan lancar sesuai yang diharapkan, yaitu main board (Arduino), sensor, dan konektivitasnya.
3.3.1.1.Main Board (Arduino)
Komponen utama dalam sistem ini yaitu Arduino itu sendiri sebagai main board (papan utama), karena alat inilah yang menjadi unit pemrosesan utama. Arduino pada sistem ini juga menggunakan shield Arduino, agar ukuran sistem ini tidak terlalu memakan tempat dan menjadi lebih fleksibel.
Gambar 3.7 Arduino Uno R3 (Sumber: Sumber: http://arduino.org)
3.3.1.2 Sensor MQ3
Agar kadar alkohol dapat dibaca oleh Arduino, maka kita harus membutuhkan sensor yang mengubah besaran analog, yaitu nilai kadar alkohol itu sendiri, menjadi besaran digital agar dapat diproses oleh arduino dan sistem operasi android. Sensor yang digunakan pada sistem ini adalah sensor MQ3.
Gambar 3.8. Bentuk Fisik Sensor MQ3
(Sumber https://www.module143.com/mq3-alcohol-sensor-module)
3.3.1.3.Konektivitas
Maksud dari konektivitas disini adalah bagaimana perangkat-perangkat yang digunakan dapat dihubungkan semuanya. Penulis menggunakan kabel jumper male to male sebagai konektivitas antara perangkat- perangkat elektronika seperti sensor dan modul Bluetooth dikarenakan mudah dipakai. Dan diperlukan USB tipe B 2.0 untuk menghubungkan perangkat sensor dan arduino ke power source.
Gambar 3.9. Kabel Jumper Male to Male dan USB Tipe B 2.0 (Sumber: tokopedia.com)
3.3.2. Perancangan Perangkat Lunak
Perangkat lunak yang digunakan pada sistem ini adalah sebuah program dari sistem operasi android. Program aplikasi ini seperti yang sudah dijelaskan diatas memiliki kemampuan untuk menghubungkan smartphone dan Arduino.
3.3.2.1.Perancangan Antar Muka (Interface)
Aplikasi android ini memiliki 4 halaman yaitu halaman petunjuk penggunaan, halaman menghubungkan Bluetooth.
Gambar 3.10. Rancangan Layout Pembuka
DIGITAL ALCOHOL TESTER
-DATA RESULT-
%
000.0
….Bluetooth Connection Status….
Connect Disconnect
Result Info
COUNT
BIO
Gambar 3.11. Tampilan Halaman Biodata Keterangan:
1. Image View
Merupakan sebuah gambar yang menunjukkan ilustrasi dari instruksi.
2. Text View
Berisi tentang petunjuk penggunaan sistem dan informasi pada tampilan.
3. Button
Tombol yang melakukan aksi atau procedure jika di klik.
Name :
Address : Department : Faculty :
Alma Mater :
About Author
ImageView
BACK
BAB IV
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Pada tahap ini dilakukan implementasi sistem sesuai dengan analisis dan perancangan yang sudah ditentukan dan kemudiam melakukan pengujian sistem.
4.1. Implementasi Sistem
Pada tahap implementasi sistem dilakukan pembuatan sistem sesuai dengan rancangan. Tahap ini dibagi menjadi dua sub bagian, yaitu konstruksi perangkat keras dan konstruksi perangkat lunak.
4.1.1. Konstruksi Utama
Kerangka utama dari sistem ini berupa sebuah papan Arduino Uno R3 karena mudah dioperasikan dan lebih simpel. Arduino pada sistem ini bertindak sebagai unit pemrosesan utama, dimana sensor serta perangkat- perangkat lainnya akan terhubung pada papan ini.
Gambar 4.1 Arduino Uno R3
4.1.2. Bluetooth HC-05
Sistem yang dibuat menggunakan Bluetooth HC-05 untuk pengiriman data dari Arduino ke smartphone pengguna. Perangkat ini dihubungkan ke
Arduino dengan cara mengubungkan pin RX pada Bluetooth ke pin ke TX pada Arduino, dan pin TX pada Arduino ke pin RX pada Arduino. Gambar 4.4 dibawah ini menunjukkan hubungan antara Arduino dengan Bluetooth beserta konektivitasnya. Bluetooth HC-05 mempunyai jarak sejauh 30 meter.
Gambar 4.2. Bluetooth HC-05 4.2. Penggabungan Perangkat Keras
Perangkat keras dihubungkan diimplementasikan dengan papan Arduino dan perangkat lainnya yang sudah dipaparkan diatas. Papan Arduino bertindak sebagai komponen sistem utama, karena pada komponen inilah semua data akan diproses dan proses input/output terjadi di unit ini. Gambar 4.3 dibawah ini menunjukkan penggabungan seluruh komponen perangkat keras yang dibutuhkan oleh sistem.
Gambar 4.3 Perangkat Keras Sistem
4.2.1 Experimental Setup
Gambar 4.4 dibawah ini menunjukkan experimental setup, yaitu alat dan bahan yang diperlukan dalam percobaan dibawah ini
Gambar 4.4 Experimental Setup Cara Kerja :
1. Masukkan tape singkong kedalam wadah kaca yang sudah disediakan.
2. Hubungkan arduino ke android dengan media bluetooth.
3. Tekan tombol start untuk memulai perhitungan kadar alkohol.
4. Sensor akan membaca dan mengirimkan data kembali ke android.
5. Android akan menampilkan kadar alkohol pada tape singkong beserta dengan info apakah tape aman atau tidaknya tape dikonsumsi.
4.3. Pembuatan Perangkat Lunak
Pada tahap pembuatan perangkat lunak, tahap ini dibagi menjadi dua yaitu perangkat lunak Arduino dan perangkat lunak android.
4.3.1. Perangkat Lunak Arduino Uno
Papan Arduino uno diprogram menggunakan Bahasa pemrograman C dan aplikasi Arduino CC sebagai compiler-nya. File program dari compiler nya berekstensi .ino yang kemudian ditanamkan pada papan Arduino melalui kabel USB khusus papan Arduino. Gambar 4.5 dibawah ini merupakan tampilan dari Arduino IDE.
Gambar 4.5 Source code Arduino
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Wire.h>
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial bluetooth(7,3); // RX, TX
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2); // set the LCD address to 0x27 for a 20 chars and 4 line display
char data_bluetooth;
#define pin_sensor A0 double nilai_alkohol;
int i,data_adc;
char input_bluetooth;
void setup() { lcd.backlight();
lcd.init(); // initialize the lcd Serial.begin(9600);
bluetooth.begin(9600);
lcd.setCursor(0,0); lcd.print("-ALCOHOL METER-");
lcd.setCursor(0,1); lcd.print("--By:TEO ILKOM--");
delay(3000);
}
void loop() {
if(bluetooth.available()) {
input_bluetooth=bluetooth.read();
Serial.println(input_bluetooth);
if(input_bluetooth=='S') { input_bluetooth='\0';
for(i=0;i<10;i++) { baca_alkohol();
}
lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" ---RESULT--- ");
} } }
void baca_alkohol() {
lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" --DETECTING--");
data_adc=analogRead(pin_sensor);
delay(1000);
if (data_adc>=3340 && data_adc<=3424) nilai_alkohol=map(data_adc,3340.0, 3424.0, 10.0, 0); //nilai data 10% - 0%
else if(data_adc>=2794 && data_adc<=3340) nilai_alkohol=map(data_adc,2794.0, 3340.0, 75.0, 10.0); //nilai data 75% - 10%
else if(data_adc>=2492 && data_adc<=2795) nilai_alkohol=map(data_adc,2492.0, 2795.0, 100.0, 75.0); //nilai data 100% - 75%
if(nilai_alkohol<0) nilai_alkohol=0;
else if(nilai_alkohol>100) nilai_alkohol=100;
lcd.setCursor(0,1); lcd.print("--VALUE=");
lcd.print(nilai_alkohol,1); lcd.print("% ");
lcd.setCursor(14,1); lcd.print("--");
bluetooth.print("#,"); bluetooth.print(i); bluetooth.print(",");
bluetooth.print(nilai_alkohol,1);
bluetooth.println(",@");
data_adc=0;
}
4.3.2. Perangkat Lunak Android
Aplikasi android pada sistem ini berfungsi untuk menampilkan informasi dari Arduino yang telah melakukan proses perhitungan kadar alkohol.
Implementasi dari aplikasi android terdapat 1 bagian halaman activity.
Berikut adalah rinciannya:
4.3.2.1. Menu Utama
Menu utama pada aplikasi android ini merupakan tampilan yang berisikan perintah untuk menghubungkan smartphone dengan sistem yang telah dihubungkan dengan Bluetooth. Jika pada smartphone pengguna Bluetooth belum dinyalakan, maka akan ada perintah untuk mengaktifkan Bluetooth terlebih dahulu. Dan ditampilan ini hanya terdiri dari satu tombol untuk menghubungkan smartphone dengan sistem.
Gambar 4.6 menunjukkan layout dari menu utama pada sistem.
Gambar 4.6 Layout Menu Utama 4.3.2.2. Hasil Perhitungan
Menu hasil perhitungan merupakan tampilan yang berisikan informasi dari proses perhitungan kadar alkohol yang dilakukan oleh sensor. Selain menampilkan nilai kadar alkohol, tampilan ini memiliki 4 tombol, yaitu tombol Start untuk memulai perhitungan, tombol Connect bluetooth dan tombol Disconnect Bluetooth, serta tombol biografi penulis.
Selain itu, tampilan hasil perhitungan memiliki informasi berupa informasi mengenai tape layak dikonsumsi atau tidak berdasarkan nilai yang telah dihitung oleh sensor. Gambar 4.12 menunjukkan hasil dari layout proses perhitungan.
Gambar 4.7 Layout Hasil Perhitungan
4.3.2.3 Program Android Button Disconnected Sub btnDISCONNECT_Click
Serial1.Disconnect
lblSTATUS.Text = "Disconnected...!!!"
connected = False
ToastMessageShow("Bluetooth dinonaktifkan...", True) btnDISCONNECT.Enabled = False
btnCONNECT.Enabled = True End Sub
4.3.2.4 Program Arduino Button Connect Bluetooth Sub btnCONNECT_Click
If Serial1.IsEnabled = False Then
Msgbox("Bluetooth Anda Belum Aktif.", "Peringatan...!!!") Else
Dim PairedDevices As Map
PairedDevices = Serial1.GetPairedDevices Dim l As List
l.Initialize
For i = 0 To PairedDevices.Size - 1 l.Add(PairedDevices.GetKeyAt(i)) Next
Dim res As Int
res = InputList(l, "Pilih Perangkat...", -1) 'show list with paired devices
If res <> DialogResponse.CANCEL Then
Serial1.Connect(PairedDevices.Get(l.Get(res))) 'convert the name to mac address
current = PairedDevices.Get(l.Get(res)) End If
End If End Sub
4.4. Pengujian Alat
Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah alat yang telah dibuat sesuai dengan analisis dan perancangan sistem yang telah dilakukan sebelumnya dan untuk mengetahui apakah alat dapat bekerja dengan baik atau tidak. Pada tahap ini, pengujian yang dilakukan adalah pengujian sensor gas, membaca nilai kadar alkohol dengan sensor.
4.4.1. Pengujian Sensor Gas
Pengujian sensor gas ini adalah hal yang sangat penting dilakukan, mengingat proses perhitungan kadar gas pada tape singkong hanya mengandalkan sensor ini. Sensor gas menggunakan sinyal analog sebagai transimisinya. Rentang dari sinyal analog ini terdiri dari 10 bit dengan rentang 0-1023. Perlu diketahui bahwa nilai yang dikeluarkan oleh sensor merupakan nilai Sinyal Listrik yang akan diproses lebih lanjut. Pengujian ini dilakukan untuk membuktikan apakah sensor dapat bekerja dengan baik atau tidak. Setelah pengujian dilakukan, didapatkan hasil sebagai berikut.
Kadar Alkohol (%) Nilai Sinyal Lisrik
100 2492
96 2540
75 2794
10 3340
0 3424
Tabel 4.1 Konversi Nilai ADC menjadi nilai Kadar Alkohol
Berdasarkan hasil perhitungan tersebut, tidak bisa disimpulkan berapa banyak nilai ADC yang terdapat dalam 1% Alkohol karena sensor
perhitungan sensor dengan kadar alkohol 0% = 3242. Jadi untuk mendapatkan perhitungan nilai kadar alkohol pada kadar alkohol, dibuat fungsi pada compiler sebagai berikut:
If(data_adc>=3340 && data_adc<=3424) nilai_alkohol=map (data_adc,3340.0, 3424.0, 10.0, 0); //nilai data 10% - 0%
else if (data_adc>=2794 && data_adc<=3340) nilai_alkohol=map (data_adc,2794.0, 3340.0, 75.0, 10.0); //nilai data 75% - 10%
else if (data_adc>=2492 && data_adc<=2795) nilai_alkohol=map (data_adc,2492.0, 2795.0, 100.0, 75.0); //nilai data 100% - 75%
Dibawah ini adalah gambar pengkonversian nilai ADC menjadi nilai Kadar alkohol dengan pengujian terhadap larutan alkohol sebesar 75%.
Gambar 4.8 Perhitungan nilai ADC (kiri) dan Konversinya (Kanan)
Pada penelitian ini, digunakan tape singkong sebanyak 0.5 Kg dengan kadar ragi yang berbeda-beda. Ada yang 16 gram, 32 gram, dan 64 gram.
Pengecekan dilakukan dengan rentang waktu setiap 24 jam. Pengecekan dilakukan dalam waktu 5 hari untuk melihat apakah alat bekerja dengan baik. Dari data konversi diatas, dilakukan perhitungan nilai tape Tabel 4.1 – 4.3 dibawah ini merupakan tabel pengujian sensor gas pada tape singkong.
Day
Time
Yeast (gr) Value (%) Calibration
(Second)
Tape Phase (Hour)
Attempt (Times)
1 10 24 5 16 0
2 10 48 6 16 1
3 10 72 7 16 3
4 10 96 8 16 4
5 10 120 9 16 6
Average 2.8
Tabel 4.2. Data Uji Sensor Gas Pada Tape Singkong 1
Day
Time
Yeast (gr) Value (%) Calibration
(Second)
Tape Phase (Hour)
Attempt (Times)
1 10 24 5 32 1
2 10 48 6 32 2
3 10 72 7 32 3
4 10 96 8 32 5
5 10 120 9 32 7
Average 3.6
Tabel 4.3. Data Uji Sensor Gas Pada Tape Singkong 2
Day
Time
Yeast (gr) Value (%) Calibration
(Second)
Tape Phase (Hour)
Attempt (Times)
1 10 24 5 64 1
2 10 48 6 64 2
3 10 72 7 64 4
4 10 96 8 64 6
5 10 120 9 64 9
Average 4.4
Tabel 4.4. Data Uji Sensor Gas Pada Tape Singkong 3
