“ALAT UKUR DENSITAS DEBU DI UDARA BERBASIS
MIKROKONTROLER”
TUGAS AKHIR
WIRDA HARISA HASIBUAN
112411035
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ALAT UKUR DENSITAS DEBU DI UDARA BERBASIS
MIKROKONTROLER
TUGAS AKHIR
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Yang bertanda tangan di bawah ini, Dosen Pembimbing Tugas Akhir menyatakan bahwa laporan Tugas Akhir dari :
WIRDA HARISA HASIBUAN NIM: 112411035
Dengan judul :
ALAT UKUR DENSITAS DEBU DI UDARA BERBASIS MIKROKONTROLER telah selesai diperiksa dan dinyatakan selesai dan layak diajukan, serta dapat diajukan dalam sidang pertanggungjawaban laporan Tugas Akhir .
Diluluskan di Medan, Januari 2014
Ketua Program Studi Dosen Pembimbing
D-3 Metrologi dan Instrumentasi Tugas Akhir
Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc_
NIP. 19660729 199203 2 002 NIP. 19660729 199203 2 002 Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc_
PERNYATAAN
ALAT UKUR DENSITAS DEBU DI UDARA BERBASIS MIKROKONTROLER
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2014
Wirda Harisa Hasibuan 112411035
PENGHARGAAN
Dengan mengucap syukur alhamdulillah atas kehadirat allah swt yang telah memberikan rahmat dan karunianya kepada penulis dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini sesuai waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :
ALAT UKUR DENSITAS DEBU DI UDARA BERBASIS
MIKROKONTROLLER
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak mengalami kesulitan namun berkat bimbingan, dorongan, dan bantuan dari rekan-rekan mahasiswa-mahasiswi Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU, dosen dan semua pihak yang terkait dalam penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini, hal tersebut dapat penulis atasi dengan baik, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar - besarnya kepada :
1. Ayahanda Drs. H. Khoiruddin Hsb M.Pd dan Ibunda Hj. Nursaidah Nasution terima kasih atas kasih sayang, kepercayaan serta doa yang tidak pernah lelah kalian berikan serta saudara-saudara saya tercinta Anna Habibah Hsb, SE, Filzah Farhana Hsb dan Annafi Rifki Hsb terima kasih atas dukungan, motivasi, semangat dan masukan yang selalu diberikan dari awal perkuliahan sampai penulisan Laporan tugas akhir ini.
2. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.Sc selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Universitas Sumatera Utara serta selaku pembimbing yang mengarahkan penulis dalam menyelesaikan penulisan laporan tugas akhir ini
4. Seluruh Dosen Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
5. Abang Oki Handinata dan Kak Ade Purnama, ST terima kasih atas bantuan, motivasi, wawasan, bimbingan dan dorongan yang telah banyak disampaikan kepada penulis
6. Teman–teman seperjuangan yang telah banyak membantu dalam proses pengerjaan tugas akhir ini (Septi, tiwi, desy dan raihan)
7. Abang dan kakak yang telah banyak memberikan masukan, motivasi serta banyak membantu dalam proses pengerjaan tugas akhir ini, sehingga mengalami progress yang begitu significant (Bg. Sadam, Bg. Royhan, Bang Cholik, Kak fika, Kak Nurhenida dan Kak Uun)
8. Dan kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam kehidupan penulis yang tidak mampu saya tuliskan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Laporan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat dan menambah wawasan maupun pengetahuan kita.
Medan, Januari 2014 Hormat Saya,
ABSTRAK
Telah dibuat suatu alat ukur densitas debu menggunakan GP2Y1010AU0F Optical Dust Sensor berbasis mikrokontroler ATMega 16, dimana sensor ini mendeteksi densitas debu pada simulasi ruangan yang berukuran 15 cm x15 cm dan di dalam ruangan tersebut terdapat Fan PC yang berfungsi untuk menyerap dan mengeluarkan debu. Prinsip kerjanya ialah cahaya dicerminkan pada partikel melewati keseluruhan permukaan, kemudian oleh photodiode diubah menjadi tegangan. Tegangan harus diperkuat untuk dapat membaca perubahan. Output dari sensor adalah tegangan analog yang sebanding dengan kepadatan debu yang terukur, dengan sensitivitas 0.5V/0.1mg/m3. Program dieksekusi melalui mikrokontroler untuk memberikan output yang akan ditampilkan pada LCD dalam angka digital.
Kata Kunci : GP2Y1010AU0F Optical Dust Sensor, Mikrokontroler, LCD (Liquid Crystal
ABSTRACT
Had created a dust density of measuring the instrument by using GP2Y1010AU0F Optical Dust Sensor-based on the microcontroller ATMega16, wherein the sensor detects the density of dust in the simulation room measuring 15 cm x15 cm and in the room , there is a PC fan that serves to absorb and remove dust. The principle works is the light reflected on the surface of the particles pass through the overall, then by the photodiode was converted into a voltage. Voltage should be strengthened to be able to read the changes. The output of the sensor is an analog voltage that is proportional to the measured dust density, the sensitivity 0.5V/0.1mg/m3. The program is executed by the microcontroller to provide an output that will be displayed on the LCD in digital numbers.
Keyword : GP2Y1010AU0F Optical Dust Sensor, Microcontroller, LCD (Liquid Crystal Display).
DAFTAR ISI PERSETUJUAN………..i PERNYATAAN ... .ii PENGHARGAAN ... iii ABSTRAK... ..v ABSTRACT……….. ………...vi DAFTAR ISI………...vii DAFTAR GAMBAR………...xi DAFTAR TABEL………...xii BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 LatarBelakang ... 1 1.2 RumusanMasalah ... 1 1.3 TujuanPenulisan ... 2 1.4 BatasanMasalah ... 2 1.5 SistematikaPenulisan ... 2 BAB II TEORI... 4
2.1 GP2Y1010AU0F Optical Dust Sensor ... 4
2.2 Mikrokontroler ATMega16……… ... 6
2.2.1 Spesifikasi Mikrokontroler ATMega 16 ... 7
2.2.3 Port-Port Pada Mikrokontroler ATMega 16 dan Fungsinya ... 10 2.2.3.1 Port A……… ... 10 2.2.3.2 Port B……… ... 10 2.2.3.3 Port C……… ... 11 2.2.3.4 Port D……… ... 11 2.2.3.5 RESET……… ... 12 2.2.3.6 XTAL1……… ... 12 2.2.3.7 XTAL2……… ... 12 2.2.3.8 AVcc……… ... 12 2.2.3.9 AREF……… ... 12 2.2.3.10 AGND……… ... 13
2.2.4 Arsitektur Mikrokontroler ATMega 16……… ... 14
2.2.5 Peta Memori Mikrokontroler ATMega 16……… ... 15
2.2.5.1. Memori Program……… ... 15
2.2.5.2. Memori Data (SRAM) ……… ... 16
2.2.5.3.Memori Data EPROM……… ... 17
2.3. Bahasa Pemrograman Mikrokontroler……… ... 18
2.3.1. Bahasa C……… ... 19
2.3.2. Penulisan Program Dalam Bahasa C……… ... 19
BAB III PERANCANGAN ALAT……… ... 27
3.1. Diagram Blok Rangkaian……… ... 27
3.2 Perancangan Pembuatan Perangkat Keras……… ... 27
3.2.1. Konstruksi Utama……… ... 28
3.2.2. Konstruksi Sensor……… ... 28
3.3. Perancangan Perangkat Elektronika……… ... 29
3.3.1. Rangkaian Mikrokontroler ATMega 16……… ... 30
3.3.2. LCD……… ... 31
3.3.3. Rangkaian Sensor……… ... 31
3.3.4. Perangkat Fan PC……… ... 32
3.3.5. Regulator……… ... 32
3.4. Flowchart……… ... 34
BAB IV PENGUJIAN RANGKAIAN ……… ... 35
4.1. Perancangan Perangkat Keras……… ... 35
4.1.1. Implementasi Konstruksi Utama……… ... 35
4.1.2. Implementasi Konstruksi Sensor ……… ... 36
4.2. Implementasi Rangkaian Elektronik……… ... 37
4.2.1. Implementasi Board Mikrokontroler (Main Board) ... 37
4.3. Implementasi Perangkat Lunak……… ... 39
4.3.1. Pengujian GP2Y1010AU0F Optical Dust Sensor……… ... 39
4.3.1.1. Pengujian Di Udara Bebas……… ... 39
4.3.1.2. Pengujian Menggunakan Asap Kertas……… ……...……40
4.3.1.3. Pengujian Menggunakan Asap Rokok……… ... 40
4.3.1.4. Pengujian Menggunakan Asap Solder……… ... 41
4.3.2. Pengujian Rangkaian Power Supply……… ... 42
4.3.3. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 16……… .... 42
4.3.4. Pengujian Pada LCD……… ... 44
4.3.5. Pengujian Rangkaian Secara Keseluruhan……… ... 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……….45
5.1 Kesimpulan ……… ... 46
5.2 Saran ……… ... 46 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN :
Lampiran A : Data sheet ATMega 16
Lampiran B : Datasheet GP2Y1010AU0F Optical Dust Sensor Lampiran C : Datasheet IC Regulator 7805
Lampiran D : Datashet IC Regulator 317 Lampiran E : Datasheet LCD 16 X 2
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar
Nama Gambar Halaman
2.1 GP2Y1010AU0F Optical Dust Sensor 4
2.2 (a) Internal Schematic 4
2.2 (b) Outline Dimensions 5
2.3. Diagram blok contoh perkembangan mikrokontroler ATMEL 6 2.4 Block Diagram Mikrokontroler ATMega 16 8
2.5 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega 16 9
2.6 Arsitektur Mikrokontroler ATMega 16 15
2.7 Peta Memori Mikrokontroler ATMega 16 16
2.8 Peta Memori Mikrokontroler ATMega 16 16
2.9 Block Diagram LCD 21
2.10 LCD (Liquid Crystal Display) 22
2.11 Diagram Block ADC 25
3.1 Diagram Blok Sistem 27
3.2 Kerangka Ruangan Simulasi 28
3.3 Peletakan Sensor Pada Kerangka Ruang Simulasi 29 3.4 Rangkaian Skematik Minimum Mikrokontroler ATMega 16 30
3.5 LCD 31
3.6 Rangkaian GP2Y1010AU0F Optical Dust Sensor 32
3.7 Rangkaian IC Regulator 7805 33
3.8 Rangkaian IC Regulator 317 33
3.9 Sistem Kerja Alat Ukur 34
4.1 (a) kerangka bagian atas alat ukur 36
4.1 (b) kerangka bagian samping kiri alat 36
4.1 (c) kerangka dalam alat ukur 36
4.3 (a) Layout Mikrokontroller pada ARES 38
4.3 (b) Implementasi Menggunakan PCB 38
4.4 (a) Layout LCD pada ARES 38
4.4 (b) Implementasi Menggunakan PCB 38
4.5 Hasil Pengujian Di Udara Bebas 39
4.6 (a) Pembakaran Kertas 40
4.6 (b) Kertas yang dibakar dideteksi oleh sensor 40 4.7 Hasil deteksi sensor menggunakan asap kertas 40
4.8 (a) Pembakaran Rokok 40
4.8 (b) Rokok yang dibakar dideteksi oleh sensor 40
4.9 Hasil deteksi sensor menggunakan asap rokok 41
4.10 (a) Pemanasan Solder 41
4.10 (b) Solder yang dipanaskan dideteksi oleh sensor 41 4.11 Hasil deteksi sensor menggunakan asap solder 42
4.12 Pengujian Rangkaian Power Supply 42
4.13 Sebelum Disambungkan ke Mikrokontroler 43
4.14 Sesudah Dihubungkan dengan Mikrokontroler 43
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
Nama Tabel Halaman
2.1 Fungsi Pin-pin Port B 10
2.2 Fungsi Pin-pin Port C 11
2.3 Fungsi Pin-pin Port D 12
2.4 Keterangan pin-pin mikrokontroler ATMega 16 13
