PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP PADA RUANGAN BEBAS ROKOK MENGGUNAKAN SENSOR MQ
MIKROKONROLLER ATMEGA328
PROGRAM STUDI D
FAKULTAS MATEATIKA DAN
PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP PADA RUANGAN BEBAS ROKOK MENGGUNAKAN SENSOR MQ
MIKROKONROLLER ATMEGA328
LAPORAN PROJEK AKHIR 2
SITI RAHMADANI PINEM 152411020
PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INTRUMENTASI FAKULTAS MATEATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN
2018
PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP PADA RUANGAN BEBAS ROKOK MENGGUNAKAN SENSOR MQ-2 DENGAN
MIKROKONROLLER ATMEGA328
3 METROLOGI DAN INTRUMENTASI ILMU PENGETAHUAN ALAM
PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP PADA RUANGAN BEBAS ROKOK MENGGUNAKAN SENSOR MQ
MIKROKONROLLER ATMEGA328
Diajukan Sebagai Syarat Memenuhi Tugas
PROGRAM STUDI D
FAKULTAS MATEATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP PADA RUANGAN
BEBAS ROKOK MENGGUNAKAN SENSOR MQ MIKROKONROLLER ATMEGA328
LAPORAN PROJEK AKHIR 2
Diajukan Sebagai Syarat Memenuhi Tugas dan Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya
SITI RAHMADANI PINEM 152411020
PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INTRUMENTASI FAKULTAS MATEATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN
2018
PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP PADA RUANGAN BEBAS ROKOK MENGGUNAKAN SENSOR MQ-2 DENGAN
MIKROKONROLLER ATMEGA328
Syarat Memperoleh Gelar
3 METROLOGI DAN INTRUMENTASI FAKULTAS MATEATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
PERNYATAAN ORISINALITAS
PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP PADA RUANGAN BEBAS ROKOK MENGGUNAKAN SENSOR MQ-2 DENGAN
MIKROKONROLLER ATMEGA328
LAPORAN PROJEK AKHIR 2
Saya menyatakan bahwa laporan Projek Akhir 2 ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 25 Juli 2018
SITI RAHMADANI PINEM 152411020
i
PENGESAHAN TUGAS AKHIR
Judul : Perancangan Alat Pendeteksi Asap Pada Ruangan Bebas Rokok Menggunakan Sensor MQ-2 Dengan Mikrokontroller Atmega328
Kategori : Laporan Projek Akhir 2
Nama : Siti Rahmadani Pinem
Nomor Induk Mahasiswa : 152411020
Program Studi : Diploma (D-3) Metrologi Dan Instrumentasi Fakultas : MIPA - Universitas Sumatra Utara
Disetujui di Medan, 25 juli 2018
Ketua Program Studi Pembimbing
Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc Dr. Kerista Sebayang, MS
NIP. 196607291992032002 NIP. 195806231986011001
ii
“PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP PADA RUANGAN BEBAS ROKOK MENGGUNAKANSENSOR MQ-2 DENGAN
MIKROKONTROLLER ATmega 328”
ABSTRAK
Tujuan dari penelitian ini adalah membuat alat pendeteksi asap rokok dalam suatu ruangan serta memberikan peringatan dengan suara dan tulisan yang berbasis mirokontroler dan bahasa C. Penelitian ini menggunakan sensor gas MQ 2 sebagai pendeteksi asap rokok, arduino sebagai mikrokontroler yang bertugas sebagai pengendali input dan output, buzzer yang mengeluarkan peringatan dalam bentuk suara, LCD untuk memunculkan tulisan adanya asap rokok, serta bahasa C sebagai bahasa pemrogramanya. Kipas exhaust untuk menghisap udara di dalam ruang untuk dibuang keluar, dan pada saat bersamaan menarik udara segar di luar kedalam ruangan. Output dari sensor gas MQ 2 yang mendeteksi asap rokok akan diolah di dalam mikrokontroler yang sudah di program dengan bahasa C sehingga akan memunculkan dua keadaan, yaitu keadaan high pada saat tidak terdeteksi asap rokok, dan keadaan low pada saat terdeteksi asap rokok. Alat ini dapat mengeluarkan suara apabila terdeteksi adanya asap rokok dalam ruangan dan memunculkan tulisan adanya asap rokok dalam LCD.
Kata Kunci : Arduino, Buzzer, Kipas Exhaust, Sensor MQ-2 dan Mikrokontroller ATmega328.
iii
THE DESIGN OF SMOKE DETECTORS IN NON-SMOKING ROOMS USING MQ2 SENSOR WITH ATMEGA 328 MICROCONTROLLER
ABSTRACT
The purpose of this study is to make a detector on cigarette smoke in a room and provide warning with voice and writing based on microcontroller and discuss c. this research used MQ-2 gas sensor as cigarette smoke detector, arduino as microcontroller which served as controller of input and output. buzzer that issued a warning in the form of sound, LCD to bring up the writing of cigarette smoke, as well as language c as programming language, the output of the MQ2 gas sensor that detects cigarette smoke will be processed in microcontroller already in the program with the language c. so it will bring up two circumstances that is the state of hight when not detected smoke. this tool can make a sound when it detects the presence of cigarette smoke in the room and raises the writing of cigarette smoke in the LCD.
Kata Kunci : Arduino, Buzzer, Exhaust Fan, Sensor MQ-2 and Mikrokontroller ATmega328.
iv
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan projek akhir 2 ini dengan judulPerancangan Alat Pendeteksi Asap Pada Ruangan Bebas Rokok Menggunakan Sensor MQ-2 Dengan Mikrokontroler ATmega 328
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya untuk semua pihak yang telah membimbing dan membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Penulis menyadari bahwa tersusunnya projek akhir 2 ini dari doa, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Kerista Sebayang M.S, selaku Dekan FMIPA USUdan pembimbing
sayayang telah meluangkan waktunya untuk membimbing saya selama penyusunan laporan projek akhir 2 ini.
2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU
3. Bapak Junedi Ginting M.Si, selaku Sekretaris Program Studi D3 Metrologi dan Instumentasi FMIPA USU.
4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU.
5. Yang teristimewa ayahanda tercinta Mitra Pinem dan ibunda tercinta Ibu Kerisnawati Br Tarigan, saudara kandung saya M.Reza Pinem, M Alpian Pinem, dan M Fahri Pinem juga seluruh keluarga besar yang berada di Medan yang selalu memberikan dukungan dalam doa, motivasi, nasehat, moril serta materi kepada saya sehingga saya dapat menyelesaikan amanah yang diberikan sejak awal kuliah.
6. Kepada Sahabat penulis Meta Marlina Tarigan dan Sella Novirizka yang sudah memberi semangat dan dukungan.
v
7. Rekan-rekan kuliah dan seperjuangan yang saya sayangi D3 Metrologi dan Instrumentasi stambuk 2015, Pembimbing saya Fadly Tommy yang telah bersusah payah membantu saya dalam pembuatan alat maupun laporan pada Projek Akhir 2 ini. Terima kasih atas ide, saran, dukungan, dan kerja sama nya selama ini.
Penulis menyadari sepenuh nya bahwa dalam pembuatan Projek Akhir 2 ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.Semoga laporan ini menambah wawasan yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Medan, 25 Juli 2018 Hormat Saya,
Siti Rahmadani Pinem
vi
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN LAPORAN ... i
ABSTRAK ... ii
ABSTRACT ... iii
PENGHARGAAN ... iv
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 PerumusanMasalah ... 2
1.3 TujuanPenulisan ... 2
1.4 Manfaat Penilisan ... 2
1.5 Sistematika Penulisan...2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pencemaran Udara ... 4
2.2 Pengertian Indeks Kualitas Udara ... 4
2.3 Perangkat Keras ... 5
2.4 Sensor MQ-2 ... 5
2.5 Mikrokontroler ... 6
2.6 Buzzer ... 6
2.7 LCD ... 7
2.8 Kipas Exhause ... 8
2.9 LED ( Ligth Emitting Diode ) ... 8
2.10 Arduino Uno ... 9
2.10.1 Pin Input & Output Arduino Uno ... 10
2.10.2 Sumber Daya dan Tegangan Arduino Uno ... 11
2.10.3 Peta Memori Arduio Uno ... 11
2.10.4 Memori Program ... 11
2.10.5 Arduino Development Environmet ... 12
BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Sistem ... 14
3.2 Peranangan PCB ... 16
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Implementasi system ... 18
4.1.1 implementasi rangkaian pcb alat pendeteksi asap rokok ... 18
4.1.2 implementasi program mikrokontrolel arduino ... 20
4.2 pengujian ... 21
vii
4.3 Pengujian Sensor Asap MQ-2 ... 21
4.4 Pengujian LCD ... 23
4.5 Pengujian Rangkaian Relay ... 23
4.6 Pengujian Alat Keseluruhan ... 25
BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 26
5.2 Saran ... 26
DAFTAR PUSTAKA ... 27
LAMPIRAN ... 28
viii
DAFTAR TABEL
No. Judul Halaman
Tabel
2.1 Rentang Indeks Standar Pencemar Udara ... ... 4
ix
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Halaman
Gambar
2.4 Diagram blok alat pendeteksi asap rokok ... 5
2.4.1 Sensor MQ-2 ... 5
2.6 Buzzer ... 6
2.7 LCD (Liquid Crystal Display) ... 7
2.8 Kipas Exhaust ... 8
2.9 LED ( Light Emitting Diode ) ... 9
2.10 Board Arduino Uno ... 9
2.10.4 Peta Memori Program ATMega 328 ... 12
2.10.5Software IDE Arduino ... 12
3.1 Flowchart Program ... 14
3.1.1Diagram Block ... 15
3.2 Tata Letak Komponen PCB ... 17
4.1 Pembuatan layout PCB ... 18
4.1.1 Hasil Pencetakan Layout PCB ... 19
4.1.2 Hasil Salon Layout Pada papan PCB ... 19
4.1.3 PCB dan Ferry Chloride ( FeCL13) ... 19
4.1.4 Tahap pengeboran PCB... 20
4.1.5 Tahap Akhir Peletakan Komponen ... 20
4.3 Pengujian Sensor Asap MQ 2 ... 21
4.3.1 Program sensor asap MQ 2 ... 22
4.3.2 Hasil pengujian sensor MQ 2 ... 22
4.4 Program Pengujian LCD ... 23
4.4.1 Hasil pengujian LCD... 23
4.5 Program pengujian Relay ... 24
4.5.1 Rangaian araelay pada arduino ... 24
4.6 program keseluruhan ... 25
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Merokok setelah makan sudah menjadi tradisi di negara kita dari yang tua sampai yang muda sehingga banyak kita temui perokok aktif di sekeliling kita. Selain merugikan kesehatan perokok pasif, asap rokok juga merugikan perokok pasif, saat terpapar asap rokok orang yang tidak merokok (perokok pasif) akan menghirup dua kali lipat racun yang terkandung dalam asap rokok. Sebatang rokok mengandung zat- zat berbahaya, seperti Nikotin, Tar, arsenik, kadmium, bahkan sianida, nitrosamina, serta banyak lagi senyawa lain yang berbahaya bagi tubuh manusia, kurang lebih 4000 senyawa dan 250 diantaranya yang paling berbahaya dan mematikan. (Anonim, 2016).
Pemerintah telah menetapkan peraturan dilarang merokok di tempat umum, salah satu cara yang dilakukan pemerintah untuk membatasi prilaku perokok adalah dengan mencanangkan program Kawasan Bebas Rokok. Kawasan bebas rokok di perlakukan di sekolah, rumah sakit, kampus, perkantoran, ruang ber AC perlakuan ini bertujuan agar asap rokok yg di timbulkan oleh perokok aktif tidak mengganggu orang lain. Menggunakan sensor MQ 2 alat ini diharapkan mampu mendeteksi keberadaan asap rokok dan memperingatkan perokok dengan suara yang dihasilkan oleh buzzer agar perokok aktif tidak merokok di tempat umum.
1.2 Perumusan Masalah
Dari uraian diatas maka dapat dirumuskan masalah pembuatan Tugas Akhir ini, sebagai berikut:
1. Bagaimana merancang dan membuat suatu alat yang dapat mendeteksi asap rokok dalam suatu ruang?
2. Bagaimana sistem kerja dari sensor MQ-2 dalam mendeteksi asap rokok disekitar ruangan?
3. Bagaimana cara kerja dari LCD sebagai tampilan informasi kondisi asaprokok dalam bentuk tulisan?
2
1.3 Tujuan Penulisan
Penulisan laporan proyek ini adalah untuk:
1. Merancang suatu alat pendeteksi asap rokok pada ruangan bebas rokok menggunakan sensor MQ-2 dengan Mikrokontroller ATmega 328
1.4 Manfaat Penelitian
Dapat mendeteksi tingkat pencemaran asap pada rokok di ruangan bebas rokok .
1.5 Sistematika Penulisan
Dalam penyusunan Laporan Project Akhir 1 ini, pembahasan mengenai sistem alat yang dibuat dibagi menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, tinjauan penulisan pembahasan sistematika penulisan dan relevansi dari penulisan laporan ini.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yangdigunakan untuk pembahasan dan cara kerja sensor MQ-2 dan mikrokontroller ATmega 328. Komponen ini merupakan integrasi dari beberapa rangkaian yang saling berkaitan satu dengan yang lainnya yang dikendalikan oleh mikrokontroller.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan kalau terdeteksi adanya asap, kipasakan hidup untuk membuang asap yang terdeteksi .
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA
Berisikan tentang cara pengujian, hasil pengujian, dan analisa data dari pembuatan tugas akhir
3
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan tentang kesimpulan dari hasil pengujian analisis serta saran yang dikemukakan oleh penulis tentang pembuatan dan perancangan alat.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pencemaran Udara
Pencemaran udara adalah suatu kondisi di mana kualitas udara menjadi rusak dan terkontaminasi oleh zat-zat, baik yang tidak berbahaya maupun yang membahayakan kesehatan tubuh manusia. Salah satu penyebab dari pencemaran udara adalah 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).
Ada dua macam asap rokok yang menggangu 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.
2.2 Pengertian Indeks Kualitas Udara
Index kualitas udara atau air quality index adalah untuk melaporkan kualiatas udara yang kita hirup. Index ini melaporkan seberapa bersih atau terpolusi udara yang kita hirup dan apa saja gangguan kesehatan yang menjadi perhatian kita. Tabel 1 menunjukkan rentang indeks standar pencemar udara
Tabel. 1 Rentang Indeks Standar Pencemar Udara
5
2.3 Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras ini meliputi semua pengerjaan bagian-bagian dari komponen. Komponen ini merupakan integrasi dari beberapa rangkaian yang saling berkaitan satu dengan yang lainnya yang dikendalikan oleh mikrokontroler. Secara garis besar konsep dari alat ini adalah seperti gambar 1, dimana mikrokontroler akan memberikan signal kepada buzzer dan LCD apabila ada signal yang masuk dari sensor MQ 2.
2.4 Sensor MQ 2
Sensor MQ 2 merupakan sensor gas monoksida yang berfungsi untuk mengetahui keberadaan gas karbonmonoksida, dimana sensor ini yang di pakai untuk memantau keberadaan asap rokok dalam peneletian ini. Sensor ini memiliki sensitivitas tinggi dan waktu respon yang cepat. Keluaran yang dihasilkan sensor ini adalah sinyal analog, MQ 2 memerlukan tegangan 5 V DC, resistnsi sensor ini akan berubah bila ada gas, out put dari sensor ini dihubungkan ke pin Analog pada mikrokonntroler Arduino yang akan menampilkan dalam bentuk sinyal digital (Anonim, 2016).
Gambar 2.4 Diagram blok alat pendeteksi asap rokok
Gambar 2.4.1 Sensor MQ-2
SENSOR MQ-2
MIKROKONTROLER
BUZZER
LCD
6
2.5 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umumnya dapat menyimpan program di dalamnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit ) , memori , I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-To-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya . kelebihan utama dari Mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Mikrokontroler juga merupakan suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bias di tulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data .
2.6 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi suara. Prinsip kerja dari buzzer sama dengan loudspeaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet. Kumpran 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 udara. buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
Gambar 2.6 Buzzer
7
2.7 LCD ( Liquid Crystal Display )
LCD berfungsi menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler. LCD yang digunakan adalah jenis LCD M1632. LCDM1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi daya rendah (Napitupulu, Chandra M, 2011).
Modul ini dilengkapi dengan mikrokontroler yang didisain khusus untuk mengendalikan LCD. Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan mikrokontroler. LCD dapat berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler (Napitupulu, Chandra M, 2011).
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 2.7 LCD (Liquid Crystal Display)
2.8 Kipas Exhaust
Exhaust fan berfungsi untuk menghisap udara di dalam ruang untuk dibuang keluar, dan pada saat bersamaan menarik udara segar di luar kedalam ruangan. Selain itu exhaust fan juga bias mengatur volume udara yang akan disirkulasikan pada ruang.
8
Supaya tetap sehat ruang butuh sirkulasi udara agar selalu ada pergantian udara dalam ruangan dengan udara segar dari luar luar ruangan. Exhaust fan merupakan salah satu jenis kipas angin yg difungsikan untuk sirkulasi udara dalam ruang atau rumah. Oleh karena itu, peletakkannya diantara indoor dan outdoor. Kipas jenis exhaust fan, banyak digunakan karena dapat membuat ruangan sejuk tanpa AC.
Gambar 2.8 Kipas Exhaust
2.9 LED (Light Emiting Diode )
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.
Gambar 2.9 LED ( Ligth Emitting Diode ) 2.10 Arduino Nano
Arduino Nano merupakan mikrokontroler berukuran kecil dan komplit berbasis Atmega328 yang mudah digunakan dengan breadboard. Arduino Nano sudah terintegrasi dengan USB. Perangkat ini memiliki 14 masukan / keluaran digital (6
9
diantaranya dapat digunakan sebagai PWM output ), 8 masukan / keluaran analog.
Arduino Nano memiliki keunggulan dari papan arduino dan mini USB dengan jalur yang lebih kecil dari arduino lainnya sehingga memberi keleluasaan lebih kepada pengguna untuk bereksplorasi dengan menggunakan breadboard.
Gambar 2.10 Board Arduino Nano
Berikut ini adalah konfigurasi dari Arduino Nano:
1. Mikrokontroler : ATmega328 2. Tegangan Operasi : 5V
3. Tegangan Input (recommended) : 7 - 12 V 4. Tegangan Input (limit) : 6-20 V
5. Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM) 6. Pin Analog input : 6
7. Arus DC per pin I/O : 40 mA 8. Arus DC untuk pin 3.3 V : 150 mA
9. Flash Memory : 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader 10. SRAM : 2 KB
11. EEPROM : 1 KB 12. Kecepatan : 16 Mhz
10
2.10.1. Pin Input dan Output ArduinoNano
Masing-masing dari 14 pin digital Arduino Nano dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite() dan digitalRead().
Setiap pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin mampu menerima atau menghasilkan arus maksimum sebasar 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (diputus secara default) sebesar 20-30 KOhm. Sebagai tambahan, beberapa pin masukan digital memiliki kegunaan khusus yaitu:
Komunikasi serial: pin 0 (RX) dan pin 1 (TX), digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data secara serial.
1. External Interrupt: pin 2 dan pin 3, pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interrupt pada nilai rendah, sisi naik atau turun, atau pada saat terjadi perubahan nilai.
2. Pulse-width modulation (PWM): pin 3,5,6,9,10 dan 11, menyediakan keluaran PWM 8-bit dangan menggunakan fungsi analogWrite().
3. Serial Peripheral Interface (SPI): pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) dan 13 (SCK), pin ini mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library.
4. LED: pin 13, terdapat built-in LED yang terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH maka LED menyala, sebaliknya ketika pin bernilai LOW maka LED akan padam.
2.10.2 Sumber Daya dan Tegangan Arduino Nano
Arduino Nano dapat diberi daya melalui koneksi USB (Universal Serial Bus) atau melalui power supply eksternal. Jika arduino dihubungkan ke kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka Arduino Nano 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 Nano. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke baterai dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER (Simanjuntak, M.G, 2013).
Arduino Nano dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika Arduino Nano diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V akan menyediakan tegangan di bawah 5 volt dan Arduino Nano munkin bekerja tidak stabil. Jika diberikan
11
tegangan melebihi 12 volt, penstabil tegangan kemungkinan akan menjadi terlalu panas dan merusak Arduino Nano. Tegangan rekomendasi yang diberikan ke Arduino Nano berkisar antara 7 sampai 12 volt (Simanjuntak, M.G, 2013).
2.10.3 Peta Memory Arduino Nano
Arduino Nano adalah arduino board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Maka peta memori Arduino Nano sama dengan peta memori pada mikrokontroler ATmega328.
2.10.4 Memory Program
ATMega328 memiliki 32K byte On-chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program bootloader dan aplikasi seperti pada gambar 2.5. Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosesor (Simanjuntak, M.G, 2013).
Gambar 2.10.4 Peta Memori Program ATMega 328 (Sumber: http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/37482.
Simanjuntak, M.G. 2013)
12
2.10.5 Arduino Development Environment
Arduino Development Environment terdiri dari editor teks untuk menulis kode, sebuah area pesan, sebuah konsol, sebuah toolbar dengan tombol-tombol untuk fungsi yang umum dan beberapa menu. Arduino Development Environment terhubung ke arduino board untuk meng-upload program dan juga untuk berkomunikasi dengan arduino board. 2
Gambar 2.10.5 Software IDE Arduino
Berikut ini adalah fungsi tombol-tombol toolbar Arduino IDE:
1. Verify
Untuk meng-compile dan mengecek program yang akan diupload ke board arduino.
2. Upload
Untuk meng-upload program ke board arduino.
3. New
Untuk membuat sketch baru.
4. Open
Untuk menampilkan menu dari seluruh sketch yang berada di dalam sketchbook.
5. Save
Untuk menyimpan sketch.
6. Serial interface
Membuka serial monitor.
13
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1. Perancangan Sistem
Dalam membuat suatu alat ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu bagaimana cara merancang sistem yang akan diimplementasikan pada alat. Dalam perancangan sistem terlebih dahulu dibuat flowchart dari sistem tersebut, seperti gambar 3.1.
Tidak
Ya
Gambar 3.1 Flowchart Program Mulai
Inisialisasi pin input/output
Baca Nilai Analog Sensor MQ-2
Asap terdeteksi oleh sensor
- Aktifkan Buzzer - Aktifkan Kipas Exhaust
fan
- Aktifkan LED
Selesai
14
Gambar 3.1.1 Diagram Blok
Gambar 3.1 menunjukkan bahwa rangkaian sistem ini berisi Flowchart dan menggambarkan cara kerja dari Alat Pendeteksi Asap pada ruangan bebas rokok.
Penjelasan gambar 3.1 adalah sebagai berikut:
1. Inisialisasi program arduino meliputi nilai awal variable, fungsi serta pengaturan input dan output berbagai perangkat yang digunakan.
2. Sensor MQ-2 mendeteksi asap diruangan, kemudian dikirim ke mikrokontroler untuk diproses.
3. Kemudian mikrokontroler akan memeriksa perubahan nilai yang dibaca oleh sensor MQ-2. jika terdapat perubahan, maka akan menampilkan hasil dari pembacaan sensor, jika tidak ada perubahan maka sensor akan membaca terus-menerus.
4. Jika asap yang terdeteksi nilainya lebih dari 100, maka arduino akan mengaktifkan: buzzer, kipas exhaust dan lampu led sebagai peringatan.
15
Pada gambar 3.1.1 terdapat beberapa komponen perangka keras antara lain adalah : 1. Buzzer berfungsi sebagai mengubah getaran listrik menjadi suara.
2. LED berfungsi sebagai menunjukkan status dari perangkat elektronik.
3. Arduino nano merupakan modul pusat kendali yang dapat menerima input dan memberikan output.
4. Sensor MQ-2 berfungsi untuk mengetahui keberadaan gas karbonmonoksida, dimana sensor ini yang di pakai untuk memantau keberadaan asap rokok dalam penelitian ini .
5. LCD berfungsi menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler.
6. Relay berfungsi sebagai sircuit tegangan tinggi dengan bantuan dari signal tegangan rendah.
7. Power dc menyuplai tegangan lansung ke komponen yang membutuhkan tegangan dengan cara mengubah tegangan ac ( bolak-balik ) menjadi arus dc ( arus searah )
8. Exhaust fan berfungsi untuk menghisap udara di dalam ruang untuk dibuang keluar, dan pada saat bersamaan menarik udara segar di luar kedalam ruangan.
3.2 Perancangan PCB (Printed Circuit Board)
Printed Circuit Board (PCB) adalah sebuah papan rangkaian yang terbuat dari bahan ebonit (Pertinax) atau fiber glass dimana salah satu sisi permukaanya dilapisi dengan tembaga tipis. Jenis ini umumnya disebut single side karena hanya memiliki satu permukaan yang berlapiskan tembaga. Sedangkan PCB yang ke dua sisinya digunakan untuk pembuatan rangkaian yang bersifat kompleks dan rumit, sehingga ke dua bagian sisinya dapat difungsikan sebagai jalur dan tempat komponen- komponen.
Perancangan PCB pada pembuatan alat sortir buah ini menggunakan software ISIS & ARES Proteus 8.0. Proteus adalah sebuah software berbasis windows yang dapat digunakan untuk mendesain PCB yang juga dilengkapi dengan simulasi pspice pada level skematik sebelum rangkaian skematik di cetak pada PCB.
16
Dengan perancangan yang tepat akan didapatkan layout PCB yang tersusun rapi dan mudah digunakan. Lebar dan jarak antara jalur juga harus diperhitungkan agar tidak terjadi kesalahan atau hubungan singkat akibat jalur yang terlalu rapat dan sempit.
Gambar 3.2 Tata Letak Komponen PCB
17
BAB IV
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
4.1 Implementasi Sistem
Implementasi merupakan lanjutan dari tahap analisis dan perancangan alat pendeteksi asap rokok pada ruangan. Pada bab ini akan dijelaskan hasil dari perancangan sistem beserta pengujian alat pendeteksi asap rokok. Pada tahap implementasi ini digunakan perangkat lunak dan perangkat keras, sehingga sistem yang dibangun dapat diselesaikan dengan baik.
4.1.1 Implementasi Rangkaian PCB Alat Pendeteksi Asap Rokok
Implementasi rangkaian tempat sampah otomatis dilakukan dengan menggunakan papan PCB. PCB digunakan agar peletakan komponen menjadi lebih rapi dan kemungkinan komponen terlepas dari papan PCB jarang terjadi dikarenakan sudah menyatu pada papan PCB menggunakan solder. Tahapan-tahapan implementasi rangkaian alat pendeteksi asap rokok pada papan PCB sebagai berikut:
1. Pembuatan layout PCB. Pembuatan layout dilakukan dengan membuat gambar skematik rangkaian dengan menggunakan software Proteus 8 ISIS.
Skematik rangkaian adalah gambar yang menghubungkan komponen- komponen dalam sebuah rangkaian elektronik.
Gamba 4.1 Pembuatan Layout PCB
18
2. Tahapan selanjutnya hasil pencetakan layout PCB menggunakan printer fotokopi pada kertas foto.
Gambar 4.1.1 Hasil Pencetakan Layout PCB
3. Tahap penyablonan pada papan PCB. Pada tahap ini hasil pencetakan layout PCB disablon diatas papan PCB caranya permukaan layout gambar diletakkan diatas lapisan kuningan pada papan PCB, kemudian di panaskan menggunakan setrika listrik agar layout menempel pada permukaan kuningan papan PCB.
Gambar 4.1.2 Hasil Sablon Layout pada Papan PCB
4. Tahap pelarutan PCB. Tahap pelarutan menggunakan ferri chloride (FeCl3) dengan cara memasukkan papan PCB kedalam larutan ferri chloride hingga kuningan papan PCB yang tidak tertutup oleh gambar layout melebur.
Gambar 4.1.3 PCB dan Ferri Chloride (FeCl3)
19
5. Tahap pengeboran PCB. Pengerboran dilakukan menggunakan mata bor 0,8 mm dan 0,1 mm untuk peletakan komponen yang akan di solder pada papan PCB.
Gambar 4.1.4 Tahap Pengeboran PCB
6. Tahap peletakan komponen dan penyolderan komponen. Pada tahap ini semua komponen diletakkan pada papan PCB sesuai lubang peletakan komponen untuk selanjutnya dilakukan penyolderan komponen. Hasil rangkaian pcb tempat sampah otomatis dapat dilihat pada gambar 4.9
Gambar 4.1.5 Tahap Akhir Peletakan Komponen
4.1.2 Implementasi Program Mikrokontroler Arduino
Implementasi program mikrokontroler arduino dibuat menggunakan bahasa pemograman C. Software yang digunakan untuk membuat program adalah editor dan compiler Arduino. File program berekstensi *.ino file yang sudah dikompilasi di upload kedalam mikrokontroler arduino.
20
4.2 Pengujian
Pengujian merupakan salah satu langkah penting yang harus dilakukan untuk mengetahui apakah alat yang dibuat telah sesuai dengan yang direncanakan, hal tersebut dapat diketahui dengan cara mengamati hasil pengujian dan kemudian dianalisa agar dapat diketahui kekurangan dari kinerja sistem yang dibuat. Beberapa pengujian yang dilakukan pada alat pendeteksi asap pada ruangan bebas rokok menggunakan sensor MQ-2 dengan mikrokontroler ATmega 328 ini sebagai berikut:
1. Pengujian sensor asap MQ-2 2. Pengujian LCD
3. Pengujian rangkaian relay 4. Pengujian alat Keseluruhan
4.3 Pengujian Sensor Asap MQ-2
Pada pengujian sensor MQ-2 digunakan asap, sumber asap yang di ambil yaitu dari pembakaran asap rokok. Pengujian rangkaian sensor asap bertujuan untuk mengetahui ketepatan sensor dalam merespon keberadaan asap rokok di dalam ruangan.
Hasil pengujian rangkaian sensor asap rokok dapat dibagi menjadi 2 bagian yaitu ketika kondisi ruangan normal dan kondisi adanya asap rokok. Hasil uji ruangan kondisi normal dalam ruangan dapat dilihat pada Gambar 4.3 sebagai berikut :
Gambar 4.3 Pengujian Sensor Asap MQ-2
21
Gambar 4.3.1 Program Pengujian Sensor Asap MQ-2
Kondisi suhu ruangan normal berada pada titik 10 ppm sampai dengan <= 70 ppm, pada kondisi ini ruangan bebas dari asap rokok. Nilai tersebut didapatdari nilai range sensor asap MQ2 yang di set untuk mendeteksi keberadaan asap rokok, karena nilai asap rokok berada pada titik suhu >= 70 ppm. Untuk kondisi aktif, hasil uji ruangan dalam ruang ditunjukkan dalam Gambar berikut ini :
Gambar 4.3.2Hasil Pengujian Sensor MQ-2
Dari hasil pengujian rangkaian sensor asap seperti yang terlihat pada gambar 4.3.2 diatas, dapat dikatakan bahwa sensor asap akan bekerja pada tingkat sensifitas
>= 70 ppm sampai dengan < 150 ppm. Ruangan akan normal pada suhu < 70 ppm karena adanya kipas exhaust yang akan membuang keluar semua asap yang ada dalam prototipe ruangan.
int sensorAsap = A2;
int sensorAsapValue = 0;
void setup() { Serial.begin(9600);
}
void loop() {
sensorAsapValue = analogRead(sensorAsap);
Serial.println(sensorAsapValue);
if (sensorAsapValue > 52) Serial.println("Status Asap Rokok : YES");
else
Serial.println("Status Asap Rokok : NO");
}
22
4.4 Pengujian LCD
Pengujian LCD 16x2 karakter dilakukan untuk megetahui bahwa LCD mampu bekerja dengan baik menampilkan data, karakter yang akan ditampilkan dari mikrokontroler. Pada pengujian LCD 16x2 karakter, akan dihubungkan ke mikrokontroler dengan tampilan program sebagai berikut.
Gambar 4.4 Program Pengujian LCD
Gambar 4.4.1 Hasil Pengujian LCD
4.5 Pengujian Rangakaian Relay
Pengujian rangkaian relay dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt dan 0 volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktif jika pada basis diberi tegangan > 0,7 volt dan tidak aktif
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(9, 8, 7, 6, 5, 4);
void setup() {
pinMode(smokeA0, INPUT);
lcd.begin(16,2);
lcd.setCursor(1,0);
lcd.print("SITI RAHMADANI");
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print("152411020");
delay(2000);
lcd.clear();
}
void loop() {
int analogSensor = analogRead(smokeA0);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Nilai : ");
lcd.print(analogSensor);
if (analogSensor > sensorThres){
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Terdeteksi Asap");
digitalWrite(relay, LOW);
} else {
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Udara Bersih");
digitalWrite(relay, HIGH);
} }
23
jika pada basis diberi tegangan < 0,7 volt. Aktifnya transistor akan mengaktipkan relay.
Pada alat ini relay digunakan untuk menghidupkan / mematikan alarm (buzzer) dan kipas exhaust, dimana hubungan yang digunakan adalah normally open (NO), dengan demikian jika relay tidak aktif maka buzzer dan kipas mati, sebaliknya jika relay aktif, maka buzzer dan kipas akan menyala. Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt pada basis transistor, jika relay aktif dan alarm / kipas menyala maka rangkaian ini telah berfungsi dengan baik.
Gambar 4.5 Program Pengujian Relay
Gambar 4.5.1 Rangkaian Relay Pada Arduino
co nst int buttonPin = 7; // the number of the pushbutton pin co nst int relay1 = 2; // the number of the relay1 pin int butto nState = 0; // variable for reading the pushbutton status void setup() {
// initialize the relay1 pins as an output:
pinMode(relay1, OUTPUT);
// initialize the pushbutton pin as an input:
pinMode(buttonPin, INPUT);
}
void loop(){
// read the state of the pushbutton value:
buttonState = digitalRead(buttonPin);
// check if the pushbutton is pressed.
// if it is, the buttonState is HIGH:
if (buttonState == HIGH) { // turn relays on:
digitalWrite(relay1, HIGH);
} else {
// turn relays off:
digitalWrite(relay1, LOW);
} }
24
4.6 Pengujian Alat Keseluruhan
Pengujian pengujian keseluruhan bertujuan untuk menganalisis kemampuan sistem dari alat pendeteksi asap rokok apakah alat sesuai dengan rancangan. Secara elektronis rangkaian telah bekerja dengan baik, output dari mikrokontroller dapat mengirimkan data ke LCD. Tampilan pada LCD dapat menampilkan berapa nilai normal yang dikirimkan oleh sensor asap. Output indikasi suara dan kipas exhaust pada buzzer juga sudah cukup baik sehingga dapat memberikan peringatan dan membersihkan asap didalam prototipe ruangan.
Gambar 4.6 Program Keseluruhan
#include <LiquidCrystal.h>
int redLed = 12;
int buzzer = 2;
int relay = 11;
int smokeA0 = A0;
int sensorThres = 75;
int analogSensor = 0;
LiquidCrystal lcd(9, 8, 7, 6, 5, 4);
void setup() {
pinMode(redLed, OUTPUT);
pinMode(buzzer, OUTPUT);
pinMode(relay, OUTPUT);
pinMode(smokeA0, INPUT);
lcd.begin(16,2);
lcd.setCursor(1,0);
lcd.print("SITI RAHMADANI");
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print("152411020");
delay(2000);
lcd.clear();
Serial.begin(9600);
digitalWrite(relay, LOW);
}
void loop() {
int analogSensor = analogRead(smokeA0);
Serial.print("Pin A0: ");
Serial.println(analogSensor);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Nilai : ");
lcd.print(analogSensor);
if (analogSensor > sensorThres){
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Terdeteksi Asap");
digitalWrite(redLed, HIGH);
tone(buzzer, 1000, 200);
digitalWrite(relay, LOW);
delay(3000);
} else {
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Udara Bersih");
digitalWrite(redLed, LOW);
noTone(buzzer);
digitalWrite(relay, HIGH);
}
25
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah alat pendeteksi asap rokok terealisasi dan di uji dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Pada saat sensor MQ2 mendeteksi adanya asap rokok maka tegangan keluaran sensor pada posisi tinggi (lampu led menyala warna merah).
2. Rangkaian mikrokontroler Arduini nano bekerja sesuai dengan rancangan program yang di buat.
3. Pada saat terdeteksi asap rokok buzzer akan mengeluarkan suara dan LCD menampilkan tulisan hasil dari asap yang terdeteksi .
5.2 Saran
Adapun saran yang dapat diambil dari tugas akhir ini adalah:
1. Pada pengembangan selanjutnya dapat dibuat penetralisir asap rokok yang lebih cepat sehingga kerja dari sistem lebih effisien, dan untuk
mendapatkan hasil yang lebih teliti dapat menggunakan sensor asap lebih dari satu.
2. Dengan adanya alat ini diharapkan dapat menjadi salahsatu alternative untuk menjaga kebersihan kualitas udara yang ada didalam ruangan, dan utuk mengurangi polutan udara itu sendiri.
3. Berdasarkan data dan analisa dari alat yang telah dirancang disarankan menggunakan sensor yang lebih bagus dari MQ-2 untuk mendapatkan data perubahan kadar asap yang lebih akurat.
26
DAFTAR PUSTAKA
Arduino.2016,ArduinoUno,(online)(https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoard Uno,diakses01Agustus2016
Munandar,Aris. 2012, Liquid Crystal Display 16x2,(online),
(http://www.leselektronika.com/2012/06/liguid-crystal-display-lcd-16-x2 .html,diakses 01 Agustus 2016)
http://bagusbarbar.blogspot.co.id/2012/02/bahaya-asap-rokok.html Engineers Garage. 2012, Module LCD 16x2, (Online),
(http://www.engineersgarage.com/electronic-components/16x2-lcd-module- datasheetdiakses diakses 01 Agustus 2016)
Kadir.Abdul.Program Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino. Yogyakarta: CV Andi Offset
Louis Djoko Prabowo, Joko Haryatno, Junartho Halomoan. 2012. Realisasi sistem pengaturan kipas penghisap udara otomatis pada ruangan dengan deteksi asap rokok berbasis mikrokontroler.Tugas akhir. Bandung: Fakultas ilmu terapan.
universitas telkom tersedia di https://openlibrary.telkomuniversity.ac.id Mandagi, Albert dkk.”Penggunaan Sensor gas MQ-2 sebagai Pendeteksi asap
rokok”.Universitas Trisakti Jakarta. 2013
http://journal.eng.unila.ac.id/index.php. (Diakses 01 Oktober 2016).
Mandagi, Albert dkk.”Penggunaan Sensor gas MQ-2 sebagai Pendeteksi asap rokok”.UniversitasTrisakti Jakarta. 2013
http://journal.eng.unila.ac.id/index.php. (Diakses 01 Oktober 2016).
