RANCANG SISTEM PERINGATAN DAN PECEGAHAN DINI KEBOCORAN GAS BERBASIS ATMEGA 8535 MENGGUNAKAN SENSOR MQ

(1)

RANCANG SISTEM PERINGATAN DAN PECEGAHAN DINI KEBOCORAN GAS BERBASIS ATMEGA 8535

MENGGUNAKAN SENSOR MQ

TUGAS AKHIR II

WIKA DEA PRATIWI DAMANIK 172411004

PROGRAM STUDI D-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2020

Universitas Sumatera Utara

(2)

RANCANG SISTEM PERINGATAN DAN PECEGAHAN DINI KEBOCORAN GAS BERBASIS ATMEGA 8535

MENGGUNAKAN SENSOR MQ

TUGAS AKHIR II

Di ajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya

WIKA DEA PRATIWI DAMANIK 172411004

PROGRAM STUDI D-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2020

(3)

i

PERNYATAAN

RANCANG SISTEM PERINGATAN DAN PECEGAHAN DINI

KEBOCORAN GAS BERBASIS ATMEGA 8535 MENGGUNAKAN SENSOR MQ

PROJEK AKHIR II

Saya menyatakan bahwa laporan projek akhir II ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing di sebutkan sumbernya.

Medan, 04 Agustus 2020

Wika Dea Pratiwi Damanik NIM. 172411004

(4)

ii

(5)

iii

PENGHARGAAN

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kesehatan dan keselamatam sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini dengan judul “RANCANG SISTEM PERINGATAN DAN PECEGAHAN DINI KEBOCORAN GAS BERBASIS ATMEGA 8535 MENGGUNAKAN SENSOR MQ”.

Tujuan utama dari penulisan laporan Tugas Akhir ini untuk memenuhi tugas dan sebagai persyaratan untuk memperoleh gelar Ahli Madya. Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca. Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungannya, yaitu :

1. Bapak Prof. Dr Kerista Sebayang, M.Sc selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc selaku Ketua Prodi D3 Metrologi dan Instrumentasi.

3. Bapak Junedi Ginting, M. Si selaku Sekretaris Prodi D3 Metrologi dan Instrumentasi.

4. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing dan membantu saya menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

5. Teman-teman saya yang selalu mendukung saya terutama teman-teman dari D3 Metrologi dan Instrumentasi dan rekan-rekan saya yang telah membantu saya menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Ucapan terima kasih khusus saya ucapkan kepada kedua kedua orang tua saya Ibu Ngatini dan Bapak Alimukjan Damanik yang telah mengasuh, mendidik, membimbing dan membesarkan saya dengan penuh kasih sayang. Serta adik-adik dan seluruh keluarga besar saya yang telah mendoakan dan mendukung saya agar dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan sebaik-baiknya.. Tidak lupa pula Penghargaan tertinggi saya berikan kepada diri saya sendiri yang telah berhasil meyelesaikan Tugas Akhir ini.

(6)

iv Penulis menyadari laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan.

Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca demi menambah pengetahuan. Penulis juga mengajak para pembaca untuk Bersama-sama berdoa serta tetap mematuhi protokol kesehatan agar Pandemi ini segera berakhir.

Medan, 04 Agustus 2020

Wika Dea Pratiwi Damanik

(7)

v

RANCANG SISTEM PERINGATAN DAN PECEGAHAN DINI KEBOCORAN GAS BERBASIS ATMEGA 8535

MENGGUNAKAN SENSOR MQ

ABSTRAK

Liquefied Petroleum Gas (LPG) atau gas petroleum cair merupakan gas hasil produksi dari kilang minyak dan kilang gas sebagai hasil penyulingan minyak mentah, berbentuk gas. Berwujud gas dalam keadaan normal, tapi dapat dikompresi menjadi cairan dengan menambah tekanan atau menurunkan suhu. Inilah yang kita kenal dengan bahan bakar gas cair. Komponen utamanya seperti disebutkan diatas adalah gas propana dan butana kurang lebih 99% dan selebihnya adalah zat pembau.

LPG lebih berat dari udara. Perbandingan komposisi, (C 3 H 8) : (C 4 H 10) = 30:70.

Dibandingkan dengan bahan bakar lain, penggunaan LPG lebih menguntungkan bahan bakar dan maintenance peralatan.

Kata Kunci : Atmega 8535, Sensor MQ, LPG

(8)

vi

DESIGN OF EARLY WARNING AND PREVENTION SYSTEM OF GAS LEAKAGE BASED ON ATMEGA 8535 USING MQ

SENSOR

ABSTRACT

Liquefied Petroleum Gas (LPG) or liquid petroleum gas is a gas produced from oil refineries and gas refineries as a result of refining crude oil, in the form of gas. Intangible gas under normal circumstances, but can be compressed into a liquid by increasing pressure or lowering the temperature. This is what we are familiar with liquefied petroleum gas. The main components as mentioned above are propane and butane gas of approximately 99% and the rest are odorizing substances. LPG is heavier than air. Comparison of composition, (C 3 H 8): (C 4 H 10) = 30:70.

Compared to other fuels, the use of LPG is more profitable for fuel and equipment maintenance.

Keywords: Atmega 8535, MQ Sensor, LPG

(9)

vii

DAFTAR ISI

PERNYATAAN ... i

PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR ... Error! Bookmark not defined. PENGHARGAAN ... iii

ABSTRAK ... v

ABSTRACT ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

BAB I ... 1

PENDAHULUAN... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 2

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

1.6 Sistematika Penulisan... 3

BAB II ... 4

LANDASAN TEORI ... 4

2.1 Mikrokontroler ATMega 8535 ... 5

2.1.1. Fitur ATMega 8535 ... 6

2.1.2. Konfigurasi ATMega 8535 ... 8

2.1.4. Open Source Hardware ... 11

2.1.5. Pemrograman ... 11

2.1.6. Memori ... 13

2.1.7. Input dan Output (I/O) ... 13

2.1.8. Komunikasi ... 14

2.1.9. Reset Otomatis Software ... 14

2.3 Sensor Gas seri MQ ... 15

2.4 LCD (Liquid Crystal Display) ... 16

2.6 Regulator ... 19

2.6.1 Regulator Tegangan Pada Power Supply ... 19

2.6.2 Jenis-Jenis Regulator Tegangan ... 20

(10)

viii

2.6.3 Fungsi Regulator ... 22

2.6.4 Kapasitor ... 23

2.6.5 Jenis-Jenis Kapasitor ... 23

2.6.6 Cara Kerja Kapasitor ... 24

BAB III... 26

PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM... 26

3.1 Perancangan Blok Diagram Sistem ... 26

3.2 Fungsi Tiap Blok ... 26

3.3 Perancangan Rangkaian Sensor MQ-6... 27

3.4 Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA) ... 28

3.5 Mikrokontroller ATMega8535 ... 29

3.6. LCD16x 2 sebagai penampil karakter ... 30

3.7 Rangkaian Driver Relay Kipas DC ... 31

3.8 Rangkaian Buzzer ... 32

3.7. FLOWCART Sistem ... 33

BAB IV ... 34

HASIL DAN PEMBAHASAN ... 34

4.1 Pengujian Mikrokontroler Atmega 8535 ... 34

4.2. Pengujian Power Supply ... 35

4.3 Pengujian LCD ... 35

4.3 Pengujian Sensor MQ-6 ... 37

4.4 Pengujian Rangkaian Driver Relay Kipas DC ... 37

4.5 Pengujian Rangkaian Buzzer ... 38

BAB V ... 34

KESIMPULAN DAN SARAN ... 34

5.1 Kesimpulan ... 34

5.2 Saran ... 34

LAMPIRAN A ... 36

(11)

ix

DAFTAR TABEL

Nomor

Gambar Judul Halaman

2.1 Konfigurasi Port B 9

2.2 Konfigurasi Port C 10

2.3 Konfigurasi Port D 11

4.1 Pengujian Port ATmega 8535 35

4.2 Pengujian Vin dan Vout 35

(12)

x

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar Judul Halaman

2.1 Architecture ATmega 8535 7

2.2 Pin Mikrokontroller ATmega 8535 8

2.3 Pemrograman 12

2.4 Keterangan dan spesifikasi Sensor MQ 16

2.5 Bentuk LCD 16

2.6 Regulator tegangan pada power supply 19

2.7 Rangkaian dasar IC Voltage Regulator 21

2.8 Rangkaian dasar IC Voltage Regulator ( Adjustable

Voltage Regulator) 21

2.9 Kapasitor 25

3.1 Diagram blok sistem 26

3.2 Rangkaian PSA 28

3.3 Rangkaian sistem minimalis ATmega 8535 30

3.4 Sistem kerja rangkaian LCD 31

3.5 Rangkaian Buzzer 32

4.1 Pengujian Port 35

(13)

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Ketergantungan masyarakat terhadap alam seperti minyak bumi sangatlah banyak untuk keperluan sehari-hari mulai dari memasak, hingga bahan bakar minyak untuk kendaraan transportasi dan penggunaan lainnya yang terus mengalami peningkatan, sehingga menyebabkan bahan bakar fosil ini menjadi terbatas. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang terjadi dengan cepat dewasa ini berhasil menemukan energi alternatif lain yang bisa menggantikan minyak bumi dalam berbagai kebutuhan, energi alternatif tersebut dinamakan Liquefied

Petroleum Gas (LPG).

Konsumen LPG bervariasi, mulai dari rumah tangga, kalangan komersial (restoran, hotel, dll) hingga industru. Elpiji merupakan merk PERTAMINA untuk LPG, yaitu gas hidrokarbon dengan kegunaan utama sebagai bahan bakar. Di Indonesia, LPG digunakanterutama sebagai bahan bakar untuk memasak, LPG telah digunakan secara luas di seluruh dunia, karena nilai panas yang tinggi, kontrol panas yang stabil dan mudah, praktis, bersih dan tidak meninggalkan bau pada makanan.

Salah satu resiko penggunaan LPG adalah terjadinya kebocoran gas pada tabung gas yang dapat menyebabkan dampak bahaya bagi manusia dan juga makhluk hidup lainnya serta dapat menimbulkan bahaya kebakaran jika terpicu oleh api yang berada disekitarnya. Dalam menimbulkan bahaya kebakaran jika terpicu oleh api yang berada disekitarnya. Dalam rumah tangga atau rumah produksi kecil menengah, regulator dan selang merupakan aspek penting untuk mendistribusikan gas dari tabung ke kompor, sehingga regulator dan selang tidak boleh sampai bocor.

Terispirasi untuk membuat miniatur ataupun prototyping daripada suatu sustem yang digunakan untuk mengukur gas LPG yang sederhana menggunakan sensor MQ- 6 . Yang bertujuan untuk mempermudah maupun mengefesiensikan pengukuran dengan struktur pemograman yang diterapkan sehingga menghasilkan karya tugas akhir berupa instrumen pengukuran pemilik rumah dapat dengan cepat mengatasi kebocoran gas pada tabung LPG maupun regulator.

(14)

2

Alat ini juga bisa memberitahu orang sekitar melalui alarm yang akan berbunyi jika terjadi kebocoran pada tabung LPG maupun regulator. Oleh karena itu, perlu dirancang suatu alat yang mampu mendeteksi kebocoran gas LPG sehingga mampu mengontrol suatu sistem pengamanan dan mencegah agar tidak terjadi kebakaran akibat kebocoran regulator dan tabung gas.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan dari latar belakang tersebut maka beberapa permasalahan yang akan muncul dalam mengerjakan tugas akhir ini antara lain:

1. Bagaimana cara merancang sistem instrumentasi alat monitoring gas LPG untuk menentukan kandungan kadar gas LPG hasil elektrolisis air

2. Menemukan desain alat sistem pendeteksi kebocoran LPG yang dapat bekerja secara sistematis berbasis mikrokontroler.

3. Merangkai atau merancang tata letak komponen sehingga dapat sesuai dengan prinsip kemetrologian.

1.3 Batasan masalah

Untuk menyederhanakan dan mengarahkan pembahasan pada laporan ini di butuhkan beberapa batasan-batasan masalah sebagai berikut :

1. Mikrokontroller yang digunakan adalah ATMEGA 8535 sebagai pengolah pembacaan sensor dari analog menjadi digital

2. Pengontrolan dan pengamanan kebocoran gas dalam satu ruangan untuk jenis gas LPG

3. Pembacaan hasil dari sensor akan ditampilkan dan proses dari ATMEGA 8535 akan ditampilkan pada LCD 16x2

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan daripada penulisan dan penyusunan tugas akhir ini adalah 1. Merancang sistem instrumentasi alat monitoring gas LPG.

2. Menganalisis karakteristik sensor pada alat monitoring gas LPG berupa linieritas, sensitivitas, range, waktu respon, dan waktu penetapan.

(15)

3. Mengembangkan metode alternatif sistem peringatan dan pengontrolan kebocoran pada gas LPG.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang dapat diabil daripada penulisan dan penyusunan tugas akhir ini adalah

1. Mempermudah pekerjaan dalam pengontrolan gas LPG jika terjadi kebocoran secara praktis.

2. Mahasiswa dapat menganalisis dan mengetahui proses karakterisasi alat ukur yang dibuat.

1.6 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini terdiri dari 5 bab dimana sistematika penulisan yang diterapkan dalam skripsi ini menggunakan urutan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi tentang dasar teori yang mendukung skripsi dan teori yang melandasi proses pembuatan

BAB III ANALISA SISTEM

Memuat langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian, diantaranya waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan, komponen dan perangkat penelitian, prosedur kerja, perancangan dan pengujian bahan.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bagian ini berisi mengenai hasil pengujian dan membahas terhadap data- data hasil pengujian yang diperoleh

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dan saran untuk mengembangkan alat lebih lanjut dalam penelitian serupa dimasa yang akan datang

DAFTAR PUSTAKA

(16)

BAB II

LANDASAN TEORI

LPG adalah gas hidrokarbon yang dicairkan dengan tekanan untuk memudahkan penyimpanan, pengangkutan, dan penanganannya yang pada dasarnya terdiri atas propana (C 3 H 8), butana (C 4 H 10), atau campuran keduanya. LPG biasanya digunakan sebagai pengganti freon, aerosol, bahan pendingin (refrigerant/cooling agent), kosmetika, dan bahan bakar. (Bony M. Farid, 2007).

Liquefied Petroleum Gas (LPG) atau gas petroleum cair merupakan gas hasil produksi dari kilang minyak dan kilang gas sebagai hasil penyulingan minyak mentah, berbentuk gas. Berwujud gas dalam keadaan normal, tapi dapat dikompresi menjadi cairan dengan menambah tekanan atau menurunkan suhu. Inilah yang kita kenal dengan bahan bakar gas cair. Komponen utamanya seperti disebutkan diatas adalah gas propana dan butana kurang lebih 99% dan selebihnya adalah zat pembau.

LPG lebih berat dari udara. Perbandingan komposisi, (C 3 H 8) : (C 4 H 10) = 30:70.

Dibandingkan dengan bahan bakar lain, penggunaan LPG lebih menguntungkan bahan bakar dan maintenance peralatan.

Selain digunakan sebagai bahan bakar, Zendy K. Widarto (2007) menjelaskan gas LPG digunakan pula sebagai bahan penekan. Digunakan untuk hasil produksi yang berjenis spray, seperti deodorant, minyak wangi spray, cat piloks, kosmetik dan sejenisnya. Jenis ELPIJI yang ada dipasaran adalah :

a. LPG Mix, merupakan campuran antara propana (C 3 H 8) dan butana (C 4 H 10) dengan komposisi antara 20-30% dan 70-80% volume dan ditambahkan olehodor atau pembau Ethyl Mercaptane, umumnya digunakan sebagai bahan bakar untuk rumah tangga.

b. LPG Propana, merupakan LPG yang mengandung propana 95% volume masing- masing dan ditambahkan dengan odor atau pembau Ethyl Mercaptane, umumnya digunakan untuk industri.

c. LPG Butana, merupakan LPG yang mengandung butana 97,5% volume dan ditambahkan dengan odor atau pembau Ethyl Mercaptane, umumnya digunakan untuk industri.

(17)

2.1 Mikrokontroler ATMega 8535

Mikrokontroler merupakan sebuah single chip yang didalamya telah dilengkapi dengan CPU (Central Prosessing Unit); RAM ( RandomAcces Memory); ROM ( Readonly Memory), Input, dan Output, Timer\ Counter, Serial com port secara spesifik digunakan untuk aplikasi aplikasi control dan buka aplikasi serbaguna.Mikrokontroler umumnya bekerja pada frekuensi 4MHZ-40MHZ.

perangkat ini sering digunakan untuk kebutuhan kontrol tertentu seperti pada sebuah penggera motor.

Read only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluannya, sesuai dengan susunan MCS-51.

Memorypenyimpanan program dinamakan sebagai memory program. Random Acces Memory (RAM) isinya akan begitu sirna IC kehilangan catu daya dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakaiuntuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.

Mikrokontroler biasanya dilengkapi dengan UART (Universal Asychoronous Receiver Transmitter) yaiut port serial komunikasi serial asinkron, USART (Universal Asychoronous\Asy choronous Receiver Transmitter) yaitu port yang digunakan untuk komunikasi serial asinkron dan asinkron yang kecepatannya 16 kalilebih cepat dari Uart, SPI (Serial Port Interface), SCI (Serial Communication Interface), Bus RC (Intergrated circuit Bus) merupakan 2 jalur yang terdapat 8 bit, CAN (Control Area Network) merupakan standard pengkabelan SAE (Society ofAutomatic Enggineers).

Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antar muka pernagkat keras disimpan dalm ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program control disimpan dalam ROM yang ukurannya relative lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sedrhana sementara, termasuk register-register yang digunakan pada Microkontroller yang bersangkutan.

Mikrokontroler saat ini sudah dikenal dan digunakan secar luas pada dunia industri.

Banyak sekali penelitian atau proyek mahasiswa yang menggunakan berbagai versi mikrokontroler yang dapat dibeli dengan harga yang relative murah.

(18)

6

Hal ini dikarenakan produksi missal yang dilakukan oleh para produse chip seperti Atmel, Maxim, dan Microchip. Mikrokontroler saat ini merupakan chip utama pada hampir setiap peralatan elektronika canggih. Alat-alat canggih pun sekarang ini sangat bergantung pada kemampuan mikrokontroler tersebut. Mikrikontroler AVR memilkiarsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bitword) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan siklus 12 clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda.

AVR berteknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing).

Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya, yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, merekabias dikatakan hampir sama.

2.1.1. Fitur ATMega 8535

ATMega 8535 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).

Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:

1. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.

2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.

3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.

4. 32 x 8-bit register serba guna.

5. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.

6. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.

7. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock Mikrokontroller ATmega 8535 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan

(19)

kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.

Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data.

Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan R26 dan R27), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31).

Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte.

Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.

Berikut ini adalah tampilan architecture ATMega 8535:

Gambar 2.1 Architecture ATMega 8535

(20)

8

2.1.2. Konfigurasi ATMega 8535

ATMega 8535 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega8535, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll).

Dari segi ukuran fisik, ATMega8535 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega8535 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas.

Gambar 2.2 Pin Mikrokontroler Atmega8535

ATMega 8535 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.

Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki:

1. PORTB

Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.

Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.

a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.

b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).

c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.

(21)

d. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).

e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.

f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.

Tabel 2.1 Konfigurasi port B

2. PORTC

Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.

a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.

ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital

b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.

(22)

10

Tabel 2.2 Konfigurasi port C

3. PORT D

Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.

a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.

b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.

c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan externalclock.

d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.

e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.

(23)

Tabel 2.3 Konfigurasi port D

2.1.4. Open Source Hardware

Arduino Nano adalah hardware open source (OSH - Open Source Hardware).

Dengan demikian anda dan siapapun diberi kebebasan untuk dapat membuat sendiri Arduino Nano.

2.1.5. Pemrograman

Pemrograman board Arduino Nano dilakukan dengan menggunakan Arduino Software (IDE). Chip ATmega 8535 yang terdapat pada Arduino Nano telah diisi program awal yang sering disebut bootloader. Bootloader tersebut yang bertugas untuk memudahkan anda melakukan pemrograman lebih sederhana menggunakan Arduino Software, tanpa harus menggunakan tambahan hardware lain. Cukup hubungkan Arduino dengan kabel USB ke PC, Mac, atau Linux anda, jalankan software Arduino Software (IDE), dan anda sudah bisa mulai memrogram chip ATmega8535. Lebih mudah lagi di dalam Arduino Software sudah diberikan banyak contoh program yang memanjakan anda dalam belajar mikrokontroller

(24)

12

Gambar 2.3 Pemrograman

Untuk pengguna mikrokontroller yang sudah lebih mahir, anda dapat tidak menggunakan bootloader dan melakukan pemrograman langsung via header ICSP (In Circuit Serial Programming) dengan menggunakan Arduino ISP

Development Board Arduino Nano dapat diberi tenaga dengan power yang diperoleh dari koneksi kabel Mini-B USB, atau via power supply eksternal. External power supply dapat dihubungkan langsung ke pin 30 atau Vin (unregulated 6V - 20V), atau ke pin 27 (regulated 5V). Sumber tenaga akan otomatis dipilih mana yang lebih tinggi tegangan

Beberapa pin power pada Arduino Uno :

 GND. Ini adalah ground atau negatif.

 Vin. Ini adalah pin yang digunakan jika anda ingin memberikan power langsung ke board Arduino dengan rentang tegangan yang disarankan 7V - 12V

 Pin 5V. Ini adalah pin output dimana pada pin tersebut mengalir tegangan 5V yang telah melalui regulator

 3V3. Ini adalah pin output dimana pada pin tersebut disediakan tegangan 3.3V yang telah melalui regulator

(25)

2.1.6. Memori

Chip ATmega 8535 pada Arduino Uno R3 memiliki memori 32 KB dengan 0.5 KB dari memori tersebut telah digunakan untuk bootloader. Jumlah SRAM 2 KB, dan EEPROM 1 KB, yang dapat di baca-tulis dengan menggunakan EEPROM library saat melakukan pemrograman.

2.1.7. Input dan Output (I/O)

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, Arduino Nano memiliki 14 buah digital pin yang dapat digunakan sebagai input atau output, sengan menggunakan fungsi pin Mode (), digital Write (), dan digital (Read). Pin-pin tersebut bekerja pada tegangan 5V, dan setiap pin dapat menyediakan atau menerima arus 20mA, dan memiliki tahanan pull-up sekitar 20-50k ohm (secara default dalam posisi discconnect). Nilai maximum adalah 40 mA, yang sebisa mungkin dihindari untuk menghindari kerusakan chip mikrokontroller

Beberapa pin memiliki fungsi khusus :

1. Serial, terdiri dari 2 pin : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX) yang digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data serial.

2. External Interrups, yaitu pin 2 dan pin 3. Kedua pin tersebut dapat digunakan untuk mengaktifkan interrups. Gunakan fungsi attach Interrupt() 3. PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 menyediakan output PWM 8-bit dengan

menggunakan fungsi analogWrite()

4. SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI Library

5. LED : Pin 13. Pada pin 13 terhubung built-in led yang dikendalikan oleh digital pin no 13.

Arduino Pro Mini memiliki 8 buah input analog, yang diberi tanda dengan A0 hingga A7. Masing-masing pin analog tersebut memiliki resolusi 1024 bits (jadi bisa memiliki 1024 nilai). Secara default, pin-pin tersebut diukur dari ground ke 5V, namun bisa juga menggunakan pin REF dengan menggunakan fungsi analogReference().

Pin Analog A6 dan A7 tidak bisa dijadikan sebagai pin digital, hanya sebagai analog. Beberapa pin lainnya pada board ini adalah :

(26)

14

 I2C : Pin A4 (SDA) dan A5 (SCL). Pin ini mendukung komunikasi I2C (TWI) dengan menggunakan Wire Library.

 AREF. Sebagai referensi tegangan untuk input analog.

 Reset. Hubungkan ke LOW untuk melakukan reset terhadap mikrokontroller.

Biasanya digunakan untuk dihubungkan dengan switch yang dijadikan tombol reset.

2.1.8. Komunikasi

Arduino Pro Mini memiliki beberapa fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, berkomunikasi dengan Arduino lainnya, atau dengan mikrokontroller lain nya. Chip Atmega8535 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) yang tersedia di pin 0 (RX) dan pin 1 (TX). Sebuah chip FTDI yang terdapat pada board berfungsi menterjemahkan bentuk komunikasi ini melalui USB dan akan tampil sebagai Virtual Port di komputer.

Pada Arduino Software (IDE) terdapat monitor serial yang memudahkan data textual untuk dikirim menuju Arduino atau keluar dari Arduino. Lampu led TX dan RX akan menyala berkedip-kedip ketika ada data yang ditransmisikan melalui chip FTDI USB to Serial via kabel USB ke komputer. Untuk menggunakan komunikasi serial dari digital pin, gunakan SoftwareSerial library

Chip ATmega8535 juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Di dalam Arduino Software (IDE) sudah termasuk Wire Library untuk memudahkan anda menggunakan bus I2C. Untuk menggunakan komunikasi SPI, gunakan SPI library.

2.1.9. Reset Otomatis Software

Biasanya, ketika anda melakukan pemrograman mikrokontroller, anda harus menekan tombol reset sesaat sebelum melakukan upload program. Pada Arduino Uno, hal ini tidak lagi merepotkan anda. Arduino Uno telah dilengkapi dengan auto reset yang dikendalikan oleh software pada komputer yang terkoneksi. Salah satu jalur flow control (DTR) dari ATmega16U pada Arduino Uno R3 terhubung dengan jalur reset pada ATmega 8535 melalui sebuah kapasitor 100 nF. Ketika jalur tersebut diberi nilai LOW, mikrokontroller akan di reset. Dengan demikian proses upload akan jauh lebih mudah dan anda tidak harus menekan tombol reset pada saat yang tepat seperti biasanya.

(27)

2.3 Sensor Gas seri MQ

Sensor Gas LPG MQ-6 adalah salah satu sensor gas yang memiliki sensivitas tinggi terhadap gas LPG. Sensor ini juga memiliki kepekaan terhadap alkohol, gas LPG dan asap masakan namun kecil kepekaannya. Sensor ini bekerja dengan stabil dan mempunyai umur yang panjang dalam pemakaiannya. Sensor ini juga dapat digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas pada peralatan rumah tangga maupun industri, namun sensivitasnya rendah.

Jika molekul gas H2 mengenai permukaan sensor maka satuan resistansinya akan mengecil sesuai dengan konsentrasi gas, sebaliknya jika konsentrasi gas menurun akan diikuti dengan semakin tingginya resistansi maka tegangan keluarannya akan menurun. Pengaruh perubahan konsentrasi gas dapat mengubah nilai resistansi sensor dan juga akan mempengaruhi tegangan keluarannya, sehingga perbedaan inilah yang dijadikan acuan bagi pendeteksi gas berbahaya ini.

Sensor MQ-6 disusun oleh tabung keramik mikro Al2O3 , Dioksida Tin (SnO2) untuk lapisan sensitif, pengukur elektroda dan pemanas yang menjadi lapisan kulit yang dibuat oleh jaring plastik dan stainless steel. Pemanas menyediakan kondisi kerja yang diperlukan untuk pekerjaan sensitif komponen. Sensor MQ-6 memiliki 6 pin, 4 pin digunakan untuk mengambil sinyal, dan 2 pin lainnya digunakan untuk menyediakan pemanasan.

Kerja yang diperlukan untuk pekerjaan sensitif komponen. Jika molekul gas H2 mengenai permukaan sensor maka satuan resistansinya akan mengecil sesuai dengan konsentrasi gas, sebaliknya jika konsentrasi gas menurun akan diikuti dengan semakin tingginya resistansi maka tegangan keluarannya akan menurun.

(28)

16

Gambar 2.4 Keterangan dan spesifikasi sensor MQ

2.4 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid cristal display) adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. Jenis LCD yang dipakai pada alat ini adalah LCD M1632. LCD terdiri dari dua bagian, yang pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf/angka dua baris, masing–masing baris bisa menampung 16 huruf/angka.

LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang umum, ada yang panjangnya hingga 40 karakter (2x40 dan 4x40), dimana kita menggunakan DDRAM untuk mengatur tempat penyimpanan tersebut.(Gamayel.Rizal, 2007). Di bawah ini adalah gambar LCD 2x16 karakter. Pada sebuah LCD (Liquid Crystal Display) dapat ditampilkan angka-angka, huruf-huruf, bahkan symbol tertentu. LCD mempunyai kegunaan yang lebih dibandingkan dengan seven-segment LED. Ada banyak variasi bentuk dan ukuran LCD yang tersedia jumlah baris 1-4 dengan jumlah karakter per baris 8, 16, 20,40, dll.

Gambar 2.5 bentuk LCD

(29)

Bagian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler yang ditempel dibalik pada panel LCD, berfungsi mengatur tampilan LCD. Dengan demikian pemakaian LCD M1632 menjadi sederhana, sistem lain cukup mengirimkan kode – kode ASCII dari informasi yang ditampilkan.

Spesifikasi LCD M1632:

 Tampilan 16 karakter 2 baris dengan matrik 5 x 7 + kursor.

 ROM pembangkit karakter 192 jenis.

 RAM pembangkit karakter 8 jenis ( diprogram pemakai ).

 RAM data tampilan 80 x 8 bit ( 8 karakter ).

 Duty ratio 1/16.

 RAM data tampilan dan RAM pembangkit karakter dapat dibaca dari unit mikroprosesor.

 Beberapa fungsi perintah antara lain adalah penghapusan tampilan (display clear), posisi kursor awal ( crusor home ), tampilan karakter kedip (display character blink), penggeseran kursor ( crusor shift ) dan penggeseran tampilan (display shift).

 Rangkaian pembangkit detak.

 Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan.

 Catu daya tunggal +5 volt.

LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen.

Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.

Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display).

(30)

18

Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :

 DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.

 CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.

 CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.

Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.

 Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.

 Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.

Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah

 Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.

 Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.

 Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.

 Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.

(31)

 Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

2.6 Regulator

Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek darinaik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripplenya kecil, tetapi ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan DC keluarannya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.

Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk memberikanstabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari penyearah tanparegulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat dioperasikan. Adanya perubahanpada masukan AC dan variasi beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan pada power supply. Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan berakibat cukup serius.

Untuk mendapatkan pencatu daya yang stabil diperlukan regulator tegangan.

Regulator tegangan untuk suatu power supply paling sederhana adalah menggunakan dioda zener.

2.6.1 Regulator Tegangan Pada Power Supply

Gambar 2.6 Regulator Tegangan Pada Power Supply

(32)

20

Rangkaian pencatu daya (power supply) dengan regulator diode zener pada gambar rangkaian diatas, merupakan contoh sederhana cara pemasangan regulator tegangan dengan dioda zener. Diode zener dipasang paralel atau shunt dengan L dan R . Regulator ini hanya memerlukan sebuah diode zener terhubung seri dengan resistor RS . Perhatikan bahwa diode zener dipasang dalam posisi reverse bias.

Dengan cara pemasangan ini, diode zener hanyaakan berkonduksi saat tegangan reverse bias mencapai tegangan breakdown dioda zener.Penyearah berupa rangkaian diode tipe jembatan (bridge) dengan proses penyaringan ataufilter berupa filter-RC.

Resistor seri pada rangkaian ini berfungsi ganda. Pertama, resistor ini menghubungkan C1 dan C2 sebagai rangkaian filter. Kedua, resistor ini berfungsi sebagai resistor seri untuk regulator tegangan (dioda zener). Diode zener yang dipasang dapat dengan sembarang dioda zener dengan tegangan breakdown misal dioda zener 9 volt. Tegangan output transformer harus lebih tinggi dari tegangan breakdown dioda zener, misalnya untuk penggunaan dioda zener 9 volt maka gunakan output transformer 12 volt. Tegangan breakdown dioda zener biasanya tertulis pada body dari dioda tersebut.

2.6.2 Jenis-Jenis Regulator Tegangan

1. Fixed Voltage Regulator (Pengatur Tegangan Tetap)

IC jenis Pengatur Tegangan Tetap (Fixed Voltage Regulator) ini memiliki nilai tetap yang tidak dapat disetel (di-adjust) sesuai dengan keinginan Rangkaiannya.

Tegangannya telah ditetapkan oleh produsen IC sehingga Tegangan DC yang diatur juga Tetap sesuai dengan spesifikasi IC-nya. Misalnya IC Voltage Regulator 7805, maka Output Tegangan DC-nya juga hanya 5 Volt DC. Terdapat 2 jenis Pengatur Tegangan Tetap yaitu Positive Voltage Regulator dan Negative Voltage Regulator.

Jenis IC Voltage Regulator yang paling sering ditemukan di Pasaran adalah tipe 78XX. Tanda XX dibelakangnya adalah Kode Angka yang menunjukan Tegangan Output DC pada IC Voltage Regulator tersebut. Contohnya 7805, 7809, 7812 dan lain sebagainya. IC 78XX merupakan IC jenis Positive Voltage Regulator.IC yang berjenis Negative Voltage Regulator memiliki desain, konstruksi dan cara kerja yang sama dengan jenis Positive Voltage Regulator, yang membedakannya hanya polaritas pada Tegangan Outputnya.

(33)

Contoh IC jenis Negative Voltage Regulator diantaranya adalah 7905, 7912 atau IC Voltage Regulator berawalan kode 79XX.IC Fixed Voltage Regulator juga dikategorikan sebagai IC Linear Voltage Regulator. Dibawah ini adalah Rangkaian Dasar untuk IC LM78XX beserta bentuk Komponennya (Fixed Voltage Regulator).

Gambar 2.7 Rangkaian Dasar IC Voltage Regulator (Fixed Voltage Regulator)

2. Adjustable Voltage Regulator (Pengatur Tegangan yang dapat disetel)

IC jenis Adjustable Voltage Regulator adalah jenis IC Pengatur Tegangan DC yang memiliki range Tegangan Output tertentu sehingga dapat disesuaikan kebutuhan Rangkaiannya. IC Adjustable Voltage Regulator ini juga memiliki 2 jenis yaitu Positive Adjustable Voltage Regulator dan Negative Adjustable Voltage Regulator. Contoh IC jenis Positive Adjustable Voltage Regulator diantaranya adalah LM317 yang memiliki range atau rentang tegangan dari 1.2 Volt DC sampai pada 37 Volt DC. Sedangkan contoh IC jenis Negative Adjustable Voltage Regulator adalah LM337 yang memiliki Range atau Jangkauan Tegangan yang sama dengan LM317.

Pada dasarnya desain, konstruksi dan cara kerja pada kedua jenis IC Adjustable Voltage Regulator adalah sama. Yang membedakannya adalah Polaritas pada Output Tegangan DC-nya.IC Fixed Voltage Regulator juga dikategorikan sebagai IC Linear Voltage Regulator. Dibawah ini adalah Rangkaian Dasar IC LM317 beserta bentuk komponennya (Adjustable Voltage Regulator).

Gambar 2.8 Rangkaian Dasar IC Voltage Regulator (Adjustable Voltage Regulator)

(34)

22

3. Switching Voltage Regulator

Switching Voltage Regulator ini memiliki Desain, Konstruksi dan cara kerja yang berbeda dengan IC Linear Regulator (Fixed dan Adjustable Voltage Regulator).

Switching Voltage Regulator memiliki efisiensi pemakaian energi yang lebih baik jika dibandingkan dengan IC Linear Regulator. Hal ini dikarenakan kemampuannya yang dapat mengalihkan penyediaan energi listrik ke medan magnet yang memang difungsikan sebagai penyimpanenergi listrik. Oleh karena itu, untuk merangkai Pengatur Tegangan dengan sistem Switching Voltage Regulator harus ditambahkan komponen Induktor yang berfungsisebagai elemen penyimpan energi listrik.

2.6.3 Fungsi Regulator

Fungsi Regulator adalah untuk memberikan tegangan output konstan untuk beban terhubung secara paralel dengan itu terlepas dari riak pada tegangan suplai atau variasi dalam arus beban dan dioda zener akan terus mengatur tegangan sampai saat ini dioda berada di bawah nilai minimum IZ (min) di wilayah rincian sebaliknya.

Hal ini memungkinkan arus mengalir ke arah depan seperti biasa, tetapi juga akan memungkinkan untuk mengalir ke arah sebaliknya ketika tegangan berada di atas nilai tertentu - tegangan rusaknya dikenal sebagai tegangan Zener. Dioda Zener khusus dibuat untuk memiliki gangguan tegangan balik pada tegangan tertentu.

Karakteristiknya adalah sebaliknya sangat mirip dengan dioda biasa. Dalam rincian tegangan dioda Zener dekat konstan atas berbagai arus sehingga membuatnya berguna sebagai regulator tegangan shunt.

Tujuan dari regulator tegangan adalah untuk menjaga tegangan konstan pada beban terlepas dari variasi yang diterapkan tegangan input dan variasi arus beban.

Sebuah dioda Zener regulator shunt tipikal ditunjukkan pada Resistor yang dipilih sehingga ketika tegangan input di VIN (min) dan arus beban di IL (max) bahwa arus yang melalui dioda Zener setidaknya Iz (min). Lalu untuk semua kombinasi lain dari tegangan input dan arus beban dioda zener melakukan kelebihan saat demikian mempertahankan tegangan konstan di seluruh beban. Zener tersebut melakukan sedikit arus ketika arus beban adalah yang tertinggi dan melakukan yang paling saat ini ketika arus beban adalah yang terendah.

Ada beberapa alasan yang mungkin diperlukannya sebuah regulator, yaitu :

(35)

1. Fluktuasi tegangan jala-jala

2. Perubahan tegangan akibat beban (loading)

3. Perlu pembatasan arus dan tegangan untuk keperluan tertentu.

2.6.4 Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mampu menyimpan muatan listrik, yang terbuat dari dua buah keping logam yang dipisahkan oleh bahan dielektrik, seperti keramik, gelas, vakum, dan lain-lain. Muatan positif dan negatif akan berkumpul pada kedua ujung berlainan tersebut,apabila kedua ujung metal (elektroda) dihubungkan dengan sumber tegangan. Fungsi Kapasitor adalah untuk menyimpan muatan listrik/elektron yang disebut dengan kapasitansi. Beberapa ilmuan menyatakan bahwa jika sebuah kapasitor yang diberi tegangan 1 volt dapat memuat elektron sebanyak 1 coloumb maka dikatakan bahwa kapasitor tersebut memiliki kapasitansi 1 farad. Berikut secara matematis, jika dinyatakan secara rumus:

C= Q/V

C = Nilai kapasitansi,dalam F (Fared) Q = Muatan elektron,dalam C (Coloumb) V = Besar Tegangan,dalam V (Volt)

2.6.5 Jenis-Jenis Kapasitor 1. Kapasitor Elektrostatis

Kapasitor jenis ini terbuat dari bahan keramik,film,dan mika.Namun banyak yang menggunakan bahan jenis keramik dan mika karena harganya lebih murah bila dibandingkan dengan yang lain. Kapasitor jenis ini termasuk dalam kapasitor nonpolar.

 Kapasitor elektrolitik

Kapasitor jenis ini terbuat dari lapisan metal-oksida.pada umumnya kapasitor jenis ini dalam pembuatannya menggunakan proses yang disebut denga elektrolisis,sehingga dapat terbentuk kutub positif dan kutub negatif.

(36)

24

 Kapasitor elektrokimia

Kapasitor yang terbuat dari campuran larutan atau bahan kimia ke- dalamnya.contoh kapisitor jenis ini dapat kita jumpai di sekitar kita seperti baterai dan accumulator(aki).Baterai dan aki memiliki tingkat kebocoran arus yang sangat kecil dan kapaitansi yang besar.

2.6.6 Cara Kerja Kapasitor

Prinsip kerja kapasitor pada umunya hampir sama dengan resistor yang juga termasuk ke dalam komponen pasif. Komponen pasif adalah jenis komponen yang bekerja tanpa memerlukan arus panjar. Kapasitor sendiri terdiri dari dua lempeng logam (konduktor) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Penyekat atau isolator banyak disebut sebagai bahan zat dielektrik.

Gambar 2.9 Kapasitor

Zat dielektrik yang digunakan untuk menyekat kedua komponen tersebut berguna untuk membedakan jenis-jenis kapasitor. Di dunia ini terdapat beberapa kapasitor yang menggunakan bahan dielektrik, antara lain kertas, mika, plastik cairan dan masih banyak lagi bahan dielektrik lainnya. Dalam rangkaian elektronika, kapasitor sangat diperlukan terutama untuk mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan. Selain itu, kapasitor juga dapat menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian, dapat memilih panjang gelombang pada radio penerima dan sebagai filter dalam catu daya (Power Supply).

Fungsi kapasitor dalam rangkaian elektronik sebagai penyimpan arus atau tegangan listrik. Untuk arus DC, kapasitor dapat berfungsi sebagai isulator (penahan arus listrik), sedangkan untuk arus AC, kapasitor berfungsi sebagai konduktor (melewatkan arus listrik). Dalam penerapannya, kapasitor banyak di manfaatkan sebagai filter atau penyaring, perata tegangan yang digunakan untuk mengubah AC ke DC, pembangkit gelombang AC (Isolator) dan masih banyak lagi penerapan lainnya.

(37)

BAB III

PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM

3.1 Perancangan Blok Diagram Sistem

Perancangan merupakan suatu tahap yang sangat penting didalam penyelesaian pembuatan suatu alat ukur. Pada perancangan dan pembuatan alat ini akan ditempuh beberapa langkah yang termasuk kedalam langkah perancangan antara lain pemilihan komponen yang sesuai dengan kebutuhan serta pembuatan alat. Dalam perancangan ini dibutuhkan beberapa petunjuk yang menunjang pembuatan alat seperti buku buku teori, data sheet atau buku lainnya dimana buku petunjuk tersebut memuat teori-teori perancangan maupun spesifikasi komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat, melakukan percobaan serta pengujian alat.

Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu sistem. Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum. Adapun diagram blokdari system yang dirancang,seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

3.2 Fungsi Tiap Blok

1. Blok PSA 5 V : sebagai sumber tegangan DC pada rangkaian 2. Blok Elektrolisi Air : Sebagai sumber menghasiilkan gas hidrogen

(38)

27

hasil elektrolisis

3. Blok Gas MQ : sebagain sensor megukur kandungan gas hidrogen yang dihasilkan

4. Blok ATMega328P : sebagai pengolah data dari sensor, memberi ouput dan pembacaan hasil dari sensor, mengkalibrasi pembacaan sensor 5. Blok LCD : sebagai pembacaan besara tegangan dari

mikrokontroller

3.3 Perancangan Rangkaian Sensor MQ-6

Alat ini dirancang dengan menggunakan suatu sensor gas untuk mendeteksi konsentrasi gas yang ada di udara. Perubahan daya konduksi pada sensor akan mengakibatkan perubahan hambatan output sensor. Oleh karena itu digunakan Modul Sensor Gas. Modul Sensor Gas merupakan sebuah modul sensor cerdas yang mampu memonitor perubahan konsentrasi gas LPG, iso butana, propane, CO(Carbon Monoksida), CO2 (karbon dioksida), CH4 (metana), Alkohol, atau kualitas udara tergantung dari sensor yang digunakan.

Modul ini kompatibel dengan sensor gas MQ-3 (alkohol), MQ-4 (metana), MQ- 6 (LPG, iso-butana, dan propana), MQ-7 (CO), MQ-135 (kualitas udara), dan MG- 811 (CO2). Pada modul sensor gas diatas terdapat 2 buah LED indikator yaitu LED indikator merah dan LED indikator hijau. Pada saat power-up, LED merah akan berkedip sesuai dengan alamat I2C modul. Jika alamat I2C adalah 0xE0 maka LED indikator akan berkedip 1 kali. Jika alamat I2C adalah 0xE2 maka LED indikator akan berkedip 2 kali. Jika alamat I2C adalah 0xE4 maka LED indikator akan berkedip 3 kali dan demikian seterusnya sampai alamat I2C 0xEE maka LED indikator akan berkedip 8 kali. Pada saat power-up, LED hijau akan berkedip dengan cepat sampai kondisi pemanasan sensor dan hasil pembacaan sensor sudah stabil.

Berikut pada gambar 3.3 terdapat rangkaian modul DT-Sense LPG Sensor.

Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op amp akan menjadi sama dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply. Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi –

(39)

Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Secara umum prinsip kerja rangkaian komparator adalah membandingkan icroproc dua buah sinyal, jika +Vin dan –Vin masing-masing menyatakan icroproc sinyal input tak membalik dan input membalik, Vo dan Vsat masingmasing menyatakan tegangan output dan tegangan saturasi, maka prinsip dasar dari komparator.

Rangkaian komparator ini dapat kita rangkai menggunakan Vref yang di hubungkan ke V Supply, kemudian kedua resistor di gunakan sebagai pembagi tegangan, sehingga nilai tegangan yang di hasilkan dari komparator Op-Amp adalah semakin besar. Komparator Op-Amp akan membandingkan nilai tegangan pada kedua tegangan, apabila sebuah tegangan (-) lebih besar dari tegangan masukan (+) maka keluaran Op-Amp akan menjadi sama v Supply. Sebuah rangkaian komparator pada Op Amp akan membandingkan tegangan yang masuk pada satu saluran input dengan tegangan pada saluran input lain, yang disebut tegangan referensi. Untuk Op- Amp yang sesuai dengan pemakaian pada rangkaian Op-Amp untuk komparator biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM339 yang banbyak di pasaran.

3.4 Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA)

Ketika switch(s1) ditutup (On), arus dari sumber DC 12Volt akan mengalir menuju diode yang berfungsi sebagai pengaman polaritas. Kondensator C5 yang berfungsi sebagai filter dapat dihilangkan jika tegangan input merupakan tegangan DC stabil misalnya dari sumber baterai (Accu/Aki).

Pada power supply ini menggunakan IC LM7805. IC LM7805 merupakan salah satu tipe regulator tetap. Regulator tegangan tipe ini merupakan salah satu regulator tegangan tetap dengan tiga terminal, yaitu terminal Vin, Gnd, Vout.

Gambar 3.2 Rangkaian PSA

(40)

29

Setelah melalui IC 7805, tegangan akan diturunkan menjadi 5 Volt stabil. Fungsi C6 adalah sebagai filter terakhir yang berfungsi mengurangi noice(ripple tegangan) sedangkan LED yang dipasang dengan resistor berfungsi sebagai indicator. Pada umumnya power supply selalu dilengkapi dengan regulator tegangan. Tujuan pemasangan regulator tegangan pada power supply adalah untuk menstabilkan tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada power supply.

Fungsi lain dari regulator tegangan adalah untuk perlindungan dari terjadinya hubung singkat pada beban. IC LM7805 mampu mengeluarkan tegangan +5V dengan memberikan kapasitor pada masing-masing kakinya. Rangkaian penyearah gelombang penuh kemudian dilanjutkan dengan filter kapasitor C yang dipasang setelah diode bridge. Dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata atau terjadinya pengosongan dan pengisian terhadap kapasitor yang disebut tegangan rippel.

Rangkaian regulator ini dapat dipakai untuk menurunkan tegangan 12 volt pada sebuah perangkat elektronika atau pada sebuah kendaraan menjadi stabil.Power supply ini juga menggunakan IC LM 7805 yang berfungsi sebagai regulator. Regulator tegangan dengan menggunakan komponen utama IC (integrated circuit) mempunyai keuntungan karena lebih kompak (praktis) dan umumnya menghasilkan penyetabilan tegangan yang lebih baik. Fungsi-fungsi seperti pengontrol, sampling, komparator, referensi, dan proteksi yang tadinya dikerjakan oleh komponen diskrit, sekarang semuanya dirangkai dan dikemas dalam IC. Regulator yang menggunakan IC LM 7805 selalu menghasilkan keluaran yang bernilai positif.

3.5 Mikrokontroller ATMega8535

Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 8535 dapat dilihat pada gambar di bawah ini :1

(41)

Gambar 3.3 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 8535 Dari gambar 3.3 Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega8535. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.

Untuk men-download file heksadesimal kemikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke USB via programmer.

Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 17, 18, 19, 20 dan 1. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemrograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bias merespon.

3.6. LCD16x 2 sebagai penampil karakter

Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 20 x 4. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter.

Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil.

Gambar 3.4 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler. Merupakan output yang berfungsi untuk menampilkan nilai pembacaan pada sensor.

(42)

31

Gambar 3.4 Sistem kerja rangkaian LCD

Dari gambar 3.4 rangkaian ini terhubung ke PC.0... PC.5, yang merupakan pin I/O dua arah dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh Mikrokontroller ATMega328

Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display.

Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD akan disimpan didalam memory ini, dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke modul LCD itu sendiri.

3.7 Rangkaian Driver Relay Kipas DC

Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Relay merupakan tuas saklar dengan litan kawat pada batang besi didekatnya. Ketika tuas besi dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada tuas besi sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, sehingga tuas besi akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Berdasarkan prinsip kerja inilah, maka relay digunakan sebagai saklar otomatis untuk rangkaian driver solenoid valve dan kipas DC.

Pada rangaian ini digunakan sebuah resistor 4k7Ω berfungsi sebagai tahanan arus yang masuk ke relau, dioda IN4001 yang berfungsi untuk memisahkan tegangan 12 volt yang masuk ke transistor dengan sinyal yang masuk dari mikrokontroler agar tidak saling mengganggu, sebuah transistor yang berfungsi sebagai saklar agar tegangan 12 volt mendapat ground sehingga coil pada relay mendapat arus dan akhirnya menjadi terhubung atau relay dalam keadaan tertutup.

(43)

Ketika input dari pin 22 yaitu Port C0 pada IC ATMega8535, yang memberikan logika low (0) apabila tidak ada kode yang dikirimkan . Sehingga kontak CO (Change Over) pada relay berada pada posisi NO (Normally Open) yang kemudian kipas DC tidak bekerja atau dengan kata lain sistem pengamanan kipas DC tidak dalam keadaan aktif.

3.8 Rangkaian Buzzer

Pada alat ini buzzer juga difungsikan sebagai output, dimana ketika buzzer mendapatkan input dari pin 21 yaitu Port D7 pada IC ATMega 8535, yang memberikan logika high (1) apabila kode yang dikirimkan melalui ponsel diterjemahkan oleh mikrokontroler sebagai kode yang tepat dan berasal dari nomor ponsel yang tepat sesuai dengan kode ASCII yang telah diprogramkandalam mikrokontroler ATMega 8535 sebgai kode yang tepat, maka buzzer akan berbunyi memberikan peringatan suara, dengan kata lain sistem pengamanan melalui suara peringatan sedang dalam keadaan aktif. Adapun rangkaian buzzer dapat dilihat pada gambar 3.5

Gambar 3.5 Rangkaian Buzzer

(44)

33

3.7. FLOWCART Sistem

Start

Hidupkan Power (Set ON)

Inisialisasi Sistem

Sistem Bekerja

Baca Sensor MQ-6

Terbaca

ATMEGA 8535

BACA MQ-6 Tampilkan KE LCD

Ya

No

YA

No

Gas LPG > Ambang batas

Relay ON

Blower ON

Relay OFF

Blower OFF ya

tidak

END

(45)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Mikrokontroler Atmega 8535

Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega 8535 ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan. Kaki 10 dan 30 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt, sedangkan kaki 11 dan 31 dihubungkan dengan ground. Kemudian tegangan pada kaki 10 diukur dengan menggunakan Voltmeter. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan pada kaki 10 sebesar 4,93 volt. Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMega 8535 untuk menguji port yang terdapat pada AtMega8535, program yang diberikan adalah sebagai berikut:

#include <mega8535.h>

#include <delay.h>

#include <stdio.h>

while (1) {

// Place your code here PORTA = 0xFF;

PORTB = 0xFF;

PORTC = 0xFF;

PORTD = 0xFF;

delay_ms(2000);

PORTA = 0x00;

PORTB = 0x00;

PORTC = 0x00;

PORTD = 0x00;

delay_ms(2000);

}

Pengujian port ini dilakukan untuk mengetahui apakah seluruh pin yang ada pada mikrokontroller ATMega 8535 bekerja ataupun berfungsi dengan baik.

(46)

35

Tabel 4.1 Pengujian Port ATMega 8535 Port Mega 8535 Vout (V)

PortA 4.93

PortB 4.93

PortC 4.93

PortD 4.93

Gambar 4.1 Pengujian PORT

4.2. Pengujian Power Supply

Power supply berfungsi untuk menyuplai tegangan ke alat tersebut. Tegangan yang dibutuhkan alat adalah 5 volt. Pengujian power supply dilakukan untuk mengetahui apakah tegangan yang masuk ke alat tersebut bernilai 5 volt.

Tabel 4.2 Pengujian Vin danVout Vin (V) Vout (V)

12,92 4.91

4.3 Pengujian LCD

LCD dihubungkan langsung ke Port B dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD. Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW.

(47)

Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low „0‟ dan set high „1‟ pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/Write. Ketika RW berlogika low „0‟, maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD.

Ketika RW berlogika high „1‟, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low „0‟.

Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:

lcd_init(16);

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("D3 Metro17 ");

delay_ms(1000);

lcd_clear();

Hasil percobaan dalam pengujian LCD