RANCANG BANGUN ALAT UKUR KARBON DIOKSIDA (CO
2) DI UDARA MENGGUNAKAN SENSOR MQ-2 BERBASIS
MIKROKONTROLER ARDUINO UNO
LAPORAN PROJEK AKHIR II
DESI FERBINA SEMBIRING 162411023
PROGRAM STUDI D-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
RANCANG BANGUN ALAT UKUR KARBON DIOKSIDA (CO
2) DI UDARA MENGGUNAKAN SENSOR MQ-2 BERBASIS
MIKROKONTROLER ARDUINO UNO
LAPORAN PROJEK AKHIR II
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
DESI FERBINA SEMBIRING 162411023
PROGRAM STUDI D-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2019
Judul : Rancang Bangun Alat Ukur Karbon Dioksida (Co2) Di Udara Menggunakan Sensor MQ-2 Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno
Kategori : Projek Akhir II
Nama : Desi Ferbina Sembiring Nomor Induk Mahasiswa : 162411023
Program Studi : Diploma Tiga ( D-3) Metrologi Dan Instrumentasi Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Juli 2019
Disetujui Oleh
Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU
Ketua, Pembimbing,
RANCANG BANGUN ALAT UKUR KARBON DIOKSIDA (CO
2) DI UDARA MENGGUNAKAN SENSOR MQ-2 BERBASIS
MIKROKONTROLER ARDUINO UNO
LAPORAN 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, Juli 2019
DESI FERBINA SEMBIRING
162411023
ABSTRAK
Salah satu pencemaran udara yang paling menonjol saat ini adalah meningkatnya kadar gas karbon dioksida (CO2) dalam udara yang berasal dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, bahan bakar minyak bumi, dan kegiatan industri kimia.
Pencemaran gas CO2 dalam udara menyebabkan suhu bumi meningkat sehingga ekosistem terganggu, dan juga terjadinya fenomena alam yang tidak normal. Oleh karena itu, perlu dilakukan tindakan pencegahaan agar tidak berdampak negatif bagi kehidupan manusia. Dalam projek akhir ini telah dirancang alat pendeteksi gas karbon dioksida (CO2) yang mampu mendeteksi keberadaan gas terseebut. Pada alat ini digunakan sensor jenis MQ-2 yang berfungsi mendeteksi gas CO2 dan arduino uno yang berfungsi sebagai pengolah data sehingga hasil deteksi dapat ditampilkan pada layar liquid crystal display (LCD) agar pengguna dapat membaca langsung hasil pengukuran konsentrasi gas CO2.
Kata Kunci : Karbon dioksida (CO2), Arduino Uno Mikrokontroler , Sensor MQ-2
ABSTRACT
One of the most prominent air pollution at this time is the increasing level of carbon dioxide (CO2) gas in the air that comes from burning fossil fuels such as coal, petroleum fuels, and chemical industry activities. Pollution of CO2 gas in the air causes the earth's temperature to rise so that the ecosystem is disrupted, and also the occurrence of abnormal natural phenomena. Therefore, preventive measures need to be taken so as not to have a negative impact on human life. In this final project, a detector of carbon dioxide (CO2) gas has been designed that can detect the presence of the gas. In this tool, MQ-2 sensor is used to detect CO2 gas and Arduino uno microcontroller is used to function as a data processor so that the detection results can be displayed on a liquid crystal display (LCD) screen so that users can read the measurement results of CO2 gas directly.
Keyword : Carbon Dioxide (CO2), Arduino Uno microcontroller, Sensor MQ-2
Dalam penyusunan tugas ahkir ini tidak terlepas dari dukungan dari berbagai pihak.
Peneliti secara khusus mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang membantu. Peneliti banyak menerima bimbingan, petunjuk dan bantuan serta dorongan dari berbagai pihak baik yang bersifat moral maupun material. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih sebesar- besarnya kepada:
1. Tuhan Yesus yang Maha Kuasa dengan segala kebaikannya serta pengurapannya yang memberikan kekuatan bagi peneliti dalam menyelesaikan Projek Akhir 2.
2. Kepada kedua orang tua tercinta yaitu ayah Kristian Sembiring dan ibu Mutiara Br Surbakti selama ini membantu peneliti dalam bentuk perhatian, kasih sayang, semangat serta doa yang tidak henti-hentinya mengalir dalam kelancaraan dan kesuksesan peneliti dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Kemudian terima kasih banyak untuk adik-adik tercinta Risky Fernando Sembiring, Andrew Septiapin Sembiring dan Agung Pramana Sembiring yang memberikan dukungan serta perhatian kepada peneliti,
3. Kepada bapak Dr. Kerista Sebayang, MS, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
4. Kepada Ibu Dr. Diana Alemin Barus,M.Si, selaku Ketua Prodi D3 Metrologi dan Instrumentasi
5. Kepada Bapak Junedi Ginting S.Si, M.Si, selaku Sekretaris Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, dan juga selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan Projek Akhir 2 ini.
6. Segenap dosen dan seluruh staf akademik yang selalu membantu dalam memberikan fasilitas, ilmu, serta pendidikan pada peneliti hingga dapat
9. Serta banyak lagi pihak-pihak yang sangat berpengaruh dalam proses penyelesaian projek akhir yang tidak bisa peneliti sebutkan satu persatu.
Semoga Tuhan yang Maha Kuasa senantiasa membalas kebaikan yang telah diberikan. Semoga penelitian ini bermanfaat bagi peneliti umumnya kepada para pembaca.
Medan, Juli 2019 Hormat Saya,
DESI FERBINA SEMBIRING
Halaman
Persetujuan i
Pernyataan ii
Abstrak iii
Abstract iv
Penghargaan v
Daftar Isi vii
Daftar Tabel ix
Daftar Gambar x
Bab 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan masalah 1
1.3 Batasan Masalah 2
1.4 Tujuan penulisan 2
1.5 Manfaat Penulisan 2
1.6 Sistematika Penulisan 2
Bab 2. Tinjauan Pustaka 5
2.1 Pencemaran Lingkungan 4
2.2 Sumber Daya Udara 5
2.3 Karbon Dioksida (CO2) 6
2.3.1 Karbon Dioksida Menurut Ilmu Kimia Dan Fisika 6
2.3.2 Karbondioksida Kaitannya Dengan Lingkungan 7
2.4 Sensor 8
2.5 Sensor Asap (MQ-2) 8
2.6 Hardware Arduino 9
2.7 Software Arduino 13
2.8 Sumber daya Pin dan Tegangan Arduino 16
3.1.1. Prinsip Kerja Alat 25
3.1.2. Cara Kerja Alat 26
3.2 Perancangan Rangkaian Minimum Sistem 27
3.2.1. Sensor MQ-2 27
3.3 Perancangan Rangkaian Keseluruhan 27
3.4 Diagram Alir (Flowchart) Alat Ukur 29
Bab 4. Pengujian Alat dan Analisa Rangkaian 30
4.1 Data Pengujian dan Pembahasan Sensor Gas 30
4.2 Perancangan Software 31
4.3 Spesifikasi Sensor MQ-2 32
4.3.1. Karateristik dan Manfaat sensor Asap MQ-2 32
4.3.2. Konfigurasi Sensor MQ-2 34
4.4. Pengujian Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD) 16x2 34
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 36
5.1 Kesimpulan 36
5.2 Saran 36
Daftar Pustaka 38 Lampiran
Halaman
2.1. Komposisi Udara Bersih 5
2.2. Deskripsi Pin pada LCD 23
4.1. Data Pengujian 30
Halaman
2.1. Struktur Karbon Dioksida 6
2.2. Sensor MQ-2 8
2.3. Internal Sensor MQ-2 9
2.4. Hardware Arduino 11
2.5. LCD (Liquid Crystal Display) 23
3.1. Konsep Dasar Sistem 25
3.2. Diagram Blok 26
3.3. Struktur Sensor MQ-2 27
3.5. Rangkaian Skematika Keseluruhan 28
3.6. Flowchart 29
4.1. Konstruksi sensor MQ-2 34
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Udara bersih yang kita hirup merupakan gas yang tidak tampak, tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna. Udara merupakan campuran beberapa gas yang perbandingannya tidak tetap. Dalam udara terdapat oksigen, karbon dioksida dan ozon. Gas CO2 dalam udara murni berjumlah 0,03%, bila melebihi toleransi dapat mengganggu pernapasan. Selain itu, gas CO2yang terlalu berlebihan di bumi dapat mengikat panas matahari sehingga suhu bumi panas. Pemanasan global di bumi akibat CO2 disebut juga sebagai efek rumah kaca. Pemanasan global sudah lama menjadi perbincangan, namun belum juga ada cara yang efektif untuk menghilangkannya atau setidaknya untuk menguranginya.
Adanya karbondioksida (CO2) yang berlebih diudara dapat mengurangi kesegaran dan kebersihan udara yang kita hirup. Padahal kebutuhan akan udara yang bersih dan segar sangatlah besar. Karbondioksida (CO2) juga bisa menjadi polusi udara apabila kadarnya dalam udara berlebih, dapat mengakibatkan gangguan kesehatan. Sehingga kita perlu memantau kandungan kadar CO2 di udara agar kita dapat melakukan pencegahan penambahan kadar CO2yang berlebihan di udara, karena akan membahayakan kehidupan Oleh karena itu diperlukan adanya alat pengakuisisi agar kita dapat mengetahui kadar karbondioksida di udara di suatu tempat. Dengan pertimbangan-pertimbangan tersebut TugasAkhir ini diharapkan dapat menjadi alternatif untuk menyelesaikan masalah tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Pada laporan projek ini membahas tentang pendeteksian Karbon dioksida (CO2) di udara yang terdiri dari sensor gas MQ-2, Mikrokontroler Arduino Uno sebagai pengontrolnya beserta software pemrogramannnya, LCD sebagai display hasil pengukuran.
1.3 Batasan Masalah
Pembatasan masalah dalam projek akhir ini mengacu pada Rancang Bangun Alat Pendeteksi Karbon Dioksida (CO2) Di Udara Menggunakan Sensor Gas MQ-2 Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno dengan batasan -batasan sebagai berikut:
1. Sensor gas MQ-2 hanya digunakan untuk mendeteksi Kabon dioksida (CO2).
2. Pengujian alat ukur karbon dioksida (CO2) hanya dapat digunakan di area terbuka.
3. Display atau penampil nilai data menggunakan LCD (liquid crystal display).
1.4 Tujuan Penulisan
Penulisan laporan proyek ini adalah untuk :
1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma Tiga (D- III) Metrologi dan Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara.
2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi pengontrolan dan elektronika sebagai bidang yang diketahui.
3. Merancang suatu alat pendeteksi Karbon dioksida (CO2) dan kemudian ditampilkan pada LCD dengan menggunakan Mikrokontroler Arduino Uno.
1.5 Manfaat Penulisan
Adapun manfaat penulisan ini antara lain :
1. Sebagai persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya sekaligus telah menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara.
2. Membandingkan teori yang didapatkan di kampus dengan kenyataan yang ada dalam hal ini alat pendeteksi Karbon dioksida (CO2) menggunakan sensor gas MQ-2 berbasis mikrokontroller Arduino Uno
3. Menambah wawasan dan pengalaman tentang pembahasan sensor MQ-2.
1.6 Sistematika Penulisan
Dalam penyusunan Laporan Projek Akhir II ini, pembahasan mengenai sistem alat yang dibuat dibagi menjadi lima bab dengan sistematika sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, batasan masalah, tujuan pembahasan, metodologi pembahasan, sistematika penulisan dan relevansi dari penulisan laporan ini.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang Mikrokontroler Arduino Uno, sensor gas MQ-2 dan prinsip kerjanya, software pendukung dan bahasa program yang digunakan.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
BAB IV : ANALISIS DAN PENGUJIAN
Membahas tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain.
BAB V: PENUTUP
Berisi kesimpulan yang diperoleh dari pembuatan Projek Akhir II ini dan saran- saran untuk pengembangannya.
DAFTAR PUSTAKA
Pada bagian ini akan dipaparkan tentang sumber-sumber literatur yang digunakan dalam pembuatan Projek Akhir II ini.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pencemaran Lingkungan
Pencemaran lingkungan merupakan masalah yang sangat serius bagi seluruh penduduk di dunia. Karena, banyak dampak yang akan diperoleh akibat tidak terpeliharanya lingkungan hidup. Pencemaran lingkungan dapat menyebabkan penurunan kualitas udara, penyakit akibat tercemarnya udara, perubahan iklim atau cuaca di lingkungan tertentu yang jika dibiarkan pada akhirnya dapat berujung dengan kematian massal.Polusi atau pencemaran lingkungan sendiri dapat diartikan masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat energi, dan atau komponen lain ke dalam lingkungan, atau berubahnya tatanan lingkungan oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam sehingga kualitas lingkungan turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan lingkungan menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya. (Undang-undang Pokok Pengelolaan Lingkungan Hidup No.
4 Tahun 1982).
Perubahan iklim merupakan salah satu dampak akibat adanya pencemaran lingkungan. Pencemaran lingkungan merupakan salah satu masalah penting yang sedang dihadapi oleh penduduk di dunia dan Indonesia saat ini, dimana permasalahan tersebut semakin meningkat sejalan dengan peningkatan jumlah penduduk, pertumbuhan ekonomi dan pertukaran penduduk di kota-kota besar.Dampak negatif akibat menurunnya kualitas udara cukup berat terhadap lingkungan terutama kesehatan manusia yaitu dengan menurunnya fungsi paru, peningkatan penyakit pernapasan, dampak karsinogen dan beberapa penyakit lainnya. Selain itu pencemaran udara dapat menimbulkan bau, kerusakan materi, gangguan penglihatan dan dapat menimbulkan hujan asam yang merusak lingkungan.
Untuk mengantisipasi dan menanggulangi dampak pencemaran udara terhadap kesehatan manusia maupun lingkungan perlu adanya upaya-upaya nyata dari semua pihak baik instansi pemerintah, swasta, perguruan tinggi dan masyarakat luas sesuai dengan bidang tugas masing-masing. Upaya penanggulangan pencemaran udara pada dasarnya ditujukan untuk meningkatkan mutu udara untuk kehidupan.
2.2 Sumber Daya Udara
Udara merupakan salah satu unsur alam yang pokok bagi makhluk hidup yang ada di muka bumi terutama manusia. Tanpa udara yang bersih maka manusia akan terganggu terutama kesehatannya yang pada akhirnya dapat menyebabkan kematian. Udara dikatakan normal dan dapat mendukung kehidupan manusia apabila komposisinya seperti tersebut dalam table di bawah ini. Sedangkan apabila terjadi penambahan gas-gas lain yang menimbulkan gangguanserta perubahan komposisi tersebut, maka dikatakan udara sudah tercemar/terpolusi.Kualitas udara ambien dari suatu daerah ditentukan oleh daya dukung alam daerah tersebut serta jumlah sumber pencemaran atau beban pencemaran dari sumber yang ada di daerah tersebut. Zat-zat yang dikeluarkan oleh sumber pencemar ke udara dan dapat mempengaruhi kualitas udara antara lain gas Nitrogen Oksida (NOx), Sulfur Dioksida (SO2), debu serta kandungan Timah Hitam (Pb) dalam debu.
Tabel 2.1 Komposisi Udara Bersih
Jenis gas Formula
Konsentrasi
Ppm (% volume)
1. Nitrogen N2 78,08 780,800
2. Oksigen O2 20,95 209,500
3. Argon Ar 0,934 9,340
4. Carbon
CO2 0,0314 314
Dioksida
5. Neon Ne 0,00812 18
6. Helium He 0,000524 5
7. Methana CH4 0,0002 2
8. Krypton Kr 0,000114 1
Sumber : Environmental Chemistry, Air and Water Pollution
2.3 Karbon Dioksida (CO2)
Karbondioksida (CO2) adalah suatu senyawa yangterbentuk dari dua zat yaitu karbon dan oksigen dengan rumus molekulnya yaitu CO2, dan merupakan salah satu gas yang sudah banyak dikenal yang terdapat di udara. Karbon dioksida dihasilkan oleh semua hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi, dan mikroorganisme pada proses respirasi dan digunakan oleh tumbuhan pada proses fotosintesis. Oleh karena itu, karbon dioksida merupakan komponen penting dalam siklus karbon. Karbon dioksida juga dihasilkan dari hasil samping pembakaranbahan bakar fosil. Karbon dioksida anorganik dikeluarkan dari gunung berapi dan proses geotermal lainnya seperti pada mata air panas.
2.3.1 KarbonDioksida Menurut Ilmu Kimia Dan Fisika
Karbondioksida adalah gas yang terdiri dari satu atom karbon dan dua atom oksigen. Struktur karbondioksida (CO2 ) dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 2.1 Struktur Karbon dioksida
Molekul karbondioksida terdiri dari dua ikatan rangkap dan mempunya bentuk linear. Ia tidak mempunyai dipolar elektrik. Apabila teroksida sepenuhnya, ia tidak aktif dan tidak mudah terbakar. Karbondioksida dapat dibuat dari pembakaran bahan organic apabila cukup oksigen. Kabondioksida juga dihasilkan oleh mikroorganisme hasil dari proses peragian dan respirasi. Karbondioksida dan oksigen dapat digunakan untuk menghasilkan karbohidrat.
Manusia menghasilkan gas CO2dari proses pernafasan. Selain itu karbon dioksida merupakan gas yang dibutuhkan oleh tumbuh-tumbuhan untuk proses fotosintesis di siang hari yang akan menghasilkan oksigen. Karbon dioksida juga dihasilkan dari pembakaran bahan bakar pada kendaraan bermotor, pembakaran hutan, dan lain-lain. Meningkatnya kadar karbondioksida diudara dapat menyebabkan dampak yang buruk bagi manusia, karena semakin banyak karbondioksida diudara maka akan terjadi perubahan iklim global hal tersebut
dikarenakan terjadi penyerapan radiasi sinar matahari yang dipantulkan bumi sehingga menyebabkan suhu dipermukaan bumi semakin meningkat. Seperti yang diketahui populasi manusia dibumi ini semakin meningkat maka banyak terjadi perubahan lahan dan akan terjadi ketidakseimbangan penyerapan CO2sehingga konsentrasi CO2di atmosfer semakin tinggi. Oleh karena itu alangkah baiknya apabila manusia dapat menjaga kestabilan dan menjaga agar kadar gas di udara seimbang.
Karbon dioksida merupakan salah satu gas yang terdapat di udara, karbondioksida juga merupakan gas yang dikeluarkan oleh manusia pada proses pernafasan. Gas yang dibutuhkan manusia untuk bernafas adalah oksigen, setelah diproses didalam tubuh oksigen di serap oleh tubuh sedangkan sisanya dikeluarkan dalam bentuk gas yaitu karbondioksida dan gas-gas lain. Karbondioksida juga dihasilkan dari pembakaran bahan bakar pada kendaraan bermotor, pembakaran hutan, dan lain-lain. Meningkatnya kadar karbondioksida di udara dapat menyebabkan dampak yang buruk bagi manusia, dan dapat menyebabkan perubahan iklim global. Para ilmuwan sudah menduga terjadinya perubahan iklim sekarang ini adalah akibat kadar CO2 yang meningkat seiring berjalannya waktu dari 280 ppm (pada tahun 1750 sebelum revolusi industri) menjadi 378 ppm pada tahun 2004.Elemen sensitif CO2 terdiri dari solid elektrolit yang dibentuk antara dua elektroda, bersama dengan printed heater (RuO2) substrat. Dengan memonitoring perubahan gaya Electromotive Electromotive Force (EMF) yang dihasilkan antara kedua elektroda, ini dapat memungkinkan untuk mengukur konsentrasi gasCO2.
2.3.2 Karbondioksida Kaitannya Dengan Lingkungan
Gas karbon dioksida (CO2) merupakan salah satu partikel pencemar udara jika karbon dioksida (CO2) berada di udara melebihi batas normal yang menurunkan kualitas udara sampai pada batas yang mengganggu kehidupan.Gas karbon dioksida (CO2) berasal dari pembakaran minyak, gas buang kendaraan, gunung meletus dan hasil pembakaran yang tidak sempurna dari mesin mobil dan mesin knalpot.Akibat dari gas karbon dioksida (CO2) yang melebihi batas dapat menyebabkan :
Polutan yang berupa gas CO2 akan mengembang di udara dan mempunyai sifat seperti kaca. Sinar matahari yang jatuh ke bumi tidak akan dipantulkan oleh CO2 yang mengembang tetapi diteruskan. Sebagai akibatnya suhu bumi makin meningkat.Hal tersebut merupakan dampak jangka pendek, sedangkan dampak jangka panjangnya dapat mencairkan es di kutub sehingga permukaan air laut di seluruh permukaan bumi meningkat. Peningkatan air laut akan mampu menenggelamkan pulau.
2.4 Sensor
Sensor adalah komponen yang digunakan untuk mendeteksi suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu. Hampir seluruh peralatan elektronik yang ada mempunyai sensor di dalamnya. Sensor merupakan bagain dari transduser yang berfungsi untuk melakukakan sensing atau “merasakan dan menangkap” adanya perubahan energi eksternal yang akan masuk ke bagian input dari tranduser, sehingga perubahan kapasitas energi yang ditangkap segera dikirim kepada bagian konvertor dari transduser untuk dirubah menjadi energi listrik. (Rusmandi Dedy, 2001, Mengenal Elektronika)
2.5 Sensor Asap (MQ-2)
Sensor gas asap MQ-2 ini mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ 2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpot. Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri.
Gambar 2.2 Sensor MQ-2
Sensor MQ-2 terdapat 2 masukan tegangan yakni VH dan VC. VHdigunakan untuk tegangan pada pemanas (Heater) internal dan Vc merupakan tegangan sumber. Catu daya yang dibutuhkan pada sensor MQ-2 adalah Vc <24VDC dan VH = 5V ±0.2V tegangan AC atau DC. Sensor gas dan asap ini mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog.
Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari -20 sampai 50 ° C dan mengkonsumsi kurang dari 150 mA pada 5V. Dibawah ini merupakan gambar bentuk, internal sensor MQ-2.
Gambar 2.3 Internal sensor MQ-2
Internal sensor dalam hal ini terdapat 6 buah pin :
1. Dua pin digunakan untuk sistem pemanas dalam tabung.
2. Empat pin yg lain digunakan untuk memberikan masukan atau mengambilOutput
2.6 Hardware Arduino
Untuk memahami Arduino, terlebih dahulu kita harus memahami terlebih dahulu apa yang dimaksud dengan physical computing. Physical computing adalah membuat sebuah sistem atau perangkat fisik dengan menggunakan software dan hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik. Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog
menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis.
Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat penting di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang perancang melakukan eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis komponen, ukuran, parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang kali sampai diperoleh kombinasi yang paling tepat. Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang akurat bukanlah satu-satunya faktor yang menjadikunci sukses di dalam mendesain sebuah alat karena ada banyak faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses mencoba dan menemukan/mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang sifatnya non-eksakta. Prototyping adalah gabungan antara akurasi perhitungan dan seni.
Misalnya jika untuk mengganti sebuah komponen, merubah ukurannya atau merombak kerja sebuah prototype dibutuhkan usaha yang besar dan waktu yang lama, mungkin prototyping akan sangat melelahkan karena pekerjaan ini dapat dilakukan berulang-ulang sampai puluhan kali – bayangkan betapa frustasinya perancang yang harus melakukan itu. Idealnya sebuah prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel dimana perancang bisa dengan mudah dan cepat melakukan perubahan-perubahan dan mencobanya lagi sehingga tenaga dan waktu tidak menjadi kendala berarti.
Pada masa lalu (dan masih terjadi hingga hari ini) bekerja dengan hardware berarti membuat rangkaian menggunakan berbagai komponen elektronik seperti resistor, kapasitor, transistor dan sebagainya. Setiap komponen disambungkan secara fisik dengan kabel atau jalur tembaga yang disebut dengan istilah “ hard wired ” sehingga untuk merubah rangkaian maka sambungan- sambungan itu harus
diputuskan dan disambung kembali. Dengan hadirnya teknologi digital dan microprocessor fungsi yang sebelumnya dilakukan dengan hired wired digantikan dengan program-program software. Software lebih mudah diubah dibandingkan hardware, dengan beberapa penekanan tombol kita dapat merubah logika alat secara radikal dan mencoba versi ke-dua, ke-tiga dan seterusnya dengan cepat tanpa harus mengubah pengkabelan dari rangkaian.
Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board.Pada Gambar dibawah dapat dilihat sebuah papan Arduino dengan beberapa bagian komponen didalamnya.
Gambar 2.4Hardware Arduino
Pada hardware arduino terdiri dari 20 pin yang meliputi:
a. 14 pin IO Digital (pin 0–13)
Sejumlah pin digital dengan nomor 0–13 yang dapat dijadikan input atau output yang diatur dengan cara membuat program IDE.
b. 6 pin Input Analog (pin 0–5)
Sejumlah pin analog bernomor 0–5 yang dapat digunakan untuk membaca nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka antara 0 dan 1023.
c. 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11)
Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara membuat programnya pada IDE.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port.
Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis.
Untuk memahami Arduino, terlebih dahulu kita harus memahami terlebih dahulu apa yang dimaksud dengan physical computing. Physical computing adalah membuat sebuah sistem atau perangkat fisik dengan menggunakan software dan hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik. Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog dengan dunia digital. Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain- desain alat atau projek-projek yang menggunakan sensor dan microcontroller untuk menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis. Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat penting di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang perancang melakukan eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis komponen, ukuran, parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang kali sampai diperoleh kombinasi yang paling tepat. Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang akurat bukanlah satu-satunya faktor yang menjadikunci sukses di dalam mendesain sebuah alat karena ada banyak faktor eksternal yang turut berperan,
sehingga proses mencoba dan menemukan/mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang sifatnya non-eksakta. Prototyping adalah gabungan antara akurasi perhitungan dan seni.
Misalnya jika untuk mengganti sebuah komponen, merubah ukurannya atau merombak kerja sebuah prototype dibutuhkan usaha yang besar dan waktu yang lama, mungkin prototyping akan sangat melelahkan karena pekerjaan ini dapat dilakukan berulang-ulang sampai puluhan kali – bayangkan betapa frustasinya perancang yang harus melakukan itu. Idealnya sebuah prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel dimana perancang bisa dengan mudah dan cepat melakukan perubahan-perubahan dan mencobanya lagi sehingga tenaga dan waktu tidak menjadi kendala berarti.
2.7 Software Arduino
Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino. IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino.IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java. IDE arduino terdiri dari:
1. Editor Program
Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing
2. Compiler
Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing.
3. Uploader
Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan Arduino
Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu : a. Struktur Program Arduino
Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok.
Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void loop.
Blok Void setup () : Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino dihidupkan atau di-reset. Merupakan bagian persiapan atau instalasi program.Blok void loop() : Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus. Merupakan tempat untuk program utama.
2) Sintaks Program
Baik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi tanda kurung kurawal buka “{“ sebagai tanda awal program di blok itu dan kurung kurawal tutup “}” sebagai tanda akhir program.Variabel adalah sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas dengan menggunakan sebuah varibel.
Pada proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa pemrograman yang nantinya dicompile oleh avr-gcc (avr-gcc compiler) yang hasilnya akan disimpan kedalam papan arduino.Avr-gcc compiler merupakan suatu bagian penting untuk software bersifat open source. Dengan adanya avr-gcc compiler, maka akan membuat bahasa pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Proses terakhir ini sangat penting, karena dengan adanya proses ini maka akan membuat proses pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah.Berikut ini merupakan gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan pemrogaman Arduino:
1. Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port.
2. Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke dalam papan Arduino.
3. Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan Arduino.
4. Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah dibuat dan di-upload ke papan Arduino.
Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino. IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu
komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino.IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java. IDE arduino terdiri dari:
4. Editor Program
Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing
5. Compiler
Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing.
6. Uploader
Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan Arduino
Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu : b. Struktur Program Arduino
3) Kerangka Program
Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok.
Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void loop.
Blok Void setup () : Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino dihidupkan atau di-reset. Merupakan bagian persiapan atau instalasi program.
Blok void loop() : Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus.
Merupakan tempat untuk program utama.
4) Sintaks Program
Baik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi tanda kurung kurawal buka “{“ sebagai tanda awal program di blok itu dan kurung kurawal tutup “}” sebagai tanda akhir program.Variabel adalah sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas dengan menggunakan sebuah varibel.
Pada proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa
bagian penting untuk software bersifat open source. Dengan adanya avr-gcc compiler, maka akan membuat bahasa pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Proses terakhir ini sangat penting, karena dengan adanya proses ini maka akan membuat proses pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah.Berikut ini merupakan gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan pemrogaman Arduino:
1. Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port.
2. Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke dalam papan Arduino.
3. Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan Arduino.
4. Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah dibuat dan di-upload ke papan Arduino.
2.8 Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino
Proyek arduino berawal dilvre, italia pada tahun 2005. sekarang telah lebih dari 120.000 unit terjual sampai dengan 2010. Pendirinya adalah Massimo Banzi dan David Cuartiellez.Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open- source, yang di turunkan dari wiring platform, yang di rancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagaibidang. Hardwernya memiliki prosesor atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri.
Secara software -> Open source IDE yang digunakan untuk mendevelop aplikasi mikrokontroller yang berbasis arduino platform.Secara Hardware -> Single board mikrokontroller yang bersifat open source hardware yang dikembangkan untuk arsitektur mikrokontroller AVR 8 bit dan ARM 32 bit.
Dari ke3 pengertian diatas , dapat disimpulkan bahwa Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang didalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroller dengan jenis AVR.
Mikrokontroller itu sendiri adalah chip atau IC (integrated Circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroller adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output seperti yang diinginkan. Jadi ,
mikrokontroller bertugas sebagai otak yang mengendalikan input, proses ,dan output sebuah rangkaian elektonik.
Mikrokontroller ada pada perangkat elektronik sekeliling kita, misalnya Handphone, MP3 Player, DVD, Televisi, AC, dll. Mikrokontroller juga dapat mengendalikan robot, baik robot mainan maupun industri. Karena komponen utama arduino adalah mikrokontroller maka arduino dapat diprogram menggunakan komputer sesuai kebutuhan kita.
Arduino uno dapat diberi daya melalui koneksi USB (Universal Serial Bus) atau melalui power supply eksternal. Jika arduino uno dihubungkan ke kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka arduino uno 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 uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke baterai dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER.
Arduino uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika arduino uno diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V akan menyediakan tegangan di bawah 5 volt dan arduino uno munkin bekerja tidak stabil. Jika diberikan tegangan melebihi 12 volt, penstabil tegangan kemungkinan akan menjadi terlalu panas dan merusak arduino uno. Tegangan rekomendasi yang diberikan ke arduino uno berkisar antara 7 sampai 12 volt.
Kelebihan Arduino :
Tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada bootloadder yang akan menangani upload program dari komputer.
Sudah memiliki sarana komunikasi USB, Sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya.
Memiliki modul siap pakai ( Shield ) yang bisa ditancapkan pada board arduino. Contohnya shield GPS, Ethernet,dll.
Proyek arduino berawal dilvre, italia pada tahun 2005. sekarang telah lebih dari 120.000 unit terjual sampai dengan 2010. Pendirinya adalah Massimo
rancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang.
Hardwernya memiliki prosesor atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri.
Secara software -> Open source IDE yang digunakan untuk mendevelop aplikasi mikrokontroller yang berbasis arduino platform.Secara Hardware ->
Single board mikrokontroller yang bersifat open source hardware yang dikembangkan untuk arsitektur mikrokontroller AVR 8 bit dan ARM 32 bit.
Dari ke3 pengertian diatas , dapat disimpulkan bahwa Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang didalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroller dengan jenis AVR. Mikrokontroller itu sendiri adalah chip atau IC (integrated Circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroller adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output seperti yang diinginkan. Jadi , mikrokontroller bertugas sebagai otak yang mengendalikan input, proses ,dan output sebuah rangkaian elektonik.
Mikrokontroller ada pada perangkat elektronik sekeliling kita, misalnya Handphone, MP3 Player, DVD, Televisi, AC, dll. Mikrokontroller juga dapat mengendalikan robot, baik robot mainan maupun industri. Karena komponen utama arduino adalah mikrokontroller maka arduino dapat diprogram menggunakan komputer sesuai kebutuhan kita.
Arduino uno dapat diberi daya melalui koneksi USB (Universal Serial Bus) atau melalui power supply eksternal. Jika arduino uno dihubungkan ke kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka arduino uno 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 uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke baterai dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER.
Arduino uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika arduino uno diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V akan menyediakan tegangan di bawah 5 volt dan arduino uno munkin bekerja tidak stabil. Jika
diberikan tegangan melebihi 12 volt,penstabil tegangan kemungkinan akan menjadi terlalu panas dan merusak arduino uno. Tegangan rekomendasi yang diberikan ke arduino uno berkisar antara 7 sampai 12 volt.
Proyek arduino berawal dilvre, italia pada tahun 2005. sekarang telah lebih dari 120.000 unit terjual sampai dengan 2010. Pendirinya adalah Massimo Banzi dan David Cuartiellez.Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open- source, yang di turunkan dari wiring platform, yang di rancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwernya memiliki prosesor atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri.
Secara software -> Open source IDE yang digunakan untuk mendevelop aplikasi mikrokontroller yang berbasis arduino platform.Secara Hardware -> Single board mikrokontroller yang bersifat open source hardware yang dikembangkan untuk arsitektur mikrokontroller AVR 8 bit dan ARM 32 bit.
Dari ke3 pengertian diatas , dapat disimpulkan bahwa Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang didalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroller dengan jenis AVR.
Mikrokontroller itu sendiri adalah chip atau IC (integrated Circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroller adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output seperti yang diinginkan. Jadi , mikrokontroller bertugas sebagai otak yang mengendalikan input, proses ,dan output sebuah rangkaian elektonik.
Mikrokontroller ada pada perangkat elektronik sekeliling kita, misalnya Handphone, MP3 Player, DVD, Televisi, AC, dll. Mikrokontroller juga dapat mengendalikan robot, baik robot mainan maupun industri. Karena komponen utama arduino adalah mikrokontroller maka arduino dapat diprogram menggunakan komputer sesuai kebutuhan kita.
Arduino uno dapat diberi daya melalui koneksi USB (Universal Serial Bus) atau melalui power supply eksternal. Jika arduino uno dihubungkan ke kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka arduino uno akan memilih salah satu sumber
ke soket power pada arduino uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke baterai dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER.
Arduino uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika arduino uno diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V akan menyediakan tegangan di bawah 5 volt dan arduino uno munkin bekerja tidak stabil. Jika diberikan tegangan melebihi 12 volt, penstabil tegangan kemungkinan akan menjadi terlalu panas dan merusak arduino uno. Tegangan rekomendasi yang diberikan ke arduino uno berkisar antara 7 sampai 12 volt.
Kelebihan Arduino :
Tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada bootloadder yang akan menangani upload program dari komputer.
Sudah memiliki sarana komunikasi USB, Sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya.
Memiliki modul siap pakai ( Shield ) yang bisa ditancapkan pada board arduino. Contohnya shield GPS, Ethernet,dll.
Proyek arduino berawal dilvre, italia pada tahun 2005. sekarang telah lebih dari 120.000 unit terjual sampai dengan 2010. Pendirinya adalah Massimo Banzi dan David Cuartiellez.Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, yang di turunkan dari wiring platform, yang di rancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang.
Hardwernya memiliki prosesor atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri.
Secara software -> Open source IDE yang digunakan untuk mendevelop aplikasi mikrokontroller yang berbasis arduino platform.Secara Hardware ->
Single board mikrokontroller yang bersifat open source hardware yang dikembangkan untuk arsitektur mikrokontroller AVR 8 bit dan ARM 32 bit.
Dari ke3 pengertian diatas , dapat disimpulkan bahwa Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang didalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroller dengan jenis AVR. Mikrokontroller itu sendiri adalah chip atau IC (integrated Circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program
pada mikrokontroller adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output seperti yang diinginkan. Jadi , mikrokontroller bertugas sebagai otak yang mengendalikan input, proses ,dan output sebuah rangkaian elektonik.
Mikrokontroller ada pada perangkat elektronik sekeliling kita, misalnya Handphone, MP3 Player, DVD, Televisi, AC, dll. Mikrokontroller juga dapat mengendalikan robot, baik robot mainan maupun industri. Karena komponen utama arduino adalah mikrokontroller maka arduino dapat diprogram menggunakan komputer sesuai kebutuhan kita.
Arduino uno dapat diberi daya melalui koneksi USB (Universal Serial Bus) atau melalui power supply eksternal. Jika arduino uno dihubungkan ke kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka arduino uno 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 powerpada arduino uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke baterai dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER.
Arduino uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika arduino uno diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V akan menyediakan tegangan di bawah 5 volt dan arduino uno munkin bekerja tidak stabil. Jika diberikan tegangan melebihi 12 volt, penstabil tegangan kemungkinan akan menjadi terlalu panas dan merusak arduino uno. Tegangan rekomendasi yang diberikan ke arduino uno berkisar antara 7 sampai 12 volt.
2.9 Power Arduino
ArduinoUno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan satu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis.Eksternal(non-USB) dapat di ambil baik berasaldari AC ke adaptor DC ataubaterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran 2.1mm konektor Power. Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam Gnd dan Vin pin header dari konektor
beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jikadiberi daya lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board Uno. VIN. Tegangan masukan kepada board Arduino ketika itu menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5 volt koneksi USB atau sumber daya lainnya) 5 volt. Catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya3v3. Sebuah pasokan 3,3 volt dihasilkan oleh regulator on-board Ground (GND) pin.
ArduinoUno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan satu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis.Eksternal(non-USB) dapat di ambil baik berasaldari AC ke adaptor DC ataubaterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran 2.1mm konektor Power. Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam Gnd dan Vin pin header dari konektor Power.Kisaran kebutuhan daya yang disarankan untuk board Uno adalah7 sampai dengan 12 volt, jika diberi daya kurang dari 7 volt kemungkinan pin 5v Uno dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jikadiberi daya lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board Uno. VIN. Tegangan masukan kepada board Arduino ketika itu menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5 volt koneksi USB atau sumber daya lainnya) 5 volt. Catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya. Sebuah pasokan 3,3 volt dihasilkan oleh regulator on-board Ground (GND).
2.10 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, ataupun layar komputer. Pada bab ini aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah : 1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris
5) Mempunyai 192 karakter tersimpan 6) Terdapat karakter generator terprogram 7) Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit
8) Dilengkapi dengan back light.
9) Tersedia VR untuk mengatur kontras.
10) Pilihan konfigurasi untuk operasi write only atau read/write.
11) Catu daya +5 Volt DC.
12) Kompatibel dengan DT-51 dan DT-AVR Low Cost Series serta sistem mikrokontroler/mikroprosesor lain.
Gambar 2.5 LCD (Liquid Crystal Display)
Tabel 2.2 Deskripsi Pin Pada LCD
Pin Deskripsi
1 Ground
2 Vcc
3 Pengatur kontras
4 “RS” Instruction/Register Select 5 “R/W” Read/Write LCD Registers
6 “EN” Enable
7-14 Data I/O Pins
15 Vcc
16 Ground
2.11 Cara kerja LCD (Liquid Crystal Display)
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4- bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah
dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya).
Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting.
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
3.1
Perancangan SistemDalam bab ini akan dibahas mengenai pembuatan rangkaian dan program.
Seperti pengambilan data pada pengujian emisi gas buang dengan mengukur kadar karbon dioksida (CO2) yang di deteksi oleh sensor MQ-2 kemudian arduino mengolah data. Perangkat keras yang digunakan terdiri dari sensor, Arduino Uno, LED dan LCD. Sedangkan perangkat lunak yang digunakan adalah software arduino.
3.1.1 Prinsip Kerja Alat
Sistem ini dibangun untuk mengukur emisi karbon dioksida di udara yang ada sehingga output-nya menghasilkan nilai melalui sensor MQ-2, yang nilai tersebut akan diolah dalam Arduino. Parameter yang digunakan adalah kadar karbon dioksida hasil pendeteksian dari sensor yang telah diolah sebelumnya oleh arduino.Kemudian hasil itu akan ditampilkan melalui LCD 16x2. Adapun konsep dasar sistem adalah sebagai berikut:
Gambar 3.1 Konsep Dasar Sistem
Penjelasannya sebagai berikut:
1. Input data berupa hasil pembacaan dari sensor MQ-2 dengan mendeteksi emisi karbon dioksida.
2. Proses pengolahan data karbon dioksida dari sensor diolah kedalam program
INPUT PROSES OUTPUT
3. Output adalah hasil data yag sudah diolah Arduino unodan akan ditampilkan pada layar LCD.
Gambar 3.2 Diagram Blok
Berdasarkan blok diagram pada Gambar 3.2 di atas, terdapat beberapa komponen, adapun fungsi dari masing-masing komponen adalah sebagai berikut:
1. Blok Suplay : Sebagai Sumber Tegangan
2. Sensor MQ-2 : Sebagai Pembaca kadar gas karbon dioksida (CO2)
3. Arduino Uno : Sebagai media pengkonversi waktu, dan mengkonversi data 4. Blok LCD : Sebagai output tampilan instruksi dari arduino.
3.1.2 Cara Kerja Alat
Cara kerja alat dijelaskan sebagai berikut:
1. Proses Heating (pemanasan) pada sensor MQ-2
2. Alat mendeteksi kadar karbon dioksida melalui sensor MQ-2
3. Karbon dioksida yang telah diukur lalu diolah oleh arduino uno dan data yang sudah diolah akan di tampilkan pada LCD.
ARDUINO UNO
LCD
SENSOR MQ- 2
POWER SUPPLAY
3.2 Perancangan Rangkaian Minimum Sistem 3.2.1 Sensor MQ-2
Ukuran sensor ini tergolong sedang, sehingga mudah dalam pengaturan tata letak sensor adalah komponen elektronika untuk mendeteksi kadar gas hidrokarbon seperti iso butana (C4H10 / isobutane), propana (C3H8 / propane), metana (CH4 / methane), etanol (ethanol alcohol, CH3CH2OH), hidrogen (H2/ hydrogen), asap (smoke), dan LPG (liquid petroleum gas).
Dibawah ini adalah gambar dimensi dan struktur sensor MQ-2:
Gambar 3.3 Struktur Sensor MQ-2
3.3 Perancang Rangkaian Keseluruhan
Pada rangkaian ini menggambarkan keseluruhan program yang dirancang dari sensor MQ-2, Arduino Uno dan LCD. Dari gambar dibawah menjelaskan bahwa rangkaian yang dibuat menggunakan arduino uno, sensor MQ-2 dan LCD. Arduino uno sebagai papan board yang merupakan pemograman dari alat ini, MQ-2 sebagai sensor yang dapat menjadi pengirimsinyal dan penerima sinyal, Liquid Crystal Display (LCD) berfungsi menampilkan data yang dikirim oleh Arduini uno.
Gambar 3.4 Rangkaian Skematik Keseluruhan
3.4 Diagram Alir (Flowchart) Alat Ukur
Gambar 3.5 Flowchart Sensor
START
INISIALISASI
PROSES DATA READ SENSOR
MQ-2
TAMPIL LCD
SELESAI
BAB 4
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN
Pada bab ini dilakukan pengujian dan pembahasan mengenai hasil realisasi datadetektor dan hasil pengujian. Dilakukan pengujian:
Tempat : Desa Sempat Arih, Sei Semayang Tanggal : 9 Juli 2019
Pukul : 11.00 – 12.30 WIB Sampel : Asap Pembakaran kertas
4.1 Data Pengujian dan Pembahasan Sensor Gas
Pengujian dilakukan dengan cara mengambil data gas karbon dioksida (CO2) dengan sampel dari asap kertas yang dibakar. Alat ukur kadar gas karbon dioksida (CO2) memiliki spesifikasi yang sederhana dan mudah di bawa. Pengujian dilakukan untuk mengetahui nilai kadar gas karbon dioksida yang terkandung di udara pada daerah tersebut akibat dari pembakaran sampah seperti kertas. Satuan hasil dari nilai pengujian karbon dioksida (CO2) adalah Part Per Million (PPM). Batas maksimum dari alat ukur karbon dioksida (CO2) adalah 1.000 PPM (Part Per Million).
Tabel 4.1 Data Pengujian
NO Waktu Pengujian Hasil (%) Hasil (PPM)
1 12 detik 5 % 620
2 14 detik 4 % 440
3 16 detik 4 % 429
4 18 detik 5 % 227
5 20 detik 4 % 373
Berdasarkan hasil pengujian gas karbon dioksida (CO2) didapatkan hasil pada table diatas, pada waktu pengujian dilakukan dalam waktu selisih 2 detik dimulai yang dari 12 detik. Hal ini dilakukan untuk menstabilkan pemanasan dari sensor. Pada hasil persen (%) nilai tidak menetap tetapi naik dan turun serta pada hasil ppm (part
per million) menunjukan hasilnyab tidak stabil tidak mempengaruhi nilai pada persenannya tinggi tetapi dipengaruhi dari jumlah kadar asapnya.
4.2 Perancangan Software
Program Arduino UNO Tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada bootloadder yang akan menangani upload program dari komputer. Sudah memiliki sarana komunikasi USB, Sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial / RS323 bisa menggunakannya. Memiliki modul siap pakai ( shield ) yang bisa ditancapkan pada board arduino. Di bawah ini merupakan program rangkaian hasil dari Arduino uno untuk di tampilan di LCD (Liquid Crystal Display).
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2);
void setup() {
lcd.begin();
lcd.backlight();
}
void loop(){
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" Co2 Detector ");
float data = analogRead(A0);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("CO2:");
data = ((data-55)/890*100)-2;
if (data < 0){data = 0;}
lcd.print(data,0);
lcd.print("% ");
lcd.setCursor(9,1);
float ppm = data * 100;
if (ppm < 100){ppm = 0;}
lcd.print(ppm,0);
4.3 Spesifikasi Sensor MQ-2
Sensor gas dengan kode MQ-2 terdiri dari 2 bagian, yaitu sensor elektrokimia dan sebuah pemanas (internal heater) didalamnya. Sensor ini dapat mendeteksi berbagai tipe gas, dan akan lebih sensitif untuk jenis gas tertentu, tergantung jenis sensor yang terpasang. Semua sensor gas tipe ini harus dikalibrasi dengan mengukuur pada udara/ gas yang telah diketahui. Keluaran sensor ini berupa data analog yang dapat dibaca oleh pin-pin Analog Arduino. Jika Anda hendak menggunakan salah satu jenis sensor MQ ini, maka pertama, cobalah untuk membuka datasheet yang kami lampirkan pada setiap produk. Mengapa ini penting?
Karena ini berhubungan dengan bagaimana sensor ini diaktifkan, dan bagaimana korelasi data keluaran dengan besaran gas yang akan Anda ukur.
Berhati-hatilah saat menghubungkannya, karena jika salah, maka sensor akan mempengaruhi keluaran sensor, atau bahkan bisa rusak seketika. Perhatikan kembali datasheet dan cara menghubungkannya dengan mikrokontroler Arduino.Yang terpenting kedua adalah mengenai tegangan untuk mensuply internal heater.
Sebagian sensor memerlukan tegangan 5V terus menerus untuk memanaskan heaternya, sebagian lagi memerlukan 2V, dan yang sebagian lagi memerlukan tegangan 5V dan 1.4V secara bergantian. Tegangan 2V dan 1.4V bisa didapat dengan menggunakan analogWrite pada pin PWM Arduino.
Namun perlu diperhatikan pula (di datasheet) jumlah arus yang diperlukan untuk pemanasan tersebut. Jika lebih besar dari 40mA, maka sebaiknya menggunakan mosfet atau switching transistor, karena jika memaksakan menggunakan Arduino maka akan kelebihan beban, dan bisa membuat Arduino Anda overheating. Sensor yang menggunakan tegangan 5V untuk supply internal heaternya, biasanya sangat cepat untuk mencapai 50-60 derajat celcius. Setelah
"burn-in-time" , internal heater umumnya memerlukan waktu 3 menit untuk mencapai pembacaan yang stabil (contohnya pada MQ-2). Beberapa datasheet menggunakan istilah "preheat", atau sebuah prasyarat untuk membuat pembacaan sensor lebih stabil. "burn-in-time" atau "preheat" biasanya dalam 12 hingga 48 jam.
Lihat kembali datasheet untuk sensor yang bersangkutan.
4.3.1 Karateristik dan Manfaat sensor Asap MQ-2
Sensor Asap MQ-2 dengan Arduino di gunakan sebagai sensor deteksi Alkohol, H2, LPG, CH4, CO, Asap, dan Propane, Sensor ini sangant cocok di gunakan untuk alat emergensi sebagai deteksi gas-gas, seperti deteksi kebocoran gas, deteksi asap untuk pencegahan kebakaran dan lain lain. Sensor adalah komponen yang digunakan untuk mendeteksi suatu besaranfisikmenjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu. Hampir seluruh peralatan elektronik yang ada mempunyai sensor didalamnya.Sensor merupakan bagain dari transduser yang berfungsi untuk melakukakan sensing atau merasakan dan menangkap‖ adanya perubahan energy eksternal yang akan masuk ke bagian input dari tranduser, sehingga perubahan kapasitas energi yang ditangkap segera dikirim kepada bagian konvertor dari transduser untuk dirubah menjadi energi listrik. (Rusmandi Dedy, 2001, Mengenal Elektronika, Hal: 143).
Sensor MQ-2 adalah salah satu sensor yang sensitif terhadap asap rokok.
Bahan utama sensor ini adalah SnO2dengan konduktifitas rendah pada udara bersih.
Jika terdapat kebocoran gas konduktifitas sensor menjadi lebih tinggi. setiap kenaikan konsentrasi gas maka konduktifitas sensor juga naik. MQ-2 sensitif terhadap gas LPG, Propana, Hidrogen, Karbon Monoksida, Metana danAlkohol serta gas mudah terbakar diudara lainnya.Sensor MQ-2 terdapat 2 masukan tegangan yakni VH dan VC. VH digunakan untuk tegangan pada pemanas (Heater) internal dan Vc merupakan tegangan sumber. Catu daya yang dibutuhkan pada sensor MQ-2 adalah Vc <4VDC dan VH= 5V ±0.2V tegangan AC atau DC. Sensor gas dan asap ini mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari 20 sampai 50 ° C dan mengkonsumsi kurang dari 150 mA pada 5V. Dibawah ini merupakan gambar konstruksi sensor MQ-2.
Gambar 4.1. Konstruksi sensor MQ-2
4.3.2 Konfigurasi Sensor MQ-2
Sensor MQ2 terdapat 2 masukan tegangan yakni VH danVC. VH digunakan untuk tegangan pada pemanas (Heater)internal dan Vc merupakan tegangan sumber serta memiliki keluaran yang menghasilkan tegangan berupa tegangan analog.
Berikut konfigurasi dari sensor MQ-2 :
1. Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
2. Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc< 24 VDC.
3. Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal)dimana VH= 5VDC.
4. Pin 4 merupakanoutput yang akan menghasilkan tegangan analog.
Kelebihan alat ini menggunakan sensor MQ-2
1. Sangat sensitive untuk gas LPG, propane, dan gas hydrogen.
2. Umurnya yang panjang dengan harga yang setandart murah.
3. Rangkaiannya yang sangat simple.
Kekurangan alat ini menggunakan sensor MQ-2
1. Kurang sensitive mendeteksi gas dengan jarak yang cukup luas.
4.4 Pengujian Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD) 16x2
Pengetesan ini bertujuan untuk mengetahui LCD tersebut dapat berfungsi menampilkan pesan-pesan sesuai dengan proses yang dibuat.
Listing program pengetesan LCD :
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
// Set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and 2 line display LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
void setup() {
lcd.begin();
lcd.backlight();
lcd.print("Hello, world!");
}
void loop() {
}
Program diatas dapat di compile dengan C-Compiler CodeVision AVR. Dengan tertampilnya teks yang dibuat tersebut dapat dikatakan LCD bekerja dengan baik.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini membahas mengenai intisari penelitian yang dapat diambil dari kesimpulannya dan juga membahas mengenai saran-saran yang dianjurkan untuk pengembangan lebih lanjut.
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari pembuatan alat ukur karbon dioksida (CO2) di udara menggunakan sensor gas MQ-2 berbasis Mikrokontroler Arduino Uno.
1. Kadar karbon dioksida dapat diketahui melalui keluaran sensor MQ-2 berupa nilai penayangan ditampilan pada LCD.
2. Cara kerja Alat ukur karbon dioksida adalah menampilkan jumlah kadar dari karbon dioksida dalam nilai persen dan part per million (PPM)
3. Batas maksimum pada alat ukur karbon dioksida (CO2) hanya sampai 1.000 PPM (Part Per Million).
5.2 Saran
Beberapa saran guna pengembangan alat ukur karbon dioksida (CO2) lebih lanjut sebagai berikut :
1. Alat ukur kadar karbon dioksida ini dapat dikembangkan dan dijadikan sebagai detector dari metana, propane, alkohol, karbon dan hidrogen sesuai dengan datasheetsensor.
2. Alat pendeteksi kebocoran gas ini juga dapat dikembangkan menggunakan SMS Gateway yang dapat member informasi atau status keadaan kadar PPM melalui SMS.
3. Pengembangan perangkat sistem pendeteksi kadar karbon dioksida ini dapat ditambahkan beberapa perangkat tambahan seperti batrai bila terjadinya pemadaman listrikmaka otomatis beralih ke batrai sebagai tegangan yang dibutuhkan.
