T1__BAB II Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Sistem Bantu Pengawasan Larangan Merokok dengan Deteksi Sensor Asap T1 BAB II

4

BAB II

DASAR TEORI

Pada bab ini akan dijelaskan secara singkat mengenai teori-teori dan juga beberapa indikator yang dibutuhkan sebagai pelengkap dalam perancangan alat. Pembahasan dasar teori dan indikator pada bab ini meliputi asap rokok, mikrokontroler Arduino Mega 2560, sensor asap dan gas MQ-2, modul ESP8266, modul Bluetooth HC-05, dan modul serial kamera VC0607.

2.1 Asap Rokok

Asap rokok merupakan campuran dari tembakau, cengkeh dan bahan lainnya yang dibungkus oleh kertas. Kandungan zat – zat yang ada pada rokok terdiri dari nikotin, karbon monoksida (CO), Tar yang bersifat karsinogenikdan radikal bebas, seperti radikal nitric oxide (-NO, -NO2) dan sebagainya. Sedangkan gas yang terkandung dalam asap rokok yaitu Karbon monoksida (CO), Nikotin, TAR, Hydrogen, Asam Format, dan Ethanol. Namun pada aplikasi ini hanya dibatasi dengan mengukur gas-gas yang dianggap mewakili kandungan asap rokok secara keseluruhan. Gas tersebut adalah Hydrogen, karbon monoksida (CO), dan Ethanol.

2.2 Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 adalah papan pengembangan mikrokontroler yang berbasis Arduino dengan menggunakan chip ATmega2560. Board ini memiliki pin I/O yang cukup banyak, sejumlah 54 buah digital I/O pin (15 pin diantaranya adalah PWM), 16 pin analog input, 4 pin UART (serial port hardware). Arduino Mega 2560 dilengkapi dengan sebuah oscillator 16 Mhz, sebuah port USB, power jack DC, ICSP header, dan tombol reset.

5

 Mikrokontroler : ATmega2560

 Tegangan Operasional : 5V

 Tegangan Masukan (direkomendasi) : 7-12V

 Tegangan Masukan (batas) : 6-20V

 Pin Digital I/O : 54 ( 14 pin untuk keluaran PWM)

 Analog Input Pins : 16

 Arus DC per I/O Pin : 40 mA

 Arus DC for 3.3V Pin : 50 mA

 Memori Flash : 256 KB (8 KB digunakan untuk bootloader)

 SRAM : 8 KB

 EEPROM : 4 KB

 Clock Speed : 16 MHz

6

Mikrokontroler yang digunakan pada Arduino Mega 2560 ini adalah Mikrokontroler ATMega 2560. Mikrokontroler ini menjadi komponen utama dari sistem minimum Arduino Mega 2560. Setiap pin mikrokontroler ATMega 2560 dipetakan sesuai dengan kebutuhan standar Arduino pada umumnya.

Pemetaan pin (pin mapping) ATMega 2560 dapat dilihat pada Gambar 2.2. [1] dibawah berikut :

7

Tabel 2.1. Deskripsi masing-masing pin ATMEGA 2560 [1]

9

98 AREF Analog Reference

99 GND GND

10

2.3 Sensor Asap dan Gas MQ-2

Pada dasarnya prinsip kerja dari sensor asap dan gas MQ-2 adalah mendeteksi keberadaan gas - gas yang dianggap mewakili kandungan dari asap rokok, yaitu gas Hydrogen, Methane, Ethanol, dan karbon monoksida (CO). Jika sensor tersebut mendeteksi keberadaan gas - gas tersebut di udara dengan tingkat konsentrasi tertentu, maka sensor akan menganggap terdapat asap rokok di udara. Ketika sensor mendeteksi keberadaan gas – gas tersebut maka resistansi elektrik sensor akan turun yang menyebakan tegangan yang dihasilkan oleh output sensor akan semakin besar.

Skema dari sensor asap dan gas MQ-2 dapat dilihat pada Gambar 2.3. [4] di bawah dengan karakteristik sebagai berikut :

 Tegangan input : 5V DC

 Konsumsi arus : 150 mA

 Output digital : TTL 0 dan 1 (5V)

 Output analog : 0.1V s/d 0.3V (tergantung konsentrasi gas, maksimum 4V pada konsentrasi maksimum)

Wiring :

1. VCC : positive power supply (5V) 2. GND : negative power supply 3. DOUT : sinyal output TTL 4. AOUT : sinyal output Analog

11

2.4 Modul ESP8266

ESP8266 adalah sebuah modul yang telah dilengkapi dengan stack protokol yang telah terintegrasi dengan TCP/IP. Karena itu dengan menggunakan modul ESP8266 sebuah mikrokontroler dapat mengakses ke segala jaringan wireless/Wi-Fi Network yang tersedia. Karena pada ESP8266 sendiri sudah dilengkapi dengan processor, memori dan juga akses ke GPIO. Hal ini menyebabkan ESP8266 dapat secara langsung beroperasi tanpa ditambahkan mikrokontroler arduino dan ditambah lagi dengan kemampuannya untuk mensupport koneksi wi-fi secara langsung.

Skema dari Modul ESP8266 dapat dilihat pada Gambar 2.4. [2] dibawah dengan karekteristik sebagai berikut :

Gambar 2.4. Modul ESP8266-01

2.5 Modul Bluetooth HC-05

12

Modul ini dapat digunakan sebagai slave maupun master. HC-05 memiliki 2 mode konfigurasi, yaitu AT mode dan Communication mode. AT mode berfungsi untuk melakukan pengaturan konfigurasi dari HC-05. Sedangkan Communication mode berfungsi untuk melakukan komunikasi bluetooth dengan piranti lain. Dalam penggunaannya, HC-05 dapat beroperasi tanpa menggunakan driver khusus.

Untuk berkomunikasi antar Bluetooth, minimal harus memenuhi dua kondisi berikut :

1. Komunikasi harus antara master dan slave. 2. Password harus benar (saat melakukan pairing).

Jarak sinyal dari HC-05 adalah 30 meter, dengan kondisi tanpa halangan. Adapun spesifikasi dari HC-05 adalah :

 Sensitivitas -80dBm (Typical)

 Daya transmit RF sampai dengan +4dBm.

 Operasi daya rendah 1,8V – 3,6V I/O.

 Kontrol PIO.

 Antarmuka UART dengan baudrate yang dapat diprogram.

 Dengan antena terintegrasi.

13

2.6 Serial Kamera

Kamera digunakan untuk mengambil gambar sesaat setelah sensor mendeteksi adanya asap rokok. Kemudian mengirimkan gambar tersebut kepada device user. Kamera yang akan digunakan adalah VC0607 Serial Camera Module.

Gambar 2.6. Serial kamera VC0607 [11]

2.7. SD Card Module

Selain itu juga ditambahkan modul SD Card untuk menyimpan hasil dari tangkapan serial kamera. Komunikasi dari mikrokontroler dengan SD Card menggunakan SPI.

Transfer data dengan SPI digunakan antara master (mikrokontroler) dengan slave (mikrokontroler atau SPI device seperti MMC card, SPI ADC) dalam jarak dekat dan kecepatan cukup tinggi.

Komunikasi serial data antara master dan slave pada SPI diatur melalui 4 buah pin yang terdiri dari SCLK, MOSI, MISO, dan SS :

 SCLK dari master ke slave yang berfungsi sebagai clock

 MOSI jalur data dari master dan masuk ke dalam slave

 MISO jalur data keluar dari slave dan masuk ke dalam master

14