RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI ALKOHOL MELALUI EKHALASI MENGGUNAKAN SENSOR MQ3
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 16
SKRIPSI
AGUSTIANI BR. SIHOTANG 150801058
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI ALKOHOL MELALUI EKHALASI MENGGUNAKAN SENSOR MQ3
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 16
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
AGUSTIANI BR.SIHOTANG 150801058
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2019
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI ALKOHOL MELALUI EKHALASI MENGGUNAKAN SENSOR MQ3
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA16
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Agustus 2019
Agustiani Br. Sihotang 150801058
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI ALKOHOL MELALUI EKHALASI MENGGUNAKAN SENSOR MQ3
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA16
ABSTRAK
Pada penelitian ini telah dirancang alat pendeteksi alkohol melalui ekhalasi atau hembusan nafas, dengan menggunakan mikrokontroler ATMega 16. Alat ini berfungsi untuk mengukur dan mengetahui kadar alkohol dari hembusan nafas seseorang yang meminum minuman keras. Sensor MQ-3 yang akan mendeteksi Alkohol didalam tubuh melalui nafas, Mikrokontroller Atmega 16 sebagai pengendali input yang masuk, dan akan di kirim ke LCD dan Speaker sebagai output.
Program yang digunakan pada alat ini adalah bahasa pemograman C. Pada penelitian ini semua sistem diuji keberhasilannya.
Kata Kunci : Sensor MQ-3, Mikrokontroller ATmega 16, Ekhalasi, Speaker.
DESIGN OF ALCOHOL DETECTION EQUIPMENT THROUGH EHALATION USING MQ3 SENSOR BASED ON ATMEGA 16
MICROCONTROLER
ABSTRACT
In the research
,
The Alcohol Detector has been designed with a process of ehalation,which give a exhale of the human respiration to a MQ-3 sensor through Microconroller ATMEGA 16. This device is use to measure dan know alcohol degree from exhale of human respiration who drink alcohol.The MQ-3 sensor which will detect alcohol in body of object through respiration, Microcontroller ATmega 16 as controller of input, and data will be sent to LCD and speaker as output. The program used in this device is C program language. All of sistem in this research is tested its success.Keywords: Sensor MQ-3, Microcontroller ATmega 16, Exhalation, Speaker.
KATA PENGHARGAAN
Segala Puji dan Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dengan Rahmat-Nya yang senantiasa menyertai penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. Pada kesempatan ini, penulis juga mengucapkan terimakasih terkhusus kepada Ayahanda P.Sihotang dan Ibunda R.Br.Aruan yang telah mendidik dan membesarkan penulis sampai saat ini dan selalu memberikan dukungan moral dan moril serta doa, kepercayaan dan semangat selama ini kepada penulis. Dengan sepenuh hati, penulis juga mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara.
2. Bapak Dr.Perdinan Sinuhaji,MS selaku Ketua Program Studi S1 Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr.Bisman Perangin-Angin M.Eng.Sc selaku Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan dalam menyelesaikan Skripsi.
4. Dosen Penguji saya yang telah memberikan Kritik dan saran dalam penulisan dan penyelesaian skripsi ini.
5. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara.
6. Sahabat-sahabat Fera, Dewi, Febriana, yang telah memberikan support.
7. Andreas, Monika, dan Yolanda sebagai Patner yang mendukung dan berjuang bersama dalam menyelesaikan Penelitian dan Skripsi.
8. Fadley Marthcello sebagai seseorang terdekat yang selalu mendukung dan mengingatkan saya sekaligus partner berjuang dalam menyelesaikan skripsi.
9. Seluruh Mahasiswa Fisika USU terkhusus Physics Unity yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang memberikan motivasi.
10. Rekan-rekan seperjuangan God Is Good : Samuel, Yoga, Berto, Hendy, Yosua, Josua, Raja, Ricky, Matta, Ghada, Rio, Rican, Putra, Hanson, Yoas, Nurafni, Elyana, Henny, Helen, Tresy, Vio, Maria, Sarah, Ayu Monawit, Ayu Gulo, Lamhot yang memberikan semangat dan dukungan.
11. Rekan-rekan Asisten Laboratorium ELAN Paulus, Hartono, Aryanti, Juliana, Renova, Teo yang telah memberikan motivasi.
12. Saudara dan Saudari kandung saya Manahan Wandi Sihotang, Juli Sihotang, dan Saut Sihotang yang telah memberikan semangat, motivasi dan doa.
13. Sahabat–Sahabat KKN Nias Selatan Hilitobara April, Defrina, Rapma, Okta, Rusti, Dedek, Eka, Claudia, Ana, Sara, Fadley, Angga, Afif, Petrus yang telah memberikan motivasi dan dukungan selama ini.
14. Dan semua orang yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang memberikan motivasi kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa penyusunan Skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan dan kelemahan.Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak guna penyempurnaan laporan dimasa yang akan datang. Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan Mahasiswa dan pembaca sekalian demi menambah pengetahuan tentang Skripsi.
Medan, Agustus 2019 Penulis
(Agustiani Br.Sihotang)
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN i
PERNYATAAN ii
ABSTRAK iii
ABSTRACT iv
PENGHARGAAN v
DAFTAR ISI vii
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR LAMPIRAN xi
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1.Latar belakang 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 2 TINJAUAN PUSTAKA 4
2.1 Pengertian Alkohol 4
2.1.1 sifat- sifat senyawa alkohol 4
2.1.2 manfaat dan kegunaan alkohol 4
2.1.3 pengertian minuman keras 5
2.1.4 jenis jenis minuman keras 5
2.2 Mikrokontroler 6
2.2.1 konfigurasi ATMega16 7
2.2.2 fitur ATMega16 7
2.2.3 peta memori mikrokontroler ATMega 16 10
2.3 Sensor MQ3 11
2.4 Liquid Crystal Display 12
2.4.1 Cara kerja LCD 14
2.5 Baterai 14
2.6 Kapasitor 15
2.7 Resistor 16
2.8 ISD 1820 17
2.9 Speaker 19
2.10 Potensiometer 20
2.11 Kristal Osilator 20
2.12 Transistor 21
2.13 Bahasa Pemprograman C 21
2.14 alat tester alkohol (pembanding) 22
2.15 PPM (Part Per Million) 23
2.16 Pengenceran 24
BAB 3 METODE PENELITIAN 25
3.1. Diagram Blok 25
3.1.1 Penjelasan Fungsi Tiap Blok 25
3.2. Rangkaian Sensor MQ-3 26
3.3 Rangkaian Minimal Mikrokontroler ATmega 16 26
3.4 Rangkaian Penampil LCD 28
3.5 Rangkaian ISD 1820 28
3.6 Rangkaian Speaker 29
3.7 Rangkaian Lengkap 30
3.8 Flowchart sistem 31
BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian Sensor MQ 3 32
4.2 Pengujian Minimal Mikrokontroler ATmega 16 33
4.3 Pengujian LCD 34
4.4 Pengujian ISD 1820 36
4.5 Pengkalibrasian Alat 37
4.5 Pengujian keseluruhan alat 37
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 40
5.1. Kesimpulan 40
5.2. Saran 40
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
No. Tabel Judul Halaman
2.1 Konfigurasi pin ATMega 16 8 2.2 Karakteristik dari sensor MQ3 12 2.3 Susunan kaki LCD M1632 13 4.1 Hasil Pengujian Sensor Alkohol 33 4.2 Hasil Pengujian Mikrokontroler ATmega 16 33
4.3 Hasil Pengujian LCD 36
4.4 Hasil Pengujian ISD 1820 37 4.5 Hasil Pengujian Keseluruhan Alat 38
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroler Atmega16 8
Gambar 2.2 Peta Memori AVR Atmega16 10
Gambar 2.3 Tampak fisik MQ3 11
Gambar 2.4 Susunan Kaki ISD 182 18
Gambar 3.1 Diagram Blok Perancangan Sistem 25
Gambar 3.2 Rangkaian Sensor MQ 3 26
Gambar 3.3 Rangkaian ATmega 16 27
Gambar 3.4 Rangkaian LCD 28
Gambar 3.5 Rangkaian ISD 1820 29
Gambar 3.6 Rangkaian Speaker 29
Gambar 3.7 Rangkaian Lengkap 30
Gambar 3.8 Flowchart Sistem 31
Gambar 4.1 Gambar hasil pengujian keseluruhan alat 39
DAFTAR LAMPIRAN
Judul Halaman
Program Lengkap 42
Rangkaian lengkap 45
Gambar alat 46
Data sheet komponen 47
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Saat ini masyarakat sangat khawatir dengan minuman keras atau minuman beralkohol yang sudah gampang ditemukan dimana-mana dengan harga yang relatif murah. Kekhawatiran tersebut dikarenakan bila dikonsumsi berlebihan, minuman beralkohol dapat menimbulkan efek samping gangguan mental organik, yaitu gangguan dalam fungsi berpikir, merasakan, dan berperilaku. Timbulnya gangguan mental organik itu disebabkan reaksi langsung alkohol pada sel-sel saraf pusat.
Karena sifat adiktif alkohol itu, orang yang meminumnya lama-kelamaan tanpa sadar akan menambah takaran/dosis sampai pada dosis keracunan atau mabuk.
Mereka yang terkena gangguan mental organik biasanya mengalami perubahan perilaku, seperti misalnya ingin berkelahi atau melakukan tindakan kekerasan lainnya, tidak mampu menilai realitas, terganggu fungsi sosialnya, dan terganggu pekerjaannya. Perubahan fisiologis juga terjadi, seperti cara berjalan, muka merah, atau mata juling. Perubahan psikologis yang dialami oleh konsumen misalnya mudah tersinggung, bicara mengawur, atau kehilangan konsentrasi.
Banyaknya terjadi kecelakaan, perkelahian, pembunuhan, perzinahan, jauh dari norma-norma akhlak dan timbul keberanian untuk melakukan tindakan negatif juga merupakan beberapa akibat dari minuman alkohol. Hal ini yang menjadikan dasar diperlukannya suatu tes alkohol dalam tubuh ini.
Dengan teknologi yang semakin berkembang dan semakin canggih sehingga memberikan peluang untuk pengembangan otomatisasi lebih jauh dan kompleks yang akan memberikan banyak manfaat bagi manusia yaitu mendukung tugas manusia menjadi lebih efisien, praktis dan ekonomis. Untuk itu saya mengembangkan suatu alat untuk mendeteksi kadar alkohol dalam tubuh manusia melalui hembusan nafas dengan menggunakan sensor gas. Dengan uraian diatas disusunlah sebuah skripsi dengan judul “ Rancang Bangun Alat Pendeteksi Alkohol Melalui Ekhalasi Menggunakan Sensor MQ3 Berbasis Mikrokontroler ATMega16”.
Penelitian yang akan di lakukan ini diharapkan menghasilkan suatu output berupa
data yang di dideteksi pada nafas yaitu kadar alkohol yang akan di monitoring dengan data keluaran di LCD dan speaker secara otomatis. selanjutnya data tersebut dapat dimanfaatkan atau digunakan.
1.2 Rumusan Masalah
Permasalahan yang akan ditemukan dalam merealisasikan rancangan dirumuskan sebagai berikut :
1. Bagaimana merancang sebuah alat deteksi alkohol pada nafas seseorang.
2. Bagaimana membuat rangkaian untuk membaca sensor alkohol dengan bantuan mikrokontroler atmega 16.
3. Bagaimana merancang program untuk membaca dan mengkalibrasikan data sensor alkohol.
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang dibuat adalah pembahasan tentang komponen yang digunakan ,yaitu :
1. Rancang bangun menggunakan Mikrokontroler atmega 16 untuk mengontrol sistem secara keseluruhan.
2. Rancang bangun menggunakan sensor MQ3 untuk mendeteksi alkohol dalam nafas.
3. Pemrograman bahasa C digunakan untuk membuat algoritma program yang berjalan didalam mikrokontroler atmega 16.
1.4 Tujuan Penelitian
AdapunTujuan atau target yang akan dicapai adalah :
1. Merancang dan membuat sebuah alat yang dapat mendeteksi alkohol pada nafas seseorang.
2. Merancang dan Merakit rangkaian kontroler yang berfungsi untuk mengendalikan sistem.
3. Membuat program untuk menjalankan aplikasi.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari sistem yang dirancang adalah :
1. Dapat mendeteksi alkohol dari pengendara yang minum minuman keras saat membawa kenderaan.
2. Dengan mengetahui hal tersebut diatas maka diharapkan angka kecelakaan lalu lintas dapat ditekan.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari ALAT PENDETEKSI ALKOHOL MELALUI EKHALASI MENGGUNAKAN SENSOR MQ3 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16. Maka penulis menulis skripsi ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini berisikan pendahuluan yang menjelaskan mengenai latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian serta sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menjelaskan tentang teori-teori pendukung yang berhubungan dengan penelitian
BAB 3 METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang perancangan alat, diagram blok, diagram alir, skematik serta sistem kerja dari masing-masing rangkaian.
BAB 4 HASIL DAN ANALISIS
Bab ini berisikan tentang pengujian alat dan juga analisis penelitian yang telah dibuat.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang berisikan kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dan saran yang berkaitan dengan seluruh proses perancangan.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Alkohol
Alkohol merupakan senyawa yang memiliki gugus fungsional –OH yang terikat pada rantai karbon alifatik. Dalam molekul alkohol, gugus fungsi –OH berikatan secara kovalen dengan atom karbon. Alkohol yang memiliki satu gugus –OH disebut dengan monoalkohol, sedangkan yang memiliki lebih dari satu gugus –OH disebut dengan poliakohol. Alkanol merupakan monoalkohol turunan alkana. Rumus umum dari alkohol adalah CnH2n+1OH atau ditulis R-OH, satu atom H dari alkana diganti oleh gugus OH.
2.1.1 Sifat-sifat senyawa alkohol
Alkohol merupakan zat yang memiliki titik didih relatif tinggi dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon yang jumlah atom karbonnya sama. Hal ini disebabkan oleh adanya gaya antarmolekul dan adanya ikatan hidrogen antarmolekul alkohol akibat gugus hidroksil yang polar.
2.1.2 Manfaat dan kegunaan alkohol
Pada umumnya alkohol digunakan sebagai senyawa pelarut, dan sebagai bahan minuman beralkohol. Adapun beberapa senyawa yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah : Metanol merupakan jenis alkohol yang banyak digunakan sebagai pelarut getah dan resin. Alkohol dapat dibuat menjadi senyawa lain seperti senyawa ester. Di industri, metanol digunakan sebagai bahan baku pembuatan formaldehid, sebagai cairan antibeku, dan pelarut, seperti vernish. Etanol merupakan jenis alkohol yang sudah dikenal dan digunakan sejak zaman dahulu, baik sebagai pelarut obat-obatan (tingtur), kosmetikan maupun sebagai bahan minuman, seperti bir, anggur, dan wishkey. Etanol dapat dibuat melalui teknik fermentasi. Yaitu proses perubahan senyawa golongan polisakarida, seperti pati dihancurkan menjadi bentuk yang lebih sederhana dengan bantuan enzim (ragi).
Etanol merupakan jenis alkohol yang sering digunakan sebagai bahan bakar, untuk
membuat senyawa organik lain, dan dapat dikonversi menjadi etanal atau asetaldehid untuk digunakan sebagai bahan pelarut. Etilen Glikol merupakan jenis alkohol yang banyak dimanfaatkan sebagai bahan antibeku pada radiator mobil. Gliserol merupakan jenis alkohol yang banyak dimanfaatkan sebagai bahan pelembab pada tembakau dan kembang gula.
2.1.3 Pengertian minuman keras
Minuman keras beralkohol adalah minuman yang mengandung etanol. Etanol adalah bahan psikoaktif dan konsumsinya menyebabkan penurunan kesadaran. Di berbagai negara, penjualan minuman keras beralkohol dibatasi ke sejumlah kalangan saja, umumnya orang-orang yang telah melewati batas usia tertentu. Alkohol adalah zat yang paling sering disalahgunakan manusia, alkohol diperoleh atas peragian/fermentasi madu, gula, sari buah atau umbi-umbian. Dari peragian tersebut dapat diperoleh alkohol sampai 15% tetapi dengan proses penyulingan (destilasi) dapat dihasilkan kadar alkohol yang lebih tinggi bahkan mencapai 100%. Kadar alkohol dalam darah maksimum dicapai 30-90 menit.
2.1.4 Jenis-jenis Minuman keras
Minuman keras golongan A minuman ini merupakan minuman beralkohol dengan kadar etanol sebesar 1% - 5%. Contoh minuman golongan A antara lain Bir bintang, Green Sand, Anker Bir, Asahi, San Miguel dan aneka bir lainnya. Minuman keras golongan B minuman ini merupakan minuman beralkohol dengan kadar etanol sebesar 5% - 20%. Contoh minuman golongan B antara lain Anggur Malaga, Anggur Kolesom cap 39, Kucing Anggur Ketan Hitam, Arak Kolesom, Anggur Orang Tua, Shochu, Creme Cacao, dan jenis minuman anggur lainnya. Minuman keras golongan C minuman ini merupakan minuman beralkohol dengan kadar etanol sebesar 20% - 55%. Contoh minuman golongan C antara lain Mansion House, Scotch Brandy, Stevenson, Tanqueray dan minuman brandy lainnya.
2.2 Mikrokontroler
Teknologi mikroprosesor telah mengalami perkembangan. Hal sama terjadi pada teknologi mikrokontroler. Jika pada mikroprosesor terdahulu menggunakan teknologi CISC seperti prosesor Intel 386/486 maka pada mikrokontroler produksi ATMEL adalahjenis MCS (AT89C51, AT89S51, dan AT89S52). Setelah mengalami perkembangan, teknologi mikroprosesor dan mikrokontroler mengalami peningkatan yang terjadi pada kisaran tahun 1996 s/d 1998 ATMEL mengeluarkan teknologi mikrokontroler terbaru jenis AVR (Alf and Vegard‟s Risc processor) yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computer) dengan keunggulan lebih banyak dibandingkan pendahulunya, yaitu mikrokontroler jenis MCS.
Mikrokontroler jenis MCS memiliki kecepatan frekuensi kerja 1/12 kali frekuensi osilator yang digunakan sedangkan pada kecepatan frekuensi kerja AVR sama dengan frekuensi kerja osilator yang digunakan. Jadi apabila menggunakan frekuensi osilator yang sama, maka AVR mepunyai kecepatan kerja 12 kali lebih cepat dibandingkan dengan MCS.
Mikrokontroler merupakan sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serba guna yang digunakan dalam sebuah PC, karena di dalam sebuah mikrokontroler umumnya telah terdapat komponen pendukung sistem minimal mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O, bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas ADC, PLL, EPROM dalam satu kemasan, sedangkan di dalam mikroprosesor umumnya hanya berisi CPU saja.
Pemrograman mikrokontroler merupakan dasar dari prinsip pengontrolan kerja.
Orientasi penerapan mikrokontroler adalah mengendalikan suatu sistem berdasarkan informasi input yang diterima, lalu diproses oleh mikrokontroler, dan dilakukan aksi pada bagian output sesuai program yang telah ditentukan sebelumnya.
Mikrokontroler merupakan pengontrol utama perangkat elektronika saat ini, termasuk robot tentunya. Mikrokontroler yang terkenal dan mudah didapatkan di Indonesia adalah 89S51, AVR ATmega 8535, ATmega 16, ATmega 32, dan ATmega 128. Beberapa merek lain yang terkenal misalnya, PIC 16F877, Arduino,
dan Basic Stamp 2. Mikrokontroler memiliki beberapa Port yang dapat digunakan sebagai I/O (input/output).
2.2.1 Konfigurasi pin ATMega16
Gambar 2.1 Konfigurasi pin ATMega 16
Pada mikrokontroler AVR ATmega 16, pin PD0 dan PD1 digunakan untuk komunikasi serial USART (Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter) yang mendukung komunikasi full duplex (komunikasi 2 arah).
2.2.2 Fitur ATMega16
Fitur ATMega16 yang merupakan produksi ATMEL yang berjenis AVR adalah sebagai berikut:
1. 32 saluran I/O yang terdiri dari 4 port (Port A, Port B, Port C, Port D) yang masing-masing terdiri dari 8 bit.
2. ADC 10 bit (8 pin di Port A.0 s/d Port A.7) 3. 2 buah timer/counter (8 bit)
4. 1 buah timer/counter (16 bit) 5. 4 channel PWM
6. 6 Sleep Modes : Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, power-down, Standby and Extended Standby
7. Komparator analog
8. Watchdog timer dengan osilator internal 1 MHz 9. Memori 16 KB Flash
10. Memori 512 byte SRAM 11. Memori 512 byte EEPROM 12. Kecepatan maksimal 16 MHz
13. Tegangan operasi 4,5 VDC s/d 5,5 VDC 14. 32 jalur I/O yang dapat diprogram 15. Interupsi Internal dan Eksternal
16. Komunikasi serial menggunakan Port USART dengan kecepatan maksimal 2, Mbps
17. Pemrograman langsung dari port paralel komputer
Media penyimpan program berupa flash memory, sedangkan penyimpan data berupa SRAM (Static Random Acces Memory) dan EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory). Untuk komunikai data tersedia fasilitas SPI (Serial Peripheral Interface), USART (Universal Shynchronous and Asyncrhonous Serial Receiver and Transmitter), serta TWI (Two-wire Serial Interface).
Di samping itu terdapat fitur tambahan, antara lain AC (Analog Comparator), 8 kanal 10-bit ADC (Analog to Digital Converter), 3 buah Timer/Counter, WDT (Watchdog Timer), manajemen penghematan daya (Sleep Mode), serta osilator internal 8 Mhz. seluruh fitur terhubung ke bus 8 bit. Unit interupsi menyediakan sumber interupsi hingga 21 macam.
Tabel 2.1 Konfigurasi pin ATMega16
No Pin Nama Fungsi
1 PBO (XCK/TO) Counter eksternal untuk USART (xck)
2 PB1 (T1) Counter 1
3 PB2
(INT2/AINO)
Input (+) Analog komparator (AIN0) dan interupsi eksternal 2
(INT2)
4 PB3
(OCO/AIN1)
Input (-) Analog komparator (AIN1) dan Output PWM 0
5 PB4 (SS) SPI Slave Select Input (SS)
6 PB5 (MOSI) SPI bus Master Out Slave In
7 PB6 (MISO) SPI bus Master In Slave Out
8 PB7 (SCK) Sinyal clock serial SPI
9 RESET Me-reset mikrokontroler
10 VCC Catu daya (+)
11 GND Sinyal ground terhadap catu
daya
12-13 XTAL2 -
XTAL1
Sinyal Input clock eksternalv(kristal)
14 PD0 (RXD) Penerima data serial
15 PD1 (TXD) Penerima data serial
16 PD2 (INT0) Interupsi eksternal 0
17 PD3 (INT1) Interupsi eksternal 1
18 PD4 (OC1) Pembanding Timer-counter 1
19 PD5 (OC1A) Output PWM 1A
20 PD6 (ICP1) Timer-counter 1 input
21 PD7 (OC2) Output PWM 2
22 PC0 (SCL) Serial bus clock line
23 PC1 (SDA) Serial bus data input-output
24-27 PC2 – PC5 Port C.2 –Port C.5
28 PC6 (TOSC1) Timer osilator 1
29 PC7 (TOSC2) Timer osilator 2
30 AVCC Tegangan ADC
31 GND Sinyal Ground ADC
32 AREFF Tegangan referensi ADC
33-40 PA0 (ADC0) –
PA7 (ADC7)
Port A0–Port A7 dan input untuk ADC(8 Channel:ADC0-7)
2.2.3 Peta memori Mikrokontroler ATMega16
Atmega 16 mempunyai memori data yang terpisah menjadi 3, yaitu : 1. 32 unit register umum (GPR)
2. 64 unit register Input/Output 3. 1 Kbyte SRAM
Gambar 2.2 Peta memori ATMega16
Keunggulan yang dimiliki oleh mikrokontroler AVR dibandingkan dengan mikrokontroler MCS pada cara memasukkan program (upload program) dari komputer ke chip mikrokontroler terletak pada kemudahannya. Mikrokontroler MCS membutuhkan perangkat tambahan berupa downloader yang terdiri dari IC tambahan untuk proses koneksi antara mikrokontroler dengan komputer, sedangkan mikrokontroler AVR dapat langsung diprogram dari port paralel komputer menuju pin mikrokontroler AVR.
2.3 Sensor MQ3
Tranduser merupakan suatu piranti yang mengubah energi dari bentuk satu ke bentuk yang lain. Dalam bidang elektronika, tranduser adalah peranti yang dipakai sebuah sistem untuk mengubah energi masukan menjadi energi listrik atau sebaliknya untuk memberikan isyarat kecil guna menggerakkan sistem atau memberi umpan balik pengendalian. Tranduser sangat penting karena masukan pada sebagian instrumentasi bukan besaran listrik. Tranduser merupakan elemen masukan yang fungsi kritisnya adalah mengubah besaran fisis menjadi sinyal listrik yang sebanding.
Dengan demikian pemilihan tranduser yang sesuai merupakan langkah pertama yang paling penting dalam mendapatkan hasil yang teliti. Sedangkan sensor adlah alat yang digunakan untuk mendeteksi. Sensor merupakan jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik.
Sensor MQ3 cocok digunakan untuk medeteksi kadar alkohol secara langsung. Misalnya pada saat bernafas. Pada rangkaian driver menggunakan 1 buah variabel resistor. Output dari sensor MQ3 berupa tegangan analog yang sebanding dengan alkohol yang diterima. Menggunakan fungsi ADC untuk dapat berkomunikasi dengan mikrokontroler. ADC dapat merespon tegangan 0 – 5 volt saja. Elemen sensor MQ3 terdiri atas lapisan SnO22 dengan koduktivitas yang kecil dalam udara bersih. Resistansi sensor akan berubah-ubah seiring dengan terdeteksinya keberadaan gas etanol oleh elemen sensor. Jika konsentrasi etanol tinggi, maka resistansi sesor akan berkurang sehingga tegangan keluaran akan meningkat.
Gambar 2.3 Tampak fisik MQ3
Tabel 2. 2 Karakteristik dari Sensor MQ3
Model No MQ 3
Sensor Type Semiconductor
Standard Encapsulation Bakelite (black bakelite)
Detection gas Alcohol gas
Concentration 0.04-4 mg/l alcohol
Circuit Loop voltage Vc ≤24 V DC
Heater voltage Vh 5 ± 0.2 V AC or DC Load resistance Rl Adjustable
Character Heater resistance Rh 31Ω ± 3Ω room term Heater consumption Ph ≤900mW
Sensing resistance Rs 2K Ω-20K Ω (in 0.04mg/l alcohol)
Sensitivity S Rs (in air)/ Rs (in 0.04mg/l alcohol)≥5
Slope α ≤ 0.6 (R300ppm/R100ppm alcohol)
Condition Term humidity 20 ± 265 % ±5 % RH
Standard tes circuit Vc:5 V±0.1 V Vh : 5 V±0.1 V
Preheat time Over 48 hours
2.4 Liquid Crystal Display (LCD) 16 x 2
LCD (Liquid Crystal Display) merupakan perangkat display yang paling umum dipasangkan ke mikrokontroler, mengingat ukurannya yang kecil dan kemampuan menampilkan karakter atau grafik yang lebih baik dibandingkan display 7 segment ataupun alphanumerik. Pada pengembangan sistem embedded, LCD mutlak diperlukan sebagai sumber pemberi informasi utama, misalnya alat pengukur kadar gula darah, penampil jam, penampil counter putaran motor industry, dan lainnya.
LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang di desain khusus untuk mengendalikan LCD, Chip HD44780 yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character Generator
Read Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory), DDRAM ( Display Data Random Access Memory).
Fungsi display dalam suatu aplikasi mikrokontroler sangat penting sekali, diantaranya untuk :
1. Memastikan data yang kita input valid.
2. Mengetahui hasil suatu proses.
3. Memonitoring suatu proses.
4. Mendebug program.
5. Menampilkan pesan.
Modul LCD karakter dapat dengan mudah dihubungkan dengan mikrokontroler AVR. LCD yang akan dipraktikumkan ini mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD karakter 2x16, dengan 16 pin konektor.
Tabel 2. 3 susunan kaki LCD M1632
No Nama pin Deskripsi Port
1 VCC +5 V VCC
2 GND 0 V GND
3 VEE Tegangan kontras
LCD
TRIMPOT
4 RS Register select;
0=input instruksi ; 1=input data
PD5
5 R/W 1 = read ; 0=write PD6
6 E Enaable clock PD7
7 D0 Data bus 0 PC0
8 D1 Data bus 1 PC1
9 D2 Data bus 2 PC2
10 D3 Data bus 3 PC3
11 D4 Data bus 4 PC4
12 D5 Data bus 5 PC5
13 D6 Data bus 6 PC6
14 D7 Data bus 7 PC7
15 ANODE Tegangan positif backlight
VCC
16 KATODE Tegangan negatif
backlight
GND
2.4.1 Cara kerja LCD
D1-D7 pada LCD berfungsi untuk menerima data dari mikrokontroler. Untuk menerima data, pin 5 pada LCD (R/W) harus diberi logika 0, dan berlogika 1 untuk mengirimkan data ke mikrokontroler. Setiap kali menerima/mengirimkan data, untuk mengaktifkan LCD diperlukan sinyal E (Chip Enable) dalam bentuk perpindahan logika 1 ke logika 0.
Kelebihan Monitor LCD :
- Kualitas gambar lebih jernih dan tajam - Menghasilkan warna yang lebih realistis
- Sinar yang dipancarkan oleh LCD tidak melelahkan mata -Konsumsi listrik lebih hemat
- Pengaturan display user frendly (mudah).
Kekurangan Monitor LCD :
- Layar LCD cenderung lebih sensitif
- Viewing angle terbatas, colour depth terbatas dan gradasi warna kurang - Tampilan gambar baik hanya di resolusi nativenya
- Response time dan ghosting
2.5 Baterai
Baterai adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan oleh suatu prangkat elektronik. Hampir semua perangkat elektronk yang portabel seperti Handphone, laptop, senter, ataupun remote control menggunakan baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Ada dua jenis baterai yaitu baterai yang hanya dipakai sekali saja (single use) dan baterai yang dapat di isi ulang (rechargeable).
Baterai merupakan perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katoda dan terminal negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel.
Baterai primer (sekali pakai) digunakan satu kali kemudian dibuang;
bahan elektroda berubah secara ireversibel selama pelepasan. Contoh umum adalah baterai alkaline yang digunakan untuk senter dan banyak perangkat elektronik portabel. Baterai sekunder (dapat diisi ulang) dapat habis dan diisi ulang beberapa kali menggunakan arus listrik yang diterapkan; komposisi asli dari elektroda dapat dikembalikan dengan arus balik. Contohnya termasuk baterai timbal-asam yang digunakan dalam kendaraan dan baterai ion-litium yang digunakan untuk elektronik portabel seperti laptop dan ponsel.
Kutub yang bertanda positif menandakan bahwa memiliki energi potensial yang lebih tinggi daripada kutub bertanda negatif. Kutub bertanda negatif adalah sumber elektron yang ketika disambungkan dengan rangkaian eksternal akan mengalir dan memberikan energi ke peralatan eksternal. Ketika baterai dihubungkan dengan rangkaian eksternal, elektrolitdapat berpindah sebagai ion didalamnya, sehingga terjadi reaksi kimia pada kedua kutubnya. Perpindahan ion dalam baterai akan mengalirkan arus listrik keluar dari baterai sehingga menghasilkan kerja. Meski sebutan baterai secara teknis adalah alat dengan beberapa sel, sel tunggal juga umumnya disebut baterai.
2.6 Kapasitor
Kapasitor adalah alat (komponen) yang mampu menyimpan muatan listrik yang besar untuk sementara waktu. Kapasitor terdiri atas keping-keping logam yang
disekat satu sama lain dengan isolator. Isolator penyekat tersebut disebut dengan zat dielektrik. Beberapa kegunaan kapasitor adalah sebagai berikut:
a) Menyimpan muatan listrik
b) Memilih gelombang radio (tuning) c) Perata arus pada rectifier
d) Komponen rangkaian starter kendaraan bermotor e) Memadamkan bunga api pada system pengapian model f) Sebagai filter dalam catu daya (power supply)
2.7 Resistor
Resistor adalah komponen yang dapat menghambat arus listrik atau elektron yang mengalir. Terdapat berbagai jenis resistor yaitu resistor bercincin pelangi dan resistor variabel. Resistor variabel adalah resistor yang nilainya dqapatberubah.
Potensiometer dan trimpot adalah jenis resistor yang nilainya berubah ketika diputar, LDR (Light depending resistance) adalah resistor yang nilainya berubah ketika intensitas cahaya yang mengenainya berubah, terakhir adalah thermistor yaitu resistor yang nilai resistansinya berubah saat terjadi perubahan suhu.
Bentuk- bentuk resistor konvensional mengikuti suatu “hukum garis lurus”
(straight line law) ketika tegangan diplot terhadap arus dan ini memungkinkan untuk menggunakan resistor sebagai suatu sarana untuk mengkonversi arus menjadi jatuh tegangan dan sebaliknya. Karena itu, resistor merupakan sarana untuk mengontrol arus dan tegangan yang bekerja dalam rangkaian elektronik. Resistor juga dapat berperan sebagai beban untuk mensimulasi keberadaan suatu rangkaian selama pengujian (sebagai contoh, suatu resistor dengan rating yang cocok dapat dignakan untuk menggantikan pengeras suara ketika melakukan pengujian terhadap amplifier audio). Spesifikasi- spesifikasi untuk suatu resistor umumnya meliputi nilai resistansi (dinyatakan dalam ohm, kilohm, atau megohm). Nilai ketepatan atau toleransi dinyatakan sebagai penyimpangan maksimum yang diizinkan dari nilai yang tertera, dan rating daya yang harus sama dengan atau lebih besar daripada disipasi daya maksimum. Nilai yang tertera pada suatu resistor bukanlah nilai elsak-nya.
Penympangan –penympangan kecil dalam nilai resistansi pasti terjadi akibat toleransi produksi. Sebagai contoh, sebuah resistor memiliki nilai tertera 100Ω dan diproduksi
dengan toleransi ±10%, akan memiliki suatu nilai yang berada dalam kisaran nilai 90Ω hingga 110Ω. Jika suatu rangkaian tertentu membutuhkan resistansi sebasar 105Ω, maka sebuah resistor dengan toleransi ±10% akan sangat cocok.
2.8 ISD 1820
Modul ISD1820 ini adalah Sound Recording/Playback Module yang dapat merekam dan memainkan ulang rekaman audio dengan media penyimpanan yang terintegrasi dalam chip tunggal ISD1820 . Sampel suara yang dapat direkam antara 8 hingga 20 detik (bisa satu sampel panjang / beberapa sampel pendek). Panjang rekaman maksimum ditentukan berdasarkan kualitas suara yang dapat dipilih antara 3,2 kHz (max 20 detik) hingga 8 kHz (max 8 detik). Module ISD 1820 memiliki 5 pin inti yang digunakan. Kapasitas penyimpanan memori 3,2K mampu merekam maksimal 20 detik dengan outputan langsung pada speaker 8 OHM (rekomendasi datasheet) atau speaker aktif, dan tegangan kerja hanya 3,3V.
Tersedia kontrol chip tunggal. Modul ini dapat langsung mendorong pembicara kecil 8 ohm 0.5W. Rekaman audio mode kontrol: tombol untuk kontrol atau mikrokontroler, IO telah ditarik garis kontrol.
ISD1820 module adalah perekam suara 10 detik. Untuk menggunakan module ini masukan tegangan adalah 5 volt. Untuk merekam tekan rec tombol REC berwarna merah. Sedang untuk playbak ada 2 cara PLAYE jika ditekan akan menjalankan keseluruhan rekaman sampai habis. Jika PLAYL hanya menjalankan rekaman pada switch ditekan. Jika ingin mengontrol mengunakan arduino terdapat header untuk remote.VCC dan GND dimakukan 5V agar dapat dikontrol. FT adalah feedtrough dimana mic input terhubung langsung dengan speaker. P-L sama dengan PLAYL yang aktif high. P-E Adalah PLAYE dimana akan luping terus menerus memainkan rekaman jika kondisi tetap high. Hal lainnya adalah nilai dari R4 adalah 100k dimana jika diubah menjadikan freqwensi dan lama waktu rekaman berubah.
Mode Rekam
untuk mengaktifkan mode rekam, kita tinggal menekan pushbutton berwarna merah ( tekan terus menerus ) lalu ucapkan suara yg ingin kita rekam, setelah kita selesai baru kita lepas tombol recnya
Mode Putar / play (PLAYE)
Mode PLAYE ini bisa kita fungsikan dengan menekan pushbutton PLAYE, kita cukup menekan 1 kali lalu lepas (tidak perlu ditahan) maka hasil rekaman kita akan diputar 1 kali sampai selesai
Mode Putar / play (PLAYL)
Mode PLAYL ini bisa kita fungsikan dengan menekan pushbutton PLAYL, hampir sama dengan mode PLAYE, mode ini sama – sama untuk memutar suara yang sudah kita rekam, cuma bendanya, jika kita menekan pushbutton ini maka suara akan diputar dan jika kita lepas maka pemutaran suara akan berhenti
Gambar 2.4 Susunan kaki pada ISD 1820
Fitur-fitur yang terdapat pada Modul ISD 1820 : 1. Push-button initerface, yang dapat digunakan untuk merekam, dan memutarnya.
2. On-chip 8 Ohm speaker driver.
3. Dapat dikendalikan melalui mikrokontroller, karena pada modul ini terdapat pin- pin untuk yang dapat dihubungkan dengan Mikrokontroller, dan untuk mengaktifkannya kita perlu memberikan sinyal high dari mikrokontroller, mungkin akan saya dijelaskan pada artikel yang lain.
4. dapat merekam sampai 20 detik.
5. Dimensi yang cukuyp kecil yaitu 37 x 54 mm.
6. Sample rate dan durasi dapat dirubah dengan mengganti resistor ROSC yang terhubung dengan pin 9
2.9 Speaker
Pengeras suara (speaker) adalah transduser yang mengubah sinyal elektrik ke frekuensi audio (suara) dengan cara menggetarkan komponennya yang berbentuk membran untuk menggetarkan udara sehingga terjadi gelombang suara sampai di kendang telinga kita dan dapat kita dengar sebagai suara. Loudspeaker atau lebih sering disingkat dengan Speaker adalah Transduser yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi Frekuensi Audio (sinyal suara) yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan cara mengetarkan komponen membran pada Speaker tersebut sehingga terjadilah gelombang suara.
Yang dimaksud dengan “Suara” sebenarnya adalah Frekuensi yang dapat didengar oleh Telinga Manusia yaitu Frekuensi yang berkisar di antara 20Hz – 20.000Hz. Timbulnya suara dikarenakan adanya fluktuasi tekanan udara yang disebabkan oleh gerakan atau getaran suatu obyek tertentu. Ketika Obyek tersebut bergerak atau bergetar, Obyek tersebut akan mengirimkan Energi Kinetik untuk partikel udara disekitarnya. Hal ini dapat di-anologi-kan seperti terjadinya gelombang pada air. Sedangkan yang dimaksud dengan Frekuensi adalah jumlah getaran yang terjadi dalam kurun waktu satu detik. Frekuensi dipengaruhi oleh kecepatan getaran pada obyek yang menimbulkan suara, semakin cepat getarannya makin tinggi pula frekuensinya.
Dalam rangka menterjemahkan sinyal listrik menjadi suara yang dapat didengar, Speaker memiliki komponen Elektromagnetik yang terdiri dari Kumparan yang disebut dengan Voice Coil untuk membangkitkan medan magnet dan berinteraksi dengan Magnet Permanen sehingga menggerakan Cone Speaker maju dan mundur. Voice Coil adalah bagian yang bergerak sedangkan Magnet Permanen adalah bagian Speaker yang tetap pada posisinya. Sinyal listrik yang melewati Voice Coil akan menyebabkan arah medan magnet berubah secara cepat sehingga terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan Magnet Permanen. Dengan demikian, terjadilah getaran yang maju dan mundur pada Cone Speaker.
Cone adalah komponen utama Speaker yang bergerak. Pada prinsipnya, semakin besarnya Cone semakin besar pula permukaan yang dapat menggerakan udara sehingga suara yang dihasilkan Speaker juga akan semakin besar.
Suspension yang terdapat dalam Speaker berfungsi untuk menarik Cone ke posisi semulanya setelah bergerak maju dan mundur. Suspension juga berfungsi sebagai pemegang Cone dan Voice Coil. Kekakuan (rigidity), komposisi dan desain Suspension sangat mempengaruhi kualitas suara Speaker itu sendiri.
2.10 Potensiometer
Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer yaitu Penyapu atau disebut juga dengan Wiper,Element Resistif dan Terminal. Berdasarkan bentuknya, Potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu Potensiometer Slider, . PotensiometerRotary, Potensiometer Trimmer.
1. Potensiometer Slider yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.
2. PotensiometerRotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut.
Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.
3. Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya.
2.11 Kristal Osilator
Salah satu persyaratan sebuah osilator adalah dapat mempertahankan secara akurat frekuensi osilasi yang tepat. Dalam kasus semacam ini, sebuah kristal quartz dapat digunakan sebagai elemen penentu frekuensi. Kristal quartz (seiris tipis quartz dalam bungkus yang disegel secara hermetis) bergetar setiap kali suatu beda potensial diterapkan pada permukaannya (fenomena ini dikenal sebagai efek piezoelektris).
Frekuensi osilasi ditentukan oleh „potongan‟ kristal dan ukuran fisiknya. Hampir semua quartz dapat menstabilkan frekuensi osilasi dari suatu rangkaian dalam batas
bilangan sepersejuta. Kristal dapat dibuat untuk operasi mode dasar dalam kisaran frekuensi dari 100 kHz hingga sekitar 20 MHz dan untuk operasi overtone dari 20 MHz hingga diatas 100 MHz.
2.12 Transistor
Transistor merupakan semikonduktor berbahan dasar silicon atau germanium dengan bentuk kemasan yang sangat banyak jenisnya. Secara umum transistor memiliki 3 titik penyambungan, yaitu basis (B), kolektor (C), dan Emittor (E). Pada prinsipnya transistor merupakan 2 buah dioda yang saling dipertemukan, yaitu dioda Basis- Emittor dan dioda Basis-Kolektor. Kondisi tersebut menyebabkan transistor semacam ini disebut juga dengan transistor pertemuan. Dengan adanya 2 kemungkinan untuk mempertemukan kedua buah dioda tersebut, maka akan terdapat 2 jenis transistor yang dibentuk, yaitu transistor NPN (Negatif Positive Negatif) bila dipertemukan anodanya dan transistor PNP (Positif Negatif Positif) bila yang dipertemukan katodanya.
2. 13 Bahasa Pemrograman C
Bahasa pemrograman C merupakan salah satu bahasa pemrograman komputer.
Dibuat pada tahun 1972 oleh Dennis Ritchie untuk Sistem Operasi Unix di Bell Telephone Laboratories. Meskipun C dibuat untuk memprogram sistem dan jaringan komputer namun bahasa ini juga sering digunakan dalam mengembangkan software aplikasi. C juga banyak dipakai oleh berbagai jenis platform sistem operasi dan arsitektur komputer, bahkan terdapat beberapa compiler yang sangat popular telah tersedia. C secara luar biasa memengaruhi bahasa popular lainnya, terutama C++
yang merupakan extensi dari C.
Dalam pembuatan program yang menggunakan fungsi atau aritmatika, Bahasa C menawarkan kemudahan dengan menyediakan fungsi-fungsi khusus, seperti : pembuatan konstanta, operator aritmatika, operator logika, operator bitwise dan operator Assignment. Selain itu bahasa C menyediakan program kontrol seperti : Percabangan (if dan if…else), Percabangan switch, looping(for, while, dan do…while), Array, serta fungsi-fungsi lainnya. Struktur dari program C dapat dilihat sebagai kumpulan dari sebuah atau lebih fungsi-fungsi. Fungsi pertama yang harus
ada di program C sudah ditentukan namanya, yaitu bernama main(). Suatu fungsi di program C dibuka dengan kurung kurawal ({) dan ditutup dengan kurung kurawal tutup (}). Diantara kurung-kurung kurawal dapat dituliskan pernyataan-pernyataan program C. Struktur bahasa pemrograman C, antara lain :
a) Header File adalah berkas yang berisi prototype fungsi definisi konstanta dan definisi variable. Fungsi adalah kumpulan kode C yang diberi nama dan ketika nama tersebut dipanggil maka kumpulan kode tersebut dijalankan.
b) Preprosesor Directive (#include) adalah bagian yang berisi pengikut sertaan file atau berkas-berkas fungsi maupun pendefinisian konstanta.
c) Void artinya fungsi yang mengikutinya tidak memiliki nilai kembalikan (return).
d) Main () adalah fungsi yang pertama kali dijalankan ketika program dieksekusi, tanpa fungsi main suatu program tidak dapat dieksekusi namun dapat dikompilasi.
e) Statement adalah instruksi atau perintah kepada suatu program ketika program itu dieksekusi untuk menjalankan suatu aksi.
Bahasa C dikatakan sebagai bahasa pemrograman terstruktur, karena strukturnya menggunakan fungsi-fungsi sebagai program-program bagian (subroutine). Fungsi- fungsi selain fungsi utama merupakan program-program bagian. Fungsi-fungsi ini dapat ditulis setelah fungsi utama atau diletakkan di file pustaka (library). Jika fungsi-fungsi diletakkan di file pustaka dan akan dipakai disuatu program, maka nama file judulnya (header file) harus dilibatkan di dalam program yang menggunakannya dengan preprocessor directive #include.
2. 14 Alat tester alkohol (pembanding)
Detektor alkohol digital, sesuai dengan namanya alat ini digunakan untuk mendeteksi kadar alkohol didalam tubuh, alat ini biasanya digunakan oleh kepolisian untuk mendeteksi kadar alkohol para pengemudi kendaraan untuk mengurangi tingkat kecelakan. Meskipun biasanya alat pendeteksi alkohol ini digunakan oleh kepolisisan, Anda juga bisa menggunakan alat ini untuk mendeteksi kadar alkohol karyawan diperusahan Anda. Sangat direkomendasikan apabila perusaahan Anda bergerak dibidang industri. Karena untuk menjalankan peralatan industri Anda
membutuhkan karyawan yang tidak sedang dalam pengaruh alkohol sehingga keamanan kerja tetap terjaga. Selain itu juga, Anda bisa menggunakan alat ini untuk kebutuhan sehari-hari sepeti mengukur kadar alkohol Anda atau driver Anda.
Detektor pengukur kadar alkohol ini dilengkapi dengan layar digital dan baterai sebagai sumber tenaga, dapat mengukur secara akurat serta penggunannya cukup mudah, Anda hanya perlu meniup alat ini dan Anda akan mendapatkan hasil pengukurannya. Dilengkapi juga dengan tombol power sehingga Anda bisa mematikannya saat sedang tidak digunakan untuk mengemat tenaga.
Kelebihan:
-Dapat mengukur secara akurat -Mudah digunakan dan dibawa -Tahan lama
-Cocok digunakan untuk kepolisian, perusahaan dan Anda sendiri -Dapat merespon dan menghasilkan pengukuran yang cepat Spesifikasi :
Sensor Type: Flat surfaced alcohol sensor
Detection Range: 0.00 – 0.20BAC%; 0.00-2.00g/L; 0.00 – 2.00BAC ; 0.00 -1.00 mg/L; 0.00 – 200mg/100mL
Alarming Level: 0.05BAC%; 0.50g/L; 0.50 BAC ; 0.25mg/L. 50mg/100mL Accuracy: 10% F.S
Working Voltage: DC4.5V (3xAAA) Batteries Working Current: 120mA
Working Temperature: -10~50 Relative Humidity 95% No Dews
Display: 3 digits LCD display with light blue backup Battery Expectancy time:200times
Dimension: 2.4 x 1.0 x 4.1inch(L x W x H)
2. 15 PPM ( Part Per Million)
Satuan konsentrasi ppm (parts per million, "bagian per sejuta") serta ppb (parts per billion, "bagian per semilyar") adalah satuan-satuan yang dipakai sebagai satuan nirdimensiyang berasal dari pecahan yang sangat kecil,
misalnya konsentrasi larutan atau kelimpahan partikel yang sangat kecil. Misalnya larutan dengan konsentrasi 21 ppm berarti setiap 1.000.000 bagian larutan hanya ada 21 bagian zat terlarut (jika dinyatakan dalam pecahan, konsentrasi ini adalah 21/1000000 atau 0.000021). Satuan ini sering dipakai untuk menghindari kesulitan menuliskan pecahan yang sangat kecil atau deretan angka nol yang panjang.[1] Satuan serupa dapat digunakan untuk konsentrasi yang bahkan lebih kecil lagi, seperti ppt (parts-per-trillion, 10-12) atau ppq (parts-per-quadrillion, 10-15). Satuan ini tidak termasuk Sistem Satuan Internasional (SI).
Untuk yang ini biasanya digunakan pada larutan yang sangat enver dengan satuan PPB dan PPM. Satuan PPM ekuivalen dengan 1 mg zat terlarut dalam 1 liter larutan, sedangkan PPB ekuivalen dengan 1 ug zat terlarut per 1 liter larutan.
PPM dan PPB memang merupakan satuan yang mirip seperti persen berat. Jika persen berat, gram zat terlarut per 100 gram larutan, maka PPM gram teralrut per satu juta gram larutan, serta PPB zat terlarut per miliar gram larutan.
2. 16 Pengenceran
Pengenceran dilakukan untuk mendapatkan volume yang konsentrasinya lebih kecil dari larutan stok yang ada. Caranya adalah dengan menambahkan pelarut ke dalam larutan stok yang ada. Pengenceran dapat dihitung dengan rumus,
M1.V1 = M2.V2 M1 = Konsentrasi zat mula-mula (molaritas zat awal) V1 = Volume Awal
M2 = Konsentrasi setelah pengenceran (molaritas setelah pengenceran)
V2 = Volume setelah pengenceran (V1 + Air)
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Blok
Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut ini :
Alkohol
MQ3 ATMEGA16
LCD
ISD1820 SPEAKER
Gambar 3.1 Diagram blok perancangan sistem
3.1.1 Penjelasan Fungsi Tiap Blok
1. Blok Mikrokontroler ATmega 16 : Berfungsi sebagai pengolah data sensor dan mengeluarkannya melalui tampilan atau display.
2. Blok Sensor alcohol : Berfungsi sebagai pendeteksi Alkohol di dalam tubuh 3. Blok LCD : Berfungsi menampilkan nilai kandungan alkohol yang
terdeteksi saat pengukuran.
4. Blok ISD 1820 : Berfungsi merekam dan memainkan ulang rekaman audio 5. Blok Speaker : Berfungsi sebagai pengeras suara.
6. Blok Potensiometer trimmer : Berfungsi sebagai pengatur nilai konstanta untuk kalibrasi.
3.2 Rangkaian Sensor MQ-3
Rangkaian sensor MQ3 pada alat ini berfungsi sebagai pendeteksi Gas Alkohol yang ada didalam tubuh melalui nafas.
Gambar 3.2 Rangkaian Sensor MQ 3
Sensor alkohol adalah salah satu sensor gas yang sensitif terhadap gas alkohol. Tipe sensor alkohol yang tersedia dipasaran adalah MQ3. Sensor MQ3 merupakan sensor analog yang mengeluarkan tegangan ekivalen dengan gas alkohol yang terdeteksi . Masukan tegangan sensor adalah 5V sedangkan keluaran sensor berkisar 0 hingga 5V. Sensor membutuhkan sebuah resistor beban untuk membagi tegangan masuk. Nilai resistor beban menentukan sensitifitas sensor dalam mendeteksi gas alkohol. Pada rancangan ini sensor digunakan untuk mendeteksi kandungan alkohol pada nafas seseorang misalnya pengemudi kenderaan bermotor.
Cara kerja sensor adalah dengan mendekatkan sensor dengan sumber alkohol.
Jika terdapat kandungan alkohol ,sensor akan mengeluarkan tegangan melalui keluarannya sebanding dengan kadar yang terdeteksi.
3.3 Rangkaian Minimal Mikrokontroler ATmega 16
Rangkaian Mikrokontroler pada alat ini berfungsi sebagai pengolah data sensor dan mengeluarkan nya melalui tampilan atau display. Tipe mikrokontroler yang
buah port input-output termasuk 1 port analog. Mikrokontroler diprogram untuk membaca sensor dan melakukan kalibrasi untuk memperoleh nilai sebenarnya.
Input untuk sensor alkohol diprogram pada PORTA yaitu PA.0 pada pin 40.
Selain input dari sensor terdapat sebuah input untuk kalibrasi manual yaitu trimmer potensiometer. Input trimpot tersebut dipilih pada PA.1 pada pin 39.
Sedangkan untuk output yaitu display LCD diprogram pada PORTC. Pada pin 21 hingga 29. Saat bekerja mikon akan membaca masukan melalui port analog yaitu input dari sensor MQ3. Nilai tegangan dari sensor diubah menjadi data digital (biner10 bit) . Data kemudian dikalibrasi dengan mengalikannya dengan sebuah konstanta . Konstanta ditentukan oleh user melalui pengaturan potensimeter kalibrasi yang ada pada pin 39. Hasil kalibrasi kemudian ditampilkan pada display LCD . Jika nilai kandungan alkohol melampaui batas tertentu mikon akan mengaktifkan speaker melalui salah satu port I/O. Port untuk kendali I/O adalah PortB.0 yaitu pin 1. Adapun rangkaian ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 3.3 Rangkaian Minimal Mikrokontroler ATmega 16
3.4 Rangkaian Penampil LCD
Rangkaian Penampil LCD digunakan untuk menampilkan nilai kandungan alkohol yang terdeteksi saat pengukuran. Penampil yang digunakan adalah M1608 dengan tampilan 2x16 karakter. Interface data 4 bit dapat digunakan pada penampil jenis ini untuk menghemat port. Pin data dan pin kontrol penampil LCD dihubungkan langsung pada mikrokontroler sesuai gambar rangkaian.
Gambar 3.4 Rangkaian LCD
Data atau pesan dikirim oleh mikrokontroler melalui pin tersebut. Pada saat diaktifkan, penampil akan diinisialisasi oleh mikrokontroler agar sinkron komunikasi antara mikrokontroler dengan penampil.
3.5 Rangkaian ISD 1820
Rangkaian Modul ISD1820 ini adalah Sound Recording/Playback Module yang dapat merekam dan memainkan ulang rekaman audio dengan media penyimpanan yang terintegrasi dalam chip tunggal ISD1820. Adapun rangkaian yang dibuat seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 3.5 Rangkaian ISD 1820 3.6 Rangkaian Speaker
Rangkaian Pengeras suara (speaker) adalah transduser yang mengubah sinyal elektrik ke frekuensi audio (suara) dengan cara menggetarkan komponennya yang berbentuk membran untuk menggetarkan udara sehingga terjadi gelombang suara sampai di kendang telinga kita dan dapat kita dengar sebagai suara. Adapun rangkaian yang dibuat seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 3.6 Rangkaian Speaker
3.7 Rangkaian Lengkap
Berdasarkan uraian-uraian yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya, maka dibuat rangkaian lengkap dari peralatan. Adapun rangkaian lengkap dari perancangan sistem ini dapat dilihat pada gambar.
Gambar 3.7 Rangkaian Lengkap
3.9 Flowchart System
Kalibrasi data sensor ke persentase Baca sensor Alkohol MQ3 Inisialisasi dan Nilai awal
Mulai
Tampilkan data pada display LCD
Bandingkan data dengan batas
Data>>Batas?
Aktifkan pesan suara peringatan
Selesai Y
Tampilkan Display Bebas
Alkohol T
Gambar 3.8 Flowchart Sistem
BAB 4
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian Sensor MQ 3
Dalam pengujian sensor MQ-3 ini, peneliti melakukan pengujian dengan cara memasukkan sebuah program ke sensor MQ-3 untuk mengetahui apakah sensor ini bekerja atau tidak. Berikut ini programnya.
#include <io.h>
#include <alcd.h>
#include <delay.h>
#include <stdio.h>
{
Alkohol = (read_adc(0)*10)/20;
if (Alkohol < 36) {Alkohol = 0;}
lcd_clear();
sprintf(buf," Kadar : %i ppm ",Alkohol);
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts(buf);
delay_ms(1000);
if (Alkohol > 150) {lcd_clear();lcd_putsf(" ANDA TERDETEKSI");
lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf("MEMAKAI ALKOHOL");
PORTB.0 = 1;delay_ms(1000);
PORTB.0 = 0;delay_ms(5000);}
}
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor Alkohol
Sensor Tegangan
Tanpa Alkohol 0,19 V
Menggunakan Alkohol 2,40 V
4.2 Pengujian Mikrokontroler ATmega 16
Pengujian dilakukan dengan cara memprogram kemudian mengunduh dan menjalankan serta mengukur output dari IC tersebut. Pada awalnya dibuat program sederhana yaitu dengan memprogram port untuk mengeluarkan suatu data di masing- masing port, kemudian mengunduh ke IC target dan menjalankannya pada rangkaian.
Setelah itu ukur tegangan setiap bit dari port
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Mikrokontroler ATmega 16
Pin-Pin Tegangan (Volt)
1 0,16
2 0,15
3 0,13
4 0,12
5 0,11
6 0,08
7 0,07
8 0,06
9 5,05
10 5,05
11 0
12 0,67
13 0,80
14 1,63
15 1,61
16 1,61
17 1,64
18 1,64
19 1,65
20 1,64
21 1,62
22 0,06
23 0,05
24 0,05
25 1,63
26 0,05
27 0,05
28 0,04
29 0,02
30 5,03
31 0
32 5,05
33 1,60
34 1,58
35 1,59
36 1,60
37 0,80
38 0,71
39 1,67
40 0,20
4.3 Pengujian LCD
Pada pengujian ini untuk menampilkan alphabet dan numeric pada LCD. LCD dihubungkan langsung ke Port C dari mikrokontroller yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alphabet dan numeric pada LCD. Program yang saya gunakan adalah program bahasa c yang di upload
menggunakanan AVR. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:
#include <io.h>
#include <alcd.h>
#include <delay.h>
#include <stdio.h>
lcd_init(16);
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("DETEKTOR ALKOHOL ");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf(" pada PENGEMUDI ");
delay_ms(2000);
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf(" ");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf(" ");
delay_ms(2000);
while (Alkohol > 50) {
Alkohol = (read_adc(0)*10)/20;
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("INISIALISASI...");
delay_ms(1000);
lcd_clear();
delay_ms(1000);
}
Tabel 4.3 Hasil Pengujian LCD
Pin Tegangan (V)
VSS 0
VDD 5,05
Vo 0,64
Rs 0,07
Rw 0,05
E 0,05
D0 5,03
D1 5,03
D2 5,04
D3 5,04
D4 0,09
D5 0,06
D6 0,03
D7 0,02
A 5,04
K 0
4.4 Pengujian ISD 1820
Pada pengujian ini untuk menampilkan data melalui suara pada speaker digunakan alat perekam suara yaitu ISD1820. ISD 1820 dihubungkan langsung ke Port B dari mikrokontroller yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk suara pada speaker. Adapun hasil dari pengujian ISD1820 seperti berikut.
Tabel 4.4 Hasil Pengujian ISD 1820
Pin- Pin Tegangan
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 1,69
8 0
9 1,67
10 0
11 5,05
12 0
13 5,05
14 0
4.5 Pengkalibrasian Alat
Proses pengkalibrasian alat dilakukan dengan metode trial dan eror. Sehingga dari akhir pengkalibrasian di dapat rumus dari kalibrasi ialah
Data = (read_adc*10)/20
Yaitu sensor mendeteksi alkohol kemudian mengeluarkan data berupa tegangan lalu dikali 10 kemudian dibagi dengan 20. Data hasil keseluruhan merupakan data yang sudah dikalibrasi dan yang telah disesuaikan dengan alat ukur pembanding yang standar.
4.6 Pengujian keseluruhan alat
Dalam pengujian Alat, maka kita memulai dengan menghembuskan nafas kearah sensor MQ-3 agar sensor tersebut mendeteksi seberapa banyak kadar Gas Alkohol di dalam tubuh kita dan akan mengubah gas alkohol dari Kimia menjadi besaran listrik yang Selanjutnya sensor MQ-3 akan mengirim nya ke Mikrokontroller, dan disana akan di kontrol dan di olah untuk diubah dikirim ke LCD dan ISD1820 akan mengeluarkarkan suara. Berikut tabel hasil pengujian alat tersebut.
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Keseluruhan Alat Jenis Alkohol Hasil Alat
(PPM)
Pembanding (PPM)
30 % 168 170
50% 209 190
70% 234 220
100% 248 230
Gambar 4. 1 Gambar Hasil Pengujian Keseluruhan alat
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan sistem maka penulis menarik kesimpulan, antara lain :
1. Telah dirancang sebuah alat pendeteksi alkohol melalui hembusan nafas menggunakan sensor MQ-3 berbasis mikrokontroler atmega 16 dengan data yaitu pada alkohol 30% =168 PPM, 50% = 209 PPM, 70% = 234 PPM, 96%
= 248 PPM.
2. Telah dirancang rangkaian kontroler yang berfungsi untuk mengendalikan keseluruhan sistem yaitu dengan menggunakan mikrokontroler ATmega 16.
3. Telah dirancang sebuah program bahwa bahasa C yang mampu mengolah sinyal ketika diuji 0 V DC dari sensor dan mengirimkan data untuk
menampilkan karakter pada LCD dan mengirimkan suara melalui ISD 1820 terhadap speaker.
5.2. Saran
Setelah melakukan penelitian, diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dilakuan penelitian yang lebih lanjut , yaitu:
1. Diharapkan alat ini dapat diterapkan semua masyarakat, agar mengurangi tingkat kecelakaan di sebabkan pengemudi yang Mabuk.
2. Untuk mendapatkan hasil skala yang lebih bagus sebaiknya dilakukan pengujian Lab sehingga dihasilkan data berdasarkan satuan skala yang nasional.
DAFTAR PUSTAKA
Budiharto, Widodo. 2008. Panduan Praktikum Mikrokontroler AVR ATMega 16.
Jakarta : PT Elex Media Komputindo.
Budiharto, Widodo. 2014. Robotika Modern teori dan implementasi. Yogyakarta : ANDI.
Chanif, Muhammad. 2014. Analisa Pengaruh Penambahan Kapasitor Terhadap Proses Pengisian Baterai Wahana Bawah Laut. Tugas Akhir. Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh
Nopember
Dedy, Erixon. 2015. Rancang Bangun Alat Penguras Dan Pengisi Tempat Minum Ternak Ayam Berbasis Mikrokontroler Atmega 16. Tugas Akhir. Manado:
Teknik Elektro-FT. UNSRAT.
Elasya, Yudha. (2016). Aplikasi sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler ATMega 328 untuk merancang tempat sampah pintar. Tugas Akhir. Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan.
Gilbert. (2015). Rancang bangun alat pendeteksi kadar alkohol menggunakan sensor TGS2620 berbasis Mikrokontroler arduino uno. Tugas Akhir. Teknik Elektro Fakultas Teknik UNSRAT.
Pasaribu, Azrun. 2018. Alat Pendeteksi Kadar Alkohol Menggunakan Sensor MQ3 Berbasis Arduino. Tugas Akhir. Fakultas MIPA-USU.
Sanjaya, Mada. 2016. Robot Cerdas Berbasis Speech Recognition. Yogyakarta : ANDI.
Setiawan, Afrie. 2011. 20 Aplikasi ATMega 16 Menggunakan BASCOM – AVR.
Yogyakarta: ANDI OFFSET
Tooley, Michael. 2003. Rangkaian Elektronik Prinsip dan Aplikasi. Jakarta : Erlangga.
