PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP ROKOK PADA AREA BEBAS ROKOK DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ASAP AF30 BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52
SKRIPSI Diajukan oleh :
ELYAS MORYSTONE S NIM : 040801031
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP ROKOK PADA AREA BEBAS ROKOK DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ASAP AF30 BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52
SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains
ELYAS MORYSTONE S NIM : 040801031
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: PERANCANGAN
ALAT
PENDETEKSI
ASAP
ROKOK PADA AREA BEBAS ROKOK DENGAN MENGGUNAKAN
SENSOR
ASAP
AF30
BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: ELYAS MORYSTONE S
Nomor Induk Mahasiswa
: 040801031
Program Studi
: SARJANA (SI) FISIKA
Departemen
: FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diketahui/Disetujui oleh Ketua Departemen Fisika FMIPA USU
( DR. Marhaposan Situmorang ) NIP. 195510301980031003
Pembimbing
( Drs. Luhut Sihombing, MS ) NIP. 130 535 871
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP ROKOK PADA AREA BEBAS ROKOK DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ASAP AF30 BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya
Medan,14 Maret 2010
ELYAS MORYSTONE S NIM 040801031
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, dengan limpahan karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan Ucapan banyak terimakasih saya sampaikan kepada Bpk Drs.Luhut Sihombing MS, selaku pembimbing yang telah banyak membimbing dan memberi masukan serta koreksi kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih juga diajukan kepada Bapak Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), Universitas Sumatera Utara. Ketua dan sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU Bapak DR.Marhaposan Situmorang dan seluruh pegawai di FMIPA USU serta rekanrekan kuliah khususnya stambuk 2004 yang banyak membantu menyelesaikan skripsi ini. Akhirnya tidak terlupakan dan yang teristimewa kepada Ayahanda M.Simarmata, dan Ibunda tersayang F.Simanjuntak yang telah membesarkan dan mendidik saya sehingga saya mendapat gelar sarjana ini. Anhenry Simarmata, Ledyana Simarmata dan semua teman-teman sekampusku beserta keluarga yang selalu setia memberikan bantuan, dukungan, dan doa. Penulis menyadari banyak terdapat kekurangan dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir ini, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk kesempurnaan tugas akhir ini.
Penulis
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Dirancang sebuah alat yang dapat mendeteksi asap rokok pada suatu ruangan. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan asap pada penelitian ini adalah sensor asap AF30 produksi Figaro Inc. kemudian yang menjadi pusat dari seluruh pengendalian system digunakan microkontroler AT89S52. Secara umum alat pendeteksi asap rokok ini merupakan gabungan dari 4 blok dasar yaitu : sensor, ADC, Microkontroler dan Relay. Alat mampu mendeteksi keberadaan asap dengan cepat dan maksimum konsentrasi asap yang dapat dideteksi adalah berkisar 1000 ppm. Adapun kelemahan dari alat ini adalah alat hanya mampu mendeteksi keberadaan asap apabila asap tepat mengenai sensor. Jangkauan sensor untuk mendeteksi keberadaan asap juga tidak terlalu baik dan alat tidak dapat digunakan sebagai alat ukur konsentrasi asap rokok di udara.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
We designed a device which can detecting presence of smoke in a room. The sensors was used to detecting the presence of smoke in this research is AF30 smoke sensors from Figaro Inc production. And the main of control from all system is microcontroller type AT89S52. All the part from this research instrument are stand of from four basic blocks that is sensors, ADC, Microkontroler and Relay. This instrument can detecting the presence of smoke very quickly and the maximum concentration of smoke that can be detected is about 1000 ppm. The weakness of this istrument is it capable to detecting the presence of smoke when the smoke directly on the sensor. Sensor range to detecting the presence of smoke is not too good and the instrument can't be used as a measurement of smoke concentration in air.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman Abstrak
i
Abstract
ii
Daftar Isi
iii
Daftar tabel
v
Daftar gambar
vi
Daftar grafik
vii
BAB 1 Pendahuluan 1.1 Latar belakang
1
1.2 Tujuan Penulisan
2
1.3 Manfaat Penelitian
2
1.4 Batasan Masalah
3
1.5 Sistematika Penulisan
4
BAB 2 Tinjauan Pustaka 2.1 Konsep Dasar
5
2.1.1 Defenisi Asap Rokok
5
2.2 Hubungan Asap Rokok Dengan Kesehatan
6
2.2.1 Dampak paru-paru
6
2.2.2 Dampak terhadap jantung
7
2.2.3 Penyakit jantung koroner
8
2.2.4 Penyakit stroke
8
2.3 Sensor Gas
9
2.3.1 Pengertian Umum Sensor Gas
9
2.4 Sensor Af30
10
2.4.1 Cara Kerja Sensor Asap Af30
11
2.4.2 Karakteristik output sensor Af30 terhadap asap rokok
12
2.5 ADC (Analog to Digital Converter)
13
Universitas Sumatera Utara
2.6 Mikrokontroller
16
2.6.1 Mikrokontroller AT89S52
16
2.6.2 Konfigurasi Pin
17
2.6.3 CPU (Central Processing Unit)
19
2.6.4 Bagian Masukan/Keluaran (I/O)
19
2.7 Instruksi Transfer Data
20
2.7.1 Instruksi Aritmatika
21
2.7.2 Instruksi Logika dan Manipulasi Bit
21
2.7.3 Instruksi Transfer Kendali
22
BAB 3 Perancangan Dan Cara Kerja Alat
24
3.1 Diagram Blok
24
3.2 Sensor Asap AF30
25
3.3 Rangkaian mikrokontroller AT89S52
26
3.4 Rangkaian ADC
27
3.5 Display LCD Character 2x16
28
3.6 Rangkaian Relay
31
BAB 4 Hasil Dan Pembahasan
33
4.1 pengujian rangkaian mikrokontroller AT89S52
33
4.2 Interfacing LCD 2x16
35
4.3 Pengujian rangkaian ADC
37
4.4 pengujian Rangkaian Relay
39
4.5 Pengujian Sensor AF30
39
4.6 Analisa Data
47
4.7 Standar Deviasi
51
BAB 5 Kesimpulan Dan Saran
52
5.1 Kesimpulan
52
5.2 Saran
52
Daftar Pustaka
53
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.5.1 Fungsi Pin LCD character 2x16
29
Tabel 4.1.1 Peta memory LCD saat mendapat logika 1
34
Tabel 4.1.2 Peta pergeseran memory LCD
34
Tabel 4.3.1 Data hasil pengujian ADC
39
Tabel 4.5.1 Data resistansi output sensor pada saat udara bersih dan pada saat terdapat asap rokok.
40
Tabel 4.5.2 Data Output ADC pada setiap kenaikan output sensor
42
Tabel 4.5.3 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 1 m
42
Tabel 4.5.4 Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 1 m
42
Tabel 4.5.5 Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 1 m
43
Tabel 4.5.6 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 2 m
43
Tabel 4.5.7 Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 2 m
43
Tabel 4.5.8 Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 2 m
44
Tabel 4.5.9 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 3 m
44
Tabel 4.5.10 Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 3 m
44
Tabel 4.5.11 Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 3 m
45
Tabel 4.5.12 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 4 m
45
Tabel 4.5.13 Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 4 m
45
Tabel 4.5.14 Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 4 m
46
Tabel 4.5.15 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 5 m
46
Tabel 4.5.16 Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 5 m
46
Tabel 4.5.17 Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 5 m
47
Tabel 4.6.1 Nilai Rs secara teori untuk setiap kenaikan output sensor
48
Tabel 4.6.2 Konsentrasi asap yang terdeteksi di udara
50
Tabel 4.6.3 Penyimpangan nilai Rs terukur terhadap nilai Rs teori
50
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.4.1 Ilustrasi penyerapan O2 oleh sensor oleh sensor gas
10
Gambar 2.4.2 Ilustrasi ketika terdeteksi adanya gas
11
Gambar 2.4.3 Bentuk umum sensor AF30
12
Gambar 2.5.1 Konfigurasi pin IC ADC 0804
14
Gambar 2.5.2 Diagram ADC secara umum
15
Gambar 2.6.1 Konfigurasi pin Mikrokontroler AT89S52
17
Gambar 3.1.1 Diagram blok rangkaian
24
Gambar 3.2.1 Letak dan fungsi pin sensor AF30
25
Gambar 3.3.1 Rangkaian minimum mikrokontroler AT89S52
27
Gambar 3.4.1 Rangkaian ADC
28
Gambar 3.5.1 LCD character 2 x 16
29
Gambar 3.5.5 Peta memory LCD character 2 x 16
30
Gambar 3.6.1 Rangkaian Relay
31
Gambar 4.1.1 Pengujian rangkaian mikrokontroler AT89S51
33
Gambar 4.2.1 Interfacing LCD 2 x 16
36
Gambar 4.3.1 Rangkaian pengujian ADC
38
Gambar 4.5.1 Rangkaian pengujian sensor AF30
40
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.5.1 Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (terukur)
41
Grafik 4.6.1 Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (teori)
48
Grafik 4.6.2 Karakteristik output sensor AF30
49
Grafik 4.6.3 Perbandingan Rs (terukur) terhadap nilai Rs (teori)
51
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.5.1 Fungsi Pin LCD character 2x16
29
Tabel 4.1.1 Peta memory LCD saat mendapat logika 1
34
Tabel 4.1.2 Peta pergeseran memory LCD
34
Tabel 4.3.1 Data hasil pengujian ADC
39
Tabel 4.5.1 Data resistansi output sensor pada saat udara bersih dan pada saat terdapat asap rokok.
40
Tabel 4.5.2 Data Output ADC pada setiap kenaikan output sensor
42
Tabel 4.5.3 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 1 m
42
Tabel 4.5.4 Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 1 m
42
Tabel 4.5.5 Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 1 m
43
Tabel 4.5.6 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 2 m
43
Tabel 4.5.7 Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 2 m
43
Tabel 4.5.8 Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 2 m
44
Tabel 4.5.9 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 3 m
44
Tabel 4.5.10 Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 3 m
44
Tabel 4.5.11 Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 3 m
45
Tabel 4.5.12 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 4 m
45
Tabel 4.5.13 Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 4 m
45
Tabel 4.5.14 Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 4 m
46
Tabel 4.5.15 Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 5 m
46
Tabel 4.5.16 Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 5 m
46
Tabel 4.5.17 Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 5 m
47
Tabel 4.6.1 Nilai Rs secara teori untuk setiap kenaikan output sensor
48
Tabel 4.6.2 Konsentrasi asap yang terdeteksi di udara
50
Tabel 4.6.3 Penyimpangan nilai Rs terukur terhadap nilai Rs teori
50
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.4.1 Ilustrasi penyerapan O2 oleh sensor oleh sensor gas
10
Gambar 2.4.2 Ilustrasi ketika terdeteksi adanya gas
11
Gambar 2.4.3 Bentuk umum sensor AF30
12
Gambar 2.5.1 Konfigurasi pin IC ADC 0804
14
Gambar 2.5.2 Diagram ADC secara umum
15
Gambar 2.6.1 Konfigurasi pin Mikrokontroler AT89S52
17
Gambar 3.1.1 Diagram blok rangkaian
24
Gambar 3.2.1 Letak dan fungsi pin sensor AF30
25
Gambar 3.3.1 Rangkaian minimum mikrokontroler AT89S52
27
Gambar 3.4.1 Rangkaian ADC
28
Gambar 3.5.1 LCD character 2 x 16
29
Gambar 3.5.5 Peta memory LCD character 2 x 16
30
Gambar 3.6.1 Rangkaian Relay
31
Gambar 4.1.1 Pengujian rangkaian mikrokontroler AT89S51
33
Gambar 4.2.1 Interfacing LCD 2 x 16
36
Gambar 4.3.1 Rangkaian pengujian ADC
38
Gambar 4.5.1 Rangkaian pengujian sensor AF30
40
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.5.1 Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (terukur)
41
Grafik 4.6.1 Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (teori)
48
Grafik 4.6.2 Karakteristik output sensor AF30
49
Grafik 4.6.3 Perbandingan Rs (terukur) terhadap nilai Rs (teori)
51
Universitas Sumatera Utara
