PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT UKUR KADAR UAP PREMIUM MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER ATMEGA16 LAPORAN TUGAS AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma 3
oleh :
SELPI W SIHOMBING NIM :1205062099
SRI ULINA NIM : 1205062103
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala petunjuk, rahmat, hidayah dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Laporan tugas akhir ini berjudul : “ Perancangan dan Pembuatan Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA 16”disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. Laporan tugas akhir ini akan membahas tentang perancangan alat pendeteksi kadar uap BBM menggunakan mikrokontroller ATMEGA 16. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan, arahan dan bantuan dari berbagai pihak berupa informasi, materil maupun spiritual yang sangat membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Bapak M. Syahrudin,ST, MT, Direktur Politeknik Negeri Medan.
2.
Bapak Junaidi ST, MT, Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan.
3. Bapak Ir. Suhaili Alifuddin, M.Eng , Kepala Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Sangap Mulyadi ST, MT, selaku dosen pembimbing penulis yang telah banyak memberikan bimbingan dan dukungan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini dan dalam pembuatan alat kami ini. 5. Bapak Ir. Indra Yadi , MT, sebagai Dosen Wali Kelas TK-6D.
iii
6. Seluruh Staf dan Dosen Jurusan Teknik Elektro khususnya Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 7. Teristimewa untuk Orang Tua tercinta dari Selpi W Sihombing Ayahanda E. Sihombing
Ibunda S Br Manalu
dalam mencurahkan cinta dan kasih
sayangnya kepada ananda, serta dukungan baik moril dan materil. 8. Teristimewa untuk Abang dan Kakak dari Selpi W Sihombing , yaitu Leo Sihombing dan Ernita Sihombing . 9. Teristimewa
untuk
Orang
Tua
tercinta
dari
Sri
Ulina
Ayahanda
R.Siagian,S.Sos dan Ibunda Dra.B br Sitorus dalam mencurahkan cinta dan kasih sayangnya kepada Ananda, serta dukungan baik moril dan materil. 10. Teristimewa untuk Adik Sri Ulina , Eka R Siagian , terima kasih atas doa dan dukungan yang selalu diberikan dalam membantu penyelesaian tugas akhir ini. 11. Semua teman-teman seperjuangan di Teknik Telekomunikasi, khususnya TK 6D yang sama-sama merasakan pahit manisnya membuat TA dan selama menjalani perkuliahan di Politeknik Negeri Medan. 12. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam pembuatan proyek dan laporan tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari sepenuhnya keterbatasan kemampuan penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, dengan demikian masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan yang perlu untuk di sempurnakan dalam Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.
iv
Penulis mengharapkan agar laporan Tugas Akhir ini memberi manfaat dan menjadi referensi bagi banyak pihak.
Medan, 5 September 2015 Hormat kami, Penulis I
Penulis II
Selpi W Sihombing
Sri Ulina
(1205062099)
(1205062103)
v
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN ....................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN......................................................................
ii
KATA PENGANTAR ..............................................................................
iii
DAFTAR ISI ............................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ....................................................................................
xi
ABSTRAK ................................................................................................
xii
BAB 1
PENDAHULUAN ...................................................................
1
1.1. Latar Belakang...................................................................
1
1.2. Tujuan Penulisan ...............................................................
2
1.3. Manfaat Penulisan .............................................................
2
1.4. Rumusan Masalah..............................................................
2
1.5. Batasan Masalah ................................................................
3
1.6. Metodologi Penulisan ........................................................
3
1.7. Sistematika Penulisan ........................................................
5
DASAR TEORI ......................................................................
7
2.1. Premium ............................................................................
7
2.2. Sensor MQ 3......................................................................
10
2.3. Mikrokontroller ATMega 16 ..............................................
11
2.3.1. Arsitektur ATMega 16 .............................................
12
2.3.2. Konfigurasi Pena (PIN) ATMega 16 ........................
14
2.3.3. Deskripsi Mikrokontroller ATMega16 ....................
14
BAB 2
vi
BAB 3
2.4. LCD ( Liquid Crystal Display) ...........................................
16
2.5. Modem GSM ....................................................................
18
2.6 Instruksi Pemograman ........................................................
19
2.6.1.Deskripsi Bahasa Basic ...........................................
19
2.6.2. Tipe Data ...............................................................
20
2.6.2.1 Variabel Pada Bahasa Pemograman Basic .........
20
2.6.3. Ekspresi Pada Basic ................................................
22
2.6.4. Operasi Aritmatika Pada Basic .................................
22
2.6.5. Operasi Persamaan Pada Basic .................................
23
2.6.6. Operasi Logika Pada Basic .......................................
23
2.6.7. Syntax Pemograman Pada Bahasa Basic...................
23
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ................................
27
3.1. Perancangan Blok Diagram Sistem ....................................
27
3.2. Rangkaian Mikrokontroller ATMega16 .............................
28
3.3. Rangkaian Modem GSM ...................................................
29
3.4. Rangkaian Sensor MQ-3 ....................................................
29
3.5. Rangkaian LCD .................................................................
30
3.6. Handphone (Hp Pemilik) ...................................................
31
3.7. Flowchart...........................................................................
32
3.8. Software Pendukung .........................................................
32
3.8.1. Bascom AVR ........................................................
32
vii
3.8.2. USB ISP Downloader ...........................................
33
3.8.3. Proteus .................................................................
34
3.9. Perancangan PCB ..............................................................
35
3.9.1 Pemeriksaan dan Perbaikan Jalur PCB .....................
35
3.9.2. Penyolderan Komponen ...........................................
35
PENGUJIAN DAN ANALISA ...............................................
37
4.1. Pengujian Hardware...........................................................
37
4.1.1. Pengujian dan Analisa Rangkaian Mikrokontroler ...
37
4.1.2. Pengujian dan Analisa Rangkaian LCD ...................
39
4.1.3.Pengujian dan Analisa Rangkaian Sensor .................
40
4.1.4. Pengujian dan Analisa Modem GSM 900A..............
43
4.1.5. Pengujian dan Analisa Software................................
44
SIMPULAN DAN SARAN .....................................................
48
5.1. Simpulan ...........................................................................
48
5.2. Saran .................................................................................
49
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................
50
Lampiran .................................................................................................
51
BAB 4
BAB 5
viii
DAFTAR GAMBAR Gambar
Halaman
2.1.Desain Kendaraan Menggunakan Premium ..................................................7 2.2 Rangkaian dan Sensor MQ 3 ........................................................................10 2.3. Struktur dan Konfigurasi Sensor MQ3 ........................................................11 2.4. Mikrokontoller ATMega 16 ........................................................................12 2.5. Blok Diagram ATMega 16 .........................................................................13 2.6. Pena-Pena ATMega 16........................................................................... .......14 2.7. LCD LMB162A............................................... .............................................16 2.8 . Susunan Pin LCD LMB162A .....................................................................16 2.9.Modul GSM 900A..........................................................................................19 3.1. Blok Diagram Sistem ..................................................................................27 3.2. Rangkaian Minimum ATMega16 ...............................................................28 3.3. Rangkaian Modem GSM .............................................................................29 3.4. Rangkaian Sensor MQ3 ..............................................................................29 3.5. Rangkaian Dasar Sensor MQ3.....................................................................30 3.6. Rangkaian LCD ..........................................................................................31 3.7. Fowchart Sistem .........................................................................................32 3.8. Tampilan Jendela BASCOM AVR ..............................................................33 3.9. Hardware USB ISP Downloader .................................................................33 3.10. Software USB ISP Downloader.................................................................34
ix
3.11. Software ISIS PROTEUS ..........................................................................34 4.1. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroller ATMega16 ...........................37 4.2.Rangkaian Pengujian LCD dengan Mikrokontroller ATMega16 ..................39 4.3. Nilai Catu Daya ..........................................................................................40 4.4. Tampilan LCD dalam Kondisi NOL ( Stabil) .............................................40 4.5. Kondisi Awal Sensor...................................................................................41 4.6.Pengukuran SIM900A Sebelum Mengirim SMS ..........................................43 4.7. Pengukuran SIM900A Saat Mengirim SMS ................................................42
ix
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
2.1. Keterangan Pin LMB162A ..........................................................................
17
2.2. Pengaturan Display LCD.............................................................................
18
2.3. Pengaturan Karakter Tampilan LCD ...........................................................
18
2.4. Persamaan Pada Bascom .............................................................................
23
2.5. Operasi Logika Pada Bascom ......................................................................
23
4.1. Data Hasil Pengukuran Output Mikrokontroller ATMega16 ........................
38
4.2 Hasil Pengukuran Sampel Premium Pertama ................................................
42
4.3.Hasil Pengukuran Sampel Premium Kedua ..................................................
43
xi
Abstrak
Premium adalah bahan bakar minyak jenis distilat berwarna kekuningan yang jernih . Premium merupakan bahan bakar untuk kendaraan bermotor yang sudah dikenal luas di Indonesia. Penggunaan jenis Premium seperti Pertamax (RON 92) dan Pertamax Plus (RON 95) merupakan bahan bakar yang digunakan setiap hari . Premium sendiri digunakan pada mesin kendaraan
bermotor yang digunakan
masyarakat sebagai kebutuhan dalam menjalankan aktivitas .Premium di Indonesia dipasarkan oleh Pertamina dengan harga yang relatif murah karena memperoleh subsidi
dari
Anggaran
Pendapatan
dan
Belanja
Negara...Pertamina
mengklasifikasikan Premium pada jenis Pertamax (RON 92) dan Pertamax Plus (RON 95) sebagai bahan bakar tanpa timbal. Dimana telah diketahui bahwa timbal adalah bahan kimia yang tidak baik apabila terhirup uap nya oleh tubuh manusia. Pada POM bensin , apabila kita sedang mengisi minyak untuk kendaraan kita , uap Premium tanpa sengaja terhirup oleh kita sendiri . Seketika itu juga uap nya langsung tertangkap oleh indera penciuman kita. Aroma nya sama saja pada saat kita menghirup uap dari Premium tersebut. Kita hanya dapat mengetahui jenis Premium tersebut hanya dari tulisan yang disediakan di tangki POM bensin . Untuk dapat mengetahui jenis Premium tersebut Pertamax (RON 92) atau Pertamax Plus (RON 95) dari uap nya saja secara efisien dan efektif pada tugas akhir ini telah dibuat alat ukur kadar uap Premium menggunakan mikrokontroller ATMEGA16. Perancangan dan pembuatan alat ukur kadar uap Premium pada tugas akhir ini memakai sensor MQ3 untuk mendeteksi kadar uap Premium yang diproses oleh mikrokontroller ATMEGA16, keluaran ditampilkan oleh display
LCD dan
dikirimkan melalui SMS. Pengujian alat ukur ini dilakukan pada Premium
dengan
sampel jenis
Pertamax (RON 92) dan Pertamax Plus (RON 95. Kata Kunci : Premium , Pertamax (RON 92) dan Mikrokontroller ATMEGA16.
xii
Pertamax Plus (RON 95),
1
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
Premium adalah bahan bakar minyak jenis distilat berwarna kekuningan yang jernih. Premium merupakan bahan bakar untuk kendaraan bermotor yang paling populer di Indonesia. Premium di Indonesia dipasarkan oleh Pertamina dengan harga yang relatif murah karena memperoleh subsidi dari Anggaran Pendapatan dan Belanja Negara. Premium merupakan bahan bakar dengan oktan atau Research Octane Number (RON) terendah di antara bahan bakar untuk kendaraan bermotor lainnya, yakni hanya 88. Pada umumnya, Premium digunakan untuk bahan bakar kendaraan bermotor,
seperti
mobil,
sepeda
motor,
motor
tempel,
dan
lain-lain.
Mesin motor memerlukan jenis premium yang sesuai dengan desain mesin itu sendiri agar dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan kinerja yang optimal. Jenis Premium yang lain adalah jenis Pertamax dan Pertamax Plus. Jenis Premium ini memiliki nilai kadar Oktan yaitu untuk Pertamax bernilai 92 dan Pertamax Plus bernilai 95. Oktan adalah angka yang menunjukkan berapa besar tekanan maksimum yang bisa diberikan di dalam mesin sebelum premium terbakar secara spontan. Di dalam mesin, campuran premium dan udara (berbentuk gas) bisa terbakar sendiri secara spontan sebelum terkena percikan api dari busi. Jadi, semakin tinggi angka oktannya, semakin lama premium itu terbakar spontan. Pembakaran spontan ini sebisa mungkin dihindari dengan angka oktan yang tinggi.Semakin tinggi nilai oktan, maka premium akan semakin lambat terbakar (dikarenakan titik bakarnya lebih tinggi) dan juga semakin tinggi nilai oktan, maka premium lebih sulit menguap (penguapan rendah).
1
2 Dari penjelasan diatas pada penyelesain tugas akhir ini dirancang suatu alat yang efektif dan efisien untuk menentukan jenis premium dari kadar uap nya. Dimana uap yang dihasilkan pada premium sendiri, aroma nya hampir sama ketika terhirup , sehingga kesulitan dalam menentukan jenis premium itu sendiri. Jenis Premium ini akan diletakkan , dengan mendekatkan sensor ke input kemudian mentransmisikan data dari sensor ke mikrokontroller dan ditampilkan lewat LCD (LiquidCristal Display) dan SMS (Short Mesagge Servise) . 1.2
Tujuan Penulisan Tujuan utama dalam pembuatan Proyek Tugas Akhir ini adalah : a. Merancang Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16. b. Membuat Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16. c. Menjelaskan tahapan-tahapan pengujian Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
1.3
Manfaat Penulisan Laporan Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat bagi : 1. Mahasiswa yang membahas hal yang sama 2. Pihak pelaksana yang akan membahas proyek yang sama 3. Penulis sendiri untuk menambah pengetahuan dan pengalaman agar mampu melakukan kegiatan yang sama kelak setelah bekerja atau terjun di lapangan
1.4
Perumusan Masalah Adapun permasalahan yang akan dibahas dalam proyek tugas akhir ini adalah:
3 1.
Bagaimana
merancang
Alat
Ukur
Kadar
Uap
Premium
Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16. 2.
Bagaimana membuat Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
3.
Bagaimana menguji Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
1.5
Batasan Masalah Untuk mendapatkan pembahasan semaksimal mungkin dan agar mudah
dipahami serta menghindari pembahasan yang terlalu meluas maka pembahasan masalah sangat di butuhkan. Adapun batasan masalah yang dibahas dalam laporan tugas akhir ini adalah: 1.
Perancangan dan pembuatan Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
2.
Pengujian
Alat
Ukur
Kadar
Uap
Premium
Menggunakan
Mikrokontroller ATMEGA16 di laboratorium telekomunikasi. 3.
Kadar uap Premium yang diukur hanya jenis Pertamax (RON 92) dan Pertamax Plus (RON 95) .
4.
1.6
Kartu yang digunakan pada SIM 900A adalah GSM.
Metodologi Penulisan Metode yang dilakukan dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini adalah: 1. Studi Literatur Mempelajari prinsip kerja Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16 dari situs internet dan sumber buku yang memberikan penjelasan serta pembahasan tersebut.
4 2. Spesifikasi Merancang
kerja
Menggunakan
Alat Ukur
Mikrokontroller
Pendeteksi
Kadar
ATMEGA16
jenis
Uap
Premium
Pertamax
dan
Pertamax Plus dengan spesifikasi sebagai berikut: 1. Dari segi warna a.Pertamax ( RON 92) memiliki warna hijau tua . b. Pertamax Plus (RON 95) memiliki warna merah muda . 2. Golongan Bahan Bakar Minyak tanpa timbale 3. Memiliki Nilai oktan , Pertamax bernilai 92 dan Pertamax Plus bernilai 95.
3. Penjadwalan Sebelum melakukan rancangan alat ukur pendeteksi kadar uap tersebut, terlebih dahulu membuat jadwal dari kegiatan yang akan dilakukan sehingga pekerjaan dapat berjalan teratur.
4. Desain Melakukan perhitungan dan merancang kerja Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
5. Pembuatan perangkat Alat Ukur Kadar Uap pada Premium . Dan memilih komponen dan merakit kerja Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
6. Pengujian laboratorium Melakukan
pengujian
kerja
Alat
Ukur
Kadar
Uap
Premium
Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16 yang telah dibuat di
5 laboratorium dengan alat-alat yang ada pada laboratorium sebelum melakukan uji coba lapangan.
7. Pengujian lapangan Setelah melakukan pengujian di laboratorium, maka dilkukan pengujian di lapangan. Hal ini dilakukan untuk membandingkan hasil pengujian laboratorium dengan hasil pengujian lapangan.
8. Analisa data Setelah melakukan pengujian, maka dibuat hasil pengukuran dan analisa terhadap kerja Alat Ukur Pendeteksi Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
9. Kesimpulan Membuat hasil akhir dari pengukuran dan analisa data terhadap kerja Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
1.7
Sistematika Penulisan Adapun sistematika pembahasan dalam penulisan laporan tugas akhir ini adalah
sebagai berikut : BAB 1 PENDAHULUAN Berisikan tentang latar belakang, tujuan penulisan, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.
6 BAB 2 DASAR TEORI Berisikan penjelasan mengenai dasar teori komponen utama yang digunakan dalam Merancang dan Membuat kerja Alat Ukur Kadar Uap Premium Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
BAB 3 METODE MERANCANG DAN PEMBUATAN Berisikan
rancangan
mekanik
dan
rancangan
listrik
yang
digunakan, serta langkah-langkah Merancang dan Membuat Alat Ukur
Kadar
Uap
Premium
Menggunakan
Mikrokontroller
ATMEGA16.
BAB 4 PENGUKURAN LAB, PENGUJIAN DAN ANALISA Berisikan uraian tentang tata cara pengukuran lab, pengujian disertai analisa terhadap hasil pengukuran dan pengujian.
BAB 5 PENUTUP Berisikan kesimpulan dari seluruh rancangan yang telah dibuat beserta
saran-saran
pengembangan proyek.
kepada
pembaca
guna
perbaikan
dan
