PERANCANGAN SISTEM PENDETEKSI ASAP ROKOK DAN GAS LPG BEBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMega16
Naskah Publikasi
diajukan oleh Ganef Saputro 08.01.2392
kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA 2011
SYSTEM DESIGN SMOKE DETECTOR and LPG GAS BASED ATmega16 AVR Microcontroller PERANCANGAN SISTEM PENDETEKSI ASAP ROKOK DAN GAS LPG BEBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMega16 Ganef Saputro Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM YOGYAKARTA
ABSTRACT In the present security needs is indispensable. Everyone needs the security of any kind. As the security of LPG gas leaks and other air pollution. With the comfort of security to make everyone feel safe in their own homes. With the increasingly rapid technological developments are expected to assist the movement of innovation that exist in Indonesia. Developments in the world of electronics to support the author to make the innovation of a technological advantage elektromaktik and software field. Microcontroller as a branch of science hardware and software can answer those needs. Manufacture of LPG gas sensors and smoke sensors are expected to assist in home security and the environment of every human being. And quality assurance of every human being based on appropriate technologies and useful.
Keyword : LPG gas, smoke detector, microcontroller
1. Pendahuluan Kemajuan teknologi pada saat ini membuat semua orang dapat melakukan apa saja sesuai keinginan. Dengan tersedianya berbagai macam bentuk sarana – sarana penunjuann, kini masyarakat memiliki pilihan yang lebih banyak lagi dalam melakukan yang diinginkannya. Era globalisasi dan komunikasi saat ini ditandai dengan banyaknya manusia yang memanfaatkan teknolodi untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Adanya teknologi baru, merupakan sumbangan tak ternilai dari kemajuan teknologi yang begitu pesat, dengan dukungan teknologi tersebut yang menjadi faktor utama manusia semakin dimanjakan. Saat ini dalam kehidupan sehari – hari manusia tidak pernah lepas dari aktivitasnya untuk berinteraksi dengan banyak fasilitas – fasilitas yang membantu kinerja manusia, tetapi dilain sisi fasilitas – fasilitas yang membantu kinerja menimbulkan hal negatif pada diri manusia itu sendiri, seperti halnya tabung gas yang mengalami kebocoran pada selang gasnya yang dapat mengakibatkan ledakan jika para penggunanya tidak teliti dalam penggunaannya, selain itu polusi udara yang di akibatkan oleh ulah manusia baik secara langsung maupun dari alat yang mereka gunakan mengakibatkan polusi yang berlebihan yang manusia sumbangkan untuk bumi ini dan dalam kehidupan. Banyak kasus yang belum tersolusikan dalam penanganan hal tersebut. Polusi udara yang dihasilkan langsung oleh manusia adalah kandungan asap yang beruba gas CO ( Carbon monoksida ) yang terdapat pada rokok yang manusia isap setiap harinya, pria maupun wanita yang menjadi perokok aktif adalah penyumbang dari gas tersebut dan manusia lain sebagai perokok pasif ( yang tidak merokok ) dapat terkena imbasnya begitu pula dengan alam sekitar, karena tidak hanya gas CO yang dihasilkan, melainkan masih banyak kandungan lain yang dihasilkan oleh asap rokok tersebut. Hal lain yang dapat membahayakan bagi manusia adalah kebocoran dari selang gas LPG. Peristiwa ini telah banyak kita dengar dan lihat di media masa maupun media elektronik. Ketidak waspadaan
manusia
mengakibatkan
terjadinya
ledakan
dari
LPG
tersebut,
dan
mensolusikan dua hal diatas adalah hal yang belum ditemukan atau diselesaikan sampai saat ini. Mengatasi keadaan tersebut, maka diperlukan sebuah pensolusian yang dapat menangani semua permasalahan yang disebutkan diatas. Mulai dari penanganan gas LPG yang belum tersolusikan hingga asap rokok yang semakin hari semakin meresahkan masyarakat. Melihat latar belakang tersebut, penulis melakukan riset dan membuat tulisan
ilmiah ini dengan judul “ Perancangan sistem pendeteksi asap rokok dan gas LPG berbasis mikrokontroler AVR ATMega16 “. 2. Landasan Teori 2.1 Dasar Teori Mikrokontroler Mikrokontroler
1
merupakan sistem komputer yang seluruh atau sebagian besar
elemennya dikemas dalam satu chip IC (Intergrated Circuit) sehingga sering juga disebut single chip microcomputer, yang masuk dalam katagori embedded komputer. Suatu kontroler digunakan untuk mengontrol suatu proses atau aspek-aspek dari lingkungan. Satu contoh aplikasi dari mikrokontroler adalah untuk memonitor rumah kita. Ketika suhu naik kontroler membuka jendela dan sebaliknya. Pada masanya, kontroler dibangun dari komponenkomponen logika secara keseluruhan, sehingga menjadikannya besar dan berat. Setelah itu barulah dipergunakan mikroprosesor sehingga keseluruhan kontroler masuk kedalam PCB yang cukup kecil. Hingga saat ini masih sering kita lihat kontroler yangdikendalikan oleh mikroprosesor biasa (Zilog Z80, Intel 8088, Motorola 6809, dsb). 2
Mikrokontroler adalah suatu IC dengan kepadatan yang sangat tinggi, dimana semua bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping, biasanya terdiri dari CPU, RAM, EEPROM, I/O, TIMER, dll. 2.2 Mikrokontroler AVR ATMega16 Salah satu mikrokontroler yang saat ini banyak digunakan adalah mikrokontroler AVR. 3
AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instruction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard, yang dibuat Atmel pada tahun1996. AVR yang mempunyai kepanjangan Advanced Versatile RISC atau Alf and vegard’s processor yang berasal dari nama dua mahasiswa Norwegian Institute of Technology (NTH), yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. 1
Andrianto.Heri,2008”Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMega16”, Penerbit INFORMATIKA Bandung, Halaman 1-2 2
Winoto.Ardi,2010”Mikrokontroler AVR Atmega8/16/32/8535 dan Pemogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR”, Penerbit INFORMATIKA Bandung, Halaman 3-4 3
Andrianto.Heri,2008”Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMega16”, Penerbit INFORMATIKA Bandung, Halaman 2-3
AVR memiliki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan mikrokontroler AVR yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat dikarenakan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih cepat dibandingkan dengan mikrokontroler MCS51 yang memiliki arsitektur CISC (Complex Instruction Set Compute) dimana mikrokontroler MCS51 membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. Selain itu, mikrokontroler AVR memiliki fitur yang lengkap (ADC Internal, EEPROM Internal, Timer/Counter, Watchdog Timer, PWM, Port I/O, Komunikasi Serial, Komparator, I2C, dan lain-lain), sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini, programmer dan desainer dapat menggunakannya untuk berbagai aplikasi sistem elektronika seperti robot, otomasi industri, peralatan telekomunikasi, dan berbagai keperluan lain. Secara umum mikrokontroler AVR dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu keluarga AT90Sxx, ATMega, dan Attiny 2.3 Sistem Clock AVR ATMega16 Mikrokontroler, mempunyai sistem pewaktuan CPU, 12 siklus clock. Artinya setiap 12 siklus yang dihasilkan oleh ceramic resonator maka akan menghasilkan satu siklus mesin. Nilai ini yang akan menjadi acuan waktu operasi CPU. Untuk mendesain sistem mikrokontroler kita memerlukan sistem clock, sistem ini bisa di bangun dari clock eksternal maupun clock internal. 2.4 Rangkaian Elektronika
a. Resistor Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Dari hukum Ohms diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol W (Omega).
Gambar 2.1 Lambang Resistor
b. Kapasitor Kapasitor atau yang sering disebut kondensator adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor memiliki satuan yang disebut Farad dari nama Michael Faraday. Pertama disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari bahasa Itali condensatore), berkenaan dengan kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya.
Gambar 2.2 Lambang Kapasitor
c. Transistor Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik. Transistor bipolar bekerja dengan dua macam carrier, sedangkan unipolar satu macam saja, hole atau elektron.
Gambar 2.3 Lambang Transistor
d. Dioda Dioda sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup-mati yang sempurna (benar-benar menghantar saat panjar maju dan menyumbat pada panjar mundur), tetapi mempunyai karakteristik listrik tegangan-arus taklinier kompleks yang bergantung pada teknologi yang digunakan dan kondisi penggunaan
Gambar 2.4 Lambang Dioda 2.5 Sensor Asap Rokok (CO) TGS 2600 TGS 2600 memiliki sensitivitas yang tinggi untuk konsentrasi rendah, gas udara yang terkontaminasi seperti hidrogen dan karbon monoksida yang ada di asap rokok. Sensor dapat mendeteksi hidrogen pada tingkat beberapa ppm.
Gambar 2.5 TGS 2600
2.6
Sensor Gas LPG TGS 2610 4
TGS 2610 memiliki sensitivitas yang tinggi untuk propana dan butana, sehingga sangat ideal untuk pemantauan gas LPG. Karena sensitivitas yang rendah terhadap uap alkohol (campur tangan khas gas di lingkungan perumahan), sensor ini sangat ideal untuk konsumen pasar gas alarm.
Gambar 2.6 TGS 2610 3. Perancangan Sistem 3.1 Perancangan Perangkat Keras Input
Sensor Gas LPG (TGS 2600) Sensor Asap Rokok ( TGS 2610)
Proses
Mikro ATMeg a 16
Output
LCD Led Blower
Gambar 3.1 Kerja Seluruh Sistem
Dari gambar 3.1 diatas dapat diambil sebuah penjelasan bahwa sensor gas LPG dalam hal ini TGS 2610 dan sensor asap rokok yang menggunakan sensor TGS 2600 adalah sebagai inputan. Artinya kedua sensor tersebut adalah perangkat yang terhubung langsung dengan lingkungan luar yang dalam hal ini adalah rumah (maket) sebagai rancangan yang dibuat. Sensor gas LPG dan sensor asap rokok akan membaca apakah didalam ruangan terdapat gas LPG dan asap rokok, jika sensor membaca hal tersebut maka sensor akan mengirim berita ke mikro memalui pin ADC dan mikro akan memproses besaran kandungan gas 4
http://www.figarosensor.com/products/2610pdf.pdf
dan asap rokok dengan menggunakan code program yang telah dimasukan ke mikro ATMega16. Setelah proses olah data selesai mikro akan mengeluarkan data yang ada dalam bentuk yang bermacam – macam. Dalam hal ini terbagi atas tiga yaitu, LCD sebagai besaran PPM dari kandungan gas dan asap rokok, led sebagai pembatas bahwa gas dan asap rokok berbahaya, dan yang terakhir adalah blower sebagai pembersih ruangan tersebut. 3.2 Perancangan Perangkat Lunak Berikut adalah skema perancangan sistem pendeteksi asap rokok dan gas LPG berbasis
mikrokontroler
AVR
ATMega16.
Dimana
program
menggunakan Bascom AVR. Mulai
Kondisi Sensor
Sensor tidak membaca adanya polutan
Sensor membaca adanya polutan
Lampu led menyala
Blower hidup
Selesai
Gambar 3.2 Diagram Alur Sistem
akan
dibuat
4. Pembahasan 4.1 Mekanik Secara Keseluruhan Rangkaian keseluruhan terdapat rangkaian mikrokontroler yang hanya dialiri tegangan sebesar 5 volt. Pada mainboard rangkaian input tegangan awan 12 volt, lalu masuk melewati dioda silikon (1N4004), kemudian masuk kedalam regulator (7805) agar tegangan yang dihasilan menjadi 5 volt. Agar tegangan sebesar 5 volt dapat lancar dalam pengalirannya dan untuk mencegah noice, maka ditambahkan kapasitor (elco 1000 mikrofarat/16 volt) dan untuk memastikan suplai tegangan telah masuk maka ditambahkan led untuk mengetahuinya, kemudian di alirkan ke mikrokontroler ATMega 16 melalui PORT 10 (VCC). Rangkaian mikrokontroler terdiri dari beberapa modul yang di gunakan sebagai input dan output. Sebagai pengendali utama atau proses yang akan di gunakan untuk mengendalikan alat. Seluruh proses dari input sampai dengan output dikendalikan dalam satu board yang terintegritas dengan mikrokontroler ATMega 16. Seperti yang telah disebutkan di atas, bahwa input dari alat ini melalui PORT – A dan untuk output dari PORT – B, PORT – C, dan PORT – D.
Gambar 4.1 Jalur PCB Proses
Gambar 4.2 Rangkaian Mainboard 4.2 Program Program dibuat dengan bahasa pemrograman Bascom AVR. Sebelum program yang dibuat, maka di definisikan dahulu setiap kondisi. Kondisi - kondisi tersebut adalah sebagai berikut:
Posisi awal jika sensor gas LPG ( TGS 2610 ) mendeteksi adanya kandungan gas pada ruangan maka sensor akan memberi perintah kepada LCD untuk menampilkan bahwa ada kebocoran gas, dan memerintahkan blower untuk menyala.
Posisi kedua jika sensor asap rokok ( TGS 2600 ) mendeteksi adanya kandungan gas pada ruangan maka sensor akan memberi perintah kepada LCD untuk menampilkan bahwa ada asap rokok pada ruangan, dan memerintahkan blower untuk menyala.
Jika kedua sensor membaca secara maka kedua sensor akan melakukan hal yang sama secara bersamaan.
Apabila kedua sensor telah tidak membaca adanya kondisi polutan dalam ruangan maka secara otomatis blower akan mati.
LCD akan menampilkan kondisi ruangan dan jumlah polutan secara bergantian dalam selang waktu 2 detik.
5. Penutup 5.1 Kesimpulan Dari uraian rangkaian mulai dari proses pengajuan masalah, perancangan, pembuatan dan pengujian yang telah dilakukan dalam rangka penyusunan laporan ini dapat ditarik beberapa kesimpulan penting dalam kaitannya pada perancangan alat ini antara lain :
Alat dapat bekerja akan tetapi masih ada beberapa kekurangan yang terjadi pada alat ini, diantaranya masih belum akuratnya alat pada waktu proses kalibrasi.
Dengan adanya alat ini diharapakan dapat menjadi satu alternatif untuk selalu menjaga kebersihan atau kualitas udara yang ada didalam rumah kita, dan untuk mengurangi polutan itu sendiri.
Tingkat ketelitian
yang belum mencapai taraf
yang diharapkan dapat
mengganggu proses sistem untuk bekerja maksimal.
Mikrokontroler sebagai chip serbaguna diharapkan dapat membantu dalam pengembangan dan kemajuan khususnya dunia teknologi. Serta contoh implementasi nyata yang masih banyak lagi yang dapat dikembangkan semaksimal mungkin dari sebuah mikrokontroler.
5.2 Saran Dalam pembuatan alat masih adanya kekurangan yang sekiranya dapat lebih disempurnakan kedepannya, diantara lain :
Tingkat ketepatan yang belum mencapai nilai sempurna, dikarenakan tidak adanya alat pengukur paten dari gas-gas yang dibutuhkan, sehingga proses kalibrasi menjadi satu-satunya cara yang digunakan dalam pengambilan nilai.
Rangkaian elektronis dan kedua sensor yang rentan dengan kerusakan sehingga dibutuhkan kehati-hatian dalam proses perancangan dan pengujian.
Media tampilan keluaran / output yang digunakan hanya berupa LCD 16 x 2 sangat minimalis sehingga output yang muncul masih berupa nilai.
Sensitifitas alat yang masih sangat sulit menemukan titik nilai yang tepat menjadi kendala yang cukup berarti.
Diharapakan peletakan sensor kedepan dapat lebih baik dengan melihat kegunaan dari sensor itu sendiri, agar lebih baik lagi. Penulis sangat mengharapkan sumbangan ilmu berupa kritik dan saran dari
pembaca, karena penulis sadar keterbatasan kemampuan sehingga diharapkan masukan agar dapat lebih berkembang lagi dan mengharapkan kedepan ada yang mengembangkan alat ini jauh lebih baik. Dan semoga karya ini dapat bermanfaat bagi kita semua. DAFTAR PUSTAKA Andrianto.Heri,2008”Pemrograman
Mikrokontroler
AVR
ATMega16”,
Penerbit
INFORMATIKA Bandung Winoto.Ardi,2010”Mikrokontroler AVR Atmega8/16/32/8535 dan Pemogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR”, Penerbit INFORMATIKA Bandung http://www.figarosensor.com/products/2600pdf.pdf : 5 Juni 2011 http://www.klinikrobot.com/ : 4 April 2011
