TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KADAR ALKOHOL PADA MINUMAN BERALKOHOL MENGGUNAKAN SENSOR MQ-3 BERBASIS ATmega328
PANDE MADE AGUS YUDI ADNYANA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015
TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KADAR ALKOHOL PADA MINUMAN BERALKOHOL MENGGUNAKAN SENSOR MQ-3 BERBASIS ATmega328
PANDE MADE AGUS YUDI ADNYANA NIM 1104405076
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015 i
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KADAR ALKOHOL PADA MINUMAN BERALKOHOL MENGGUNAKAN SENSOR MQ-3 BERBASIS ATmega328
Tugas Akhir Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata1) Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana
PANDE MADE AGUS YUDI ADNYANA NIM 1104405076
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN-BALI 2015
ii
KATA PENGANTAR Om Swastyastu puji syukur kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas segala limpahan berkat dan Rahmat-Nya, sehingga tugas akhir yang berjudul ʻʻ Rancang Bangun Alat Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman Beralkohol Menggunakan Sensor MQ-3 Berbasis ATmega328 ” ini dapat diselesaikan dengan tepat waktu. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.
Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana.
2.
Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT selaku ketua jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.
3.
Bapak Dr. Ir. Ida Bagus Alit Swamardika, M.Erg. selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan arahan, waktu, semangat serta saran-saran selama penyusunan laporan.
4.
Bapak Pratolo Rahardjo, ST., MT. selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan arahan, waktu, semangat serta saran-saran selama penyusunan laporan.
5.
Bapak, Ibu dan keluarga terima kasih atas do’a, dukungan, serta saran-saran yang selalu diberikan.
6.
Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang diberikan sehingga laporan ini bisa selesai tepat pada waktunya. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena
itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Akhir kata, penulis mohon maaf kepada semua pihak jika dalam pembuatan tugas akhir ini melakukan kesalahan baik disegaja maupun tidak disengaja. Semoga Ida v
SangHyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian laporan tugas akhir ini.
Bukit Jimbaran, Juli 2015
Penulis
vi
ABSTRAK Alkohol adalah salah satu senyawa yang memiliki efek buruk bagi kesehatan jika dikonsumsi secara berlebih dan gangguan pada sistem kinerja otak, gangguan jantung, penyakit kanker, keracunan, bahkan kematian. Menurut Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.86/1977, minuman beralkohol dibedakan menjadi 3 golongan yaitu, Golongan A dengan kadar alkohol 1% - 5%, Golongan B dengan kadar alkohol 5% - 20%, dan Golongan C dengan kadar alkohol 20% - 55%. Berdasarkan adanya golongan kadar alkohol tersebut, banyak riset – riset tentang pendeteksian alkohol yang erat kaitannya dengan alat pendeteksi kadar alkohol Alat yang dibuat dalam penelitian ini adalah alat pendeteksi kadar alkohol menggunakan sensor MQ-3 berbasis ATmega328. Sensor MQ-3 merupakan sensor analog yang mampu mendeteksi alkohol dan memiliki spesifikasi catu daya 5 VDC atau AC. Output dari sensor MQ-3 adalah range tegangan antara 0 volt s/d 5 volt yang diolah oleh mikrokontroler dan ditampilkan pada LCD. Hasil yang dicapai dalam penelitian ini alat ini mampu mendeteksi kadar alkohol pada minuman sesuai golongannya. Alat ini juga mampu mendeteksi alkohol pada mulut seseorang yang telah mengkonsumsi minuman beralkohol dalam waktu ± 5 menit. Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah alat pendeteksi kadar alkohol berhasil mendeteksi kadar alkohol pada minuman beralkohol dan menggolongkan minuman beralkohol sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.86/1977 dengan rata – rata persentase kesalahan pembacaan kadar alkohol sebesar 4.7 %. Alat pendeteksi kadar alkohol ini mampu mendeteksi alkohol pada mulut seseorang yang telah meminum minuman beralkohol dengan kadar 4,5%, 10,5%, 40% sebanyak 20 ml dalam waktu 3 - 5 menit. Kata Kunci : alkohol , ATmega328, Sensor MQ-3
vii
ABSTRACT Alcohol is one of compound which has bad effect for health if consumed by exceeds the limit and causes damage of brain system performance, heart disease, cancer, poisoned, and the most dangerous effect is death. The rule of Indonesian’s Health Ministry Number 86/1977 decided that there were three category of alcoholic drinks. Category A from 1% untill 5% alcohol level, category B from 5% untill 20% alcohol level , and the last catagory is category C from 20% untill 55% alcohol level. Based on that category, there are much research on the detection of alcohol is closely related to the alcohol content detector. The detector in this research is alcohol level detector which uses MQ-3 sensor based on ATmega328. MQ-3 sensor is analog sensor that can detect the alcohol and it has 5 VDC or AC power supply specification. The output of this sensor is between 0 untill 5 volt and treated by microcontroller and it will shown on LCD. The result of this research is this detector can detect the level of alcohol in alcoholic drinks in accordance with the catagories. This detector also can detect the alcohol level in people’s mouth who was consumed the alcoholic drinks within ± 5 minutes. The conclusion of this research is the alcohol level detector can detect the alcohol level on alcoholic drinks and classified it based on the rule of indonesian’s health ministry number 86/1977 with range of mistakes percentage is 4,7% and this detector also can detect the alcohol level in people’s mouth who was consumed the alcoholic drinks with a concentration of 4.5%, 10.5%, 40% as much as 20 ml within 3 5 min.. Keywords : Alcohol, ATmega328, MQ-3 sensor.
viii
DAFTAR ISI Halaman JUDUL ............................................................................................................. PRASYARAT GELAR SARJANA ................................................................. HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................ HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... KATA PENGANTAR ..................................................................................... ABSTRAK........................................................................................................ ABSTRACT ....................................................................................................... DAFTAR ISI ................................................................................................... DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... DAFTAR TABEL ............................................................................................ DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ...................................................
i ii iii iv v vii viii ix xii xiv xv
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................... 1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1.2 Rumusan Masalah.............................................................................. 1.3 Tujuan ............................................................................................... 1.4 Manfaat ............................................................................................. 1.5 Batasan Masalah ............................................................................... 1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................
1 1 2 2 2 3 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 2.1 Tinjauan Mutakhir ............................................................................ 2.2 Pengetrian Alkohol .......................................................................... 2.2.1 Klasifikasi Alkohol ................................................................... 2.2.2 Jenis Jenis Alkohol .................................................................. 2.2.3 Alkohol Dalam Minuman ......................................................... 2.2.3.1 Efek Samping ............................................................... 2.2.4 Perizinan Minuman Beralkohol ............................................... 2.3 Mikrokontroler.................................................................................. 2.3.1 Mikrokontroler Atmega328 ............................................ 2.3.2 Mikrokontroler Atmega 328 Dengan Rangkaian Arduino Uno ................................................................. 2.4 LCD (liquid crystal display) ............................................................. 2.5 Perinsip Kerja Sensor Gas Tipe Semikonduktor .............................. 2.6 Sensor Gas Alkohol ..........................................................................
5 5 6 6 8 9 9 11 11 12
BAB III METODE DAN PERANCANGAN SISTEM ............................... 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................... 3.2 Data ................................................................................................... 3.2.1 Sumber Data ............................................................................. 3.2.2 Metode Pengumpulan Data ...................................................... 3.2.3 Jenis Data .................................................................................. 3.3 Bahan Penelitian ................................................................................
20 20 20 20 20 20 21
ix
14 15 16 18
3.4 Peralatan Kerja ................................................................................. 3.5 Metode Perancangan Alat Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman Beralkohol Berbasis ATmega328 ..................................... 3.5.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) .............................. 3.5.1.1 Perancangan Skematik Rangkaian Alat Pendeteksi Kadar Alkohol .............................................................. 3.5.1.2 Perancangan Sistem Kontrol Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ......................................................................... 3.5.1.3 Perancangan Rangkaian Sistem Kontrol Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ........................................... 3.5.1.4 Perancangan Rangkaian LCD ....................................... 3.5.1.5 Perancangan Rangkaian Push Buttom ......................... 3.5.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ................................ 3.5.3 Diagram Alir (Flowchart) Program .......................................... 3.6 Ilustrasi Cara Kerja Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ............................ 3.7 Cara Pengujian Kadar Alkohol .............................................................
21 22 22 22 23 24 24 26 28 28 30 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 4.1 Realisasi Hasil Perancangan Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ............. 4.2 Pengujian dan Pembahasan Hasil Perancangan Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ..................................................................................... 4.2.1 Pengujian Sistem Minimum ATmega328 ................................. 4.2.2 Pengujian Dan Pembahasan Rangkaian LCD ........................... 4.2.3 Pengujian Dan Pembahasan Push button ................................. 4.2.4 Pengujian Pembacaan Nilai Sensor MQ-3 ................................ 4.2.5 Pengujian Keseluruhan Sistem Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ...................................................................................... 4.2.5.1 Pengujian Alat Pendeteksi Kadar Alkohol Dengan Fungsi Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman Beralkohol ..................................................................... 4.2.5.2 Pengujian Alat Pendeteksi Kadar Alkohol Dengan Fungsi Pendeteksi Alkohol Pada Mulut ........................ 4.3 Cara Pengoprasian Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ...........................
32 32
BAB V PENUTUP ...................................................................................... 5.1 Simpulan .............................................................................................. 5.2 Saran ....................................................................................................
51 51 51
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................
52
33 33 35 37 41 43
44 48 49
LAMPIRAN 1 Jadwal Kegiatan, Anggaran Biaya, Kode Program Mikrokontroler LAMPIRAN 2 Datasheet sensor MQ-3 LAMPIRAN 3 Jurnal Fisika Unand LAMPIRAN 4 Jurnal Berkala Fisika LAMPIRAN 5 Jurnal Teknik Komputer Unikom x
LAMPIRAN 6 Jurnal Teknologi Elektro LAMPIRAN 7 Datasheet Mikrokontroler Atmega328
xi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16
Contoh Alkohol Primer ............................................................. 6 Contoh Alkohol Sekunder......................................................... 7 Contoh Alkohol Tersier ............................................................ 7 Struktur Alkohol Jenis Metanol dan Etanol .............................. 8 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega328 .......................... 13 LCD 16x2 Display .................................................................... 15 Susunan Dasar Sensor Gas........................................................ 16 Model penghalang potensial antar butir kristal mikro SnO2 pada keadaan tanpa adanya gas yang dideteksi ................................. 17 Model penghalang potensial antar butir dalam lingkungan gas 18 Sensor Gas Alkohol MQ-3........................................................ 19 Spesifikasi pin Sensor Gas Alkohol MQ-3 ............................... 19 Skematik Rangkaian Alat Pendeteksi Kadar Alkohol .............. 22 Diagram blok Kontrol Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ............ 23 Tampilan dari Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ......................... 24 Skematik LCD 16x2 ................................................................. 25 Tampilan Pada LCD ................................................................. 26 Rangkaian Push Button ............................................................. 27 Tampilan Awal Arduino 1.0.6 .................................................. 28 Flowchart Algoritma Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ............. 29 Ilustrasi cara kerja alat pendeteksi kadar alkohol ..................... 30 Pendeteksian Alkohol Pada Minuman ...................................... 31 Pendeteksian Alkohol Pada Mulut ............................................ 31 Realisasi Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ................................. 32 Rangkaian Controller Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ............ 33 Diagram blok Pengujian Pengiriman Data Mikrokontroler ...... 33 Hasil Pengujian Pengiriman Data Mikrokontroler ATmega328............................................................................... 35 Diagram Blok Pengujian LCD .................................................. 36 Pengujian LCD Mengampilkan Huruf ...................................... 37 Diagram Blok Pengujian Push Button ...................................... 38 Tombol Push Button Alat Pendeteksi Kadar Alkohol .............. 38 Pengujian Pengukuran Tegangan Push Button (a) Setelah Push Button Ditekan (b) Sebelum Push Button Ditekan ................... 40 Diagram Blok Pengujian Sensor MQ-3 .................................... 41 Pengujian Pembacaan Nilai sensor MQ-3 ................................ 42 Grafik Output Tegangan Sensor MQ-3..................................... 43 Pendeteksian Kadar Alkohol Pada Minuman Beralkohol ........ 44 Grafik pengujian Kadar Alkohol Pada Vodka Yang di Tambahkan Air ......................................................................... 45 Grafik pengujian Kadar Alkohol Pada Alkohol 95% Yang di Tambahkan Air ......................................................................... 46 Grafik pengujian Kadar Alkohol Pada Minuman Beralkohol .. 46
xii
Gambar 4.17 Pengujian Alkohol Pada Mulut (A) Alkohol Terdeteksi (B) Alkohol Tidak Terdeteksi ....................................................................... 48 Gambar 4.18 Pendeteksian Alkohol Pada Minuman ...................................... 49 Gambar 4.19 Pendeteksian Alkohol Pada Mulut ............................................ 50
xiii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4
Fungsi-Fungsi Port Pada Mikrokontroler ATmega328. ................ Lanjutan ......................................................................................... Fungsi Port I/O ATmega328 Pada Rangkaian Arduino UNO....... Spesifikasi Alat Pendeteksi Kadar Alkohol. .................................. Hasil Pengujian Tegangan Push Button ........................................ Hasil Pengujian Nilai Sensor MQ-3 .............................................. Hasil Pengujian Kadar Alkohol Pada Vodka Yang Ditambahkan Air .................................................................................................. Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kadar Alkohol Pada Minuman. ........................... Tabel 4.6 Kesalahan Relatif Pengukuran Persentase Kadar Alkohol ............ Tabel 4.7 Hasil Pendeteksian Alkohol Pada Mulut .......................................
xiv
13 14 14 32 39 42 45 46 47 48
DAFTAR SINGKATAN ADC ASCII AVR CCW CISC CMOS CW DC DIN DJBC DOUT FeCl3 FIFO GMO GND HIV I/O I2C IDE ISP LCD LED mAh MHz MISO MMEA MOSI mW NPPBKC OH PC PCB Ppm PWM R/W RISC RS RST RSTDISBL RX SCK SPI TX
= Analog Digital Converter = American Standard Code for Information Interchange = Alf and Vegard RISC = Counter Clock Wise = Complex Instruction Set = Complementary metal–oxide–semiconductor = Clock Wise = Direct Current = Data input = Direktorat Jenderal Bea dan Cukai Kementerian Keuangan Indonesia = Data Output = feriklorida = first-in, first-out = gangguan mental organik = Ground = Human Immunodeficiency Virus = input output = Inter-Integrated Circuit = Integrated Development Environment = In-System Programing = Liquid Crystal Display = Light Emitting Dioda = mili ampere hour = Mega Hertz = Master Input/Slave Output = Minuman Mengandung etil alkohol = Master Output/Slave Input = Mili Watt = Nomor Pokok Pengusaha Barang Kena Cukai = hidroksi = Personal Computer = Printing Circuit Board = Part Per Million = Pulse Width Modulation = Read or Write = Reduced Intrution Set Computer = Register Select = Reset = Reset Disable = Receiver = Serial Clock = Serial Peripheral Interface = Transmitter
xv
USB V VCC XTAL
= Universal Serial Bus = Volt = Voltage Common Collector = Crystal
xvi
