DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

Transkripsi

1 PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI ASAP ROKOK PADA AREA BEBAS ROKOK DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ASAP AF30 BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S52 SKRIPSI Diajukan oleh : ELYAS MORYSTONE S NIM : DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 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 : DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

3 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 : 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 Pembimbing ( DR. Marhaposan Situmorang ) ( Drs. Luhut Sihombing, MS ) NIP NIP

4 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

5 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

6 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.

7 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.

8 DAFTAR ISI Halaman Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar tabel Daftar gambar Daftar grafik i ii iii v vi vii BAB 1 Pendahuluan 1.1 Latar belakang Tujuan Penulisan Manfaat Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan 4 BAB 2 Tinjauan Pustaka 2.1 Konsep Dasar Defenisi Asap Rokok Hubungan Asap Rokok Dengan Kesehatan Dampak paru-paru Dampak terhadap jantung Penyakit jantung koroner Penyakit stroke Sensor Gas Pengertian Umum Sensor Gas Sensor Af Cara Kerja Sensor Asap Af Karakteristik output sensor Af30 terhadap asap rokok ADC (Analog to Digital Converter) 13

9 2.6 Mikrokontroller Mikrokontroller AT89S Konfigurasi Pin CPU (Central Processing Unit) Bagian Masukan/Keluaran (I/O) Instruksi Transfer Data Instruksi Aritmatika Instruksi Logika dan Manipulasi Bit Instruksi Transfer Kendali 22 BAB 3 Perancangan Dan Cara Kerja Alat Diagram Blok Sensor Asap AF Rangkaian mikrokontroller AT89S Rangkaian ADC Display LCD Character 2x Rangkaian Relay 31 BAB 4 Hasil Dan Pembahasan pengujian rangkaian mikrokontroller AT89S Interfacing LCD 2x Pengujian rangkaian ADC pengujian Rangkaian Relay Pengujian Sensor AF Analisa Data Standar Deviasi 51 BAB 5 Kesimpulan Dan Saran Kesimpulan Saran 52 Daftar Pustaka 53

10 DAFTAR TABEL Tabel Fungsi Pin LCD character 2x16 29 Tabel Peta memory LCD saat mendapat logika 1 34 Tabel Peta pergeseran memory LCD 34 Tabel Data hasil pengujian ADC 39 Tabel Data resistansi output sensor pada saat udara bersih dan pada saat terdapat asap rokok. 40 Tabel Data Output ADC pada setiap kenaikan output sensor 42 Tabel Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 1 m 42 Tabel Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 1 m 42 Tabel Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 1 m 43 Tabel Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 2 m 43 Tabel Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 2 m 43 Tabel Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 2 m 44 Tabel Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 3 m 44 Tabel Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 3 m 44 Tabel Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 3 m 45 Tabel Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 4 m 45 Tabel Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 4 m 45 Tabel Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 4 m 46 Tabel Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 5 m 46 Tabel Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 5 m 46 Tabel Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 5 m 47 Tabel Nilai Rs secara teori untuk setiap kenaikan output sensor 48 Tabel Konsentrasi asap yang terdeteksi di udara 50 Tabel Penyimpangan nilai Rs terukur terhadap nilai Rs teori 50

11 DAFTAR GAMBAR Gambar Ilustrasi penyerapan O 2 oleh sensor oleh sensor gas 10 Gambar Ilustrasi ketika terdeteksi adanya gas 11 Gambar Bentuk umum sensor AF30 12 Gambar Konfigurasi pin IC ADC Gambar Diagram ADC secara umum 15 Gambar Konfigurasi pin Mikrokontroler AT89S52 17 Gambar Diagram blok rangkaian 24 Gambar Letak dan fungsi pin sensor AF30 25 Gambar Rangkaian minimum mikrokontroler AT89S52 27 Gambar Rangkaian ADC 28 Gambar LCD character 2 x Gambar Peta memory LCD character 2 x Gambar Rangkaian Relay 31 Gambar Pengujian rangkaian mikrokontroler AT89S51 33 Gambar Interfacing LCD 2 x Gambar Rangkaian pengujian ADC 38 Gambar Rangkaian pengujian sensor AF30 40

12 DAFTAR GRAFIK Grafik Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (terukur) 41 Grafik Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (teori) 48 Grafik Karakteristik output sensor AF30 49 Grafik Perbandingan Rs (terukur) terhadap nilai Rs (teori) 51

13 DAFTAR TABEL Tabel Fungsi Pin LCD character 2x16 29 Tabel Peta memory LCD saat mendapat logika 1 34 Tabel Peta pergeseran memory LCD 34 Tabel Data hasil pengujian ADC 39 Tabel Data resistansi output sensor pada saat udara bersih dan pada saat terdapat asap rokok. 40 Tabel Data Output ADC pada setiap kenaikan output sensor 42 Tabel Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 1 m 42 Tabel Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 1 m 42 Tabel Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 1 m 43 Tabel Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 2 m 43 Tabel Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 2 m 43 Tabel Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 2 m 44 Tabel Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 3 m 44 Tabel Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 3 m 44 Tabel Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 3 m 45 Tabel Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 4 m 45 Tabel Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 4 m 45 Tabel Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 4 m 46 Tabel Data output sensor dengan sampel 1 batang rokok pada jarak 5 m 46 Tabel Data output sensor dengan sampel 2 batang rokok pada jarak 5 m 46 Tabel Data output sensor dengan sampel 3 batang rokok pada jarak 5 m 47 Tabel Nilai Rs secara teori untuk setiap kenaikan output sensor 48 Tabel Konsentrasi asap yang terdeteksi di udara 50 Tabel Penyimpangan nilai Rs terukur terhadap nilai Rs teori 50

14 DAFTAR GAMBAR Gambar Ilustrasi penyerapan O 2 oleh sensor oleh sensor gas 10 Gambar Ilustrasi ketika terdeteksi adanya gas 11 Gambar Bentuk umum sensor AF30 12 Gambar Konfigurasi pin IC ADC Gambar Diagram ADC secara umum 15 Gambar Konfigurasi pin Mikrokontroler AT89S52 17 Gambar Diagram blok rangkaian 24 Gambar Letak dan fungsi pin sensor AF30 25 Gambar Rangkaian minimum mikrokontroler AT89S52 27 Gambar Rangkaian ADC 28 Gambar LCD character 2 x Gambar Peta memory LCD character 2 x Gambar Rangkaian Relay 31 Gambar Pengujian rangkaian mikrokontroler AT89S51 33 Gambar Interfacing LCD 2 x Gambar Rangkaian pengujian ADC 38 Gambar Rangkaian pengujian sensor AF30 40

15 DAFTAR GRAFIK Grafik Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (terukur) 41 Grafik Hubungan output sensor (V) terhadap Rs (teori) 48 Grafik Karakteristik output sensor AF30 49 Grafik Perbandingan Rs (terukur) terhadap nilai Rs (teori) 51