BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI Bab ini membahas tentang gas karbon dioksida (CO 2 ), mulai dari definisi gas, sifat, karekteristik serta efek terhadap tubuh manusia. Selain itu, terdapat juga beberapa definisi dari komponen yang berhubungan dengan alat ini. 2.1 Udara Pada era globalisasi ini perkembangan industri sangat pesat, hal ini disebabkan karena kemajuan teknologi. Dampak negatif dari perkembangan industri dapat merugikan kelangsungan hidup manusia Udara Tercemar Udara yang tercemar dapat membahayakan kelangsungan hidup manusia. Pencemaran udara dapat diakibatkan dari kegiatan manusia seperti pencemaran udara yang diakibatkan oleh buangan gas pabrik dan asap kendaraan bermotor, selain itu pencemaran udara juga dapat diakibatkan oleh berbagai kegiatan alam seperti kebakaran hutan, gunung meletus dan gas alam beracun. Kegiatan manusia yang menyebabkan pencemaran udara ditunjukkan pada Gambar 2.1. Disamping kualitas udara ambien, kualitas udara dalam ruangan (indoor air quality) juga merupakan masalah yang perlu mendapat perhatian karena akan berpengaruh terhadap kesehatan manusia. Gambar 2.1. menunjukkan pencemaran udara yang diakibatkan oleh kegiatan manusia. Timbulnya kualitas udara dalam ruangan umumnya disebabkan oleh beberapa hal, yaitu kurangnya ventilasi udara, adanya sumber kontaminasi di dalam ruangan, kontaminasi dari luar ruangan, mikroba, bahan material bangunan, lain-lain. (depkes.go.id/downloads/udara.pdf). Monitoring kadar karbon dioksida 5

2 Gambar 2.1 Kegiatan manusia penyebab pencemaran udara Udara Bersih Udara dikatakan tidak tercemar bila komposisi zat-zat yang terdapat dalam udara tidak melampaui ambang batas yang telah ditentukan. Gambar udara bersih ditunjukkan pada Gambar 2.2. Sedangkan susunan udara bersih dapat dilihat padatabel 2.1. Tabel 2.1 Susunan udara bersih. Komponen Rumus molekul Konsentrasi (ppm) Persen % Nitrogen N Oksigen O Argon Ar Karbon dioksida CO Neon Ne x 10-3 Helium He x 10-4 Kripton Kr x 10-4 Hidrogen H x 10-5 Karbon monoksida CO x 10-5 Xenon Xe x 10-5 Ozon O x 10-6 Amonia NH x 10-6 Nitrogen dioksida NO x 10-7 Sulfur dioksida SO x 10-3 Monitoring kadar karbon dioksida 6

3 Gambar 2.2 Foto udara yang bersih 2.2 DEFINISI GAS KARBON DIOKSIDA (CO 2 ) Karbon dioksida adalah sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Ia berbentuk gas pada keadaan temperatur dan tekanan standar dan hadir di atmosfer bumi. Rata-rata konsentrasi karbon dioksida di atmosfer bumi kirakira 387 ppm berdasarkan volume walaupun jumlah ini bisa bervariasi tergantung pada lokasi dan waktu. Karbon dioksida adalah gas rumah kaca yang penting karena ia menyerap gelombang inframerah dengan kuat. Karbon dioksida dihasilkan oleh semua hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi, dan mikroorganisme pada proses respirasi dan digunakan oleh tumbuhan pada proses fotosintesis. Oleh karena itu, karbon dioksida merupakan komponen penting dalam siklus karbon. Karbon dioksida juga dihasilkan dari hasil samping pembakaran bahan bakar fosil. Karbon dioksida anorganik dikeluarkan dari gunung berapi dan proses geotermal lainnya seperti pada mata air panas. Gambar 2.3 contoh asap industi Monitoring kadar karbon dioksida 7

4 2.2.1 SIFAT DAN KARASTERISTIK CO 2 Sifat dan karasteristik CO 2 diantaranya adalah sebagai berikut: 1) Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Ketika dihirup pada konsentrasi yang lebih tinggi dari konsentrasi karbon dioksida di atmosfer, ia akan terasa asam di mulut dan mengengat di hidung dan tenggorokan. 2) Karbon dioksida tidak mempunyai bentuk cair pada tekanan di bawah 5,1 atm namun langsung menjadi padat pada temperatur di bawah -78 C. Dalam bentuk padat, karbon dioksida umumnya disebut sebagai es kering. 3) Kandungan karbon dioksida di udara segar bervariasi antara 0,03% (300ppm) sampai dengan 0,06% (600 ppm) bergantung pada lokasi EFEK FISIK GAS CO 2 Kandungan karbon dioksida di udara segar bervariasi antara 0,03% (300ppm) sampai dengan 0,06% (600 ppm) bergantung pada lokasi.menurut Otoritas Keselamatan Maritim Australia, "Paparan berkepanjangan terhadap konsentrasi karbon dioksida yang sedang dapat menyebabkan asidosis dan efek-efek merugikan pada metabolisme kalsium fosforus yang menyebabkan peningkatan endapan kalsium pada jaringan lunak. Karbon dioksida beracun kepada jantung dan menyebabkan menurunnya gaya kontraktil. Pada konsentrasi tiga persen berdasarkan volume di udara, ia bersifat narkotik ringan dan menyebabkan peningkatan tekanan darah dan denyut nadi, dan menyebabkan penurunan daya dengar. Pada konsentrasi sekitar lima persen berdasarkan volume, ia menyebabkan stimulasi pusat pernapasan, pusing-pusing, kebingungan, dan kesulitan pernapasan yang diikuti sakit kepala dan sesak napas. Pada konsentrasi delapan persen, ia menyebabkan sakit kepala, keringatan, penglihatan buram, tremor, dan kehilangan kesadaran setelah paparan selama lima sampai sepuluh menit. Monitoring kadar karbon dioksida 8

5 Dalam ruangan tertutup yang dipenuhi orang, konsentrasi karbondioksida akan mencapai tingkat yang lebih tinggi daripada konsentrasi di udara bebas. Konsentrasi yang lebih besar dari ppm akan menyebabkan ketidaknyamanan terhadap 20% penghuni dan ketidaknyamanan ini akan meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi CO 2. Ketidaknyamanan ini diakibatkan oleh gas-gas yang dikeluarkan sewaktu pernapasan dan keringatan manusia, bukan oleh CO 2. Pada konsentrasi ppm, mayoritas penghuni akan merasakan ketidaknyamanan yang signifikan dan banyak yang akan mual-mual dan sakit kepala. 2.3 SENSOR Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk merubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu. Sensor merupakan bagian dari transducer yang berfungsi untuk melakukan sensing atau merasakan dan menangkap adanya perubahan energi eksternal yang akan masuk ke bagian input dari transducer, sehingga perubahan kapasitas energi yang ditangkap segera dikirim kepada bagian convertor dari transducer untuk dirubah menjadi energi listrik. Transducer adalah alat yang berfungsi untuk mengubah suatu bentuk energi tertentu ke dalam bentuk energi lain, dalam hal ini biasanya selalu diubah ke dalam bentuk energi listrik. (storage.jak-stik.ac.id/paper/penulisan ilmiah/ ). Alasan mengapa energi listrik yang berupa arus atau tegangan listrik ini merupakan pilihan yang paling banyak digunakan antara lain: energi listrik paling mudah untuk dimanipulasi, artinya mudah diatur dan dirubah baik dari segi bentuknya, frekuensinya, maupun kegunaannya dan energi listrik mudah untuk disimpan atau jika dalam bentuk analog akan disimpan dalam baterai dan jika bentuknya adalah digital akan disimpan dalam memori SENSOR GAS Dilihat dari kondisi alam yang akan dideteksinya sensor dibedakan menjadi sensor fisika dan sensor kimia. yang termasuk Monitoring kadar karbon dioksida 9

6 sensor fisika adalah tekanan, gaya, tinggi permukaan air dan kecepatan angin. Sementara yang termasuk sensor kimia adalah komposisi gas dalam udara, kadar keasaman, susunan zat suatu bahan makanan dan perubahan konduktivitas. Secara umum model sensor gas atau sensor kimia meliputi bagian penerima yang memiliki sensitivitas terhadap zat yang dideteksi yang dikenal dengan hidung sensor (sensitive layer/nose parts/chemical interface), dan bagian transduser yaitu bagian yang mampu mengubah hasil deteksi tersebut menjadi sinyal elektrik. Material yang biasa diaplikasikan menjadi sensor gas adalah material oksida misalnya TiO 2, ZrO 2, ZnO, SnO 2 dan lain-lain. Material oksida yang dapat diaplikasikan sebagai sensor gas harus memiliki sifat kristalin yaitu struktur atomnya berulang dalam periode tertentu. Untuk mengetahui kualitas kristal material oksida dapat menggunakan X-Ray Diffractometer (XRD). Kristalinitas dari material oksida dipengaruhi oleh ukuran grain (butir), apabila grainnya besar maka kristalinitas material oksida tinggi, begitu pula sebaliknya. Pertumbuhan grain ini dapat terhenti oleh pertumbuhan grain yang lain. Batas antar butir yang terbentuk dalam material disebut batas butir (grain boundary). Batas butir terjadi karena adanya pertumbuhan butir kristal. Apabila butir kristal tumbuh kemudian bertemu dengan butiran kristal lain yang berbeda orientasi kristalnya maka terjadilah batas butir. Untuk mengetahui besar batas butir dalam material dapat dianalisa melalui SEM(Scanning Electron Microscope). (repository.upi.edu/operator/uploads/s_d0251_055129_chapter2.pdf). Kemampuan sensor untuk mendeteksi zat yang dideteksinya meliputi: 1. Sensitivitas, sensor harus bisa mendeteksi zat yang jumlahnya sedikit dibandingkan dengan zat yang ada disekitarnya. 2. Selektivitas, merupakan kemampuan sensor untuk menyeleksi gas yang akan dideteksinya karena gas tersebut bercampur dengan gas lain yang berada disekitarnya. Monitoring kadar karbon dioksida 10

7 3. Waktu respon dan waktu recovery, merupakan waktu yang dibutuhkan sensor untuk mengenali zat yang dideteksinya. Semakin cepat waktu respon dan waktu recovery maka semakin baik sensor tersebut. 4. Stabilitas dan daya tahan, merupakan kemampuan sensor untuk dapat secara konsisten memberikan besar yang sama pada suatu gas, serta seberapa lama sensor tersebut dapat terus digunakan Sensor CDM4161A Senosor CDM4161 adalah jenis sensor yang mendeteksi kadar karbon dioksida. Sensor gas ini digunakan untuk peralatan pendeteksi gas karbon dioksida. Selain berhubungan dengan judul TA, pemilihan sensor ini karena memiliki kualitas tinggi dan kecepatan dalam merespon atau mendeteksi gas karbon dioksida. Untuk mengetahui karakteristik sensor ini, dapat dilihat pada lampiran. Berikut ini adalah gambar dari sensor CDM4161: Gambar 2.4: sensor CDM4161 Tabel 2.2: konfigurasi pin modul CDM4161 PIN NAMA DESKRIPSI 1 Vin Input supply 2 Vcont TRBL Output 3 CTRL 4 RESET Reset 5 GND Grond Monitoring kadar karbon dioksida 11

8 2.4 LCD Tampilan kristal cair (Liquid Crystal Display) yang dikenal juga sebagai LCD adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di berbagai bidang misalnya dalam alat-alat elektronik seperti televisi, kalkulator ataupun layar computer. Kini LCD mendominasi jenis tampilan untuk computer desktop maupun notebook karena membutuhkan daya listrik yang rendah, bentuknya tipis, mengeluarkan sedikit panas, dan memiliki resolusi tinggi. Pada LCD berwarna semacam monitor, terdapat banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair. Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring. Salah satu contoh LCD yang disebutkan diatas adalah LCD 2x16.Gambar LCD 2x16 ini ditunjukkan pada gambar berikut: Gambar 2.5: gambar LCD 16x2 Pada umumnya LCD ini memiliki 16 pin yang terdiri dari delapan pin jalur data (D0-D7), tiga pin jalur kontrol (RS, E, dan RW), pin sumber tegangan dan ground, sebuah pin driver LCD dan dua pin backlight. Tabel berikut menunjukkan konfigurasi dari pin-pin LCD tersebut. Monitoring kadar karbon dioksida 12

9 Tabel 2.3: konfigurasi pin LCD Pin Simbol Fungsi 1 GND Data bus line 7 (MSB) Powersupply (GND) 2 Vcc Data bus line 6 Powersupply (+5V) 3 VO Pengaturan kontras LCD 4 RS Register Select, H = Baca, L = instruksi 5 R/W Read/Write, H = Baca, L = tulis 6 E Enable Signal 7 D0 Data Bit 0 8 D1 Data Bit 1 9 D2 Data Bit 2 10 D3 Data Bit 3 11 D4 Data Bit 4 12 D5 Data Bit 5 13 D6 Data Bit 6 14 D7 Data Bit 7 15 A + Led Backlight (+) 16 A - Led Backlight (-) Dalam mengatur tampilan LCD diperlukan karakter generator, yaitu bentuk-bentuk karakter yang dapat ditampilkan. Urutan dan posisi dari karakter yang akan ditampilkan dan pergantian ke display harus disimpan dan digabungkan kemudian disimpan dalam RAM. Semua pengontrol tampilan ini telah dibentuk dalam satu IC module LCD yang berfungsi menerima kodekode karakter (8-bit per karakter) dari suatu mikroprosesor atau komputer kemudian menyimpannya di Display DataRAM (DD RAM). Untuk menampilkan satu karakter, posisi data pada tampilan dikirim ke register instruksi dan diikuti karakter ke register data. Modul LCD akan menghubungkan karakter dengan pola karakter pada CG ROM dan mengirimkan pola karakter pada display sesuai posisinya. Posisi dari tampilan dapat dikurangi atau ditambah secara otomatis tergantung dari inisialisasi yang dilakukan sebelum mengisi karakter. Sehingga dapat mengirimkan Monitoring kadar karbon dioksida 13

10 karakter yang berurutan (string yang lebih dari satu karakter) dan akan ditampilkan satu string yang kontinyu. Langkah awal sebelum menampilkan karakter pada LCD adalah melakukan inisialisasi untuk LCD terlebih dahulu. Inisialisasi LCD adalah hal yang terpenting karena apabila inisialisasi gagal maka tampilan pada LCD atau yang akan ditampilkan pada LCD adalah karakter-karakter aneh. Tahap inisialisasi berisi konfigurasi-konfigurasi untuk LCD yang akan digunakan. Adapun konfigurasi yang harus diatur pada tahap inisialisasi ini adalah sebagai berikut: 1. Banyaknya bit data interface dengan MPU yang digunakan (8- bit atau 4-bit) 2. Jumlah baris pada LCD yang digunakan 3. Pergeseran kursor 4. Pergeseran tampilan 5. Kursor atau tanpa kursor, berkedip atau tidak berkedip. 2.5 MIKROKONTROLER ATMEGA8535 Mikrokontroler merupakan chip cerdas yang populer dalam pengendalian dan otomatisasi. kapasitas memori dan berbagai fitur. Mikrokontroler menjadi pilihan dalam aplikasi prosesor mini untuk pengendalian skala kecil. Mikrokontroler adalah IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus (Agus Bejo, 2007). Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada perangkat elektronika. Beberapa tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak digunakan terutama dalam pengontrolan robot. Seiring perkembangan elektronika, mikrokontroler dibuat semakin kompak dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah. Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard s Risc processor) ATmega8535 yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program. Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu kelas ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan Monitoring kadar karbon dioksida 14

11 AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Mikrokontroler AVR ATmega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap. Mikrokontroler AVR ATmega8535 telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal, Timer /Counter, PWM, analog comparator, dll (M.Ary Heryanto, 2008). Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita belajar mikrokontrolerkeluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATmega8535. Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATmega8535 adalah sebagai berikut: 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D. 2. ADC internal sebanyak 8 saluran. 3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register. 5. SRAM sebesar 512 byte. 6. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. 7. Port antarmuka SPI 8. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 9. Antarmuka komparator analog. 10. Port USART untuk komunikasi serial. 11.Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. 12. Dan lain-lainnya KONSTRUKSI ATMEGA 8535 Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program, memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah. a. Memori program ATmega8535 memiliki kapasitas memori progam sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h - 0FFFh dimana masing- Monitoring kadar karbon dioksida 15

12 masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi. b. Memori data ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM. c. memoro EEFROM ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan registerregister I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM Pin-pin pada Mikrokontroler ATmega8535 Gambar 2.6 konfigurasi pin ATmega 8535 Monitoring kadar karbon dioksida 16

13 Konfigurasi pin ATmega8535 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual Inline Package) dapat dilihat pada gambar 2.1. Dari gambar di atas dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATmega8535 sebagai berikut: 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya. 2. GND merukan pin Ground. 3. Port A (PortA0 PortA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan ADC. 4. Port B (PortB0 PortB7) merupakan pin input/output dua arah dan dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port B Pin PB6 PB5 PB4 AIN1 PB3 AIN0 PB2 PB1 T0 T1 PB0 Pin PB7 funsi khusus MISO (SPI Bus Master Input/ Slave Output) MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input) SS (SPI Slave Select Input) (Analog Comparator Negative Input) OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output) (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interrupt 2 Input) T1 (Timer/ Counter1 External Counter Input) (Timer/Counter External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output) Fungsi Khusus SCK (SPI Bus Serial Clock) 5. Port C (PortC0 PortC7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port C PC7 Pin Fungsi khusus TOSC2 ( Timer Oscillator Pin2) Monitoring kadar karbon dioksida 17

14 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 TOSC1 ( Timer Oscillator Pin1) Input/Output Input/Output Input/Output Input/Output SDA ( Two-wire Serial Buas Data Input/Output Line) SCL ( Two-wire Serial Buas Clock Line) 6. Port D (PortD0 PortD7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti yang terlihat pada tabel dibawah ini: Tabel 2.5 Fungsi Khusus Port D Pin PD7 PD6 PD5 PD4 PD3 PD2 PD1 PD0 Fungsi khusus OC2 (Timer/Counter Output Compare Match Output) ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin) OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output) OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output) INT1 (External Interrupt 1 Input) INT0 (External Interrupt 0 Input) TXD (USART Output Pin) RXD (USART Input Pin) 6. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 7. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. 8. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 9. AREFF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC. ADC (Analog to Digital Converter) pada Atmega8535 dibangun dari successive approximation ADC yang mempunyai resolusi 10 bit. Didalam Atmega8535 terdapat 8 jalur masukan untuk ADC yang dapat diaktifkan semuanya. ADC tersebut dapat dikonfigurasi secara single ended input atau differential input. Selain itu, ADC Atmega8535 mempunyai keakurasian Monitoring kadar karbon dioksida 18

15 pembacaan mencapai +/- 2 LSB, maksimum kecepatan pengambilan sampel yaitu 15kSPS (15000 sampel per detik), rentang kecepatan konversi satu jalur masukan ADC yaitu us dan rentang tegangan masukan adalah 0V sampai VCC (5V). Pada ADC modus single ended input nilai desimal hasil dari konversi analog ke digital adalah : Vref Vin ADC = Tegangan referensi (5V) = Tegangan masukan = Nilai desimal hasil konversi ADC Gambar 2.7 Blok diagram Atmega8535 Monitoring kadar karbon dioksida 19

16 2.7 MOTOR DC Motor DC (Direct Current) adalah peralatan elektromagnetik dasar yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik yang desain awalnya diperkenalkan oleh Michael faraday lebih dari seabad yang lalu (E. Pitowarno, 2006). Motor DC dikendalikan dengan menentukan arah dan kecepatan putarnya. Arah putaran motor DC adalah searah dengan arah putaran jarum jam (Clock Wise/CW) atau berlawanan arah dengan arah putaran jarum jam (Counter Clock Wise/CCW), yang bergantung dari hubungan kutub yang diberikan pada motor DC. Kecepatan putar motor DC diatur dengan besarnya arus yang diberikan. Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut kuda kerja nya industri sebab diperkirakan bahwa motormotor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. Monitoring kadar karbon dioksida 20

17 Gambar 2.8 motor D.C sederhana 2.7 RELAY Relay adalah saklar elektro-magnetik yang menggunakan tegangan DC rendah untuk menghidupkan dan mematikan suatu alat atau sistem yang terhubung dengan tegangan DC yang tinggi atau tegangan AC. Susunan relay yang paling sederhana terdiri atas kumparan kawat penghantar yang dugulung pada inti besi. Susunan kontak relay, secara umum terdiri dari: a. Normally Open (NO) : posisi saklar berada pada keadaan terbuka saat relay dalam keadaan tidak dialiri arus. b. Normally Close (NC) : posisi saklar berada pada keadaan tertutup saat relay dalam keadaan tidak dialiri arus. Gambar di bawah menunjukkan kondisi relay dengan normally open. Gambar 2.9 Keadaan Relay Saat Normally Open Monitoring kadar karbon dioksida 21

18 Berdasarkan pada prinsip dasar cara kerjanya, relay dapat bekerja karena adanya medan magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat kumparan diberikan tegangan sebesar tegangan kerja relay maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika tegangan pada kumparan dimatikan maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik saklar ke kontak NC. Pin Normally Open (NO) Pin Normally Close (NC) Pin Supply Relay Common Gambar 2.10: Konfigurasi Pin Relay Gambar 2.11: Bentuk Fisik Relay 5V Monitoring kadar karbon dioksida 22

19 2.8 REGULATOR Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek darinaik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. Ada 4 jenis regulator : 1. Regulator dengan Zener 2. Regulator ZenerFollower 3. Regulator dengan op-amp 4. Regulator dengan IC (Integrated Circuit) Regulator IC (Integrated Circuit IC regulator adalah suatu circuit/rangkaian elektronik yang terintegrasi yang berfungsi mengatur (membatasi) arus tegangan listrik yang dihasilkan oleh altenator atau sumber tegangan. Sekarang mestinya tidak perlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor dan komponen lainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator karena rangkaian semacam ini sudah dikemas menjadi satu IC regulator tegangan tetap. Salah satu metode agar dapat menghasilkan tegangan output DC stabil adalah dengan menggunakan IC 78XX untuk tegangan positif dan IC 79XX untuk tegangan negatif dalam sistem Regulator Tegangan. 1. IC 7805 untuk menstabilkan tegangan DC +5 Volt 2. IC 7809 untuk menstabilkan tegangan DC +9 Volt 3. IC 7812 untuk menstabilkan tegangan DC +12 Volt 4. IC 7824 untuk menstabilkan tegangan DC +24 Volt 5. IC 7905 untuk menstabilkan tegangan DC -5 Volt 6. IC 7909 untuk menstabilkan tegangan DC -9 Volt 7. IC 7912 untuk menstabilkan tegangan DC -12 Volt 8. IC 7924 untuk menstabilkan tegangan DC -24 Volt Komponen ini biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus ( current limiter ) dan juga pembatas suhu ( thermal shutdown ). Komponen ini hanya tiga pin dan dengan menambah beberapa Monitoring kadar karbon dioksida 23

20 komponen saja sudah dapat menjadi rangkaian catu daya yang terregulasi dengan baik.misalnya 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan 5 volt, 7812 regulator tegangan 12 volt dan seterusnya, sedangkan seri 79XX misalnya adalah 7905 dan 7912 yang berturutturut adalah regulator tegangan negatif 5 dan 12 volt. IC regulator tersebut akan bekerja sebagai regulator tegangan DC yang stabil jika tegangan input di atas atau sama dengan MIV (Minimum Input Voltage), sedangkan arus maksimum beban output yang diperbolehkan harus kurang dari atau sama dengan MC (Maximum Current) sesuai karakteristik masing-masing. Tabel 2.6: Nilai MIV dan MC IC Regulator Type number Regulation voltage Maximum current Maximum input voltage A +7V A +12V A +14.5V Berikut ini adalah gambar rangkaian dasar regulator tegangan dengan input DC stabil. Gambar 2.12: Rangkaian Dasar IC Regulator Untuk mengetahui susunan kaki IC regulator 78XX dan 79XX, dapat dilihat dari gambar berikut : Monitoring kadar karbon dioksida 24

21 Gambar 2.13: Susunan Kaki IC Regulator 78XX Keterangan : 1. INPUT 2. GND 3. OUTPUT Gambar 2.14: Susunan Kaki IC Regulator 79XX Keterangan : 1. GND 2. INPUT 3. OUTPUT Gambar 2.15: Bentuk Fisik IC Regulator Monitoring kadar karbon dioksida 25

22 2.9 Pemrograman BASCOM (Basic Compiler) Software aplikasi yang digunakan untuk pemrograman ATmega8535 adalah BASCOM (Basic Compiler) AVR. BASCOM AVR ini menggunakan bahasa tingkat tinggi yang merupakan pengembangan dari bahasa Basic. Compiler ini berfungsi untuk mengubah format program kedalam format heksadesimal agar program yang telah dibuat dapat dimengerti oleh mikrokontroler. BASCOM (Basic Compiler) AVR merupakan suatu perangkat lunak untuk memrogram hardware yang diimplementasikan pada mikrokontroler jenis AVR. Kumpulan karakter pada BASCOM terdiri dari karakter alphabet, karakter angka, dan karakter khusus. Karakter alphabet dalam BASCOM terdiri dari huruf kapital (A-Z) dan huruf kecil (a-z). Sedangkan karakter angka pada BASCOM adalah 0-9. Huruf A-H dapat digunakan sebagai bagian angka heksadesimal. Perancangan perangkat lunak dilakukan dengan membuat diagram alir terlebih dahulu dari perangkat lunak yang akan direalisasikan. Pemograman yang akan dibuat adalah dalam bahasa Basic program GetADC Untuk pemrograman konversi sinyal analog ke digital dengan menggunakan software BASCOM-AVR version terdapat perintah getadc yang berfungsi sebagai konversi sinyal analog yang berasal dari transducer ke sinyal digital. Pada ATmega8535 terdapad 8 channel pin ADC yang terdapat pada PORTA. Monitoring kadar karbon dioksida 26