Jurnal Cendekia Vol 11 No 1 Jan 2013 ISSN PERANCANGAN ALAT PENJERNIH UDARA RUANG TERTUTUP MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51

Transkripsi

1 PERANCANGAN ALAT PENJERNIH UDARA RUANG TERTUTUP MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51 Oleh: Farrady Alif Fiolana ABSTRAK Perkembangan teknologi mengarahkan manusia untuk memudahkan pekerjaanya dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini menyangkut dalam semua bidang. Sehingga manusia semakin makmur dan sejahtera. Peran teknologi dalam bidang kesehatan sangatlah penting. Misalnya suatu penyakit yang dulu tidak terdeteksi, sekarang dengan bantuan teknologi bisa terdeteksi dan dapat dilakukan penanganan. Sisi lain dari perkembangan teknologi tersebut, manusia juga dapat menciptakan suatu teknologi yang memiliki efek samping yang dapat merugikan kesehatan para konsumennya. Contohnya pada industri rokok yang berkembang sangat pesat saat ini. Meskipun sudah terdapat label peringatan akan bahaya rokok pada setiap kemasan rokok, namun kenyataannya rokok tidak dapat dipisahkan dari kehidupan sebagian masyarakat. Untuk menghindari efek rokok bagi sebagian masyarakat lain yang tidak mengkonsumsi rokok, maka dibuatlah prototipe sistem pendeteksi asap rokok yang secara otomatis akan membuang asap rokok. Sehingga efek asapnya tidak akan sampai mengenai orang lain. Terutama pada ruangan tertutup yang sangat berbahaya bagi para perokok pasif. Sistem pendeteksi asap rokok ini menggunakan sensor AF-30 yang berfungsi untuk mendeteksi asap dari rokok. Dari sensor itu akan dikirimkan informasi ke komparator menjadi data. Kemudian data tersebut diproses oleh mikrokontroler AT89S51. Setelah diproses sedemikian rupa, dari mikrokontroler AT89S51 akan mengirimkan instruksi ke driver relay sebagai penggerak blower sebagai penghisap dan pembuang asap rokok. Kata kunci: asap rokok, blower, mikrokontroler AT89S51, sensor AF-30 ABSTRACT The development of technology leads people to facilitate his work in everyday life. This concerns in all areas. So that people increasingly prosperous. The role of technology in the health field is very important. For example, a disease that had not detected, now with the help of technology can be detected and may be done handling. The other side of the development of these technologies, people can also create a technology that has side effects that can harm the health of consumers. For example in the tobacco industry that is growing very rapidly. Although it is a label warning of the dangers of smoking on each pack of cigarettes, cigarette but in fact cannot be separated from the lives of most people. To avoid the effects of smoking for some people who do not consume cigarettes, then made a smoke detection system prototype which will automatically get rid of cigarette smoke. So that the effect of the smoke will not be until about others. Especially in confined spaces that are dangerous to passive smokers. A smoke detection system uses sensors AF-30 which is used to detect smoke from cigarettes. From the sensor information will be sent to the comparator into data. Then the data is processed by the microcontroller AT89S51. After being processed in such a way, 22

2 from AT89S51 microcontroller will send instructions to the relay driver as the driver of a suction blower and exhaust smoke Keywords: blower, cigarette smoke, microcontroller AT89S51, sensor AF-30 I. PENDAHULUAN Dalam kehidupan bermasyarakat, manusia selalu berusaha untuk menciptakan suatu kehidupan yang lebih baik. Hal ini terlihat ketika semakin banyak diciptakan teknologi yang semakin lama semakin canggih. Perkembangan teknologi yang pesat ini turut membantu memudahkan manusia dalam menciptakan suasana kehidupan yang lebih sehat, seperti pengolahan limbah sampah. Pada saat ini rokok diciptakan dengan menggunakan bantuan teknologi, namun apabila diteliti lebih dalam, rokok sebenarnya sangat tidak baik untuk kesehatan bahkan sangat berbahaya, tetapi banyak sekali orang yang tidak mempedulikan kesehatan mereka. Setiap manusia cenderung ingin mendapatkan kenikmatan dengan caranya sendiri walaupun sebenarnya itu tidak baik. Rokok sudah menjadi bagian semua lapisan masyarakat mulai dari anak-anak yang belum cukup umur, anak-anak muda, orang dewasa baik laki laki maupun perempuan, bahkan manula. Merokok sendiri sangat populer di kampus. Tentunya asap rokok sangat mengganggu lingkungan disekitarnya bagi orang yang tidak merokok. Menurut para ahli asap rokok lebih berbahaya bila dihirup oleh orang yang tidak merokok. Rokok akan menghasilkan asap rokok sebagai hasil dari tembakau yang dibakar sehingga dapat mengganggu orang yang tidak merokok di dalam ruangan. II. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT A. Perancangan Diagram Blok Sistem Rangkaian instrumen sistem secara keseluruhan ditunjukan pada Gambar 1. berikut ini: Gambar 1. Diagram Blok Sistem Proses perencanaan alat ini terdiri dari beberapa tahap seperti tertera dalam blok diagram di atas. 1) Sensor AF-30 akan mendeteksi asap rokok dari orang yang merokok. 2) Kemudian dikuatkan oleh OP-AMP dan kemudian memberikan suatu input pada mikrokontroler. 3) Pembacaan data dari mikrokontroler kemudian mengaktifkan driver relay. 4) Relay dan blower akan kerja aktif. Sehingga dapat membuang asap rokok di dalam ruangan. 1. Sensor AF-30 Rangkaian sensor yang dibahas pada alat ini adalah rangkaian sensor AF-30 fungsinya untuk mendeteksi keberadaan asap rokok. Pada alat ini penempatan sensorberada di dalam ruangan agar bisa mendeteksi asap rokok yang terbuang. Secara fisik komponen AF-30 berupa semikonduktor dengan dua kaki mirip dengan kondensator. Jika sensor tersebut mendeteksi keberadaan gas-gas tersebut diudara dengan tingkat konsentrasi tertentu, maka sensor akan menganggap terdapat asap rokok diudara. Ketika sensor mendeteksi keberadaan gas-gas tersebut, maka resistansi elektrik sensor akan turun. Dengan memanfaatkan prinsip kerja dari sensor AF-30 ini, 23

3 kandungan gas-gas tersebut dapat diukur. Cara mendeteksi asap rokok yaitu dengan meletakkan sensor AF-30 di dalam suatu ruangan, bila di dalam ruangan tersebut terdapat asap rokok, maka sensor akan mengeluarkan sinyal hambatan yang nantinya akan diolah oleh IC. 2. Rangkaian Mikrokontroler Rangkaian ini sebagai CPU board yang berfungsi sebagai pengendali utama dari keseluruhan sistem atau dapat disebut sebagai otak. Rangkaian ini dilengkapi dengan port-port dimana CPU board dapat berhubungan dengan modul-modul pendukung yang lain. Pada rangkaian ini dipasang osilator kristal sebesar 12 MHz yang berfungsi sebagai pembangkit pulsa internal dan dua buah kapasitor 30pF yang berfungsi untuk menstabilkan frekuensi. Hal ini berarti bahwa dalam satu detik akan ada machine cycle atau dengan kata lain setiap satu machine cycle akan memakan waktu 1 mikro detik, penentuan frekuensi kristal sebesar 12 MHz memudahkan untuk mengubah-ubah data pada penggunaan pewaktu karena periode detak pewaktuannya tidak ganjil. 3. Driver Relay Driverrelay yang digunakan pada perancangan alat ini adalah normaly open. Tegangan dari mikrokontroler dihubungkan ke terminal kontaktor. Bila ada arus melalui kumparan (coil) kontaktor, maka inti magnet menghasilkan medan magnet yang menarik armature, sehingga kontaknya bekerja (menutup atau membuka). Relay ini dilengkapi dengan pegas pada kontak geraknya, sehingga kontaknya akan kembali pada posisi semula bila arus dalam kumparan diputus.memberikan catu daya pada komponen-komponen dalam blok diagram di atas. Jika portrelay digunakan, input-an driver di-set pada logiclow (0) maka akan ada tegangan VB yang digunakan untuk bias Transistor BD139. R1 VB x VCC R1 R2 Untuk R1 = R2, maka VB = ½ x VCC = ½ x 5v = 2,5v Tegangan ini akan membias BD139 dan akan ON. Tegangan Relay aktif dan blower bekerja. Kondisi ini terjadi saat AF-30 merespon asap perokok. Jika port Vdd di-set pada logic 1 maka tegangan logic 1 pada port adalah = 4,8V sehingga terjadi tegangan VB sebagai berikut: VB = ½ x 0,2V = 0,1V. B. Perancangan Diagram Alir Sistem Alur proses sistem secara global ditunjukkan pada Gambar 2. Saat sistem pertama kali dinyalakan akan dilakukan inisialisasi, konfigurasi dan deklarasi dari seluruh rangkaian sistem yang saling terhubung. Waktu yang dibutuhkan untuk hal tersebut sekitar 30 detik. Pembacaan oleh sensor asap AF-30 akan memberikan sinyal input kepada mirkokontroler yang selanjutnya akan diproses untuk memberikan sinyal output ke driverrelay untuk menyalakan blower. C. Pembuatan Alat Pembuatan alat dilakukan pada perangkat pendukung terlebih dahulu yaitu regulator tegangan sebagai sumber tegangan pada perangkat utama seperti sensor asap AF- 30, mikrokontroler, driverrelay dan blower. 24

4 Gambar 2. Diagram Alir Sistem 1. Regulator Tegangan Regulator tegangan yang digunakan adalah +12 volt DC sebagai input rangkaian driverrelay, +9 volt DC sebagai input rangkaian sensor asap AF-30 sedangkan +5 volt DC untuk rangkaian mikrokontroler. IC regulator tipe LM7812, LM7809 dan LM7805 digunakan dalam rangkaian ini sebagai stabilizer tegangan sehingga tidak mempengaruhi kinerja dari sistem. 2. Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroler AT89S51 digunakan sebagai pusat kontrol utama. Pada PORTB digunakan sebagai baris input dari sensor asap, PORTB.2 dihubungkan dengan pin output dari sensor. Sedangkan pada PORTA digunakan sebagai baris output yang dihubungkan dengan driverrelay untuk mengaktifkan blower. III. PENGUJIAN DAN PENGUKURAN Sebelum rancangan alat diaplikasikan kedalam satu sistem, maka dilakukan pengujian, pengukuran dan analisa baik secara hardware maupun software. Hal ini dilakukan guna mengetahui karakteristik dan kemampuan peralatan yang dibuat apakah sudah sesuai dengan yang telah direncanakan. Dengan demikian dapat dilakukan evaluasi apabila terjadi trouble dan mempermudah dalam melakukan perbaikan kembali. A. Pengujian Sumber Tegangan Pada pengukuran sumber tegangan (catu daya) diperlukan sebuah multimeter yang sebelumnya telah dipilih pada posisi Voltmeter, untuk pengukuran tegangan DC (direct current) digunakan voltmeter khusus untuk tegangan DC, demikian pula untuk tegangan AC (alternating current) digunakan voltmeter untuk sumber tegangan AC, kemudian voltmeter ini dihubungkan dengan catu daya yang akan diukur. Untuk diperhatikan bahwa pada tegangan DC harus terlebih dahulu diketahui antara tegangan positif maupun ground-nya, sehingga tidak salah dalam meletakkan probe pada sumber tegangan yang akan diukur. Pada pengukuran sumber tegangan AC pemasangan probe pada sumber tegangan bisa di bolak-balik. Pada instrumen ini dibutuhkan supply tegangan sebesar +5 VDC pada blok rangkaian mikrokontroler dan pada blok rangkaian sensor tegangan +9 VDC, serta tegangan +12 VDC pada blok output. B. Pengujian Mikrokontroler Pengujian Pengujian rangkaian mikrokontroler dilakukan dengan langkah sebagai berikut : 1. Dibuat rangkaian 8 LED dengan anoda ke +5V dan ditambah dengan resistor 220 Ω. 2. IC AT89S51 diberi tegangan +5V 3. LED dihubungkan dengan P1 4. Dibuat program dengan bahasa assembler. Pada port P1 diberikan nilai low. berikut : Start : End Listing programnya sebagai Mov P0,#00h Mov P1,#00h Mov P2,#00h Mov P3,#00h Jmp Start 25

5 5. Jika LED menyala makaport P1 IC AT89S51 dalam keadaan baik. Selanjutnya mengukur Port P0, P2 dan P3 sama seperti penjelasan yang di lakukan pada Port P1. C. Pengujian Sistem Pengujian sistem ini dilakukan setelah semua pengujian perbagian dilakukan dan tidak ditemukan masalah, sehingga pengujian bisa berjalan dengan baik. Pengujian dilakukan dengan cara meletakan sensor dalam ruangan tertutup kemudian dalam ruangan tersebut dibuat berasap sehingga sensor mendeteksi asap tersebut dan menjalankan sistem yang menggerakan blower untuk menghisap asap tersebut sampai asap yang ada dalam ruangan tersebut bersih kembali. IV. PENUTUP A. Kesimpulan Dari pembuatan alat dan hasil pengujian pada alat Penggunaan Mikrokontroler AT89S51 Untuk Pengaturan Blower Pembersih Asap Rokok Pada Ruangan Tertutup, maka pada tugas akhir ini dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Dari hasil pengujian yang meliputi pengujian perangkat keras dan perangkat lunak diketahui bahwa alat ini dapat beroperasi sesuai dengan rencana. 2. Dalam aplikasinya, penempatan sensor sangat berpengaruh dan pemfokusan area yang dapat dideteksi oleh sensor perlu dilakukan agar alat bisa bekerja lebih efektif. 3. Dengan adanya alat ini diharapakan dapat menjadi salah satu alternatif dalam menjaga kebersihan atau kualitas udara yang ada di dalam ruangan, dan untuk mengurangi polutan itu sendiri. 4. Tingkat ketelitian yang belum mencapai taraf yang diharapkan dapat mengganggu proses sistem untuk bekerja maksimal. 5. 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. B. Saran Dalam perencanaan dan pembuatan alat ini masih terdapat hal-hal yang masih bisa dikembangkan untuk kesempurnaan alat diantaranya adalah: 1. Tingkat ketelitian yang belum mencapai nilai sempurna, dikarenakan tidak adanya alat pengukur dari gas-gas yang dibutuhkan, sehingga proses kalibrasi menjadi satu-satunya cara yang digunakan dalam pengambilan data. 2. Rangkaian elektronik dan sensor yang rentan dengan kerusakan sehingga dibutuhkan ketelitian dalam proses perancangan dan pengujian. 3. Sensitifitas alat yang masih sangat sulit menemukan nilai yang tepat menjadi kendala yang cukup berarti. 4. Diharapkan pengunaan sensor yang tepat dan sesuai dengan kebutuhan serta memiliki sensitifitas yang tinggi, agar sistem dapat bekerja lebih baik lagi. 26

6 DAFTAR PUSTAKA Andi.Nalwan, Paulus, Panduan praktis teknik antarmuka dan pemrograman mikrokontroler AT89S51, PT Elex Media Komputindo, Jakarta, Budiharto, Widodo, Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler, Elex Media Komputindo, Jakarta, Halkias, Millman, Elektronika terpadu, Erlangga, Jakarta, Malvino, Albert Paul, Prinsip-prinsip Elektronika terj. Alb. Joko Santoso, Salemba Teknika, Jakarta, Team IE, Panduan Dasar Mikrokontroler Keluarga MCS-51, Innovative Electronics, Surabaya,