DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN MINIATUR PENGATUR KECEPATAN KIPAS VENTILASI MENGGUNAKAN TGS2442 BERBASIS ATMEGA8 SKRIPSI YOSEF ANDREAN SIMATUPANG DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM MEDAN 2017

2 RANCANG BANGUN MINIATUR PENGATUR KECEPATAN KIPAS VENTILASI MENGGUNAKAN TGS2442 BERBASIS ATMEGA8 SKRIPSI Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Mencapai Gelar Sarjana Sains YOSEF ANDREAN SIMATUPANG DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM MEDAN 2017

3 PERSETUJUAN Judul : RANCANG BANGUN MINIATUR PENGATUR KECEPATAN KIPAS VENTILASI MENGGUNAKAN TGS2442 BERBASIS ATMEGA8 Kategori : Skripsi Nama : Yosef Andrean Simatupang Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Disetujui di Medan, 2017 PEMBIMBING I PEMBIMBING II Prof.Dr.Marhaposan Situmorang Junedi Ginting, S.Si, M.Si NIP NIP Diketahui/ disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr. Perdinan Sinuhaji, MS NIP

4 PERNYATAAN RANCANG BANGUN MINIATUR PENGATUR KECEPATAN KIPAS VENTILASI MENGGUNAKAN TGS2442 BERBASIS ATMEGA8 SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Agustus 2017 Yosef Andrean Simatupang

5 PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala anugrah dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul RANCANG BANGUN MINIATUR PENGATUR KECEPATAN KIPAS VENTILASI MENGGUNAKAN TGS2442BERBASIS ATMEGA8 skripsi ini disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi program setara satu (S1) jurusan Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa selama proses hingga terselesaikannya penyusunan Skripsi ini banyak mendapat kontribusi dari berbagai pihak. Dengan kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesarbesarnya atas segala bantuan, dukingan secara saran yang telah diberikan. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: Kedua orang tua saya yang telah banyak membantu dan memberikan dukungan penuh kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. BapakDr. PerdinanSinuhaji, MS, sebagaiketuadepartemenfisika FMIPA USU. BapakProf.Dr.Marhaposan Situmorang sebagai pembimbing I danpembimbing II Bapak Junedi Ginting S.Si. M.Si, yang telahbekontribusimembantupenulisdalammemberikan ide, saran, kritikdanbimbingannyakepadapenulisselamapenulismengerjakanskripsiini. SeluruhStafPengajar / Pegawai program studifakultas MIPA Universitas Sumatera Utara. BuatTeman-temansayasemasakuliah yang dariawalselalumembermotivasidansemangatdalammenyelesaikanskripsiini. Buat adik stambuk saya Yossy Irma Marbun yang selalu memberikan semangat kepada saya.

6 Semuapihak yang tidakdapatdisebutkansatu per satu, terimakasihatassemuabantuannyadalammenyelesaikanskripsiini. Penulis menyadari bahwa dalam Skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu penulis mohon maaf apabila terdapat banyak kekurangan dan kesalahan. Akhir kata penulis berharap semoga Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis maupun orang lain yang membacanya Amin.

7 ABSTRAK Pada tugas akhir ini penulis membahas masalah yang berjudul Rancang Bangun Miniatur Pengatur Kecepatan Kipas Ventilasi Menggunakan Tgs2442 Berbasis Atmega8. Alat ini berfungsi untuk menetralisir asap pada ruangan smoking area. Dalam hal ini simulasi dilakukan dengan menggunakan Mikrokontroler ATMega 8, sensor TGS2442, sensor DHT11,Driver kipas,buzzer Mini, dan LCD. Mikrokontroler mempunyai input berbentuk tegangan yang diberikan sensor TGS2442, sensor ini akan mendeteksi objek adanya asap yang berada didalam ruangan dan mikrokontroler membaca tegangan. Sensor DHT11 akan memonitoring suhu yang ada pada ruangan, dan apabila suhu mencapai suhu maksimum yang ditentukan maka buzzer mini akan bunyi, sehingga alat ini bekerja secara otomatis. Kata kunci: ATMega8, DHT11, LCD, TGS2442

8 ABSTRACT In this final project the author discusses the issue entitled "Design of Miniature Speed Fan Speed Fan Regulator Using Tgs2442 Based Atmega8". This tool serves to neutralize the smoke in the smoking area. In this case the simulation is done using ATMega 8 Microcontroller, TGS2442 sensor, DHT11 sensor, fan driver, Mini Buzzer, and LCD. Microcontroller has a voltage input given TGS2442 sensor, this sensor will detect the object of smoke that is in the room and the microcontroller reads the voltage.. The DHT11 sensor will monitor the existing temperature in the room, and when the temperature reaches the specified maximum temperature then the mini buzzer will sound, so the tool works automatically. Keywords: ATMega8, DHT11, LCD, TGS2442

9 DAFTAR ISI PERSETUJUAN PERNYATAAN PENGHARGAAN ABSTRAK DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN i ii iii v vi ix xi xii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian 3 BAB 2 TEORI 2.1. Sensor TGS Pengertian Sensor TGS Prinsip Kerja Sensor TGS2442 4

10 2.2. Sensor DHT Pengertian Sensor DHT Struktur Sensor DHT Mikrokontroler ATMega Pengertian ATMega Memori AVR ATMega Timer/Counter Komunikasi Serial ATMega Driver Kipas Buzzer Mini 20 BAB 3 PERANCANGAN ALAT 3.1. Diagram Blok Penjelasan Diagram Blok Perancangan Rangkaian Power Supply Perancangan Rangkaian Sensor DHT Perancangan Rangkaian Sensor TGS Perancangan Rangkaian ATMega Perancangan Driver Motor Flowchart Jadwal Penelitian 28 BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN 4.1. Pengujian Rangkaian Power Supply 29

11 4.2. Pengujian Rangkaian Sensor DHT Pengujian Mikrokontroler ATMega Pengujian Rangkaian TGS Pengujian Driver Motor 39 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran 40 DAFTAR PUSTAKA

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 1 5 Gambar 2 5 Gambar 3 7 Gambar 4 9 Gambar 5 12 Gambar 6 13 Gambar 7 15 Gambar 8 17 Gambar 9 19 Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar 19 33

13 Gambar Gambar Gambar Gambar 23 39

14 DAFTAR TABEL Tabel 1 36

15 DAFTAR LAMPIRAN Rangkaian Lengkap Program Lengkap Data Sheet

16 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Udaramerupakansalahsatusumberkehidupanmanusia yang dapatdiperolehsecarabebas.baikburuknyakualitasudaradapatmempengaruhikeseha tandanaktifitasmanusia.udara yang bersihdapatmenyebabkanseseorangmerasanyamanberada di suatutempattertentu, sehinggadapatmelakukanaktifitassecarabaikdanmenyenangkan.sebaliknyakualitas udara yang burukakibatadanyapolusi, justrudapatmengganguaktifitaskehidupankarenatercemarberbagaimacambahanrac un yang berasaldaripolusialam, polusikendaraanmaupunpolusiasaprokok yang membahayakanbagikesehatanmanusia. Terutama pada (Smoking room/smoking area) biasanya tertutup rapat agar tidak mencemari udararuangan yang berada disekitarnya dan untuk membantu sirkulasi udara pada ruangan tersebut(smoking room/smoking area) menggunakan ventilasi (exhaust fan)dan biasanya terpasang pada dindingatau pada ventilasi yang berfungsi sebagai sirkulasi udara pada rungan tersebut. Ventilasi (Exhaust fan)inibiasanya bekerja dengan kecepatan konstan dan ada beberapa yang memiliki fasilitas pengaturankecepatan secara manual. Apabila dilihat dari segi efisiensi energi, akan terjadi pemborosan dayapada saat kondisi ruangan bersih dan bebas dari asap serta menstabilkan suhu di dalam ruangan tersebut dalam waktu yang relatif singkat namunberulang-ulang, sehingga tidak efektif apabila harus mengatur kecepatan, mematikan danmenghidupkan kembali secara manual. Misalkan pada saat penggunaan ruangan, akan ada jedawaktu ruangan tersebut digunakan atau tidak, namun biasanya walaupun ruangan tersebut tidakdigunakan untuk merokok exhaust fan tetap berputar atau menyala. Sehingga sirkulasi ruangan dan suhu ruangan stabil. Untuk mengurangi pemborosan energi tersebut diperlukan suatu sistem kontrol secara otomatis untuk menurunkan kecepatan atau mematikan exhaust fan pada saat kondisi udara pada ruangan bersih tidak tercemar dengan asap rokok dan ketika suhu didalam ruangan stabil.

17 Berdasarkan hal tersebut, maka penulis bermaksud melakukan perancangan yang bertujuan untuk Tujuan dari perancangan alat ini adalah membuat suatu alat kontrol otomatis untuk exhaust fan menggunakan parameter TGS2442 sebagai indikator keadaan ruangan. Dengan demikian asap rokok dan suhu yang ada didalam ruangan akan baik. Jadi dari perancangan alat ini, penulis mengambil judul yaitu RANCANG BANGUN MINIATUR PENGATUR KECEPATAN KIPAS VENTILASI MENGGUNAKAN TGS2442BERBASIS ATMEGA8. Dengan perancangan alat ini diharapkan dapat membantu mengatur sirkulasi udara dan suhu di sebuah smoking room/smoking area pada gedung perkantoran atau instansi dan di tempattempat umum yang menyediakan tempat untuk merokok dengan menggunakan exhaust fan dengan kontrol otomatis. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, dapat dirumuskan permasalahan yaitu bagaimana membuat alat untuk mengatur sirkulasi udara dan suhu di sebuah smoking area pada gedung perkantoran dan ditempat - tempat umum dengan sistem kontrol otomatis. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam perancangan alat tugas akhir ini hanya untuk ruangan khusus perokok (smoking room/smoking area) dan untuk ukuran ruangan atau dimensi ruangan belum diketahui dengan pasti.

18 1.4 Tujuan Penelitian 1. Mengetahui prinsip dan cara kerja dari alat rancang bangun miniatur pengatur kecepatan kipas ventilasi menggunakan TGS2442 dan berbasis ATMega8. 2. Mengetahui Fungsi setiap komponen yang terdapat pada alat ini Manfaat Perancangan Alat Dengan perancangan alat ini diharapkan dapat membantu mengatur sirkulasi udara di sebuah smoking room/smoking area pada gedung perkantoran atau instansi dan di tempat-tempat umum yang menyediakan tempat untuk merokok dengan menggunakan ventilasi (exhaust fan) dengan kontrol otomatis. Dan menjaga pemborosan daya ketika pengaturan secara manual.

19 BAB 2 TEORI 2.1. Sensor TGS Pengertian Sensor TGS2442 Sensor gas menggunakan TGS2442 sebagai sensor yang dapat mengukur kadar gas Carbon Monoxide dalam udara.keluaran sensor ini berupa output analog, jadi langsung dapat dihubungkan melalui interface adc internal mikrokontroller Atmega8. Sesuai datasheet dari sensor gas, fitur yang dimiliki oleh sensor gas tipe TGS2442 adalah sebagai berikut : 1. Range deteksi ppm. 2. Hambatan sensor 6.81 kω kω dalam udara. 3. Tegangan catu daya 5 volt PRINSIP KERJA TGS2442 menggunakan struktur multilayer sensor.menampilkan TGS2442 baik selektivitas untuk karbon monoksida, sehingga ideal untuk memonitoring kandungan CO. Dengan keberadaan CO, sensor konduktivitas meningkat tergantung pada konsentrasi gas di udara. Fitur-fitur yang terdapat pada sensor TGS2442 adalah sedikit mengkonsumsi daya, Sensitifitas yang tinggi terhadap kandungan CO, Ukuran yang minimalis, sensitifitas yang rendah terhadap kandungan uap alcohol, harga yang terjangkau dan dapat digunakan untuk jangka waktu yang lama, dan ketergantungan tehadap kelembaban yang rendah. Aplikasi yang menggunakan sensor TGS2442 adalah pendeteksi kandungan CO, pengukur kualitas udara, dll.

20 Gambar 1. Sensor Gas Carbon Monoxide TGS2442 Pada gambar grafik dibawah ini menampilkan karakteristik sensitifitas dari sensor TGS2442, semua data yang telah dikumpulkan pada kondisi uji standar. Sumbu y mengindikasikan rasio dari resistansi sensor (Rs/Ro) dimana : Rs = Resistansi sensor gas yang ditampilkan pada berbagai konsentrasi. Ro=Resistansisensor pada 100ppm CO. Tegangan output sensor gas TGS2442 berupa tegangan analog yang dapat langsung dihubungkan pada ADC internal Atmega8535. Sebelum output sensor ini dibaca, terlebih dahulu diberikan PWM (Pulse With Modulation) pada pin PWM1A dan PWM2A, lebih jelasnya lihat Gambar. Gambar 2. Heating Cycle Sensor TGS2442 Persamaan[1] dan persamaan[2] diambil dari datasheet sensor TGS2442 untuk menghitung nilai RS (Resistansi Sensor) output sensor pada Gambar 2 diatas.

21 .. (2.1) Keterangan: RS = Resistansi sensor (kω) Vc = Tegangan input sensor (5.1v) RL = Resistansi beban output (10kΩ) Vout = Tegangan output sensor (volt) RO = nilai hasil kalibrasi (34,633) Nilai RO didapatkan dengan melakukan pengukuran pada udara bersih dengan suhu ruangan rata rata 25ºC. Hasil output berupa tegangan pada Tabel 1 diolah menggunakan persamaan[1] dan didapat nilai resistansi sensor(rs) ketika mendeteksi gas karbon. Nilai resistansi yang didapat dari perhitungan dengan persamaan[1] dibagi dengan nilai resistansi sensor tanpa terdeteksi gas (RO) dan menghasilkan nilai rasio yang dapat dibandingkan pada grafik datasheet sensor TGS2442 untuk memperoleh kadar gas yang terdeteksi (ppm) 2.2. Sensor suhu DHT Pengertian sensor suhu DHT11 DHT11 adalah salah satu sensor digital yang dapat mengukur dua parameter suhu dan kelembaban udara. Didalam sensor ini terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negatif Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu,sebuah sensor kelembapan tipe resisitif dan sebuah mikrokontroler 8-bit yang mengolah kedua sensor tersebut dan mengirimkan hasilnya ke pin output

22 dengan format single-wire bi-directional (kabel tunggal 2 arah). Jadi walaupun kelihatannya kecil, DHT11 ini ternyata melakukan fungsi yg cukup kompleksmemiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka module ini menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya.dht11 termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti-interference. Ukurannya yang kecil, dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter, membuat produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasi-aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban Struktur Sensor DHT11 Gambar 3 : Bentuk Fisik DHT11 Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa untuk mensensing objek suhu dan kelembaban pada 1 module yang dimana memiliki output sinyal digital yang sudah terkalibrasi. Module sensor ini tergolong kedalam elemen resistif seperti perangkat pengukur suhu seperti contohnya yaitu NTC. Keunggulan dari sensor DHT11 dibanding dengan yang lainnya antara lain memiliki kualitas pembacaan data sensing yang sangat baik, responsif (cepat dalam pembacaan kondisi ruangan), serta tidak mudah terinterverensi.

23 Pada setiap sensor DHT11 ini memiliki fitur untuk kalibrasi dari kelembaban ruang kalibrasi, dan itu kalibrasinya cukup akurat. Koefisien kalibrasi yang disimpan dalam memori program OTP, sensor internal mendeteksi sinyal dalam proses yang dapat disebut dengan koefisien kalibrasi. Sensor ini memiliki empat kaki, yaitu pin VCC, Data, NC, dan GND. Spesifikasi dan konfigurasi pin Pin 1 : Vcc v DC Pin 2 : Data / serial data (single bus) Pin 3 : NC, not used Pin 4 : GND Supply Voltage: +5 V Konsumsi arus : measurement 0.3mA, standby 60µA Periode sampling : lebih dari 2 detik Temperature range : 0-50 C error of ± 2 C Humidity : 20-90% RH ± 5% RH error Interface : Digital Resolusi pengukuran: 16 Bit 2.3. Mikrokontroler Atmega PengertianATMega8 Mikrokontroler adalah sebuah system microprocessor dimana didalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock dan peralatan internal lainnya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai. Sehingga kita tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya. AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya terdapat berbagai macam fungsi. Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator eksternal karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu

24 kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 byte sampai dengan 512 byte. Mikrokontroler ATMega8 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang berkeluarga sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328, dll. Yang membedakan antara mikrokontroler yang saya sebutkan tadi antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll).dari segi ukuran fisik, ATMega8 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler yang saya sebutkan diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega8 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, dll. Gambar 4. Gambar Mikrokontroler ATMega8 Seperti yang kita lihat ATMega8 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperial lainnya.

25 ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8. VCC Merupakan supply tegangan digital GND Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding. Port B (PB7...PB0) Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin 7 yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/Counter2 maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer. Port C (PC5 PC0) Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak

26 diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa 8 minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja Port D (PD7 PD0) Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O. Avcc Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter. AREF Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Register ini di-update setelah operasi ALU (Arithmetic Logic Unit) hal tersebut seperti yang tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian Instruction Set Reference. Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang 10 penggunaan kebutuhan instrukasi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah

27 setelah kembali dari interupsi. Namun hal tersebut harus dilakukan melalui software. Berikut adalah gambar status register Gambar 6. Status Register ATMega8 Bit 7(I) Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set agar semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk perintah interupsi individual akan di jelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang individual maupun yang secara umum akan di abaikan. Bit ini akan dibersihkan atau cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi di jalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat diset dan di-reset melalui aplikasi dan intruksi SEI dan CLL. Bit 6(T) Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instructions BLD (Bit Load) and BST (Bit Store) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dalam Register File dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan instruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat disalin ke dalam bit di dalam register pada Register File dengan menggunakan perintah BLD. Bit 5(H) Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatika BCD.

28 Bit 4(S) Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah ekslusif di antara Negative Flag (N) dan two s Complement Overflow Flag (V) Bit 3(V) Merupakan bit Two s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi aritmatika dua komplemen. Bit 2(N) Merupakan bit Negative Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil negative di dalam sebuah fungsi logika atai aritmatika. Bit 1(Z) Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah jasil nol 0 dalan sebuah fungsi aritmatika atau logika. Bit 0(C) Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa dalam sebuah aritmatika atau logika

29 2.3.2 Memori AVR ATMega8 Gambar 7. Peta Memori ATMega8 Memori atmega terbagi menjadi tiga yaitu : 1. Memori Flash Memori flash adalah memori ROM tempat kode-kode program berada. Kata flash menunjukan jenis ROM yng dapat ditulis dan dihapus secara elektrik. Memori flash terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian aplikasi dan bagian boot. Bagian aplikasi adalah bagian kode-kode program apikasi berada. Bagian boot adalah bagian yang digunakan khusus untuk booting awal yang dapat diprogram untuk menulis bagian aplikasi tanpa melalui programmer/downloader, misalnya melalui USART. 32 General purpose registers 64 I/O registers Additional I/O registers Internal RAM Flash Boot Section EEPROM Memori Data Memori data adalah memori RAM yang digunakan untuk keperluan program. Memori data terbagi menjadi empat bagian yaitu : 32 GPR (General Purphose Register) adalah register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh ALU (Arithmatich Logic Unit), dalam instruksi assembler setiap instruksi harus melibatkan GPR. Dalam bahasa C biasanya

30 digunakan untuk variabel global atau nilai balik fungsi dan nilainilai yang dapat memperingan kerja ALU. Dalam istilah processor komputer sahari-hari GPR dikenal sebagai chace memory. I/O register dan Aditional I/O register adalah register yang difungsikan khusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroler seperti pin port, timer/counter, usart dan lain-lain. Register ini dalam keluarga mikrokontrol MCS51 dikenal sebagi SFR(Special Function Register). 3. EEPROM EEPROM adalah memori data yang dapat mengendap ketika chip mati (off), digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap gangguan catu daya Timer/Counter 0 Timer/counter 0 adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah sumber pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas 8-bit atau 256 cacahan. Timer/counter dapat digunakan untuk : 1. Timer/counter biasa 2. Clear Timer on Compare Match (selain Atmega 8) 3. Generator frekuensi (selain Atmega 8) 4. Counter pulsa eksternal Komunikasi Serial Pada ATMega 8 Mikrokontroler AVR Atmega 8 memiliki Port USART pada Pin 2 dan Pin 3 untuk melakukan komunikasi data antara mikrokontroler dengan mikrokontroler ataupun mikrokontroler dengan komputer. USART dapat difungsikan sebagai transmisi data sinkron, dan asinkron. Sinkron berarti clock yang digunakan antara transmiter dan receiver satu sumber clock. Sedangkan asinkron berarti transmiter dab receiver mempunyai sumber clock sendiri-sendiri. USART terdiri dalm tiga blok yaitu clock generator, transmiter, dan receiver.

31 Gambar 8. Blok USART Clock Generator Clock generator berhubungan dengan kecepatan transfer data (baud rate), register yang bertugas menentukan baud rate adalah register pasangan USART transmiter Usart transmiter berhubungan dengan data pada Pin TX. Perangkat yang sering digunakan seperti register UDR sebagi tempat penampungan data yang akan ditransmisikan. Flag TXC sebagai akibat dari data yang ditransmisikan telah

32 sukses (complete), dan flag UDRE sebagai indikator jika UDR kosong dan siap untuk diisi data yang akan ditransmisikan lagi. USART receiver Usart receiver berhubungan dengan penerimaan data dari Pin RX. Perangkat yang sering digunakan seperti register UDR sebagai tempat penampung data yang telah diterima, dan flag RXC sebagi indikator bahwa data telah sukses (complete) diterima Driver Kipas Kipas angin dipergunakan untuk menghasilkan angin. Fungsi yang umum adalah untuk pendingin udara, penyegar udara, ventilasi(exhaust fan), pengering (umumnya memakai komponen penghasil panas). Kipas angin juga ditemukan di mesin penyedot debu dan berbagai ornamen untuk dekorasi ruangan. Disini driver kipas menggunakan PWM dimanapwm adalah pengaturan lebar pulsa modulasi atau PWM merupakan salah satu teknik yang ampuh yang digunakan dalam sistem kendali (control system) saat ini. Pengaturan lebar modulasi dipergunakan di berbagai bidang yang sangat luas, salah satu diantaranya adalah: speed control (kendali kecepatan), power control (kendali sistem tenaga), measurement and communication (pengukuran atau instrumentasi dan telekomunikasi). Di dalam tutorial yang akan saya bahas kali ini akan mengajak anda mengenal dasar-dasar PWM dan implementasi PWM dengan menggunakan microcontroller.modulasi lebar pulas (PWM) dicapai/diperoleh dengan bantuan sebuah gelombang kotak yang mana siklus kerja (duty cycle) gelombang dapat diubah-ubah untuk mendapatkan sebuah tegangan keluaran yang bervariasi yang merupakan nilai rata-rata dari gelombang tersebut.

33 Gambar 9. Lebar pulsa Modulasi T on adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (baca: high atau 1) dan, T off adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi rendah (baca: low atau 0). Anggap T total adalah waktu satu siklus atau penjumlahan antara T on dengan T off, biasa dikenal dengan istilah periode satu gelombang.. (2.2) Siklus kerja atau duty cycle sebuah gelombang di definisikan sebagai,...(2.3) Tegangan keluaran dapat bervariasi dengan duty-cycle dan dapat dirumusan sebagai berikut, sehingga:... (2.4) Dari rumus diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa tegangan keluaran dapat diubah-ubah secara langsung dengan mengubah nilai T on.

34 Apabila T on adalah 0, V out juga akan 0. Apabila T on adalah T total maka V out adalah V in atau katakanlah nilai maksimumnya. Penjelasan tersebut diatas merupakan keseluruhan dari teori dasar dibalik sistem PWM. Sekarang, mari kita kita lihat pada implementasi praktek dari teori PWM tersebut diatas pada sebuah microcontroller Buzzer mini Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm). Gambar 10. Buzzer Mini

35 BAB 3 PERANCANGAN ALAT 3.1 Diagram Blok POWER SUPLY TGS2442 DHT11 AT MEGA 8 DRIVER MOTOR DRIVER MOTOR KIPAS KELUAR KIPAS MASUK BUZER Gambar 11.Diagram blok Diagram blok pada gambar 3.1 dapat diuraikan sebagai berikut : 1. Power Suply berfungsi sebagai sumber tegangan 2. TGS2442 berfungsi sebagai sensor asap 3. DHT11 berfungsi sebagai sensor suhu 4. ATMega8 berfungsi sebagai pemroses, penerima dan pengirim data 5. Driver kipas exhaust fan berfungsi sebagai sebagai output 6. Buzzer berfungsi sebagaioutput suara suara Penjelasan Diagram Blok Power suply sebagai sumber tegangan dari seluruh system agar system dapat bekerja. ATMega8 merupakan pusat kendali dari seluruh rangkaian. Dimana mikrokontroler akan mengolah data yang diberikan oleh sensor TGS2442 dan DHT11. Sensor TGS2442 sebagai pendeteksi asap rokok dan DHT11 berfungsi

36 sebagai sensor mendeteksi suhu yang ada didalam ruangan. Ketika sensor TGS2442 mendeteksi adanya asap rokok didalam ruangan sensor TGS2442 memberikan tegangan kepada mikrokontroler dengan komunikasi ADC (Analog Digital Conferter), setelah itu mikrokontroler membaca tegangan dan dibandingkan dengan nilai referensi dan mikrokontroler memberikan tegangan ke driver motor apabila tegangan lebih dari 1 maka driver kipas semakin kencang Ketika suhu ruangan mencapai suhu >27 C maka DHT11 memberikan data ke mikrokontroler dan mikrokontroler akan bekerja untuk memberikan perintah ke driver. Dan ketika suhu ruangan mencapai suhu maksimal >33 C maka buzzer akan berbunyi untuk memberikan tanda peringatan suhu maksimal Perancanganrangkaian power supply Gambar 12. Rangkaian power supply Rangkaian power supplaydapatditunjukkanpadagambar 3.3 sepertidiatas.rangkaianiniberfungsiuntukmensupplaytegangankeseluruhrangkaian yang ada.rangkaian PSA yang dibuatterdiridariduakeluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakanuntukmensupplaytegangan system sedangkankeluaran 12 volt untuk Radio Frekuensi Transmitter.

37 3.3. Perancangan Rangkaian Sensor DHT11 Gambar 13. Perancangan Rangkaian Sensor DHT11 Pada rangkaian ini menjelaskan kaki 1 dihubungkan ke supply tegangan, kaki 2 dihubungkan ke resistor dengan tahanan 4k7 dan ke kaki port c pin 25, kaki 3 dihubungkan ke GND.

38 3.4. Perancangan Rangkaian Sensor TGS2442 Gambar 14. Perancangan Rangkaian Sensor TGS2442 Pada rangkaian ini menjelaskan bahwa kaki 1 TGS2442 dihubungkan ke sumber tegangan. Dan dimana kaki 3 TGS2442 dihubungkan ke kaki kolektor transistor dimana kaki basis dihubungkan ke kaki 15 mikrokontroler dan kaki emiter dihubugkan ke ground. Disini transistor berfungsi sebagai mengaktifkan sensor.

39 3.5. Perancangan Rangkaian ATMega8 Gambar 15. Perancangan Rangkaian ATMega8 Bagian utama dari pembuatan alat ini yang berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem. Pada bagian ini terdiri dari mikrokontroler ATMEGA8, crystal 12MHz, kapasitor non polar, kapasitor bipolar, resistor, dan IC7805. Pada Port B 6 dan 7 dihubungkan dengan crystal dan dua buah kapasitor. Pada Port C 6 atau RESET terpasang resistor pull up sebesar 10 kiloohm sebagai nilai awal yang berlogika satu dimana reset akan aktif ketika berlogika rendah dalam hal ini Pin Reset terhubung dengan ground melalui push button. Jadi ketika push button ditekan maka Pin Reset akan berloiika 0. Ketika push button tidak ditekan maka tegangan akan sama atau mendekati dengan tegangan Vcc atau berlogika 1.

40 3.6. Perancangan Driver Kipas Gambar 16. Perancangan Driver Kipas Pada rangkaian ini menjelaskan bahwa kaki 1 dari driver motor dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt. Dan kaki 2 dihubungkan ke kaki kolektor dari transistor dan dimana kaki basis dihubungkan ke resistor 10k kemudian diteruskan ke kaki 4 mikrokontroler dan kaki emiter dihubungkan ke kaki ground.

41 3.7 FLOWCHART Start Inisialisasi PORT Read Data Sensor asap dan suhu Konversi data To digital Tampil Di LCD Tambah kecepatan kipas ya If vasap>1 tidak Kurangi kecepatan kipas Selesai Gambar 17. Flowchart

42 BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN 4.1. Pengujian rangkaian Power supplay Pengujian rangkaian power supply ini bertujuan untuk mengetahui tegangan yang dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan keluaran dari power supply menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5,01 volt. Dengan begitu dapat dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak. Jika diukur, hasil dari keluaran tegangan tidak murni sebesar +5 Volt Hasil tersebut dikarenakan beberapa faktor, diantaranya kualitas dari tiap-tiap komponen yang digunakan nilainya tidak murni.selain itu, tegangan jala-jala listrik yang digunakan tidak stabil. Pada pengujian Power Suplay, tegangan yang kita butuhkan sebesar 5 volt, pertama masuk tegangan AC sebesar 220 volt dari PLN, kemudian disalaurkan ke travo sehingga tegangan menjadi 12 volt AC, disaring lagi ke diode sehingga menjadi 12 volt DC, kemudian di hubungkan dengan IC 7805 sehingga tegangan menjadi 5 volt DC. Gambar 18. Pengujian Power Supply

43 4.2. PENGUJIAN RANGKAIAN SENSOR DHT11 Pengujian ini bertujuan, untuk mengetahui baik atau tidaknya sensor DHT11 untuk digunakan, Program untuk membaca data dengan mikrokontroler ATMega8 dibawah ini. #include <dht11.h> dht11 DHT11; #define DHT11PIN 2 void setup() { Serial.begin(9600); Serial.println("DHT11 TEST PROGRAM "); Serial.print("LIBRARY VERSION: "); Serial.println(DHT11LIB_VERSION); Serial.println(); } void loop() { Serial.println("\n"); intchk = DHT11.read(DHT11PIN); Serial.print("Read sensor: "); switch (chk) { case 0: Serial.println("OK"); break; case -1: Serial.println("Checksum error"); break; case -2: Serial.println("Time out error"); break;

44 default: Serial.println("Unknown error"); break; } Serial.print("Humidity (%): "); Serial.println((float)DHT11.humidity, 2); Serial.print("Temperature (oc): "); Serial.println((float)DHT11.temperature, 2); Serial.print("Temperature (of): "); Serial.println(Fahrenheit(DHT11.temperature), 2); Serial.print("Temperature (K): "); Serial.println(Kelvin(DHT11.temperature), 2); Serial.print("Dew Point (oc): "); Serial.println(dewPoint(DHT11.temperature, DHT11.humidity)); Serial.print("Dew PointFast (oc): "); Serial.println(dewPointFast(DHT11.temperature, DHT11.humidity)); delay(2000); } double Fahrenheit(double celsius) { } return 1.8 * celsius + 32; double Kelvin(double celsius) { } returncelsius ;

45 doubledewpoint(double celsius, double humidity) { double A0= /( celsius); double SUM = * (A0-1); SUM += * log10(a0); ; SUM += e-7 * (pow(10, (11.344*(1-1/A0)))-1) SUM += e-3 * (pow(10,( *(a0-1)))-1) ; SUM += log10( ); double VP = pow(10, SUM-3) * humidity; double T = log(vp/ ); // temp var return ( * T) / ( T); } doubledewpointfast(double celsius, double humidity) { double a = ; double b = 237.7; double temp = (a * celsius) / (b + celsius) + log(humidity/100); } double Td = (b * temp) / (a - temp); return Td;

46 4.3. Pengujian Mikrokontroler ATMega8 Gambar 19. Pengujian ATMega8 Untuk memastikan rangkaian mikrokonroler dalam keadaan baik, maka dilakukan pengujian rangkaian. Pengujian dengan cara merangkai rangkaian seperti terlihat pada gambar dan pengimputan program pada mikrokontroler tersebut. Berikut merupakan program sederhana yang diinputkan untuk menguji rangkaian ini.

47 Gambar 20. Pengujian program ATMega8 void setup() { pinmode(led_builtin, OUTPUT); } void loop() { digitalwrite(led_builtin, HIGH); delay(1000); digitalwrite(led_builtin, LOW); delay(1000); }

48 4.4 Pengujian TGS2442 Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui baik dan tidaknya sensor TGS2442 untuk mendeteksi asap. Program dibawah ini berfungsi untuk membaca data dari mikrokontroler ATMega8. int figaroheater = 9; // Heat VCC int figarocircuit = 10; // Sensing VCC #include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(8, A3, 5, A5, A4, 4); void setup() { lcd.begin(16,2); pinmode(figaroheater,output); pinmode(figarocircuit,output); } void loop() { digitalwrite(figarocircuit, LOW); analogwrite(figaroheater, 245); delay(14);

49 analogwrite(figaroheater, 0); delay(981); digitalwrite(figarocircuit, HIGH); delay(3); float vasap = analogread(a0)* ; lcd.setcursor(0,1); lcd.print("v.asap = "); lcd.print(vasap); lcd.print(" V"); } Dari hasil pengujian rangkain TGS2442 telah mendapatkan hasil dari pengujian sebagai berikut : Tabel 1. Ketika asap diberikan Waktu ( detik) Tegangan Sensor (volt) 0 0,89 5 1,15

50 10 1, , , , , , , , ,6 55 1, ,66 Grafik dari tabel ketika asap diberikan Tegangan Sensor (volt) 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, detik, 1,66 volt waktu (detik)

51 4.5. Pengujian Driver Motor Percobaan ini dilakukan dengan osiloskop untuk mengetahui baik atau tidaknya driver motor. Pengujian ini menggunakan PWM dimana tegangan yang dihasilkan adalah hight dan low dalam frekuensi yang tinggi. Dan pwm yang digunakan PWM 8 bit. Gambar 21. Pengujian Driver kipas tegangan < 1 volt Gambar diatas menjelaskan bahwa semakin kecil pulsa yang diberikan dalam 1 periode maka kipas berputar dengan lambat. Gambar 22. Pengujian Driver Kipas Tegangan >1 volt Gambar diatas menjelaskan bahwa semakin besar pulsa yang diberikan dalam 1 periode maka kipas berputar dengan cepat.

52 Disini dijelaskan Asap dideteksi oleh sensor TGS2442 dan setelah itu sensor memberikan tegangan kepada mikrokontroler dengan komunikasi ADC (Analog Digital Conferter), setelah itu mikrokontroler membaca tegangan dan dibandingkan dengan nilai referensi contohnya ketentuan pada program tegangan lebih dari 1 kipas kencang.

53 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. KESIMPULAN Telah berhasil dirancang sebuah alat rancang bangun miniatur pengatur kecepatan kipas ventilasi menggunakan tgs2442berbasis atmega8 dimana alat ini dapat membantu sirkulasi udara didalam ruangan terutama pada ruangan merokok. Ketika ada asap rokok diruangan maka kipas akan memutar mengeluarkan asap. Ketika konsentrasi asap semakin banyak maka kipas akan berputar semakin kencang, Ketika suhu ruangan mencapai suhu >27 C maka kipas berputar untuk menstabilkan ruangan. Dan ketika suhu ruangan mencapai suhu maksimal >33 C maka buzzer akan berbunyi untuk memberikan tanda peringatan suhu maksimal Saran Setelah melakukan penelitian, diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dilakukan penelitian lebih lanjut yaitu : 1. Untuk pengembangan lebih lanjut, perlunya dilakukan pengembangan alat lebih baik dalam cara kerjanya.

54 DAFTAR PUSTAKA Malvino, Albert Paul AproksimasiRangkaianSemiKonduktor. Jakarta :Erlangga Muhsin, Muhammad Elektronika Digital Teori dan Penyelesaian Soal. Yogyakarta: Penerbit ANDI. Putra eko afgianto.2002.teknik Antar Muka Komputer: Konsep dan Aplikasi Yogyakarta: Graha ilmu. Winoto, Ardi Mikrokontroler AVR ATMega8/32/16/6535 dan pemogramannya dengan bahasa C pada WinAVR. Bandung: Penerbit Informatika. diakses bulan februari diakses bulan februari 2017