BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Arduino Uno Arduino adalah sebuah mikrokontroler yang mudah digunakan, karena menggunakan bahasa pemrograman basic yang menggunakan bahasa C. Arduino memiliki procesor yang besar dan memori yang dapat menampung cukup banyak. Arduino uno menggunakan board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328, mempunyai 14 pin digital input dan output( 6 diantaranya sebagai output PWM), 6 input analog yang merupakan osilator kristal 16Mhz, koneksi USB, power jack, ICSP header, dan tombol reset. Ardunio uno dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah power suplai eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Suplai eksternal (non-usb) dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau battery. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug yang panjangnya 2,1 mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah battery dapat dimasukkan dalam header/kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin dari konektor POWER. Memory arduino, ATmega328 mempunyai 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader). ATmega 328 juga mempunyai 2 KB SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis (RW/read and written) dengan EEPROM library). 5
6 Arduino UNO mempunyai sejumlah fasilitas untuk komunikasi dengan sebuah komputer, Arduino lainnya atau mikrokontroler lainnya. Atmega 328 menyediakan serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Gambar 2.0 Board Arduino Uno R3 http://arduino.cc/en/main/arduinoboarduno Deskripsi Arduino uno R3 : Tabel 2.0 Deskripsi Arduino Uno Mirkokontroler Tegangan pengoperasian ATmega328 5V Tegangan input yang disarankan 7-12V Batas tegangan input 6-20v
7 Jumlah pin I/O digital 14 (6 diantaranya output PWM) Jumlah pin input analog 6 Arus DC tiap pin I/O Arus DC untuk pin 3.3V Memori Flash SRAM EEPROM Clock Speed 40 ma 50 ma 32 KB(ATmega328), 0.5kb bootloader 2 KB (ATmega328) 1 KB (ATmega328) 16 Mhz 2.2 Sensor Gas MQ-6 Sensor MQ 6 adalah sensor gas yang cocok untuk mendeteksi gas LPG (Liuefied Petroleum Gas), dapat mendeteksi gas LPG dan termasuk gas yang terdiri dari dalam gas LPG yaitu gas propana dan butana. sensor ini dapat mendeteksi gas pada konsentrasi di udara antara 200 sampai 10000ppm. Sensor ini memiliki sensitivitas yang tinggi dan waktu respon yang cepat. Output sensor adalah resistansi analog. Sirkuit dari sensor ini sangat sederhana, yang diperlukan sensor ini adalah memberi tegangan dengan 5V, menambahkan resistansi beban, dan menghubungkan output ke ADC. Gambar 2.1 Sensor Gas MQ-6 http://www.dfrobot.com
8 2.3 Modem RF 433Mhz Modem RF ini digunakan untuk mengirimkan sinyal berupa data melalui udara atau wireless. Modem RF ini terdiri dari transmitter yang berfungsi sebagai pengirim sinyal dan receiver sebagai penerima sinyal. Frekuensi dari modem RF ini adalah 433Mhz. Posisi antena juga mempengaruhi penerimaan sinyal. Frekuensi yang digunakan untuk menerima dan mengirim harus juga harus sesuai. karakteristik modem RF : Receiver data output: High - 1/2 Vcc, Low - 0.7v Transmitor input voltage: 3-12V (high voltage = more transmitting power) Gambar 2.2 Modem RF 433Mhz http://www.robertoinzerillo.com/wordpress/?p=74 2.4 UART UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian dari mikrokontroler yang biasanya digunakan untuk berkomunikasi dengan komputer melalui communication port dengan protokol RS-232. Karena RS-
9 232 bekerja pada level tegangan yang berbeda dengan mikrokontroler dimana mikrokontroler menggunakan level tegangan TTL, maka diperlukan komponen khusus untuk mengkonversinya, yaitu: IC 232. Selain itu, UART dapat juga digunakan untuk berkomunikasi data antar-mikrokontroler secara langsung pada level tegangan TTL. UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) merupakan protokol bus komunikasi yang dilakukan secara serial. Secara umum dua alat yang berkomunikasi via UART tidak dibedakan menjadi master atau slave seperti I2C/I2S (Inter-integrated Circuit) atau SPI (Serial Peripheral Interface), melainkan berada di posisi yang selevel. Karena komunikasi dilakukan secara serial, biasanya metode ini disebut komunikasi serial. Metode komunikasi UART/USART ini memerlukan 3 jalur, yaitu 2 jalur data + 1 jalur netral/ground. Jalur data pertama digunakan untuk membaca data (receive), dinamakan RX. Jalur kedua adalah TX, digunakan untuk mengirim data (transmit). Program yang dibuat tidak harus menggunakan kedua-duanya, bisa saja hanya dengan satu jalur (ditambah jalur ground tentunya) jika alat atau mikrokontroller yang berkomunikasi hanya bertindak sebagai pengirim atau penerima. Kecepatan komunikasi diatur oleh baud rate, yang menentukan kecepatan maksimal koneksi antara 2 alat atau mikro. Pada umumnya kecepatan yang digunakan yaitu 57600 bits/second. Kecepatan yang lebih tinggi, misalnya 115200 bps memerlukan sambungan koneksi yang stabil supaya komunikasi berjalan dengan lancar.
10 2.5 Unsur Gas LPG (Liquified Petroleum Gas) adalah campuran dari gas propana (C 3 H 8 ) dan butana (C 4 H 10 ) dari gas alam yang dicairkan. Komponen utamanya adalah gas propana (C 3 H 8 ) dan butana (C 4 H 10 ) lebih kurang 99 % dan selebihnya adalah gas pentana (C 5 H 12 ) yang dicairkan. LPG lebih berat dari udara dengan berat jenis sekitar 2.01 (dibandingkan dengan udara), tekanan uap Elpiji cair dalam tabung sekitar 5.0 6.2 Kg/cm2. Perbandingan komposisi, propana (C 3 H 8 ) : butana (C 4 H 10 ) = 30:70, nilai kalori: + 21.000 BTU/lb. Zat mercaptan biasanya ditambahkan kepada LPG untuk memberikan bau yang khas, sehingga kebocoran gas dapat dideteksi dengan cepat. Gas Propana (C 3 H 8 ) Propana adalah gas yang kaya energi, C 3 H 8. Propana adalah salah satu gas minyak bumi cair (LPG) yang ditemukan bercampur di gas alam dan minyak bumi. Propana dan gas cair lainnya, termasuk etana dan butana, dipisahkan dari gas alam di pusat pengolahan gas alam, atau dari kilang minyak mentah. Jumlah propana yang dihasilkan dari gas alam dan dari minyak bumi kurang lebih sama. Reaksi pembakaran propana, Jika terbakar sempurna, reaksi pembakaran propana adalah sebagai berikut : C 3 H 8 + 5 O 2 3 CO 2 + 4 H 2 O + panas propana + oksigen karbon dioksida +uap air dan + panas
11 Gas Butana (C 4 H 10 ) Butana adalah gas mudah terbakar yang layak dapat dicairkan. Gas ini tidak berwarna dan tidak berbau. Karakteristik terakhir menciptakan beberapa masalah, karena mudah terbakar dan tidak dapat terdeteksi dalam hal kebocoran. Oleh karena itu butana dalam bentuk cair yang dicampur dengan odourants. Menghirup langsung dari butana dapat menyebabkan sesak napas jika konsentrasi melebihi ambang batas keselamatan. Reaksi pembakaran Butana, jika terbakar sempurna, reaksi pembakaran butana adalah sebagai berikut : 2 C 4 H 10 + 13 O 2 8 CO 2 + 10 H 2 O butana + oksigen karbon dioksida +uap air dan + panas 2.6 ATmega328 ATMega328 adalah sebuah mikrokontroler yang menjalankan logika dengan bahasa pemograman C++. Dengan arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer). ATMega328 ini memiliki memori penyimpanan yang terpisah antara kode program dan memori data, sehingga dapat memaksimalkan kerja mikrokontroler. Mikrokontroler ini dapat mengeksekusi instruksi-instruksi dalam satu siklus clock. 2.7 QT Creator QT Creator adalah sebuah toolkit aplikasi GUI yang bersifat cross platform. Dengan sebuah IDE yang dapat digunakan untuk membuat aplikasi berbasis C++ dan pada aplikasi QT ini juga dapat melakukan perancangan secara GUI.
12 QT dibuat oleh perusahaan norwegia bernama Trolltech, QT biasa diucapkan seperti bahasa inggris yaitu "cute". QT dapat digunakan pada platform Unix, Windows, dan mac OS. QT juga memberikan akses ke basis data, XML, dan penanganan berkas. 2.8 Serial Communication Komunikasi Serial adalah komunikasi data dengan mengirimkan data secara satu per satu pada waktu tertentu, sehingga komunikasi data serial dapat berfungsi dengan hanya menggunakan 2 kabel data untuk pengiriman. 2 kabel data tersebut adalah Transmit (Tx) sebagai pemancar dan Receive (Rx) sebagai penerima. Komunikasi serial ini dapat menguntungkan dibandingkan komunikasi parallel, karena dalam komunikasi serial jaraknya antar pengiriman dan penerimaan dapat dilakukan dengan jarak yang cukup jauh dibandingkan komunikasi parallel, namun kecepatan yang didapatkan masih lebih lambat dibandingkan komunikasi parallel. Komunikasi serial memiliki dua mode : - Mode Sinkron Mode Sinkron adalah Mode komunikasi pengiriman data tiap bit yang dilakukan menggunakan sinkronisasi clock. Pada saat transmitter akan mengirimkan data, maka harus disertai dengan clock untuk sinkronisasi antara transmitter dan receiver. - Mode Asinkron
13 Mode Asinkron adalah mode komunikasi serial yang tidak menggunakan clock, tetapi memiliki baudrate yang telah disepakati oleh masing-masing sistem yang sedang berkomunikasi. Cara kerja dari komunikasi ini adalah sinyal start akan dikirimkan pada saat sebelum data dikirimkan dan sinyal stop akan dikirimkan pada saat setiap data selesai dikirimkan. Sinyal start akan digunakan untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan untuk menerima dan memproses data yang akan dikirimkan dan sinyal stop berguna untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan data berikutnya. Protocol pengiriman data secara serial asinkron : 1. Start bit selalu memiliki logic LOW 2. Pengiriman data bit dari 0 sampai 8 3. Parity bit 4. Stop bit selalu berlogic HIGH 5. IDLE jika tidak ada pengiriman data selanjutnya. Gambar 2.3 Protocol UART
14 2.9 I2C I2C adalah data serial bus yang mengirim data secara per-bit. Dengan menggunakan dua penghantar yaitu SCL (Serial Clock Line) untuk memberikan sinyal clock dan SDA (Serial Data) untuk mentransmisikan data. Jumlah Bus pada I2C maksimal 127. Pada I2C dikenal dengan master dan slave dimana device yang mengendalikan operasi transfer disebut master, dan device yang dikendalikan oleh master disebut slave. Master device pada I2C harus menghasilkan serial clock melalui pin SCL dan mengendalikan akses ke BUS serial sehingga menghasilkan sinyal START dan STOP. 3.0 RS 232 RS 232 adalah komunikasi serial yang mengirimkan data tiap bit yang menggunakan DTE (Data Terminal Equipment) dan DCE (Data Communication Equipment) digunakan untuk melakukan pertukaran data biner. Biasanya digunakan untuk koneksi antara komputer dengan modem.