PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SIRKULASI UDARA OTOMATIS MELALUI DETEKSI KADAR CO DAN CO2 BERLEBIH DALAM RUANGAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 LAPORAN PROYEK TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Diploma III OLEH: AMMELIA OKTIFANY PINEM NIM.1005042052 AMRI BARKAH SIREGAR NIM.1005042053 PILIP BASTANTAA SEMBIRING NIM. 1105043307 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2013
ABSTRAK Dalam kehidupan sehari-hari begitu banyak kesibukan yang dilakukan manusia setiap harinya sehingga membuat orang melupakan hal kecil yang sebenarnya penting, Salah satu hal itu diantaranya jarang sekali orang tidak memperhatikan jendela dan kipas yang berada pada ruangannya disertai dengan keadaan udara yang jauh diatas normal. Sehingga menyebabkan pemborosan listrik serta membuat ruangan menjadi lembab dan mengabaikan kualitas udara didalam proses pernapasan. Maka dari itu dibutuhkan suatu alat yang mampu mendeteksi kualitas udara serta menghidupkan jendela dan kipas secara otomatis pada saat udara sudah dalam keadaan tidak normal. Alat ini bekerja menggunakan sensor gas MQ-7 yakni mendeteksi gas CO dan CO 2 dan Motor DC servo sebagai pemicu sistem dalam menggerakkan jendela secara otomatis, sehingga dalam melakukan proses pengolahan data ini dibutuhkan mikrokontroller. Dari mikrokontroller, hasil dari proses ini akan menghasilkan keluaran pada kipas, jendela, dan alat penampil sesuai kondisi yang terjadi. Berdasarkan hasil pembuatan, pengoperasian, dan pengujian alat, diketahui bahwa mekanisme kerja Perancangan Dan Pembuatan Sirkulasi Udara Otomatis Melalui Deteksi Kadar CO Dan CO 2 Berlebih Dalam Ruangan Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535 ini sesuai dengan harapan dan teori yang mendukung. Keyword: sensor MQ-7,motor servo, mikrokontroller, lcd, pencemaran CO dan CO2. vi
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan kesehatan serta kemudahan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik sampai batas waktu yang telah ditentukan. Laporan Tugas Akhir yang berjudul Perancangan Dan Pembuatan Sirkulasi Udara Otomatis Melalui Deteksi Kadar CO Dan CO2 Berlebih Dalam Ruangan Berbasis Mikrokontroler Atmega8535 yang disusun untuk memenuhi syarat kelulusan akademik dan untuk menyelesaikan pendidikan Program Diploma III Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menghadapi masalah dan kesulitan, namun berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak maka tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., Sebagai Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Ibu Ir. Hj Rina Anugrahwaty, M.T., Sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro. 3. Bapak Berman P. Panjaitan, S.T., M.T., Sebagai Kepala Program Studi Teknik Elektronika. 4. Ibu Rika Wahyuni, S.T., M.T., Sebagai Dosen Pembimbing Penulis. 5. Bapak Zumhari, ST.M.T, Sebagai Kepala Bengkel Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. 6. Bapak Ir.Akhiruddin, Sebagai Kepala Laboratorium Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. 7. Bapak Harris Aminuddin, S.S.T.,M.T Sebagai Dosen Wali EK-6D. vii
8. Kepada Seluruh Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. 9. Ayahanda dan ibunda serta sanak saudara yang telah memberikan dukungan materi dan moril yang tidak henti hentinya sehingga sekarang ini kami dapat menyelesaikan studi di Politeknik Negeri Medan. 10. Kepada Bang Adi F. Sitanggang Amd., yang selalu membantu kami dalam pengerjaan tugas akhir ini hingga dapat terselesaikan dengan baik. 11. Semua teman teman mahasiswa Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro yang turut membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Khususnya EK-6D 10. 12. Dan kepada seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, namun tidak mengurangi rasa terimakasih penulis dalam pengerjaan tugas akhir ini baik dalam bentuk apapun. Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir masih banyak kekurangan yang perlu untuk disempurnakan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya, khususnya generasi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan. Medan, 09 September 2013 Hormat Kami, Penulis viii
DAFTAR ISI Halaman LEMBARAN PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN......ii ABSTRAK.....iii KATA PENGANTAR.....iv DAFTAR ISI.....vi DAFTAR GAMBAR......x DAFTAR TABEL....xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang......1 1.2 Tujuan......2 1.3 Manfaat......3 1.4 Batasan Masalah......3 1.5 Sistematika Penulisan......3 BAB 2 DASAR TEORI 2.1 Mikrokontroler ATmega8535......5 2.1.1 Konfigurasi Pin ATmega8535......7 2.1.2 Arsitektur Mikrokontroler ATmega8535......9 2.1.3 Peta Memori ATmega8535....10 2.1.4 EEPROM Data Memory....12 ix
2.1.5 Instruksi Pemrograman pada Mikrokontroler ATmega8535 Menggunakan Bahasa Basic Compiler 8051(Bascom8051)...13 2.2 Sensor Gas MQ-7....22 2.2.1 Prinsip Operasi....24 2.2.2 Konversi Sensor Gas MQ-7 pada ADC (Analog to Digital Converter....24 2.3 Relay....25 2.4 Transistor....27 2.4.1 Transistor Sebagai Saklar....28 2.5 Krystal....29 2.6 Modul LCD (Liquid Crystal Display) M1632....30 2.7 Motor Servo (Motor Arus Searah)....33 2.7.1 Sistem kendali kontrol tertutup motor servo....34 2.7.2 Rasio Gear Pada Motor Servo....35 2.7.3 Driver Motor DC (IC L293D)....36 2.8 Regulator Tegangan (IC 78XX)....38 2.9 Catu Daya (Power Supply)....40 BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Hardware....43 3.1.1 Spesifikasi Sistem....43 3.1.2 Perancangan Blok Diagram....44 3.1.3 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller....46 3.1.4 Perancangan Rangkaian Driver Motor DC L293d....47 x
3.1.5 Perancangan Rangkaian Sensor Gas....47 3.1.6 Perancangan Rangkaian Driver Relay....48 3.1.7 Perancangan Rangkaian Catu Daya....49 3.1.8 Perancangan Rangkaian Display LCD....50 3.2 Perancangan Software....51 3.2.1 Basic Compiler AVR (BASCOM-AVR)....51 3.2.2 Software Universal ISP Programmer....54 3.3 Flowchart....55 3.4 Perancangan PCB....57 3.4.1 Perancangan PCB....57 3.4.2 Pembuatan PCB....59 3.4.3 Pemeriksaan dan Perbaikan Jalur PCB....60 3.5 Penyolderan Komponen....61 3.6 Perakitan....61 3.7 Perancangan Mekanik....62 BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM 4.1 Pengujian Hardware....63 4.1.1 Pegujian Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535....64 4.1.2 Pengujian Sistem Catu Daya 5 Volt....65 4.1.3 Pengujian Sistem Catu Daya 12 Volt....65 4.1.4 Pengujian Sensor Gas MQ-7....66 4.3 Pengujian Software....70 4.1.1 Pegujian Dan Analisa Program....70 xi
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan....75 5.2 Saran....76 DAFTAR PUSTAKA....77 LAMPIRAN....78 xii
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Pin ATmega8535......7 2.2 ADC Mikrokontroler ATmega8535......8 2.3 Diagram Blok Fungsional ATmega8535......9 2.4 Peta Memori Program....11 2.5 Peta Memori Data....12 2.6 EEPROM Data Memori....12 2.7 Sensor Gas MQ-7....22 2.8 Konfigurasi MQ-7 Dan Skematik Rangkaian....22 2.9 Grafik Karakteristik Sensivitas MQ-7....23 2.10 Ilustrasi dari Sebuah Relay....26 2.11 Contoh Sebah Relay Miniatur....26 2.12 N-P-N Transistor....28 2.13 P-N-P Transistor....28 2.14 Kristal....29 2.15 Rangkaian Ekivalen Kristal....30 2.16 Liquid Crystal Display....31 2.17 Motor Servo....34 2.18 Bagian Rangkaian Control Pada Moto Servo....35 2.19 Hubungan Pergerakan Moto Servo dengan Pensinyalan....35 2.20 Reduksi Gear-box pada Motor Servo....36 2.21 Konstruksi Pin Driver Motor DC IC L293D....37 xiii
2.22 Blok Rangkaian dalam IC Regulator 78XX....39 2.23 Bentuk Fisik Regulator 78XX....40 2.24 Diagram Blok Catu Daya Adaptor dan Skema Rangkaian catu daya....41 3.1 Blok Diagram Sistem....44 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535....47 3.3 Rangkaian Sensor Gas....48 3.4 Rangkaian Driver Relay....48 3.5 Rangkaian Catu Daya 5 V....49 3.6 Rangkaian Catu Daya 12 V....49 3.7 Rangkaian LCD....50 3.8 Tampilan BASCOM-AVR....51 3.9 Jendela Option BASCOM-AVR....51 3.10 Hardware USB ISP....55 3.11 Flowchart......56 3.12 Layout Rangkaian Sistem Minimum Dengan Software Eagle 5.10.0....58 3.13 Layout Rangkaian Catu Daya Dengan Software Eagle 5.10.0....58 3.14 Layout Komponen Sistem Minimum Dengan Software Eagle 5.10.0....59 3.15 Layout Komponen Catu Daya Dengan Software Eagle 5.10.0....59 3.16 Miniatur Ruangan....62 4.1 Mikrokontroler ATmega8535....63 4.2 Rangkaian Catu Daya 5 Volt....65 4.3 Rangkaian Catu Daya 12 Volt....66 4.4 Grafik Pengujian Kalibrasi Pada Karbon Monoksida....68 4.5 Grafik Pengujian Kalibrasi Pada Karbon Dioksida....69 xiv
DAFTAR TABEL Tabel Halaman 2.1 Persamaan Pada BASCOM....17 2.2 Operasi Logika Pada BASCOM....18 2.3 Konfigurasi Multiplekser....25 2.4 Deskripsi Pin LCD....33 2.5 Spesifikasi IC Regulator 78XX....39 3.1 Keterangan Menu Pilihan....52 3.2 Tipe Data BASCOM....53 4.1 Test Poin pada saat Mikrokontroler diaktifkan....64 4.2 Hasil pengukuran rangkaian Catu Daya 5 Volt....65 4.3 Hasil pengukuran rangkaian Catu Daya 12 Volt....66 4.4 Uji Kalibrasi Pada Karbon Monoksida....68 4.5 Uji Kalibrasi Pada Karbon Dioksida....69 xv
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1.Gambar rangkaian... 78 2.Gambar Alat keseluruhan... 79 xvi