PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT UKUR PENDETEKSI KADAR ALKOHOL PADA MINUMAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER ATMEGA16 LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma 3 oleh : BERLINA MARTA PURBA NIM :1205063304 LUSI RATNASARI NIM : 1105062077 PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala petunjuk, rahmat, hidayah dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Laporan tugas akhir ini berjudul : Perancangan dan Pembuatan Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Menggunakan Mikrokontroler ATMEGA 16 disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. Laporan tugas akhir ini akan membahas tentang perancangan alat pendeteksi kadar alkohol menggunakan mikrokontroller ATMEGA 16. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan, arahan dan bantuan dari berbagai pihak berupa informasi, materil maupun spiritual yang sangat membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak M. Syahrudin, ST, MT, Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Junaidi ST, MT, Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Ir. Suhaili Alifuddin, M.Eng, Kepala Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Sangap Mulyadi ST, MT, selaku dosen pembimbing penulis yang telah banyak memberikan bimbingan dan dukungan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini dan dalam pembuatan alat kami ini. 5. Bapak Ir. Indra Yadi, MT, sebagai Dosen Wali Kelas TK-6D. iii
6. Seluruh Staf dan Dosen Jurusan Teknik Elektro khususnya Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 7. Teristimewa untuk Orang Tua tercinta dari Berlina Marta Purba Ayahanda K. Purba dan Ibunda T Br Sipayung dalam mencurahkan cinta dan kasih sayangnya kepada ananda, serta dukungan baik moril dan materil. 8. Teristimewa untuk Orang Tua tercinta dari Lusi Ratnasari Ayahanda Zainur dan Ibunda Yusniar dalam mencurahkan cinta dan kasih sayangnya kepada ananda, serta dukungan baik moril dan materil. 9. Abangda Berlina Marta Purba, B. Petrus Purba, ST, terima kasih atas doa dan dukungan yang selalu diberikan dalam membantu penyelesaian tugas akhir ini. 10. Sahabat dan teman sekelompok TA kami Dewi, Debora, Ignasia, Matius, Betty, dan Yohana, yang sama-sama berjuang dan memberikan pengarahan, masukan, serta dukungan selama ini. 11. Semua teman-teman seperjuangan di Teknik Telekomunikasi, khususnya TK 6D yang sama-sama merasakan pahit manisnya membuat TA dan selama menjalani perkuliahan di Politeknik Negeri Medan. 12. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam pembuatan proyek dan laporan tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari sepenuhnya keterbatasan kemampuan penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, dengan demikian masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan yang perlu untuk di sempurnakan dalam Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. iv
Penulis mengharapkan agar laporan Tugas Akhir ini memberi manfaat dan menjadi referensi bagi banyak pihak. Medan, 3 September 2014 Hormat kami, Penulis I Penulis II Berlina Marta Purba Lusi Ratnasari (1205063304) (1105062077) v
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... LEMBAR PENGESAHAN... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... ABSTRAK... i ii iii vi ix xi xii BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Tujuan Penulisan... 2 1.3. Manfaat Penulisan... 3 1.4. Rumusan Masalah... 3 1.5. Batasan Masalah... 3 1.6. Metodologi Penulisan... 4 1.7. Sistematika Penulisan... 6 BAB 2 DASAR TEORI... 8 2.1. Minuman Beralkohol... 8 2.2. Sensor Alkohol... 8 2.3. Mikrokontroler ATMEGA 16... 10 2.3.1. Arsitektur ATMEGA 16... 11 2.3.2. Konfigurasi Pena (PIN) ATMEGA 16... 12 2.3.3. Deskripsi Mikrokontroler ATMEGA16... 13 vi
2.4. LCD ( Liquid Crystal Display)... 15 2.5. Modem GSM... 17 2.6. Eagle... 18 2.7 Intruksi Pemograman... 19 2.7.1. Deskripsi Bahasa Basic... 19 2.7.2. Tipe Data... 19 2.7.2.1 Variabel Pada Bahasa Pemograman Basic... 20 2.7.3. Ekspresi Pada Basic... 22 2.7.4. Operasi Aritmatika Pada Basic... 22 2.7.5. Operasi Persamaan Pada Basic... 23 2.7.6. Operasi Logika Pada Basic... 23 2.7.7. Syntax Pemograman Pada Bahasa Basic... 23 BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN... 27 3.1. Perancangan Blok Diagram... 27 3.2. Rangkaian Mikrokontroller ATMega16... 28 3.3. Rangkaian Modem GSM... 29 3.4. Rangkaian Sensor MQ-3... 29 3.5. Rangkaian LCD... 31 3.6. Handphone (Hp Pemilik)... 32 3.7. Flowchart... 32 3.8. Software Pendukung... 33 vii
3.8.1. Bascom AVR... 33 3.8.2. USB ISP Downleader... 33 3.9. Perancangan PCB... 34 3.9.1. Pembuatan Jalur PCB... 35 3.9.2. Pemeriksaan dan Perbaikan Jalur PCB... 37 3.9.3. Penyolderan Komponen... 37 3.10. Layout PCB... 38 3.11.Perakitan (Assembling)... 39 BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA... 40 4.1. Pengujian Hardware... 40 4.1.1. Pengujian dan Analisa Rangkaian Mikrokontroler... 40 4.1.2. Pengujian dan Analisa Rangkaian LCD... 42 4.1.3.Pengujian dan Analisa Rangkaian Sensor MQ3... 43 4.1.4. Pengujian dan Analisa Modem GSM 900A... 47 4.1.5. Pengujian dan Analisa Software... 47 BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN... 52 5.1. Simpulan... 52 5.2. Saran... 53 DAFTAR PUSTAKA... 54 Lampiran... 55 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1.Minuman Beralkohol... 8 2.2. Rangkaian dan Gambar Sensor Alkohol MQ3... 9 2.3. Struktur dan Konfigurasi Sensor MQ3... 9 2.4. Mikrokontoler ATMEGA 16... 10 2.5. Blok Diagram ATMEGA 16... 12 2.6. Pena-Pena ATMEGA 16...... 13 2.7. LCD LMB162A...... 15 2.8. Susunan Pin LCD LMB162A... 15 2.9. Modul GSM 900A...... 18 2.10. Form Scematic... 18 3.1. Diagram Blok Sistem... 27 3.2. Rangkaian Minimum ATMega16... 28 3.3. Rangkaian Modem GSM... 29 3.4. Rangkaian Sensor Alkohol MQ3... 30 3.5. Rangkaian Dasar Sensor MQ3... 30 3.6. Rangkaian LCD... 31 3.7. Fowchart Sistem... 32 3.8. Tampilan Jendela BASCOM AVR... 33 3.9. Hardware USB ISP Downloader... 34 ix
3.10. Software USB ISP Downloader... 34 3.11. Layout PCB Minimum Sistem... 38 4.1. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroller ATMega16... 40 4.2.Rangkaian Pengujian LCD dengan Mikrokontroler ATMega16... 42 4.3. Nilai Catu Daya... 43 4.4. Tampilan LCD dalam Kondisi NOL ( Stabil)... 43 4.5. Kondisi Awal Sensor... 44 4.6. Pengukuran SIM900A Sebelum Mengirim SMS... 47 4.7. Pengukuran SIM900A Saat Mengirim SMS... 47 x
DAFTAR TABEL Tabel Halaman 2.1. Keterangan Pin LMB162A... 16 2.2. Pengaturan Display LCD... 17 2.3. Pengaturan Karakter Tampilan LCD... 17 2.4. Persamaan Pada Bascom... 23 2.5. Operasi Logika Pada Bascom... 23 4.1. Data Hasil Pengukuran Output Mikrokontroler ATMega16... 41 4.2 Hasil Pengukuran Sampel Minuman Pertama... 46 4.3. Hasil Pengukuran Sampel Minuman Kedua... 46 4.4. Hasil Pengukuran Sampel Minuman Ketiga... 46 xi
Abstrak Penggunaan etanol atau alkohol sebagai minuman sudah dikenal luas, banyak minuman beralkohol yang tidak memiliki izin, beredar di masyarakat. Maka tidak mengherankan keracunan akut maupun kronis akibat etanol sering terjadi. Menurut PER.MENKES No.86/1977, minuman beralkohol dibedakan menjadi 3 (tiga) golongan yaitu Golongan A dengan kadar alkohol 1-5% (misalnya bir), Golongan B dengan kadar alkohol 5-20% (misalnya anggur), dan Golongan C dengan kadar alkohol 20-55% (misalnya wiski dan brendi). Dalam melakukan pengujian kadar alkohol pada minuman BPOM tidak bisa mengetahui langsung kadar alkohol yang terkandung dalamnya. Minuman tersebut diuji di Laboratorium kemudian baru bisa diketahui apakah minuman tersebut layak beredar atau tidak. Proses uji Laboratorium membutuhkan waktu yang cukup lama, sehingga bagi para pedagang tidak bisa langsung mengetahui apakah minuman yang dia jual layak beredar atau tidak. Untuk mengatasi kendala efisien waktu dan tempat maka pada tugas akhir ini telah dibuat alat ukur kadar alkohol menggunakan mikrokontroller ATMEGA16. Perancangan dan pembuatan alat ukur kadar alkohol pada tugas akhir ini memakai sensor MQ3 untuk menditeksi kadar alkohol yang diproses oleh mikrokontroller ATMEGA16, keluaran ditampilkan oleh display LCD dan dikirimkan melalui SMS. Pengujian alat ukur ini dilakukan pada alkohol dengan sampel yang bervariasi. Kata Kunci : Minuman, Konsentrasi Alkohol, Mikrokontroler ATMEGA16 xii
1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penggunaan etanol atau alkohol sebagai minuman sudah dikenal luas. Karena jumlah pemakaian etanol dalam minuman amat banyak, maka tidak mengherankan keracunan akut maupun kronis akibat etanol sering terjadi. Alkohol di Indonesia sudah menjadi lazim dan diterima dalam pergaulan sosial. Namun seringkali dikonsumsi berlebihan sehingga menjadi penyebab utama kecelakaan lalulintas yang fatal. Alkohol jelas banyak digunakan dalam industri minuman beralkohol, yaitu minuman yang mengandung alkohol (etanol) yang dibuat secara fermentasi dari jenis bahan baku nabati yang mengandung karbohidrat, misalnya: biji-bijian, buah-buahan, nira dan sebagainya, atau yang dibuat dengan cara distilasi hasil fermentasi termasuk didalamnya adalah minuman keras klasifikasi A, B dan C. Menurut MENKES No.86/1977 itu, minuman beralkohol dibedakan menjadi 3 (tiga) golongan: Golongan A dengan kadar alkohol 1-5% misalnya bir Golongan B dengan kadar alkohol 5-20% misalnya anggur, kamput, dan scoot. Golongan C dengan kadar alkohol 20-55% misalnya wiski, vodka, mansonhouse, dan brendi. Departemen kesehatan melakukan pengujian bagi minuman-minuman yang beredar di masyarakat guna layak dikonsumsi bagi konsumen. Minuman 1
2 alkohol ini diuji kadar alkohol yang terkandung didalamnya dilaboratorium dan dimasukkan kedalam kelas-kelas tertentu. Seiring banyaknya minuman beralkohol yang memiliki kadar alkohol yang amat tinggi (melebihi 55%) dan tidak memiliki izin beredar maka BPOM (Badan Pengawas Obat dan Makanan) melakukan operasi langsung ke lapangan. Dalam melakukan operasi minuman alkohol BPOM tidak bisa mengetahui langsung kadar alkohol yang terkandung dalamnya. Minuman tersebut diuji di Laboratorium kemudian baru bisa diketahui apakah minuman tersebut layak beredar atau tidak. Proses uji Laboratorium membutuhkan waktu yang cukup lama, sehingga bagi para pedagang tidak bisa langsung mengetahui apakah minuman yang dia jual layak beredar atau tidak. Dalam penelitian ini dirancang suatu alat yang efektif dan efisien dalam mengukur kadar alkohol pada minuman. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merealisasikan suatu sistem elektronik yang mampu mengukur kadar alkohol pada minuman, dengan mendekatkan sensor ke input kemudian mentransmisikan data dari sensor ke mikrokontroler dan ditampilkan lewat LCD (Liquid Cristal Display) dan SMS (Short Mesagge Servise). 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan utama dalam pembuatan Proyek Tugas Akhir ini adalah : a. Merancang Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman Menggunakan Mikrokontroller AT MEGA16. b. Membuat Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman Menggunakan Mikrokontroller AT MEGA16. c. Menjelaskan tahapan-tahapan pengujian Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
3 1.3 Manfaat Penulisan Laporan Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat bagi : 1. Mahasiswa yang membahas hal yang sama 2. Pihak pelaksana yang akan membahas proyek yang sama 3. Penulis sendiri untuk menambah pengetahuan dan pengalaman agar mampu melakukan kegiatan yang sama kelak setelah bekerja atau terjun di lapangan. 1.4 Perumusan Masalah Adapun permasalahan yang akan dibahas dalam proyek tugas akhir ini adalah: 1. Bagaimana merancang Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16. 2. Bagaimana membuat Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16. 3. Bagaimana menguji Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16. 1.5 Batasan Masalah Untuk mendapatkan pembahasan semaksimal mungkin dan agar mudah dipahami serta menghidari pembahasan yang terlalu meluas maka pembahasan masalah sangat di butuhkan. Adapun batasan masalah yang dibahas dalam laporan tugas akhir ini adalah: 1. Perancangan dan pembuatan Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
4 2. Pengujian Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Menggunakan Pada Minuman Mikrokontroller ATMEGA16 di laboratorium telekomunikasi. 3. Kadar alkohol yang diukur hanya pada minuman. 4. Minuman yang diukur yang mempunyai kadar 4.9 %(bir hitam), 20%(kamput), dan 40% (meansen house). 5. Kartu yang digunakan pada SIM 900A adalah GSM. 1.6 Metodologi Penulisan Metode yang dilakukan dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini adalah: 1. Studi Literatur Mempelajari prinsip kerja Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16 dari situs internet dan sumber buku yang memberikan penjelasan serta pembahasan tersebut. 2. Spesifikasi Merancang kerja Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16 dengan spesifikasi sebagai berikut: 1. Golongan A dengan kadar alkohol 1-5% misalnya bir. 2. Golongan B dengan kadar alkohol 5-20% misalnya anggur dan wine. 3. Golongan C dengan kadar alkohol 20-55% misalnya wiski, vodka, mansonhouse, kamput dan brendi.
5 3. Penjadwalan Sebelum melakukan rancangan alat ukur pendeteksi kadar alkohol tersebut, terlebih dahulu membuat jadwal dari kegiatan yang akan dilakukan sehingga pekerjaan dapat berjalan teratur. 4. Desain Melakukan perhitungan dan merancang kerja Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16. 5. Pembuatan Perangkat Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman. Dan memilih komponen dan merakit kerja Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16. 6. Pengujian laboratorium Melakukan pengujian kerja Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16 yang telah dibuat di laboratorium dengan alat-alat yang ada pada laboratorium sebelum melakukan uji coba lapangan. 7. Pengujian lapangan Setelah melakukan pengujian di laboratorium, maka dilkukan pengujian di lapangan. Hal ini dilakukan untuk membandingkan hasil pengujian laboratorium dengan hasil pengujian lapangan. 8. Analisa data Setelah melakukan pengujian, maka dibuat hasil pengukuran dan analisa terhadap kerja Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
6 9. Kesimpulan Membuat hasil akhir dari pengukuran dan analisa data terhadap kerja Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16. 1.7 Sistematika Penulisan Adapun sistematika pembahasan dalam penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB 1 PENDAHULUAN Berisikan tentang latar belakang, tujuan penulisan, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi penulisan dan sistematika penulisan. BAB 2 DASAR TEORI Berisikan penjelasan mengenai dasar teori komponen utama yang digunakan dalam Merancang dan Membuat kerja Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16. BAB 3 METODE MERANCANG DAN PEMBUATAN Berisikan rancangan mekanik dan rancangan listrik yang digunakan, serta langkah-langkah Merancang dan Membuat Alat Ukur Pendeteksi Kadar Alkohol Minuman Menggunakan Mikrokontroller ATMEGA16.
7 BAB 4 PENGUKURAN LAB, PENGUJIAN DAN ANALISA Berisikan uraian tentang tata cara pengukuran lab, pengujian disertai analisa terhadap hasil pengukuran dan pengujian. BAB 5 PENUTUP Berisikan kesimpulan dari seluruh rancangan yang telah dibuat beserta saran-saran kepada pembaca guna perbaikan dan pengembangan proyek.