TA : Rancang Bangun Alat Pendeteksi Gas CO, CO2 dan SO2 Sebagai Informasi Pencemaran Udara.

(1)

TUGAS AKHIR

Oleh:

Nama : Jilly Haikal Islam NIM : 08.41020.0039 Program : S1 (Strata Satu) Jurusan : Sistem Komputer

SEKOLAH TINGGI

MANAJEMEN INFORMATIKA DAN TEKNIK KOMPUTER SURABAYA

2013

STIKOM

(2)

vii

Pencemaran udara adalah suatu kondisi dimana kualitas udara menjadi rusak dan terkontaminasi oleh zat-zat, baik yang tidak berbahaya maupun yang membahayakan kesehatan tubuh manusia. Pencemaran udara biasanya terjadi di kota-kota besar dan juga daerah padat industri yang menghasilkan gas-gas yang mengandung zat di atas batas kewajaran. Adapun gas-gas pencemar udara utama adalah gas carbon dioxide (CO), carbon monoxide (C ), dan sulfur dioxide (S ).

Pengembangan teknologi sensor pendeteksi gas yang saat ini berkembang dengan pesat memberikan solusi untuk mengatasi masalah diatas, dalam penelitian ini dibuat alat untuk mendeteksi gas CO, CO2 dan SO2 sebagai informasi pencemaran udara. Alat ini dapat

mendeteksi keberadaan gas diudara per detik sehingga diperoleh data keberadaan gas untuk kemudian dikirim ke komputer melalui komunikasi nirkabel menggunakan Xbee-Pro dan disimpan untuk kemudian dapat diolah sebagai informasi pencemaran udara. Untuk pengujian sensor, sensor di masukan ke dalam tabung pipa tertutup kemudian tabung tersebut dialiri gas sehingga gas dapat menyebar secara merata di dalam tabung.

Alat ini di uji menggunakan gas yang berasal dari asap kendaraan bermotor, asap rokok, asap lampu petromax untuk sensor gas CO2 , menggunakan gas yang berasal dari gas

cat pilox dan belerang yang di panaskan untuk sensor gas SO2 dan menggunakan gas yang

berasal dari asap pembakaran kertas, gas dari cat pilox dan asap dari rokok untuk sensor CO. Dari pengujian tersebut nilai yang dikeluarkan oleh sensor yang berupa nilai ADC (analog to digital converter) dengan resolusi 10 bit mengalami kenaikan saat sensor mendeteksi keberadaan gas yang di sekitarnya dan mengalami penurunan saat gas disekitarnya mulai hilang tercampur dengan udara. Untuk komunikasi nirkabel yang diterapkan sebagai media pengiriman antara microcontroller dan komputer ini berjalan dengan baik pada jarak 1-40

STIKOM

(3)

viii

dalam keadaan horisontal dengan sedikit halangan maka jarak yang ditempuh akan semakin jauh. Program penampil data dan penyimpan data menggunakan Microsoft visual basic 6, dapat berjalan dengan baik dengan menerima data yang dikirim dari microcontroller sehingga dihasilkan data yang sesuai dengan output dari masing-masing sensor.

STIKOM

(4)

ABSTRAKSI ... vii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR TABEL ... xvi

DAFTAR GAMBAR ... xviii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 3

1.3. Pembatasan Masalah ... 3

1.4. Tujuan ... 4

1.5. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 6

2.1. Carbon Monoxide Sensor ... 6

2.1.1. Konfigurasi Sensor MQ-7 (Carbon Monoxide Sensor) ... 7

2.1.2. Konektor Dan Pengaturan Jumper ... 8

2.1.3. LED Indikator ... 9

2.2. Carbon Dioxide Sensor ... 10

2.2.1. Konfigurasi Sensor MG-811 (Carbon Dioxide Sensor) ... 12

2.2.2. Konektor Dan Pengaturan Jumper ... 13

2.2.3. LED Indikator ... 14

STIKOM

(5)

2.3. TGS 2602 Sulfur Dioxide Sensor ... 15

2.4. Microcontroller ATmega8 ... 18

2.4.1. Funsi-fungsi pin pada ATmega8……… 21

2.5. Modul Komunikasi Wireless XBee-PRO ... 23

2.6. LCD (Liquid Crystal Display) ... 24

2.7. Komunikasi Serial Asynchronous ... 28

2.7.1. UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) ……….. 30

2.8. Komunikasi Serial Synchcronous ... 30

2.8.1. I2C ……….. 30

2.9. Metode Kalibrasi Sensor Gas ... 31

BAB III METODE PENELITIAN ... 33

3.1. Perancangan Perangkat Keras ... 34

3.1.1. Perancangan wadah Sensor Gas ... 34

3.1.2. Perancangan Minimum Sistem ... 35

3.1.2.1.Minimum Sistem ATmega8 ... 35

3.1.3. Perancangan Sensor TGS-2602... 36

3.1.4. Perancangan XBee-Pro TX & RX ... 38

3.1.4.1.Driver Modul XBee-Pro ... 38

3.1.4.2.Konfigurasi Pin XBee-Pro ... 38

3.2. Perancangan Perangkat Lunak ... 40

3.2.1. Antarmuka UART TTL... 40

3.2.2. Antarmuka I2C Sensor MG-811 dan MQ-7 dan ADC Sensor TGS 2602 ... 42

STIKOM

(6)

3.2.3. Konfigurasi Parameter XBee-Pro TX & RX ... 42

3.2.4. Program Microcontroller ... 46

3.2.5. Program pada Visual Basic 6.0 ... 51

BAB IV PENGUJIAN SISTEM ... 62

4.1. 1Pengujian Minimum Sistem ... 62

4.1.1. Tujuan ... 62

4.1.2. Alat yang Digunakan... 62

4.1.3. Prosedur Pengujian ... 62

4.1.4. Hasil Pengujian ... 63

4.2. Pengujian Pengiriman data Xbee-pro antar komputer ... 64

4.2.1. Tujuan ... 64

4.2.2. Alat yang Digunakan... 64

4.2.3. Prosedur Pengujian ... 64

4.2.4. Hasil Pengujian ... 65

4.3. Pengujian Pengiriman Data dari Minimum Sistem ke Komputer Menggunakan Xbee-Pro... 66

4.3.1. Tujuan ... 66

4.3.2. Alat yang Digunakan... 67

4.3.3. Prosedur Pengujian ... 67

4.3.4. Hasil Pengujian ... 68

4.4. Pengujian Aplikasi Penerima dan Penyimpan Data Array Sensor ... 69

4.4.1. Tujuan ... 69

4.4.2. Alat yang Digunakan... 69

STIKOM

(7)

4.4.3. Prosedur Pengujian ... 69

4.4.4. Hasil Pengujian ... 70

4.5. Pengujian jarak maksimal kemampuan pengiriman data Xbee-Pro ... 71

4.5.1. Tujuan ... 71

4.5.2. Alat yang Digunakan... 71

4.5.3. Prosedur Pengujian diluar ruangan ... 72

4.5.4. Prosedur Pengujian didalam ruangan ... 72

4.5.5. Hasil Pengujian ... 73

4.6. Pengujian dan Kalibrasi Sensor C ... 74

4.6.1. Tujuan ... 74

4.6.2. Alat yang Digunakan... 74

4.6.3. Prosedur Pengujian ... 75

4.6.4. Hasil Pengujian ... 76

4.7. Pengujian dan Kalibrasi Sensor S ... 78

4.7.1. Tujuan ... 78

4.7.2. Alat yang Digunakan... 78

4.7.3. Prosedur Pengujian ... 79

4.7.4. Hasil Pengujian ... 80

4.8. Pengujian dan Kalibrasi Sensor CO ... 81

4.8.1. Tujuan ... 81

4.8.2. Alat yang Digunakan... 81

4.8.3. Prosedur Pengujian ... 81

4.8.4. Hasil Pengujian ... 83

STIKOM

(8)

BAB V PENUTUP ... 85

5.1. Simpulan ... 85

5.2. Saran ... 86

DAFTAR PUSTAKA ... 87

LAMPIRAN ... 89

STIKOM

(9)

1.1 Latar Belakang Masalah

Makin sempitnya lahan hijau atau pepohonan di suatu daerah juga dapat memperburuk kualitas udara di tempat tersebut. Semakin banyak kendaraan bermotor dan alat-alat industri yang mengeluarkan gas yang mencemarkan lingkungan akan semakin parah pula pencemaran udara yang terjadi di kawasan tersebut. Untuk itu diperlukan peran serta pemerintah, pengusaha, dan masyarakat untuk dapat menyelesaikan permasalahan pencemaran udara yang terjadi.

Adapun gas-gas pencemar udara utama adalah gas CO, CO2, NO, NO2 dan

SO2. Gas CO atau karbon monoksida adalah gas yang bersifat membunuh

makhluk hidup termasuk manusia. Gas CO ini akan mengganggu pengikatan oksigen pada darah karena CO lebih mudah terikat oleh darah dibandingkan dengan oksigen dan gas-gas lainnya. Pada kasus daerah yang tercemar karbon monoksida dalam kadar 70% hingga 80% dapat menyebabkan kematian pada orang (Gustina : 2012). Gas C atau karbon dioksida adalah zat gas yang mampu meningkatkan suhu pada suatu lingkungan sekitar kita yang disebut juga sebagai efek rumah kaca. Dengan begitu maka temperatur udara di daerah yang tercemar

STIKOM

(10)

C itu akan naik dan otomatis suhunya menjadi semakin panas dari waktu ke waktu. Hal ini disebabkan karena C akan berkonsentrasi dengan jasad renik, debu, dan titik-titik air yang membentuk awan yang dapat ditembus cahaya matahari namun tidak dapat melepaskan panas ke luar awan tersebut. Keadaan seperti itu mirip dengan kondisi rumah kaca tanpa AC dan ventilasi udara yang cukup. Kemudian, gas SO, dan SO2 dihasilkan oleh batu bara, bahan bakar

minyak yang mengandung sulfur, pembakaran limbah pertanah, dan proses dalam industri. Dapat menimbulkan gangguan pada saluran pernapasan dari mulai yang ringan hingga yang berat.

Gas CO, CO2 dan SO2 tidak berbau dan tidak dapat dilihat, oleh karena itu

manusia dan makluk hidup tidak dapat mengetahuinya jika gas-gas tersebut ada di sekitarnya. Manusia bisa tahu jika sudah merasakan dampaknya. Untuk menghindari hal itu maka dibuat Tugas Akhir untuk mendeteksi dan memantau keberadaan gas CO, CO2 dan SO2 di dalam udara dan akan di simpan setiap detik

perubahan data yang dideteksi oleh sensor-sensor pada komputer dengan komunikasi nirkabel. Sehingga diperoleh data keberadaan gas yang terdeteksi setiap detik untuk dapat diolah dan di tampilkan sebagai informasi.

Penelitian serupa pernah dipublikasikan oleh Gao Daqi dan Chen Wei di tahun 2007, jurnal dengan judul “Simultaneous estimation of odor classes and concentrations using an electronic nose with function approximation model ensembles”. Penelitian tersebut menghasilkan alat untuk mendeteksi kadar gas menggunakan penyedot udara menggunakan sistem hidung buatan atau electronic nose. Cara kerja electronic nose tersebut akan dimanfaatkan untuk kalibrasi

STIKOM

(11)

terhadap array sensor (sensor gas CO, C dan S ) yang digunakan dalam penelitian ini.

1.2 Perumusan Masalah

Adapun permasalahan yang akan dihadapi dalam proses pengerjaan Tugas Akhir ini adalah :

1. Bagaimana mendeteksi keberadaan gas CO, C dan S di udara.

2. Bagaimana mengirimkan dan menyimpan informasi keberadaan gas di lapangan ke komputer melalui komunikasi nirkabel.

1.3 Pembatasan Masalah

Dalam perancangan dan pembuatan alat ini, terdapat beberapa pembatasan masalah, antara lain :

1. Jangkauan area maksimum adalah 100 meter untuk diluar ruangan dan didalam ruangan 50 meter yang dapat diterima pada sensor gas CO, C dan S .

2. Kalibrasi alat dilakukan menggunakan gas di dalam tabung tertutup.

3. Pembahasan makalah ini dititik beratkan pada pembuatan sistem kontrol yang menggunakan microcontroller dan pengiriman data menggunakan komunikasi nirkabel yang akan ditampilkan dan disimpan pada komputer. 4. Hasil data sensor berupa data ADC (analog to digital converter) yang

digunakan sebagai informasi.

5. Gas yang digunakan untuk menguji sensor menggunakan gas yang berasal dari asap kendaraan bermotor, asap dari pemanasan belerang, asap

STIKOM

(12)

pembakaran kertas, asap dari lampu petromax, asap rokok, dan gas dari cleaner cat pilox, karena gas CO, CO2 dan SO2 tidak dijual bebas dipasaran.

1.4 Tujuan

1. Mendeteksi keberadaan gas CO, C dan S di udara.

2. Mengirimkan dan menyimpan informasi keberadaan gas di lapangan ke komputer melalui komunikasi nirkabel.

1.2 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan buku Tugas Akhir ini terdiri dari lima bab, dimana dalam tiap bab terdapat beberapa sub-bab. Ringkasan uraian dari tiap bab tersebut adalah sebagai berikut :

BAB I Pendahuluan

Pada bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, dan sistematika penulisan buku Tugas Akhir.

BAB II Landasan Teori

Pada bab ini menjelaskan tentang beberapa teori tentang komponen dan sistem pengontrolan yang digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. Diantaranya adalah sensor gas monoksida, sensor gas karbondioksida, sensor gas sulfuroksida, modul komunikasi wireless XBee-Pro (802.15.4), microcontroller AVR, LCD.

STIKOM

(13)

BAB III Metode Penelitian

Bab ini berisi tentang penjelasan penulis dalam merancang dan membuat perangkat keras dan perangkat lunak. Dalam bab ini juga menjelaskan tentang cara kerja dari perangkat keras, seperti rangkaian yang digunakan pada sensor gas dan komunikasi nirkabel antara microcontroller dan komputer. Di bab ini juga di jelaskan tentang metode pengujian dan evaluasi yang digunakan.

BAB IV Pengujian dan Evaluasi Sistem

Bab ini berisi tentang pengujian dan evaluasi terhadap sensor yang digunakan yaitu sensor gas MG-811 untuk mendeteksi karbon dioksida, sensor gas MQ-7 untuk mendeteksi gas monoksida, sensor gas sulfuroksida TGS 2602 untuk mendeteksi gas sulfur atau belerang. Kemudian dilakukan pengujian pengiriman data sensor dari microcontroller ke komputer melalui komunikasi nirkabel menggunakan wireless XBee-Pro (802.15.4) sehingga data yang dikirim oleh microcontroller dapat disimpan di komputer.

BAB V Penutup

Pada bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari Tugas Akhir yang telah dikerjakan dan saran-saran yang diberikan oleh penulis.

STIKOM

(14)

2.1 Carbon Monoxide Sensor

MQ-7 adalah sebuah sensor gas CO (karbon Monoksida) yang cukup mudah penggunaannya. Sensor ini sangat cocok untuk mendeteksi gas CO dengan jangkauan pendeteksianya mulai dari 10 sampai 10.000 ppm (Part per Million). Bentuk sensor ini mirip dengan sensor MQ-3 yang digunakan untuk mendeteksi alkohol. Kemasan sensor MQ-7 tersedia dalam dua macam yaitu dari bahan metal dan plastic. Sensor ini memiliki sensitivitas yang tinggi dan waktu respon yang cepat. Output sensor berupa resistansi analog. Rangkaian driver pun sangat sederhana, yang dibutuhkan hanya suplai daya 5V untuk heater coil, menambahkan resistansi beban (RL), dan menghubungkan output ke ADC. Struktur dan konfigurasi sensor gas MQ-7 Pertama adalah material sensor yaitu tin dioxide (SnO2). MQ-7 memiliki 6 pin, 4 pin yang digunakan untuk mengambil

sinyal, dan 2 pin digunakan untuk memberikan pemanasan material sensor. Gambar 2.1 memperlihatkan struktur dari MQ-7. Tabel 2.1 menjelaskan Komponen Sensor MQ – 7. ( Hanwei : 2013b).

Gambar 2.1. Struktur Carbon Monoxide Sensor (MQ - 7).

STIKOM

(15)

Tabel 2.1 Komponen Sensor MQ – 7.

No Parts Materials

1 Gas sensing layer snO2

2 Electrode Au

3 Electrode line Pt

4 Heater coil Ni-cralloy

5 Tubular ceramic AI2O3

6 Anti-explosion network Stainlees steel gauze (sus316 100-mesh)

7 Clamp ring Copper plating Ni

8 Resin base Bakelite

9 Tube pin Copper plating Ni

2.1.1 Konfigurasi Sensor MQ-7 (Carbon Monoxide Sensor)

Sensor gas CO merupakan salah satu komponen penting dalam Tugas Akhir kali ini. Sensor gas CO digunakan sebagai pendeteksi gas CO di udara. Dalam tugas akhir kali ini sensor gas CO yang digunakan adalah modul sensor MQ-7.Pada Tugas Akhir ini penulis menggunakan sensor gas CO yaitu modul

MQ-7. Tata letak dari komponen yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Tata Letak Komponen Sensor MQ-7.

STIKOM

(16)

2.1.2 Konektor Dan Pengaturan Jumper

Konektor interface (J3) berfungsi sebagai konektor untuk catu daya modul, antarmuka UART TTL, dan antarmuka I2C. Tabel 2.2 menjelaskan nama pin dan fungsinya.

Tabel 2.2 Pin dan Fungsinya. Pin Nama Fungsi

1 GND Titik referensi ground untuk catu daya input 2 VCC Terhuung ke catu daya 5 volt.

3 RX TTL Input serial TTL ke modul sensor 4 TX TTL Output serial TTL dari modul sensor 5 SCL I2c bus data input/output

6 SDL 12c bus clock input

Jumper SCL SDA (J1) berfungsi untuk mengaktifkan resistor pull-up untuk pin SDA dan SCL pada antarmuka I2C. Tabel 2.3 menjelaskan pin jumper SCL SDA dan fungsinya.

Tabel 2.3 Pin Jumper Terpasang Atau Jumper Terlepas Dan Fungsinya. Jumper SCL SDA (J1) fungsi

Terlepas Pull-up tidak aktif Tepasang Pull-up aktif

Apabila lebih dari satu modul dihubungkan pada I2C-bus maka jumper J1SCL/SDA) salah satu modul saja yang perlu dipasang. Jumper RLOAD (J7) berfungsi untuk memilih resistor beban yang akan digunakan pada rangkaian pengkondisi sinyal modul MQ-7. Hal ini harus diatur karena modul ini dapat digunakan untuk lebih dari 1 macam sensor dan karakteristik setiap sensor berbeda-beda. Tabel 2.4 menjelaskan posisi pin jumper untuk nilai resistor beban.

Tabel 2.4 Pin Jumper Untuk Nilai Resistor Beban. Jumper RLOAD (J7) Nilai Resistor Beban dan Rekomendasi Sensor Pin posisi 2 Nilai Resistor 2K2 Ohm Sensor MQ-4 dan MQ-135 Pin posisi 4 Nilai Resistor 3K3 Ohm Sensor MQ-3 dan MQ-7 Pin posisi 6 Nilai Resistor 5K1 Ohm Sensor MQ-6

Pin posisi 8 Nilai Resistor 100K Ohm Sensor MG-811

STIKOM

(17)

Soket SR-5 (J4) berfungsi sebagai konektor untuk sensor gas yang digunakan. Tabel 2.5 menjelaskan pin konektor dari sensor gas.

Tabel 2.5 Pin Konektor Untuk Sensor Gas. Pin Nama Koneksi

1 A Terhubung dengan tegangan catu daya 5 Volt 2 H Terhubung dengan tegangan catu daya 5 Volt 3 A Terhubung dengan tegangan catu daya 5 Volt 4 B Terhubung dengan rangkaian pengkondisi sinyal 5 H Terhubung dengan rangkaian pengendali heater 6 B Terhubung dengan rangkaian pengkondisi sinyal

Konektor OUTPUT (J5) berfungsi sebagai konektor untuk output open collector. Tabel 2.6 menjelaskan pin untuk catu daya.

Tabel 2.6 Pin Untuk Catu Daya. Pin Nama Fungsi

1 GND Terhubung dengan titik referensi catu daya 2 VCC Terhubung dengan tegangan catu daya 5 Volt 3 OC-OUT Pin output kendali ON/OFF bersifat Open Collector

2.1.3 LED Indikator

Pada modul gas sensor terdapat 2 buah LED indikator yaitu LED indikator merah dan LED indikator hijau. Pada saat power-up, LED merah akan berkedip sesuai dengan alamat I2C modul. Jika alamat I2C adalah 0xE0 maka LED indikator akan berkedip 1 kali. Jika alamat I2C adalah 0xE2 maka LED indikator akan berkedip 2 kali. Jika alamat I2C adalah 0xE4 maka LED indikator akan berkedip 3 kali dan demikian seterusnya sampai alamat I2C 0xEE maka LED indikator akan berkedip 8 kali.

Pada saat power-up, LED hijau akan berkedip dengan cepat sampai kondisi pemanasan sensor dan hasil pembacaan sensor sudah stabil. Waktu yang diperlukan untuk mencapai kondisi stabil berbeda-beda untuk tiap sensor yang

STIKOM

(18)

digunakan tergantung pada kecepatan respon sensor dan kondisi heater pada sensor. Jika kondisi stabil sudah tercapai, maka LED hijau akan menyala tanpa berkedip. Pada kondisi operasi normal (setelah kondisi power-up), LED merah akan menyala atau padam sesuai dengan hasil pembacaan sensor dan mode operasi yang dipilih. Sedangkan selama hasil pembacaan sensor stabil, LED hijau akan tetap menyala dan hanya berkedip pelan (tiap 1 detik) jika ada perubahan konsentrasi gas.

Gambar 2.3 Rangkaian Modul Sensor MQ-7.

2.2 Carbon Dioxide Sensor

MG-811 adalah sebuah sensor gas C (karbon dioksida) yang cukup mudah penggunaannya, Sensor ini memiliki fitur sensitivitas yang baik dan selektivitas terhadap gas C , Kelembaban yang rendah dan ketergantungan pada temperatur dan stabilitas yang panjang. Struktur sensor seperti pada Gambar 2.4, komposisi dari sensor ini adalah :

STIKOM

(19)

1. solid electrolyte layer 2. Gold electrode 3. Platinum Lead 4. Heater

5. Porcelain Tub

6. 100 m double-layer stainless net 7. Nickel dan copper plated ring 8. Bakelite

9. dan copper plated pin ( Hanwei : 2012).

Gambar 2.4 Struktur,rangkaian dan bentuk fisik Carbon Dioxide Sensor. Sensitivitas dari sensor MG-811 pada Gambar 2.5 (Hanwei : 2012).

Temperatur ：28 derajat RH：65%

Oxygen ：21%

STIKOM

(20)

Gambar 2.5. Sensitivitas sensor MG-811.

2.2.1 Konfigurasi Sensor MG-811 (Carbon Dioxide Sensor)

Sensor gas CO2 merupakan salah satu komponen penting dalam Tugas

Akhir kali ini. Sensor gas CO2 digunakan sebagai pendeteksi gas CO2 di udara.

Dalam tugas akhir kali ini sensor gas CO2 yang digunakan adalah modul sensor

MG-811.Pada Tugas Akhir ini penulis menggunakan sensor gas CO2 yaitu modul

MG-811. Tata letak dari komponen yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Tata Letak Komponen Sensor MG-811.

STIKOM

(21)

2.2.2 Konektor Dan Pengaturan Jumper

Konektor interface (J3) berfungsi sebagai konektor untuk catu daya modul, antarmuka UART TTL, dan antarmuka I2C. Tabel 2.7 menjelaskan nama pin dan fungsinya.

Tabel 2.7 Pin dan Fungsinya. Pin Nama Fungsi

1 GND Titik referensi ground untuk catu daya input 2 VCC Terhuung ke catu daya 5 volt.

3 RX TTL Input serial TTL ke modul sensor 4 TX TTL Output serial TTL dari modul sensor 5 SCL I2c bus data input/output

6 SDL 12c bus clock input

Jumper SCL SDA (J1) berfungsi untuk mengaktifkan resistor pull-up untuk pin SDA dan SCL pada antarmuka I2C. Tabel 2.8 menjelaskan pin jumper SCL SDA dan fungsinya.

Tabel 2.8 Pin Jumper Terpasang Atau Jumper Terlepas Dan Fungsinya. Jumper SCL SDA (J1) fungsi

Terlepas Pull-up tidak aktif Tepasang Pull-up aktif

Apabila lebih dari satu modul dihubungkan pada I2C-bus maka jumper J1SCL/SDA) salah satu modul saja yang perlu dipasang. Jumper RLOAD (J7) berfungsi untuk memilih resistor beban yang akan digunakan pada rangkaian pengkondisi sinyal modul MG-811. Hal ini harus diatur karena modul ini dapat digunakan untuk lebih dari 1 macam sensor dan karakteristik setiap sensor berbeda-beda. Tabel 2.9 menjelaskan pin jumper unutuk nilai resistor beban.

Tabel 2.9 Pin Jumper Untuk Nilai Resistor Beban. Jumper RLOAD (J7) Nilai Resistor Beban dan Rekomendasi Sensor Pin posisi 2 Nilai Resistor 2K2 OhmSensor MQ-4 dan MQ-135 Pin posisi 4 Nilai Resistor 3K3 OhmSensor MQ-3 dan MQ-7 Pin posisi 6 Nilai Resistor 5K1 OhmSensor MQ-6

Pin posisi 8 Nilai Resistor 100K OhmSensor MG-811

STIKOM

(22)

Soket SR-5 (J4) berfungsi sebagai konektor untuk sensor gas yang digunakan. Tabel 2.10 menjelaskan pin untuk sensor gas.

Tabel 2.10 Pin Konektor Untuk Sensor Gas. Pin Nama Koneksi

Konektor OUTPUT (J5) berfungsi sebagai konektor untuk output open collector. Tabel 2.11 menjelaskan pin untuk catu daya dan funsinya.

Tabel 2.11 Pin Untuk Catu Daya. Pin Nama Fungsi

1 GND Terhubung dengan titik referensi catu daya 2 VCC Terhubung dengan tegangan catu daya 5 Volt 3 OC-OUT Pin output kendali ON/OFF bersifat Open Collector

2.2.3 LED Indikator

STIKOM

(23)

Gambar 2.7 Rangkaian Modul Sensor MG-811.

2.3 TGS 2602 Sulfur Dioxide Sensor

Sensor yang digunakan adalah Tin Oxide Gas Sensor (TGS) yang diproduksi oleh Figaro Engineering Inc. Ada bermacam-macam sensor gas tin oxide yang tersedia secara komersial dan sensor janis ini yang paling banyak digunakan dalam industri. Sensor jenis ini relatif murah, ringkas dan mempunyai sensitivitas yang bagus namun mempunyai kelemahan ketergantungan terhadap

STIKOM

(24)

temperatur. Sensor-sensor ini aktif pada suhu yang cukup tinggi dan untuk memenuhi persyaratan ini dibutuhkan sumber energi yang besar. Elemen utama dari TGS sensor adalah sebuah metal oxide semiconductor. TGS sensor mempunyai sebuah tahanan sensor yang nilainya bergantung pada konsentrasi oksigen yang bersentuhan dengan metal oxide semiconductor. Perubahan intergrain potential barrier dari tin oxide gas sensor diperlihatkan pada Gambar 2.8. Gambar bagian A memperlihatkan perubahan yang terjadi tanpa adanya zat kimia lain, sedangkan Gambar 2.8 bagian (B) memperlihatkan perubahan yang terjadi dengan adanya zat kimia lain. Keberadaan oksigen meingkatkan level potential barrier yang juga meningkatkan tahanan sensor. Jika ada zat kimia lain yang dihembuskan pada sensor, maka hal ini menyebabkan pengurangan konsentrasi oksigen pada permukaan tin oxide. Fenomena ini menyebabkan pengurangan konsentrasi oksigen pada permukaan tin oxide. Fenomena ini menyebabkan menurunnya intergrain potential barrier seperti diperlihatkan pada Gambar 2.8 bagian (B), dan menyebabkan penurunan tahanan sensor.

Gambar 2.8. Intergrain Potential Barrier (Datasheet TGS, 2013)

Hubungan antara hambatan sensor dan konsentrasi dari gas yang terdeteksi dapat diperlihatkan pada persamaan berikut :

R = A [C]-α (2.1)

STIKOM

(25)

Dimana R adalah hambatan dari metal-oxide sensor, C adalah konsentrasi gas, A adalah koefisien respon untuk gas-gas tertentu, dan α adalah sensitivitas. Konstanta A dan α tergantung dari tipe meterial sensor dan temperatur sensor.

TGS sensor mempunyai 2 bagian utama. Pertama adalah marerial sensor yaitu tin dioxide (SnO2). Bahan ini dihubungkan dengan pin nomor 2 dan 3.

Kedua adalah pemanas yang dihubungkan dengan pin 1 dan 4, yang memanaskan material sensor. Gambar 2.9 memperlihatkan struktur dari TGS 26XX.

Gambar 2.9. Struktur Sensor (Datasheet TGS, 2013)

Sedangkan Gambar 2.10. Merupakan diagram rangkaian dalam mengoprasikan sensor ini. Sebuah beban dihubungkan dengan pin 2 dimana nantinya tegangan beban ini akan digunakan untuk mengukur konsentrasi bau yang masuk. Sensor ini memerlukan tegangan circuit yaitu Vc dan juga sebuah pemanas yang memerlukan tegangan input (VH) pada nomor satu dan empat. Pemanas diperlukan karena sensor ini bekerja pada temperatur sekitar 200˚C sampai 600˚C.

STIKOM

(26)

Gambar 2.10. Diagram Rangkaian (Datasheet TGS, 2008)

2.4 Microcontroller ATmega8

Microcontroller dan microprocessor mempunyai beberapa perbedaan. Microprocessor yang terdapat pada komputer seperti Intel Pentium, hanya dapat bekerja apabila terdapat komponen pendukung seperti RAM (Random Access Memory), hard disk, motherboard, perangkat I/O, dll. Komponen-komponen tersebut diperlukan karena microprocessor hanya dapat melakukan pengolahan data, namun tidak dapat menyimpan data, menyimpan program, menerima masukan dari user secara langsung, ataupun menyampaikan data hasil pemrosesan ke keluaran. Berbeda dengan microprocessor, microcontroller sudah dilengkapi dengan komponen-komponen yang dikemas dalam satu chip seperti memori, perangkat I/O, timer, ADC (Analog to Digital Converter), dll. Hal ini membuat Microcontroller lebih tepat untuk digunakan pada aplikasi embedded system. (Husanto, 2008).

Microcontroller yang digunakan pada proyek ini adalah microcontroller keluarga AVR yang mempunyai arsitektur 8-bit RISC (Reduce Instruction Set Compute) produksi ATMEL yaitu ATmega8. Salah satu kelebihan arsitektur RISC dari arsitektur CISC (Complex Instruction Set Compute) adalah kecepatan

STIKOM

(27)

waktu eksekusi tiap instruksi. Sebagian besar instruksi RISC dieksekusi dalam waktu satu clock cycle, sedangkan pada CISC sebagian besar instruksi dieksekusi dalam waktu dua belas clock cycle. Beberapa fitur yang dimiliki ATmega8 adalah sebagai berikut (ATMEL, 2011):

a. Mempunyai kinerja tinggi dengan konsumsi daya yang rendah b. Fully static operation

c. Kinerja mencapai 16 MIPS (Millions Instruction per Seconds) pada osilator dengan nilai frekuensi 16 MHz

d. Memiliki kapasitas memori Flash sebesar 8 kByte, EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) sebesar 512 Byte, dan SRAM (Static Random-Access Memory) sebesar 1 kByte

e. Memiliki 23 jalur I/O

f. Memiliki 2 buah Timer/Counter 8-bit dan 1 buah Timer/Counter 16-bit g. Memiliki 3 kanal PWM (Pulse Width Modulation)

h. Memiliki 8 kanal ADC 10-bit

i. Memiliki antarmuka: Two-wire Serial Interface, USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver/Transmitter), SPI (Serial Peripheral Interface Bus)

j. Memiliki Watchdog Timer dengan osilator internal yang terpisah k. Memiliki Comparator tegangan analog

l. Memiliki unit interupsi eksternal dan internal

m. Bekerja pada tegangan 4.5 V – 5.5 V dengan konsumsi arus maksimal 15 mA (dengan osilator 8 MHz, tegangan 5 V dan suhu pada rentang -40 °C - 85 °C).

STIKOM

(28)

Proses pemrograman ATmega8 dilakukan menggunakan fitur ISP (In-System Programmable) melalui antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface). Fitur ISP memungkinkan untuk melakukan proses download program ke dalam Microcontrollertanpa bantuan Microcontrollermaster seperti proses download program pada Microcontroller AT89C51. File dengan ekstensi “.hex”, yaitu kode program yang telah di-compile akan dikirimkan secara serial ke Microcontrolleruntuk ditulis ke dalam memori Flash melalui jalur SPI yaitu pin MISO (Master In Slave Out), MOSI (Master Out Slave In), dan SCK (Serial Clock) yang digunakan sebagai sinyal sinkronasi komunikasi. Diagram blok ATmega8 terdapat pada Gambar 2.11, sedangkan konfigurasi pin ATmega8 terdapat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.11 Blok Diagram ATmega8 (ATMEL, 2011)

STIKOM

(29)

Gambar 2.12 Konfigurasi Pin ATmega8 (ATMEL, 2011)

2.4.1 Fungsi-Fungsi Pin Pada Atmega 8

VCC : Sumber tegangan +5V DC (Direct Current). (pin 7)

GND : Pin yang dihubungkan dengan ground sebagai referensi untuk VCC. (pin 8 dan pin 22)

Port C (PC0..PC5) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan tegangan analog untuk ADC dan PortC6 sebagai reset input.

Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dengan fungsi alternatif, seperti yang terlihat pada Tabel 2.12.

Tabel 2.12 Fungsi Alternatif Port B

Pin Alternate Functions

PB7 XTAL2 (Chip Clock Oscillator pin 2) TOSC2 (Timer Oscillator pin 2) PB6

XTAL1 (Chip Clock Oscillator pin 1 or External clock input)

TOSC1 (Timer Oscillator pin 1) PB5 SCK (SPI Bus Serial Clock)

PB4 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output) PB3 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output) PB2 (SS(SPI Slave Select Input)

OC1B (Timer/Counter2 Output Compare Match B Output) PB1 OC1A (Timer/Counter2 Output Compare Match A Output) PB0 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

STIKOM

(30)

Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dengan fungsi alternatif, seperti yang terlihat pada Tabel 2.13.

Tabel 2.13 Fungsi Alternatif Port D

Pin Alternate Functions

PD7 AIN1 (Analog Comparator Negative Input) PD6 AIN0 (Analog Comparator Positive Input) PD5 T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input) PD4 XCK/T0 (USART Ecternal Clock Input/Output

Timer/Counter 0 External Counter Input) PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input) PD1 TXD (USART Output Pin) PD0 RXD (USART Input Pin)

RESET : Masukan untuk reset (active low). Jika diberikan kondisi low paling tidak selama 1.5 µs akan menghasilkan kondisi reset pada mikrokontroller meskipun mikrokontroller tidak mendapat clock dari osilator. (pin 9)

XTAL1 : Masukan ke penguat osilator. Pin ini dihubungkan dengan kristal atau sumber osilator yang lain. (pin 9)

XTAL2 : Keluaran dari penguat osilator. Pin ini dihubungkan dengan kristal atau ground. (pin 10)

AVCC : Pin yang digunakan untuk memberikan sumber tegangan untuk pengubah ADC. Pin ini harus tetap dihubungkan dengan VCC meskipun fitur ADC tidak digunakan. Apabila fitur ADC digunakan, maka pin AVCC harus dihubungkan dengan VCC melalui low-pass filter seperti yang terlihat pada Gambar 2.4. (pin 7)

STIKOM

(31)

AREF : Pin yang digunakan sebagai masukan tegangan referensi untuk ADC. (pin 21).

Gambar 2.13 Koneksi AVCC Dengan VCC Melalui Low-pass Filter.

2.5 Modul Komunikasi Wireless XBee-Pro

Modul komunikasi wireless yang digunakan adalah XBee-Pro. Modul ini berguna untuk menjalin komunikasi antara microntroller dan komputer secara wireless. XBee-Pro merupakan alat berbasis radio frequency (RF) yang bekerja pada frekuensi 24GHz, dan daya jangkau komunikasi sekitar 1-1.5km. Kecepatan kirim XBee-Pro lebih cepat karena XBee-Pro menggunakan fullduplex yaitu pengiriman dua arah.

Modul XBee-Pro dibuat sesuai dengan standar ZigBee / IEEE 802.15.4. Modul ini membutuhkan daya yang rendah dan beroperasi dalam frekuensi 2,4 GHz ISM. Modul komunikasi wireless ini mempunyai beberapa fitur, yaitu :

1. Jarak pengendalian dalam ruangan bisa mencapai 100 meter, dan diluar ruangan dapat mencapai 300 meter.

2. Transmisi daya yang hingga: 100 mW (20 dBm)

STIKOM

(32)

3. Sensitivitas penerimaan data mencapai: -100 dBm 4. Mempunyai kecepatan transfer data: 250,000 bps

5. Paket dapat dikirimkan dan diterima menggunakan data 16-bit atau sebuah alamat 64-bit (protokol 802.15.4).

6. Setiap modul akan menerima paket ketika dikonfigurasi untuk beroperasi di Broadcast Mode. Dalam mode ini modul penerima tidak mengirim ACK (Acknowledgement) dan Transmitting.

XBee-PRO ini mempunyai 20 kaki, diantaranya 4 pin sebagai input adalah port 3, port 5, port 9, dan port 14, serta ada 4 pin sebagai output adalah port 2, port 4, port 6, dan port 13. Dan 4 pin yang digunakan, yaitu VCC dan GND untuk catu daya, DOUT merupakan pin transmit (TX), DIN merupakan pin receive (RX). Gambar Modul XBee-Pro. Gambar 2.14 memperlihatkan modul XBee-Pro.

Gambar 2.14. Modul XBee-Pro. (Evolution.2010. XBee-PRO Basic ).

2.6 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD digunakan sebagai output device yang mampu menampilkan huruf, angka maupun karakter tertentu bentuk fisiknya seperti pada Gambar 2.16. Pengaksesan LCD dilakukan dengan mengirimkan kode perintah seperti bentuk kursor, operasi kursor, mengosongkan layar, dan mengirimkan kode data yang merupakan kode ASCII dari karakter yang akan ditampilkan seperti pada Gambar 2.15.

STIKOM

(33)

Gambar 2.15 Karakter-Karakter Pada LCD.

Pengaksesan LCD dari microcontroller menggunakan jalur alamat dan data. Terdapat dua jalur alamat input yang digunakan, yaitu sebagai instruction input dan data input.

Gambar 2.16 Bentuk Fisik LCD

STIKOM

(34)

Beberapa LCD memiliki pin-out yang berbeda-beda, tetapi mempunyai deskripsi pin yang sama. Pin-pin tersebut adalah seperti pada Tabel 2.14.

Tabel 2.14 Pin dan Fungsi Dari LCD No Name Function

1 Vss Ground voltage

2 Vcc +5V

3 Vee Contrast voltage 4 RS Register select

0 = intrusction register , 1 = data register 5 R/W Read/write to choose write or read mode

0 = write mode , 1= read mode

6 E Enable

0= start to lacht data to lcd character 1 = disable

7 DB0 Data bus (LSB)

8 DB1 Data bus

9 DB2 Data bus

10 DB3 Data bus

11 DB4 Data bus

12 DB5 Data bus

13 DB6 Data bus

14 DB7 Data bus (MSB) 15 BPL (+) Back panel light (+) 16 BPL (-) /

GND

Back panel light (-) / ground voltage

Instruksi-instruksi dalam pengoperasian LCD dapat dilihat pada Tabel 2.15. Tabel 2.15 Instruksi-Instruksi Dalam Pengoperasian LCD

rs r/w Db7 Db6 Db5 Db4 Db3 Db2 Db1 Db0 intruksi

0 0 0 0 1 Dl N F X X Function

set

0 0 0 0 0 0 0 1 i/d S Entry

mode set

0 0 0 0 0 0 1 D C b Display

on.off cursor

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Clear

display

0 0 0 0 0 1 s/c r/l X X Cursor /

display shift

0 0 0 0 0 0 0 0 1 x Cursor

home

1 0 Data Data

write

STIKOM

(35)

Keterangan : a. X : Don’t care.

b. DL digunakan untuk mengatur lebar data. DL = 1, lebar data interface 8 bit (DB7 s/d DB0) DL = 0, lebar data interface 4 bit (DB7 s/d DB4)

Ketika menggunakan lebar data 4 bit, data harus dikirimkan dua kali. c. N digunakan untuk mengaktifkan baris.

N = 0, 1 baris N = 1, 2 baris

d. F digunakan untuk menentukan ukuran font karakter. F = 0, 5x7

F = 1, 5x8

e. I/D digunakan untuk meng-increment dari alamat DDRAM dengan 1, ketika kode karakter dituliskan ke DDRAM.

I/D = 0, Decrement I/D = 1, Increment

f. S digunakan untuk menggeser keseluruhan display kekanan dan kekiri. S = 1, geser kekiri atau kekanan bergantung pada I/D

S = 0, display tidak bergeser

g. D digunakan untuk mengatur display. D = 1, Display is ON

D = 0, Display is OFF

h. C digunakan untuk menampilkan kursor. C = 1, kursor ditampilkan

STIKOM

(36)

C = 0, kursor tidak ditampilkan

i. B : Karakter ditujukan dengan kursor yang berkedip. B = 1, kursor blink

j. S/C dan R/L : Menggeser posisi kursor atau display kekanan atau kekiri tanpa menulis atau baca data display. Fungsi ini digunakan untuk koreksi atau pencarian display. Tabel 2.16 menjelaskan fungsi S/C dan R/L.

Tabel 2.16 Keterangan Dari Fungsi S/C dan R/L S/C R/L Note

0 0 Shift cursor position to the left 0 1 Shift cursor position to the right 1 0 Shift the enter display to the left 1 1 Shift the enter display to the right

2.7 Komunikasi Serial Asynchronous

Menurut Mazidi (2000) transmisi data secara serial adalah transmisi data dimana data tersebut akan dikirimkan sebanyak satu bit dalam satu satuan waktu. Terdapat dua cara dalam mentransmisikan data secara serial, yaitu secara synchronous dan asynchronous. Perbedaan dari kedua cara tersebut adalah sinyal clock yang dipakai sebagai sinkronisasi pengiriman data. asynchronous yaitu pengiriman data serial yang tidak disertai sinyal clock sehingga receiver harus membangkitkan sinyal clock sendiri (tidak memerlukan sinkronisasi). (Nalwan, 2003) sebagai transmisi data asynchronous berarti transmitter dan receiver yang mempunyai sumber clock yang berbeda.

Pengiriman data secara serial dapat dibagi menjadi tiga menurut arah datanya, yaitu Simplex, Half-Duplex dan Full-Duplex. Ketiga mode tersebut diilustrasikan pada Gambar 2.17. (Mazidi, 2000)

STIKOM

(37)

Sumber : Lohala, 2013

Gambar 2.17. Arah komunikasi serial

Satuan kecepatan transfer data (baud rate) pada komunikasi serial adalah bps (bits per second). Untuk menjaga kompatibilitas dari beberapa peralatan komunikasi data yang dibuat oleh beberapa pabrik, pada tahun 1960 EIA (Electronics Industries Association) melakukan standarisasi antarmuka serial dengan nama RS232. Keluaran yang dihasilkan oleh RS232 tidak sesuai dengan keluaran TTL (Transistor-Transistor Logic) yang sudah ada. Dalam RS232, logika 1 direpresentasikan dengan tegangan -3 V sampai dengan -25 V sedangkan logika 0 direpresentasikan dengan tegangan +3 V sampai dengan +25 V. Hasil tak terdefinisi jika berada diantara tegangan -3 V sampai dengan +3 V. IBM PC atau komputer yang berbasis x86 (8086, 286, 386, 486, dan Pentium) secara umum processor yang digunakan memiliki port COM RS232.

STIKOM

(38)

2.7.1 UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter).

UART atau Universal Asynchronous Receiver-Transmitter adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal. UART sekarang ini termasuk di dalam beberapa microcontroller seperti ATmega8.

2.8 Komunikasi Serial Synchcronous

Menurut (Nalwan, 2003) Transmisi secara synchcronous yaitu pengiriman data serial yang disertai dengan sinyal clock. Synchcronous berarti transmitter dan receiver mempunyai sumber clock yang berbeda.

2.8.1 I2C

Menurud Purnomo (2011) Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didesain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya. Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C Bus dapat dioperasikan sebagai Master dan Slave. Master adalah piranti yang memulai transfer data pada I2C Bus dengan membentuk sinyal Start, mengakhiri transfer data dengan membentuk sinyal Stop, dan membangkitkan sinyal clock. Slave adalah piranti yang dialamati master.

Sinyal Start merupakan sinyal untuk memulai semua perintah, didefinisikan sebagai perubahan tegangan SDA dari “1” menjadi “0” pada saat SCL “1”. Sinyal Stop merupakan sinyal untuk mengakhiri semua perintah,

STIKOM

(39)

didefinisikan sebagai perubahan tegangan SDA dari “0” menjadi “1” pada saat SCL “1”. Kondisi sinyal Start dan sinyal Stop seperti tampak pada Gambar 2.18

Gambar 2.18 Kondisi sinyal Start dan sinyal Stop.

Sinyal dasar yang lain dalam I2C Bus adalah sinyal acknowledge yang disimbolkan dengan ACK Setelah transfer data oleh master berhasil diterima slave, slave akan menjawabnya dengan mengirim sinyal acknowledge, yaitu dengan membuat SDA menjadi “0” selama siklus clock ke 9. Ini menunjukkan bahwa Slave telah menerima 8 bit data dari Master. Kondisi sinyal acknowledge seperti tampak pada Gambar 2.19

Gambar 2.19 Sinyal ACK dan NACK.

2.9 Metode Kalibrasi Sensor Gas

Metode yang digunakan untuk mengkalibrasi sensor yang telah dirancang ini merujuk seperti Gao Daqi dan Chen Wei di tahun 2007, jurnal dengan judul “Simultaneous estimation of odor classes and concentrations using an electronic nose with function approximation model ensembles”. Penelitian tersebut menghasilkan alat untuk mendeteksi kadar gas menggunakan penyedot udara menggunakan sistem hidung buatan atau electronic nose. Cara kerja electronic

STIKOM

(40)

nose tersebut akan dimanfaatkan untuk kalibrasi terhadap array sensor (sensor gas CO, C Dan S ) yang digunakan dalam penelitian ini. Gambar 2.20 metode kalibrasi.

Chamber _(tabung)

Gambar 2.20 Metode kalibrasi.

Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan tabung pipa yang disebut chamber sebagai tempat udara sampling yang akan diuji seperti pada gambar 2.20. Dengan sensor berada di tangah tabung , tabung pipa yang di ujung kipas dipasang valve untuk masuknya udara sampling dengan bantuan kipas untuk mengalirkan udara yang masuk ke pipa dan di ujung kedua digunakan untuk penutup udara sampling yang telah masuk. Valve disini digunakan untuk membantu membuka dan menutup aliran udara yang masuk kedalam pipa sehingga udara bisa lebih merata di dalam lubang tabung untuk setelah itu dilakukan proses kalibrasi.

Valve keluar udara

Pompa /kipas

Valve udara Sampling/ udara bersih sensor

STIKOM

(41)

33 Analog 12c 12c RS232 RS232 I2C I2C

Metode penelitian yang digunakan meliputi studi kepustakaan dan penelitian laboratorium. Studi kepustakaan dilakukan untuk mencari teori atau informasi dari buku, jurnal, datasheet, dan artikel-artikel yang berkaitan dengan permasalahan. Antara lain, carbon monoxide sensor, carbon dioxide sensor, sulfur Dioxide sensor, microcontroller ATmega8, modul komunikasi wireless XBee-PRO, LCD (Liquid Crystal Display), komunikasi serial asynchronous (UART), dan komunikasi serial synchcronous (I2C).

Dari teori atau informasi dari studi kepustakaan yang diperoleh maka dilakukan penelitian laboratorium, yaitu perancangan perangkat keras dan perangkat lunak seperti pada Gambar 3.1. Selain itu, setelah sistem jadi, sistem harus dikalibrasi dengan menggunakan metode yang digunkan oleh Gao Daqi. Bila sistem telah terkalibrasi dengan baik, baru kemudian sistem akan diuji secara keseluruhan dan diimplementasikan.

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Keseluruhan

komputer Xbee-Pro

(RX) Reciever Xbee-Pro (TX) Transmiter Microcontroller ATmega8

Sensor C

Sensor S

Sensor CO g a s

STIKOM

SURABAYA

(42)

Dari blok diagram pada Gambar 3.1 dapat dilihat diagram blok dari system keseluruhan, di mana input sistem ini adalah gas odor. Array sensor akan mendeteksi apakah gas tersebut mengandung polutan seperti CO, CO2 dan SO2.

Hasil yang didapatkan array sensor akan dikirimkan ke microcontroller menggunakan komunikasi I2C untuk sensor CO dan CO2 dan analog untuk sensor

SO2 untuk kemudian diproses oleh microcontroller Atmega8. Data sensor yang

telah diproses akan dikirimkan melalui komunikasi RS232 ke XBee-Pro transmitter (Tx). Xbee-Pro Tx mengirimkan informasi ini ke Xbee-Pro receiver (Rx) yang terhubung pada komputer secara wireless. Di komputer, informasi tersebut akan di sajikan dan disimpan dengan aplikasi yang telah dibuat menggunakan Microsoft Visual Basic 6.0.

3.1 Perancangan Perangkat Keras 3.1.1 Perancangan Wadah Sensor Gas

Alat yang penulis rancang terdiri atas kotak plastik yangg digunakan untuk menaruh semua komponen yang digunakan untuk menjalankan sensor. Berikut spesifikasi bahan dan ukuran alat.

Ukuran

Ukuran kotak : 15 cm x 15 cm x 5 cm. Struktur Material

Bahan Material yang digunakan : Bagian Rangka

1. Fiber plastik. 2. Mur dan Baut.

STIKOM

(43)

3.1.2 Perancangan Minimum Sistem

Rangkaian minimum sistem dibuat untuk mendukung kerja dari microchip ATmega8 dimana microchip tidak bisa berdiri sendiri melainkan harus ada rangkaian dan komponen pendukung seperti halnya rangakaian catu daya, kristal dan lain sebagaianya yang biasanya disebut minimum sistem.

Microchip berfungsi sebagai otak dalam mengolah semua instruksi baik input maupun output seperti halnya pemroses data input dari array sensor yang kemudian menghasilkan output yang berupa data yang digunakan sebagai informasi pencemaran udara.

Minimum sistem yang dirancang dalam Tugas Akhir kali ini menggunakan minimum sistem microcontroller Atmega8. Microcontroller ATmega8 digunakan karena pada perancangan Tugas Akhir ini tidak memerlukan banyak pin I/O.

3.1.2.1 Minimum Sistem Atmega 8.

5V 5 V I2C (SDA) RST R8 100 PD6 PD7 SS_I2C (SCL) 5 V PB5 SW1 reset C10 30 pF C4 10uF/16v PB0 PB4 IC4 ATmega8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 PC6 (RESET) PD0 (RxD) PD1 (TxD) PD2 (INT0) PD3 (INT1) PD4 (XCK/T0) VCC GND PB6 (XT1/TOSC1) PB7 (XT2/TOSC2) PD5 (T1) PD6 (AIN0) PD7 (AIN1)

PB0 (ICP) (OC1A) PB1 (SS/OC1B) PB2 (OC2/MOSI) PB3 (MISO) PB4 (SCK) PB5 AVCC AREF AGND (ADC0) PC0 (ADC1) PC1 (ADC2) PC2 (ADC3) PC3 (SDA/ADC4) PC4 (SCL/ADC5) PC5 J5 Downloader 1 2 3 4 5 6 PD6 MOSI MISO / D7 RS

PD4

SCK / D6

5 V PD5 EN RD D5 C9 30 pF SCK PD2

TX Xbee Pro RX Xbee Pro

Y 3 11.0592 Mhz R9 10k 12v RST D4 C20 100u 5 V PD3

data analog sensor so2

MOSI MISO RST U9 LM7805 1 2 3 VI GN D VO J10 LCD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R10 10k 5 V PD7

Gambar 3.2 Skematik Minimum Sistem.

STIKOM

(44)

Skematik minimum sistem ATmega8 pada Gambar 3.2 terdiri dari microchip ATmega8, rangakaian oscillator, rangkaian reset, rangkaian catu daya, rangkaian konektor untuk downloader program, serta pin-pin konektor untuk komunikasi I2C, komunikasi serial, dan LCD. Tabel 3.1 merupakan daftar pin I/O yang digunakan dalam Tugas Akhir ini.

Tabel 3.1 Pin I/O Minimum Sistem

Pin I/O Fungsi

Vcc Power 5v

Gnd Ground

PD0/RxD Sebagai pin Tx Xbee-Pro PD1/TxD Sebagai pin Rx Xbee-Pro

PB2 (SS/OC1B) Terhubung secara paralel pada jalur SCL (clock) dari sensor CO dan SO2

PB1(OC1A) Terhubung secara paralel pada jalur SDA (data) dari sensor CO dan SO2

Reset Mereset program PD (bit 6 dan 7)

(bit 5 dan 4)

Untuk RS dan RD (LCD) Untuk D4 dan D5

PB (bit 0, 5, 4) Untuk EN , D6 , D7 (LCD)

PC3 (ADC3) Untuk data analog dari sensor S

3.1.3 Perancangan Sensor TGS-2602

Untuk sensor SO2 digunanakan sensor TGS dari Figaro yaitu TGS 2602.

Sesuai dengan datasheet, karekteristik gas yang dapat terdeteksi yaitu gas-gas yang mengandung sulfur dioxide SO2 dan hydrogen sulfide. Dan untuk

mendapatkan hasil output yang lebih optimal, sensor dirancang sesuai dengan rangkaian yang terdapat pada datasheet seperti terlihat pada Gambar 3.2.

STIKOM

(45)

Gambar 3.3 Rangkaian Sensor TGS.

Agar bisa bekerja dengan baik sensor ini membutuhkan dua tegangan masukan. Heater voltage (VH) digunakan sebagai tegangan heater dan circuit voltage (Vc) merupakan catu daya rangkaian, keduanya diberikan tegangan sebesar 5 volt DC. Nilai resistor beban (RL) dapat dipilih atau diatur untuk

mengoptimalkan nilai alarm threshold, menjaga power dissipation (Ps)

semikonduktor di bawah batas 15mW. Power dissipation (PS) akan menjadi

sangat tinggi ketika nilai RS adalah sama dengan nilai RL. Nilai power dissipation

(PS) dan hambatan sensor (RS) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Rumus untuk menghitung nilai Power Dissipation (PS) :

Rumus untuk menghitung nilai hambatan sensor (RS) :

STIKOM

(46)

3.1.4 Modul Xbee-Pro TX & RX

XBee merupakan suatu modul yang didesain untuk memenuhi standar zigbee/ IEEE 802.15.4 yang biasa digunakan untuk aplikasi jaringan sensor yang berbiaya dan berdaya rendah. Modul ini membutuhkan daya yang rendah dan menyediakan transfer data yang handal antara dua device. Modul ini mempunyai dimensi fisik kecil sehingga praktis dalam penempatan. Modul ini beroperasi pada rentang frekuensi 2.4 GHz.

3.1.4.1 Driver Modul Xbee-Pro

Untuk mengakses modul Xbee-Pro, diperlukan sebuah driver untuk modul Xbee-Pro yang mana modul Xbee-Pro ini hanya memiliki tegangan catu daya rendah yaitu antara 2,8 volt sampai 3.4 volt, sehingga diperlukan regulator tegangan sebesar 3.3 volt, namun untuk data interface dapat dihubungkan secara langsung ke microcontroller. Berikut adalah hubungan antara modul pin Xbee-Pro dan ATMega8 ditunjukkan pada Tabel 3.12.

Tabel 3.12. Hubungan antara modul pin pada Xbee-Pro & microcontroller ATMega8

ATMega8 Xbee-Pro

Pin Nama Pin Nama

10 VCC 1 VCC

15 Tx(PD1) 2 Dout (Tx) 14 Rx (PD0) 3 Din (Rx)

11 GND 10 GND

3.1.4.2 Konfigurasi Pin Xbee-Pro

Gambar 3.3 adalah gambar & konfigurasi pin Xbee-Pro dan penjelasannya, sedangkan untuk penjelasan fungsi-fungsi setiap pin pada Xbee-Pro dapat dilihat pada Tabel 3.13, dan untuk spesifikasi Xbee-Xbee-Pro dapat dilihat pada Tabel 3.14.

STIKOM

(47)

Gambar 3.4 Modul Xbee-Pro & Dimensi Xbee-Pro Tabel 3.13 Konfigurasi pin Xbee-Pro

STIKOM

(48)

Tabel 3.14 Spesifikasi Xbee-Pro

3.2 Perancangan Perangkat lunak

Modul sensor MG-811 dan MQ-7 memiliki antarmuka UART TTL dan I2C yang dapat digunakan untuk menerima perintah atau mengirim data, dan untuk sensor TGS-2602 menggunakan pin ADC sebagai jalur data antara sensor dan microcontroller.

3.2.1 Antarmuka UART TTL

Antarmuka UART TTL selain digunakan untuk komunikasi serial juga digunakan untuk mengubah alamat I2C pada pengerjaan Tugas Akhir kali ini. Karena penulis menggunakan dua modul sensor maka alamat dari tiap sensor harus dibedakan untuk bisa berkomunikasi, berikut parameter yang digunakan untuk mengubah alamat I2C :

STIKOM

(49)

1. Baudrate 38400 bps 2. 8 bit data

3. 1 bit stop 4. Tanpa bit parity 5. Tanpa flow control

untuk mengubah alamat I2C pin TX microcontroller harus terhubung ke pin RX modul gas sensor dan pin RX microcontroller terhubung dengan pin TX dari modul gas sensor. Berikut adalah source code yang dituliskan ke microcontroller untuk mengubah alamat I2C.

putchar(0x53); // perintah SET I2C ADDRESS

putchar(0xAA); // parameter putchar(0x55); // parameter

putchar(newAddress); // alamat baru 0xE2

Contoh kode program dengan antarmuka UART untuk mengganti alamat I2C dari 0xE0 menjadi 0xE2. Data alamat I2C disimpan di EEPROM sehingga tidak akan hilang saat power off. Alamat I2C disajikan dalam Tabel 3.15.

Tabel 3.15 Alamat I2C Alamat I2c

Alamat tulis I2C Alamat baca I2C

0xE0 0xE1

0xE2 0xE3

0xE4 0xE5

0xE6 0xE7

0xE8 0xE9

0xEA 0xEB

0xEC 0xED

0xEE 0xEF

STIKOM

(50)

3.2.2 Antarmuka I2C Sensor MG-811 dan MQ-7 dan ADC Sensor TGS 2602

Modul sensor MG-811 dan MQ-7 memiliki antarmuka I2C. Pada antarmuka I2C ini, modul MG-811 dan MQ-7 bertindak sebagai slave dengan alamat default adalah 0xE0 dan dapat diganti menggunakan perintah yang dijelaskan menggunakan jalur komunikasi UART. Pin I2C adalah pin SDA dan SCL yang pada ATmega8 hanya ada dua pin saja, dengan adanya 2 sensor yang digunakan, untuk itu pin SDA dan SCL di parallel menjadi 2 pin dengan membedakan alamat I2C dari setiap sensor-sensor sehingga dapat digunakan untuk 2 sensor tersebut. Untuk pin ADC digunakan untuk data analog dari sensor So2 yaitu TGS 2602, karena pin adc dan pin I2C berada di port C maka itu menyebabkan konflik jika di gunakan secara bersamaan, oleh karena itu pin I2C dipindah ke port B menggunakan pin PB1 untuk SDA dan PB2 untuk SCL.

3.2.3 Konfigurasi Parameter Xbee-Pro Tx & Rx

Untuk melakukan konfigurasi parameter modul Xbee-Pro dapat melalui sebuah software bawaan Xbee-PRO yaitu X-CTU. Agar Xbee- PRO dapat melakukan komunikasi point to point atau komunikasi secara dua titik yaitu pengirim dan penerima saja adalah dengan melakukan konfigurasi alamat dari masing-masing modul. Untuk masuk ke mode konfigurasi pada XCTU, Xbee-PRO harus dihubungkan dengan komputer melalui kabel USB. Setelah terhubung dan communications port muncul, buka software XCTU yang merupakan bawaan dari XBee-PRO dengan terlebih dahulu mengatur baudrate default sebesar 9600, kemudian klik Test/Query. Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.5.

STIKOM

(51)

Gambar 3.5 Tampilan untuk setting konfigurasi parameter pada X-CTU

Jika Xbee-PRO berhasil terhubung dengan software X-CTU, maka akan keluar jendela baru yang menunjukkan keterangan tipe, firmware dan Serial Number Xbee-PRO. Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Informasi Xbee-Pro setelah berhasil terhubung dengan XCTU

Setelah Xbee-Pro terhubung dengan software XCTU, dilanjutkan melakukan setting konfigurasi parameter Pro di terminal XCTU agar

Xbee-STIKOM

(52)

Pro di sisi Tx & Rx dapat berkomunikasi dengan baik. Terdapat beberapa perintah untuk mensetting Xbee-Pro. Berikut perintah yang diperlukan untuk mengatur parameter Xbee-Pro dengan menggunakan software X-CTU yang di dapat dari datasheet Software X-CTU adalah sebagai berikut.

1 “+++” merupakan perintah untuk memastikan Xbee-Pro siap diatur atau tidak dan juga untuk mengawali setting parameter pada Xbee-Pro.

2 “AT” (AT Command) merupakan perintah awalan penulisan perintah pada Xbee-Pro.

3 “DL” (Destination Address Low) merupakan perintah untuk mengatur alamat yang akan dituju oleh Xbee-Pro.

4 “MY” ( Source Address) merupakan perintah untuk mengatur alamat dari Xbee-Pro (alamat diri sendiri), nilai dari “DL” dan “MY” tidak boleh sama. 5 “CH” (Chanel) merupakan perintah set/read dari Xbee-Pro dimana nilai

awalnya adalah C dan nilainya harus sama untuk Rx dan Tx.

6 “ID” (Networking {Addressing}) merupakan perintah pengalamatan PAN (Personal Area Network) dimana nilainya harus sama untuk satu jaringan. 7 “WR”(Write) merupakan perintah penulisan pada Pro, apakah

Xbee-Pro siap untuk mengirimkan data.

8 “CN” (Exit Command Mode) merupakan perintah keluar dari ATCommand Agar 2 buah XBee-Pro dapat saling berkomunikasi, maka XBee tersebut harus mempunyai kesamaan sebagai berikut:

Mempunyai channel ID (CH) yang berfungsi sebagai jalur yang sama. Mempunyai network ID PAN ID) yang berfunsi sebagai pengalamatan yang sama.

STIKOM

(53)

Source ID XBee-Pro receiver harus sesuai dengan destination ID dari XBee-Pro transmitter

Setting konfigurasi parameter yang harus dilakukan untuk menghubungkan Xbee-Pro berkomunikasi point to point yaitu dengan mengetikkan perintah pada Terminal XCTU ditunjukkan pada Gambar 3.7 dan Gambar 3.8.

Gambar 3.7 Parameter yang dikonfigurasi pada Xbee-Pro sisi Transmitter (Tx)

Gambar 3.8 Parameter yang dikonfigurasi pada Xbee-Pro sisi Receiver (Rx)

STIKOM

(54)

Setelah semua parameter selesai diatur, kemudian nilai baudrate diubah menjadi 2400 bps. Pada Tugas Akhir ini, digunakan baudrate rendah yaitu 2400 bps untuk mencegah overflow (hilangnya data antara host dan modul Xbee-Pro), karena data yang dikirimkan banyak. Sebelumnya pengiriman data telah dicoba dengan baudrate standar dari Xbee-Pro, yaitu 9600 bps namun sering terjadi overflow.

3.2.4 Program Microcontroller

Start

Inisialisasi sensor gas LCD,CO2,CO dan SO2

Microcontroller

Baca sensor CO

Baca sensor CO2

Baca sensor SO2

I2C

Analog

Xbee-Pro transmitter (TX)

LCD (display) data sensor

UART

Xbee-Pro

Reciever (RX)

komputer (data base)

UART

Gambar. 3.9 Diagram Alir.

STIKOM

(55)

1. Dari diagram alir Gambar 3.9 merupakan langkah-langkah alur program pertama yang dijalankan adalah inisilisasi dari array sensor dan delay atau jeda selama 10 detik untuk memanaskan heater dari masing- masing sensor yang ditampilkan pada LCD .

lcd_gotoxy (5,0); lcd_putsf("process"); delay_ms(10000); lcd_clear();

Setelah proses jeda ini selesai selanjutnya LCD akan di kosongkan untuk kemudian berjalan kode program pembacaan sensor CO.

2. Kemudian pembacaan sensor CO menggunakan komunikasi I2C.

//================ read sensor co ================= i2c_start(); // Start Condition

i2c_write(0xE0); // Write to module (alamat I2c ke 1)

i2c_write(0x41); // “Read Sensor” Command address sensor co

i2c_stop(); // Stop Condition delay_us(10); // 10 us delay i2c_start(); // Start Condition

i2c_write(0xE1); // Read from module (alamat baca ke 1)

temp1 = i2c_read(1); // Data Sensor temp2 = i2c_read(0); // Data Sensor i2c_stop(); // Stop Condition

sensor1 = (temp1 * 256) + temp2 ; //==================================================

I2C start Digunakan untuk mengirimkan sinyal start kemudian I2C write (0xE0) digunkan untuk mengakses atau menuliskan alamat yang dituju yaitu modul sensor CO tersebut, I2C write (0x41) digunakan untuk perintah membaca data dari sensor CO dan I2C stop digunakan mengirimkan sinyal stop. Kemudian diberikan jeda selama 10 detik. Kemudian dimulai lagi I2C start Digunakan untuk mengirimkan sinyal start, kemudian I2C write (0xE1) digunakan untuk membaca modul sensor

STIKOM

(56)

CO. Kemudian temp1dan temp2 adalah variable untuk data sensor, dan I2C stop digunakan mengirimkan sinyal stop. Sensor1 adalah variable dari penjumlahan temp1 dikalikan 256 dan ditambah temp2.

3. Kemudian pembacaan sensor CO2 menggunakan komunikasi I2C.

//================ read sensor C ===================

i2c_start(); // Start Condition

i2c_write(0xE2); // Write to module (alamat I2c ke 2)

i2c_write(0x42); // address sensor co2 i2c_stop(); // Stop Condition

delay_us(10); // 10 us delay

i2c_start(); // Start Condition

i2c_write(0xE3); // Read from module (alamat baca ke 2)

temp1 = i2c_read(1); // Data Sensor temp2 = i2c_read(0); // Data Sensor i2c_stop(); // Stop Condition

sensor2 = (temp1 * 256) + temp2 ;

//================================================

I2C start Digunakan untuk mengirimkan sinyal start kemudian I2C write (0xE2) digunkan untuk mengakses atau menuliskan alamat yang dituju yaitu modul sensor CO2tersebut, I2C write (0x41) digunakan untuk

perintah membaca data dari sensor CO2 dan I2C stop digunakan

mengirimkan sinyal stop. Kemudian diberikan jeda selama 10 detik. Kemudian dimulai lagi I2C start digunakan untuk mengirimkan sinyal start, kemudian I2C write (0xE3) digunakan untuk membaca modul sensor

C . Kemudian temp1 dan temp2 adalah variable untuk data sensor, dan I2C stop digunakan mengirimkan sinyal stop. Sensor2 adalah variable dari penjumlahan temp1 dikalikan 256 dan ditambah temp2.

STIKOM

(57)

4. Kemudian pembacaan sensor S menggunakan komunikasi data ADC dan pengiriman data ke komputer.

//=============== read sensor tgs2602=============== adc = read_adc(3);

delay_ms(10) ; itoa (adc,adc1); lcd_gotoxy (8,1); lcd_puts ("So2="); lcd_gotoxy (12,1); lcd_puts (adc1); puts("!"); puts(adc1); puts("?"); //===================================================

Pin ADC yang digunakan adalah pin C bit 3 maka ADC membaca pada bit ke 3 kemudian diberikan jeda pembacaan sensor. Dari microcontroller mengirim data ke komputer menggunakan komunikasi serial, sedangkan pengiriman serial hanya bisa dengan 8 bit sedangkan data sensor yang dikirimkan adalah 10 bit jadi data dirubah menjadi data string untuk dikirim dengan dua kal pengiriman Dengan fungsi itoa, tanda (“!”) digunakan mengawali pengiriman awal data dan

(“?”) digunakan untuk mengakhiri pengiriman akhir data, untuk kemudian di tampilkan pada LCD dan dikirimkan ke komputer.

5. Pengiraman data sensor C dari microcontroller ke komputer.

//================ pengirman data sensor co2 ========= itoa(sensor1,kirim_co2);

lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts ("CO2 = "); lcd_puts(kirim_co2); puts("*");

puts(kirim_co2);

puts("#");

//=====================================================

Dari microcontroller mengirim data sensor1 dengan variable kirim_co2 ke komputer menggunakan komunikasi serial, sedangkan pengiriman serial hanya bisa dengan 8 bit sedangkan data sensor yang

STIKOM

(58)

dikirimkan adalah 10 bit jadi data dirubah menjadi data string untuk dikirim dengan dua kal pengiriman dengan fungsi itoa, tanda (“*”)

digunakan mengawali pengiriman awal data dan (“#”) digunakan untuk mengakhiri pengiriman akhir data, untuk kemudian di tampilkan pada LCD dan dikirimkan ke komputer.

6. Pengiriman data sensor CO dari microcontroller ke komputer.

//=================== peniriman data sensor co ======== itoa(sensor2,kirim_co);

lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts ("CO= "); lcd_puts(kirim_co); puts("-");

puts(kirim_co);

puts("+"); //======================================================

Dari microcontroller mengirim data sensor2 ke komputer dengan variable kirim_co menggunakan komunikasi serial, sedangkan pengiriman serial hanya bisa dengan 8 bit sedangkan data sensor yang dikirimkan adalah 10 bit jadi data dirubah menjadi data string untuk dikirim dengan dua kal pengiriman Dengan fungsi itoa, tanda (“-”) digunakan mengawali

pengiriman awal data dan (“+”) digunakan untuk mengakhiri pengiriman akhir data, untuk kemudian di tampilkan pada LCD dan dikirimkan ke komputer.

STIKOM

(59)

3.2.5 Program pada Visual Basic 6.0

Digunakan untuk menerima dan menyimpan data yang dikirimkan dari microcontroller. Data diterima per karakter, lalu diproses dan ditampilkan dalam bentuk grafik dan angka. Untuk lebih mudahnya dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar. 3.10 diagram alir program visual basic 6.0

STIKOM

(60)

Gambar 3.11 tampilan form aplikasi yang dibuat

Gambar 3.11 adalah tampilan dari form aplikasi yang dibuat untuk berkomunikasi dengan microcontroller untuk kemudian menerima dan menyimpan data yang dikirimkan oleh micorocontroller dan ditampilkan pada grafik, Berikut ini adalah langkah pembuatan program pada komputer dengan menggunakan program visual basic 6:

a. Inisialisasi komunikasi serial

Pada saat melakukan inisialisasi komunikasi serial di pemrograman visual khususnya program VB ada komponen yang harus digunakan adalah komponen Microsoft comm control 6.0. lebih jelasnya lihat Gambar 3.12. Perlu diketahui bahwa komponen ini masih tersimpan di dalam data base komponen program VB maka dari itu untuk memunculkannya yang harus dilakukan adalah berikut:

STIKOM

(61)

1. Klik kanan pada Toolbox general (lihat Gambar 3.13), pilih component kemudian akan muncul dialog components lihat Gambar 3.14. pada tab control cari Microsoft comm control 6.0. lalu centang kemudian klik apply dan close.

Gambar 3.12. Komponen Microsoft comm control 6.0.

Gambar 3.13. Toolbox general

STIKOM

(62)

Gambar 3.14. Dialog components Microsoft comm control 6.0.

2. Setelah itu komponen Microsoft comm control 6.0. ini akan muncul pada Toolbox general lihat Gambar 3.15.

Gambar 3.15. komponen MSComm muncul pada toolbox general

STIKOM

(63)

3. Penulisan intruksi ke dalam program

'''''''''''''''''''''''' MSComm1.PortOpen = True ''''''''''''''''''''''''

Hal ini berarti komponen MSComm telah aktif dan siap melakukan komunikasi dengan aplikasi dari luar. Selanjutnya pengaturan parameter dari MSComm, dalam hal pengaturan parameter harus mengerti beberapa hal yang harus disesuaiakan dengan hardware yang digunakan misalnya kebutuhan akan nilai dari baudrate yang digunakan, jumlah bit dalam satu paket data, parity check dan stop bit yang digunakan. Parameter serial yang digunakan adalah baudrate 2400bps, 8 bit data, no parity check dan menggunakan 1 stop bit yang telah disesuaikan dengan modul microcontroller, seperti pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16. Pengaturan parameter komponen MSComm.

Pengaturan pada proses penerimaan data menggunakan MSComm berikut adalah potongan programnya.

STIKOM

(64)

''''''''''''''''''''''''''' dt = MSComm1.Input

'''''''''''''''''''''''''''

Arti dari potongan program tersebut adalah jalur MSComm pada jalur input mempersilahkan data yang masuk untuk diterima kemudian disimpan pada variabel data. Berikut adalah gambar tampilan awal pada program visual basic 6 saat dijalankan seperti pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17. Tampilan pada visual basic saat dijalankan

Dari Gambar 3.17 saat aplikasi dijalankan dengan menekan tombol connet terlihat data diterima dan langsung disimpan pada log data base kemudian di tampilkan pada grafik. Berikut adalah keterangan tiap point yang ada pada gambar.

1. Listbox co2

Digunakan untuk menampilkan data sensor CO2 yang diterima,

berikut adalah potongan program untuk menerima data.

STIKOM

(65)

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' If dt = "*" Then

inp = ""

ElseIf dt = "#" Then co2 = CInt(inp)

List1.AddItem (CStr(co2) + vbTab) Text1.Text = (CStr(co2))

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

2. Listbox CO

Digunakan untuk menampilkan data sensor CO2 yang diterima,

berikut adalah potongan program untuk menerima data.

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' If dt = "*" Then

inp = ""

ElseIf dt = "#" Then co = CInt(inp)

List4.AddItem (CStr(co) + vbTab) Text4.Text = (CStr(co))

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

3. Listbox SO2

Digunakan untuk menampilkan data sensor SO2 yang diterima,

berikut adalah potongan program untuk menerima data.

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' If dt = "*" Then

inp = ""

ElseIf dt = "#" Then co = CInt(inp)

List5.AddItem (CStr(co) + vbTab) Text5.Text = (CStr(co))

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

4. Listbox time

Digunakan untuk menampilkan time, Time yang tertampil ini mengacu pada time yang berjalan pada komputer. berikut adalah potongan program untuk menampilkan time.

STIKOM

(66)

''''''''''''''''''''''' List2.AddItem (Time) Text2.Text = Time

'''''''''''''''''''''''

5. Listbox date

Digunakan untuk menampilkan date, date yang tertampil ini mengacu pada date yang berjalan pada komputer. berikut adalah potongan program untuk menampilkan date.

''''''''''''''''''''''' List3.AddItem (Date) Text3.Text = Date

'''''''''''''''''''''''

6. Tombol connet

Tombol connet digunakan untuk mengaktifkan penerimaan data dan menjalankan aplikasi. berikut adalah potongan program untuk mengaktifkan penerimaan data.

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' Command4.Enabled = True

If MSComm1.InBufferCount <> 0 Then dt = MSComm1.Input

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

Selain untuk mengaktifkan penerimaan data tombol connect juga berfungsi menyimpan data pada log file. Berikut potongan program untuk menyimpan data.

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' Command4.Enabled = False

FileName = "D:\__________TA jily\Data Sensor" + ".txt" fr = FreeFile

Open FileName For Append As #fr

STIKOM

(67)

Print #fr, Text1.Text + vbTab + Text4.Text + vbTab + Text5.Text + vbTab + Text2.Text + vbTab + Text3.Text Close #fr

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

Berikut ini Untuk membuat file direktori penyimpanan data atau log file seperti Gambar 3.18. Berikut potongan programnya.

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' Private Sub Form_Load()

On Error Resume Next

If Dir$("d:\__________TA jily\") = "" Then MkDir "d:\__________TA jily\"

End If End Sub

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

Gambar 3.18 file log data array sensor

7. Tombol disconnect

Tombol connet digunakan untuk menghentikan sementara penerimaan data. berikut adalah potongan program untuk mengaktifkan penerimaan data.

STIKOM

(68)

''''''''''''''''''''''''''''' MSComm1.PortOpen = False Command4.Enabled = False '''''''''''''''''''''''''''''

8. Tombol clear

Tombol clear digunakan untuk mengosongkan lisbox CO,CO2,SO2,

date dan time. Berikut adalah potongan program untuk mengosongkan listbox CO,CO2,SO2, date dan time.

''''''''''''''''''''''''''''' List1.Clear

List2.Clear List3.Clear List4.Clear List5.Clear

'''''''''''''''''''''''''''''

9. Tombol exit

Tombol exit digunakan untuk keluar dari aplikasi. Berikut adalah potongan programnya.

''''''''''''''''''''''''''''' End

'''''''''''''''''''''''''''''

10.Grafik penampil data array sensor

Grafik digunakan untuk menampilkan data yang diterima sehingga perubahan data dapat tepantau dengan baik dimana sumbu Y adalah data dari sensor dan sumbu X adalah waktu . Berikut adalah potongan programnya.

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

Call TChart1.Series(0).AddXY(ye, (CStr(co2)), "",

clTeeColor)

STIKOM

(69)

Call TChart1.Series(0).AddXY(ye, (CStr(co)), "", clTeeColor)

Call TChart1.Series(0).AddXY(ye, (CStr(so2)), "",

clTeeColor)

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

STIKOM

(70)

Pengujian sistem yang dilakukan merupakan pengujian terhadap perangkat keras dan perangkat lunak dari sistem secara keseluruhan yang telah selesai dibuat untuk mengetahui komponen-komponen sistem apakah berjalan dengan baik dan sesuai yang diharapkan. Terdapat beberapa pengujian sistem, antara lain:

4.1. Pengujian Minimum Sistem 4.1.1. Tujuan

Pengujian minimum sistem bertujuan untuk mengetahui apakah minimum sistem dapat melakukan proses signature dan download program ke microcontroller dengan baik.

4.1.2. Alat yang digunakan

1. Rangkaian minimum sistem ATMega8. 2. Kabel USB to mikro USB dan downloader. 3. Komputer/ Laptop.

4. Program CodeVision AVR. 5. Power supply 12V.

4.1.3. Prosedur pengujian

1. Aktifkan power supply dan hubungkan dengan minimum sistem.

2. Sambungkan minimum sistem dengan downloader dengan kabel USB to mikro.

3. Selanjutnya nyalakan komputer dan jalankan program Code Vision AVR.

STIKOM

(71)

4. Untuk download program yang telah dibuat kedalam minimum sistem maka yang harus dilakukan adalah menjalankan menu Chip Signature programmer pada Code Vision AVR.

5. Setelah proses signature selesai maka selanjutnya proses compile project dengan menekan F9 pada keyboard kemudian proses download program ke microcontroler masuk ke menu  make project pada Code Vision AVR.

4.1.4. Hasil pengujian

Dari percobaan diatas apabila menu chip signature programmer, download program dapat berhasil dikerjakan maka minimum sistem dapat bekerja dengan baik. Tampilan dari program chip signature pada Code Vision AVR yang akan digunakan untuk menuliskan program dan melakukan percobaan terhadap minimum sistem. Hasil program chip signature dapat di lihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Tampilan Chip Signature

Pada Gambar 4.2. menunjukan bahwa minimum sistem telah berhasil men-download program ke microcontroller sehingga program telah berhasil dijalankan.

STIKOM

(1)

4.8.4 Hasil pengujian

Dari prosedur pengujian didapatkan hasil pengujian sensor gas yang dapat mendeteksi gas yang berada di dalam tabung.

Gambar 4.16 grafik kenaikan dan penurunan data sensor saat mendeteksi gas dari cat pilox.

Dari Gambar 4.16 data sensor mengalami kenaikan saat gas dialirkan ke dalam tabung, dan mengalami penurunan saat gas di dalam tabung dikeluarkan sehingga tabung tidak berisi gas. Berikut juga pengujian menggunakan asap rokok seperti Gambar 4.17 dan asap dari pembakaran kertas pada Gambar 4.18. Dari ketiga gas-gas yang diujikan juga terdapat gas CO.

Gas CO dialirkan

Gas CO dikeluarkan

STIKOM

(2)

Gambar 4.17 grafik kenaikan dan penurunan data sensor saat mendeteksi gas asap rokok

Gambar 4.18 grafik kenaikan dan penurunan data sensor saat mendeteksi gas asap pembakaran kertas

Gas CO dialirkan

Gas CO dikeluarkan

Gas CO dialirkan

Gas CO dikeluarkan

STIKOM

(3)

PENUTUP

Berdasarkan pengujian pada perangkat keras dan perangkat yang dipergunakan dalam perancangan pendeteksi gas CO, CO2 dan SO2, maka dapat diambil kesimpulan dan saran-saran dari hasil yang telah diperoleh.

5.1. Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dapat dituliskan setelah melakukan analisa dari hasil sistem yang telah dibuat antara lain sebagai berikut :

1. Pengujian Modul sensor TGS 2602, MG-811 dan MQ-7 menunjukkan bahwa modul tersebut dapat mengkonversi suatu gas sehingga menghasilkan keluaran tegangan, dan melakukan fungsinya dalam mendeteksi kandungan gas CO, CO2 dan SO2 yang dinilai cukup baik dengan keluarnya nilai analog

dari sensor .Sistem modul sensor bekerja dengan baik disaat mendeteksi adanya gas secara cepat sensor langsung menaikan nilai keluaran analog

begitu juga saat gas mulai hilang bercampur dengan udara nilai keluaran

analog dari sensorpun menurun.

2. komunikasi nirkabel yang diterapkan sebagai media pengiriman antara

microcontroller dan komputer ini berjalan dengan baik pada jarak 1-40 meter pada kondisi ruang tertutup tanpa halangan dan pada jarak 1-100 meter pada ruang terbuka tanpa halangan. Pada keadaan ini, selama posisi Xbee-Pro Tx dan Xbee-Pro Rx dalam keadaan horisontal dengan sedikit halangan maka jarak yang ditempuh akan semakin jauh. Program penampil data dan penyimpan data menggunakan Microsoft visual basic 6, dapat berjalan dengan

STIKOM

(4)

baik dengan menerima data yang dikirim dari microcontroller sehingga dihasilkan data yang sesuai dengan output dari masing-masing sensor.

5.1 Saran

Saran yang dapat diberikan untuk mengembangkan sistem ini sebagai berikut :

1. Dalam perancangan modul sensor Array TGS 2602, MG-811, dan MQ-7 dapat ditambahkan jenis sensor gas yang lain sehingga jenis gas yang terdeteksi dapat lebih banyak, dan juga dilengkapi dengan pengaturan temperatur, kelembaban serta tekanan udara pada saat pengujian atau kalibrasi sehingga kinerja dari sensor tersebut dapat maksimal yaitu sesuai dengan datasheet sensor.

2. Terdapat beberapa cara yang mungkin bisa dicoba saat pemberian kapasitas gas yang diujikan karena dapat mempengaruhi hasilnya.

3. Data analog mentah dari sensor yang sudah ada dalam log penyimpanan untuk lebih lanjut dapat di olah menjadi informasi yang lebih baik dan jelas. 4. Lakukan perbandingan dengan gas detector yang sudah ada agar dapat

menjadi perbandingan atau acuan nilai dari hasil pendeteksian gas.

5. Ubah nilai analog dari sensor menjadi nilai satuan gas untuk menghasilkan nilai pendeteksian yang lebih mudah dimengerti.

6. Untuk mengatasi jarak saat pengiriman data yang jauh penulis sarankan menggunakan modul Xbee-Pro dengan adapter yang disertai penguat sinyal agar data dapat terkirim dengan baik.

STIKOM

(5)

Andrianto, Heri. 2008. Pemrograman Mikrokontroler AVR ATmega16 menggunakan Bahasa C CodeVision AVR. Bandung : Informatika.

ATMEL Corporation. 2005, ATmega8, (Online). (http://www.atmel.com , diakses 12 januari 2013 ).

Daqi, Gao dan Wei, Chen. 2007. Simultaneous estimation of odor classes and concentrations using anelectronic nose with function approximation model ensembles. Shanghai . China.

Evolution Education.2010. Xbee-Pro Basic, (Online) (http://www.rev-ed.co.uk /docs/xbe001.pdf) , diakses 29 januari 2013).

Figaro USA, INC. 2012, TGS 2602 - for the detection of Air Contaminants, (online) (http://www.figarosensor.com/products/2602pdf.pdf, diakses 1 juni 2013)

Gustina,Nelly. 2012, Waspadai Bahaya Pencemaran Udara, (online)(http://www.analisadaily.com/news/read/2012/05/20/51603/waspadi _bahaya-pencemaran, diakses 7 januari 2013).

Hanwei Electronics CO, LTD. 2013a,Carbon dioxide Gas Sensor MG-811,

(0nline) (www.parallax.com/docs/MG811 Datasheet.pdf, diakses 21 januari 2013).

STIKOM

(6)

88 Hanwei Electronics CO, LTD. 2013b, Carbon Monoxide Gas Sensor MQ-7,

(Online) (http://www.pololu.com/catalog/product/1482 , diakses 21 januari 2013).

INNOVATIVE ELECTRONICS. 2009. AVR USB ISP. (Online). (http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/download_fil es/manual/Manual%20DT-HiQ%20AVR%20USB%20ISP.pdf).Diakses pada tanggal 21 januari 2013.

Lohala. 2011. Simplex, Half Duplex, and Full Duplex. (Online). (http://www.mystudyroom.com.np/classnotes.php?nan=89&fire=4&cake=2 6&sun=6&rnd=2387829974d3e5ee26be055.39465877). Diakses pada tanggal 21 januari 2013.

Lutfi, Achmad.2009, Zat-zat Pencemar dan Pencemaran Udara, (Online), (http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-lingkungan/pencemaran- udara/zat-zat-pencemar-dan-pencemaran-udara/, diakses 7 januari 2013). Purnomo, 2011, mengenal komunikasi I2C (inter integrated circuit), (online)

(http://purnomosejati.wordpress.com/2011/08/25/mengenal-komunikasi-i2cinter-integrated-circuit/#more-129)