Penyesuai Kadar Oksigen Dalam Ruangan Berbasis Mikrokontroler

(1)

Pengujian Alat Catu daya

AN 7805 220V

12V

220uF/25V 10uF/25V 5V 100uF/50V

Di beri masukan dari PLN sebesar 200 V ke Trafo 3A kemudian di turunkan menjadi 11.43 V. Tegangan 11.43 V dari trafo di searahkan dengan menggunakan dioda 3A sehingga di peroleh 11.43 V, untuk menjaga kesetabilan tegangan maka tegangan akan di filter menggunakan capasitor. Ic regulator AN 7805 di gunakan untuk out put tegangan 5 V.

Dari rancangan di atas output nya adalah 5 V, dari hasil pengujian peroleh Outputnya adalah 5,03 V.

(2)

ATM 8535

10K Kristal 11. 0592MHz 12 13 8 GND

PB . 1 PB . 0 1

2 PA. 0

PC . 4 PC . 5 PC . 6 PC . 7 PC . 0 PC . 2 PC . 3

26 27 28 29 22 23 24 10 9 VCC reset AN 7805 220V 3A 12V

220uF/25V 10uF/25V _5V

100uF/50V

PENYESUAI

KADAR OKSIGEN

11 12 13 14 4 5 6 2 16 1 3 R1

7 8 9 10

+5V R2

FAN

Buzer

Bd 139 IRF z44 12V 12V

VCC +11, 43 v 4 11 12 13 14 100KO Figaro KE-50 Rf

(3)

ATM 8535 di masukkan program

/*=============== Code Bahasa Program ===============*/ /***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V1.24.7d Evaluation Automatic Program Generator

e-mail:office@hpinfotech.com Project :

Version :

Date : 12/31/2001

Author : Freeware, for evaluation and non-commercial use only Company :

Comments:

/*=============== Iput perogram ke ATmega 8535 ===============*/ Chip type : ATmega8535

Program type : Application Clock frequency : 4.000000 MHz Memory model : Small

External SRAM size : 0 Data Stack size : 128

*****************************************************/ #include <mega8535.h> #include <lcd.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> #asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input|ADC_VREF_TYPE; ADCSRA|=0x40;

while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10;

return ADCW; }

unsigned char i,Status,t; unsigned long Oksigen; unsigned int FRata2,F,O2[20]; void main(void) { PORTA=0x00; DDRA=0x00; PORTB=0x00; DDRB=0xFF;

(4)

PORTC=0x00; DDRC=0x00; PORTD=0xFF; DDRD=0x00; ADMUX=ADC_VREF_TYPE; ADCSRA=0x85; SFIOR&=0xEF; lcd_init(16); lcd_gotoxy(0,0);

/*=============== Input Tampilan LCD ON ===============*/

lcd_init(16); lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" PENYESUAI"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" KADAR OKSIGEN "); delay_ms(1000);

lcd_clear();

while (1) {

lcd_clear();

for (i=0;i<20;i++){F = read_adc(0);O2[i]=F;delay_ms(1); } for (i=0;i<20;i++){FRata2 = FRata2+O2[i];}

FRata2 = FRata2/20; Oksigen = FRata2*100/57;

/*=========== Input Tampulan LCD Proses Pengukuran ============*/ lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" KADAR OKSIGEN "); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" KADAR: %");

lcd_gotoxy(7,1);

lcd_putchar(Oksigen/100 %10 + 0x30); lcd_putchar(Oksigen/10 %10 + 0x30); lcd_putchar('.');

lcd_putchar(Oksigen %10 + 0x30); delay_ms(100);

/*=============== Input Program Aktif PORTB.0 ===============*/ if (Oksigen < 180) {PORTB.0 = 1;Status = 1;} else{PORTB.0 = 0;}

/*=============== Input Program Aktif PORTB.1 ===============*/ if (Oksigen < 170) {PORTB.1 = 1;Status = 1;} else{PORTB.1 = 0;}

delay_ms(200);

(5)

Lampiran Gambar Alat Secara Keseluruhan  Pengukuran Terhadap panas

(6)

(7)

Termometer digital

Figaro KE-50

Lutron Digital DO Meter

DO-5510

Ralat T ( oC)

x100%

Ralat Kadar ( %) x100%

T ( oC) Kadar

O2 ( %)

( oC)

Kadar

O2 ( %)

24.2 22.3 24.4 22.5 0.8197 0.8889

24.8 21.7 25.0 21.9 0.8 0.9132

25.6 21.0 25.7 21.2 0.3891 0.9434

26.5 20.1 26.7 20.3 0.7491 0.9852

27.5 19.2 27.7 19.3 0.722 0.5181

28.5 18.2 28.7 18.4 0.6969 1.087

29.4 17.7 29.6 17.9 0.6757 1.1173

30.0 17.0 30.1 17.1 0.3322 0.5848

30.3 16.5 30.5 16.7 0.6557 1.1976

30.4 16.9 30.6 17.0 0.6536 0.5882

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

DAFTAR PUSTAKA

Budiharto, Widodo.2010. Elektronika Digital + Mikroprosesor. Yogyakarta : Penerbit

Andi.

Jusak, 2013. Teknologi Komunikasi Data Modern. Yogyakarta : Penerbit Andi. Tarigan, Pernanti. 2011. Sistem Tertanam (Embedded System). Yogyakarta :

Penerbit Graha Ilmu.

Rafiudin, Rahmat, 2006. Sistem Komunikasi Data Mutakhir. Yogyakarta : Penerbit Andi Yogyakarta

Susanto. 2006. Rangkaian Elektronika Analog dan Terpadu. Jakarta : Penerbit Universitas ndonesia (UI-PRESS)

Sosrodarsono, Suyono.1989. Bendungan Type Urugan. Jakarta : PT Pradya Paramita

Syahrul, 2012. Mikrokontroler AVR ATMEGA8535. Bandung : Penerbit Informatika

Wardhana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta : Penerbit Andi Yogyakarta

http://www.figarosensor.com/feature/sk-25f.html

18/03/2016, 20.18 Wib

http://manfaat.co.id/20-manfaat-oksigen-bagi-manusia

18/03/2016, 21.00 Wib

https://windyasih.wordpress.com/nursing/oksigen/ 18/03/2016, 21.18 Wib

(13)

BAB III

PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN

3.1 Diagram Blok

Diagram blok merupakan gambaran dasar dari rangkaian sistem yang

mempunyai fungsi masing – masing. Adapun sistem rangkaian dari rankaian yang

di rancang adalah sebagai berikut :

BOX

CATU DAYA (12 dan 5 v)

ATmega 8535

FIGARO KE-50

MOTOR DC (12v)

BUZZER

UDARA BEBAS

(14)

3.2 Rangkaian Catu Daya

Rangkaian power supply berfungsi untuk mensupplay arus dan tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian power supply ini terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian kecuali rangkaian ADC, sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke rangkaian ADC, karena rangkaian ADC memerlukan tegangan input sebesar 12 volt agar tegangan referensinya stabil.

Trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh

kapasitor 220 μF. Regulator tegangan 5 volt (AN7805CT) digunakan agar

keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi sebagai penguat arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (AN7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan dioda.

Rangkaian skematik power supply dapat dilihat pada gambar 3.2 di bawah ini:

AN

7805

220V

3A

12V

220uF/25V

10uF/25V

_5V

100uF/50V

(15)

3.3 Rangkaian LCD

LCD digunakan untuk menampilkan hasil pengolahan data pada mikrokontroler dalam bentuk tulisan. Pada alat ini, mode pemrograman LCD yang digunakan adalah mode pemerograman 4 bit. Dengan demikian, pin data LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler hanya pin D4, D5, D6, dan D7. Sedangkan untuk jalur kontrolnya, pin LCD yang dihubungkan adalah pin RS dan E. LCD pada alat ini hanya digunakan sebagai penampil, sehingga pin R/W-nya dihubungkan ke ground.

11 12 13 14 4 5 6 2 16

1 3

7 8 9 10

+5V

ATM8535

26 27 28 29 22 23 24

PC .4 PC .5 PC .0 PC .6 P C .7 PC .2 P C .3

(16)

3.4 Rangkaian OP AMP LM324

IC LM324, yang merupakan gabungan dari 4 buah Op-Amp. penggunaan LM324

dengan kaki 4 sebagai VCC, kaki 11 sebagai GND, kaki 13 masukan – dari

sensor, kaki 12 masukan + dari sensor, dan kaki 14 sebagai Vout. OP AMP LM324 pada rangkaian ini di hubungkan dengan sensor Figaro KE-50, di mana sensor Figaro KE-50 ini memiliki peroses sebagai berikut :

Elektroda dibagi menjadi anoda berupa Pb (timbal) dan katoda yang terbuat dari emas (Ag) serta elektrolit berupa asam lemah atau Alkaline. Elektroda emas merupakan sebuah padatan yang berupa selaput yang tidak berongga (non-porous membrane). Molekul oksigen masuk ke sel elektrokimia melalui selaput oksigen. Oksigen yang masuk ke dalam sensor, direduksi pada elektroda emas dengan reaksi elektrokimia. Anoda dan katoda dihubungkan dengan sebuah termistor dan resistor. Resistansi dua resistor ini mengubah arus yang terjadi akibat reaksi elektrokimia menjadi tegangan. Besar arus yang mengalir pada dua resistor dipengaruhi oleh banyak oksigen yang tertangkap oleh membran elektroda. Tegangan resistansi ini digunakan sebagai keluaran sensor oksigen.

Tegangan dari sensor Figaro KE-50 setelah melewati rangkaian OP AMP LM324 mengalami penguatan secara praktek sebesar 12 kali penguatan.

IC LM324

VCC +11,43 v 4 11 GND

12 13 14

100KΩ sensor

Vout

(17)

3.5 Rangkaian BUZZER

Pada rangkaian ini Buzzer menggunakan Transistor BD 139 dimana transistor ini jenis NPN, di karenakan transistor ini di hubungkan dengan IC maka tegangan emitor-basis pada kondisi colektor tertutub IC=5V dan arus basis adalah 0,5A agar transistor bekerja maksimal. Buzzer bekerja dengan baik dapat menghasilkan frekuensi 1-100KHz dan tegangan oprasional yang di butuhkan adalah 3-12V. pada saat buzzer menerima tegangan maka plat piezoelektrik akan bergetar ( getaran defleksi ), getaran tersebut menimbulkan bunyi dimana bunyi tersebuta akan mengalami peredaman suara atau penghalus suara oleh resonator.

Bd 139 12V

BUZZER

1K_Ω

E B

C IN-PUT

Gambar 3.5 Rangkaian BUZZER

3.6 Rangkaian FAN

Mosfet IRF z44 hanya membutuhkan tegangan drive dan hamper tidak membutuhkan arus drive untuk gate sama sekali dan dapat mengontrol arus source-drain equivalen. Gate memiliki kapasitas untuk menyimpan muatan, sehingga pada saat mosfet IRF z44 menerima tegangan gate akan mengisi muatan dan drain dalam kondisi tertutup untuk mengoprasikan FAN. Pada saat tegangan pada mosfet IRF z44 di putus FAN tidak langsung mati total di karenakan gate mengalami penurunan muatan sehingga FAN mengalami pelambatan.

(18)

12V

IRF z44

M

1KΩ

IN-PUT

G D

FAN

Gambar 3.6 Rangkaian FAN

3.7 Rangkaian Lengkap

Sensor Figaro KE-50 menangkap molekul O2 menyebabkan terjadinya reaksi

elektroda di dalam sensor Figaro KE-50 sehingga menghasilkan tegangan dalam sekala sangat kecil. Tegangan dari sensor Figaro KE-50 di kuatkan mengunakan rangkaian OP AMP LM324. Data dari OP AMP LM324 masih berupa data analog, agar data tersebut menjadi data digital maka di butuhkan rangkaian ADC, dimana di dalam mikrokontroler ATmega 8535 memiliki rangkaian ADC sendiri. Untuk mengoprasikan mikrokontroler ATmega 8535 untuk memfungsikan rangkaian BUZZER dan FAN maka ATmega 8535 di beri perintah berupa program AVR berupa bahasa C. Di mana untuk mengoprasikan BUZZER dan FUN di beri Perintah yang berbeda sesuai Port (PB) masing-masing agar tidak beroprasi bersamaan dan dapat beroprasi sesuai kebutuhan dan menghasilkan hasil yang maksimal. Hasil pengolahan data pada mikrokontroler akan di tampilkan pada LCD dalam wujud berupa text.

(19)

ATM 8535 10K Kristal 11. 0592MHz 12 13 8 GND

PB . 1 PB . 0 1

2 PA . 0

PC . 4 PC . 5 PC . 6 PC . 7 PC . 0 PC . 2 PC . 3

26 27 28 29 22 23 24 10 9 VCC reset AN 7805 220V 3A 12V

220uF/25V 10uF/25V _5V

100uF/50V

PENYESUAI

KADAR OKSIGEN

11 12 13 14 4 5 6 2 16

1 3

7 8 9 10

+5V

IRF z44 12V

12V

VCC +11, 43 v 4 11 12 13 14 100KO Figaro KE-50 Rf Bd 139 E B C G D S 1KΩ 1KΩ BUZZER FAN LM324

(20)

BAB IV

HASIL DAN ANALISIS

Pada bab ini, akan dibahas pengujian alat dan analisis pengujiannya.

4.1 Pengujian Alat

Untuk mengoprasikan mikrokontroler ATmega 8535 di beri program AVR dalam bahasa C dengan program sebagai berikut :

- Bahasa Program dalam CodeVersion AVR

#include <mega8535.h> #include <lcd.h>

#include <delay.h> #include <stdio.h> #asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input|ADC_VREF_TYPE; ADCSRA|=0x40;

while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10;

return ADCW; }

(21)

unsigned char i,Status,t; unsigned long Oksigen;

unsigned int FRata2,F,O2[20];

void main(void) {

PORTA=0x00; DDRA=0x00;

PORTB=0x00; DDRB=0xFF;

PORTC=0x00; DDRC=0x00; PORTD=0xFF; DDRD=0x00;

ADMUX=ADC_VREF_TYPE; ADCSRA=0x85;

SFIOR&=0xEF;

lcd_init(16); lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" PENYESUAIAN"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" KADAR OKSIGEN "); delay_ms(1000);

(22)

while (1) {

lcd_clear();

for (i=0;i<20;i++){F = read_adc(0);O2[i]=F;delay_ms(1); } for (i=0;i<20;i++){FRata2 = FRata2+O2[i];}

FRata2 = FRata2/20; Oksigen = FRata2*100/57;

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" KADAR OKSIGEN"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" KADAR: %");

lcd_gotoxy(7,1);

lcd_putchar(Oksigen/100 %10 + 0x30); lcd_putchar(Oksigen/10 %10 + 0x30); lcd_putchar('.');

lcd_putchar(Oksigen %10 + 0x30); delay_ms(100);

if (Oksigen < 180) {PORTB.0 = 1;Status = 1;} else{PORTB.0 = 0;}

if (Oksigen < 170) {PORTB.1 = 1;Status = 1;} else{PORTB.1 = 0;} delay_ms(200);

} }

(23)

4.1.1 Pengukuran Sensor Figaro SK-50

Pada tahap ini di peroleh data sementara 20,8% maka dalam bilangan integer adalah 208, di lakukan pengukuran pada output sensor Figaro SK-50 di peroleh 0.043 v dan dilakukan pengukuran pada input OP Amp LM 324 di peroleh 11.43 out put OP Amp LM 324 di peroleh 0.522 v , sementara di ukur V in ATM 8535 di peroleh 5.03 v.

Konstanta sensor = 0.043 v X 11.43v X 208 : 0.522 v 100

= 102.229 : 52.2 = 1.958

Data 1024 x 0,522 / 5,03 = 106,28

Tampilan data = 106,28 x 1.958

= 208,09 Tampilan LCD= 20,8

4.1.2 Pengujian Tampilan pada LCD

Pengujian pada PC menggunakan program AVR. Pada pengujian ini LCD di hubungkan dengan Pin 1, Pin 3, Pin 16 Input GND, Pin 2 dan Pin 15 Input VCC +5,22 v sedangkan Pin 4-6 dan Pin 11-14 connect ATM 8535 pin 22-24 dan Pin 26-29. Pada tahap ini, dilakukan pengaturan tampilan pada LCD untuk mempermudah mengontrol sensor Figaro SK-Series (50) mengontrol Oksigen dalam ruangan. Untuk dapat menjaga kesetabilan Oksigen dalam ruangan dan mengantisipasi O2 dalam keadaan buruk:

lcd_init(16); lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" PENYESUAIAN"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" KADAR OKSIGEN "); delay_ms(1000);

(24)

Gambar 4.1 Tampilan input PENYESUAIAN

KADAR OKSIGEN

Program di atas untuk menampilkan “ PENYESUAIAN “ “KADAR OKSIGEN”

di LCD seperti terlihat pada gambar 4.2.

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" KADAR OKSIGEN"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" KADAR: %");

Gambar 4.2 Tampilam LCD KADAR OKSIGEN

KADAR : %

Program di atas untuk menampilkan “KADAR OKSIGEN” “KADAR: %” di

(25)

4.1.3 Pengujian Motor DC

Pengujian Motor DC dengan menghubungkan Negative Motor DC connect IRF z44 Pin 2, dan Positive Motor DC connect Kapasitor ( 11.43 v). Pada tahap ini di berikan nilai batasan minimum pada sensor. Selanjutnya ATM 8535 akan membaca setiap nilai perubahan Kadar Oksigen dan akan mengaktifkan Motor DC pada saat pembacaan sensor lebih kecil dari nilai batasan minimum yang di berikan, programnya sebagai berikut:

if (Oksigen < 180) {PORTB.0 = 1;Status = 1;} else{PORTB.0 = 0;}

Gambar 4.3 Motor DC aktif pada saat kadar Oksigen <18 %

Program di atas akan membaca PORTB.0 yang dihubungkan ke Motor DC dengan perintah buka dan tutup yang berfungsi untuk menggati udara di dalam dengan udara dari luar. Pada saat nilai Kadar Oksigen lebih kecil dari 18%

PORTB.0 menerima perintah “buka” dan pada saat nilai Kadar Oksigen lebih

besar sama dengan 18% maka PORTB.0 menerima perintah “tutup” seperti

(26)

4.1.4 Pengujian alaram / Buzzer

Pada pengujian ini dengan menghubungkan Negative Buzzer connect Bd 139 Pin 2, dan Positive Buzzer connect Kapasitor ( 11.43 v). Pada tahapan ini Sensor di berikan nilai batasan minimum. Selanjutnya ATM 8535 akan membaca setiap nilai perubahan Kadar Oksigen dan akan mengaktifkan Buzzer pada saat pembacaan sensor lebih kecil dari nilai batasan minimum yang di berikan, programnya sebagai berikut:

if (Oksigen < 170) {PORTB.1 = 1;Status = 1;} else{PORTB.1 = 0;} delay_ms(200);

Gambar 4.4 Buzzer aktif pada saat kadar Oksigen < 17 %

Program di atas akan membaca PORTB.1 yang dihubungkan ke Motor DC dengan perintah buka dan tutup yang berfungsi untuk menggati udara di dalam dengan udara dari luar. Pada saat nilai Kadar Oksigen lebih kecil dari 17%

PORTB.1 menerima perintah “buka” dan pada saat nilai Kadar Oksigen lebih besar sama dengan 17% maka PORTB.1 menerima perintah “tutup” seperti

(27)

4.2 Analisa Pengujian

4.2.1 Pengukuran O2

4.2.1.1 Pengukuran O2 udara bebas terhadap panas ( tabung tanpa tutup )

Dengan mengunakan termometer digital di peroleh suhu 24,3oc dan dengan

menggunakan sensor Figaro KE-50 di peroleh kadar O2 22,4% sedangkan dengan

menggunakan Lutron Digital DO Meter DO-5510 di peroleh suhu 24,6oc dan

kadar O2 22,5%. Dinyalakan lampu sorot dari luar Box, untuk menaikkan suhu Box pada saat Box dalam keadaan terbuka di catat data setiap 60 s.

Termometer Digital

Figaro SK 50 Lutron Digital DO Meter DO-5510

T ( oC) Kadar O2 ( %) T ( oC) Kadar O2 ( %)

24.3 22.4 24.6 22.5

24.9 22.4 25.1 22.4

25.6 22.4 25.8 22.4

26.3 22.2 26.6 22.3

27.0 22.2 27.3 22.3

27.8 21.9 28.0 22.0

28.5 21.9 28.7 21.9

29.3 21.8 29.5 21.8

30.0 21.7 30.2 21.8

30.6 21.7 30.8 21.7

Tabel 4.1 Data pengukuran kadar O2 terhadap panas (kotak terbuka)

Dari data figaro SK-50 pada tabel 4.1 diproleh rata-rata 22,06 maka Vout = 220 X 5.03 : 1.958 x 1024

= 1106.18 / 2004,992 = 0.5519 v

Untuk Vsensor = 0.5519 / 11.43

(28)

4.2.1.2 Pengukuran O2 udara bebas terhadap panas ( tabung ditutup )

Dengan mengunakan termometer digital di peroleh suhu 24,5oc dan dengan

menggunakan sensor Figaro KE-50 di peroleh kadar O2 22,3% sedangkan dengan

menggunakan Lutron Digital DO Meter DO-5510 di peroleh suhu 24,7oc dan

kadar O2 22,5%. Dinyalakan lampu sorot dari luar Box, untuk menaikkan suhu Box pada saat Box dalam keadaan tertutup di catat data setiap 60 s.

Termometer

Digital Figaro SK 50 Lutron Digital DO Meter DO-5510

T ( oC) Kadar O2 ( %) T ( oC) Kadar O2 ( %)

24.5 22.3 24.7 22.4

25.0 22.2 25.2 22.3

25.7 22.2 26.0 22.3

26.2 22.1 26.4 22.1

26.9 22.0 27.1 22.0

(29)

28.1 21.8 28.4 21.9

28.9 21.8 29.1 21.8

29.9 21.8 28.1 21.8

30.5 21.6 30.7 21.7

Tabel 4.2 Data pengukuran kadar O2 terhadap panas (kotak tertutup)

Dari data figaro SK-50 pada tabel 4.2 diproleh rata-rata 21.98 maka Vout = 219 x 5.03 / 1.943 x 1024

= 1101.57 / 2004,992 = 0,5494 v

Untuk Vsensor = 0,5449 / 11.43 = 0,04806 v

4.2.2 Pengontrolan O2

Dengan mengunakan termometer digital di peroleh suhu 24,2oc dan dengan

menggunakan sensor Figaro KE-50 di peroleh kadar O2 22,3% sedangkan dengan

menggunakan Lutron Digital DO Meter DO-5510 di peroleh suhu 24,4oc dan

kadar O2 22,5%. Dinyalakan lilin di dalam Box, untuk menaikkan suhu Box pada saat Box dalam keadaan tertutup di catat data setiap 15 s.

Termometer digital

Figaro KE-50

Lutron Digital DO Meter

DO-5510 Motor

Buzzer

T ( oC) Kadar O2 ( %) T ( oC) Kadar O2 ( %)

24.2 22.3 24.4 22.5 OFF OFF

24.8 21.7 25.0 21.9 OFF OFF

25.6 21.0 25.7 21.2 OFF OFF

26.5 20.1 26.7 20.3 OFF OFF

27.5 19.2 27.7 19.3 OFF OFF

28.5 18.2 28.7 18.4 OFF OFF

29.4 17.7 29.6 17.9 ON OFF

30.0 17.0 30.1 17.1 ON OFF

30.3 16.5 30.5 16.7 ON ON

30.4 16.9 30.6 17.0 ON ON

Tabel 4.3 Data pengukuran kadar O2 terhadap nyala lilin (kotak tertutup)

(30)

Vout = 196 x 5,03 / 19,43 x 1024 = 985.88 / 2004,992

= 0,4917 v

Untuk Vsensor = 0,4917 / 11.43

= 0,0430 v

Pada saat nilai kadar Oksigen lebih kecil dari 18 % PORTB.0 bernilai 1 sehingga Motor DC pada kondisi ON. PORTB.0 akan bernilai 0 pada saat nilai kadar Oksigeng lebih besar sama dengan 18 %.

Pada saat nilai kadar Oksigen lebih kecil dari 17 % PORTB.1 benilai 1 sehingga Buzzer pada kondisi ON. PORTB.1 akan bernilai 0 pada saat nilai kadar Oksigen lebih besar sama dengan 17%.

(31)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

1. Telah di rancang suatu miniatur alat ukur kadar O2 berbasis

mikrokontroler Atm 8535 yang telah di kali brasi dengan alat Aeroqual series 500 portable gas monitor dengan ralat data sekitar 0,5% dan melakukan uji banding dengan Lutron Digital DO Meter DO-5510 dalam proses pengambilan data dengan ralat sekitar 2,9%. Sehingga

miniatur alat ukur kadar O2 berbasis mikrokontroler Atm 8535 ini

layak di pergunakan.

2. Dengan membuat nilai batasaan kadar O2 dapat mengaktifkan Motor

DC untuk memperbaharui O2 di dalam ruangan, dan dengan memberi

nilai batasan minimum dapat mengaktifkan buzzer untuk menandakan

kadar O2 dalam kondisi buruk.

5.1 Saran

1. Supaya data lebih akurat harus dilakukan pengujian beberapa kali

dengan situasi dan kondisi yang sama, bahkan akan lebih baik pada nilai awal pengambilan data yang sama.

2. Untuk menjaga kadar O2 dalam keadaan baik di gunakan Motor DC

untuk memperbaharui udara dalam dengan udara luar (pembaharuan pertama), untuk mengantisipasi ketidak sanggupan motor DC dalam

memperbaharui O2 di dalam maka aktifkan motor steper untuk

membuka tutup tabung Oksigen (pembaharuan ke dua) .

3. Dalam perancangan harus di sesuaikan daya buang motor DC dengan

ruang lingkup yang di pergunakan agar tidak menyebabkan dampak negative.

(32)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Oksigen

Oksigen adalah gas unsur kimia yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa yang muncul dalam kelimpahan yang besar did bumi, terperangkap oleh atmosfer. Sejumlah bentuk oksigen dan senyawa yang dapat did temukan did alam. Gas ini juga dapat did isolasi dalam bentuk murni untuk berbagai macam kegunaan. Nomor atom oksigen adalah delapan dan diidentifikasi oleh simbol O pada tabel periodik unsur. Dari beberapa pengukuran di udara bebas terdapat gas nitrogen sebesar 78,09% Nitrogen, 20,94% Oksigen, 0,93% Argon, 0,03% Karbon Dioksida, 0,003% gas-gas lain (Neon, Helium, Metana, Kripton, Hidrogen, Xenon, Ozon, Radon). Gas-gas tersebut tercampur dengan baik di dalam udara yang ada di dunia ini.

Oksigen merupakan kebutuhan pokok untuk kelangsungan hidup. Tingkat oksigen darah normal adalah pengukuran saturasi oksigen dalam darah. Sistem

pengangkut O2 di dalam tubuh terdiri atas paru-paru dan sistim kardiovaskuler.

Pengangkutan O2 menuju jaringan tertentu tergantung pada jumlah O2 yang

masuk kedalam paru-paru, adanya pertukaran gas dalam paru yang adekuat, aliran

darah menuju jaringan, serta kapasitas darah untuk mengangkut O2. aliran darah

bergantung pada derajat konstriksi jaringan vaskuler didalam jaringan serta curah

jantung. Jumlah O2 didalam darah ditentukan oleh jumlah O2 yang larut, jumlah

hemoglobin dalam darah serta afinitas hemoglobin terhadap O2.

Oksigen berdifusi dari bagian konduksi paru kebagian respirasi paru sampai ke alveoli, membrana basalis dan endotel kapiler. Dalam darah sebagian

besar O2 bergabung dengan hemoglobin (97%) dan sisanya larut dalam plasma

(3%). Dewasa muda pria, jumlah darahnya ± 75 ml/kg , sedangkan wanita ± 65 ml/kg. Satu ml darah pria mengandung kira-kira 280 juta molekul Hb. Satu

(33)

Dinamika reaksi pengikatan O2 oleh hemoglobin menjadikannya sebagai

pembawa O2 yang sangat serasi. Hemoglobin adalah protein yang dibentuk dari 4

subunit, masing-masing mengandung gugus heme yang melekat pada sebuah rantai polipeptida. Heme adalah kompleks yang dibentuk dari suatu porfirin dan 1 atom besi fero. Masing-masing dari ke-4 ataom besi dapat mengikat satu molekul

O2 secara reversibel. Atom besi tetap berada dalam bentuk fero, sehingga reaksi

pengikatan O2 merupakan suatu reaksi oksigenasi, bukan reaksi oksidasi. Reaksi

pengikatan hemoglobin dengan O2 lazim ditulis sebagai Hb + O2↔ HbO2.

Udara normal mengandung kadar oksigen 20,94%, pada saat itu pernafasan manusia berjalan dengan normal. Pada saat kadar oksigen did udara 17% manusia akan merasakan pusing dan sesak sehingga memacu manusia untuk bernafas dengan cepat. Pada saat kadar oksigen mencapai 15% perasaaan tidak menentu, kadang kala telinga merasa seperti terngiang-ngiang dan jantung berdebar-debar dengan cepat, gejala tersebut akan semakin berad setiap menurunnya kadar oksigen. pada saat kadar oksigen berada did bawah 6% manusia akan merasa sesak yang sangat berad dan jantung akan berheti berdebar dalam beberapa menit.

Tubuh mengalami kekurangan O2 akan mengalami beberapa keadaan, seperti :

- Hipoksemia

Hipoksemia adalah suatu keadaan dimana terjadi penurunan konsentrasi oksigen

dalam darah arteri (PaO2) atau saturasi O2 arteri (SaO2) dibawah nilai normal

(nilai normal PaO2 85-100 mmHg), SaO2 95%. Hipoksemia dibedakan menjadi

(34)

- Hipoksia

Hipoksia adalah kekurangan O2 ditingkat jaringan. Istilah ini lebih tepat

dibandingkan anoksia, sebab jarang dijumpai keadaan dimana benar-benar tidak

ada O2 tertinggal dalam jaringan.

- Gagal Nafas

Gagal nafas merupakan suatu keadaan kritis yang memerlukan perawatan di instansi perawatan intensif. Diagnosis gagal nafas ditegakkan bila pasien kehilangan kemampuan ventilasi secara adekuat atau tidak mampu mencukupi kebutuhan oksigen darah dan sistem organ. Gagal nafas terjadi karena disfungsi sistem respirasi yang dimulai dengan peningkatan karbondioksida dan penurunan jumlah oksigen yang diangkut kedalam jaringan. Gagal nafas akut sebagai diagnosis tidak dibatasi oleh usia dan dapat terjadi karena berbagai proses penyakit.

2.2 Sensor Figaro KE-Series

Sensor Oksigen Figaro KE-Series adalah sensor oksigen berjenis galvanic sel yang unik. Fitur yang paling menonjol adalah tidak adanya pengaruh atau tidak

berpengaruh terhadap gas CO2, mempunyai linearitas yang baik, dan daya tahan

terhadap kimia yang sangat baik. Fitur ini membuat sensor ideal untuk digunakan dalam memantau oksigen didalam berbagai aplikasi seperti bidang biokimia, industri makanan, dan aplikasi keamanan dalam negeri. Spesifikasi dimensi figaro KE-Series seperti terlihat pada gambar 2.1.

(35)

Gambar 2.1 Dimensi Sensor Oksigen Figaro KE-50

2.2.1 Fitur

Sensor untuk mendeteksi kadar oksigen didalam udara ini hampir tidak

terpengaruh oleh gas CO2, CO, H2S, NO, H2, sensor ini memiliki rangkaian

kompensasi terhadap suhu, mempunyai liniearitas yang baik dan keluaran yang stabil, sensor ini tidak diperlukan catu daya eksternal agar sensor ini dapat beroperasi, tidak diperlukan waktu pemanasan sehingga sensor ini dapat langsung beroperasi, tidak ada ketergantungan posisi, memiliki akurasi ±1% full scale, memiliki akurasi ±1% full scale, tegangan keluaran pada kondisi standard bernilai 5.5 - 8.5mV, dan outputnya merupakan tegangan analog seperti terlihat pada tabel 2.1.

(36)

Tabel 2.1 Spesifikasi Sensor Catatan:

1. Ketika dikalibrasi pada kedua 0% dan 30% dari O2, ketepatan dalam

kisaran 0-30% O2 sebaiknya berada dalam skala penuh ± 1%.

2. Sensor harus digunakan dalam kondisi di mana pertukaran udara lebih

besar dari 200 ~ 300ml/minute untuk mendapatkan kecepatan respon sebagaimana ditentukan dalam Tabel 1.

3. Harapan Hidup 20 ˚ C dalam udara normal didefinisikan sebagai periode sampai output sensor turun menjadi 60% dari nilai aslinya.

(37)

Gambar 2.2 Karakteristik Sensitivitas (nilai-nilai khas dibawah kondisi tes standar)

Sensor figaro KE-50 memiliki memiliki fitur waktu yang lebih panjang, hampir

tidak terpengaruh terhadap CO2, CO, H2S, NOx, H2. Gas atau Air yang melewati

mulut sensor Oksigen Figaro KE-50 akan did filter (did batasi) oleh Inner Lid untuk menjaga ketahanan sesor Oksigen Figaro KE-50. Oksigen dari Gas atau Air akan did serap oleh Oxygen Permeable Membrane yang memiliki pori 200 nm

yang memberikan tekanan ke pada gold elektrode dan current colletor. Gas O2 di

tangkap Titanium lead wire (TiO2), keberadaan gas akan teradsorbsi pada

permukaan titanium lead wire (TiO2) yang selanjutnya mendiosisasi menjadi ion

atau kompleks bermuatan pada electrolyte yang menyebabkan Air Bubble. I

hermistor dilapisi epoksi dan mendapat kompensasi resistor pada suhu 5-40oC, 10

~ 90R.H. Lapisan ini digunakan untuk mekanis melindungi koneksi termistor manik dan kawat sambil memberikan beberapa perlindungan dari kelembaban atau korosi. Sensor ini memiiki sinyal keluaran stabil, tidak membutuhkan catu daya external untuk broprasi, dan dapat langsung beroprasi saat di aktifkan.ke unggulan sensor Oksigen Figaro Ke-50 ini di banding sensor Figaro lainya seperti terlihat pada gambar 3.3 di bawah.

(38)

Gambar 2.3 Grafik konsentrasi Figaro KE-50

2.2.2 Aplikasi

Penggunaan sensor ini dapat diaplikasikan dalam hal keselamatan seperti Air Conditioner (AC), pendeteksi gas Oksigen, pendeteksi kebakaran, sistem bahan bakar sel. Dalam hal pengukuran seperti monitoring Oksigen dalam gas buang. Dalam hal Bioteknologi seperti inkubator Oksigen, kultivator anaerobic. Dalam hal industri makanan seperti Pendinginan (pengawetan makanan), rumah kaca.

2.3 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah suatu sistem komputer lengkap dalam satu chip. Lengkap dalam artian memiliki unit CPU, port I/O (paralel dan serial), timer, counter, memori RAM untuk penyimpanan data saat eksekusi program, dan memori ROM tempat dari mana perintah yang akan dieksekusi. Dan merupakan suatu komponen

(39)

elektronik kecil yang mengendalikan operasi komponen elektronik lain pada suatu sircuit elektronik.

2.3.1 Mikrokontroler AVR ATmega 8535

Mikrokontroler ATmega 8535 merupakan mikrokontroler 8-bit teknologi CMOS dengan konsumsi daya rendah yang berbasis arsitektur enhanced RISC AVR. Dengan eksekusi intruki yang sebagian besar hanya menggunakan suatu siklus clock, ATmega 8535 mencapai throughput sekitar 1 MIPS per MHZ yang mengizinkan perancang sistem melakukan optimasi konsumsi daya verus kecepatan pemrosesan.

2.3.2 Arsitektur AVR ATmega 8535

Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua intruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Selain itu AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing).

Secara garis besar arsitektur mikrokontroler ATMega8535 memiliki bagian sebagai berikut :

1. Port I/O 32 bit, yang dikelompokkan dalam Port A, Port B, Port C dan

Port D.

2. Analog to Digital Converter 10-bit sebanyak 8 input.

3. Timer/counter sebanyak 3 buah dengan compare mode.

4. CPU 8 bit yang terdiri dari 32 register.

5. SRAM sebesar 512 byte.

6. Memory Flash sebesar 8 Kbyte dengan kemampuan read while write.

7. Interupsi Internal maupun eksternal.

8. Port Komunikasi SPI.

9. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

10.Analog Comparator.

(40)

Frekuensi clock maksimum 16 MHz.

12.PORT USART untuk komunikasi serial.

Media penyimpan program berupa flash memory, sedangkan penyimpan data berupa SRAM (Static Random Acces Memory) dan EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory). Untuk komunikai data tersedia fasilitas SPI (Serial Peripheral Interface), USART (Universal Shynchronous and Asyncrhonous Serial Receiver and Transmitter), serta TWI (Two-wire Serial Interface). Di samping itu terdapat fitur tambahan, antara lain AC (Analog Comparator), 8 kanal 10-bit ADC (Analog to Digital Converter), 3 buah Timer/Counter, WDT (Watchdog Timer), manajemen penghematan daya (Sleep Mode), serta osilator internal 8 Mhz. seluruh fitur terhubung ke bus 8 bi. Unit interupsi menyediakan sumber interupsi hingga 21 macam seperti terlihat pada gambar 2.3.

(41)

(42)

2.3.3 Konfigurasi pin Mikrokontroler ATmega 8535

Di bawah merupakan konfigurasi pin mikrokontroler AVR ATmega 8535 yaitu :

1. VCC : merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan pin catu daya.

2. GND : merupakan pin ground.

3. Port A (PA0..PA7 : merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

4. Port B (PB0..PB7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,

yaitu timer/counter, komparator analog dan SPI.

5. Port C (PC0..PC7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,

yaitu TWI, komparator analog, input ADC dan Timer Oscilator.

6. Port D (PD0..PD7) : merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus

yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.

7. RESET : merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler.

8. XTAL1 dan XTAL2 : merupakan pin masukan clock eksternal.

9. AVCC : merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10.AREF : merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

(43)

2.3.4 Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler ATMega8535

Untuk keterangan lebih lanjut tabel 2.2 dibawah ini merupakan sebuah tabel yang menjelaskan konfigurasi pin mikrokontroler ATmega 8535 secara rinci, yaitu:

No.Pin Nama Pin Keterangan

10 VCC Catu daya

11 GND Ground

40 – 33 Port A :

PA0-PA7

(ADC0-ADC7)

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull up resistor. Port ini juga dimultipleks dengan masukan analog ke ADC 8 kanal

1-7 Port B : PB0 –

PB7

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull up resistor.Fungsi lain dari port ini masing masing adalah :

PB0 : To (timer/counter0 external counter input)

PB1 : T1 (timer/counter1 external conter input)

PB2 : AIN0 (analog comparator positive input)

PB3 : AIN1 (analog comparator positive input)

PB4 : SS (SPI slave select input)

PB5 : MOSI (SPI bus master input/slave input)

PB6 : MISO (SPI bus master input/slave input)

PB7 : SCK (SPI bus serial clock)

22 – 29 Port C : PC 0 –

PC 7

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull up resistor. Dua pin yaitu PC6 dan PC7 berfungsi sebagai osilator eksternal untuk

(44)

timer/counter 2.

14-21 Port D : PD0 –

PD7

Port I/O dua arah dilengkapi internal pull up resistor. Fungsi lain dari port ini masing masing adalah :

PD0 : RXD (UART input line) PD1 : TXD (UART input line)

PD2 : INT0 (eksternal interrupt 0 input) PD3 : INT 1 (eksternal interrupt 1 input) PD4 : OC1B ( timer/counter 1 output compare B match input)

PD5 : OC1A ( timer/counter 1 output compare A match input)

PD6 : ICP (timer/counter1 input capture pin)

PD7 : OC2 (timer/counter2 output compare match output)

9 RESET Masukan reset. Sebuah reset terjadi jika pin

ini diberi logika low melebihi periode minimum yang diperlukan.

13 XTAL 1 Masukan ke inverting oscillator amplifier

dan masukan ke rangkaian internal clock.

12 XTAL 2 Keluaran dari inverting oscillator amplifier

30 AVCC Catu daya untuk port A dan ADC

31 AGND Analog Ground

32 AREF Refrensi masukan analog untuk ADC

(45)

2.3.5 Peta Memori ATmega 8535

Mikrokontroler AVR ATmega 8535 memiliki dua jenis memori yaitu (1) memori data (SRAM) dan (2) memori program (memori Flash). Di samping itu juga dilengkapi dengan EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) untuk penyimpanan data tambahan yang bersifat non-volatile. Memori EEPROM ini mempunyai lokasi yang terpisah dengan sistem register alamat, register data dan register kontrol yang dibuat khusus untuk EEPROM.

2.3.5.1Memori Program dan Data

Mikrokontroler ATmega 8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, memori program dibagimenjadi dua bagian yaitu (1) Boot Flash Section dan (2) Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk meyimpan program Boot Loade, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan. Application Flash Section digunakan untuk menyimpan progam aplikasi yang dibuat pengguna. Mikrokontroler AVR tidak dapat menjalankan program aplikasi ini sebelum menjalankan Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat diprogram dari 128 word sampai 1024 word tergantung setting pada konfigurasi bit did-register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah aman.

Memori data dibagi menjadi tiga yaitu :

1. Terdapaat 32 register keperluan umum (general purpose register_GPR

biasa disebut register file did dalam teknologi RISC)

2. Terdapat 64 register untuk keperluan input/output (I/O register)

3. Terdapat 512 byte SRAM internal. Selain itu, terdapat pula EEPROM 512

byte sebagai memori data yang dapat diprogram saat beroperasi. I/O register dan memori SRAM pada mikrokontroler AVR ATmega 8535.

(46)

Gambar 2.6 Memori AVR ATmega8535

2.3.6 Status Register

Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler.

Gambar 2.7 Status Register

Dari gambar 2.5 dia atas setiap bit memiliki intruksi seperti berikut :

1. Bit7  I (Global Interrupt Enable), Bit harus di Set untuk meng-enable

(47)

2. Bit6  T (Bit Copy Storage), Instruksi BLD dan BST menggunakan bit T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit T dapat disalin kembali kesuatu bit dalam register GPR dengan menggunakan instruksi BLD.

3. Bi5  H (Half Cary Flag)

4. Bit4  S (Sign Bit) merupakan hasil operasi EOR antara flag –N

(negative) dan flag V (complement overflow).

5. Bit3  V (Two’s Component Overflow Flag) Bit ini berfungsi untuk

mendukung operasi matematis.

6. Bit2  N (Negative Flag) Flag N akan menjadi Set, jika suatu operasi

matematis menghasilkan bilangan negatif.

7. Bit1  Z (Zero Flag) Bit ini akan menjadi set apabila hasil operasi

matematis menghasilkan bilangan 0.

8. Bit0  C (Cary Flag) Bit ini akan menjadi set apabila suatu operasi

menghasilkan carry.

2.3.7 Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA 8535

Pada perancangan alat ini akan digunakan mikrokontroler ATmega 8535 yang berfungsi untuk menerima input dari sensor KE-50, menampilkannya pada LCD Dislplay yang telah diprogram dan di implementasikan pada pemrograman mikrokontroler AVR ATmega 8535. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler ATmega 8535. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang diinginkan.

Mikrokontroler ini memiliki 32 port I/O, yaitu port A, port B, port C dan port D. Pin 33 sampai 40 adalah port A yang merupakan port ADC, dimana port ini dapat menerima data analog. Pin 1 sampai 8 adalah port B. Pin 22 sampai 29 adalah port C. Sedangkan Pin 14 sampai 21 adalah port D. Pin 10 dihubungkan ke sumber tegangan 5 Volt. Pin 8 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu

(48)

perintah tertentu. Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah resistor yang dihubungkan ke ground. komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada IC mikrokontroler dan aktifnya power sebesar hambatan dari resistor tersebut. Pin 22-24, dan 26-29 di hubungkan ke LCD Display untuk menampilkan data masukan IC LM 8535. Pin 40 di hubungkan ke

OP Amp LM 324 dan KE-50 sebagai masukan data kadar O2. Pin 1 di hubungkan

ke FUN untuk mengontrol O2 di saat mencapai batas minimum. Pin 2 di

hubungkan ke transistor BD 139 dan Buzer sebagai peringatan di karenakan kadar

O2 dalam keandaan minimum. Dalam perancangan alat ini, sistem minimum

mikrokontroler ATmega 8535 terdiri dari :

1. Chip IC Mikrokontroler ATmega 8535, OP Amp LM 324

Gambar 2.8 Chip IC Mikrokontroler ATmega 8535, OP Amp LM 324

- Chip IC Mikrokontroler ATmega 8535

 Pin 1 gate IRF z44

 Pin 2 basis Bd 139

 Pin 6-8 dan pin 11 Input progran

(49)

 Pin 9 input VCC – 5,03v

 Pin 10 input VCC + 5,03v

 Pin 12 dan 13 connect kristal

 Pin 22-24 dan Pin 26-29 connect LCD Display

 Pin 40 input OP Amp LM 324

- OP Amp LM 324

 Pin 4 input Vcc + 11.43 v

 Pin 13 input Vcc – 11.43 v

 Pin 14 input sensor + (0,043 v)

 Pin 15 input sensor –

 Pin 16 out put. ( 0,522 v)

2. LCD

Gambar 2.9 LCD Display

 Pin 1, Pin 3, Pin 16 Input GND

 Pin 2 dan Pin 15 Input VCC + 5.03 v

 Pin 4-6 dan Pin 11-14 connect ATM 8535 pin 22-24 dan Pin

(50)

3. Sensor KE-50

Gambar 2.10 Figaro KE-50

Positive connect OP Amp LM 324 Pin 14 Negative connect OP Amp LM 324 Pin 15

4. IRF z44, Bd 139

Gambar 2.11 IRF z44 dan Bd 139

- IRF z44

 Pin 1 ( Gate ) connect ATM 8535 Pin 1

 Pin 2 ( Drain ) Motor DC / Kipas negative

 Pin 3 ( Surce ) connect ATM 8535 Pin 11

(51)

 Pin 1 ( Emitor ) connect ATM 8535 Pin 11

 Pin 2 ( Colektor ) Buzzer negative

 Pin 3 ( Basis ) connect ATM 8535 Pin 2

Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler ATMega8535. Pada IC inilah program diisikan program, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang diinginkan. Rangkaian mikrokontroler ATMega8535 ditunjukkan pada gambar 2.10 berikut :

ATM 8535 10K Kristal 11. 0592MHz 12 13 8 GND PB. 1 PB. 0 1

2 PA. 0 40 PC. 4 PC. 5 PC. 6 PC. 7 PC. 0 PC. 2 PC. 3 26 27 28 29 22 23 24 10 9 VCC reset LCD Sensor FAN BUZER

(52)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Manusia sangatlah mudah terjangkit penyakit, terlebih lagi penyakit-penyakit baru, semua itu bukanlah semata-mata karena makanan yang di konsumsi nutrisinya rendah, namun di karenakan polusi dan aroma yang mengagu

pernapasan. O2 merupakan suatu unsur terpenting bagi mahkluk hidup terutama

manusia. O2 dapat memperlancar metabolisme dalam tubuh dan menjaga setamina

serta daya ingat tetap dalam kondisi yang fitt. Dampak kekurangan O2 pada tubuh

adalah menurunnya aliran predaran darah, menyebabkan tubuh mudah terkena

penyakit dan konsentrasi otak menurun. Untuk menjaga kadar O2 ruangan kita

sering menggunakan tanaman hijau sebagai produsen O2, namun padatnya

penduduk dan polusi dalam suatu ruang lingkup membuat O2 yang di hasilkan

oleh tanaman hijau pada ruang lingkup tersebut tidak mencukupi, oleh karena itu

di butuhkan sirkulasi O2 untuk mendapatkan kondisi tubuh yang maksimal.

Untuk menjaga kesetabilan kadar O2 dalam satu ruang lingkup maka di

butuhkan control O2, seperti menggunakan sensor O2 Figaro KE-Series, dimana

sensor ini memiliki fitur yang paling menonjol adalah tidak adanya pengaruh atau

tidak berpengaruh terhadap gas CO2, mempunyai linearitas yang baik, dan daya

tahan terhadap kimia yang sangat baik. Fitur ini membuat sensor ideal untuk digunakan dalam memantau oksigen didalam berbagai aplikasi seperti bidang biokimia, industri makanan, dan aplikasi keamanan dalam negeri.

Sensor O2 Figari KE-Series ini biasa menggunakan mikrokontroler ATmega 32

dalam pengontrolan pernafasan, mikrokontroler ATmega 89S51 dalam

pengontrolan O2 dalam air. Dalam penelitian ini sensor O2 Figaro KE-Series akan

di control menggunakan mikkrokontroler ATmega 8535. Di mana ATmega 8535 memiliki ruang pengamatan memori data dan memori program yang terpisah. Register untuk keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah yaitu $00 sampai $1F. sementara itu register khusus di gunakan untuk mengatur

(53)

fungsi terhadap bebagai peripheral mikrokontroler, seperti control register, timer / counter, fungsi-fungsi I/O dan sebagainya. Sehingga dalam pengkondisian

terhadap sensor O2 Figaro KE-Series dapat dilakukan semaksimal mungkin.

1.2Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang sebelumnya, maka penulis merumuskan beberapa hal yang menjadi masalah dalam penelitian ini. Diantaranya:

menyesuaikan kadar O2 Figaro KE-Series agar hasilnya semaksimal mungkin

membutuhkan pengamat memori data yang peka terhadap perubahan data.

Agar sensor O2 KE-Series bisa berfungsi sebagai peringatan atas buruknya

kada Oksigen, sensor O2 KE-Series membutuhkan Counter dan batasan

minimnya data O2 dalam jangkauan sensor O2 Ke-Series.

1.3Batasan Masalah

Untuk mendapatkan suatu hasil penelitian dari permasalahan yang ditentukan, maka perlu ada pembatasan masalah penelitian.

1. Penulis merancang system penyesuaian kadar O2 dengan menggunakan

Figaro KE-Series.

2. Mengontrol sensor Figaro KE-Series mengantisipasi minimnya Oksigen

yang tidak bagus untuk pernapasan menggunakan mikrokontroler AT 8535

1.4Tujuan Penelitan

Tujuan dari penulisan ini adalah

1. Untuk mengukur kadar O2 dalam suatu ruang lingkup.

(54)

1.5Manfaat Penelitian

1. Manfaat dari penelitian ini adalah menjaga kondisi O2 di udara dalam

ruang lingkup setabil.

2. Sebagai system keamanan gedung dari bahaya minimnya Oksigen.

1.6Metodologi Penelitian

Jenis penelitian yang di lakukan adalah metode ekperimen, kadar gas O2

sebagai variable bebas dan tegangan keluar sebagai variable terikat. Sensor

semikonduktor KE-Series di kaliberasi terlebih dahulu terhadap gas O2.

Kaliberasi di lakukan dengan cara menggunakan konsentrasi gas standard. Kemuadian pengolahan data di lakukan pada komputer menggunakan program

(55)

PENYESUAI KADAR OKSIGEN DALAM RUANGAN

BERBASIS MIKROKONTROLER

ABSTRAK

Telah dirancang sebuah alat Penyesuai Kadar Oksigen Dalam Ruangan Berbasis

Mikrokontroler. Alat ini terdiri dari sensor O2, mikrokontroler ATmega 8535,

Motor DC, dan Buzzer. Alat ini di gunakan untuk mengukur kadar O2 dalam

ruangan, memperbaharui O2 dalam ruangan, dan memperingatkan minimnya

kadar O2 dalam ruangan. Cara kerja alat ini adalah sensor mengukur kadar O2

dalam ruangan dan membatasi nilai minimum kadar O2 dalam ruangan. Nilai

minimum berfungsi untuk mengaktifkan motor DC untuk memperbaharui O2

dalam ruangan. Di beri nilai minimum tidak layak konsumsi kadar O2 dalam

ruangan untuk peringatan bahaya.

Kata kunci :Mikrokontroler ATmega 8535, Sensor O2, nilai minimum,

(56)

OXYGEN ADAPTATION IN THE ROOM CONTROL

MICROCONTROLLER

ABSTRACT

Has designed a device controller Indoor Oxygen adaptation Based

Microcontroller. This device consists of the O2 sensor, microcontroller

ATmega8535, DC motors, and Buzzer. This tool is used to measure the levels of

O2 in the room, renewing O2 indoors, and warned of the lack of O2 levels in the

room. The way the device is measuring sensor O2 levels indoors and restrict the

minimum value of O2 levels in the room. The minimum value is used to activate

the DC motor to renew O2 indoor. Rated minimum levels of O2 consumption is not

feasible in the room for danger warning.

(57)

BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

WIHARJA GINTING 100801058

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(58)

PENYESUAIKADAR OKSIGEN DALAM RUANGAN

BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

WIHARJA GINTING 100801058

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(59)

PERSETUJUAN

Judul : Penyesuai Kadar Oksigen Dalam Ruangan Berbasis Mikrokontroler

Kategori : Skripsi

Nama : Wiharja Ginting

Nomor Induk Mahasiswa : 100801058

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika

Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, 12 Juli 2016 Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2, Pembimbing 1,

Dr.Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc.

NIP. 195609181985031002 NIP.196006031986011002

Disetujui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

Dr.Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

(60)

PERNYATAAN

PENYESUAI KADAR OKSIGEN DALAM RUANGAN

BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya.

Medan, 12 Juli 2016

WIHARJA GINTING 100801058

(61)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena

berkat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Penyesuai Kadar

Oksigen Dalam Ruangan Berbasis Mikrokontroler ” yang disusun sebagai syarat

untuk mendapatkan gelar sarjana di Universitas Sumatera Utara. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :

1. _Bapak _{Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc.} dan _{Dr.Bisman Perangin-angin}

M.Eng.Sc sebagai Dosen pembimbing saya dalam menyelesaikan tugas akhir saya. Terima kasih atas semangat, bimbingan, dukungan dan doa dari Bapak.

2. _{Kepada seluruh staf dan pegawai Departemen Fisika, trimakasih telah}

banyak membantu saya dalam study selama ini.

3. _{Kepada Orang Tua dan keluarga saya yang tidak pernah letih menyuport}

saya dalam segala hal.

4. _{Kepada teman seperjuangan Fisika 2010, manis dan pahit kita lalui}

bersama, trimakasih semuanya.

5. _{Kepada Pak Alkins yang telah membantu dalam perancangan alat saya,}

terima kasih atas bantuan bapak.

6. _{Kepada staf dan pegawai BARISTAND, terima kasih telah mengkalibrasi}

Alat saya.

7. _{Kepada Adek-adek di bawah setambuk saya, trima kasih atas dukungan}

dan keperdulian kalian selama ini.

8. _{Kepada Abang dan kakak di atas stambuk saya, terimakasih atas suport}

(62)