TA : Rancang Bangun Alat Pengayun Bayi Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Sensor Suara, Kelembaban dan Gas Amonia.

FAKULTAS TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA

INSTITUT BISNIS DAN INFORMATIKA STIKOM SURABAYA 2016

TUGAS AKHIR

Program Studi S1 Sistem Komputer Fakultas

Teknologi dan Informatika

Oleh :

CAHYATI SUPRIYATI SANGAJI 11.41020.0004

x

HALAMAN JUDUL...i

HALAMAN SYARAT ...ii

MOTTO ...iii

HALAMAN PERSEMBAHAN ...iv

HALAMAN PENGESAHAN... v

HALAMAN PERNYATAAN ...vi

ABSTRAK ...vii

KATA PENGANTAR ...viii

DAFTAR ISI... x

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL...xviii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan ... 3

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI ... 6

2.1 Ayunan Bayi ... 6

2.2 Urine (Air Kencing) ... 6

2.3 Amonia Pada Urin... 7

2.4.1 Mikrokontroler ATMega32 ... 8

2.4.2 Downloader USBAsp ... 10

2.4.3 ADC (Analog to Digital Converter) ... 11

2.5 Sensor... 13

2.5.1 Sensor Suara ... 13

2.5.2 Desibel ... 14

2.5.3 Sensor Kelembaban ... 14

2.5.4 Kelembaban Nisbi ... 16

2.5.5 Sensor Gas Amonia ... 16

2.5.6 PPM (Parts per Million)... 19

2.6 Aktuator ... 20

2.6.1 LCD (Liquid Crystal Display)... 20

2.6.2 Motor DC (Direct Current) ... 21

2.6.3 IC L298 ... 22

2.6.4 PWM (Pulse Width Modulation) Motor DC ... 23

BAB III METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM ... 25

3.1 Metode Penelitian ... 25

3.2 Model Perancangan... 26

3.3 Perancangan Perangkat Keras... 27

3.3.1. Perancangan Minimum Sistem ATMega32... 27

3.3.2. Perancangan Sensor Kelembaban ... 33

3.3.3. Perancangan Sensor Amonia ... 35

3.3.4. Perancangan Sensor Suara ... 36

3.3.6. Perancangan Motor Driver... 38

3.3.7. Perancangan Output Musik/Alaram... 39

3.4 Perancangan Mekanik ... 40

3.4.1. Perancangan Motor Pengayun ... 43

3.4.2. Perancangan LCD (Liquid Cristal Display) ...44

3.4.3. Perancangan Sensor Suara ... 45

3.4.4. Perancangan Sensor Gas Amonia ... 45

3.4.5. Perancangan Sensor Kelembaban ... 46

3.4.6. Perancangan Output Musik/Alaram... 47

3.5 Perancangan Perangkat Lunak ... 49

3.5.1. Setting Wizard Pada CodeVision AVR ... 49

3.5.2. Perancangan Program Pada Mikrokontroler ... 55

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PENGAMATAN... 58

4.1 Pengujian Mikrokontroler ... 58

4.1.1. Tujuan Pengujian ... 58

4.1.2. Alat yang Dibutuhkan ... 58

4.1.3. Prosedur Pengujian ... 58

4.1.4. Hasil Pengujian ... 59

4.2 Pengujian Ayunan Bayi ... 60

4.2.1. Tujuan Pengujian ... 60

4.2.2. Alat yang Dibutuhkan ... 60

4.2.3. Prosedur Pengujian ... 60

4.2.4. Hasil Pengujian ... 61

4.3.1. Tujuan Pengujian ... 61

4.3.2. Alat yang Dibutuhkan ... 61

4.3.3. Prosedur Pengujian ... 61

4.3.4. Hasil Pengujian ... 62

4.4 Pengujian Motor... 62

4.4.1. Tujuan Pengujian ... 62

4.4.2. Alat yang Dibutuhkan ... 62

4.4.3. Prosedur Pengujian ... 63

4.4.4. Hasil Pengujian ... 63

4.5 Pengujian Motor Driver ... 63

4.5.1. Tujuan Pengujian ... 63

4.5.2. Alat yang Dibutuhkan ... 63

4.5.3. Prosedur Pengujian ... 64

4.5.4. Hasil Pengujian ... 65

4.6 Pengujian Rangkaian Musik ... 65

4.6.1. Tujuan Pengujian ... 65

4.6.2. Alat yang Dibutuhkan ... 66

4.6.3. Prosedur Pengujian ... 66

4.6.4. Hasil Pengujian ... 66

4.7 Pengujian Sensor Suara... 67

4.7.1 Tujuan Pengujian ... 67

4.7.2 Alat yang Dibutuhkan ... 67

4.7.3 Prosedur Pengujian ... 67

4.8 Pengujian Sensor Amonia... 70

4.8.1. Tujuan Pengujian ... 70

4.8.2. Alat yang Dibutuhkan ... 71

4.8.3. Prosedur Pengujian ... 71

4.8.4. Hasil Pengujian ... 72

4.9 Pengujian Sensor Kelambaban ... 88

4.9.1 Tujuan Pengujian ... 88

4.9.2 Alat yang Dibutuhkan ... 88

4.9.3 Prosedur Pengujian ... 88

4.9.4 Hasil Pengujian ... 89

4.10 Pengujian Sistem... 89

4.10.1 Tujuan Pengujian ... 89

4.10.2 Alat yang Dibutuhkan ... 90

4.10.3 Prosedur Pengujian ... 90

4.10.4 Hasil Pengujian ... 91

4.11 Hasil Analisa Keseluruhan Sistem... 101

BAB V PENUTUP... 103

5.1 Kesimpulan ... 103

5.2 Saran ... 103

DAFTAR PUSTAKA ... 105

LAMPIRAN ... 108

1 1.1 Latar Belakang Masalah

Di zaman sekarang ini, perkembangan dalam bidang teknologi terus dikembangkan agar memberikan kemudahan untuk meringankan pekerjaan manusia serta memberikan keuntungan dalam menghemat tenaga dan waktu dalam melakukan suatu kegiatan. Selain itu perkembangan teknologi tersebut juga diharapkan memiliki nilai lebih dari teknologi sebelumnya. Perkembangan teknologi salah satunya terjadi pada peralatan atau perlengkapan bayi yang bertujuan meringankan pekerjaan para ibu.

Sering sekali ibu rumah tangga kelelahan dalam menimang untuk menidurkan anaknya dan setelah itu meninggalkan anaknya dalam keadaan tertidur di ranjang untuk melakukan aktivitas yang lain. Dan akibatnya bila anak tersebut terjaga dan menangis, tidak ada seorang pun yang bisa menghiburnya. Untuk membantu meringankan tugas ibu maka perlu adanya alat yang otomatis dapat menghibur sementara anak menangis tersebut. Salah satunya adalah alat penimang otomatis. (Purba,2013)

Penelitian sebelumnya yang berhubungan dengan teknologi peralatan otomatis untuk kebutuhan bayi (Purba,2013) membahas hal yang berhubungan dengan pendeteksian menggunakan sensor suara dan sensor kelembaban yang akan mengayun bayi jika hasil input suara mendeteksi bayi menangis dan meyalakan alarm jika bayi buang air jika terdeteksi dari input sensor kelembaban. Penelitian lain yang berhubungan dengan alat penimang otomatis

(Rachmadyanti,2010) mengembangkan penelitian pada gerak motor ayunan bayi yang menggunakan metode kontrol PID (Proportional Integral Derivative) controller.

Berdasarkan beberapa permasalahan yang berhubungan dengan ibu bayi diatas dan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, maka penyusun mencoba untuk merancang sebuah alat pengayun bayi otomatis untuk mengayun sementara bayi yang terbangun atau bersuara, diikuti dengan penanda musik ketika bayi terbangun atau bersuara serta informasi pada layar LCD (Liquid Crystal Display) jika bayi tidak tertidur kembali. Alat ini dapat mengayun secara otomatis untuk sementara sampai ibu bayi datang dan memberikan penanda kepada ibu bayi. Penanda pada alat ini bertujuan agar bayi tidak terlalu lama menangis jika bayi terbangun kemudian menangis. Tujuan lain dari alat ini adalah untuk memberikan informasi/alasan yang menyebabkan bayi bersuara/menangis dari hasil proses deteksi sensor suara, kelembaban dan amonia pada alat pengayun tersebut.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan permasalahan :

1. Bagaimana cara mendeteksi secara benar atau mendekati keadaan bayi saat terbangun dari tidur atau bersuara berdasarkan hasil deteksi sensor-sensor yang digunakan pada alat pengayun bayi?

2. Bagaimana cara menjalankan pengayun secara otomatis dan memberikan penanda dini pada ibu bayi ketika bayi terbangun dan informasi dari perkiraan alasan bayi terbangun atau bersuara?

1.3 Batasan Masalah

Dalam perancangan alat pengayun bayi otomatis ini, terdapat beberapa batasan masalah untuk menghindari pembahasan yang lebih luas terkait dengan alat, batasan masalah tersebut antara lain:

1. Ayunan digunakan hanya untuk 1 bayi. 2. Bayi dalam keadaan sehat.

3. Bayi tidak menggunakan popok bayi. 4. Berat maksimal bayi 8 kg.

5. Pengujian dilakukan di tempat yang minimnoise.

6. Sistem bekerja setelah mendapat sinyal berupa suara bayi.

1.4 Tujuan

Berdasarkan rumusan masalah yang diuraikan diatas, maka tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mengolah secara benar atau mendekati untuk hasil deteksi sensor-sensor yang digunakan pada alat pengayun bayi.

2. Alat dapat mengayun secara otomatis untuk menenangkan sementara bayi hingga ibu bayi datang dan memberikan penanda dini pada ibu bayi dan juga informasi dari perkiraan alasan bayi terbangun atau bersuara.

1.5 Sistematika Penulisan

Pembahasan Tugas Akhir ini secara garis besar tersusun dari 5 (lima) bab, yaitu diuraikan sebagai berikut:

1. BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, dan sistematika penulisan.

2. BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan dibahas teori penunjang dari permasalahan, yaitu mengenai Ayunan Bayi, Urine (Air Kencing), Amonia Pada Urin, Mikrokontroler ATMega32, Downloader USBAsp, ADC (Analog to Digital Converter), Sensor Suara, Desibel, Sensor Kelembaban, Kelembaban Nisbi, Sensor MQ-137, PPM (Parts per Millon), LCD (Liquid Crystal Display), Motor DC (Direct Current), IC L298 dan PWM (Pulse Width Modulation). 3. BAB III METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini akan dibahas tentang blok diagram sistem serta metode yang digunakan dalam pembuatan rancang bangun. Perancangan dilakukan dengan melakukan perancangan perangkat keras yang meliputi perancangan minimum sistem ATMega32, perancangan sensor kelembaban, perancangan sensor amonia, perancangan sensor suara, perancangan LCD (Liquid Crystal Display), perancangan motor driver dan perancangan musik/alarm. Kemudian dilanjutkan dengan perancangan alat, yaitu perancangan yang berhubungan dengan mekanik pada rancang bangun. Perancangan alat yang dilakukan meliputi perancangan motor pengayun, LCD (Liquid Crystal Display), sensor suara, sensor gas amonia, sensor kelembaban dan output musik/alarm. Terakhir dilakukan perancangan perangkat lunak yang akan menjalankan seluruh sistem dengan pusat kendali pada mikrokontroler dengan pembahasan tentang setting wizard pembuatan program dan diagram alir dari program yang diaplikasikan pada rancang bangun.

4. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai hasil dari pengujian masing-masing komponen pendukung dalam pembuatan rancang bangun yang nantinya hasil dari pengujian masing-masing komponen akan menentukan apakah komponen bekerja dengan baik. Selain itu data dari pengujian sensor dapat digunakan sebagai dasar pembuatan program pada sistem keseluruhan yang mengambil nilai penentuan kondisi yang tepat dan dapat digunakan sebagai dasar penentuan letak posisi tiap komponen. Kemudian akan dibahas dari hasil pengujian perancangan seluruh sistem yang nantinya dapat diperoleh hasil nilai-nilai kondisi yang tepat agar sistem dapat bekerja dengan baik sesuai dengan ide perancangan.

5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian berdasarkan rumusan masalah serta saran untuk perkembangan penelitian selanjutnya.

6 2.1 Ayunan Bayi

Salah satu jenis ayunan bayi otomatis terutama yang digunakan pada perancangan adalah babyelle swing. Ayunan bayi elektrik ini merupakan ayunan yang dapat mengayun secara otomatis menggunakan sumber tegangan dari baterai atau adaptor pada saat ayunan dinyalakan. Ayunan ini menggunakan rangkaian mikrokotroler yang berasal dari pabrik pembuatan ayunan tersebut. Mikrokontroler yang digunakan telah terintegrasi dengan bagian motor, rotary, musik dan speaker pada ayunan. Kecepatan pada ayunan dihasilkan dari analisa rotary oleh mikrokontroler untuk kecepatan pada ayunan sesuai dengan input kecepatan yang diinginkan. Berikut spesifikasi pada ayunan bayi tersebut :

1. Kecepatan bisa diatur.

2. Bisa 2 posisi (posisi tidur atau posisi duduk). 3. Ayunan bisa diatur sampai 6 jenis kecepatan. 4. Dilengkapi dengan musik untuk menenangkan bayi. 5. Terdapat mainan pada ayunan.

6. Bisa menahan berat bayi sampai 11 kilogram. 7. Berat ayunan 6 kilogram.

2.2 Urine (Air Kencing)

Urin dibentuk oleh ginjal dalam menjalankan sistem homostatik. Sifat dan susunan urin dipengaruhi oleh faktor fisiologis (misalkan masukan diet, berbagai proses dalam tubuh, suhu, lingkungan, stress, mental, dan fisik) dan faktor

patologis (seperti pada gangguan metabolisme misalnya diabetes mellitus dan penyakit ginjal). Oleh karena itu pemeriksaan urin berguna untuk menunjang diagnosis suatu penyakit. Pada penyakit tertentu, dalam urin dapat ditemukan zat-zat patologik antara lain glukosa, protein dan zat-zat keton (Probosunu, 1994).

Jumlah urin yang dihasilkan seseorang dipengaruhi oleh jumlah air yang diminum, anti-diuretika hormon (ADH) saraf dan banyaknya garam yang harus dikeluarkan. Unsur sedimen dibagi atas 2 golongan : golongan organik yang berasal dari organ / jaringan, golongan anorganik yang tidak berasal dari organ atau jaringan (Dahelmi, 1991).

Urine memiliki sifat kimia dan fisik diantaranya adalah jumlah rata-rata 1-2 liter/hari tergantung banyaknya cairan yang dimasukan, berwarna bening/orange pucat tanpa endapan, mempunyai bau yang menyengat, dan reaksi sedikit asam terhadap lakmus dengan pH rata-rata 6. Sedangkan komposisi urine adalah 96% air, Natrium, Pigmen Empedu,, 1,5% garam,Kalium, Toksin,, 2,5% urea, kalsium, Bikarbonat, Kreatinin N, Magnesium, Kreatini, Khlorida, Asam urat N, Sulfat anorganik,Asam urat, Fosfat anorganik, Amino N, Sulfat, Amonia N dan Hormon. (Armstrong, 1998).

2.3 Amonia Pada Urin

Amonia merupakan senyawa yang ada didalam urin, yang bersifat basa bila terkena sinar atau panas akan menimbulkan bau menyengat. Bau amonia tersebut berasal dari peruraian urea sebagai komponen bahan organik terbanyak dalam urin oleh jasad renik menjadi energi dan gas NH3. Urin mengandung amonium sianat (NH4CNO), dan jika terkena sinar atau panas akan menjadi urea [CO(NH2)2]. Urea tersebut terhidrolisis menjadi dua fraksi yaitu karbondioksida

(CO2) dan amonia (NH3). Selanjutnya amonia (NH3) bereaksi dengan air (H2O) yang akan terhidrolisis menjadi amonium (NH4+) dan ion hidroksida (OH-). (Mukaromah, dkk., 2010).

Amonia merupakan limbah cair yang berasal dari limbah domestik (rumah tangga), dari industri, dan buangan lainnya. Komposisi dan karakteristik limbah cair sebagian besar terdiri dari air (99,9%) dan sisanya zat padat. Sifat air limbah dibedakan menjadi 3 bagian yaitu sifat fisika, kimia, dan biologis. Sifat fisika seperti kandungan zat padat, bau misalnya bau amonia dari limbah yang berasal dari kamar mandi dan WC (toilet) merupakan hasil peruraian urea dari komponen urin oleh bakteri, warna dan temperatur. Sifat kimia meliputi bahan kimia organik seperti fenol, protein, karbohidrat, lemak, minyak, dan surfaktan, dan sifat biologis seperti mikroorganisme bakteri, jamur, ganggang, protozoa, virus dan sebagainya. (Sugiharto,2005).

Efek Amoniak (NH3) terhadap kesehatan dan lingkungan adalah mengganggu pernapasan, iritasi selaput lendir hidung dan tenggorokan pada konsentrasi 5000 sebagai Parts Per Million (ppm) dapat menyebabkan ederma laryng, paru, dan akhirnya dapat menyebabkan kematian, iritasi mata (mata merah, pedih, dan berair) dan bisa menyebabkan kebutaan total, iritasi kulit dapat menyebabkan terjadinya luka bakar (frostbite), bersifat teratogenik pada paparan yang menahun. (Mukono, 2005).

2.4 Mikrokontroler

2.4.1 Mikrokontroler ATMega32

Mikrokontroler AVR (Alf and vegard’s Risc processor) merupakan bagian dari keluarga mikrokontroler CMOS (Complementary Metal Oxide

Semiconductor) 8-bit buatan Atmel. AVR (Alf and vegard’s Risc processor) memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock. Mikrokontroler AVR (Alf and vegard’s Risc processor) memiliki arsitektur Havard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori data. AVR (Alf and vegard’s Risc processor) berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). AVR (Alf and vegard’s Risc processor) dapat dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. (Sunardi, dkk., 2009). Fitur-fitur yang dimiliki oleh microcontroller AVR (Alf and vegard’s Riscprocessor) ATmega32 adalah sebagai berikut:

1. Dapat bekerja pada tegangan 4,5 Volt–5,5 Volt.

2. Merupakan mikrokontroler AVR (Alf and vegard’s Risc processor) 8 bit berkemampuan tinggi dengan daya yang rendah.

3. Memiliki 32 x 8general purpose working register.

4. Kecepatan eksekusi program yang dimiliki cepat karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 clock dengan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) hamper mencapai 16 MIPS (Million Instruction Per Second) pada frekuensi 16 MHz (MegaHertz).

5. Memori data dan program yang tidak mudah hilang (Nonvolatile Programand Data Memories) dengan pemrograman flash memiliki kapasitas 8 KB (KiloBytes).

7. Fasilitastimer/counteryang ada pada mikrokontroler ini terdiri dari dua buah Timer/Counter8 bit dan satu buahTimer/Counter16 bit.

8. Memiliki 4 kanal PWM (Pulse Width Modulation) dan memiliki 6 kanal ADC (Analog to Digital Converter) 10 bit.

9. Memiliki pemrograman serial USART (Universal Serial Asyncronous and Syncronous Receiver Transmitter), On-chip Analog Comparator, dan interrupt. (Madhawirawan, 2012)

Gambar 2.1KonfigurasipinATmega32

Sumber : (Atmel, 2009) 2.4.2 Downloader USBAsp

USBAsp yang digunakan adalah USB (Universal Serial Bus) ATEMEL USB ISP Version 2.0. USBAsp Programmer merupakan USB (Universal Serial Bus) yang termasuk dalam sirkuit programmer atau lebih dikenal sebagai downloader untuk chip mikrokontroler tipe AVR (Alf and vegard’s Risc processor) Atmel, yang dimana downloader ini hanya terdiri dari ATmega8 dan beberapa komponen pasif. USBAsp Programmer ini merupakan open source hardware yang berarti design skematik dan layout yang bisa kita lihat dan buat prototypenya sendiri, begitu juga dengan program bootloader yang tertanam

dalam chip. Programer ini hanya menggunakan firmware Universal Serial Bus driver dan tidak diperlukan USB (Universal Serial Bus) kontroler khusus.(Stevanus, 2012).

USBAsp juga merupakan programmer mikrokontroler yang sudah menggunakan USB (Universal Serial Bus) secara langsung sebagai sarana komunikasinya. USBAsp sudah tidak lagi menggunakan komunikasi berstandar serial RS-232, sehingga tidak lagi memerlukan berbagai macam converteruntuk berkomunikasi dengan perangkat komputasi modern. USBAsp umumnya dipergunakan untuk melakukan pemrograman mikrokontoller ATMEL AVR (Alf and vegard’s Risc processor). Termasuk yang sudah umum dipergunakan di Indonesia seperti attiny2313, atmega8, atmega8535, atmega16 dan atmega32. (Stevanus, 2012).

2.4.3 ADC (Analog to Digital Converter)

ATMega32 memiliki fitur ADC (Analog to Digital Converter) 10 bit dengan metode successive approximation. ADC (Analog to Digital Converter) dikoneksikan ke 8 kanal multiplekser analog dimana mengizinkan 8 buah tegangan masukan single-ended yang dibangun dari pin-pin pada port A. Tegangan masukan single-ended mempunyai referensi titik 0 Volt atau Ground. Piranti ini juga mendukung 16 kombinasi tegangan masukan diferensial. Dua dari masukan diferensial (ADC1,ADC0 dan ADC3,ADC2) dilengkapi dengan penguat terprogram, menyediakan penguatan 0 desibel (dB) (1x), 20 desibel (dB) (10x), atau 46 desibel (dB) (200x) pada tegangan masukan diferensial sebelum konversi Analog/Digital.

Tujuan kanal masukan analog diferensial mempunyai terminal negative bersama, yaitu ADC1, di mana masukan ADC(Analog to Digital Converter) yang lain dapat dipilih sebagai terminal masukan positif. Jika penguatan 1x atau 10x digunakan, resolusi 8 bit dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan, tetapi jika penguatan 200x digunakan, resolusi 7 bit yang dapat diharapkan. (Susilo, 2010).

Berikut dijelaskan hasil konversi ADC (Analog to Digital Converter): a. Setelah proses konversi selesai (bit ADIF berlogika “1”), hasil konversi

dapat ditemukan dalam Analog to Digital Converter Result Register (ADCL, ADCH). Untuk konversisingle-ended, hasilnya adalah :

= × 1024

Dimana VIN adalah tegangan pada pin masukan yang dipilih dan VREF adalah tegangan refrensi yang diberikan. 0x000 merepresentasikan ground analog, dan 0x3FF merepresentasikan tegangan referensi dikurangi satu LSB (Least Significant Bit).

b. Jika kanal diferensial digunakan, hasilnya adalah :

= ( − ) × × 512

Dimana VPOSadalah tegangan masukan pin positif, VNEGadalah tegangan masukan pin negatif, GAIN dalah faktor penguatan yang dipilih, dan VREF adalah tegangan referensi. Hasilnya disimbolkan dalam bentuk komplemen 2, dari 0x200 (-152 desimal) sampai 0x1FF (+511 desimal). (Susilo, 2010).

2.5 Sensor

2.5.1 Sensor Suara

Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusoidal suara menjadi gelombang sinus energi listrik. Sensor suara bekerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran sensor naik dan turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombang magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.(Purba,2013)

Salah satu komponen yang termasuk dalam sensor ini adalah Microphone atau Mic. Microphone adalah komponen elektronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik dan lain-lain. Secara umum ada dua jenis microphone yaitu condenser microphonedandynamic microphone. Microphonetipecondensertersusun atas 2 keping plat tipis yang berfungsi untuk menangkap gelombang suara. Cara kerjanya sederhana, gelombang suara yang masuk akan menggetarkan kedua plat ini sehingga membentuk sinyal-sinyal audio yang kemudian diteruskan ke pre-amplifier untuk dikuatkan. Karena hanya menggunakan 2 plat yang bisa disesuaikan ukuranya, maka mic condenser ini memiliki ukuran yang kecil dan ringan. Mic tipe ini harus menggunakan daya dalam pengoperasiannya. Jika tidak maka mic condenser tidak akan bekerja. Daya yang digunakan sedikit saja sehingga hemat. (Pardosi, 2014).

2.5.2 Desibel

Desibel adalah satuan yang digunakan untuk menyatakan kuantitas elektrik dari perubahan kuat-lemahnya amplitudo gelombang sinyal suara yang di dengar oleh telinga manusia. Jangkauan kuantitas yang ada pada ilmu akustik seperti tekanan akustik, intensitas, daya, kepadatan energi sangatlah besar. Contohnya, telinga manusia yang sehat bisa mendeteksi suara bertekanan sekecil 20mPa dan bisa bertahan selama beberapa menit dengan suara yang bertekanan sebesar 20Pa. Akibat dari besarnya lebar jangkauan nilai tersebut maka dikembangkan skala yang dapat mewakili kuantitas ini dengan cara yang tidak menyusahkan. Dalam perkembangannya, ditemukan bahwa respon telinga manusia terhadap suara lebih bergantung kepada rasio intensitas dua suara yang berbeda dari pada perbedaan dalam intensitas.

Dengan alasan ini, skala logaritma atau bisa disebut skala level ditetapkan. Level kuantitas ditetapkan sebagai logaritma basis 10 dari rasio kuantitas energi dengan nilai kuantitas referensi standard. Walaupun level sebenarnya adalah kuantitas yang tak berdimensi, tetapi diberikan unit bel sebagai penghormatan kepada Alexander Graham Bel. Pada umumnya penggunaannya lebih praktis dengan desibel (dB), dimana 1 desibel nilainya sama dengan 0,1 bel. Level biasanya disimbolkan dengan huruf L dangan huruf subscriptdisebelah kanannya untuk menunjukan kuantitas level yang disimbolkan.(Tuwaidan, 2015).

2.5.3 Sensor Kelembaban

Sensor DHT11 terdiri dari elemen polimer kapasitif digunakan untuk mengukur kelembaban dan sensor temperatur. Didalamnya juga terdapat memori kalibrasi yang digunakan untuk menyimpan koefisien kalibrasi hasil pengukuran

sensor. Data hasil pengukuran dari DHT11 ini berupa digital logic yang diakses secara serial.

DHT11 merupakan sensor digital untuk temperature dan kelembaban sekaligus yang memiliki kisaran pengukuran dari 2 – 90 persen RH (Relative Humidity) dan 0–50 derajat celcius. Data yang diperoleh berupa data pengukuran temperatur dari lingkungan. Jika, sensor membaca temperatur makin rendah maka tegangan pull down yang dialirkan menjadi lebih besar, sehingga akan menghasilkan Vcc data yang semakin besar, data yang dihasilkan dari sensor ini adalah sudah berupa data digital. (Mardani,2015).

Sensor DHT11 memiliki 4 pin, yaitu pin VCC, Groud, NC dan Data. Pada perancangan ini menggunakan sensor DHT11 yang telah dilengkapi dengan modul seperti pada gambar 2.2, sehingga menggunakan 3 pin. Pin yang digunakan adalah VCC, Ground dan Data.

Gambar 2.2Sensor DHT11

DHT11 memiliki fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi ini disimpan dalam OTP (One Time Programming) program memori, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu suhu atau kelembaban, maka module ini membaca koefisien sensor tersebut. Ukurannya yang kecil dengan transmisi sinyal hingga 20 meter, membuat produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban. (Adiptya, 2013).

Gambar 2.3Rangkaian DHT11

Sumber: (http://www.sunrom.com) 2.5.4 Kelembaban Nisbi

Kelembaban udara nisbi memiliki pengertian sebagai nilai perbandingan antara tekanan uap air yang ada pada saat pengukuran (e) dengan nilai tekanan uap air maksimum (em ) yang dapat dicapai pada suhu udara dan tekanan udara saat pengukuran. Persamaan untuk kelembaban udara relative adalah seperti berikut:

= × 100%

Dengan:

RH = kelembaban udara relative (%),

e = tekanan uap air pada saat pengukuran (mb),

em = tekanan uap air maksimum yang dapat dicapai pada suhu udara dan tekanan udara saat pengukuran (mb).

Berbagai ukuran dapat digunakan untuk menyatakan nilai kelembaban udara. Salah satunya adalah kelembaban udara relative (nisbi). (Swarinoto, dkk. , 2011).

2.5.5 Sensor Amonia

Sensor Amonia yang digunakan adalah sensor MQ137. Materi sensitif dari sensor gas MQ137 adalah SnO2, dengan konduktivitas yang lebih rendah di udara

bersih. Konduktivitas sensor akan lebih tinggi seiring dengan meningkatnya konsentrasi gas. Menggunakan electro circuit sederhana, Convert perubahan konduktivitas untuk menyesuaikan sinyal output konsentrasi gas. Sensor gas MQ137 memiliki sensitivitas tinggi terhadap Amonia, juga untuk amina organik lainnya. Sensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi gas yang mengandung Amonia dan cocok untuk aplikasi yang berbeda. Sensor gas MQ137 memiliki konfigurasi sensitivitas yang baik untuk amonia, tahan lama dan memiliki sirkuit drive circuit sederhana.

Kondisi yang tidak boleh dialami oleh sensor : 1. Terkena uap silikon organik

Uap silikon organik menyebabkan sensor tidak valid, sensor harus menghindari kontak silikon, fixature, silikon lateks, dempul atau plastik mengandung lingkungan silikon.

2. Gas Korosif Tinggi

Jika sensor terkena konsentrasi tinggi gas korosif (seperti H2Sz, SOX, Cl2, HCl dll), itu tidak hanya akan mengakibatkan korosi sensor struktur, juga menyebabkan pelemahan sensitivitas.

3. Alkali, Alkali logam garam, polusi halogen

Kinerja sensor akan berubah buruk jika sensor akan disemprot tercemar oleh logam alkali garam terutama garam, atau terkena halogen seperti fluorin. 4. Terkena air

Sensitivitas sensor akan berkurang bila terpercik atau dicelupkan ke dalam air.

Tegangan yang diberikan pada sensor tidak harus lebih tinggi dari nilai yang ditetapkan, jika tidak maka menyebabkan down-lineatau pemanas rusak, dan membuat karakteristik sensitivitas sensor berubah buruk.

6. Tegangan pada pin yang salah

Untuk sensor 6 pin, jika menerapkan tegangan pada pin 1 dan pin 3 atau pin 4 dan pin 6, ketika diterapkan pada pin 2 dan pin 4 akan membuat led rusak dan tanpa sinyal.

Kondisi berikut harus dihindari dalam penggunaan sensor : 1. Kondensasi Air

Kondensasi air pada ruangan yang sedikit akan mempengaruhi kinerja sensor ringan. Namun, jika kondensasi air di permukaan sensor tetap pada periode tertentu, sensitivitas sensor akan menurun.

2. Digunakan pada konsentrasi gas yang tinggi

Sensor yang ditempatkan dalam konsetrasi gas yang tinggi pada waktu yang lama akan mempengaruhi karakteristik sensor, tidak peduli sensor listrik atau bukan.

3. Terkena lingkungan yang merugikan dalam waktu yang lama

Sensor yang terkena lingkungan yang merugikan seperti kelembaban tinggi, suhu tinggi, polusi yang tinggi atau alasan lain pada waktu yang lama akan mempengaruhi kinerja sensor menjadi buruk. Hal tersebut berpengaruh terhadap sensor listrik atau bukan.

4. Getaran

Getaran terus menerus akan mengakibatkan sensor down-lead respon maka hasil nilai pembacaan tinggi. Dalam transportasi atau jalur perakitan,

peneumatik obeng/ultrasonik mesin las dapat menjadi penyebab getaran. (china-total.com)

Gambar 2.4Sensor MQ-137 2.5.6 PPM (Parts per Million)

Kebanyakan kontaminan dinyatakan sebagai Parts Per Million (ppm). Ini berarti bahwa konsentrasi substansi tertentu sangat rendah meskipun badan pengawas dapat mempertimbangkan itu jumlah yang signifikan. Satu ppm adalah 1 part dalam 1 million atau nilai ini setara dengan jumlah pecahan dikalikan dengan satu juta. Cara yang lebih baik untuk memikirkan ppm adalah untuk memvisualisasikan menempatkan empat tetes tinta di barel 55 galon air dan pencampuran secara menyeluruh. Parts per million juga bisa dinyatakan sebagai miligram per liter (mg / L). Pengukuran ini adalah massa dari bahan kimia atau mencemari per satuan volume air. Karena ppm atau mg / L pada laporan laboratorium merupakan satuan yang sama. University of Minnesota memberikan beberapa analogi lainnya yang dapat membantu memvisualisasikan skala terlibat dengan ppm dan ppb. Satu ppm adalah seperti: satu inci di 16 mil, satu menit dalam dua tahun. (Satterfield, 2004)

Unit sistem metrik masuk dalam langkah 10, 100, dan 1.000. untuk Misalnya, miligram adalah seperseribu gram (memindahkan koma desimal tiga tempat ke kiri) dan gram adalah seperseribu dari kilogram (memindahkan koma desimal tiga tempat ke kiri lagi). Dengan demikian, miligram adalah seperseribu

dari seperseribu, atau kesejuta dari kilogram bergerak enam tempat titik desimal. Jadi, miligram adalah satu ppm dari kilogram. Oleh karena itu, satu ppm adalah sama dengan satu miligram per kilogram. Satu miligram dalam kg adalah 1 ppm (massa). Satu liter (L) air murni pada 4ºC dan 1 tekanan atmosfer standar berat tepat 1 kg, jadi 1 mg / L adalah 1 ppm. Cara lain untuk mengatakan itu adalah satu liter air beratnya 1.000 gram atau 1 juta miligram.Oleh karena itu,1 mg dalam 1 liter adalah l mg dalam 1 juta miligram atau 1 parts per million. (Satterfield, 2004).

2.6 Aktuator

2.6.1 LCD(Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD (Liquid Crystal Display) sudah digunakan diberbagai bidang, misalnya dalam alat-alat elektronik, seperti kalkulator ataupun layar komputer. Pada LCD (Liquid Crystal Display) berwarna semacam monitor, terdapat banyak sekali titik cahaya (pixel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai suatu titik cahaya. Walaupun disebut sebagai titik cahaya, namun kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. LCD (Liquid Crystal Display) LMB162A merupakan modul LCD (Liquid Crystal Display) buatan Top way dengan tampilan 2 x 16 karakter (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah, sekitar 5 Volt DC (Direct Current). Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD (Liquid Crystal Display), sehingga memudahkan melakukan koneksi dengan AVR (Alf and vegard’s Risc processor). (Madhawirawan, 2012)

Gambar 2.5LCD (Liquid Crystal Display) 2.6.2 Motor DC (Direct Current)

Motor listrik merupakan perangkat elektro magnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk memutar impellerpompa, fan ataublower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga dirumah (mixer, bor listrik,fanangin) dan di industri. Motor listrik kadang kala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

Motor DC (Direct Current) memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor DC (Direct Current) disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan GGL (Gaya Gerak Listrik) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik fasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus akan berbalik arah dari kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen (Renreng, 2012).

Gambar 2.6Motor DC (Direct Current) Sederhana

Sumber : (Renreng, 2012) 2.6.3 IC L298

Driver motor yang digunakan adalah L298 H-bridge. Pada IC (Integrated Circuit) L298 ini tedapat rangkaian H-bridge transistor NPN (Negative Positive Negative). Transistor-transistor ini digunakan sebagai switching yang berfungsi untuk mengatur arah putar motor. Gerbang logika pada rangkaian digunakan untuk mengaktifkan transistor dari sinyal input masing-masing pin. (Antoni, 2008).

Rangkaian H-bridge adalah rangkaian untuk mengendalikan motor yang menghasilkan keluaran putaran motor yang dapat berputar searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam. (Herisaputra, dkk., 2011).

IC (Integrated Circuit) L298 merupakan IC (Integrated Circuit) buatan SG5 Thomson Microelectron Inc. yang digunakan untuk mengontrol motor. L298 menggunakan prinsip kerja H-Bridge motor drive. Didalam L298 terdapat dual full bridge sehingga dapat mengontrol 2 motor DC (Direct Current) sekaligus dengan kemampuan arah motor bolak-balik (bidirectional). (Rudiyanto, 2009).

Konfigurasi pin-pin pada L298 dapat dilihat pada gambar 2.8 berikut :

Gambar 2.8Konfigurasi Pin-Pin L298

Sumber : (Herisaputra, dkk., 2011) 2.6.4 Pulse Width Modulation Motor DC (Direct Current)

Cara pengaturan kecepatan yang digunakan adalah dengan menggunakan teknik PWM (Pulse Width Modulation), salah satu teknik untuk mengatur kecepatan motor DC (Direct Current) yang umum digunakan. Dengan menggunakan PWM (Pulse Width Modulation) dapat mengatur kecepatan yang diinginkan dengan mudah. Teknik PWM (Pulse Width Modulation) untuk

pengaturan kecepatan motor adalah, pengaturan kecepatan motor dengan cara merubah-rubah besarnyaduty cyclepulsa.

Pulsa yang berubah-ubah duty cycle-nya inilah yang menentukan kecepatan motor. Besarnya amplitudo dan frekuensi pulsa adalah tetap, sedangkan besarnya duty cycle berubah-ubah sesuai dengan kecepatan yang diinginkan, semakin besar duty cycle maka semakin cepat kecepatan motor, dan sebaliknya semakin kecil duty cycle maka semakin pelan pula kecepatan motor. (Antoni, 2008)

Pulsa kotak dengan duty cycle pulsa 50 % dapat dilihat pada gambar 2.9 berikut.

Gambar 2.9 Pulse Width Modulation(PWM)

25 3.1 Model Penelitian

Pada metode penelitian tugas akhir ini dilakukan untuk memberikan penanda dini kepada ibu bayi ketika bayi yang ada di dalam ayunan terbangun atau bahkan menangis selain itu juga agar bayi tidak terlalu lama terbangun atau menangis. Perancangan rancang bangun ini berbasis mikrokontroler yang memperoleh input dari sensor-sensor yang digunakan, data input akan diolah oleh mikrokontroler, kemudian akan menentukan hasil output yang sesuai dengan data input dan hasil proses mikrokontroler.

Sistem rancangan ini akan mulai bekerja jika terdeteksi suara bayi. Ketika hasil sensor suara terdeteksi suara bayi dari alat akan mengayun secara otomatis untuk mengayun sementara bayi. Selanjutnya setelah alat mengayun beberapa saat, sensor amonia akan mendeteksi apakah bayi buang air. Hasil deteksi akan di sempurnakan dengan sensor kelembaban. Sensor kelembaban untuk mendeteksi apakah bayi benar-benar buang air atau tidak dengan mendeteksi apakah kasur ayunan bayi benar-benar basah atau tidak. Alasan digunakan sensor kelembaban adalah menghindari kesalahan hasil deteksi ketika kasur bayi pada pengayun kering namun masih terdetaksi amonia pada kasur bayi sehingga dapat meminimalisir kesalahan hasil deteksi sensor. Dari hasi pengolahan sensor-sensor pada rancang bangun ini akan diberikan penanda berupa musik ketika bayi terbangun yang bertujuan untuk memberikan penanda dini kepada ibu bayi dan

Sensor Suara (Mendeteksi Suara

bayi)

Sensor Kelembaban (Mendeteksi Kondisi Pasti Kasur

Ayunan)

Sensor Gas Amonia (Mendeteksi gas

amonia)

Mikrokontroler

penanda yang diberikan tidak mengganggu bayi serta informasi yang ditampilkan pada layarLCD (Liquid Crystal Display).

Untuk kondisi bayi buang air, maka hasil diperoleh dari hasil akhir deteksi sensor kelembaban menyatakan kasur ayunan tidak kering kemudian akan memberikan informasi pada layar LCD (Liquid Crystal Display)bahwa bayi telah buang air. Selain itu untuk kondisi bayi tidak buang air, maka akan dinyatakan bayi terbangun karena alasan haus atau alasan lain yang juga akan diberikan informasi kondisi bayi pada layarLCD (Liquid Crystal Display).

3.2 Model Perancangan

Perancangan sistem pada rancang bangun alat pengayun bayi ini dapat dilihat dan dijelaskan pada diagram blok seperti gambar 3.1.

Gambar 3.1Blok Diagram Perancangan

Dari gambar 3.1 di atas dapat diperjelas bahwa fungsi dari sensor suara adalah untuk mendeteksi suara bayi, fungsi dari sensor kelembaban adalah mendeteksi apakah kondisi kasur ayunan bayi kering dan fungsi sensor amonia

Driver motor

Musik (penanda/Alaram)

Motor DC

(Motor pengayun otomatis)

Liquid Cristal Display (Informasi hasil deteksi

adalah mendeteksi gas amonia terutama dari kencing bayi. Seluruh sensor merupakan komponen input dari mikrokontroler yang merupakan kendali kontrol yang nantinya akan mengontrol kerja dari motor DC (Direct Current) sebagai komponen output untuk mengayun secara otomatis. Selain itu juga memberikan output musik dan informasi pada layar LCD (Liquid Crystal Display) sesuai dengan kondisi bayi dari hasil pengolahan deteksi sensor-sensor input.

3.3 Perancangan Perangkat Keras

3.3.1 Perancangan Minimum Sistem ATMega32

Gambar 3.2Minimum Sistem Mikrokontroler Atmega32

Minimum sistem milrokontroler adalah sistem elektronika sederhana yang terdiri dari komponen-komponen dasar yang dirangkai menjadi satu karena dibutuhkan suatu mikrokontoler agar dapat berfungsi dengan baik. Suatu mikrokontroler membutuhkan dua komponen tambahan selain power untuk dapat berfungsi. Rangkaian tersebut adalah Kristal Oscillator (XTAL) dan rangkaian

RESET, kedua rangkaian tersebut pada umumnya selalu ada pada minimum sistem mikrokontroler. Rangkaian tambahan lain yang digunakan pada minimum sistem terutama yang digunakan pada perancangan ini adalah rangkaian power, rankaian led indikator dan konektor ISP (In System Chip Program) untuk mengunduh (download) program ke mikrokontroler. Bagian inti yaitu mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega 32 yang merupakan otak dari minimum sistem. Pengujian terhadap Minimum Sistem dilakukan dengan mendownload progam pada mikrokontroler, jika proses download program berhasil maka Minimum Sistem dapat bekerja dengan baik dan dapat digunakan pada perancangan.

a. Kristal Oscillator (XTAL)

Gambar 3.3Rangkaian KristalOscillatorpada Minimum Sistem

Kristal Oscillator adalah bagian dari rangkaian minimum sistem diumpamakan seperti jantung pada manusia yang memompa darah dan seluruh kandungannya. Namun kerja kristal pada minimum sistem berguna untuk memompa data yaitu bersifat timer (semacam clock)/pulsa digital oleh karena itu kristal memiliki sebuah frekuensi dengan satuan MHz (MegaHertz).

Karena kristaloscillatordiumpamakan sebagai jantung, maka komponen ini adalah bagian yang paling penting pada rangkaian minimum sistem milkrokontroler agar mikrokontroler dapat digunakan. Sebenarnya pada mikrokontroler AVR (Alf and vegard’s Risc processor) sudah terdapat rangkaian

oscillator internal, namun oscillator internal ini besar frekuensi maksimalnya hanya 8 MHz (MegaHertz) sehingga jika ingin menggunakan frekuensi diatas 8 Mhz (MegaHertz) harus menggunakan oscillator external. Rangkaian oscillator externalini terdiri dari sebuah kristal dan dua buah kapasitor.

b. Rangkaian Reset

Gambar 3.4Rangkaian Reset pada Minimum Sistem

Pin RESET pada AVR adalah aktif low yaitu reset mikrokontroler akan terjadi jika pin reset diberi logika 0. Fungsi rangkaian reset adalah untuk membuat mikrokontroler memulai kembali pembacaan program, hal tersebut dibutuhkan pada saat mikrokontroler mengalami ganguan dalam meng-eksekusi program. Dengan sistem kerja membuat semua pin dalam kondisi tri-state (High Impedance) kecuali pin XTAL, menginisialisasi register I/O, dan meng-set counterprogram kembali ke NOL.

Resistor pada rangkaian reset adalah sebagai pull-up eksternal yang digunakan untuk menjaga agar pin reset tidak berlogika 0 secara tidak sengaja. Kapasitor pada rangkaian yang terhubung dengan pin reset dan ground berfungsi untuk melindungi pin reset dari noise.

c. Rangkaian Inidikator

Gambar 3.5Rangkaian Indikator pada Minimum Sistem

Indikator pada rangkaian minimum sistem menggunakan led yang berfungsi untuk mengetahui status alat/detektor. Dari penanda led indikator dapat diketahui apakah rangkaian mikrokontroler telah terhubung dengan baik untuk menghindari kegagalan dalam proses pengiriman data. Pada rangkaian indikator juga dilengkapi dengan komponen resistor yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari input tegangan 5 Volt, komponen ini dibutuhkan karena led memiliki tegangan input sebesar 3 Volt, led akan rusak jika menerima tegangan lebih dari 3 Volt.

d. Rangkaian Power

Gambar 3.6Rangkaian Power pada Minimum Sistem

Pada rangkaian minimum sistem juga ditambahkan rangkaian power menggunakan transistor 7806 dan TIP 41 yang bertujuan agar mengamankan

kelebihan tegangan tidak melebihi 5,5 Volt. Hal ini bertujuan agar mikrokontroler ATMega32 tidak rusak, karena ATMega32 bekerja pada tegangan input 4,5 –5,5 Volt. Dengan sistem kerja sumber tegangan input dari batrai 12 Volt masuk ke transistor, tegangan akan diturunkan menjadi 5,5 Volt dan arus 1 Ampere dengan transistor 7806.

Output dari transistor masuk ke resistor untuk mengurangi nilai arusnya, selanjutnya arus masuk ke input kaki base Tip 41. Pada kaki collector Tip 41 dihubungkan ke tegangan 12 Volt. Kemudian kaki emitter akan menghasilkan output 5 Volt dan menaikkan arus sebesar 4 Ampere. Kapasitor di rangkaian power berguna untuk menyimpan daya saat baterai dari sumber tegangan mati. e. Konektor ISP (In- System chip Program)

In-System chip Program(ISP) adalah sebuah fitur bagi mikrokontroler agar dapat di download dengan program tanpa harus mencabut mikrokontroler dari sistemnya. Sehingga mikrokontroler tetap pada kedududukannya dan dihubungkan dengan ISP (In-System chip Program) untuk melakukan proses download. Begitu pula saat memutuskan hubungan antara downloader dan mikrokontroler, cukup dengan memutuskan kabel penguhubung antara downloaderdengan mikrokontroler dari sistemnya.

Untuk melakukan proses download program, yaitu file dengan extensi “.hex” digunakan perangkat bantu ATMEL USB ISP (USBasp) seperti pada gambar 3.7 yang akan dihubungkan denganportUSB (Universal Serial Bus) pada komputer. Sebelum downloader dapat digunakan perlu dilakukan instalasi driver terlebih dahulu. Kemudian perlu dilakukan instalasi aplikasi Khazama AVR Programmer untuk mendownload progam.

Gambar 3.7 DownloaderATMEL USB ISP (USBasp)

ATMEL USB ISP merupakanin-circuit programmer untuk mikrokontroler Atmel AVR (Alf and vegard’s Risc processor). Rangkaiannya menggunakan ATMega48 atau ATMega8 dan beberapa komponen pasif lainnya. Downloader ini hanya menggunakan sebuah penggerak USB (Universal Serial Bus) firmware, tidak memerlukan pengontrol USB (Universal Serial Bus) khusus. Fitur pada ATMEL USB ISP (USBasp) antara lain bisa digunakan untuk berbagai macam platform, tidak memerlukan pengontrol atau komponen SMD (Surface Mount Device) khusus, kecepatan pemrograman bisa mencapai 5 kilobyte/detik dan Opsi SCK (Serial Clock) untuk mendukung mikrokontroler target yang berkecepatan rendah (< 1.5 MegaHertz). Konfigurasi pinout terdapat pada gambar 3.8 dan keterangan daridownloaderterdapat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1Tabel KeteranganPinoutATMEL USB ISP (USBasp)

No Nama No PIN I/O Keterangan

1. VTG 2 - Catu daya dari project

board (2.7–5.5 V)

2. GND 4,6,8,10 - Titik referensi

3. NC 3 - Tidak digunakan

4. MOSI 1 Output

Command dan data dari USBasp ke target

AVR

5. MISO 9 Input Data dari target AVR

ke USBasp

6. SCK 7 Output Serial clock

7. RESET 5 Output Fungsi Reset

3.3.2 Perancangan Sensor Kelembaban

Sensor yang digunakan pada perancangan ini menggunakan sensor DHT11. Pada perancangan sensor kelembaban akan digunakan port pin PORTD pada mikrokontroler. Tepatnya pada pin PORTD.3 pada mikrokontroler dengan diberi rangkaianpull upantara sensor dan PORTD.3.

DHT11 termasuk ke dalam kategori sensor yang mudah digunakan, baik dalam hal protokol komunikasi maupun wiring hardware. DHT11 hanya membutuhkan 1 jalur pertukaran data dengan mikrokontroler (one-wire interface), dimana proses pertukaran data tersebut dilakukan menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation) sederhana.

Proses pengambilan data dari sensor DHT11 dilakukan dengan melakukan perulangan dari pengambilan data tiap bit. Pengambilan data tiap bit ini akan dikelompokkan menjadi 5 segmen. Perulangan dari pengambilan data tiap bit ini sebanyak 8 kali sesuai dengan jumlah bit pada 1 byte. 1 segmen/ 1 byte dari data yang diperoleh berasal dari penjumlahan bit 0 dan 1 yang dihasilkan. Nilai bit akan bernilai 0 jika nilai delayrespon 24 µs dan nilai bit akan bernilai 1 jika nilai

delay respon 70 µs. Data segmen yang di peroleh yang pertama menghasilkan nilai integer kelembaban, kedua menghasilkan nilai desimal kelembaban, ketiga menghasilkan nilai integer suhu, keempat menghasilkan nilai desimal suhu dan kelima menghasilkan nilai total kelembaban dan suhu. Maka perulangan pengambilan data yang dilakukan adalah 8 kali untuk mengambil data per bit pada tiap segmen yaitu 8 perulangan dalam 5 perulangan pengambilan data. Sehingga terdapat 40 data bit yang diperoleh dari poses pengambilan data.

Hasil dari pembacaan sudah berupa data digital yang berasal dari proses perhitungan clock sinyal high pada saat proses pembacaan data. Keterangan pin pada DHT11 dapat dilihat pada tabel 3.2 dan rangkaian koneksi sensor kelembaban dengan mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.9. Pengujian sensor ini akan dilakukan dengan melihat hasil dari sensor saat dikondisikan mendeteksi suatu kelembaban dari kain atau handuk basah yang didekatkan pada sensor, apakah terjadi peningkatan kelembaban atau tidak. Kemudian dilakukan pengujian berkali-kali untuk mengetahui bahwa sensor dapat digunakan dan bekerja dengan baik dan hasil data kelembaban stabil.

Tabel 3.2Tabel Keterangan Pin DHT11

Pin Nama Fungsi

1 VCC Terhubung ke catu daya (3–5,5 Volt)

2 DATA Terhubung pada PORT data, untuk memberikan data hasil pembacaan dari sensor

3 NC Tidak digunakan

Gambar 3.9Rangkaian Koneksi Sensor Kelembaban Dengan Mikrokontroler 3.3.3 Perancangan Sensor Amonia

Pada perancangan ini digunakan sensor MQ 137 yang merupakan sensor analog, sehingga memiliki nilai output berupa sinyal analog. Untuk sensor analog akan digunakan port ADC (Analog to Digital Converter) pada mikrokontroler, yaitu port A pada mikrokontroler. Dengan menggunakan port ADC (Analog to Digital Converter) maka nilai dari kadar amonia yang ingin dideteksi akan diketahui nilainya, karena data yang akan ditampilkan berupa nilai digital. Satuan nilai kadar amonia yang dideteksi adalah ppm (part per milion). Untuk rangkaian Circuit Drive MQ 137 dapat dilihat pada gambar 3.10. Pengujian sensor ini akan dilakukan dengan melihat hasil penguapan gas amonia dengan membedakan kondisi saat terpapar atau tidak terpapar oleh bau amonia, serta konsistensi sensor dengan pengujian berkali-kali untuk mengetahui bahwa sensor dapat digunakan dan bekerja dengan baik.

Gambar 3.10RangkaianCircuit DriveMQ 137 3.3.4 Perancangan Sensor Suara

Gambar 3.11Rangkaian Sensor Suara

Gambar 3.11 merupakan perancangan hubungan antara port sensor dengan mikrokontroler. Sensor suara dapat bekerja dengan tegangan masuk antara 4 Volt DC (Direct Current) sampai dengan 6 Volt DC (Direct Current). Tegangan masukan telah disesuaikan dengan spesifikasi tegangan sensor. Sensor suara memiliki 3 pin yang dihubungkan pada mikrokontroler. Pin pada sensor berupa input tegangan 5 Volt DC (Direct Current), Ground dan Output. Output pada sensor dihubungkan pada mikrokontroler yang digunakan sebagai input data dari sensor. Chip utama pada sensor menggunakan LM393 dengan perangkat input adalah mic kondensator. Sensor bekerja dengan sinyal aktif low, jadi ketika mikrokontroler mendapat logika 0 dari output sensor maka dapat dikatakan suara input dapat terdeteksi. Sedangkan ketika mikrokontroler mendapat logika 1 atau tidak ada output sensor maka dapat dikatakan suara input tidak dapat terdeteksi.

Jarak maksimal penerimaan input suara adalah 0,5 meter atau 50 cm. Gambar 3.12 adalah sensor yag digunakan pada perancangan.

Gambar 3.12Sensor Suara

Untuk mengetahui rangkaian sensor suara bekerja dengan baik dan dapat digunakan, secara sederhana dapat dilakukan dengan melihat led pada modul sensor menyala atau tidak. Ketika terdapat input suara dan terdeteksi oleh sensor maka led pada modul sensor akan menyala,sedangkan ketika input suara tidak terdeteksi maka led tidak menyala. Selain itu akan dilakukan pengujian terhadap jarak input sensor sehingga dapat diketahui jarak maksimal input suara yang nantinya berguna dalam tata letak perancangan alat yang juga dilakukan pengukuran desibel dari suara input.

3.3.5 Perancangan LCD (Liquid Cristal Display)

LCD (Liquid Cristal Display)yang digunakan adalah LCD (Liquid Cristal Display) dengan karakter 16x2 dengan fungsi untuk menampilkan informasi yang dibutuhkan pada perancangan alat. Pada perancangan digunakan port B untuk menghubungkan LCD (Liquid Cristal Display)dengan mikrokontroler. Hubungan antara LCD (Liquid Cristal Display) dengan mikrokontroler dapat dilihat pada rangkaian LCD (Liquid Cristal Display) yang ditunjukan oleh gambar 3.13. Pengujian terhadap LCD (Liquid Cristal Display) dilakukan dengan membuat program yang menginstruksikan untuk menampilkan sebuah kalimat. Jika LCD

(Liquid Cristal Display) dapat menampilkan kalimat sesuai dengan instruksi program, maka dapat dikatakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat digunakan dan bekerja dengan baik.

Gambar 3.13Rangkaian LCD (Liquid Cristal Display) 3.3.6 Perancangan Motor Driver

Motor driver yang digunakan pada perancangan ini adalah rangkaian motor driver dengan IC (Integrated Circuit) L298. IC (Integrated Circuit) driver L298 memiliki kemampuan menggerakan motor DC (Direct Current) sampai arus 4 Ampere dan tegangan maksimum 12 Volt. Pada rangkaian pin Enable A dan B untuk mengendalikan kecepatan motor yang diinputkan dari minimum sistem berupa sinyal PWM (Pulse Width Modulation). Input 1 dan 2 pada rangkaian berguna sebagai pengendali arah putar, yaitu searah atau berlawanan arah jarum jam sesuai dengan cara kerja motor yang digunakan pada perancangan. Kemudian output 1 dan 2 pada motor driver dihubungkan pada rangkaian diode bridge dengan pengaplikasian pada motor driver menggunakan IC (Integrated Circuit) H-Bridge driver motor DC (Direct Current) L298. IC (Integrated Circuit) H-Bridge driver motor DC (Direct Current) L298 memiliki dua buah rangkaian H-Bridge di dalamnya, sehingga dapat digunakan untuk mendrive dua buah motor

DC (Direct Current). H-Bridge driver motor DC (Direct Current) L298 masing -masing dapat mengantarkan arus 2 Ampere. Namun, dalam penggunaannya, H-Bridge driver motor DC (Direct Current) L298 hanya diggunakan 1 buah H-Bridge driver motor DC (Direct Current) L298 karena hanya membutuhkan 2 buah output untuk mengendalikan 1 buah motor DC (Direct Current). Pada gambar 3.14 dapat dilihat rangkaian motor driver yang digunakan pada perancangan.

Gambar 3.14Rangkaian Motor Driver 3.3.7 Perancangan Output Musik/Alaram

Pada perancangan ini output musik digunakan sebagai penanda bahwa bayi telah terbangun. Musik ini akan diaktifkan jika motor pengayun menyala yang menandakan bahwa bayi terbangun. Musik akan terus diaktifkan jika sistem masih berjalan. Kemudian musik akan nonaktif jika selesai melakukan deteksi semua sensor dan kemudian sensor suara tidak mendeteksi inputan suara yang menandakan tidak ada input suara bayi. Jika motor perngayun berhenti bekerja maka musik juga akan nonaktif yang menandakan sistem telah berhenti

melakukan proses kerja. Pada gambar 3.15 dapat dilihat rangkaian output musik yang digunakan pada perancangan.

Gambar 3.15Rangkaian Output Musik 3.4 Perancangan Mekanik

Selain perancangan hardware, dilakukan juga perancangan mekanik dari rancang bangun yang tentunya berguna untuk pengujian keseluruhan sistem pada kondisi yang dibutuhkan sesuai dengan ide perancangan. Karena ini berhubungan dengan pengembangan teknologi terutama pada perlengkapan bayi. Pada gambar 3.16 berikut merupakan mekanik dari keseluruhan sistem rancang bangun yang berasal dari kerangka asli ayunan bayi (baby swing).

Mekanik dari rancang bangun menggunakan kerangka ayunan bayi otomatis. Ayunan bayi otomatis ini memiliki komponen rangkaian mikrokontroler ayunan otomatis, sensor rotary, motor DC (Direct Current) dan speaker. Karena terdapat komponen motor DC (Direct Current) pada ayunan, maka motor DC pada ayunan dapat dimanfaatkan dalam pembuatan perancangan. Ayunan bayi otomatis ini untuk mengatur kecepatannya menggunakan rangkaian mikrokontroler yang sudah terintegrasi dan dalam hal tingkat kecepatan motor digunakan sensor rotary yang diawali dengan input tombol sesuai dengan tingkat kecepatan yang nantinya akan diolah pada mikrokontroler yang telah terpasang pada ayunan otomatis dalam pengoperasiannya.

Gambar 3.17Design Asli Ayunan Bayi

Dalam pembuatan rancang bangun, penelis hanya memanfaatkan motor pada mekanik dari ayunan bayi otomatis tersebut yang nantinya akan diintegrasikan dengan sistem mikrokontroler ATMega32 yang telah dirancang oleh penulis. Gambar 3.18 berikut menunjukkan motor pada mekanik yang digunakan pada perancangan.

Gambar 3.18Motor Pada Ayunan Bayi

Motor DC ini terletak pada bagian sisi kanan penyangga bagian atas yang dapat dilihat dari gambar 3.16. Kemudian sisi yang lainnya dari ayunan bayi menggunakan as agar bagian sisi yang tidak terdapat motor DC (Direct Current)/motor pengayun dapat ikut bergerak sama dengan arah ayun dari sisi bagian yang terdapat motor DC (Direct Current)/motor pengayun.

Gambar 3.19Bagian As Pada Sisi Penyangga Atas Tanpa Motor DC (Direct Current) Selanjutnya untuk meyempurnakan gerak dari ayunan maka digunakan penghubung yang sudah terdapat pada mekanik yang dimanfaatkan sekaligus sebagai tempat menggantung mainan bayi. Lengkungan yang digunakan sebagai penghubung antara penyangga atas sisi kanan dan sisi kiri dapat dilihat secara jelas pada gambar 3.20. Lengkungan tersebut berguna untuk menyamakan gerak penyangga sisi kanan dan sisi kiri agar dapat benar-benar bergerak bersamaan dengan arah yang sama.

Gambar 3.20Penghubung Sisi Kanan & Kiri Penyangga Atas Dari bagian mekanik yang telah dijelaskan, akan dilakukan perancangan sistem pada mekanik alat pengayun bayi yang telah ada.

3.4.1 Perancangan Motor Pengayun

Pada perancangan motor pengayun digunakan motor DC (Direct Current) yang telah ada pada alat pengayun yang menggunakan rangkaian motor driver L298 untuk menjalankan motor. Rangkaian motor driver L298 ini akan dihubungkan dengan mikrokontroler ATMega32. Sistem kerja dari rancangan diawali dari kontrol mikrokontroler yang memberikan nilai PWM (Pulse Width Modulation) dan direction pada rangkaian motor driver. Dari rangkaian motor driver L298 yang mendapat input 12 Volt dan ground pada port input power. Kemudian pada port input L298 yang dihubungkan dengan mikrokontroler adalah input direction, PWM (Pulse Width Modulation), 5 Volt dan Ground. Selanjutnya pada output rangkaian motor driver dari rangkaian H-Bridge dihubungkan pada motor DC (Direct Current)/motor pengayun yang nantinya akan bekerja berdasarkan kontrol dari mikrokontroler. Untuk pengaturan besar PWM (Pulse Width Modulation) untuk perancangan software dapat dilakukan dengan pengujian langsung yang akan disesuaikan dengan berat beban pada alat pengayun. Pada tabel 3.3 berikut akan disajikan allocation list pada mikrokontroler.

Tabel 3.3TabelAllocation ListMotor Driver

No Alamat IN/OUT Keterangan

1. PORTD.0 Output Direction

2. PORTD.1 Output Direction

3. PORTD.4 (OCR1B) Output PWM

4. VCC VCC 5 V

5. GND Ground Ground

Untuk gambaran sistem kerja dari rancangan dapat dilihat pada bagan yang ditunjukan oleh gambar 3.21.

Gambar 3.21Bagan Sistem Perancangan Motor 3.4.2 Perancangan LCD (Liquid Cristal Display)

LCD (Liquid Cristal Display) pada rancangan digunakan sebagai output untuk informasi kondisi dari sistem yang telah dibuat. LCD (Liquid Cristal Display) pada rancangan dihubungkan langsung pada mikrokontroler yang nantinya akan memberikan tampilan hasil output berdasarkan sistem pada mikrokontroler yang telah dibuat. Pada tabel 3.4 akan disajikan allocation list pada mikrokontroler.

Tabel 3.4TabelAllocation ListLCD (Liquid Cristal Display)

No Alamat IN/OUT Keterangan

1. PORTB.0 Output RS

2. PORTB.1 Output RD

3. PORTB.2 Output EN

4. PORTB.4 Output D4

5. PORTB.5 Output D5

6. PORTB.6 Output D6

7. PORTB.7 Output D7

8. VCC VCC 5 V

9. GND Ground Ground

Mikrokontroler Motor Driver L298

Motor DC (Direct Current)

Pada rancangan LCD (Liquid Cristal Display) akan diletakan pada bagian penyangga atas ayunan dengan tujuan agar infomasi yang di tampikan pada LCD (Liquid Cristal Display)mudah untuk diketahui.

3.4.3 Perancangan Sensor Suara

Sensor suara adalah sensor yang digunakan sebagai input pada rancangan untuk mendeteksi apakah terdeteksi suara bayi yang terbangun. Input sensor ini nantinya sebagai input awal untuk menentukan kerja motor dan komponen lain yang digunakan pada rancangan oleh mikrokontroler. Sensor ini juga digunakan sebagai penentu apakah sistem yang telah berjalan akan dilanjutkan atau berhenti karena sensor tidak mendeteksi adanya input suara. Pada tabel 3.5 akan disajikan allocation listpada mikrokontroler.

Tabel 3.5TabelAllocation ListSensor Suara

No Alamat IN/OUT Keterangan

1. PORTC.2 Input Data Input

2. VCC VCC 5 V

3. GND Ground Ground

Pada rancangan sensor suara akan diletakan dekat dengan kasur ayunan tepatnya dekat dengan sisi kepala bayi yang bertujuan agar suara dari bayi yang terbangun dapat benar-benar terdeteksi dan memberikan input sesuai dengan kondisi yang diharapkan.

3.4.4 Perancangan Sensor Gas Amonia

Sensor gas amonia adalah sensor pada rancangan yang digunakan sebagai input untuk mendeteksi bau amonia yang berasal dari kencing bayi. Sensor amonia akan bekerja untuk menganalisa hasil kadar amonia setelah sistem bekerja karena sensor suara mendapatkan input suara bayi. Setelah sensor amonia

memperoleh nilai ADC (Analog to Digital Converter) dari hasil deteksi sensor, sistem akan berlanjut untuk mengaktifkan sensor kelembaban. Hasil dari analisa sensor amonia yang dilanjutkan dengan hasil analisa sensor kelembaban akan memberikan informasi kondisi dari alasan bayi terbangun berdasarkan hasil deteksi sensor-sensor dan analisa hasil dari mikrokontroler.

Pada mikokontroler output sensor di inputkan pada PORT A, karena sensor yang di gunakan adalah sensor MQ-137 yang merupakan sensor dengan output analog. Alasan penggunaan PORT A adalah untuk mengubah hasil deteksi sensor menjadi data digital, karena PORT A merupakan PORT ADC (Analog to Digital Converter) pada mikrokontroler. Hasil dari pembacaan ADC (Analog to Digital Converter) ini akan menjadi dasar kondisi untuk menentukan apakah sensor gas amonia mendeteksi bau amonia pada ayunan bayi atau tidak. Pada rancangan sensor gas amonia akan diletakan pada bagian bawah kasur ayunan dekat dengan bagian ompol bayi namun bagian yang tidak sampai mengenai ompol bayi agar sensor tidak terkena air, sensor akan berkurang sensitifitasnya jika terkena air. Penempatan sensor pada tempat itu bertujuan agar sensor dapat benar-benar mendeteksi bau amonia yang berasal dari kencing bayi.

3.4.5 Perancangan Sensor Kelembaban

Sensor kelembaban pada rancangan digunakan sebagai input untuk menentukan hasil pasti dari hasil deteksi sensor gas amonia. Sensor ini digunakan dengan tujuan memastikan bahwa tempat bayi pada ayunan benar-benar basah atau tidak. Sensor ini akan memberikan kondisi pasti agar tidak terjadi kesalahan hasil saat sensor gas amonia mendeteksi bau amonia namun tempat bayi dalam kondisi kering, sehingga memperkecil kesalahan dari hasil yang akan di

informasikan pada layar LCD (Liquid Cristal Display). Sensor kelembaban pada rancangan menggunakan sensor DHT11 yang merupakan sensor modul yang sudah dapat langsung terintegrasi dengan mikrokontroler. Pada port output dari sensor terdapat 4 pin, yaitu pin VCC, pin DATA, pin NC dan pin GND. Namun pada perancangan hanya menggunakan 3 pin, yaitu VCC, DATA dan GND. Pin DATA akan dihubungkan pada pin mikrokontroler yang telah diberi rangkaian pull up. Pembacaan data berasal dari perhitungan nilai clock saat pembacaan tiap bit data. Pada perancangan akan digunakan PORTD.3 pada mikrokontroler.

Pada rancangan sensor kelembaban akan diletakan pada bagian sabuk pada ayunan bayi dekat ompol bayi dengan tujuan sensor dapat mendeteksi kelembaban disekitar tempat kencing bayi dan dapat memberikan input pasti sehingga hasil dari deteksi sensor dapat di informasikan secara benar. Pada tabel 3.6 akan disajikanallocation listpada mikrokontroler.

Tabel 3.6TabelAllocation ListSensor Kelembaban

No Alamat IN/OUT Keterangan

1. PORTD.3 Input DATA

2. VCC VCC 5 V

3. GND Ground Ground

3.4.6 Perancangan Output Musik/Alaram

Musik pada rancangan merupakan komponen output yang berfungsi untuk memberikan penanda bahwa bayi terbangun. Rangkaian ini akan aktif jika sistem mulai berjalan yang ditandai dengan adanya input suara yang terdeteksi oleh sensor suara kemudian mengaktifkan motor pengayun pertanda bayi terbangun. Musik akan terus aktif sampai seluruh sensor selesai mendeteksi hingga kembali pada deteksi input sensor suara. Ketika pendeteksian selanjutnya tidak ada input

suara yang terdeteksi maka motor pengayun dan musik akan nonaktif pertanda sistem telah berhenti berjalan. Pada gambar 3.22 berikut merupakan rangkaian output musik yang digunakan pada perancangan.

Gambar 3.22Rangkaian Musik

Pada rangkaian mikrokontroler output musik dihubungkan pada PORTC.6 dan PORTC.7. Pada PORTC.6 akan dijadikan sebagai input positif dan pada PORTC.7 akan dijadikan input negatif pada rangkaian IC (Integrated Circuit) musik. Komponen speaker serta rangkaian IC (Integrated Circuit) musik akan diletakan pada bagian penyangga atas ayunan dengan tujuan agar hasil suara dari speaker dapat terdengar dengan jelas. Pada tabel 3.7 berikut akan disajikan allocation listpada mikrokontroler.

Tabel 3.7TabelAllocation ListRangkaian Musik

No Alamat IN/OUT Keterangan

1. PORTC.6 Output Input Positif 2. PORTC.7 Output Input Negatif

Untuk gambaran sistem kerja dari rancangan dapat dilihat pada bagan yang ditunjukan oleh gambar 3.23.

Gambar 3.23Bagan Sistem Perancangan Output Musik Mikrokontroler IC (Integrated

3.5 Perancangan Perangkat Lunak

3.5.1 Setting Wizard Pada CodeVision AVR

Sebelum membuat listing program pada CodeVision AVR dilakukan pembuatan project baru untuk chip tipe ATMega. Setting awal ini dilakukan untuk langkah awal dalam penulisan listing program sebelum membuat listing program untuk proses pada bagian main. Setting wizard yang dilakukan, disesuaikan dengan kebutuhan komponen yang digunakan pada perancangan. Setting dilakukan pada bagian :

1. Chip

Setting pada bagian chip dilakukan pada pengaturan chip yang digunakan dan clock yang digunakan pada rangkaian minimum sistem. Pada perancangan digunakan chip ATMega32 dan clock 11,0592 MegaHertz. Setting wizard chip dapat dilihat pada gambar 3.24.

Gambar 3.24Setting Chip Pada CodeVision AVR 2. Port

Setting pada bagian port dilakukan hanya pada PORT C dari setting awal wizard. Dengan mengganti data direction pada PORTC.6 dan PORTC.7 menjadi output. Setting ini dilakukan untuk proses penggunaan pin pada

komponen rangkaian musik. Setting wizard PORTC dapat dilihat pada gambar 3.25.

Gambar 3.25Setting PORTC Pada CodeVision AVR 3. Timer

Setting pada bagian timer dilakukan hanya pada timer 0 dan timer 1. Pada timer 0 setting dilakukan hanya pada clock value, gunakan clock value dengan nilai yang paling besar pada rancangan menggunakan nilai 110.592,200 kiloHertz. Setting ini berguna untuk menghitung nilai clock sinyal high dari sensor kelembaban, digunakan nilai clok paling besar agar jarak anatara nilai clock bernilai 1 dan 0 cukup jauh. Setting wizard timer 0 dapat dilihat pada gambar 3.26.

Gambar 3.26Setting Timer 0 Pada CodeVision AVR

Pada timer 1 lakukan setting pada clock value, atur clock yang di butuhkan. Kemudian setting mode menjadi “Ph. Correct PWM top=0x00FF” dan OutA beserta OutB menjadi “Non-Inv”. Setting ini berguna untuk pengaturan PWM (Pulse Width Modulation) pada port OCR1A dan OCR1B. Setting wizard timer 1 dapat dilihat pada gambar 3.27.

Gambar 3.27Setting Timer 1 Pada CodeVision AVR 4. LCD (Liquid Crystal Display)

Setting pada bagian LCD (Liquid Crystal Display), mula-mula centang bagian “Enable Alphanumeric LCD Support” untuk setting selanjutnya.

Kemudian pilih jumlah karakter sebanyak 16, karena pada perancangan digunakan LCD (Liquid Crystal Display) 16x2. Lalu setting port RN, RD, EN, D4, D5, D6, dan D7 menjadi PORTB sesuai dengan port yang akan dihubungkan pada minimum sistem mikrokontroler. Setting wizard LCD (Liquid Crystal Display) dapat dilihat pada gambar 3.28.

Gambar 3.28Setting LCD (Liquid Crystal Display) Pada CodeVision AVR

5. ADC (Analog to Digital Converter)

Setting pada bagian ADC (Analog to Digital Converter), mula-mula centang bagian “ADC Enable” untuk setting selanjutnya. Kemudian atur Volt.Ref menjadi “AREF pin” dan atur clock menjadi “1000,000 kHz”. Setting ini dilakukan untuk penggunaan pin pada mikrokontroler dari sensor amonia yang memiliki keluaran berupa sinyal analog, sehingga membutuhkan konversi ADC (Analog to Digital Converter) pada mikrokontroler. Setting wizard ADC (Analog to Digital Converter) dapat dilihat pada gambar 3.29.

Gambar 3.29Setting ADC (Analog to Digital Converter) Pada CodeVision AVR 6. 1 Wire

Setting pada bagian 1 Wire, mula-mula pilih bagian “1 Wire Port” menjadi PORTD. Kemudian pilih data bit menjadi 3, karena 1 wire pada perancangan digunakan pada PORTD.3. Setting ini dilakukan untuk penggunaan pin pada mikrokontroler dari sensor kelembaban, karena pada PORTD.3 telah dihubungkan dengan rangkaian pull up sebagai bagian dari rangkaian untuk sensor kelembaban. Setting wizard 1 Wire dapat dilihat pada gambar 3.30.

7. USART (Universal Serial Asyncronous and Syncronous Receiver Transmitter)

Setting pada bagian USART (Universal Serial Asyncronous and Syncronous Receiver Transmitter) yaitu centang pada bagian “Receiver” dan “Transmitter”, Baud Rate “9600”, Communication Parameters “8 Data,1 Stop,No Parity” dan Mode “Asynchronous”. Setting ini dilakukan untuk proses pengiriman dan penerimaan data pada LCD (Liquid Crystal Display) dari hasil pembacaan sensor kelembaban. Setting wizard 1 USART (Universal Serial Asyncronous and Syncronous Receiver Transmitter) dapat dilihat pada gambar 3.31.

Gambar 3.31Setting USART (Universal Serial Asyncronous and Syncronous Receiver Transmitter) Pada CodeVision AVR

3.5.2 Perancangan Program Pada mikrokontroler

Diagram alir perancangan pada gambar 3.32 dapat dijelaskan bahwa setelah sistem mulai berjalan, mula-mula dilakukan persiapan deklarasi variabel input dan output yang akan digunakan pada proses pembuatan program sistem. Seluruh sistem tidak akan mulai berjalan jika tidak terdeteksi input suara sehingga

motor pengayun, penanda musik, sensor amonia, dan sensor kelembaban akan nonaktif. Kemudian pada layar LCD (Liquid Crystal Display) akan ditampilkan keterangan bahwa suara tidak terdeteksi sampai terdeteksi input suara. Seluruh sistem akan mulai berjalan jika terdeteksi input suara. Ketika telah terdeteksi input suara bayi yang terbangun maka layar LCD (Liquid Crystal Display) akan menampilkan keterangan bahwa suara terdeteksi kemudian mengaktifkan motor pengayun dan penanda musik selama 1 menit. Kemudian dilakukan deteksi terhadap bau amonia yang nantinya akan di tampilkan pada layar LCD (Liquid Crystal Display) dari nilai yang terdeteksi oleh sensor.

Nilai dari hasil deteksi sensor amonia ini berasal dari rata-rata 10 data yang tiap datanya diambil setiap 100ms. Hasil rata-rata tersebut ditampilkan pada waktu 1000ms setiap 1 kali perulangan seluruh sistem. Setelah sensor amonia memperoleh hasil deteksi, selanjutnya akan dilakukan pendeteksian kelembaban pada kasur pengayun. Jika tidak terdeteksi kelembaban pada kasur pengayun maka layar LCD (Liquid Crystal Display) akan menampilkan keterangan bahwa bayi terbangun karena haus/alasan lain, namun jika terdeteksi terdeteksi kelembaban pada kasur pengayun maka layar LCD (Liquid Crystal Display) akan menampilkan keterangan bahwa bayi terbangun karena buang air. Hasil informasi yang ditampilkan pada layar LCD (Liquid Crystal Display) ini berasal dari analisa sensor kelembaban yang melakukan analisa sebanyak 2 kali sehingga diperoleh hasil nilai kelembaban awal dan hasil nilai kelembaban akhir.

Proses pengambilan data dari sensor kelembaban dalam 1 kali analisa dilakukan dengan melakukan perulangan dari pengambilan data tiap bit. Pengambilan data tiap bit ini akan dikelompokkan menjadi 5 segmen. Perulangan

dari pengambilan data tiap bit ini sebanyak 8 kali sesuai dengan jumlah bit pada 1 byte. 1 segmen/ 1 byte dari data yang diperoleh berasal dari penjumlahan bit 0 dan 1 yang dihasilkan. Nilai bit akan bernilai 0 jika nilai delay respon 24 µs dan nilai bit akan bernilai 1 jika nilai delay respon 70 µs. Data segmen yang di peroleh yang pertama menghasilkan nilai integer kelembaban, kedua menghasilkan nilai desimal kelembaban, ketiga menghasilkan nilai integer suhu, keempat menghasilkan nilai desimal suhu dan kelima menghasilkan nilai total kelembaban dan suhu. Maka perulangan pengambilan data yang dilakukan adalah 8 kali untuk mengambil data per bit pada tiap segmen yaitu 8 perulangan dalam 5 perulangan pengambilan data. Sehingga terdapat 40 data bit yang diperoleh dari poses pengambilan data. Setelah seluruh proses selesai hingga ditampilkannya informasi kondisi, maka sistem akan kembali mendeteksi input suara dan menjalankan proses berulang-ulang sampai tidak terdeteksi input suara lagi yang nantinya akan menghentikan proses deteksi sensor selanjutnya.

Deklarasi Variabel Input & Output

Deteksi Input Suara Bayi Terbangun

Motor Pengayun & musik aktif selama 1 menit

Sensor amonia aktif

Motor, Musik, Sensor Amonia dan Sensor Kelembaban non aktif

LCD : Suara Tidak Terdeteksi LCD : Suara

Terdeteksi

Deteksi kelembaban

LCD : Bayi Terbangun Karena Haus/Alasan lain

LCD : Bayi Terbangun Karena Buang Air

B B

Deteksi nilai dari bau amonia

A A

Start

Tidak

Ya

Tidak

Ya

58

Dalam bab ini penulis akan menguraikan dan menjelaskan hasil analisa pengujian dari hasil penelitian tugas akhir ini yang telah dilakukan, pengujian dilakukan dalam beberapa bagian yang disusun dalam urutan dari yang sederhana menuju sistem yang lengkap. Pengujian dilakukan meliputi pengujian perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) diharapkan didapat suatu sistem yang dapat menjalankan rancangan alat berjalan dengan baik dan optimal.

4.1 Pengujian Mikrokontroler 4.1.1 Tujuan Pengujian

Pengujian Minimum Sistem bertujuan mengetahui apakah Mikrokontroler dapat melakukan proses download program sehingga dapat dinyatakan bahwa Mikrokontroler dapat digunakan dan berjalan dengan baik.

4.1.2 Alat Yang Dibutuhkan

1. Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler. 2. Komputer.

3. DownloaderATMEL USB ISP. 4. Adaptor 12 Volt.

4.1.3 Prosedur Pengujian

1. Hubungkan baterai pada input tegangan Minimum Sistem dan nyalakan switch on pada minimum sistem.

2. Selanjutnya aktifkan komputer dan jalankan program CodeVision AVR. 3. SambungkandownloaderATMEL USB ISP dengan komputer.

5. Buka aplikasi Khazama AVR Programmer lalu pada menu File “Load FLASH filen to Buffer” kemudian open file “.hex” yang akan didownload. 6. Untuk download program yang telah dibuat ke dalam Minimum sistem

maka yang harus dilakukan adalah klik “Auto Program” dan menunggu proses downloadprogram.

7. Setelahdownload selesai akan diketahui program berhasil di download apa tidak.

4.1.4 Hasil Pengujian

Dari percobaan di atas apabila terjadi proses download program seperti gambar 4.1 dan tidak ada comment yang menunjukan kegagalan dalam sambungan antara downloader dan minimum sistem maka proses download program akan berjalan dengan baik yang di tandai dengan tampilcommentseperti yang di tunjukan pada gambar 4.2.

Gambar 4.1Tampilan Proses Download dari Khazama AVR Progammer

4.2 Pengujian Ayunan Bayi 4.2.1. Tujuan Pengujian

Tujuan dari pengujian ayunan bayi ini adalah untuk mengetahui apakah alat dapat mengayun dengan baik. Kemudian menghitung berapa kali ayunan mengayun dalam waktu 1 menit yang nantinya akan menjadi acuan pada program sistem keseluruhan.

4.2.2. Alat Yang Dibutuhkan

1. Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler. 2. Rangkaian Motor Driver.

3. Rangkaian Power. 4. Adaptor 12 Volt.

5. Motor DC (Direct Current)/Motor Pengayun 6. Timer

4.2.3. Prosedur Pengujian

1. Hubungkan adaptor 12 Volt dengan minimum sistem yang terdapat rangkaian power.

2. Hubungkan adaptor 12 Volt dengan pin tegangan input 12 Volt pada rangkaian motor driver.

3. Hubungkan pindirection dan PWM (Pulse Width Modulation) pada rangkaian motor driver dengan minimum sistem.

4. Pastikan program untuk uji motor pengayun sudah didownload. 5. Nyalakan adaptor 12 Volt.

6. Hitung berapa kali ayunan mengayun dalam waktu 1 menit sesuai dengan waktu timer yang telah diatur. Lakukan pengujian berkali-kali untuk memastikan jumlah yang tepat.

4.2.4. Hasil Pengujian

Hasil dari pengujian ini adalah ayunan dapat mengayun dengan baik dan mengayun sebanyak 55 kali dalam 1 menit. Hasil ini diperoleh dengan menggunakan nilai PWM (Pulse Width Modulation)yaitu 200 yang diatur sebagai nilai OCR (Output Compare Register) pada program. Hasil ini juga dapat dipastikan tepat karena berasal dari pengujian berkali-kali yang memperoleh hasil yang sama.

4.3 Pengujian LCD (Liquid Cristal Display) 4.3.1. Tujuan Pengujian

Pengujian LCD (Liquid Cristal Display) bertujuan untuk mengetahui apakah LCD (Liquid Cristal Display) dapat terkoneksi dengan Mikrokontroler dan dapat berjalan dengan baik sesuai dengan tampilan yang diharapkan program yang telah dibuat dan dapat digunakan.

4.3.2. Alat Yang Dibutuhkan

1. Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler. 2. LCD (Liquid Cristal Display).

3. Adaptor 12 Volt. 4.3.3. Prosedur Pengujian

1. Hubungkan baterai pada input tegangan Minimum Sistem dan nyalakan switch onpada minimum sistem.

102

telah dilakukan dapat dianalisa jumlah dan persentase kondisi benar dan salah pada tiap kondisi. Hasil analisa pada semua kondisi yang telah dilakukan dapat dilihat pada tabel 4.20 berikut.

Tabel 4.20Hasil Pengujian Semua kondisi

Kondisi Cairan Uji Jumlah hasil kondisi pengujian Persentase Kondisi

Benar Salah Benar Salah

Kondisi normal Tidak Ada 30 Pengujian 0 Pengujian 100% 0%

103 5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perancangan sistem dan seluruh pengujian yang telah dilakukan untuk semua kondisi yang mungkin terjadi pada alat pengayun bayi, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut.

1. Kondisi yang mungkin terjadi pada alat pengayun adalah saat kondisi bayi bersuara/menangis bukan karena buang air, saat kondisi bayi bersuara/menangis karena buang air dan saat kondisi bayi bersuara/menangis bukan karena buang air namun masih terdapat bau amonia dari kasur pengayun. Kemudian hasil rata-rata dari 3 kondisi tersebut adalah 96,67 % untuk kondisi benar dan 3,33% untuk kondisi salah. 2. Sistem akan mulai bekerja jika sensor suara dapat dengan baik mendeteksi input suara, yang nantinya akan mengayun secara otomatis dan mengaktifkan penanda bahwa terdeteksi input suara. Kemudian akan dilakukan deteksi dari sensor-sensor yang digunakan untuk mendapatkan informasi dari hasil akhir analisa sensor-sensor yang digunakan pada perancangan.

5.2 Saran

Dari kesimpulan yang telah dibuat, maka agar alat pengayun dapat bekerja sesuai dengan kondisi yang di harapkan, maka hal yang perlu dipertimbangkan adalah :

104

1. Diperlukan penggantian sensor amonia yang dapat mendeteksi kadar amonia yang bahkan sangat kecil.

2. Dapat dilakukan pergantian model ayunan yang nantinya dilakukan penyesuaian dari letak sensor-sensor yang digunakan.

105

Adiptya, Muhammad Yan Eka. 2013. Sistem Pengamatan Suhu dan Kelembaban Pada Rumah Berbasis Mikrokontroler ATMega 8, Jurnal Teknik Elektro Universitas Negeri Semarang.

Amstrong.W.J., 1998, Air Kehidupan. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama.

Antoni, Roza. 2008. Perancangan Sistem Pengaturan Kecepatan Motor DC MenggunakanZig Bee ProBerbasisArduino UnoATMega328P, Jurnal Universitas Maritim Raja Ali Haji.

atmel.com. 2009. ATMega32. [online], (http://www.atmel.com/ images/ doc2503.pdf , diakses tanggal 13 Februari 2015).

china-total.com. [online], (http://www.china-total.com/Product/meter/gas-sensor/ MQ137.pdf, diakses tanggal 15 Februari 2015).

Dahelmi. Ms. 1991. Fisiologi Hewan. Universitas Andalas. Padang.

Digiwarestore.com. [online], (http://digiwarestore.com/en/temperature-humidity/ dt-sense-humidity-sensor-new-991905.html, diakses tanggal 3 Februari 2015).

Herisaputra, A., Limpraptono, F.Y., & Somawirata, I.K., (2011). Perancangan Dan Pembuatan Robot Beroda Dan Berlengan Yang Dilengkapi Dengan Kamera Video Berbasis Mikrokontroler AT89S51, Jurnal ITN Malang. Madhawirawan, Ahwadz Fauzi. 2012. Trainer Mikrokontroler Atmega32 Sebagai

Media Pembelajaran Pada Kelas XI Program Keahlian Audio Video Di Smk Negeri3 Yogyakarta, Jurnal UNY Yogyakarta.

106

Mardani, Putri. 2015. Pengembangan Sistem Monitoring Pada Building automation system (BAS) Berbasis Web di Fakultas Teknik Universitas ANDALAS, Jurnal Universitas ANDALAS.

Mukaromah, A.H., Amin, M., Darmawati, S., 2010. Penggunaan Self Cleaning Fotokatalis TiO2Dalam Mendegradasi Ammonium (NH4+) Berdasarkan Lama Waktu Penyinaran. Jurnal Kesehatan Universitas Muhammadiyah Semarang.

Mukono, H.J. 2005. Toksikologi Lingkungan. Surabaya : Airlangga.

Pardosi, Jeffry Romei. 2014. Rancang Bangun Alat Pengontrol Motor Listrik Menggunakan Suara Manusia Berbasis Mikrokontroler, Jurnal UNSRAT Manado.

Probosunu, N. 1994 . Fisiologi Umum. Yogjakarta : Gajah Mada University Press. Purba, Nando Agustinus. 2013. Rancang Bangun Alat Pengayun Bayi Dengan

Sensor Suara dan Kelambaban, Jurnal UNSRAT Manado.

Rachmadyanti, Nita. 2010. Kontrol PID Untuk Pengaturan Kecepatan Motor Pada Prototype Ayunan Bayi Otomatis, Jurnal Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.

Renreng,Ilyas. 2012. Rancang Bangun Dongkrak Elektrik Kapasitas I Ton, Jurnal UNHAS Makassar.

Rudiyanto, Hariz Bafdal. 2009. Rancang Bangun Robot Pengantar Surat Menggunakan Mikrokontroler AT89S51, Jurnal Universitas Gunadarma

Stevanus, S., Can, I., Hermanto, D., &Widianto, E.P., (2012). Usb Password Generator Berbasis ATMega8 Untuk Autentifikasi User, Jurnal STMIK GI MDP.

Sugiharto. 2005. Dasar-Dasar Pengolahan Air Limbah. Universitas Indonesia : Jakarta.

Sunardi, J. , Prihantono, S.E., & Sutanto, (2009). Rancang Bangun Antarmuka Mikrokontroler ATMega32 Dengan Multimedia Card, Seminar Nasional STTN-Batan.

Sunrom.com. [online], (www.sunrom.com/p-1141.html, diakses tanggal 10 November 2015).

Susilo, Deddy. 2010. 48 Jam Kupas Tuntas Mikrokontroler MAS51 & AVR. Yogyakarta : CV ANDI OFFSET.

Swarinoto, Y.S & Sugiyono, 2011. Pemanfaatan Suhu Udara Dan Kelembaban Udara Dalam Persamaan Regresi Untuk Simulasi Prediksi Total Hujan Bulanan Di Bandar Lampung, Jurnal BMKG Bandar Lampung.

Tuwaidan, Yongly A. 2015. Rancang Bangun Alat Ukur Desibel (dB) Meter Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno R3, Jurnal UNSRAT Manado.