TUGAS AKHIR DETEKTOR KEBOCORAN GAS LPG BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535

  TUGAS AKHIR DETEKTOR KEBOCORAN GAS LPG BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Teknik Elektro Oleh :

  ANTONIUS HARI BUDI PRASTYO NIM : 045114007

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2011

FINAL PROJECT LPG GAS LEAK DETECTOR BASED ON ATMEGA8535 MICROCONTROLLER

  Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the Sarjana Teknik Degree in Electrical Engineering Study Program

  ANTONIUS HARI BUDI PRASTYO NIM : 045114007

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2011

  

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Orang yang punya tujuan akan membuat kemajuan

walaupun melewati jalan yang sulit. Orang yang tak punya

tujuan tidak akan membuat kemajuan walaupun melewati

jalan yang mulus sekalipun.

  Skripsi ini kupersembahkan untuk … Yesus Kristus Pembimbingku Bapak dan Ibu tercinta

  

INTISARI

  Liquified Petroleum Gas (LPG) merupakan gas alam yang digunakan sebagai bahan bakar pada industri maupun rumah tangga. Gas ini memiliki sifat mudah terbakar, tetapi di lain sisi memiliki sifat tidak berbau, tidak berwarna,dan memiliki berat lebih besar dari udara di sekitarnya. Penelitian ini bertujuan untuk menciptakan alat yang dapat mendeteksi, memberikan tanda bahaya dan menghentikan kebocoran gas. Untuk mendeteksi gas LPG digunakan sensor gas TGS 2610, sedangkan untuk mikrokontroler digunakan ATMega8535. Alat yang dibuat akan membunyikan alarm, menyalakan LED warna, menampilkan pesan LCD dan mematikan kebocoran gas dengan cara memutar kran regulator yang dipasang pada mekanik sederhana. Hasil implementasi tugas akhir ini, mikrokontroler sudah dapat membaca data dari sensor TGS 2610, penampilan pesan bahaya melalui alarm, LED dan LCD yang menyala dengan baik saat terjadi kebocoran, serta program telah berjalan sesuai yang diinginkan. Data percobaan penempatan sensor menunjukkan posisi ketinggian yang sesuai adalah pada 30 cm dari lantai. Mekanik yang dibuat masih memiliki masalah dalam hal pemasangan dan penggunaan berulang. Kata Kunci : Detektor kebocoran gas LPG, TGS2610, ATMega8535

  ABSTRACT Liquified Petroleum Gas(LPG) is natural gas used in industries or households as a fuel. It is flammable, but in the other side, it is odorless, colorless and heavier than air. This research aims to create a device that can detect, give some warning and stop the gas leak. This device is using a TGS 2610 for gas sensor, while for microcontroller used an ATMega8535. It will trigger buzzer alarm, lights on color LED, give massage at LCD and also stops the leak gas by rotated the gas regulator valve. The result of the implementation, the microcontroller can read data from TGS 2610, gives warning with alarm, LEDs and LCD working properly at gas leak condition, and the program either. Experiment data shows that the best sensor placement is at 30 cm from ground. The device mechanic still have problem with installment way and for repeated use.

  Keywords : LPG leak gas detector, TGS 2610, ATMega 8535

KATA PENGANTAR

  Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga tugas akhir dengan judul “Detektor Kebocoran Gas LPG Berbasis ATMega 8535” ini dapat diselesaikan dengan baik. Selama menulis tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa ada begitu banyak pihak yang telah memberikan bantuan dengan caranya masing-masing, sehingga tugas akhir ini bisa diselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1.

  Kedua orang tua atas dukungan dan kesabaran.

  2. Ibu B. Wuri Harini, S.T, M.T., selaku dosen pembimbing yang dengan kesabaran membimbing, memberi saran dan kritik yang membantu penulis dalam menyelesaikan tulisan ini.

3. Seluruh dosen teknik elektro dan laboran yang memberikan ilmu dan pengetahuan kepada penulis selama masih kuliah.

  4. serta seluruh teman-teman teknik elektro 04 yang lain.

  Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu berbagai kritik dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini sangat diharapkan. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Terima kasih.

  Yogyakarta, 17 Juli 2011 Penulis

  

DAFTAR ISI

  i Halaman Judul (Indonesia)………………………………………….………..………. ii Halaman Judul (Inggris)………………………………………………………………. Halaman Persetujuan oleh Pembimbing………………………………..……..………... iii iv Lembar Pengesahan oleh Penguji……………………………….………..…………… v Lembar Pernyataan Keaslian Karya……………………………………..……………. vi Halaman Persembahan dan Motto Hidup..…………………………………………….. vii Intisari ………………………………..…………………………………….………….. viii

  Abstract………………………………………………………….………..…………… Lembar Pernyataan Persetujuan Publikasi Karya Ilmi ah …………………..…………. ix x Kata Pengantar…………………….……………………………………..……………. xi Daftar Isi……………………………….....………………………..………………….. xiv Daftar Gambar……………………………………………………..………………….. xvi Daftar Tabel………………………………………………………..…………………..

  Bab I

  1 Pendahuluan ………………………………………………...………… 1.1.

  1 Latar Belakang ………..….………….……………….…………… 1.2.

  2 Tujuan dan Manfaat Penelitian ……...……………...……………..

  1.3.

  2 Batasan Masalah …….……………….…….……..……………….

  1.4.Metodologi

  2 Penelitian.………………..………….…….…………..

  Bab II

  4 Dasar Teori…………………………………..………………..……..…

  4 2.1. Sensor Gas TGS 2610……………………………………….…….

  2.2.

  6 Deflection Bridges…………………....…………………..……….

  7 2.3. Voltage Follower……….……………….………….….…...……..

  2.4. Penguat

  8 Instrumentasi………….……………………………...…..

  8 2.5. Transistor ………………………………………………………….

  9 2.6.Mikrokontroler Atmega8535..…………………………………..….

  10 2.6.1. Port Input/Output………………………………………..….

  11

  2.6.2. ADC……………………………………………….…...……

  14

  2.7. Modul LCD LMB162AFC……………………………………...…

  2.9. Bahasa Pemrograman BASCOM- AVR …………………………..

  4.2.1. Pengujian Sensor …………….………….…………………... 36

  3.9 Rangkaian Osilator Kristal ……………………………………….. 29

  3.10.Rangkaian Mikrokontroller ATMega 8535 ………………………. 30

  3.11. Perancangan Perangkat Lunak …………………………………… 31

  Bab IV Hasil dan Pembahasan……………. ………………...…….....…..…….. 33

  4.1. Hasil Implementasi Detektor Kebocoran Gas LPG….…………….. 33

  4.2. Hasil Pengujian Detektor Kebocoran Gas LPG.…………………… 36

  4.2.2. Pembahasan Piranti Output …………………………………. 40

  3.8. Rangkaian Driver Aktuator ……………………………………….

  4.2.3. Pembahasan Mek anik Alat …………………………………. 42

  4.3. Analisa Perangkat Lunak ……..…………………………………… 43

  Bab V Kesimpulan dan Saran…………………………………….…………...

  47 5.1. Kesimpulan ……………………………………...………………..

  47

  5.2. Saran ………………………………………………………………

  47 DaftarPustaka ………………………………………………….…………………..…

  28

  27

  16

  18 Bab III PerancanganAlat……………………………………………..……….

  2.9.1. Bagian- bagian BASCOM…………………………………...

  16 2.9.2. Tipe Data……………………...…………………………….

  16 2.9.3. Variabel……………………………………………………..

  16

  2.9.4. Operasi- operasi BASCOM…………………………………

  18

  2.9.5. Kontrol Program BASCOM……………………………...…

  22 3.1. Diagram Blok Rangkaian………………………………...……….

  26 3.7. Rangkaian LCD…………..………………………………...……..

  22

  3.2. Bentuk Fisik Sistem………………………………………………

  23 3.3. Sensor……………………………….…………………………….

  23

  3.4. Rangkaian Pengondisi Sinyal……………………………..………

  24 3.5. Rangkaian Buzzer…………………………………………..……..

  26 3.6. Rangkaian Indikator LED……..……………………...…….…….

  48 Lampiran

  DAFTAR GAMBAR

  14 Gambar 2.14. Buzzer …………………………………………………………………..

Gambar 3.10. R angkaian osilator kristal ……………………………………...............

  28 Gambar 3.9. Rangkaian driver aktuator ……………………………………………… 29

  27 Gambar 3.8. Rancangan tampilan LCD ketika terjadi kebocoran ……………….......

  Rangkaian LCD 16X2 ………………………………………………….

  26 Gambar 3.6. Rangkaian LED ………………………………………………………… 27 Gambar 3.7.

  26 Gambar 3.5. Rangkaian Buzzer ………………………………………………….......

  24 Gambar 3.4. Rangkaian Pengondisi Sinyal …………………………………………..

  Rangkaian sensor TGS2610 [6] ………………………………………..

  22 Gambar 3.2. Gambar bentuk fisik rancangan ………………………………………… 23 Gambar 3.3.

  17 Gambar 3.1. Diagram blok rancangan ……………………………………………….

  15 Gambar 2.15. Tampilan awal BASCOM ………………………………………….......

  13 Gambar 2.13. LCD 16X2 ………………………………………………………….......

  Halaman Gambar 1.1. Blok model perancangan ………………………………………………. 3 Gambar 2.1.

  13 Gambar 2.12. Komponen register ADCSR A ………………………………………….

Gambar 2.11 . Komponen register ……………………………………………………..

  11 Gambar 2.10 . Komponen register ADMUX ………………………………………….. 12

  9 Gambar 2.9. Konfigurasi pin ATMega8535 …………………………………………

  8 Gambar 2.8. Rangkaian CE (Common-Emitter ) ……………………………………..

  7 Gambar 2.7. Penguat Instrumentasi ………………………………………………….

  6 Gambar 2.6 Opamp dengan konfigurasi voltage follower …………………………..

  6 Gambar 2.5. Rangkaian wheatstone bridge ………………………………………….

  6 Gambar 2.4. Rangkaian dasar sensor[6] ……………………………………………..

  5 Gambar 2.3. Karakteristik sensitifitas sensor TGS 2610 [6] ………………………...

  4 Gambar 2.2. Ilustrasi penyerapan oleh sensor ketika terdeteksi adanya gas .........

  Struktur sensor gas TGS2610[3] …………………………………….....

  30

  Gambar 3.12.

  31 Diagram alir program mikrokontroler ………………………………….

Gambar 4.1. Bentuk alat detektor kebocoran gas LPG

  33 ……………………………….

Gambar 4.2. Layout PCB sistem mikrokontroler

  34 ……………………………………..

Gambar 4.3 Layout PCB driver

  ……………………………………………………… 34

Gambar 4.4 Layout PCB antarmuka keluaran

  ………………………………………. 34

Gambar 4.5 Sensor dan penempatannya

  35 ……………………………………………..

Gambar 4.6 Motor dan mekanik pembuka regulator gas

  35 ……………………………

Gambar 4.7 Tampilan inisialisasi awal LCD

  ………………………………………… 36

Gambar 4.8 Tampilan LCD saat looping keadaan Secure

  …………………………… 36

Gambar 4.9 Grafik respon alat dengan sumber gas di sambungan katup gas

  38 ………..

Gambar 4.10 Grafik respon alat dengan sumber gas di selang gas

  …………………… 39

Gambar 4.11 Respon alat dengan sumber gas di katup gas setelah regresi linear

  39 …….

Gambar 4.12 Respon alat dengan sumber gas di selang gas setelah regresi linear

  …… 39

Gambar 4.13 Tampilan LCD dan LED pada keadaan Secure

  41 ………………………..

Gambar 4.14 Tampilan LCD dan LED pada keadaan buzzer menyala

  41 ……………….

Gambar 4.15. Tampilan LCD dan LED pada keadaan motor menyala

  41 ………………..

Gambar 4.16. Tampilan LCD dan LED pada keadaan kipas menyala

  ………………… 41

Gambar 4.17. Kran regulator yang telah dimodifikasi

  ………………………………… 42

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1. Konfigurasi pengaturan untuk Port I/O …………………………………........ 10

  Tabel 2.3 . Hubungan antara DDRAM dan CGROM ………………………………........ 14

Tabel 2.4. Konfig urasi kaki LCD ………………………………….................................. 15

  Tabel 2.4.Tipe data pada BASCOM

• – AVR [11][12] …………………………............... 17

Tabel 4.1 Respon sensor alat dengan sumber gas di sambungan katup gas ……….......... 37Tabel 4.2 Respon sensor alat dengan sumber di selang gas ……………………….......... 38Tabel 4.3 Kondisi output pada setiap state

  …………………………………………........ 40

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Elpiji atau LPG (liquified petroleum gas) adalah campuran dari berbagai unsur

  hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Dengan menambah tekanan dan menurunkan suhunya, gas berubah menjadi cair. Komponennya didominasi propana ( ) dan butana ( ). Dalam kondisi atmosfer, elpiji akan berbentuk gas. Volume elpiji dalam bentuk cair lebih kecil dibandingkan dalam bentuk gas untuk berat yang sama. Karena itu elpiji dipasarkan dalam bentuk cair dalam tabung-tabung bertekanan. Sifat elpiji terutama adalah sebagai berikut: cairan dan gasnya sangat mudah terbakar, gas tidak beracun, tidak berwarna dan biasanya berbau menyengat, gas dikirimkan sebagai cairan yang bertekanan di dalam tangki atau silinder, cairan dapat menguap jika dilepas dan menyebar dengan cepat, dan gas ini lebih berat dibanding udara sehingga akan banyak menempati daerah yang rendah[1].

  Sifatnya yang mudah terbakar merupakan kelebihan tersendiri sekaligus juga dapat menimbulkan ancaman terhadap pemakainya. Jika terjadi kebocoran pada sistem penggunaannya, gas ini akan sangat membahayakan karena dapat terbakar saat melebihi ambang batas oleh sumber api yang kecil sekalipun. Selain itu, karena berat jenisnya yang lebih berat dari udara menyebabkan gas ini mengendap di daerah yang rendah pada ruangan tertutup. Oleh karena itu dibutuhkan suatu alat pendeteksi keberadaan gas LPG yang melebihi ambang batas tertentu.

  Berdasarkan hal di atas, dibutuhkan suatu sistem deteksi kebocoran gas LPG. Sistem ini dikembangkan dari sistem yang telah ada sebelumnya, yakni sistem detektor kebocoran gas LPG dengan mikrokontroler[2]. Pemberitahuan dengan bunyi alarm merupakan solusi sebelumnya. Solusi ini terbatas pada tanda bahaya yang berupa audio saja dan sistem tidak mengambil langkah konkret untuk mencegah terjadinya ledakan atau kebakaran akibat kebocoran. Penelitian ini bertujuan untuk menciptakan alat yang dapat dengan cepat mendeteksi lalu memberikan tanda yang mudah dimenger1ti oleh orang yang ada disekitarnya. Tanda bahaya yang diberikan sistem berupa audio dan visual. Sensor gas yang digunakan adalah sensor khusus untuk mendeteksi gas LPG yaitu sensor TGS2610. Sedangkan sebagai pemroses data dari sensor dan sebagai pusat kontrol sistem digunakan ATMega8535. Output dari sistem ada 2 jenis, yaitu penampil dan aktuator. Penampil berupa LCD dan LED untuk menampilkan data visual. Aktuator untuk melakukan langkah-langkah preventif seperti memutus aliran gas dan menetralisir gas yang bocor. Diharapkan dengan adanya alat ini dapat membantu untuk segera mengetahui kebocoran gas LPG dan mencegah terjadinya ledakan atau kebakaran.

  I.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

  Tujuan penelitian ini adalah dihasilkannya suatu sistem yang dapat mendeteksi kebocoran gas LPG, sehingga pengguna dapat mengetahui jika terjadi kebocoran. Sistem juga secara otomatis melakukan langkah-langkah pencegahan agar tidak terjadi ledakan dengan cara menghentikan aliran gas dan mengaktifkan kipas untuk menetralisir gas yang bocor. Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mengurangi jumlah kasus kebakaran dan ledakan akibat bocornya gas LPG.

  I.3. Batasan Masalah Penelitian ini dibatasi pada pendeteksian keberadaan gas LPG di sekitar sensor saja.

  Aktuator sistem hanya menghentikan aliran gas pada regulator dan sistem tidak menentukan letak kebocoran. Untuk spesifikasi sistem sebagai berikut:

  1. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega8535.

  2. Sensor yang digunakan adalah sensor gas TGS2610.

  3. Menggunakan LCD LMB162A dan LED sebagai penampil visual.

  4. Menggunakan buzzer sebagai penghasil peringatan dalam bentuk suara.

  5. Menggunakan motor untuk membuka regulator gas.

  6. Menggunakan bahasa Basic sebagai bahasa pemrograman.

I.4. Metodologi Penelitian

  a.

  Pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku, jurnal, artikel dan datasheet.

  b.

  Perancangan hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk membentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. Gambar 1.1 memperlihatkan blok model sistem yang akan dirancang.

  c.

  Pembuatan hardware dan software. Berdasarkan Gambar 1.1, rangkaian akan bekerja beberapa saat setelah sistem dinyalakan. Waktu jeda setelah power on digunakan untuk mempersiapkan sensor. Sensor akan mendeteksi perubahan gas yang terdapat di sekitarnya. Jika terdapat gas LPG yang melebihi ambang batas di udara, sinyal akan dikirimkan oleh sensor ke mikrokontroler. Interupsi ini akan diolah oleh mikrokontroler untuk memberikan output ke aktuator dan penampil sesuai dengan kondisi sensor. Output aktuator akan terus menyala hingga sensor tidak memberikan interupsi lagi atau sistem di reset.

  d.

  Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara sensor mengirimkan data ke mikrokontroler. Setelah itu, mikrokontroler akan mengirimkan data ke penampil atau menyalakan aktuator.

  e.

  Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa data dilakukan dengan menentukan posisi jarak dan ketinggian terbaik untuk sensor, respon sensor untuk kebocoran pada sambungan regulator dan selang gas, dan kinerja mekanik alat. Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan membandingkan kinerja sistem secara keseluruhan antara perancangan dengan hasil kinerja sistem yang telah dibuat..

Gambar 1.1 Blok model perancangan

BAB II DASAR TEORI

2.1.Sensor gas TGS2610

  Sensor gas TGS 2610 digunakan untuk mendeteksi Liquid Petroleum Gas(LPG)atau komponennya, seperti propane dan butane di udara. Sensor ini mampu mendeteksi konsentrasi gasLPG dengan rentang konsentrasi 500-10000 ppm.Sensor TGS 2610 mempunyai struktur sensor yang berlapis-lapis.

Gambar 2.1. Struktur sensor gas TGS2610[3]

  Sensor sistem yang digunakan berupa sensor gas yang telah dibentuk dan dipersiapkan untuk instalasi di dalam maupun di luar ruangan. Pembungkus dari bahan stainless steel dan metal memberikan perlindungan khusus terhadap lapisan substrat dan heater yang merupakan bagian terpenting sensor. Bagian dalam sensor dihubungkan dengan rangkaian pengondisi sinyal dengan 4 buah pin. Bahan detektor gas dari sensor adalah metal oksida, khususnya senyawa S n O

  2 . Ketika

  kristal metal oksida (S n O

  2 ) dihangatkan dengan heaterpada temperatur tertentu, oksigen akan

  diserap pada permukaan substrat sensor dan oksigen akan bermuatan negatif. Hal ini disebabkan karena permukaan substrat mendonorkan elektron pada oksigen yang terdapat pada permukaan luar substrat sensor. Energi yang terbentuk dari peristiwa ini akan menghambat laju aliran elektron seperti tampak pada gambar 2.2.a. Di dalam sensor, arus elektron mengalir melewati daerah sambungan (grain boundary) dari kristal S n O

  2 . Pada daerah sambungan, penyerapan oksigen mencegah muatan untuk

  bergerak bebas. Jika konsentrasi gas menurun, proses deoksidasi akan terjadi, rapat permukaan dari muatan negatif oksigen akan berkurang seperti Gambar2.2.b, dan mengakibatkan menurunnya ketinggian penghalang atau energi yang diperlukan elektron untuk melewati daerah sambungan.Dengan menurunnya penghalang maka resistansi sensor akan juga ikut menurun.

  Gambar 2.2.a Gambar 2.2.b

Gambar 2.2. Ilustrasi penyerapan oleh sensor ketika terdeteksi adanya gas

  E= Energi elektron untuk melewati daerah sambungan

• = Elektron

Gambar 2.3. menunjukkan karakteristik sensitifitas sensor gas TGS 2610 pada kondisi pengetesan standar dengan propane,udara murni, dan gas yang sering digunakan di rumah

  tangga, seperti ethanol, hidrogen, dan metan dalam ppm. Karakteristik ini merupakan perbandingan resistansisensor s adalah resistansi sensor saat terdapat gas LPG, ( ). R sedangkan R adalah resistansi sensor pada keadaan standar pengukuran.

  o Pengoperasian rangkaian dasar sensor ditunjukkan gambar 2.4.Tegangan V H = V c =5V.

  Dua pin input untuk heater sensor langsung diberikan tegangan 5V. Untuk pin sensor 3 dan

  2, harus dirangkai seri dengan R L untuk membatasi arus yang melewati sensor, sehingga tidak terjadi panas yang berlebih.

2.2. Deflection Bridge [4]

  

Deflection bridge digunakan untuk mengkonversi ouput sensor yang berupa resistansi,

  kapasitansi atau induktansi menjadi sebuah sinyal tegangan. Rangkaian dasar jaringan

  

deflection bridge ditunjukkan pada gambar 2.5.Jika semua jaringan hanya bernilai resistif,

sistem ini juga disebut wheatstone bridge.

Gambar 2.3. Karakteristik sensitifitas sensor TGS 2610.[6]

  ( )

Gambar 2.4. Rangkaian dasar sensor[5] Gambar 2.5. Rangkaian wheatstone bridge

  Pada gambar 2.5, adalah elemen sensor yang berubah sesuai variabel input I, maka = , dan merupakan resistor tetap. dan

  ⁄ ⁄ ( )

  Persamaan 2.2 memberikan hubungan parameter pada rangkaian wheatstone bridge dengan elemen sensor tunggal. Nilai individual dari tidak kritikal, tetapi dan perbandingan kedua resistor tersebut yang penting.

  Jika dan adalah nilai minimum dan maksimum variabel yang diukur, dan dan adalah resistansi sensor pada keadaan tersebut, maka agar rangkaian mempunyai range dari sampai , persyaratan ini harus dipenuhi:

  ⁄ ⁄

  ( ) ⁄

  ⁄ ( )

  [6][7]

2.3. Voltage Follower Opamp dengan konfigurasi ini merupakan salah satu non penguat inverting yang khusus.

  Penguat ini memiliki penguatan 1, tetapi impedansi input yang besar, dan impedansi output yang 0 pada kasus ideal. Rangkaian ini dapat dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Opamp dengan konfigurasi voltage follower

  [7]

  2.4. Penguat Instrumentasi[6]

  Penguat instrumentasi pada dasarnya adalah sebuah penguat diferensial dengan impedansi input yang besar, common-mode rejectiontinggi, input diferensial yang seimbang, dan gain yang dapat diatur dengan menentukan resistor eksternal. Impedansi yang besar berfungsi untuk meminimalisir arus dari rangkaian sensor, sehingga mengurangi pemanasan dan loading effect dari rangkaian input. Penguatan diferensial dari rangkaian instrumentasi pada gambar 2.6 :

Gambar 2.7. Penguat Instrumentasi

  2.5.Transistor Transistor berfungsi sebagai saklar bila berada dalam keadaan cut-off atau saturasi.

  Rangkaian CE (Common-Emitter) adalah rangkaian yang umumnya digunakan untuk aplikasi dengan transistor (gambar 2.8). Dinamakan rangkaian CE, sebab titik ground dihubungkan pada kaki emitter. adalah tegangan antara kaki base dan emitter yang besarnya 0,7V untuk bahan silikon. Jika maka dapat dianggap kaki base-emitter diberi bias balik dan arus < = . Keadaan transistor ini disebut cut-off. 0, sehingga

  Tetapi jika , akan mengalir arus base ( ) yang besarnya: >

  Keadaan ini membuat transistor dalam keadaan saturasi dan menyebabkan arus

  collector ( ) mengalir ke emitter yang besarnya:

  Dalam keadaan saturasi, tegangan ) yang mengalir adalah: ≈ 0V. Arus emitter (

  ) Pada transistor bipolar terjadi penguatan arus dengan faktor penguatan (β atau sebesar:

Gambar 2.8. Rangkaian CE (Common-Emitter)

2.6. Mikrokontroller ATMega8535[8]

  Mikrokontroler adalah suatu komponen semikonduktor yang di dalamnya sudah terdapat suatu sistem mikroprosesor seperti : ALU, ROM, RAM, dan Port I/O. Avr ATMega8535 memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit. Semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock.

  512 byte RAM, dengan susunan 32 register menempati alamat 0x0000

• – 0x001F, kemudian dilanjutkan dengan 64 I/O register hingga alamat 0x005F dan sisanya ditempati SRAM sebesar 512 byte hingga alamat 0x025F. I/O register berisikan alamat
• – alamat untuk pengaturan fungsi dan fitur dari ATMega8535. sedangkan pada 32 register serbaguna terdapat tiga pasang alamat berukuran 16 bit yang dinamakan X (R26-R27), Y(R28-R29) dan Z (R30-R31), register ini biasanya digunakan sebagai pointer (penunjuk) alamat. Fitur yang tersedia pada mikrokontroler ini sebagai berukut: 1. Saluran I/O (input/output)sebanyak 32 buah saluran, yaitu PortA, PortB, PortC, PortD.

  2. ADC (Analog Digital Converter) 10 bit sebanyak delapan saluaran.

  3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan 4.

  Empat saluran PWM.

  5. CPU (Central Processing Unit) yang terdiri atas 32 buah register.

  6. SRAM sebesar 512 byte.

  7. Unit interupsi internal dan eksternal. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi, antarmuka komparator analog.

2.6.1 Port Input/Output

  Port I/O pada mikrokontroler ATMega8535 dapat berfungsi sebagai masukan dan keluaran. Untuk mengatur fungsi port I/O sebagai masukan atau keluaran dilakukan pengaturanpada register DDRn (Data Direction Register), n merupakan port yang dipilih misalnya : port A maka DDRA ,seperti pada Tabel 2.1.dan untuk konfigurasi pin mikrokontrollernya dapat dilihat pada Gambar 2.8.

  Tabel 2.1Konfigurasi pengaturan untuk Port I/O

  Gambar 2.9.Konfigurasi pin ATMega8535 Keterangan gambar: 1.

  VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukkan catu daya.

  2. GND merupakan pin ground.

  3. PortA(PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukkan 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, dan TimerOscilator.

  6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi external, dan komunikasi serial.

  7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler.Untuk mereset sistem pin ini diberikan sinyal 0 karena aktif rendah.

  8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock external.

  9. AVCC merupakan pin masukkan tegangan ADC.

  10. AREF merupakan pin masukkan tegangan referensi ADC.

2.6.2ADC (Analog to Digital Converter)

  :

  Pada mikrokontroler ATMega8535 telah disediakan ADC internal dengan fitur 1. Resolusi 10-bit.

  3. Ketepatan mutlak ±2 LSB.

4. Waktu konversi 65 - 260 μs.

  5. Delapan kanal masukan.

  6. Selang tegangan masukan dari 0 sampai VCC.

  7. Memiliki tegangan referensi internal sebesar 2.56V.

  8. Dapat bekerja secara free running atau saat diperlukan saja.

  9. Mulai mengkonversi dengan trigger otomatis pada sumber interupsi.

  10. Interupsi dapat dibangkitkan ketika konversi selesai. Proses inisialisasi ADC meliputi proses penentuan clock ADC, pemilihan saluran tegangan referensi, format keluaran data dan mode pembacaan. Register yang menangani ADC internal ini adalah register ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register) berfungsi menentukan tegangan referensi ADC, format data keluaran, dan pemilihan jalur masukan.

  Register SFIOR (Special Function IO Register) berfungsi untuk mengatur sumber picu konversi ADC, komponen register ini dapat dilihat pada Gambar 2.11. Register ADCSRA (ADC Control and Status Register A) berfungsi melakukan manajemen sinyal control dan status dari ADC, komponen bit terdapat pada gambar 2.12.

Gambar 2.10. Komponen register ADMUX

  REFS(1:0) (Reference Selection Bits) digunakan sebagai pemilih sumber tegangan refrensi dari ADC, ADLAR (ADC Left Adjust Result) digunakan untuk menentukan konfigurasi isi dari register ADCH dan ADCL sebagai tempat menyimpan hasil konversi. ADTS(2:0) (ADC Auto Trigger Source) untuk menentukan mode dari ADC yang digunakan. ADEN (ADC Enable) berfungsi untuk mengaktifkan ADC jika bernilai satu. ADSC (ADC

  

Start Conversion ) akan bernilai nol jika selesai mengkonversi dan diberinilai satu jika ingin

  memulai konversi. ADATE (ADC Auto Trigger Enable), berhubungan dengan bit (ADTS) pada register SFIOR. Jika bernilai satu menyebabkan trigger otomatis akan aktif. ADIF

  (ADC Interrupt Flag) bit ini akan aktif, jika konversi telah selesai dan dapat memicu interupsi, selama fasilitas interupsi diaktifkan. Pemilihan konfigurasi ADLR :

Gambar 2.11. Komponen registerGambar 2.12. Komponen register ADCSRA

  Jika ADIE (ADC Interrupt Enable) bernilai 1 dan bit I pada SREG 1 dan terjadi picuan dari bit ADIF, maka rutin interupsi ADC akan dijalankan. ADPS(2:0) (ADC Prescaler Select Bits) mendefinisikan faktor pembagi dari sumber clock ADC. Resolusi untuk 10-bit ADC dapat di hitung dengan persamaan 2.11 berikut : n = Resolusi ADC

2.7. Modul LCD LMB162AFC[9]

  LMB162AFC merupakan modul LCD matriks dengan konfigurasi 16 karakter dan dua baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh delapan baris pixel (satu baris pixel terakhir adalah kursor). Pada Modul LCD ini telah dilengkapi dengan mikrokontroler pengendali, ST7066U buatan Sitronix adalah salah satu mikrokontroler yang tertanam pada LMB162AFC.

Gambar 2.13. LCD 16X2

  CGROM merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter di mana pola tersebut sudah ditentukan secara permanen dari ST7066U sehingga pengguna tidak dapat mengubahnya lagi. CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter di mana bentuk dari karakter dapat diubahubah sesuai keinginan. DDRAM merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada. Tampilan karakter pada LCD dengan kode ASCII-nya sekaligus hubungan antara CGROM dengan DDRAM dapat dilihat pada tabel 2.3. di bawah ini.

Tabel 2.3. Hubungan antara DDRAM dan CGROM

2.8. Buzzer

  

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran

  listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud

  

speaker . Pada buzzer terdapat kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian

  kumparan tersebut dialiri arus listrik sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari polaritas dan arah arusnya. Karena kumparan diapasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar dan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator suatu proses atau sebagai tanda peringatan seperti alarm. Buzzer yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.14.

  Gambar 2.14.Buzzer

Tabel 2.4. Konfigurasi kaki LCD

2.9. Bahasa Pemrograman BASCOM-AVR[11][12]

  BASCOM-AVR merupakan software compiler dengan menggunakan bahasa basic yang dibuat untuk melakukan pemrograman chip-chip mikrokontroler tertentu, salah satunya ATmega 8535.

  2.9.1. Bagian-bagian BASCOM

  Sebuah mikrokontroler dapat bekerja bila didalam mikrokontroler tersebut terdapat sebuah program yang berisikan instruksi-instruksi yang akan digunakan untuk menjalankan sistem mikrokontroler tersebut. Pada prinsipnya program pada mikrokontroler dijalankan secara bertahap. Untuk lebih mengetahui beberapa fungsi dalam BASCOM-AVR berikutendela program BASCOM AVR dapat dilihat pada Gambar 2.15.

  2.9.2 Tipe Data

  Setiap variabel dalam BASCOM memiliki tipe data yang menunjukkan daya tampung variable tersebut, hal ini berhubungan dengan penggunaan memori dari mikrokontroler.

Tabel 2.5 menunjukkan tipe data pada BASCOM – AVR berikut keterangannya.

  2.9.3 Variabel

  Variabel dalam sebuah program berfungsi sebagai tempat penyimpanan data atau penampung data sementara, misalnya menampung hasil perhitungan, menampung data hasil pembacaan register, dll. Variabel merupakan pointer yang menunjuk pada alamat memori fisik di mikrokontroller. Dalam BASCOM ada beberapa aturan dalam penamaan sebuah variabel :

  1. Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter

  2. Karakter bisa berupa angka atau huruf

  3. Nama variabel harus dimulai dengan huruf

  4. Variabel tidak boleh menggunakan kata-kata yang digunakan oleh BASCOM sebagai perintah, pernyataan, internal register dan nama operator (AND, OR, DIM dll).

Gambar 2.15. Tampilan awal BASCOM

  Sebelum variabel digunakan maka variabel tersebut harus dideklarasikan terlebih dahulu, dalam BASCOM ada beberapa cara untuk mendeklarasikan sebuah variabel. Yang pertama dengan menggunakan pernyataan

  “DIM” diikuti nama dan tipe datanya, contoh

  penggunaannya sebagai berikut :

  Dim nama as byte Dim tombol1 as integer Dim tombol 2 as word

  Tabel 2.5.Tipe Data pada BASCOM