Penyesuai Kadar Oksigen Dalam Ruangan Berbasis Mikrokontroler
PENYESUAI KADAR OKSIGEN DALAM RUANGAN
BERBASIS MIKROKONTROLER
SKRIPSI
WIHARJA GINTING
100801058
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
2
PENYESUAIKADAR OKSIGEN DALAM RUANGAN
BERBASIS MIKROKONTROLER
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
WIHARJA GINTING
100801058
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
i
PERSETUJUAN
Judul
: Penyesuai Kadar Oksigen Dalam Ruangan
Berbasis Mikrokontroler
Kategori
: Skripsi
Nama
: Wiharja Ginting
Nomor Induk Mahasiswa
: 100801058
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 12 Juli 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Dr.Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc
Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc.
NIP. 195609181985031002
NIP.196006031986011002
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr.Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
ii
PERNYATAAN
PENYESUAI KADAR OKSIGEN DALAM RUANGAN
BERBASIS MIKROKONTROLER
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya.
Medan, 12 Juli 2016
WIHARJA GINTING
100801058
Universitas Sumatera Utara
iii
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkatNya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Penyesuai
Kadar
Oksigen Dalam Ruangan Berbasis Mikrokontroler ” yang disusun sebagai syarat
untuk mendapatkan gelar sarjana di Universitas Sumatera Utara.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc. dan Dr.Bisman Perangin-angin
M.Eng.Sc sebagai Dosen pembimbing saya dalam menyelesaikan tugas
akhir saya. Terima kasih atas semangat, bimbingan, dukungan dan doa dari
Bapak.
2. Kepada seluruh staf dan pegawai Departemen Fisika, trimakasih telah
banyak membantu saya dalam study selama ini.
3. Kepada Orang Tua dan keluarga saya yang tidak pernah letih menyuport
saya dalam segala hal.
4. Kepada teman seperjuangan Fisika 2010, manis dan pahit kita lalui
bersama, trimakasih semuanya.
5. Kepada Pak Alkins yang telah membantu dalam perancangan alat saya,
terima kasih atas bantuan bapak.
6. Kepada staf dan pegawai BARISTAND, terima kasih telah mengkalibrasi
Alat saya.
7. Kepada Adek-adek di bawah setambuk saya, trima kasih atas dukungan
dan keperdulian kalian selama ini.
8. Kepada Abang dan kakak di atas stambuk saya, terimakasih atas suport
dan saran-saran selama ini.
Universitas Sumatera Utara
iv
PENYESUAI KADAR OKSIGEN DALAM RUANGAN
BERBASIS MIKROKONTROLER
ABSTRAK
Telah dirancang sebuah alat Penyesuai Kadar Oksigen Dalam Ruangan Berbasis
Mikrokontroler. Alat ini terdiri dari sensor O2, mikrokontroler ATmega 8535,
Motor DC, dan Buzzer. Alat ini di gunakan untuk mengukur kadar O 2 dalam
ruangan, memperbaharui O2 dalam ruangan, dan memperingatkan minimnya
kadar O2 dalam ruangan. Cara kerja alat ini adalah sensor mengukur kadar O 2
dalam ruangan dan membatasi nilai minimum kadar O2 dalam ruangan. Nilai
minimum berfungsi untuk mengaktifkan motor DC untuk memperbaharui O 2
dalam ruangan. Di beri nilai minimum tidak layak konsumsi kadar O 2 dalam
ruangan untuk peringatan bahaya.
Kata kunci
:Mikrokontroler ATmega 8535, Sensor O2, nilai minimum,
Motor DC.
Universitas Sumatera Utara
v
OXYGEN ADAPTATION IN THE ROOM CONTROL
MICROCONTROLLER
ABSTRACT
Has
designed
a
device
controller
Indoor
Oxygen
adaptation
Based
Microcontroller. This device consists of the O 2 sensor, microcontroller
ATmega8535, DC motors, and Buzzer. This tool is used to measure the levels of
O2 in the room, renewing O 2 indoors, and warned of the lack of O 2 levels in the
room. The way the device is measuring sensor O 2 levels indoors and restrict the
minimum value of O 2 levels in the room. The minimum value is used to activate
the DC motor to renew O 2 indoor. Rated minimum levels of O 2 consumption is not
feasible in the room for danger warning.
Keywords : ATmega8535 Microcontroller, Sensor O 2, minimum value, DC Motor
Universitas Sumatera Utara
vi
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
viii
ix
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstrack
Daftar isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
BAB I Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Metode Penelitian
1
2
2
2
3
3
BAB II Landasan Teori
2.1 Oksigen
2.2 Sensor Figaro KE-Series
2.2.1 Fiture
2.2.2 Aplikasi
2.3 Mikrokontroler
2.3.1 Mikrokontroler AVR Atmega 8535
2.3.2 Arsitektur AVR ATmega 8535
2.3.3 Konfigurasi pin Mikrokontroler ATmega 8535
4
6
7
10
11
11
11
14
2.3.4 Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler ATMega8535
15
2.3.5 Peta Memori ATmega 8535
17
2.3.5.1 Memori Program dan Data
17
2.3.6 Status Register
19
2.3.7 Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA 8535
20
Universitas Sumatera Utara
vii
BAB III Perancangan dan Sistem Kerja Rangkaian
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
Diagram Blok
Rangkaian Catu Daya
Rangkaian LCD
Rangkaian OP AMP LM324
Rangkaian BUZZER
Rangkaian FAN
Rangkaian Lengkap
25
26
27
28
29
29
30
BAB VI Hasil dan Analisis
4.1 Pengujian Alat
4.1.1 Pengukuran Sensor Figaro SK-50
32
35
4.1.2 Pengujian Tampilan pada LCD
35
4.1.3 Pengujian Motor DC
37
4.1.4 Pengujian alaram / Buzzer
38
4.2 Analisa pengujian
4.2.1 Pengukuran O2
4.2.1.1 Pengukuran O2 udara bebas terhadap panas
39
39
39
( tabung tanpa tutup )
4.2.1.2 Pengukuran O2 udara bebas terhadap panas
41
( tabung ditutup )
4.2.2 Pengontorlan O2
42
BAB V Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
44
44
Daftar Pustaka
Lampiran
Pengujian Alat
Gambar Alat secara keseluruhan
Table ralat data
Surat keterangan uji banding alat udara ambien
Datasheet Figaro KE-Series
45
Universitas Sumatera Utara
viii
Daftar Table
Table 2.1 Spesifikasi Sensor
Tabel 2.2 Deskripsi pin-pin AVR ATmega 8535
Tabel 4.1 Data pengukuran kadar O2 terhadap panas (kotak terbuka)
Tabel 4.2 Data pengukuran kadar O2 terhadap panas (kotak tertutup)
Tabel 4.3 Data pengukuran kadar O2 terhadap nyala lilin (kotak tertutup)
8
17
39
41
42
Universitas Sumatera Utara
ix
Daftar Gambar
Gambar 2.1 Dimensi Sensor Oksigen Figaro KE-Series
7
Gambar 2.2 Karakteristik Sensitivitas
9
................... (nilai-nilai khas dibawah kondisi tes standar)
Gambar 2.3 Grafik konsentrasi Figaro KE-50
10
Gambar 2.4 Blok Diagram dan Arsitektur ATmega 8535
13
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega8535
14
Gambar 2.6 Memori AVR ATmega8535
18
Gambar 2.7 Status Register
19
Gambar 2.8 Chip IC Mikrokontroler ATmega 8535, OP Amp LM 324
21
Gambar 2.9 LCD Display
22
Gambar 2.10 Figaro KE-50
22
Gambar 2.11 IRF z44 dan Bd 139
23
Gambar 2.12 Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA 8535
24
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
25
Gambar 3.2 Rangkaian Skematik Catu Daya
26
Gambar 3.3 Rangkaian LCD
27
Gambar 3.4 Rangkaian OP AMP LM324
28
Gambar 3.5 Rangkaian BUZZER
29
Gambar 3.6 Rangkaian FAN
30
Gambar 3.7 Rangkaian Lengkap
31
Gambar 4.1 Tampilan input PENYESUAIAN
36
KADAR OKSIGEN
Gambar 4.2 Tampilam LCD KADAR OKSIGEN
36
KADAR :
%
Gambar 4.3 Motor DC aktif pada saat kadar Oksigen
BERBASIS MIKROKONTROLER
SKRIPSI
WIHARJA GINTING
100801058
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
2
PENYESUAIKADAR OKSIGEN DALAM RUANGAN
BERBASIS MIKROKONTROLER
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
WIHARJA GINTING
100801058
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
i
PERSETUJUAN
Judul
: Penyesuai Kadar Oksigen Dalam Ruangan
Berbasis Mikrokontroler
Kategori
: Skripsi
Nama
: Wiharja Ginting
Nomor Induk Mahasiswa
: 100801058
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 12 Juli 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Dr.Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc
Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc.
NIP. 195609181985031002
NIP.196006031986011002
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr.Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
ii
PERNYATAAN
PENYESUAI KADAR OKSIGEN DALAM RUANGAN
BERBASIS MIKROKONTROLER
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya.
Medan, 12 Juli 2016
WIHARJA GINTING
100801058
Universitas Sumatera Utara
iii
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkatNya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Penyesuai
Kadar
Oksigen Dalam Ruangan Berbasis Mikrokontroler ” yang disusun sebagai syarat
untuk mendapatkan gelar sarjana di Universitas Sumatera Utara.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc. dan Dr.Bisman Perangin-angin
M.Eng.Sc sebagai Dosen pembimbing saya dalam menyelesaikan tugas
akhir saya. Terima kasih atas semangat, bimbingan, dukungan dan doa dari
Bapak.
2. Kepada seluruh staf dan pegawai Departemen Fisika, trimakasih telah
banyak membantu saya dalam study selama ini.
3. Kepada Orang Tua dan keluarga saya yang tidak pernah letih menyuport
saya dalam segala hal.
4. Kepada teman seperjuangan Fisika 2010, manis dan pahit kita lalui
bersama, trimakasih semuanya.
5. Kepada Pak Alkins yang telah membantu dalam perancangan alat saya,
terima kasih atas bantuan bapak.
6. Kepada staf dan pegawai BARISTAND, terima kasih telah mengkalibrasi
Alat saya.
7. Kepada Adek-adek di bawah setambuk saya, trima kasih atas dukungan
dan keperdulian kalian selama ini.
8. Kepada Abang dan kakak di atas stambuk saya, terimakasih atas suport
dan saran-saran selama ini.
Universitas Sumatera Utara
iv
PENYESUAI KADAR OKSIGEN DALAM RUANGAN
BERBASIS MIKROKONTROLER
ABSTRAK
Telah dirancang sebuah alat Penyesuai Kadar Oksigen Dalam Ruangan Berbasis
Mikrokontroler. Alat ini terdiri dari sensor O2, mikrokontroler ATmega 8535,
Motor DC, dan Buzzer. Alat ini di gunakan untuk mengukur kadar O 2 dalam
ruangan, memperbaharui O2 dalam ruangan, dan memperingatkan minimnya
kadar O2 dalam ruangan. Cara kerja alat ini adalah sensor mengukur kadar O 2
dalam ruangan dan membatasi nilai minimum kadar O2 dalam ruangan. Nilai
minimum berfungsi untuk mengaktifkan motor DC untuk memperbaharui O 2
dalam ruangan. Di beri nilai minimum tidak layak konsumsi kadar O 2 dalam
ruangan untuk peringatan bahaya.
Kata kunci
:Mikrokontroler ATmega 8535, Sensor O2, nilai minimum,
Motor DC.
Universitas Sumatera Utara
v
OXYGEN ADAPTATION IN THE ROOM CONTROL
MICROCONTROLLER
ABSTRACT
Has
designed
a
device
controller
Indoor
Oxygen
adaptation
Based
Microcontroller. This device consists of the O 2 sensor, microcontroller
ATmega8535, DC motors, and Buzzer. This tool is used to measure the levels of
O2 in the room, renewing O 2 indoors, and warned of the lack of O 2 levels in the
room. The way the device is measuring sensor O 2 levels indoors and restrict the
minimum value of O 2 levels in the room. The minimum value is used to activate
the DC motor to renew O 2 indoor. Rated minimum levels of O 2 consumption is not
feasible in the room for danger warning.
Keywords : ATmega8535 Microcontroller, Sensor O 2, minimum value, DC Motor
Universitas Sumatera Utara
vi
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
viii
ix
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstrack
Daftar isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
BAB I Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Metode Penelitian
1
2
2
2
3
3
BAB II Landasan Teori
2.1 Oksigen
2.2 Sensor Figaro KE-Series
2.2.1 Fiture
2.2.2 Aplikasi
2.3 Mikrokontroler
2.3.1 Mikrokontroler AVR Atmega 8535
2.3.2 Arsitektur AVR ATmega 8535
2.3.3 Konfigurasi pin Mikrokontroler ATmega 8535
4
6
7
10
11
11
11
14
2.3.4 Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler ATMega8535
15
2.3.5 Peta Memori ATmega 8535
17
2.3.5.1 Memori Program dan Data
17
2.3.6 Status Register
19
2.3.7 Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA 8535
20
Universitas Sumatera Utara
vii
BAB III Perancangan dan Sistem Kerja Rangkaian
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
Diagram Blok
Rangkaian Catu Daya
Rangkaian LCD
Rangkaian OP AMP LM324
Rangkaian BUZZER
Rangkaian FAN
Rangkaian Lengkap
25
26
27
28
29
29
30
BAB VI Hasil dan Analisis
4.1 Pengujian Alat
4.1.1 Pengukuran Sensor Figaro SK-50
32
35
4.1.2 Pengujian Tampilan pada LCD
35
4.1.3 Pengujian Motor DC
37
4.1.4 Pengujian alaram / Buzzer
38
4.2 Analisa pengujian
4.2.1 Pengukuran O2
4.2.1.1 Pengukuran O2 udara bebas terhadap panas
39
39
39
( tabung tanpa tutup )
4.2.1.2 Pengukuran O2 udara bebas terhadap panas
41
( tabung ditutup )
4.2.2 Pengontorlan O2
42
BAB V Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
44
44
Daftar Pustaka
Lampiran
Pengujian Alat
Gambar Alat secara keseluruhan
Table ralat data
Surat keterangan uji banding alat udara ambien
Datasheet Figaro KE-Series
45
Universitas Sumatera Utara
viii
Daftar Table
Table 2.1 Spesifikasi Sensor
Tabel 2.2 Deskripsi pin-pin AVR ATmega 8535
Tabel 4.1 Data pengukuran kadar O2 terhadap panas (kotak terbuka)
Tabel 4.2 Data pengukuran kadar O2 terhadap panas (kotak tertutup)
Tabel 4.3 Data pengukuran kadar O2 terhadap nyala lilin (kotak tertutup)
8
17
39
41
42
Universitas Sumatera Utara
ix
Daftar Gambar
Gambar 2.1 Dimensi Sensor Oksigen Figaro KE-Series
7
Gambar 2.2 Karakteristik Sensitivitas
9
................... (nilai-nilai khas dibawah kondisi tes standar)
Gambar 2.3 Grafik konsentrasi Figaro KE-50
10
Gambar 2.4 Blok Diagram dan Arsitektur ATmega 8535
13
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega8535
14
Gambar 2.6 Memori AVR ATmega8535
18
Gambar 2.7 Status Register
19
Gambar 2.8 Chip IC Mikrokontroler ATmega 8535, OP Amp LM 324
21
Gambar 2.9 LCD Display
22
Gambar 2.10 Figaro KE-50
22
Gambar 2.11 IRF z44 dan Bd 139
23
Gambar 2.12 Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA 8535
24
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
25
Gambar 3.2 Rangkaian Skematik Catu Daya
26
Gambar 3.3 Rangkaian LCD
27
Gambar 3.4 Rangkaian OP AMP LM324
28
Gambar 3.5 Rangkaian BUZZER
29
Gambar 3.6 Rangkaian FAN
30
Gambar 3.7 Rangkaian Lengkap
31
Gambar 4.1 Tampilan input PENYESUAIAN
36
KADAR OKSIGEN
Gambar 4.2 Tampilam LCD KADAR OKSIGEN
36
KADAR :
%
Gambar 4.3 Motor DC aktif pada saat kadar Oksigen