Sistem Pengendalian Asap Rokok Multikanal Dengan Menggunakan PWM Berbasis Mikrokontroler Atmega 8

SISTEM PENGENDALIAN ASAP ROKOK MULTIKANAL DENGAN
MENGGUNAKAN PWM BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8

SKRIPSI

VALENTINA BR GINTING
090801024

PROGRAM STUDI SARJANA FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013

Universitas Sumatera Utara

2

SISTEM PENGENDALIAN ASAP ROKOK MULTIKANAL DENGAN
MENGGUNAKAN PWM BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8


SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana
Sains

VALENTINA BR GINTING
090801024

PROGRAM STUDI SARJANA FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013

Universitas Sumatera Utara

3


PERSETUJUAN

Judul

Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas

: Sistem Pengendalian Asap Rokok Multikanal
Dengan Menggunakan PWM
Berbasis Mikrokontroler Atmega 8
: Skripsi
: Valentina br Ginting
: 090801024
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara

Disetujui di
Medan, Agustus 2013

Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,

Drs.Takdir Tamba,M.Eng,Sc
NIP.1960060319860111002

Pembimbing 1,

Dr.Bisman P,M.Eng,sc
NIP.195609181985031022

Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,


Dr.Marhaposan Situmorang
NIP.195510301980031003

Universitas Sumatera Utara

4

PERNYATAAN

SISTEM PENGENDALIAN ASAP ROKOK MULTIKANAL DENGAN
MENGGUNAKAN PWM BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8

SKRIPSI

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

Medan, Agustus 2013

VALENTINA BR GINTING

090801024

Universitas Sumatera Utara

5

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah
memberikan kekuatan, petunjuk dan anugerah-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
Penulis juga mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Bapak Dr.Bisman Perangin-angin,M.Eng,Sc dan Bapak Drs.Takdir
Tamba,M.Eng.Sc yang telah banyak memberikan bimbingan, motivasi,
dan ide/masukan demi sempurnanya skripsi ini.
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Jurusan, dan Drs. Syahrul
Humaidi,M.Sc selaku sekretaris, Bapak Dekan FMIPA USU, beserta
seluruh Civitas Akademika FMIPA USU.
3. Kepada kedua orangtua saya Ayahanda T. Ginting dan Ibunda R.Br
Purba,terima

kasih
buat
kasih
sayangnya
dan
semua
dukungannya,motivasinya,doanya.Dan buat abang saya Fransiskus Ginting
dan adik saya Frata Ginting, terima kasih buat doa dan dukungannya
4. Andico Sihaloho atas bantuan,doa,dan dukungannya dalam menyelesaikan
tugas akhir ini.
5. Seluruh Keluarga
6. Yudi Andrian atas batuannya dalam perangangan alat dan masukan
sehingga skripsi ini terselesaikan.
7. Kepada stambuk briefing yang diketuai oleh saudara Azay Ray, terima
kasih atas semuanya.
8. Kepada sahabat seperjuangan dalam menyelesaikan Skripsi ( Silviana
Simbolon, Rieni Kalesta S, Kalam Siregar ) terima kasih semangat dan
dukungannya .
9. Kepada
Ito

yang
baik
hati
dan
tidak
sombong
(
B’Ngara,B’Donal,Sabam,Poltak,Nael) terima kasih semuanya.
10. Senior dan junior yang tidak bisa saya sebutkan ,terima kasih
dukungannya
11. Teman-teman
asisten
Lab.
Elektronika
Lanjutan
(Kak
Irma,Bernike,Kalam,Gunawan,Amin,Okto) terima kasih semangat dan
dukungannya

Universitas Sumatera Utara


6

DAFTAR ISI

Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
viii

Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract

Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.4 Manfaat Penelitian

1
2
2
3
3

BAB 2. TEORI DASAR
2.1 Asap Rokok
2.2 Sensor
2.2.1 Pengertian Umum Sensor

2.2.2 Sensor Asap MQ2
2.3 Mikrokontroler
2.3.1Mikrokontroler Atmega 8
2.3.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVRAtmega 8
2.3.3 Arsitektur Mikrokontroler Atmega 8
2.3.4 Memori AVR Atmega
2.4 Modulasi
2.4.1 Modulasi Lebar Pulsa
2.4.2 Prinsip Dasar PWM
2.5 Motor Arus Searah
2.5.1Prinsip Kerja Motor DC
2.6 Transistor Sebagai Saklar Elektronik
2.7 LCD

4
5
5
5
6
7

7
9
13
14
15
16
19
20
22
24

BAB 3. PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
3.1 Diagram Blok
3.2 Rangkaian Mikrokontroler Atmega 8
3.3 Rangkaian Power Supply
3.4 Rangkaian Sensor MQ 2

28
29
30
31

Universitas Sumatera Utara

7

3.5 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
3.6 Rangkaian Driver Kipas
3.7 Rangkaian Relay untuk Motor DC
3.8 Rangkaian Alarm
3.9 Rangkaian Lengkap
3.10 Flowchart (Diagram Alir Program)
BAB 4.

32
34
34
36
38
39

HASIL DAN ANALISIS

4.1 Pengujian Alat
4.1.1 Pengujian LCD
4.1.2 Pengujian LCD dan MQ 2
4.1.3 Pengujian Rangkaian Motor DC
4.1.4 Pengujian Rangkaian kipas
4.2 Analisis Pengujian
4.2.1 Pengukuran Kadar Asap Terhadap PWM
4.2.2 Hubungan Lebar Pulsa Vs Kadar Asap
4.2.3 Menghitung Nilai Perioda ( Toff )
4.2.4 Perhitungan Average Voltage berdasarkan persamaan (2.5)
BAB 5.

41
41
42
42
43
44
44
46
47
52

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
Daftar Pustaka
Lampiran I
Lampiran II

54
54
55
56
57

Universitas Sumatera Utara

8

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel

Halaman

Tabel 2.1 Tabel Fungsi pin LCD M1632
Tabel 4.1 Pengamatan Sensor Asap Terhadap asap Rokok untuk Sensor 1
Tabel 4.2 Pengamatan Sensor Asap Terhadap Asap Rokok untuk Sensor 2
Tabel 4.3 Pengamatan Sensor Asap Terhadap Asap Rokok untuk Sensor 3
Tabel 4.4 Perhitungan Average Voltage untuk Sensor 1
Tabel 4.5 Perhitungan Average Voltage untuk Sensor 2
Tabel 4.6 Perhitungan Average Voltage untuk Sensor 3

26
44
44
45
52
52
53

Universitas Sumatera Utara

9

DAFTAR GAMBAR

Nomor Gambar

Halaman

Gambar 2.1 Dimensi Sensor MQ2
6
Gambar 2.2 Penampang Atas Sensor MQ 2
6
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin Mikrokontroler Atmega 8
7
Gambar 2.4 Arsitektur Atmega 8
10
Gambar 2.5 Status Register Atmega 8
11
Gambar 2.6 Peta Memori Atmega
13
Gambar 2.7 Bentuk gelombang Kotak (Pulsa) dengan kondisi
high 5V dan Low 0V
17
Gambar 2.8 Sinyal referensi ( Sinyal Tegangan DC )
18
Gambar 2.9 Bagian – bagian Motor DC
19
Gambar 2.10 Rangkaian Transistor Sebagai Saklar
23
Gambar 2.11 Garis Beban dan Titik Operasi Transistor
24
Gambar 2.12 LCD ( Liquid Crystal Display )
25
Gambar 2.13 LCD M1632
27
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
28
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler Atmega 8
30
Gambar 3.3 Rangkaian Power Suplly
31
Gambar 3.4 Rangkain Sensor MQ2
32
Gambar 3.5 Rangkaian Skematik Konektor yang Dihubungkan dari LCD
ke Mikrokontroler
33
Gambar 3.6 Rangkaian driver Kipas
34
Gambar 3.7 Rangkain Relay
35
Gambar 3.8 Rangkaian Alarm
36
Gambar 3.9 Rangkaian Lengkap
38
Gambar 3.10 Flow Chart ( Diagram Alir Program )
39
Gambar 4.1 Hubungan antara Lebar Pulsa dengan Kadar Asap untuk Sensor 146
Gambar 4.2 Hubungan antara Lebar Pulsa dengan Kadar Asap untuk Sensor 246
Gambar 4.3 Hubungan antara Lebar Pulsa dengan Kadar Asap untuk Sensor 347

Universitas Sumatera Utara

10

SISTEM PENGENDALIAN ASAP ROKOK MULTIKANAL DENGAN
MENGGUNAKAN PWM BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8

ABSTRAK

Telah dirancang dan direalisasikan suatu rangkaian pengendali dan pendeteksi
asap rokok di ruangan yaitu Sistem Pengendalian Asap Rokok Multikanal
Dengan Menggunakan PWM Berbasis Mikrokontroler Atmega 8. Rangkaian
ini dirancang berbasis mikrokontroler Atmega 8 dan menggunakan sensor MQ 2
sebagai input untuk mendeteksi asap rokok pada ruangan . Sensor ini mempunyai
tingkat sensitifitas yang tinggi terhadap dua jenis gas yaitu Hidrogen dan Ethanol
yang dianggap mewakili gas-gas yang terkandung dalam asap rokok. Pada saat
asap terdeteksi resistansi sensor akan menurun, dan akan naik lagi jika kepekatan
asap yang terdeteksi semakin berkurang. Pada saat asap terdeteksi nilai
konsentrasi asap rokok terukur akan turun sebanding dengan penurunan asap
rokok yang terdeteksi dan akan ditampilkan pada LCD. Di sini perubahan
kecepatan kipas akan dikendalikan dengan menggunakan metode PWM , dimana
semakin lebar pulsa high maka kecepatan kipas juga akan semakin cepat. Alat ini
telah diuji coba dan kontruksi alat ini hanya dalam bentuk simulasi.

Kata kunci : Asap rokok, Sensor MQ 2, Mikrokontroler, LCD, PWM

Universitas Sumatera Utara

11

SMOKE CONTROL SYSTEM MULTICHANNEL PWM USING
MICROCONTROLLER ATMEGA 8

ABSTRACT

Has been designed and realized a series of control and smoke detector in the room
Smoke Control Systems Using Multi-Channel PWM-Based Microcontroller
Atmega 8. Skema is designed based on microcontroller Atmega 8 and using MQ 2
sensor as an input to detect smoke in the room. Sensor is have a high level of
sensitivity to the two gases are Hydrogen and Ethanol is considered to represent
the gases contained in smoke. When smoke is detected the sensor resistance will
decline, and rise again if smoke is detected density decreases. Once smoke is
detected smoke concentrations measured values are displayed on the LCD and
will drop proportional to the decline in cigarette smoke also detected. Fan speed
will be proportional to the pulse width high is already in the program in
accordance with microcontroller smoke levels were detected in room. This system
has been tested and construction tool is only in the form of simulation.

Keywords: Cigarette Smoke, MQ2 sensor, microcontroller, LCD, PWM

Universitas Sumatera Utara