Sistem Pengukuran Kadar Aseton Dengan Nafas Berbasis Arduino Nano Dengan Tampilan Android
5
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1
Arduino Nano
Arduino merupakan sebuah platform dari physical computing yang bersifat
open source. Pertama-tama perlu dipahami bahwa kata “platform” di sini adalah
sebuah pilihan kata yang tepat. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat
pengembangan, tetapi ia adalah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman
dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah
sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile
menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller
Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang
berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard.Arduino Nano
diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi
3.x) atau ATmega 168 (untuk Arduino versi 2.x). Arduino Nano kurang lebih
memiliki fungsi yang sama dengan Arduino Duemilanove, tetapi dalam paket
yang berbeda. Arduino Nano tidak menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack,
dan dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B. Arduino Nano
dirancang dan diproduksi oleh perusahaan Gravitech.
Gambar 2.1 Bagian Depan Arduino Nano
Universitas Sumatera Utara
6
Gambar 2.2 Bagian Belakang Arduino Nano
2.1.1
Konfigurasi Pin Arduino Nano
Konfigurasi pin Arduino Nano.Arduino Nano memiliki 30 Pin. Berikut
Konfigurasi pin Arduino Nano.
1.
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya
digital.
2.
GND merupakan pin ground untuk catu daya digital.
3.
AREF merupakan Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan
dengan fungsi analogReference().
4.
RESET merupakan Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset
(menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk
menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama
Arduino
5.
Serial RX (0) merupakan pin yang berfungsi sebagai penerima TTL data
serial.
6.
Serial TX (1) merupakan pin yang berfungsi sebagai pengirim TT data
serial.
7.
External Interrupt (Interupsi Eksternal) merupakan pin yang dapat
dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah,
meningkat atau menurun, atau perubahan nilai.
8. Output PWM 8-Bitmerupakan pin yang berfungsi untuk analogWrite( ).
Universitas Sumatera Utara
7
9. SPI merupakan pin yang berfungsi sebagai pendukung komunikasi.
10. LED merupakan pin yang berfungsi sebagai pin yag diset bernilai HIGH,
maka LED akan menyala, ketika pin diset bernilai LOW maka LED
padam. LED Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano.
11. Input Analog (A0-A7) merupakan pin yang berfungsi sebagi pin yang
dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga
memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah
mereka menggunakan fungsi analogReference().
Tabel 2.1 Konfigurasi Pin Arduino Nano
Nomor Pin Arduino Nano
Nama Pin Arduino Nano
1
Digital Pin 1 (TX)
2
Digital Pin 0 (RX)
3 & 28
Reset
4 & 29
GND
5
Digital Pin 2
6
Digital Pin 3 (PWM)
7
Digital Pin 4
8
Digital Pin 5 (PWM)
9
Digital Pin 6 (PWM)
10
Digital Pin 7
11
Digital Pin 8
12
Digital Pin 9 (PWM)
13
Digital Pin 10 (PWM-SS)
Universitas Sumatera Utara
8
Nomor Pin Arduino Nano
Nama Pin Arduino Nano
14
Digitl Pin 11 (PWM-MOSI)
15
Digital Pin 12 (MISO)
16
Digital Pin 13 (SCK)
18
AREF
19
Analog Input 0
20
Analog Input 1
21
Analog Input 2
22
Analog Input 3
23
Analog Input 4
24
Analog Input 5
25
Analog Input 6
26
Analog Input 7
27
VCC
30
Vin
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin Layout Arduino Nano
Universitas Sumatera Utara
9
2.1.2
Spesifikasi Arduino Nano
Berikut ini adalah Spesifikasi yang dimiliki oleh Arduino Nano:
1.
MikrokontrolerAtmel ATmega168 atau ATmega328
2.
5 V Tegangan Operasi
3.
7-12VInput Voltage (disarankan)
4.
6-20VInput Voltage (limit)
5.
Pin Digital I/O14 (6 pin digunakan sebagai output PWM)
6.
8 Pin Input Analog
7.
40 mA Arus DC per pin I/O
8.
Flash Memory16KB (ATmega168) atau 32KB (ATmega328) 2KB
digunakan oleh Bootloader
9.
1 KbyteSRAM (ATmega168) atau 2 Kbyte(ATmega328)
10.
512 ByteEEPROM (ATmega168) atau 1Kbyte (ATmega328)
11.
16 MHz Clock Speed
12.
Ukuran1.85cm x 4.3cm
2.1.3
Sumber Daya Arduino Nano
Arduino Nano dapat diaktifkan melalui koneksi USB Mini-B, atau melalui
catu daya eksternal dengan tegangan belum teregulasi antara 6-20 Volt yang
dihubungkan melalui pin 30 atau pin VIN, atau melalui catu daya eksternal
dengan tegangan teregulasi 5 volt melalui pin 27 atau pin 5V. Sumber daya akan
secara otomatis dipilih dari sumber tegangan yang lebih tinggi. Chip FTDI
FT232L pada Arduino Nano akan aktif apabila memperoleh daya melalui USB,
ketika Arduino Nano diberikan daya dari luar (Non-USB) maka Chip FTDI tidak
aktif dan pin 3.3V pun tidak tersedia (tidak mengeluarkan tegangan), sedangkan
Universitas Sumatera Utara
10
LED TX dan RX pun berkedip apabila pin digital 0 dan 1 berada pada posisi
HIGH.
2.2
Bluetooth HC-05
Modul bluetooth seri HC memiliki banyak jenis atau varian, yang secara
garis besar terbagi menjadi dua yaitu jenis „industrial series‟ yaitu HC-03 dan HC04 serta „civil series‟ yaitu HC-05 dan HC-06. Modul Bluetooth serial, yang
selanjutnya disebut dengan modul BT saja digunakan untuk mengirimkan data
serial TTL via bluetooth.Modul BT ini terdiri dari dua jenis yaitu Master dan
Slave.
Gambar 2.4 Bluetooth HC-05
Seri modul BT HC bisa dikenali dari nomor serinya, jika nomer serinya
genap maka modul BT tersebut sudah diset oleh pabrik, bekerja sebagai slave atau
master dan tidak dapat diubah mode kerjanya, contoh adalah HC-06-S. Modul BT
ini akan bekerja sebagai BT Slave dan tidak bisa diubah menjadi Master,
demikian juga sebaliknya misalnya HC-04M. Default mode kerja untuk modul BT
HC dengan seri genap adalah sebagai Slave.Sedangkan modul BT HC dengan
nomer seri ganjil, misalkan HC-05, kondisi default biasanya diset sebagai Slave
mode, tetapi pengguna bisa mengubahnya menjadi mode Master dengan AT
Command tertentu.
Universitas Sumatera Utara
11
Modul BT yang banyak beredar di sini adalah modul HC-06 atau
sejenisnya dan modul HC-05 dan sejenisnya. Perbedaan utama adalah modul HC06 tidak bisa mengganti mode karena sudah diset oleh pabrik, selain itu tidak
banyak AT Command dan fungsi yang bisa dilakukan pada modul tersebut.
Diantaranya hanya bisa mengganti nama, baud rate dan password saja.
Sedangkan untuk modul HC-05 memiliki kemampuan lebih yaitu bisa
diubah mode kerjanya menjadi Master atau Slave serta diakses dengan lebih
banyak AT Command, modul ini sangat direkomendasikan, terutama dengan
flexibilitasnya dalam pemilihan mode kerjanya.
2.3
Sensor MQ-138
Sensor gas MQ138 adalah SnO2,yang dengan konduktivitas rendah di
udara bersih. Kapantarget Uap Organik ada, konduktivitas Sensor ini lebih tinggi
bersama dengan gaskonsentrasi meningkat. Silakan gunakan electrocircuit
sederhana, Mengkonversi perubahan konduktivitas untuk sesuaisinyal output
konsentrasi gas.MQ138 sensor gas memiliki sensitity tinggi untuk Toluene,
Aseton, Ethanol dan Formaldehyde, juga untuk lainnyauap organik. Sensor dapat
digunakan untuk mendeteksi uap organik yang berbeda, itu adalah dengan biaya
rendah dancocok untuk aplikasi yang berbeda
2.3.1
Karakter Sensor MQ-138
Berikut ini adalah Karakter yang dimiliki oleh Sensor MQ-138:
1. Sensitivitas yang baik untuk Steam Organik
2. Sensitivitas tinggi untuk Toluene, Aseton dan Etanol
Universitas Sumatera Utara
12
3. Panjang hidup dan biaya rendah
4. Drive sirkuit Sederhana
2.3.2
Aplikasi Sensor MQ-138
Berikut ini adalah Aplikasi yang dimiliki oleh Sensor MQ-138:
1 Domestik detektor uap Organik
2 Detektor uap Industri Organik
3 Detektor gas portabel
Gambar 2.5 Konfigurasi Sensor MQ-138
2.3.3
Rangkaian Tes Dasar Sensor MQ-138
Gambar 2.6 Rangkaian Dasar Sensor MQ-138
Universitas Sumatera Utara
13
Di atas adalah rangkaian tes dasar sensor.Sensor perlu menempatkan 2
tegangan,tegangan heater (VH) dan tegangan uji
(VC).VH digunakan
untukmemasok kerja bersertifikatsuhu sensor, sedangkan VC digunakanuntuk
mendeteksi tegangan (VRL) dari tahanan beban(RL) yang merupakan seri dengan
sensor. Itusensor memiliki polaritas cahaya, Vc perlu DCkekuasaan. VC dan VH
bisa menggunakan kekuatan yang samasirkuit dengan prasyarat untuk
menjaminkinerja sensor. Dalam rangka untuk membuatsensor dengan kinerja
yang lebih baik,nilai RL cocok diperlukan:
Kekuatan Sensitivitas tubuh (Ps): Ps = Vc2× Rs / (Rs + RL)2
Tabel 2.2 Data Teknis Sensor MQ-138
Model Nomor.
Type Sensor
Standard Encapsulation
Deteksi Gas
Konsentrasi
Tegangan Lingkaran
Rangkaian
Tegangan Pemanas
Beban Resistance
Pemanasan Resistance
Pemanasan Consumption
Sensing Resistance
Karakter
Kepekaan
Slope
Kelembaban
Kondisi
Rangkaian Tes Standart
Kondisi Waktu
Vc
VH
RL
RH
PH
RS
S
α
MQ-138
Semikonduktor
Bakelite (Black Bakelite)
Toluena, Aseton, Etanol, H2
5 – 500 ppm
≤ 24 V DC
5.0V ± 0.2V AC atau DC
Adjustable
31Ω ± 3Ω (Room Tem.)
≤900mW
2KΩ-20KΩ (di 50ppm Toluene)
Rs (di udara) / Rs (50ppm
Toluene) ≥3
≤0.6≤0.6 (R100ppm/ R50ppm
toluene)
20 ℃ ± 2 ℃; 65% ± 5% RH
Vc: 5.0V ± 0.1V;
VH: 5.0V ± 0.1V
Lebih dari 48 Jam
Universitas Sumatera Utara
14
2.3.4
Karakteristik sensitivitas MQ – 138
Gambar 2.7 Karakteristik Sensitivitas MQ-138
Gambar 2.7
menunjukkankarakteristik sensitivitas khasyang MQ138,
ordinat berarti rasio resistensi dari sensor(Rs / Ro),absis adalah konsentrasi
gas. Rs berartisensor (Rs / Ro), Rs berarti resistansi sensorresistensi dalam gas
yang berbeda, Ro berarti ketahanandi 100ppm Toluene.Semua tes berada di
bawah standar kondisi pengujian.100ppm Toluene, 20 ℃ / 65% RH
2.3.5
Pengaruh Suhu / Kelembaban
Gambar 2.8 Pengaruh Suhu dan Kelembaban
Universitas Sumatera Utara
15
Gambar
2.8
menunjukkan
suhu
yang
khas
dan
kelembaban
karakteristik. Ordinat berarti rasio resistensi (Rs / Ro),. Rs berarti resistansi
sensor di 100ppm Toluenebawah tem berbeda. dan kelembaban.Ro berarti
perlawanan dari sensor di lingkungan100ppm Toluene, 20 ℃ / 65% RH
2.3.6
Struktur dan konfigurasi MQ-138
Struktur dan konfigurasi sensor gas MQ138 ditampilkan sebagai Gambar
2.9 sensor disusun oleh mikro Al2O3 tabung keramik, TinDioksida (SnO2)
lapisan sensitif, mengukur elektroda dan pemanas tetap menjadi kerak yang
dibuatoleh plastik dan stainless steelbersih. Pemanas menyediakan kondisi kerja
yang diperlukan untuk pekerjaan komponen sensitif. The terbungkus MQ-4
memiliki 6 pin, 4dari mereka yang digunakan untuk mengambil sinyal, dan
lainnya 2 digunakan untuk memberikan pemanasan saat ini
Gambar 2.9 Struktur Dan Konfigurasi Sensor Gas MQ138
2.4
LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang
menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan
diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi,kalkulator, atau
Universitas Sumatera Utara
16
pun layar komputer.Pada postingan aplikasi LCD yangdugunakan ialah LCD dot
matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCDsangat berfungsi sebagai penampil
yang nantinya akan digunakan untukmenampilkan status kerja alat.
Gambar 2.10 LCD 2×16
Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi
CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum
transistor ditemukan.LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk
Kristal cair sebagai pemendar cahaya.Pada layar LCD, setiap matrik adalah
susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom.Dengan demikian,
setiap pertemuan baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang
latar (backplane), yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi
dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda trasparan.Dalam keadaan normal,
cairan yang digunakan memiliki warna cerah.
Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi
daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika
berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan
pada mata dibandingkan dengan LCD. Keuntungan dari LCD ini adalah :
Universitas Sumatera Utara
17
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk
membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data
dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses
proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan
instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap
karakter dengan huruf 5x7 dot matrik.Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter
(membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data.Perintah
utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display
Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift. Tabel 2.3 menunjukkan
konfigurasi pin LCD
Tabel 2.3 Konfigurasi Pin LCD
Pin No.
Keterangan
Konfigurasi Hubung
1
GND
Ground
2
VCC
Tegangan +5VDC
3
VEE
Ground
4
RS
Kendali RS
5
RW
Ground
6
E
Kendali E/Enable
7
D0
Bit 0
8
D1
Bit 1
9
D2
Bit 2
Universitas Sumatera Utara
18
10
D3
Bit 3
11
D4
Bit 4
12
D5
Bit 5
13
D6
Bit 6
14
D7
Bit 7
15
A
Anoda (+5VDC)
16
K
Katoda (Ground)
Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa,
Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film Transistor Active Matrix
(TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan daru yang monokrom
hingga yang mampu menampilkan ribuan warna.
2.5
Bahasa Pemrograman Arduino Berbasis Bahasa C
Seperti
yang
telah
dijelaskan
diatas
program
Arduino
sendiri
menggunakan bahasa C. walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman
tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya.
Walaupun demikian, sebagian besar dari paraprogramer profesional masih tetap
memilih bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya:
1.
Bahasa C merupakan bahasa yang powerful dan fleksibel yang telah
terbukti dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan
sistem operasi, pengolah gambar (seperti pembuatan game) dan juga
pembuatan kompilator bahasa pemrograman baru.
Universitas Sumatera Utara
19
2.
Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat dijalankan di
beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita
tulis dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi didalam sistem
operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.
3.
Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan
oleh
programer
berpengalaman
sehingga
kemungkinan
besar library pemrograman telah banyak disediakan oelh pihak luar/lain
dan dapat diperoleh dengan mudah.
4.
Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas
rutin-rutin tertentu yang dinamakan dengan fungsi (function) dan fungsifungsi tersebut dapat digunakan kembali untuk pembuatan programprogram lainnya tanpa harus menulis ulang implementasinya.
5.
Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah (middle level language)
sehingga mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar
muka) ke perangkat keras.
6.
Struktur penulisan program dalam bahasa C harus memiliki fungsi utama,
yang bernama main (). Fungsi inilah yang akan dipanggil pertama kali
pada saat proses eksekusi program. Artinya apabila kita mempunyai fungsi
lain selain fungsi utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil
pada saat digunakan.
Oleh karena itu bahasa C merupakan bahasa prosedural yang menerapakan
konsep runtutan (program dieksekusi per baris dari atas ke bawah secara
berurutan), maka apabila kita menuliskan fungsi-fungsi lain tersebut dibawah
fungsi utama, maka kita harus menuliskan bagian prototipe (prototype), hal ini
Universitas Sumatera Utara
20
dimaksudkan untuk mengenalkan terlebih dahulu kepada kompiler daftar fungsi
yang akan digunakan di dalam program. Namun apabila kita menuliskan fungsifungsi lain tersebut diatas atau sebelum fungsi utama, maka kita tidak perlu lagi
untuk menuliskan bagian prototipe diatas.
Selain itu juga dalam bahasa C kita akan mengenal file header, biasa
ditulis dengan ekstensi h(*.h), adalah file bantuan yang yang digunakan untuk
menyimpan daftar-daftar fungsi yang akan digunakan dalam program. Bagi anda
yang sebelumnya pernah mempelajari bahasa pascal, file header ini serupa dengan
unit. Dalam bahasa C, file header standar yang untuk prosesinput/output adalah
. Perlu sekali untuk diperhatikan bahwa apabila kita menggunakan file
header yang telah disediakan oleh kompilator, maka kita harus menuliskannya
didalam tanda„‟ (misalnya ). Namun apabila menggunakan file
header yang kita buat sendiri, maka file tersebut ditulis diantara tanda “ dan ”
(misalnya “cobaheader.h”). perbedaan antara keduanya terletakpada saat
pencerian file tersebut. Apabila kita menggunakan tanda < >, maka file tersebut
dianggap
berada
pada
direktori
deafault
yang
telah
ditentukan
oleh
kompilator.Sedangkan apabila kita menggunakan tanda “”, maka file header dapat
kita dapat tentukan sendiri lokasinya.
File header yang akan kita gunakan harus kita daftarkan dengan
menggunakan directive#include. Directive #include ini berfungsi untuk memberi
tahu kepada kompilator bahwa program yang kita buat akan menggunakan filefile yang didaftarkan. Berikut ini contoh penggunaan directive #include.
#include
#include
#include”myheader.h”
Universitas Sumatera Utara
21
Setiap kita akan menggunakan fungsi tertentu yang disimpan dalam
sebuah file header, maka kita juga harus mendaftarkan file headernya dengan
menggunakan directive #include. Sebagai contoh, kita akan menggunakan
fungsi getch(
) dalam
program,
maka
kita
harus
mendaftarkan file
header.
2.6 Aseton
Aseton, juga dikenal sebagai propanon, dimetil keton, 2-propanon, propan-2on, dimetilformaldehida, dan β-ketopropana, adalah senyawa berbentuk cairan
yang tidak berwarna dan mudah terbakar. Ia merupakan keton yang paling
sederhana. Aseton larut dalam berbagai perbandingan dengan air, etanol, dietil
eter,dan lain-lain.
Ia sendiri juga merupakan pelarut yang penting. Aseton digunakan untuk
membuat plastik, serat, obat-obatan, dan senyawa-senyawa kimia lainnya. Selain
dimanufaktur secara industri, aseton juga dapat ditemukan secara alami, termasuk
pada tubuh manusia dalam kandungan kecil.
Gas aseton dapat terdeteksi dalam pernafasan manusia sebagai aibat dari
peningkatan kadar glukosa dalam darah yang disebabkan adanya defisiensi insulin
atau menurunnya kemampuan tubuh untuk menggunakan insulin. Aseton
terdeteksi melalui kadar di hati dan paru-paru sehingga dapat dideteksi melalui
pernafasan manusia
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1
Arduino Nano
Arduino merupakan sebuah platform dari physical computing yang bersifat
open source. Pertama-tama perlu dipahami bahwa kata “platform” di sini adalah
sebuah pilihan kata yang tepat. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat
pengembangan, tetapi ia adalah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman
dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah
sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile
menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller
Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang
berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard.Arduino Nano
diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi
3.x) atau ATmega 168 (untuk Arduino versi 2.x). Arduino Nano kurang lebih
memiliki fungsi yang sama dengan Arduino Duemilanove, tetapi dalam paket
yang berbeda. Arduino Nano tidak menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack,
dan dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B. Arduino Nano
dirancang dan diproduksi oleh perusahaan Gravitech.
Gambar 2.1 Bagian Depan Arduino Nano
Universitas Sumatera Utara
6
Gambar 2.2 Bagian Belakang Arduino Nano
2.1.1
Konfigurasi Pin Arduino Nano
Konfigurasi pin Arduino Nano.Arduino Nano memiliki 30 Pin. Berikut
Konfigurasi pin Arduino Nano.
1.
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya
digital.
2.
GND merupakan pin ground untuk catu daya digital.
3.
AREF merupakan Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan
dengan fungsi analogReference().
4.
RESET merupakan Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset
(menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk
menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama
Arduino
5.
Serial RX (0) merupakan pin yang berfungsi sebagai penerima TTL data
serial.
6.
Serial TX (1) merupakan pin yang berfungsi sebagai pengirim TT data
serial.
7.
External Interrupt (Interupsi Eksternal) merupakan pin yang dapat
dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah,
meningkat atau menurun, atau perubahan nilai.
8. Output PWM 8-Bitmerupakan pin yang berfungsi untuk analogWrite( ).
Universitas Sumatera Utara
7
9. SPI merupakan pin yang berfungsi sebagai pendukung komunikasi.
10. LED merupakan pin yang berfungsi sebagai pin yag diset bernilai HIGH,
maka LED akan menyala, ketika pin diset bernilai LOW maka LED
padam. LED Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano.
11. Input Analog (A0-A7) merupakan pin yang berfungsi sebagi pin yang
dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga
memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah
mereka menggunakan fungsi analogReference().
Tabel 2.1 Konfigurasi Pin Arduino Nano
Nomor Pin Arduino Nano
Nama Pin Arduino Nano
1
Digital Pin 1 (TX)
2
Digital Pin 0 (RX)
3 & 28
Reset
4 & 29
GND
5
Digital Pin 2
6
Digital Pin 3 (PWM)
7
Digital Pin 4
8
Digital Pin 5 (PWM)
9
Digital Pin 6 (PWM)
10
Digital Pin 7
11
Digital Pin 8
12
Digital Pin 9 (PWM)
13
Digital Pin 10 (PWM-SS)
Universitas Sumatera Utara
8
Nomor Pin Arduino Nano
Nama Pin Arduino Nano
14
Digitl Pin 11 (PWM-MOSI)
15
Digital Pin 12 (MISO)
16
Digital Pin 13 (SCK)
18
AREF
19
Analog Input 0
20
Analog Input 1
21
Analog Input 2
22
Analog Input 3
23
Analog Input 4
24
Analog Input 5
25
Analog Input 6
26
Analog Input 7
27
VCC
30
Vin
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin Layout Arduino Nano
Universitas Sumatera Utara
9
2.1.2
Spesifikasi Arduino Nano
Berikut ini adalah Spesifikasi yang dimiliki oleh Arduino Nano:
1.
MikrokontrolerAtmel ATmega168 atau ATmega328
2.
5 V Tegangan Operasi
3.
7-12VInput Voltage (disarankan)
4.
6-20VInput Voltage (limit)
5.
Pin Digital I/O14 (6 pin digunakan sebagai output PWM)
6.
8 Pin Input Analog
7.
40 mA Arus DC per pin I/O
8.
Flash Memory16KB (ATmega168) atau 32KB (ATmega328) 2KB
digunakan oleh Bootloader
9.
1 KbyteSRAM (ATmega168) atau 2 Kbyte(ATmega328)
10.
512 ByteEEPROM (ATmega168) atau 1Kbyte (ATmega328)
11.
16 MHz Clock Speed
12.
Ukuran1.85cm x 4.3cm
2.1.3
Sumber Daya Arduino Nano
Arduino Nano dapat diaktifkan melalui koneksi USB Mini-B, atau melalui
catu daya eksternal dengan tegangan belum teregulasi antara 6-20 Volt yang
dihubungkan melalui pin 30 atau pin VIN, atau melalui catu daya eksternal
dengan tegangan teregulasi 5 volt melalui pin 27 atau pin 5V. Sumber daya akan
secara otomatis dipilih dari sumber tegangan yang lebih tinggi. Chip FTDI
FT232L pada Arduino Nano akan aktif apabila memperoleh daya melalui USB,
ketika Arduino Nano diberikan daya dari luar (Non-USB) maka Chip FTDI tidak
aktif dan pin 3.3V pun tidak tersedia (tidak mengeluarkan tegangan), sedangkan
Universitas Sumatera Utara
10
LED TX dan RX pun berkedip apabila pin digital 0 dan 1 berada pada posisi
HIGH.
2.2
Bluetooth HC-05
Modul bluetooth seri HC memiliki banyak jenis atau varian, yang secara
garis besar terbagi menjadi dua yaitu jenis „industrial series‟ yaitu HC-03 dan HC04 serta „civil series‟ yaitu HC-05 dan HC-06. Modul Bluetooth serial, yang
selanjutnya disebut dengan modul BT saja digunakan untuk mengirimkan data
serial TTL via bluetooth.Modul BT ini terdiri dari dua jenis yaitu Master dan
Slave.
Gambar 2.4 Bluetooth HC-05
Seri modul BT HC bisa dikenali dari nomor serinya, jika nomer serinya
genap maka modul BT tersebut sudah diset oleh pabrik, bekerja sebagai slave atau
master dan tidak dapat diubah mode kerjanya, contoh adalah HC-06-S. Modul BT
ini akan bekerja sebagai BT Slave dan tidak bisa diubah menjadi Master,
demikian juga sebaliknya misalnya HC-04M. Default mode kerja untuk modul BT
HC dengan seri genap adalah sebagai Slave.Sedangkan modul BT HC dengan
nomer seri ganjil, misalkan HC-05, kondisi default biasanya diset sebagai Slave
mode, tetapi pengguna bisa mengubahnya menjadi mode Master dengan AT
Command tertentu.
Universitas Sumatera Utara
11
Modul BT yang banyak beredar di sini adalah modul HC-06 atau
sejenisnya dan modul HC-05 dan sejenisnya. Perbedaan utama adalah modul HC06 tidak bisa mengganti mode karena sudah diset oleh pabrik, selain itu tidak
banyak AT Command dan fungsi yang bisa dilakukan pada modul tersebut.
Diantaranya hanya bisa mengganti nama, baud rate dan password saja.
Sedangkan untuk modul HC-05 memiliki kemampuan lebih yaitu bisa
diubah mode kerjanya menjadi Master atau Slave serta diakses dengan lebih
banyak AT Command, modul ini sangat direkomendasikan, terutama dengan
flexibilitasnya dalam pemilihan mode kerjanya.
2.3
Sensor MQ-138
Sensor gas MQ138 adalah SnO2,yang dengan konduktivitas rendah di
udara bersih. Kapantarget Uap Organik ada, konduktivitas Sensor ini lebih tinggi
bersama dengan gaskonsentrasi meningkat. Silakan gunakan electrocircuit
sederhana, Mengkonversi perubahan konduktivitas untuk sesuaisinyal output
konsentrasi gas.MQ138 sensor gas memiliki sensitity tinggi untuk Toluene,
Aseton, Ethanol dan Formaldehyde, juga untuk lainnyauap organik. Sensor dapat
digunakan untuk mendeteksi uap organik yang berbeda, itu adalah dengan biaya
rendah dancocok untuk aplikasi yang berbeda
2.3.1
Karakter Sensor MQ-138
Berikut ini adalah Karakter yang dimiliki oleh Sensor MQ-138:
1. Sensitivitas yang baik untuk Steam Organik
2. Sensitivitas tinggi untuk Toluene, Aseton dan Etanol
Universitas Sumatera Utara
12
3. Panjang hidup dan biaya rendah
4. Drive sirkuit Sederhana
2.3.2
Aplikasi Sensor MQ-138
Berikut ini adalah Aplikasi yang dimiliki oleh Sensor MQ-138:
1 Domestik detektor uap Organik
2 Detektor uap Industri Organik
3 Detektor gas portabel
Gambar 2.5 Konfigurasi Sensor MQ-138
2.3.3
Rangkaian Tes Dasar Sensor MQ-138
Gambar 2.6 Rangkaian Dasar Sensor MQ-138
Universitas Sumatera Utara
13
Di atas adalah rangkaian tes dasar sensor.Sensor perlu menempatkan 2
tegangan,tegangan heater (VH) dan tegangan uji
(VC).VH digunakan
untukmemasok kerja bersertifikatsuhu sensor, sedangkan VC digunakanuntuk
mendeteksi tegangan (VRL) dari tahanan beban(RL) yang merupakan seri dengan
sensor. Itusensor memiliki polaritas cahaya, Vc perlu DCkekuasaan. VC dan VH
bisa menggunakan kekuatan yang samasirkuit dengan prasyarat untuk
menjaminkinerja sensor. Dalam rangka untuk membuatsensor dengan kinerja
yang lebih baik,nilai RL cocok diperlukan:
Kekuatan Sensitivitas tubuh (Ps): Ps = Vc2× Rs / (Rs + RL)2
Tabel 2.2 Data Teknis Sensor MQ-138
Model Nomor.
Type Sensor
Standard Encapsulation
Deteksi Gas
Konsentrasi
Tegangan Lingkaran
Rangkaian
Tegangan Pemanas
Beban Resistance
Pemanasan Resistance
Pemanasan Consumption
Sensing Resistance
Karakter
Kepekaan
Slope
Kelembaban
Kondisi
Rangkaian Tes Standart
Kondisi Waktu
Vc
VH
RL
RH
PH
RS
S
α
MQ-138
Semikonduktor
Bakelite (Black Bakelite)
Toluena, Aseton, Etanol, H2
5 – 500 ppm
≤ 24 V DC
5.0V ± 0.2V AC atau DC
Adjustable
31Ω ± 3Ω (Room Tem.)
≤900mW
2KΩ-20KΩ (di 50ppm Toluene)
Rs (di udara) / Rs (50ppm
Toluene) ≥3
≤0.6≤0.6 (R100ppm/ R50ppm
toluene)
20 ℃ ± 2 ℃; 65% ± 5% RH
Vc: 5.0V ± 0.1V;
VH: 5.0V ± 0.1V
Lebih dari 48 Jam
Universitas Sumatera Utara
14
2.3.4
Karakteristik sensitivitas MQ – 138
Gambar 2.7 Karakteristik Sensitivitas MQ-138
Gambar 2.7
menunjukkankarakteristik sensitivitas khasyang MQ138,
ordinat berarti rasio resistensi dari sensor(Rs / Ro),absis adalah konsentrasi
gas. Rs berartisensor (Rs / Ro), Rs berarti resistansi sensorresistensi dalam gas
yang berbeda, Ro berarti ketahanandi 100ppm Toluene.Semua tes berada di
bawah standar kondisi pengujian.100ppm Toluene, 20 ℃ / 65% RH
2.3.5
Pengaruh Suhu / Kelembaban
Gambar 2.8 Pengaruh Suhu dan Kelembaban
Universitas Sumatera Utara
15
Gambar
2.8
menunjukkan
suhu
yang
khas
dan
kelembaban
karakteristik. Ordinat berarti rasio resistensi (Rs / Ro),. Rs berarti resistansi
sensor di 100ppm Toluenebawah tem berbeda. dan kelembaban.Ro berarti
perlawanan dari sensor di lingkungan100ppm Toluene, 20 ℃ / 65% RH
2.3.6
Struktur dan konfigurasi MQ-138
Struktur dan konfigurasi sensor gas MQ138 ditampilkan sebagai Gambar
2.9 sensor disusun oleh mikro Al2O3 tabung keramik, TinDioksida (SnO2)
lapisan sensitif, mengukur elektroda dan pemanas tetap menjadi kerak yang
dibuatoleh plastik dan stainless steelbersih. Pemanas menyediakan kondisi kerja
yang diperlukan untuk pekerjaan komponen sensitif. The terbungkus MQ-4
memiliki 6 pin, 4dari mereka yang digunakan untuk mengambil sinyal, dan
lainnya 2 digunakan untuk memberikan pemanasan saat ini
Gambar 2.9 Struktur Dan Konfigurasi Sensor Gas MQ138
2.4
LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang
menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan
diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi,kalkulator, atau
Universitas Sumatera Utara
16
pun layar komputer.Pada postingan aplikasi LCD yangdugunakan ialah LCD dot
matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCDsangat berfungsi sebagai penampil
yang nantinya akan digunakan untukmenampilkan status kerja alat.
Gambar 2.10 LCD 2×16
Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi
CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum
transistor ditemukan.LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk
Kristal cair sebagai pemendar cahaya.Pada layar LCD, setiap matrik adalah
susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom.Dengan demikian,
setiap pertemuan baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang
latar (backplane), yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi
dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda trasparan.Dalam keadaan normal,
cairan yang digunakan memiliki warna cerah.
Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi
daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika
berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan
pada mata dibandingkan dengan LCD. Keuntungan dari LCD ini adalah :
Universitas Sumatera Utara
17
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk
membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data
dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses
proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan
instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap
karakter dengan huruf 5x7 dot matrik.Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter
(membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data.Perintah
utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display
Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift. Tabel 2.3 menunjukkan
konfigurasi pin LCD
Tabel 2.3 Konfigurasi Pin LCD
Pin No.
Keterangan
Konfigurasi Hubung
1
GND
Ground
2
VCC
Tegangan +5VDC
3
VEE
Ground
4
RS
Kendali RS
5
RW
Ground
6
E
Kendali E/Enable
7
D0
Bit 0
8
D1
Bit 1
9
D2
Bit 2
Universitas Sumatera Utara
18
10
D3
Bit 3
11
D4
Bit 4
12
D5
Bit 5
13
D6
Bit 6
14
D7
Bit 7
15
A
Anoda (+5VDC)
16
K
Katoda (Ground)
Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa,
Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film Transistor Active Matrix
(TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan daru yang monokrom
hingga yang mampu menampilkan ribuan warna.
2.5
Bahasa Pemrograman Arduino Berbasis Bahasa C
Seperti
yang
telah
dijelaskan
diatas
program
Arduino
sendiri
menggunakan bahasa C. walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman
tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya.
Walaupun demikian, sebagian besar dari paraprogramer profesional masih tetap
memilih bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya:
1.
Bahasa C merupakan bahasa yang powerful dan fleksibel yang telah
terbukti dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan
sistem operasi, pengolah gambar (seperti pembuatan game) dan juga
pembuatan kompilator bahasa pemrograman baru.
Universitas Sumatera Utara
19
2.
Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat dijalankan di
beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita
tulis dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi didalam sistem
operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.
3.
Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan
oleh
programer
berpengalaman
sehingga
kemungkinan
besar library pemrograman telah banyak disediakan oelh pihak luar/lain
dan dapat diperoleh dengan mudah.
4.
Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas
rutin-rutin tertentu yang dinamakan dengan fungsi (function) dan fungsifungsi tersebut dapat digunakan kembali untuk pembuatan programprogram lainnya tanpa harus menulis ulang implementasinya.
5.
Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah (middle level language)
sehingga mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar
muka) ke perangkat keras.
6.
Struktur penulisan program dalam bahasa C harus memiliki fungsi utama,
yang bernama main (). Fungsi inilah yang akan dipanggil pertama kali
pada saat proses eksekusi program. Artinya apabila kita mempunyai fungsi
lain selain fungsi utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil
pada saat digunakan.
Oleh karena itu bahasa C merupakan bahasa prosedural yang menerapakan
konsep runtutan (program dieksekusi per baris dari atas ke bawah secara
berurutan), maka apabila kita menuliskan fungsi-fungsi lain tersebut dibawah
fungsi utama, maka kita harus menuliskan bagian prototipe (prototype), hal ini
Universitas Sumatera Utara
20
dimaksudkan untuk mengenalkan terlebih dahulu kepada kompiler daftar fungsi
yang akan digunakan di dalam program. Namun apabila kita menuliskan fungsifungsi lain tersebut diatas atau sebelum fungsi utama, maka kita tidak perlu lagi
untuk menuliskan bagian prototipe diatas.
Selain itu juga dalam bahasa C kita akan mengenal file header, biasa
ditulis dengan ekstensi h(*.h), adalah file bantuan yang yang digunakan untuk
menyimpan daftar-daftar fungsi yang akan digunakan dalam program. Bagi anda
yang sebelumnya pernah mempelajari bahasa pascal, file header ini serupa dengan
unit. Dalam bahasa C, file header standar yang untuk prosesinput/output adalah
. Perlu sekali untuk diperhatikan bahwa apabila kita menggunakan file
header yang telah disediakan oleh kompilator, maka kita harus menuliskannya
didalam tanda„‟ (misalnya ). Namun apabila menggunakan file
header yang kita buat sendiri, maka file tersebut ditulis diantara tanda “ dan ”
(misalnya “cobaheader.h”). perbedaan antara keduanya terletakpada saat
pencerian file tersebut. Apabila kita menggunakan tanda < >, maka file tersebut
dianggap
berada
pada
direktori
deafault
yang
telah
ditentukan
oleh
kompilator.Sedangkan apabila kita menggunakan tanda “”, maka file header dapat
kita dapat tentukan sendiri lokasinya.
File header yang akan kita gunakan harus kita daftarkan dengan
menggunakan directive#include. Directive #include ini berfungsi untuk memberi
tahu kepada kompilator bahwa program yang kita buat akan menggunakan filefile yang didaftarkan. Berikut ini contoh penggunaan directive #include.
#include
#include
#include”myheader.h”
Universitas Sumatera Utara
21
Setiap kita akan menggunakan fungsi tertentu yang disimpan dalam
sebuah file header, maka kita juga harus mendaftarkan file headernya dengan
menggunakan directive #include. Sebagai contoh, kita akan menggunakan
fungsi getch(
) dalam
program,
maka
kita
harus
mendaftarkan file
header.
2.6 Aseton
Aseton, juga dikenal sebagai propanon, dimetil keton, 2-propanon, propan-2on, dimetilformaldehida, dan β-ketopropana, adalah senyawa berbentuk cairan
yang tidak berwarna dan mudah terbakar. Ia merupakan keton yang paling
sederhana. Aseton larut dalam berbagai perbandingan dengan air, etanol, dietil
eter,dan lain-lain.
Ia sendiri juga merupakan pelarut yang penting. Aseton digunakan untuk
membuat plastik, serat, obat-obatan, dan senyawa-senyawa kimia lainnya. Selain
dimanufaktur secara industri, aseton juga dapat ditemukan secara alami, termasuk
pada tubuh manusia dalam kandungan kecil.
Gas aseton dapat terdeteksi dalam pernafasan manusia sebagai aibat dari
peningkatan kadar glukosa dalam darah yang disebabkan adanya defisiensi insulin
atau menurunnya kemampuan tubuh untuk menggunakan insulin. Aseton
terdeteksi melalui kadar di hati dan paru-paru sehingga dapat dideteksi melalui
pernafasan manusia
Universitas Sumatera Utara