bab ii kajian pustaka 2.1 tinjauan...
TRANSCRIPT
5
BAB II
KAJIAN PUSTAKA.
2.1 Tinjauan Mutakhir
Penelitian ini diperuntukkan untuk Tugas Akhir penulis dengan judul
”Detektor Kebocoran Tabung LPG Menggunakan Sensor MQ-2 Berbasis
Mikrokontroler ATMega 328”. Penelitian ini mengacu pada sumber dan tinjauan
yang sudah ada, dimana penulis menggunakan metode dan simulasi yang berbeda,
sesuai dengan permasalahan yang akan dibahas. Dari perbandingan tersebut akan
terlihat perbedaan penelitian dengan yang akan dilakukan penulis. Berikut
merupakan uraian singkat referensi tersebut:
Penelitian yang berjudul “Alat Pendeteksi Gas LPG dengan Sensor TGS
2610 Berbasis Mikrokontroler ATmega8535” oleh Okta Purnama Maulana dan
Ruli Adi Ramdan; Teknik Elektro; Universitas Negeri Jakarta, Jakarta; 2011
membahas tentang rancang dan bangun sebuah perangkat yang dapat memberikan
informasi dari status tabung gas LPG. Sistem mikrokontroler yang dipergunakan
adalah mikrokontroler ATMega8535 dengan memori 8KB flash, 512 byte SRAM,
512 byte EEPROM. Pada penelitian ini didapatkan hasil: 1) Untuk buka tutup
katup dibutuhkan push button yang dihubungkan dengan solenoid sebagai katup
buka tutup gas. 2) Penggunaan mikrokontroler sebagai kontrol dari sebuah alat
dengan berbasiskan AVR ATMega8535, maka dibutuhkan 3 proses penting,
yaitu: proses masukan (sensor) menggunakan sensor TGS2610, proses
pengolahan data (mikrokontroler) menggunakan AVR ATMega8535, dan proses
keluaran menggunakan tampilan berbasis LCD, blower, kipas dan buzzer.
[http://www.docstoc.com/docs/159407893/Jurnal-Alat-Pendeteksi-kebocoran-gas-
LPG]
Pada penelitian ini penulis membuat detektor kebocoran tabung LPG
dengan menggunakan sensor LPG yang lebih murah dibandingkan TGS 2610
yang dapat mendeteksi kebocoran tabung LPG dengan baik juga dimana pada
bulan april tahun 2015 harga sensor TGS 2610 seharga Rp. 326.500 sedangkan
harga sensor MQ-2 seharga Rp. 42.500. [http://www.digiwarestore.com]
6
2.2 Tinjauan Pustaka
2.2.1 Pengertian Mikrokontroler
Secara umum, mikrokontroler adalah sistem mikroprosesor lengkap yang
terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dengan mikroprosesor
serba guna, yang biasa digunakan dalam sebuah PC. Karena sebuah
mikrokontroler umumnya telah berisi komponen pendukung sistem minimal
mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O. Mikrokontroler adalah suatu
alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali
dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja
mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data.
Mikrokontroler merupakan komputer di dalam chip yang digunakan untuk
mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.
Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem
elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen
pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya
terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Gambar 2.1 merupakan salah
satu contoh mikrokontroler.
Gambar 2.1 Mikrokontroler [http://www.protostack.com,2014]
7
Mikrokontroler populer yang pertama dibuat oleh Intel pada tahun 1976,
yaitu mikrokontroler 8-bit Intel 8748. Mikrokontroler tersebut adalah bagian dari
keluarga mikrokontroler MCS-48. Sebelumnya, Texas instruments telah
memasarkan mikrokontroler 4-bit pertama yaitu TMS 1000 pada tahun 1974.
TMS 1000 yang mulai dibuat sejak 1971 adalah mikrokomputer dalam sebuah
chip, lengkap dengan RAM dan ROM.
Mikrokontroler (pengendali mikro) adalah sistem mikroprosesor lengkap
yang terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dengan
mikroprosesor serba guna yang digunakan dalam sebuah PC, karena sebuah
mikrokontroler umumnya telah berisi komponen sistem minimal mikroprosesor,
yaitu memori, register dan antarmuka I/O yang terintegrasi bersama
mikroprosesornya sendiri dalam sebuah chip.
Ditinjau dari segi arsitekturnya, mikroprosesor hanya merupakan single chip
CPU, sedangkan mikrokontroler dalam IC-nya selain CPU juga terdapat device
lain yang memungkinkan mikrokontroler berfungsi sebagai suatu single chip
computer. Dalam sebuah IC mikrokontroler telah terdapat ROM, RAM, EPROM,
serial interface dan paralel interface, timer, interrupt controller, converter analog
ke digital, dan lainnya (tergantung feature yang melengkapi mikrokontroler
tersebut).
Sedangkan dari segi aplikasinya, mikroprosessor hanya berfungsi sebagai
Central Processing Unit yang menjadi otak komputer, sedangkan mikrokontroler,
dalam bentuknya yang mungil, pada umumnya ditujukan untuk melakukan tugas–
tugas yang berorientasi kontrol pada rangkaian yang membutuhkan jumlah
komponen minimum dan biaya rendah (low cost).
2.2.2 Mikrokontroler Board Arduino UNO Rev3 (ATMega 328)
Mikrokontroler Arduino adalah sebuah platform dari physical computing
yang bersifat open source. yang dimaksud platform dari physical computing
adalah sebuah sistem atau perangkat fisik yang menggunakan software dan
hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari
8
lingkungan dan merespon balik. Physical computing merupakan sebuah konsep
untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat
alaminya gabungan dari sistem analog dengan dunia digital. Dengan konsep inilah
maka sistem dapat diaplikasikan dalam desain – desain alat atau projek-projek
yang menggunakan sensor dan mikrokontroler. Dan yang dimaksud dengan sifat
arduino yang open source dimana tidak hanya software saja yang open source
melainkan hardware pun open source adalah diagram rangkaian elektronik
arduino yang digratiskan kepada semua orang. Kita bisa bebas men-download
gambarnya, membeli komponen-komponennya, membuat PCB-nya dan
merangkainya sendiri tanpa harus membayar kepada para pembuat Arduino.
Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi arduino
merupakan 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 mikrokontroler. Secara umum Arduino terdiri
dari dua bagian, yaitu :
1. Hardware ( papan input/output (I/O)).
2. Software ( Software Arduino meliputi IDE untuk menulis program, driver
untuk koneksi dengan komputer, contoh program dan library untuk
pengembangan program). Hardware pada arduino yang dimaksud berupa
seperangkat sistem komponen yang telah terkombinasi dengan mikrokontroler
sebagai otak dari sistem dan antarmuka (interface) yang akan menghubungkan
sistem mikrokontroler dengan sistem computer. Komponen utama di dalam papan
Arduino adalah sebuah mikrokontroler 8 bit dengan merk ATmega yang dibuat
oleh perusahaan Atmel Corporation. Jenis arduino yang digunakan adalah
arduino uno yang memiliki mikrokontroler ATmega 328 sebagai kontrol
utamanya. Pada gambar 2.2 diperlihatkan diagram blok sederhana dari
mikrokontroler ATMega 328 yang dipakai pada Arduino Uno.
9
Gambar 2.2 Diagram Blok Mikrokontroler ATmega 328
Penjelasan diagram blok pada gambar 2.2 adalah sebagai berikut:
1. Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka
yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan RS-
485.
2. 2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan),
digunakan oleh variable-variabel di dalam program.
3. 32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk
menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory
juga menyimpan bootloader. Bootloader adalah program inisiasi yang ukurannya
kecil, dijalankan oleh CPU saat daya dihidupkan. Setelah bootloader selesai
dijalankan, berikutnya program di dalam RAM akan dieksekusi.
4. 1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data yang
tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan Arduino.
5. Central Processing Unit (CPU), bagian dari mikrokontroler untuk
menjalankan setiap instruksi dari program.
6. Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog,
dan mengeluarkan data (output) digital atau analog. Tampilan papan PCB dari
arduino uno dapat dilihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 merupakan bentuk papan arduino uno.
10
Gambar 2.3 Papan Arduino Uno [arduino.cc,2014]
2.2.2.1 Empat belas pin input/output digital (0-13)
Empat belas pin I/O digital berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur
oleh program. Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi
sebagai pin analog output dimana tegangan output-nya dapat diatur. Nilai sebuah
pin output analog dapat diprogram antara 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai
tegangan 0 – 5V.
2.2.2.2 USB
USB pada board arduino berfungsi untuk:
a. Memuat program dari komputer ke dalam papan sirkuit.
b. Komunikasi serial antara papan dan computer
c. Memberi daya listrik kepada papan
Gambar 2.4 USB B pada Board Arduino [digikey.com,2014]
11
2.2.3 Sensor MQ-2
Sensor MQ-2 merupakan sensor gas yang dapat mendeteksi gas butana,
LPG, metana, alkohol, hidrogen dan asap. Berdasarkan waktu responnya,
pengukuran dapat dilakukan dengan cepat karena sensor ini sangat sensitif
terhadap gas yang bersifat cepat terbakar. Sensitifitas sensor MQ-2 ini juga dapat
diatur dengan menggunakan trimpot yang terdapat pada sensor MQ-2 sendiri.
Untuk mengkalibrasikan sensor ini dengan 1000 ppm LPG direkomendasikan
menggunakan beban resistansi sebesar 20 kΩ (5 kΩ – 47 kΩ). [datasheet sensor
MQ-2]
Gambar. 2.5 Sensor MQ-2 [playground.arduino.cc,2014]
Gambar 2.6 merupakan struktur dan konfigurasi daripada sensor MQ-2.
Gambar 2.6 Struktur dan konfigurasi sensor gas MQ-2
[www.seeedstudio.com/depot/datasheet/MQ-2.pdf]
12
2.2.4 Buzzer
Buzzer merupakan suatu perangkat sinyal yang dapat mengeluarkan suara
apabila adanya getaran listrik yang kemudian dikonversikan menjadi getaran
suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker.
Buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian
kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi
akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas
magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma, maka setiap gerakan
kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat
udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai
indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat
(alarm). Gambar 2.7 merupakan bentuk dari buzzer yang akan digunakan. Gambar
2.8 merupakan rangkaian komponen atau struktur dari buzzer.
Gambar. 2.7 Buzzer [r-dy-techno-blogspot.com,2014]
Gambar 2.8 Struktur Buzzer [Datasheet Buzzer Piezoelectric Sound,2014]
13
2.2.5 Kipas DC
Pada dasarnya kipas digunakan untuk menyejukkan udara dan juga dapat
digunakan untuk mengeringkan sesuatu apabila dihubungkan dengan komponen
penghasil panas. Namun dalam penelitian ini, kipas digunakan sebagai pembuang
atau penyebar gas mudah terbakar yang terkumpul agar tidak mendekati sumber
api. Kipas DC ini terbagi menjadi tiga bagian yaitu;
a. PCB (Printed Circuit Board), yaitu papan rangkaian elektronik yang berisi
tembaga sebagai media pembuatan jalur rangkaian yang dapat
menghubungkan komponen elektronik. Pada rangkaian kipas DC, PCB
berfungsi untuk menghubungkan masing – masing komponen elektronik
dan menghantarkan daya dari power supply menuju baling – baling agar
baling – baling (fan) dapat berputar.
b. Core, yaitu inti lilitan yang dapat menghasilkan tenaga dorong (force),
untuk memutar impeller
c. Impeller, yaitu baling-baling yang bisa berputar.
Gambar 2.9 Kipas DC [id.aliexpress.com,2014]
14
Gambar 2.10 PCB dan Core Kipas DC [belajardcfanmotor.blogspot.com,2014]
Gambar 2.11 Impeller dan Motor [belajardcfanmotor.blogspot.com,2014]
2.2.6 LCD
Liquid Crystal Display atau sering disebut sebagai LCD adalah suatu jenis
media tampil, yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah
digunakan di berbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi,
kalkulator, atau pun layar komputer. LCD yang digunakan ialah LCD dengan
jumlah karakter 2 x 16. LCD berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan
digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Warna dari LCD sendiri bisa
bermacam – macam, dari yang 1 warna (monokrom) sampai yang 65.000 warna.
Pola LCD juga bisa bervariasi, dari pola yang membentuk display 7 Segmen
(misalnya LCD pada jam tangan) sampai LCD yang bisa menampilkan
karakter/teks dan LCD yang bisa menampilkan gambar.[2008.Usman]
15
2.2.6.1 Fitur LCD 16 x 2
Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah ;
a. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
b. Mempunyai 192 karakter tersimpan.
c. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
d. Dilengkapi dengan back light.
Gambar 2.12 Bentuk Fisik LCD 16 x 2 [seedstudio.com,2014]
2.2.7 Relay
Relay merupakan suatu komponen output yang sering digunakan pada
beberapa peralatan elektronika. Relay berfungsi sebagai saklar (switch) elektrik
yang bekerja berdasarkan medan magnet untuk menghubungkan atau memutuskan
aliran arus listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu.
Relay terdiri dari suatu lilitan dan switch mekanik. Berikut merupakan susunan
kontak pada relay;
a. Normally Open (NO): Posisi saklar relay terhubung ke terminal NO. Posisi ini
terjadi karena mendapat tegangan dari elektromagnet.
b. Normally Close (NC): Posisi saklar relay yang terhubung ke terminal NC.
Posisi ini terjadi karena tidak mendapatkan tegangan dari elektromagnet.
c. ChangeOver : Posisi changeover merupakan kondisi dimana saklar relay
berubah dari NC ke NO atau sebaliknya. Kondisi ini terjadi karena sumber
tegangan diberikan ke elektromagnet atau pada saat sumber tegangan diputus
dari elektromagnet relay.
16
Gambar 2.13 Bentuk Relay [www.futurlec.com,2014]
Gambar 2.14 Skema Relay SPDT
Pada gambar 2.14 dapat dijelaskan pada nomor 1 dan 2 terdapat kumparan
sebagai driver, ketika nomor 1 dan 2 belum dilewati arus, maka terminal 3 dan 5
akan tersambung, dan ketika nomor 1 dan 2 dilewati arus maka plat 3 akan
berpindah sehingga terminal 3 dan 4 akan tersambung.
2.2.8 Resistor
Resistor merupakan komponen elektronik yang sering dipergunakan pada
rangkaian elektronik. Pada dasarnya resistor adalah komponen elektronik yang
memiliki nilai tahanan, hambatan atau resistansi yang berfungsi untuk membatasi
dan mengatur arus listrik pada suatu rangkaian elektronika. Fungsi-fungsi resistor
adalah sebagai berikut:
a. Sebagai pembatas arus listrik
b. Sebagai pengatur arus listrik
NC NO
17
c. Sebagai pembagi tegangan listrik
d. Sebagai penurun tegangan listrik
Gambar 2.15 Resistor [www.learn.sparkfun.com,2014]
2.2.9 Adaptor
Adaptor atau catu daya merupakan sebuah rangkaian yang berguna untuk
mengubah tegangan dan arus bolak – balik (AC) menjadi tegangan dan arus
langsung DC. Adaptor merupakan sebuah alternatif pengganti dari tegangan DC
(baterai, aki). Adaptor juga banyak digunakan dalam alat sebagai catu daya,
layaknya amplifier, radio, pesawat televisi mini dan perangkat elektronik lainnya.
[id.wikipedia.org/wiki/Adaptor, 2014]
Gambar 2.16 Adaptor [id.wikipedia.org,2014]