sistem monitoring konsentrasi partikulat
TRANSCRIPT
TUGAS AKHIR
SISTEM MONITORING KONSENTRASI
PARTIKULAT
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun oleh:
LAWI SEPTIANI
NIM: 165114052
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
i
TUGAS AKHIR
SISTEM MONITORING KONSENTRASI
PARTIKULAT
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun oleh:
LAWI SEPTIANI
NIM: 165114052
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
FINAL PROJECT
PARTICULATE CONCENTRATION MONITORING
SYSTEM
In a partial fulfilment of the requirements
for the degree of Sarjana Teknik
Department of Electrical Engineering
Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University
LAWI SEPTIANI
NIM: 165114052
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
“Sekalipun aku dapat berkata-kata dengan semua bahasa manusia dan bahasa malaikat,
tetapi jika aku tidak mempunyai kasih,
aku sama dengan gong yang berkumandang dan canang yang gemerincing”
-1Kor 13:1
Skripsi ini saya persembahkan untuk:
Tuhan Yesus Kristus yang selalu memberikan berkat dan pelindungan-Nya,
Kedua orang tua tercinta selalu mendukung dan mengasihi,
Seluruh teman, sahabat, dan orang-orang terdekat
yang selalu memberikan bantuan dan dukungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
INTISARI
Konsentrasi partikulat (PM) merupakan salah satu polutan yang dapat
membahayakan kesehatan manusia. Pada kota-kota besar yang padat akan kendaraan
bermotor atau aktivitas gunung berapi memiliki tingkat konsentrasi partikulat di udara
cukup tinggi. Alat monitoring konsentrasi partikulat digunakan untuk pemantauan
konsentrasi partikulat berbahaya di udara. Data konsentrasi partikulat dapat di monitoring
pada jarak dekat maupun jarak jauh (Internet Of Things) serta disimpan untuk dilakukan
analisis.
Proses kerja sistem monitoring konsentrasi partikulat dimulai dengan pengukuran
konsentrasi PM2.5 dan PM10 menggunakan sensor menembakkan laser ke udara. Data hasil
pengukuran konsentrasi partikulat diolah dalam ESP32. Proses pengolahan data pada
ESP32 meliputi penampilan data konsentrasi pada LCD dan analisis air quality index
(AQI) pada LED, penyimpanan data, dan pengiriman data pada web server.
Sistem pengukuran konsentrasi PM2.5 dan PM10 dapat berjalan dengan baik, dengan
kesalahan relatif sebesar 8,14% untuk PM10 dan 13,75% untuk PM2.5. Data hasil
pengukuran dan perhitungan AQI mampu ditampikan pada LCD dan LED. Data hasil
pengukuran dapat disimpan dalam file data logger. Sistem monitoring melalui halaman
web (IoT) berjalan dengan baik.
Kata Kunci : Monitoring, konsentrasi partikulat, ESP32, Internet Of Things
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
ABSTRACT
Particulate concentration (PM) is one of the pollutants that can endanger human
health. In the metropolis of high density with transportation or volcano activity had a high
concentration of particulate matter. Particulate concentration monitoring devices are used
to monitoring concentrations of hazardous particulates. Particulate concentration data can
be monitored at close range or long distance (Internet of Things) and stored data for
analysis.
Process of monitoring particulate concentration system begins with the
measurement of PM2.5 and PM10 concentrations using sensors with laser scattering. Data
from measurement of particulate concentration is processed in ESP32. Data processing in
ESP32 includes the display of concentration data on the LCD and analysis of air quality
index (AQI) on the LED, data storage, and data transmission on the web server.
PM2.5 and PM10 concentration measurement systems work well, with a relative
error is 8,14% for PM10 and 13,75% for PM2.5. The measurement results and AQI
calculations can be displayed on the LCD and LED. Measurement data can be stored in a
data logger file. The web page monitoring system (IoT) is running well.
Keyword : Monitoring, particulate matter (PM), ESP32, Internet Of Things
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
DAFTAR ISI
TUGAS AKHIR ..................................................................................................................... i
FINAL PROJECT ................................................................................................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................................. iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................................ v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ..................................................... vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................................................... vii
INTISARI ........................................................................................................................... viii
ABSTRACT ......................................................................................................................... ix
KATA PENGANTAR ........................................................................................................... x
DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... xv
DAFTAR TABEL ............................................................................................................. xvii
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................................... 1
1.1 LATAR BELAKANG ................................................................................................................................. 1
1.2 TUJUAN DAN MANFAAT ......................................................................................................................... 2
1.3 BATASAN MASALAH .............................................................................................................................. 2
1.4 METODE PENELITIAN............................................................................................................................. 2
BAB II DASAR TEORI ........................................................................................................ 4
2.1 PARTICULATE MATTER (PM) .................................................................................................................. 4
2.2 MODUL SENSOR PARTIKULAT PMS5003 [12] .......................................................................................... 6
2.3 ESP WROOM 32 ............................................................................................................................... 7
2.3.1 SPESIFIKASI ESP WROOM 32 [13] ........................................................................................................ 7
2.3.2 PIN ESP WROOM32 .......................................................................................................................... 7
2.4 RTC (REAL TIME CLOCK) DS3231 [14] ................................................................................................... 9
2.5 LED (LIGHT EMITTING DIODE) [15] ....................................................................................................... 10
2.6 LCD 16X2 ........................................................................................................................................ 11
2.7 MODUL MICROSD CARD ..................................................................................................................... 12
2.8 HTML (HYPERTEXT MARKUP LANGUAGE) .............................................................................................. 13
2.9 WEB SERVER [22] .............................................................................................................................. 15
2.10 JAVASCRIPT ....................................................................................................................................... 16
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
2.10.1 AJAX ............................................................................................................................................... 17
BAB III RANCANGAN PENELITIAN ............................................................................. 18
3.1 BLOK DIAGRAM .................................................................................................................................. 18
3.2 PERANCANGAN DESAIN BOX SISTEM MONITORING PARTIKULAT .................................................................. 19
3.3 PERANCANGAN PERANGKAT KERAS ........................................................................................................ 19
3.3.1 PERANCANGAN SENSOR PARTIKULAT PMS5003 ...................................................................................... 20
3.3.2 MODUL MICROSD CARD ...................................................................................................................... 20
3.3.3 RTC DS3231 .................................................................................................................................... 20
3.3.4 PERANCANGAN LCD 16X2 ................................................................................................................... 21
3.3.5 LED INDIKATOR ................................................................................................................................. 22
3.4 PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK ....................................................................................................... 22
3.4.1 PERANCANGAN DIAGRAM ALIR UTAMA .................................................................................................. 23
3.4.2 DIAGRAM ALIR DESAIN WEB ................................................................................................................ 24
3.4.3 PERANCANGAN DIAGRAM ALIR SUB-RUTIN SET WAKTU RTC ..................................................................... 25
3.4.4 PERANCANGAN DIAGRAM ALIR SUB-RUTIN PENGAMBILAN DATA SENSOR PARTIKULAT ................................... 26
3.4.5 PERANCANGAN DIAGRAM SUB-RUTIN ALIR PENYIMPANAN DATA ................................................................ 27
3.4.6 PERANCANGAN DIAGRAM ALIR SUB-RUTIN PENGIRIMAN DATA .................................................................. 28
3.4.7 PERANCANGAN DIAGRAM ALIR SUB-RUTIN MENAMPILKAN DATA ............................................................... 29
3.4.8 PERANCANGAN TAMPILAN HALAMAN WEB ............................................................................................. 32
BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN ................................................ 33
4.1 PERUBAHAN PERANCANGAN ................................................................................................................. 33
4.1.1 PERUBAHAN PERANCANGAN DESAIN BOX ALAT ....................................................................................... 33
4.1.2 PERUBAHAN PERANCANGAN LCD 16X2 ................................................................................................. 34
4.1.3 PERUBAHAN PERANCANGAN LED INDIKATOR ........................................................................................... 34
4.1.4 PERUBAHAN DIAGRAM ALIR SUB-RUTIN SET WAKTU RTC ......................................................................... 35
4.2 SISTEM MONITORING ALAT .................................................................................................................. 35
4.2.1 SISTEM PENGUKURAN KONSENTRASI PARTIKULAT ..................................................................................... 36
4.2.1.1 PENGUJIAN KONSENTRASI PM2.5 DAN PM10 ........................................................................................... 36
4.2.1.2 PENGUJIAN PROSES PENAMPIL DATA PADA LCD DAN LED INDIKATOR .......................................................... 39
4.2.1.3 PENGUJIAN PROSES PENAMPIL DATA PADA HALAMAN WEB ....................................................................... 40
4.3 PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN PERANGKAT LUNAK .................................................................................. 42
4.3.1 PROGRAM MEMBUAT ACCES POINT DAN SERVER ..................................................................................... 42
4.3.2 PROGRAM DESAIN HALAMAN WEB ........................................................................................................ 43
4.3.3 PROGRAM SET WAKTU RTC .................................................................................................................. 45
4.4.3.1 PENGUJIAN PROSES SET WAKTU RTC ...................................................................................................... 46
4.3.4 PROGRAM PENGUKURAN KONSENTRASI PARTIKULAT ................................................................................. 47
4.3.5 PROGRAM PENYIMPANAN DATA............................................................................................................ 50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
4.3.5.1 PENGUJIAN PROSES PENYIMPANAN DATA ............................................................................................... 50
4.3.6 PROGRAM PENGIRIMAN DATA .............................................................................................................. 51
4.3.7 PROGRAM PENAMPIL DATA .................................................................................................................. 52
BAB V KESIMPULAN ...................................................................................................... 55
5.1 KESIMPULAN ..................................................................................................................................... 55
5.2 SARAN .............................................................................................................................................. 55
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 56
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Perancangan Blok Diagram .............................................................................. 3
Gambar 2.1. Blok Kerja PMS5003 ........................................................................................ 6
Gambar 2.2. Skematik Pin pada ESP WROOM32 ................................................................ 8
Gambar 2.3. Modul RTC DS3231 ....................................................................................... 10
Gambar 2.4. Rangkaian LED Indikator ............................................................................... 11
Gambar 2.5. LCD 16x2 ....................................................................................................... 12
Gambar 2.6. MicroSD Card Adapter................................................................................... 13
Gambar 2.7. Penggunaan Struktur Dasar HTML ................................................................ 15
Gambar 2.8. Diagram Kerja Web ........................................................................................ 15
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Monitoring Partikulat .................................................. 18
Gambar 3.2. (a) Desain Alat Tampak Depan (b) Desain Alat Tampak Belakang .............. 19
Gambar 3.3. Rangkaian Sensor PMS5003 .......................................................................... 20
Gambar 3.4. Rangkaian Modul microSD Card ................................................................... 20
Gambar 3.5. Rangkaian RTC DS3231 ................................................................................ 21
Gambar 3.6. Rangkaian LCD 16x2 ..................................................................................... 21
Gambar 3.7. Rangkaian LED Indikator ............................................................................... 22
Gambar 3.8. Diagram Alir Utama ....................................................................................... 23
Gambar 3.9. Diagram Alir Desain Web .............................................................................. 24
Gambar 3.10. Diagram Alir Sub-Rutin Set Waktu RTC ..................................................... 25
Gambar 3.11. Diagram Alir Sub-Rutin Pengambilan Data Sensor Partikulat..................... 27
Gambar 3.12. Diagram Alir Sub-Rutin Penyimpanan Data ................................................ 28
Gambar 3.13. Diagram Alir Sub-Rutin Pengiriman Data ................................................... 29
Gambar 3.15. Rancangan Tampilan Halaman Web ............................................................ 33
Gambar 4.1. Perubahan Desain Box Sistem ........................................................................ 33
Gambar 4.2. Perubahan Perancangan LCD 16x2 ................................................................ 34
Gambar 4.3. Perubahan Perancangan Led Indikator ........................................................... 34
Gambar 4.4. Perubahan Perancangan Diagram Alir Set Waktu RTC ................................. 35
Gambar 4.5. (a) Bentuk Fisik Tampak Depan (b) Bentuk Fisik Tampak Belakang .......... 36
Gambar 4.6. Proses Pengujian Alat ..................................................................................... 37
Gambar 4.7. Grafik Perbandingan Pengukuran PM2.5 ......................................................... 38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 4.8. Grafik Perbandingan Pengukuran PM10 ......................................................... 38
Gambar 4.9. Tampilan konsentrasi PM2.5 pada LCD .......................................................... 40
Gambar 4.10. Tampilan konsentrasi PM10 pada LCD ......................................................... 40
Gambar 4.11. Tampilan Halaman Web ............................................................................... 41
Gambar 4.12. Pengujian Tampilan Halaman Web .............................................................. 42
Gambar 4.13. Listing Program Inisialisasi SSID, Password, dan IP .................................. 42
Gambar 4.14. Listing membuat acces point ........................................................................ 43
Gambar 4.15. Insialisasi HTML .......................................................................................... 43
Gambar 4.16. Deklarasi CSS pada HTML .......................................................................... 43
Gambar 4.17. Listing Program Menampilkan Halaman HTML ......................................... 44
Gambar 4.18. Tampilan Halaman HTML ........................................................................... 44
Gambar 4.19. Listing Program Grafik ................................................................................. 45
Gambar 4.20. Listing Program Mengirim Data Waktu ....................................................... 46
Gambar 4.21. Program Set Waktu RTC .............................................................................. 46
Gambar 4.22. (a) Waktu RTC belum ter-update (b) Waktu RTC sudah ter-update ........... 47
Gambar 4.23. Listing Program Insialisasi Sensor ............................................................... 47
Gambar 4.24. Listing Program Mengambil Nilai Konsentrasi Partikulat ........................... 48
Gambar 4.25. Listing Program Menghitung Nilai Index ..................................................... 48
Gambar 4.26. Listing Program Cek Status microSD Card .................................................. 50
Gambar 4.27. Listing Program Penyimpanan Data ............................................................. 50
Gambar 4.28. File Data Logger ........................................................................................... 51
Gambar 4.29. Listing Program Mengirim Halaman HTML ................................................ 51
Gambar 4.30. Listing Program Set Interval ......................................................................... 51
Gambar 4.31. Listing Program Request Data ...................................................................... 52
Gambar 4.32. Listing Program Kirim Data ......................................................................... 52
Gambar 4.33. Listing Program Menentukan Status Kualitas Udara ................................... 53
Gambar 4.34. Listing Program Menampilkan Konsentrasi Partikulat pada LCD ............... 53
Gambar 4.35. Listing Program Klasifikasi AQI .................................................................. 54
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Batasan konsentrasi PM10 dan PM2.5 untuk AQI ............................................... 5
Tabel 2.2. Deskripsi Pin ESP WROOM32 ............................................................................ 8
Tabel 2.3. Karakteristik LED (Light Emitting Diode) ......................................................... 10
Tabel 2.4. Pin LCD 16x2 ..................................................................................................... 12
Tabel 3.1. Format Data yang Disimpan ............................................................................... 27
Tabel 3.2. Format Data yang Dikirim.................................................................................. 29
Tabel 4.1. Bagian-Bagian Alat ............................................................................................ 36
Tabel 4.2. Data Hasil Pengukuran Konsentrasi PM2.5 ....................................................... 37
Tabel 4.3. Data Hasil Pengukuran Konsentrasi PM10 ......................................................... 38
Tabel 4.4. Data Hasil Pengukuran PM2.5 tanpa polutan ...................................................... 39
Tabel 4.5. Data Hasil Pengukuran PM10 tanpa polutan ....................................................... 39
Tabel 4.6. Keterangan Tampilan Halaman Web ................................................................. 41
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pencemaran udara adalah masuknya atau dimasukkannya zat, energi, dan/atau
komponen lain ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udara
ambien turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambien tidak dapat
memenuhi fungsinya [1]. Saat ini, pencemaran udara merupakan masalah yang sering
dihadapi masyarakat modern. Pencemaran udara tidak hanya dapat melanda kota-kota
besar, bahan-bahan penyebab polusi atau polutan dapat mencemari udara di mana saja.
Bahan pencemar udara dibagi menjadi dua, yaitu bahan pencemar primer dan bahan
pencemar sekunder. Bahan pencemar primer adalah bahan pencemar yang dikeluarkan dari
suatu sumber yang dapat diidentifikasi, seperti SO2, CO, NOx, SOx, partikulat,
hidrokarbon, dan logam [2]. Selain berdampak pada kesehatan, partikulat atau polutan juga
menimbulkan dampak bagi lingkungan dan perubahan iklim.
Partikulat atau particulate matter (PM) merupakan partikel-partikel debu kecil sisa
pembakaran atau proses alami seperti gunung berapi. Ukuran partikulat yang berbahaya
bagi kesehatan umumnya berkisar antara 0.1 mikron sampai dengan 10 mikron. Pada
umumnya ukuran partikulat debu sekitar 5 mikron merupakan yang dapat langsung masuk
ke dalam paru-paru dan mengendap di alveoli [3]. Menurut United States Environmental
Protection Agency (EPA) paparan partikulat yang tinggi dapat menyebabkan kematian dini
pada penderita penyakit jantung dan paru-paru, serangan jantung, detak jantung yang tidak
stabil, memperburuk kondisi penderita asma, dan penurunan fungsi paru-paru. Kelompok
masyarakat dengan dengan penyakit jantung atau paru-paru, anak-anak, dan orang lanjut
usia sangat rentang terkena paparan konsentrasi partikulat [4].
Melihat bahaya yang ditimbulkan oleh partikulat diperlukan sistem bagi masyarakat
atau instansi terkait untuk memantau konsentrasi partikulat yang ada di udara. Sistem
monitoring konsetrasi partikulat tersebut akan menampilkan konsentrasi partikulat dalam
μg/m3 serta melakukan analisis level pencemaran yang terjadi. Data yang diperoleh dapat
diakses melalui halaman web sehingga kelompok masyarakat yang memiliki gangguan
pernafasan atau jantung dapat menghindari daerah-daerah dengan konsetrasi partikulat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
tinggi atau melakukan penanggulangan jika bepergian ke daerah tersebut.
1.2 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk merancang sistem monitoring konsetrasi
partikulat secara real time yang dapat diakses melalui web browser.
Manfaat dari Tugas Akhir ini sebagai berikut:
1. Bagi Masyarakat:
Memberikan kemudahan bagi masyarakat untuk mengetahui konsetrasi partikulat di
suatu tempat.
2. Bagi Pendidikan:
Menjadi acuan, rujukan, dan bahan pertimbangan untuk mengembangkan sistem
monitoring partikulat.
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah mengenai topik dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Mikrokontroler menggunakan ESP32.
2. Catu daya menggunakan baterai.
3. Resolusi konsentrasi 0 µg/m3
sampai 500 µg/m3.
4. Modul wifi menggunakan ESP32.
5. Konsentrasi partikulat dalam µg/m3.
6. Tampilan web berupa konsetrasi partikulat dan grafik dalam 24 jam terakhir.
7. LED indikator sebagai klasifikasi AQI (air quality index).
1.4 Metode Penelitian
Metode penelitian yang akan dilakukan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah
sebagai berikut :
1. Studi literatur, yaitu proses mempelajari referensi yang berhubungan dengan
permasalahan yang dibahas dalam topik tugas akhir. Referensi dapat berupa buku, e-
book, dan jurnal ilmiah yang membahas PM10 dan PM2.5, pemrograman dengan ESP32,
dan komunikasi jaringan nirkabel.
2. Perancangan perangkat keras meliputi desain layout PCB dan komponen-komponen
yang digunakan. Perancangan perangkat lunak meliputi desain tampilan web dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
pembuatan flowchart pemrograman ESP32. Tahap ini bertujuan untuk menentukan
model sistem yang optimal dan berfungsi sesuai dengan Gambar 1.1
Gambar 1.1 Perancangan Blok Diagram
3. Pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak. Pembuatan perangkat keras meliputi
pembuatan PCB dan kerangka sistem, sedangkan pembuatan perangkat lunak meliputi
pemrograman pada ESP32 dengan Arduino IDE dan pemrograman halaman web.
4. Pengambilan data dilakukan setelah proses pembuatan alat sesuai dengan tujuan dan
batasan masalah. Data yang diambil adalah data yang digunakan untuk menganalisis
kinerja alat yaitu, data konsentrasi partikulat di dalam dan di luar ruangan, data hasil
penyimpanan data logger, dan data hasil monitoring jarak jauh. Proses kalibrasi
dilakukan sebelum proses pengambilan data dilakukan. Kalibrasi dilakukan dengan
membandingkan konsentrasi PM2.5 dan PM10 dari sensor PMS5003 dengan sensor
partikulat yang beredar di pasaran dalam satuan µg/m3.
5. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analisis dilakukan dengan melihat
kestabilan sistem pengukuran alat dalam beberapa waktu, tingkat akurasi hasil
pengukuran, dan kesesuaian alat dengan tujuan dan batasan masalah. Penyimpulan
hasil dilakukan setelah analisis. Penyimpulan dilakukan dengan menentukan setiap
poin penting yang menggambarkan kinerja alat keseluruhan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
DASAR TEORI
Bab ini akan menjelaskan mengenai komponen-komponen utama yang digunakan
dalam “Sistem Monitoring Partikulat”. Komponen-komponen yang digunakan yaitu, ESP
WROOM 32, modul sensor PMS5003, modul RTC DS3231, LED, LCD 16x2, dan modul
microSD Card.
2.1 Particulate Matter (PM)
Partikulat dapat didefinisikan sebagai padatan tersuspensi yang melayang di udara
dan partikel cair yang berukuran lebih besar daripada molekul (molekul memiliki rata-rata
0,002 μm) tetapi lebih kecil dari 500 μm di mana ukuran partikulat bervariasi antara 100
sampai lebih kecil dari 0,1 μm dengan waktu tinggal beberapa detik sampai beberapa bulan
[5]. Di samping mengganggu estetika, partikel berukuran kecil di udara dapat terhisap ke
dalam sistem pernafasan dan menyebabkan penyakit gangguan pernafasan dan kerusakan
paru-paru. Partikulat juga merupakan sumber utama haze (kabut asap) yang menurunkan
visibilitas [6].
Partikulat di udara menurut diameter dan proses pembentukan diklasifikasikan
menjadi tiga tipe yaitu tipe nukleasi, akumulasi, dan deposisi. Untuk pembentukan secara
deposisi, terdapat perbedaan kecepatan deposisi pada tiap-tiap jenis partikulat. Perbedaan
ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor, seperti kecepatan aliran udara permukaan,
ruangan, ukuran diameter partikulat, dan disipasi panas. Deposisi ini pada akhirnya dapat
mempengaruhi konsentrasi partikulat di dalam suatu ruangan tertutup (indoor) maupun
distribusi ukurannya [3].
Partikulat dengan diameter lebih kecil dari 10µm disebut sebagai PM10, partikulat
dengan ukuran lebih kecil dari 2,5µm yang dinamakan PM2.5 [3]. Kadar PM10 yang
terdapat di udara dapat dijadikan parameter utama dalam pencemaran udara karena PM10
dapat berasosiasi dengan kadar zat-zat pencemar lainnya. Turun naiknya zat pencemar di
udara seperti karbon monoksida (CO), sulfur oksida (SO2), nitrogen oksida (NO2) dapat
berbanding lurus dengan kadar PM10 [7]. PM10 diketahui dapat meningkatkan angka
kematian yang disebabkan oleh penyakit jantung dan pernafasan, pada konsentrasi 140
μg/m3 dapat menurunkan fungsi paru-paru pada anak-anak, sementara pada konsentrasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
350 μg/m3 dapat memperparah kondisi penderita bronkitis [6]. PM2.5 yang terhirup masuk
ke dalam alveoli dapat menimbulkan reaksi radang yang dapat menyebabkan daya
kembang paru-paru menjadi terbatas dan dapat mengakibatkan penurunan fungsi paru-paru
pada manusia [8].
WHO (World Health Organization) memberikan nilai baku mutu konsentrasi
partikulat rata-rata tahunan untuk PM10 sebesar 20 μg/m3 dan 50 μg/m3
rata-rata dalam 24
jam sedangkan rata-rata tahunan untuk PM2.5 sebesar 10 μg/m3 dan 25 μg/m3
rata-rata
dalam 24 jam[9]. Baku mutu udara ambien nasional untuk PM10 adalah 150 μg/m3 untuk
24 jam sedangkan untuk PM2.5 sebesar 65 μg/m3 dalam 24 jam dan 15 μg/m3
untuk 1 tahun
[1]. EPA (Environmental Protection Agency) menerapkan nilai baku mutu konsentrasi
partikulat rata-rata dalam 24 jam untuk PM10 sebesar 150 μg/m3 dan PM2.5 sebesar 35
μg/m3 [10]. Tabel 2.1. adalah batasan konsentrasi PM10 dan PM2.5 untuk AQI (Air Quality
Index) menurut EPA.
Tabel 2.1. Batasan konsentrasi PM10 dan PM2.5 untuk AQI [10]
PM2.5 (μg/m3)
24 jam
PM10 (μg/m3)
24 jam AQI Kategori
0,0 – 12,0 0 – 54 0 – 50 Baik
12,1 – 35,4 55 – 154 51 – 100 Sedang
35,5 – 55,4 155 – 254 101 – 150 Tidak Sehat untuk
Kelompok Tertentu
55,5 – 150,4 255 – 354 151 – 200 Tidak Sehat
150,5 – 250,4 355 – 424 201 – 300 Sangat Tidak Sehat
250,5 – 350,4 425 – 504 301 – 400 Berbahaya
350,5 – 500,4 505 – 604 401 – 500
AQI adalah nilai tertinggi yang dihitung untuk setiap polutan sebagai berikut:
a. Identifikasi konsentrasi tertinggi di antara semua pengawas konsentrasi polutan pada
setiap area.
b. Menggunakan Tabel 2.1 untuk mencari breakpoint yang mengandung konsentrasi.
c. Menggunakan Persamaan 2.1. untuk menghitung indeksnya.
d. Membulatkan indeks ke bilangan bulat terdekat.
Jika konsentrasi sama dengan breakpoint, maka indeks sama dengan nilai indeks
yang sesuai pada Tabel 2.1. Namun, Persamaan 2.1 masih dapat digunakan. Hasilnya akan
sama. Jika konsentrasi berada di antara dua breakpoint, maka hitung indeks polutan
menggunakan Persamaan 2.1. [11].
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
( )
(2.1)
Di mana:
IP = nilai indeks polutan
CP = nilai konsentrasi polutan yang diukur
BPHi = batas atas breakpoint dari CP
BPLo = batas bawah breakpoint dari CP
IHi = nilai AQI sesuai dengan BPHi
ILo = nilai AQI sesuai dengan BPLo
2.2 Modul Sensor Partikulat PMS5003 [12]
PMS5003 adalah sensor konsentrasi partikel yang dapat digunakan untuk mendeteksi
jumlah partikel yang tersuspensi di udara (konsentrasi partikel) dengan output digital.
Sensor ini dapat di aplikasikan pada air purifier atau perangkat lain untuk mendeteksi
konsentrasi partikulat.
Gambar 2.1. Blok Kerja PMS5003 [12]
Prinsip kerja dari modul sensor PMS5003 pada Gambar 2.1. menggunakan laser
scattering yaitu, membuat hamburan cahaya menggunakan laser untuk dipancarkan
kembali oleh partikel yang tersuspensi di udara. Hasil hamburan cahaya akan dikumpulkan
dan didapat kurva perubahan hamburan cahaya terhadap waktu. Akhirnya partikel dengan
diameter yang sama dan partikel-partikel dengan diameter berbeda-beda per satuan volume
dapat dihitung oleh mikroprosesor berdasarkan teori MIE. Satuan konsentrasi massa
partikel dihitung dalam µg/m3. Spesifikasi dari modul sensor PMS5003 sebagai berikut :
1. Kisaran pengukuran 0,3 – 10 µm
2. Effective range 0 – 500 µg/m3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
3. Resolusi 1 µg/m3
4. Maksimal error konsistensi ±10% untuk 100 – 500 µg/m3 dan ±10 µg/m
3 untuk 0 – 500
µg/m3
5. Standar volume 0,1 liter
6. Catu daya 4,5 V – 5,5 V
7. Arus kerja ≤ 100 mA
2.3 ESP WROOM 32
ESP WROOM 32 adalah modul Wi-fi dan Bluetooth yang di desain untuk berbagai
macam aplikasi, mulai dari jaringan sensor berdaya rendah hingga tugas yang berat, seperti
pengkodean suara, streaming musik, dan decoding MP3. Sleep current dari ESP32 kurang
dari 5µA sehingga cocok untuk perangkat elektronis bertenaga baterai dan perangkat
wearable. ESP32 terintegrasi beberapa peripheral mulai dari touch sensors, hall sensors,
SD card interface, Ethernet, high speed SPI, UART, I2S, dan I
2C [6].
2.3.1 Spesifikasi ESP WROOM 32 [13]
Berikut merupakan spesifikasi dari ESP WROOM 32:
1. Xtensa® single-/dual-core 32-bit LX6 microprocessor
2. Wi-fi 2,4GHz – 2,5GHz
3. 802,11 b/g/n (802.11n hingga 150 Mbps)
4. Tegangan kerja 3,0 V – 3,6 V
5. Arus Kerja 80 mA (rata-rata)
6. ROM 448 KB
7. SRAM 520 KB
2.3.2 Pin ESP WROOM32
Pada Gambar 2.2. menunjukkan skematik pin dari ESP WROOM32 dan Table 2.2.
menunjukkan deskripsi setiap pin pada ESP WROOM 32.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Gambar 2.2. Skematik Pin pada ESP WROOM32 [13]
Tabel 2.2. Deskripsi Pin ESP WROOM32 [13]
Nama No Tipe Fungsi
GND 1 P Ground
3V3 2 P Power supply
EN 3 I Module-enable signal. Active high.
SENSOR_VP 4 I GPIO36, ADC1_CH0, RTC_GPIO0
SENSOR_VN 5 I GPIO39, ADC1_CH3, RTC_GPIO3
I/O34 6 I GPIO34, ADC1_CH6, RTC_GPIO4
I/O35 7 I GPIO35, ADC1_CH7, RTC_GPIO5
I/O32
8 I/O GPIO32, XTAL_32K_P (32.768 kHz crystal oscillator
input), ADC1_CH4,
TOUCH9, RTC_GPIO9
IO33 9 I/O
GPIO33, XTAL_32K_N (32.768 kHz crystal oscillator
output), ADC1_CH5,
TOUCH8, RTC_GPIO8
IO25 10 I/O GPIO25, DAC_1, ADC2_CH8, RTC_GPIO6,
EMAC_RXD0
IO26 11 I/O GPIO26, DAC_2, ADC2_CH9, RTC_GPIO7,
EMAC_RXD1
IO27 12 I/O GPIO27, ADC2_CH7, TOUCH7, RTC_GPIO17,
EMAC_RX_DV
IO14 13 I/O
GPIO14, ADC2_CH6, TOUCH6, RTC_GPIO16, MTMS,
HSPICLK, HS2_CLK,
SD_CLK, EMAC_TXD2
IO12 14 I/O
GPIO12, ADC2_CH5, TOUCH5, RTC_GPIO15, MTDI,
HSPIQ, HS2_DATA2,
SD_DATA2, EMAC_TXD3
GND 15 P Ground
IO13 16 I/O
GPIO13, ADC2_CH4, TOUCH4, RTC_GPIO14, MTCK,
HSPID, HS2_DATA3,
SD_DATA3, EMAC_RX_ER
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Tabel 2.2. (Lanjutan) Deskripsi Pin ESP WROOM32 [13]
Nama No Tipe Fungsi
SHD/SD2* 17 I/O GPIO9, SD_DATA2, SPIHD, HS1_DATA2, U1RXD
SWP/SD3* 18 I/O GPIO10, SD_DATA3, SPIWP, HS1_DATA3,
SCS/CMD* 19 I/O GPIO11, SD_CMD, SPICS0, HS1_CMD, U1RTS
SCK/CLK* 20 I/O GPIO6, SD_CLK, SPICLK, HS1_CLK, U1CTS
SDO/SD0* 21 I/O GPIO7, SD_DATA0, SPIQ, HS1_DATA0, U2RTS
SDI/SD1* 22 I/O GPIO8, SD_DATA1, SPID, HS1_DATA1, U2CTS
IO15 23 I/O
GPIO15, ADC2_CH3, TOUCH3, MTDO, HSPICS0,
RTC_GPIO13, HS2_CMD,
SD_CMD, EMAC_RXD3
IO2 24 I/O GPIO2, ADC2_CH2, TOUCH2, RTC_GPIO12, HSPIWP,
HS2_DATA0, SD_DATA0
IO0 25 I/O GPIO0, ADC2_CH1, TOUCH1, RTC_GPIO11,
CLK_OUT1, EMAC_TX_CLK
IO4 26 I/O
GPIO4, ADC2_CH0, TOUCH0, RTC_GPIO10, HSPIHD,
HS2_DATA1,
SD_DATA1, EMAC_TX_ER
IO16 27 I/O GPIO16, HS1_DATA4, U2RXD, EMAC_CLK_OUT
IO17 28 I/O GPIO17, HS1_DATA5, U2TXD, EMAC_CLK_OUT_180
IO5 29 I/O GPIO5, VSPICS0, HS1_DATA6, EMAC_RX_CLK
IO18 30 I/O GPIO18, VSPICLK, HS1_DATA7
IO19 31 I/O GPIO19, VSPIQ, U0CTS, EMAC_TXD0
NC 32 - -
IO21 33 I/O GPIO21, VSPIHD, EMAC_TX_EN
RXD0 34 I/O GPIO3, U0RXD, CLK_OUT2
TXD0 35 I/O GPIO1, U0TXD, CLK_OUT3, EMAC_RXD2
IO22 36 I/O GPIO22, VSPIWP, U0RTS, EMAC_TXD1
IO23 37 I/O GPIO23, VSPID, HS1_STROBE
GND 38 P Ground
2.4 RTC (Real Time Clock) DS3231 [14]
DS3231 ditunjukkan pada Gambar 2.3. merupakan I2C real time clock yang sangat
akurat dengan sensor suhu dan kristal 32kHz yang terintegrasi. Pada RTC ini terdapat
baterai untuk menjaga ketepatan waktu ketika catu daya utama terganggu. Informasi yang
diambil dari RTC ini berupa detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan, dan tahun. Tanggal di
akhir bulan akan disesuaikan secara otomatis pada setiap bulan termasuk untuk tahun
kabisat. Jam dapat dioperasikan dalam format 24 jam atau 12 jam dengan indikator
AM/PM. DS3231 memiliki rentang catu daya mulai dari 2,3 V hingga 5,5 V dan arus kerja
0,2 mA hingga 0,3 mA. Berikut adalah spesifikasi dari modul RTC DS3231:
1. Akurasi ±2ppm dari 0°C hingga 40°C
2. Akurasi ±3.5ppm dari -40°C hingga +85°C
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
3. Akurasi digital Temp Sensor ±3°C
4. Akurasi RTC ±2 menit per tahun dari -40°C hingga +85°C
Gambar 2.3. Modul RTC DS3231
2.5 LED (Light Emitting Diode) [15]
LED (Light Emitting Diode) adalah jenis diode yang dapat memancarkan cahaya saat
dialiri arus listrik. Salah satu kegunaan LED yang paling sering ditemukan adalah sebagai
lampu indikator, terutama pada indikator ON / OFF sebuah perangkat elektronika. Hal ini
dikarenakan kelebihan LED yang mengonsumsi arus listrik lebih kecil dibandingkan
dengan jenis-jenis lampu lainnya.
LED memiliki arus maju (forward current) maksimum yang cukup rendah sehingga
dalam merangkai LED, kita harus menempatkan sebuah resistor yang berfungsi sebagai
pembatas arus agar arus yang melewati LED tidak melebihi batas maksimum arus maju
LED itu sendiri. Jika tidak, LED akan mudah terbakar dan rusak. Tabel 2.3. adalah tabel
arus maju maksimum dan tegangan maju untuk masing-masing jenis dan warna LED.
Tabel 2.3. Karakteristik LED (Light Emitting Diode) [15]
Jenis LED Warna IF Max VL (typ.) VF Max VR Max
Standard Merah 30mA 1.7V 2.1V 5V
Standard Merah Terang 30mA 2.0V 2.5V 5V
Standard Kuning 30mA 2.1V 2.5V 5V
Standard Hijau 25 mA 2,2 V 2,5 V 5 V
High Intensity Biru 30 mA 4,5 V 5,5 V 5 V
Super Bright Merah 30 mA 1,85 V 2,5 V 5 V
Low Current Merah 30 mA 1,7 V 2,0 V 5 V
Keterangan :
IF Max : Arus maju (forward current) maksimal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
VL : Tegangan LED
VF Max : Tegangan maju (forward voltage) maksimal
VR Max : Tegangan terbalik (reverse voltage) maksimal
Menghitung nilai Resistor yang diperlukan untuk rangkaian LED agar LED yang
bersangkutan tidak terbakar atau rusak karena kelebihan arus dan tegangan.
Rumus yang dipakai adalah sebagai berikut : (2.2)
Di mana :
R = Nilai resistor yang diperlukan (Ω)
VS = Tegangan input (V)
VL = Tegangan LED (V)
I = Arus Maju LED (A)
Hal yang perlu diingat dalam perhitungan, arus maju LED (I) tidak boleh melebihi
arus maju maksimal (IF Max) yang telah ditentukan seperti tertera pada Table 2.4. Resistor
yang berfungsi sebagai pembatas arus dipasang secara seri dengan LED seperti rangkaian
LED indikator pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Rangkaian LED Indikator [15]
2.6 LCD 16x2
LCD atau Liquid Crystal Display adalah jenis device penampil yang menggunakan
teknologi crystal cair. Crystal cair disusun dalam gelas plastik atau kaca kemudian
dilengkapi rangkaian elektronik sehingga dapat dikonfigurasi untuk menampilkan titik,
garis, huruf, angka atau gambar. Gambar 2.5. merupakan bentuk fisik LCD 16x2.
Angka atau huruf yang hendak ditampilkan pada LCD harus dikirim ke chip
pengendali yang terdapat dalam modul LCD. Chip pengendali menyediakan pin-pin data
(D0-D7), R/W, RS (Register Select), dan E (Enable). Pin D0-D7 digunakan untuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
menyalurkan data atau perintah. Pin R/W digunakan untuk memilih siklus baca atau tulis.
Pin RS digunakan untuk menentukan jenis data yang dikirim sebagai data atau perintah.
Pin E digunakan untuk memberikan sinyal tepi turun sebagai pemicu siklus baca/tulis [16].
Penjelasan pin-pin LCD 16x2 terdapat pada Tabel 2.4.
Gambar 2.5. LCD 16x2 [16]
Spesifikasi:
1. Power Supply 4,7 V sampai 5,5 V
2. Terdiri dari 2 baris dan setiap baris dapat menampilkan 16 karakter
3. Setiap karakter terdiri dari 5x8 pixels box
4. 4 bit dan 8 bit interface [17]
Tabel 2.4. Pin LCD 16x2 [17]
No. Simbol Level Fungsi
1 Vss -- 0 V
Power Supply 2 VDD -- +5 V
3 V0 -- LCD
4 RS H/L Register Select: H:Data Input L:Instruction Input
5 RW H/L H = Read L = Write
6 E H/L Enable signal
7 DB0 H/L
Bus data untuk 8 bit 8 DB1 H/L
9 DB2 H/L
10 DB3 H/L
11 DB4 H/L Bus data untuk 4 bit dan 8 bit
12 DB5 H/L
13 DB6 H/L Bus data untuk 4 bit dan 8 bit
14 DB7 H/L
15 BLA -- Backlight +5V
16 BLK -- Backlight 0V
2.7 Modul MicroSD Card
MicroSD card adalah salah satu media penyimpanan data berkapasitas tinggi dengan
spesifikasi SD card tetapi lebih kecil. microSD card memiliki dua protokol komunikasi
yaitu mode SD dan mode SPI. Mode SD memungkinkan untuk transfer data dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
kecepatan tinggi (4 bit) sedangkan mode SPI mempermudah interface. Mode SPI
memungkinkan untuk mentransfer data 1 bit bus line dengan 2 channel (data in dan data
out). Semua pengiriman data dengan mode SPI menggunakan byte (8 bit) yang bersamaan
dengan sinyal CS [18].
Modul microSD card adapter pada Gambar 2.5. adalah modul yang digunakan untuk
membaca dan menulis kartu microSD dengan Arduino. Penggunaan modul microSD card
adapter untuk berkomunikasi dengan Arduino menggunakan 6 pin di antaranya MOSI,
MISO, SCK, CS dan sisanya ialah pin power yakni VCC dan GND [19].
Gambar 2.6. MicroSD Card Adapter [19]
2.8 HTML (Hypertext Markup Language)
HTML adalah salah satu bahasa yang digunakan untuk perancangan sebuah web page
dan sebagai penerjemah setiap perintah dalam website pada saat diakses. Dokumen HTML
merupakan file teks murni yang dapat dibuat menggunakan editor teks apapun. Dokumen
ini dikenal dengan nama web page. Nantinya dokumen HTML ditampilkan menggunakan
web browser sehingga informasi di dalamnya secara umum bisa dimengerti oleh user.
Dokumen ini umumnya berisikan informasi atau tampilan aplikasi di dalam internet. Ada
beberapa cara membuat sebuah web page yaitu dengan HTML editor atau dengan editor
teks biasa (misalnya notepad). File ekstensi dokumen HTML adalah .htm atau .html. Nama
dokumen di sini bersifat case sensitive, yang apabila ada lebih dari satu dokumen dengan
nama yang sama dan dituliskan dengan case berbeda akan dianggap sebagai dokumen yang
berbeda (misalkan dokumen.html dengan DOKUMEN.html) [20].
HTML berisi perintah-perintah terstruktur menggunakan Tag. Tag-tag pada html
tidak case sensitive sehingga bisa menggunakan huruf kecil maupun huruf besar, output
yang dihasilkan sama. Struktur dasar pada HTML, yaitu:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
1. Tag
Adalah teks khusus yang diapit oleh tanda kurung siku buka “<” dan kurung siku tutup
“>”. Pada umumnya tag berpasangan yaitu tag pembuka dan tag penutup, tag penutup
ditambahkan karakter slash di dalam tanda apit di depan teks tag “/”, namun ada
beberapa tag yang tidak berpasangan sehingga bisa disebut dengan tag tunggal seperti
tag untuk membuat baris baru, membuat garis horizontal, dan tag input.
2. Element
Element terdiri atas tiga bagian,yaitu tag pembuka, isi atau konten, dan tag penutup.
3. Attribute
Attribute merupakan property yang ada di dalam tag yang berisi nama property itu
sendiri disertai dengan nilai dari property, contoh property adalah mengatur lebar
(width) dengan nilai lebar sejumlah ukuran piksel yang ditentukan.
4. Element HTML
Element HTML berfungsi untuk mendefinisikan atau memberikan informasi kepada
browser bahwa halaman tersebut adalah halaman HTML.
5. Element Head
Merupakan kepala dari dokumen HTML. Biasa berisi judul dari halaman dan link yang
digunakan untuk dihubungkan dengan file css atau javascript yang digunakan. Element
head berada di dalam element HTML.
6. Element Title
Merupakan judul dari dokumen HTML, yang ditampilkan pada judul jendela browser.
Element title berada pada atau di dalam element head.
7. Element Body
Element ini untuk menampilkan isi dokumen HTML. Element body merupakan atribut-
atribut yang menspesifikasikan khususnya warna dan latar belakang dokumen. Elemen-
elemen lain pembentuk konten halaman web disimpan di bagian body.
8. Komentar
Komentar merupakan barisan program yang tidak dieksekusi. fungsi komentar adalah
untuk memberikan keterangan pada kode HTML [21].
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Gambar 2.7. Penggunaan Struktur Dasar HTML [21]
Baris 1 dan 10 pada Gambar 2.7. merupakan contoh penggunaan elemen
html sedangkan baris 2 dan 4 adalah elemen head. Judul dokumen HTML atau elemen title
ditunjukkan pada baris 3. Baris 5 dan 9 merupakan elemen body, di dalam elemen body
terdapat isi dari dokumen HTML.
2.9 Web Server [22]
Web server adalah aplikasi yang digunakan untuk menerima permintaan informasi
dari pengguna melalui web browser, dan mengirimkan kembali informasi yang diterima
melalui HTTP (Hyper Text Transfer Protocol). Biasanya web server diletakkan di
komputer tertentu pada web hosting.
Gambar 2.8. Diagram Kerja Web [22]
Berdasarkan Gambar 2.8. untuk menjalankan web dari sebuah server cukup dengan
memanggil alamat web tersebut, lalu browser akan memunculkan halaman web yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
dimaksud sesuai dengan alamat yang diberikan. Proses yang terjadi adalah, web browser
meminta kepada web server, kemudian web server akan membaca file index (misal:
index.html, index.php atau index.asp), kemudian data-data dari file index tersebut
diterjemahkan dan dikirim kembali ke web browser. Selanjutnya web browser akan
menerjemahkan kode-kode HTML menjadi halaman web. File index adalah file yang
biasanya dibaca otomatis oleh web server.
2.10 JavaScript
JavaScript adalah bahasa script berdasar pada objek yang memperbolehkan
pemakaian untuk mengendalikan banyak aspek interaksi pemakai pada suatu dokumen
HTML. Di mana objek tersebut dapat berupa suatu window, frame, URL, dokumen, form,
button, atau item yang lain. Yang semuanya itu mempunyai property yang saling
berhubungan dengannya, dan masing-masing memiliki nama, lokasi, warna nilai, dan
atribut lain [23].
Cara menulis kode JavaScript ke dalam HTML adalah dengan memanfaatkan tag
<script>. Kode JavaScript ditulis di dalam halaman HTML yang sama dan disimpan
sebagai 1 file. Metode ini digunakan apabila kode JavaScript tidak begitu panjang dan
hanya dimanfaatkan untuk 1 halaman web saja. JavaScript memiliki beberapa aturan
penulisan kode-kode yang harus diketahui:
1. Case Sensitive
Berbeda dengan HTML, JavaScript adalah pemrograman yang bersifat case sensitive,
atau membedakan perbedaan huruf besar dan huruf kecil. Oleh karena itu, cara menulis
fungsi atau method harus benar-benar tepat, huruf per huruf.
2. Whitespace
Whitespace adalah karakter yang tidak terlihat. Beberapa contoh whitespace adalah
spasi, enter, dan tab. Karakter-karakter tersebut akan diabaikan oleh JavaScript.
3. Reserved word
Reserved word adalah kata-kata yang tidak boleh digunakan sebagai nama variabel atau
fungsi. Sebagai contoh, salah satu reserved word adalah final.
4. Semicolon
Semicolon adalah titik-koma yang umumnya digunakan untuk menandai akhir dari
kode JavaScript. Semicolon ini sifatnya opsional sehingga jika pun lupa, maka masih
tak menimbulkan masalah [24].
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
2.10.1 AJAX
AJAX adalah metode transfer data ke server yang bisa digunakan untuk meng-upload
data di halaman web, tanpa perlu me-load keseluruhan halaman. AJAX dapat me-request
teks, html, xml, atau json dari server remote menggunakan HTTP Get dan HTTP Post.
AJAX juga dapat me-load data eksternal ke bagian tertentu di HTML secara langsung
tanpa mengetik fungsi XMLHTTPRequest.
Ada dua jenis method yang paling umum digunakan untuk mengakomondasikan
request dan respone antara klien dan server, yaitu GET dan POST. GET biasanya hanya
digunakan untuk mengambil data dari server dan bisa mengembalikan data ter-cache.
Sementara POST juga bisa digunakan untuk mengambil data dari server, namun POST
tidak pernah meng-cache data [25].
XMLHttpRequest merupakan sebuah objek yang memungkinkan sebuah halaman
web mengambil data dari web server memalui aktivitas background/asinkron tanpa
mengganggu interaksi dengan user yang sedang dilakukan. Format data yang dipakai
adalah XML, walaupun bisa bekerja dengan baik di beberapa tipe data berbasis teks.
Membuat objek XMLHttpRequest sangat mudah. Pertama, dengan mendefinisikan variabel
yang digunakan untuk menampuk objek. Kedua, dengan membuat instance dari objek dan
menyimpannya ke dalam variabel. Membuat instance objek, method yang digunakan
adalah XMLHttpRequest() [26].
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
Bab ini menjelaskan perancangan “Sistem Monitoring Partikulat” yang terdiri dari
blok diagram, perancangan hardware, dan perancangan software. Sistem ini menggunakan
modul sensor PMS5003 berfungsi mengambil data konsentrasi partikulat di udara. Data
yang telah diperoleh diproses pada mikrokontroler ESP32 dan disimpan pada microSD
Card. Hasil pengukuran ditampilkan pada LCD dan web page berupa konsentrasi
partikulat dalam satuan µg/m3. LED indikator digunakan sebagai penampil level klasifikasi
AQI (Air Quality Index).
3.1 Blok Diagram
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Monitoring Partikulat
Gambar 3.1 merupakan blok diagram dari “Sistem Monitoring Partikulat”, blok
diagram ini untuk lebih menjelaskan Gambar 1.1. Blok diagram yang terdiri dari modul
sensor partikulat dan RTC sebagai input serta LCD 16x2, enam LED indikator partikulat,
web, dan microSD Card sebagai output. ESP32 digunakan sebagai mikrokontroler dan web
server.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Proses kerja monitoring konsentrasi partikulat diawali dengan membaca konsentrasi
partikulat oleh sensor PMS5003. Nilai yang didapat dari hasil pengukuran kemudian diolah
dalam ESP32. Pengolahan data oleh ESP32 membutuhkan modul RTC DS3231 sebagai
sumber pewaktuan pengambilan sampling. Hasil pembacaan sensor disimpan pada file data
logger pada microSD card yang selanjutnya ditampilkan pada LCD 16x2 dan web page.
Hasil pengukuran dalam 24 jam terakhir ditampilkan dalam bentuk grafik pada web page.
LED indikator digunakan sebagai penampil klasifikasi nilai AQI.
3.2 Perancangan Desain Box Sistem Monitoring Partikulat
Pada perancangan box “Sistem Monitoring Partikulat” bahan yang digunakan adalah
akrilik yang dibentuk balok dengan panjang alas 15 cm, lebar 5 cm, dan tinggi 8 cm.
Bagian belakang terdapat lubang berbentuk lingkaran dengan diameter lingkaran luar 1,8
cm dan diameter lingkaran dalam 1,2 cm yang dipergunakan sebagai jalur masuknya udara.
sebagai jalur keluar udara terdapat lubang berbentuk persegi panjang dengan panjang 2 cm
dan lebar 0,5 cm. Pada bagian bawah terdapat switch untuk mengaktifkan/mematikan LED
indikator konsentrasi partikulat dan push button untuk menentukan status kualitas udara
dan konsentrasi PM2.5 atau PM10 yang ditampilkan pada LCD seperti pada Gambar 3.2. (b).
Pada bagian depan akan terdapat LCD 16x2 sebagai penampil nilai konsentrasi partikulat
serta 6 LED indikator sebagai level nilai AQI (Air Quality Index). Pada bagian atas
terdapat button untuk mengaktifkan atau mematikan sistem seperti pada Gambar 3.2. (a).
(a) (b)
Gambar 3.2. (a) Desain Alat Tampak Depan (b) Desain Alat Tampak Belakang
3.3 Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras terdiri dari perancangan sistem utama yang mendukung
kinerja sistem. Perancangan ini terdiri dari perancangan sensor partikulat PMS5003, RTC
DMS3231, LCD 16x2, LED indikator, dan modul microSD Card.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
3.3.1 Perancangan Sensor Partikulat PMS5003
Perancangan rangkaian sensor partikulat PMS5003 bertujuan untuk mendeteksi
keluaran dari sensor partikulat. PMS5003 berkomunikasi dengan ESP32 menggunakan
komunikasi Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART). Pin RX sensor
dihubungkan dengan pin TX0 ESP32 dan pin RX0 dihubungkan dengan pin TX sensor
PMS5003. Keluaran dari sensor partikulat berdasarkan pada konsentrasi partikulat di udara
pada waktu sampling. Gambar 3.3. menunjukkan hubungan setiap pin dari sensor
partikulat PMS5003 dengan mikrokontroler ESP32.
Gambar 3.3. Rangkaian Sensor PMS5003
3.3.2 Modul microSD Card
Perancangan modul microSD card bertujuan menyimpan data konsentrasi partikulat
yang terukur. Pin MISO, MOSI, CLK, dan CS merupakan terminal khusus yang
difungsikan sebagai SPI (Serial Peripheral Interface) pada ESP 32. Gambar 3.4.
menunjukkan koneksi antara modul microSD card dengan ESP32.
Gambar 3.4. Rangkaian Modul microSD Card
3.3.3 RTC DS3231
Perancangan RTC DS3231 berfungsi untuk mengambil keluaran tanggal dan jam
pada RTC DS3231. Pewaktuan pada RTC digunakan sebagai waktu sampling sensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
partikulat PMS5003. Gambar 3.5. menunjukkan koneksi antar modul RTC DS3231 dengan
ESP32. Pin SDA pada mikrokontroler dihubungkan dengan pin SDA pada RTC DS3231
yang digunakan untuk transmisi data. Mengirim/menerima clock menggunakan SCL yang
terdapat pada pin 22 pada ESP32 yang dihubungkan dengan pin SCL RTC DS3231.
Gambar 3.5. Rangkaian RTC DS3231
3.3.4 Perancangan LCD 16x2
Perancangan LCD 16x2 bertujuan untuk menampilkan data konsentrasi PM2.5, PM10,
dan status kualitas udara untuk PM2.5 dan PM10. Nilai-nilai komponen yang digunakan
mengacu pada datasheet yang ada. Nilai potensiometer adalah 20kΩ, potensiometer
digunakan sebagai pengatur kontras pencahayaan pada LCD. Setiap port pada LCD
disesuaikan dengan setiap port pada mikrokontroler ESP32. Pada perancangan ini terdapat
push button yang dihubungkan ke pin 36 ESP32. Push button digunakan untuk memilih
menampilkan status kualitas udara dari PM2.5 atau PM10. Rangkaian LCD 16x2
ditunjukkan pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6. Rangkaian LCD 16x2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
3.3.5 LED Indikator
Perancangan LED indikator bertujuan untuk mengendalikan LED merah yang
digunakan sebagai LED indikator tingkat kualitas udara, terdapat pada Gambar 3.7. Arus
maksimum yang boleh melewati LED merah adalah 30 mA dan tegangan kerja LED merah
adalah 1,7 V - 2,1 V. Nilai tegangan pada setiap pin mikrokontroler ESP32 adalah 3,3 V
berdasarkan persamaan 2.2 dapat dihitung nilai resistor yang diperlukan agar tidak terjadi
arus berlebih yang menyebabkan LED terbakar.
LED indikator terdiri dari 6 LED merah yang dirangkai seri dengan resistor. Bagian
anoda LED dihubungkan dengan switch yang terhubung dengan ground. Switch digunakan
untuk menghidupkan atau mematikan LED. Ini bertujuan untuk menghemat daya baterai
jika LED indikator tidak diperlukan.
Gambar 3.7. Rangkaian LED Indikator
3.4 Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak terdiri dari perancangan diagram alir dan perancangan
desain tampilan web. Pada perancangan diagram alir terdiri dari beberapa bagian yaitu,
perancangan diagram alir utama, set waktu RTC, pengambilan data sensor partikulat,
penyimpanan data, dan pengiriman data.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
3.4.1 Perancangan Diagram Alir Utama
Diagram alir utama menjelaskan tentang alur kerja program secara keseluruhan saat
sistem dijalankan. Rancangan diagram alir utama seperti pada Gambar 3.8. dimulai dengan
inisialisasi port mikrokontroler, acces point, dan static IP address yang akan digunakan
untuk menghubungkan peripheral dengan ESP32. Kemudian program akan
menghubungkan ESP32 dengan acces point, jika gagal terhubung dengan acces point
program akan kembali menghubungkan ke acces point. Kondisi tersebut akan terus
berulang sampai ESP32 terhubung dengan acces point. Saat ESP32 terhubung dengan
acces point dilakukan set waktu pada RTC. Set waktu RTC dijelaskan secara detail pada
sub-bab 3.4.2. Selanjutnya sensor partikulat akan mengambil data konsentrasi PM2.5 dan
PM10 yang ada pada udara sekitar. Pengambilan data konsentrasi PM2.5 dan PM10
dilakukan setiap satu menit dengan satuan µg/m3. Waktu dan tanggal pengambilan
sampling diperoleh dari data waktu dan tanggal RTC DS3231. Data yang diperoleh akan
dikonversi dalam bentuk AQI (air quality index) untuk menentukan tingkat kualitas udara.
Pengambilan data konsentrasi partikulat akan dijelaskan lebih detail pada sub-bab 3.4.3.
Gambar 3.8. Diagram Alir Utama
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Data pengukuran yang diperoleh maka disimpan pada file data logger pada microSD
card. Proses penyimpanan pada data logger akan lebih dijelaskan pada sub-bab 3.4.5.
Semua data pengukuran dan tingkat kualitas udara selanjutnya akan dikirim pada server
ESP32. Adapun pengiriman data akan lebih dijelaskan pada sub-bab 3.4.4. Data yang
dikirim pada server ESP32 maka ditampilkan pada web page. Selain itu data akan
ditampilkan pada LCD 16x2 dan LED. Proses penampil data akan lebih dijelaskan secara
detail pada sub-bab 3.4.6. Proses utama sistem akan terus berjalan hingga sistem
dimatikan.
3.4.2 Diagram Alir Desain Web
Gambar 3.9. Diagram Alir Desain Web
Diagram alir desain web menjelaskan tentang alur penampilan data yang ditampilkan
pada web page. Diagram alir desain web ditunjukkan pada Gambar 3.9. dimulai dengan
memberikan title pada dokumen HTML yang nantinya digunakan sebagai judul pada web
page. Kemudian dilakukan inisialisasi library chart.js dan mengatur format tampilan web
yang diletakkan pada element head HTML. Pada element body dilakukan pengaturan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
desain dan pengaturan informasi yang ditampilkan pada web page. Desain tampilan web
page pada Gambar 3.15. dimuat pada elemen ini. Selanjutnya program akan mengambil
nilai yang terukur dari sensor dan klasifikasi AQI setelah program mengirimkan ajax
request pada server ESP32.
3.4.3 Perancangan Diagram Alir Sub-Rutin Set Waktu RTC
Diagram Alir Sub-Rutin Set Waktu RTC merupakan penjabaran dari proses set waktu
RTC pada Gambar 3.8. Tujuan set waktu RTC adalah untuk sinkronisasi waktu RTC
DS3231 dengan waktu jaringan internet. Pada diagram alir ini set waktu RTC dimulai
dengan set NTP (Network Time Protocol) sesuai dengan zona waktu. Pada zona waktu
Indonesia bagian barat adalah +7 GMT dan satu jam terdiri dari 3600 detik sehingga set
NTP dapat dilakukan dengan 3600 x (+7) untuk zona waktu Indonesia bagian barat. Data
waktu dan tanggal NTP diambil untuk digunakan set data waktu dan tanggal pada RTC
DS3231. Apabila data waktu dan tanggal pada RTC gagal ter-update program kembali
mengambil data tanggal dan waktu pada NTP hingga set tanggal dan waktu RTC berhasil.
Proses ini akan terus berulang-ulang hingga update tanggal dan waktu RTC berhasil.
Diagram alir set waktu RTC terdapat pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Diagram Alir Sub-Rutin Set Waktu RTC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
3.4.4 Perancangan Diagram Alir Sub-Rutin Pengambilan Data Sensor Partikulat
Diagram Alir Sub-Rutin Pengambilan data sensor partikulat merupakan penjabaran
dari proses mengambil data sensor partikulat pada Gambar 3.8. Pada diagram alir ini
dimulai dengan mengubah active mode sebagai default mode sensor menjadi passive mode.
Program kemudian melakukan request pembacaan konsentrasi partikulat pada sensor
sesuai dengan protokol pada Tabel 3.1. Output dari sensor PMS5003 berupa data digital
dalam satuan µg/m3. Pengambilan output sensor menggunakan baudrate sebesar 9600bps.
Tabel 3.1. Pengambilan Data Partikulat
Start
Byte
Start
Byte
Command Data 1 Data 2 Verity
Byte
Verity
Byte
Keterangan
0x42 0x4D 0xE1 0x00 0x00 0x01 0x71 Mengubah ke
passive mode
0x42 0x4D 0xE2 0x00 0x00 0x01 0x71 Request data pada
passive mode
Setelah data konsentrasi partikulat yang diperoleh dilakukan perhitungan nilai AQI,
berdasarkan persamaan 2.1 dan Tabel 2.1. Sebagai contoh nilai rata-rata konsentrasi PM10
yang terukur adalah 120 µg/m3 dan nilai rata-rata konsentrasi PM2.5 adalah 88 µg/m
3.
Menggunakan Tabel 2.1. breakpoint PM10 untuk konsentrasi 120 µg/m3 adalah 55 µg/m
3
dan 154 µg/m3 dan nilai indeks adalah 51 dan 100. Sedangkan nilai breakpoint PM2.5 untuk
88 µg/m3 adalah 55,5 – 150,4 dan nilai indeks AQI adalah 151 dan 200, maka sesuai
dengan persamaan 2.1 nilai indeks PM2.5 dan PM10 dapat diperoleh sebagai berikut:
a. Nilai indeks PM2.5 ( ) ( ) ≈
b. Nilai indeks PM10 ( ) ( ) ≈
AQI adalah nilai tertinggi yang terhitung dari setiap polutan sehingga AQI yang
terukur adalah 168. Setelah proses perhitungan selesai program akan melanjutkan
mengklasifikasi nilai AQI. Pengklasifikasian nilai AQI dijelaskan lebih terperinci pada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
sub-bab 3.4.7. Program ini akan berulang setiap satu menit untuk melakukan sampling
konsentrasi partikulat seperti pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11. Diagram Alir Sub-Rutin Pengambilan Data Sensor Partikulat
3.4.5 Perancangan Diagram Sub-Rutin Alir Penyimpanan Data
Data hasil pengukuran dirancang untuk disimpan pada microSD card setelah semua
hasil pengukuran di dapat dari sensor. Penyimpanan data hasil pengukuran terlebih dahulu
harus diubah dalam format tertentu. Setelah data diubah dalam bentuk format tertentu
barulah proses penyimpanan dapat dilakukan. Adapun format penyimpanan data
ditunjukkan pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Format Data yang Disimpan
Jenis Data Format Data
Konsentrasi PM2.5 (µg/m3) Float
Konsentrasi PM10 (µg/m3) Float
Data tanggal dan waktu String
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Program dimulai seperti Gambar 3.12. dengan memastikan modul microSD card
terpasang dengan baik. Apabila modul microSD card belum terpasang program tidak akan
melakukan penyimpanan data. Kondisi tersebut akan terjadi berulang-ulang hingga modul
microSD card terpasang dengan benar. Apabila modul microSD card sudah terpasang
dengan benar program akan mengakses file data logger yang sudah dibuat sebelumnya
dalam microSD card. File yang digunakan untuk menyimpan data logger adalah file
dengan format .txt. Selanjutnya program menulis data konsentrasi PM2.5, konsentrasi
PM10, tanggal, dan waktu. Program dirancang untuk menyimpan data setiap pengambilan
sampling dilakukan.
Gambar 3.12. Diagram Alir Sub-Rutin Penyimpanan Data
3.4.6 Perancangan Diagram Alir Sub-Rutin Pengiriman Data
Proses monitoring pada “Sistem Monitoring Partikulat” dirancang agar dapat diakses
jarak jauh tanpa menggunakan kabel penghubung. Data hasil pengukuran dikirim pada
server ESP32. Data dapat terkirim jika ESP32 sudah terhubung dengan server ESP32.
Proses pengiriman data dilakukan secara real time bersamaan dengan proses penyimpanan
data pada data logger. Pengiriman data secara real time menggunakan ajax yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
memungkinkan pengguna dapat meng-update data tanpa melakukan refres pada halaman
web.
Gambar 3.13. Diagram Alir Sub-Rutin Pengiriman Data
Pada pengiriman data dilakukan penyesuaian dengan format data yang dikirim. Data
yang dikirim berupa data konsentrasi PM2.5, konsentrasi PM10, klasifikasi AQI, dan tanggal
dan waktu sampling. Format data yang dikirim ditunjukkan pada Tabel 3.2. Proses
pengiriman data dirancang agar dapat menampilkan grafik konsentrasi PM2.5 dan PM10
dalam 24 jam terakhir. Diagram alir pengiriman data ditunjukkan pada Gambar 3.13.
Tabel 3.2. Format Data yang Dikirim
Jenis Data Format Data
Konsentrasi PM2.5 (µg/m3) String
Konsentrasi PM10 (µg/m3) String
Klasifikasi AQI String
Data tanggal dan waktu String
3.4.7 Perancangan Diagram Alir Sub-Rutin Menampilkan Data
Diagram Alir Sub-Rutin Menampilkan data merupakan penjabaran dari proses
menampilkan data pada Gambar 3.9. Setelah semua proses pengukuran dilakukan sensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
selesai, data-data hasil pengukuran ditampilkan dalam LCD, web page, dan LED. Program
dimulai dengan menampilkan konsentrasi PM2.5 dan PM10 pada web page, selain itu
program menampilkan grafik konsentrasi PM2.5 dan PM10. Selanjutnya program
menampilkan data konsentrasi PM2.5 pada kolom pertama LCD dan konsentrasi PM10 pada
kolom kedua. Diagram alir sub-rutin menampilkan data ditunjukkan pada Gambar 3.14.
Program menampilkan status kualitas udara PM2.5 dan konsentrasi PM2.5 pada LCD
jika push button ditekan. Status kualitas udara PM2.5 antara 0,0 hingga 12,0µg/m3
dikategorikan baik, sedangkan konsentrasi 12,1 hingga 35,4 µg/m3 dikategorikan sedang.
Kategori tidak sehat untuk kelompok tertentu berkisar antara 35,5 hingga 55,4 µg/m3 dan
kategori tidak sehat antara 150,5 hingga 250,4 µg/m3. Konsentrasi PM2.5 antara 250,5
hingga 350,4 µg/m3 dikategorikan sangat tidak sehat dan konsentrasi lebih dari 250,5
µg/m3 dikategorikan berbahaya. Pada penekanan selanjutnya program menampilkan
konsentrasi PM10 dan status kualitas udara PM10. Status kualitas udara PM2.5 dan PM10
diklasifikasikan berdasar pada Tabel 2.1.
Perhitungan nilai AQI yang diperoleh digunakan untuk klasifikasi AQI, nilai AQI
kurang dari 50 diklasifikasikan pada kategori baik. Program selanjutnya menampilkan
“baik” untuk klasifikasi AQI pada halaman web dan menyalakan LED satu. Pada nilai AQI
antar 51 – 100 program menampilkan “sedang” pada halaman web dan menyalakan LED
satu dan LED dua. Jika nilai AQI antara 101 – 150 program menampilkan “tidak sehat
untuk kelompok tertentu” pada halaman web dan menyalakan LED satu, LED dua, dan
LED tiga. Program menampilkan “tidak sehat” pada halaman web untuk nilai AQI 151 –
200 serta menyalakan LED indikator satu, dua, tiga, dan empat. LED satu, dua, tiga,
empat, dan lima menyala jika program mengklasifikasi nilai pada kategori “sangat tidak
sehat” dan menampilkan pada halaman web untuk rentan AQI 201 – 300. Nilai AQI lebih
dari 300 diklasifikasikan berbahaya dan menyalakan semua LED indikator. Klasifikasi
AQI mengacu pada Tabel 2.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 3.14 Diagram Alir Sub-Rutin Penampil Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 3.14 (Lanjutan) Diagram Alir Sub-Rutin Penampil Data
3.4.8 Perancangan Tampilan Halaman Web
Halaman web merupakan tampilan antarmuka yang berfungsi menampilkan data
hasil pengukuran pada sistem monitoring partikulat. Pembuatan tampilan halaman web
menggunakan Hypertext Markup Language (HTML) dan JavaScript. Informasi yang
ditampilkan berupa klasifikasi nilai AQI, nilai konsentrasi PM2.5, dan konsentrasi PM10
yang terukur. Pada halaman web juga ditampilkan grafik konsentrasi PM2.5 dan PM10 yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
dibatasi pada rentang waktu 24 jam. Adapun rancangan tampilan halaman web ditunjukkan
pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15. Rancangan Tampilan Halaman Web
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
BAB IV
HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas hasil implementasi alat sistem monitoring konsentrasi partikulat
serta hasil pengujian. Hasil pengujian berupa tingkat kesalahan pengukuran konsentrasi
PM2.5 dan PM10 apabila dibandingkan dengan alat ukur lain serta kesesuaian kinerja alat
berdasarkan manfaat, tujuan, dan batasan masalah yang terdapat pada BAB I.
4.1 Perubahan Perancangan
Terdapat perubahan yang terjadi pada alat. Perubahan tersebut meliputi perubahan
susunan box alat, perubahan wiring pada LED dan LCD, dan perubahan program update
RTC. Perubahan tersebut terjadi karena adanya hal-hal yang tidak diperhitungkan pada
awal perancangan sehingga perlu dilakukan penyesuaian ulang.
4.1.1 Perubahan Perancangan Desain Box Alat
Box alat dirancang berukuran cukup kecil agar mudah dipindahkan oleh user.
Perancangan desain box alat yang semula ditunjukkan pada Gambar 3.2. diubah menjadi
Gambar 4.1. dilakukan untuk menyesuaikan dengan ukuran komponen yang digunakan.
Peletakan button dan switch diubah ke bagian atas box untuk mempermudah penggunaan
oleh user. Perubahan ini tidak mempengaruhi fungsi dan kinerja sistem.
Gambar 4.1. Perubahan Desain Box Sistem
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
4.1.2 Perubahan Perancangan LCD 16x2
LCD 16x2 digunakan sebagai penampil konsentrasi PM2.5 dan PM10 serta status
kualitas udara dari setiap konsentrasi. Perubahan yang dilakukan untuk mempermudah
wiring pada PCB. Perancangan LCD yang semula ditunjukkan pada Gambar 3.6. menjadi
Gambar 4.2. tidak mempengaruhi fungsional dari LCD .
Gambar 4.2. Perubahan Perancangan LCD 16x2
4.1.3 Perubahan Perancangan LED Indikator
Perubahan perancangan pada LED indikator dilakukan untuk mempermudah wiring
LED indikator pada PCB. Perubahan wiring tidak berpengaruh pada fungsi LED sebagai
indikator AQI. Perubahan port yang digunakan yang semula pada Gambar 3.7. diubah
menjadi Gambar 4.3. disesuaikan dengan peletakan LED indikator terhadap port yang
digunakan pada ESP32.
Gambar 4.3. Perubahan Perancangan Led Indikator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
4.1.4 Perubahan Diagram Alir Sub-Rutin Set Waktu RTC
Set waktu RTC dilakukan apabila waktu RTC tidak sesuai dengan zona waktu yang
digunakan. Perancangan awal pada Gambar 3.10. NTP tidak memiliki informasi jika
terjadi perubahan zona waktu. Set waktu RTC hanya dilakukan pada zona Waktu
Indonesia bagian Barat (WIB), sehingga perlu dilakukan perubahan program apabila terjadi
perubahan zona waktu.
Perubahan perancangan pada Gambar 4.4. menggunakan waktu browser yang mampu
menyesuaikan dengan zona waktu browser diakses. Apabila button ditekan client
mengirim data waktu pada server. Data waktu yang diterima oleh server digunakan untuk
set waktu RTC. ESP32 mengirimkan status RTC ter-update apabila rtc berhasil di update.
Program tidak akan mengirimkan data waktu apabila button tidak ditekan oleh user.
Gambar 4.4. Perubahan Perancangan Diagram Alir Set Waktu RTC
4.2 Sistem Monitoring Alat
Box sistem monitoring konsentrasi partikulat dibuat menggunakan akrilik putih susu
yang dibentuk persegi panjang. Box memiliki panjang 12cm, lebar 8cm dan tinggi 9 cm.
Bentuk fisik sistem monitoring konsentrasi partikulat ditunjukkan pada Gambar 4.5. Setiap
bagian dari alat dijelaskan pada Tabel 4.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
(a) (b)
Gambar 4.5. (a) Bentuk Fisik Tampak Depan (b) Bentuk Fisik Tampak Belakang
Tabel 4.1. Bagian-Bagian Alat
No. Keterangan
1 Switch untuk LED
2 Sakelar on/off sistem
3 Button LCD
4 LED Indikator
5 LCD display
6 Jalur masuk udara
7 Jalur keluar udara
4.2.1 Sistem Pengukuran Konsentrasi Partikulat
Pengukuran konsentrasi partikulat menggunakan sensor PMS5003 untuk mengukur
konsentrasi PM2.5 dan PM10 di udara. Data yang dihasilkan dalam µg/m3 digunakan untuk
menghitung AQI dan status kualitas udara dari setiap konsentrasi. Hasil pengukuran dan
perhitungan ditampilkan pada LCD, LED indikator dan halaman web.
4.2.1.1 Pengujian Konsentrasi PM2.5 dan PM10
Pengujian konsentrasi partikulat dilakukan untuk mendapatkan kesesuaian antara
pengukuran yang diperoleh oleh alat dengan alat ukur lain (Ageruisi). Melalui pengujian
diketahui tingkat ke tidak sesuaian alat dengan Ageruisi. Proses pengujian alat dilakukan di
dalam kardus berukuran 51 cm x 32 cm yang ditutup rapat (Gambar 4.6.). Sumber polutan
menggunakan obat nyamuk bakar. Adapun spesifikasi alat ukur lain yang dijadikan
pembanding sebagai berikut:
Nama : Ageruisi
Satuan pengukuran : µg/m3
Resolusi : 0-999 µg/m3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Akurasi : 0.0001
Waktu Sampling : 10 detik
Gambar 4.6. Proses Pengujian Alat
Proses pengujian menghasilkan data-data pengukuran yang ditunjukkan pada Tabel
4.2. dan 4.3. Dilakukan perhitungan persentase kesalahan untuk menentukan kesesuaian
alat dengan Ageruisi. Adapun rumus perhitungan persentase kesalahan sebagai berikut:
Berdasarkan perhitungan persentase kesalahan diperoleh rata-rata tingkat kesalahan
sebesar 13,75% untuk PM2.5 dan 8,14% untuk PM10.
Tabel 4.2. Data Hasil Pengukuran Konsentrasi PM2.5
No Percobaan I Percobaan II Percobaan III Rata-rata
Error Alat Ageruisi Alat Ageruisi Alat Ageruisi Alat Ageruisi
1 483 502 469 518 480 516 477,3 512 6,77
2 437 440 427 446 428 441 430,7 442,3 2,64
3 312 347 318 347 310 352 313,3 348,7 10,13
4 227 278 247 272 230 275 234,7 275 14,67
5 205 242 200 240 209 246 204,7 242,7 15,66
6 151 170 157 172 145 168 151 170 11,18
7 110 126 115 128 110 122 111,7 125,3 10,9
8 73 85 77 80 77 82 75,67 82,33 8,1
9 44 45 45 42 43 40 44 42,33 3,94
10 21 15 24 15 21 13 22 14,33 53,49
Rata-Rata Error 13,75
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Tabel 4.3. Data Hasil Pengukuran Konsentrasi PM10
No Percobaan I Percobaan II Percobaan III Rata-rata
Error Alat Ageruisi Alat Ageruisi Alat Ageruisi Alat Ageruisi
1 613 582 600 600 651 588 621,3 590 5,31
2 553 510 538 517 548 511 546,3 512,7 6,57
3 411 401 399 402 388 408 399,3 403,7 1,07
4 322 304 315 304 288 319 308,3 309 0,22
5 251 280 256 278 268 285 258,3 281 8,07
6 205 197 202 199 188 194 198,3 196,7 0,85
7 148 146 150 148 134 141 144 145 0,69
8 91 98 93 92 97 95 93,67 95 1,4
9 48 49 51 48 50 46 49,67 47,67 4,2
10 23 17 28 17 24 15 25 16,33 53,1
Rata-Rata Error 8,14
Data hasil pengukuran diolah dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 4.7. dan 4.8.
untuk mendapatkan persamaan garis antara pengukuran alat dan Ageruisi. Persamaan garis
yang diperoleh menunjukkan nilai pengukuran dari Ageruisi nilai pengukuran alat sudah
cukup linier.
Gambar 4.7. Grafik Perbandingan Pengukuran PM2.5
Gambar 4.8. Grafik Perbandingan Pengukuran PM10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Dilakukan pengujian kesesuaian alat dan Ageruisi pada kondisi udara tanpa polutan.
Proses pengujian menghasilkan data pada Tabel 4.4. dan Tabel 4.5.
Tabel 4.4. Data Hasil Pengukuran PM2.5 tanpa polutan
Percobaan Ke- Alat Ageruisi
I 20 15
II 22 15
III 22 13
Rata-Rata Pengukuran 21,33 14,33
Tabel 4.5. Data Hasil Pengukuran PM10 tanpa polutan
Percobaan Ke- Alat Ageruisi
I 22 17
II 25 17
III 24 15
Rata-Rata Pengukuran 23,67 16,33
Proses pengujian konsentrasi PM2.5 dan PM10 menunjukkan konsentrasi dari PM2.5
dan PM10 cukup sesuai dengan Ageruisi. Terjadi simpangan yang tidak terlalu signifikan
dari kedua data hasil pengukuran. Dugaan terjadinya simpangan tersebut adalah sebagai
berikut:
1. Terjadinya perbedaan waktu sampling antara alat dan Ageruisi. Perbedaan waktu
sampling mengakibatkan perbedaan konsentrasi yang di peroleh dalam jangka waktu
tertentu.
2. Pengaruh posisi sumber polutan terhadap alat ukur. Semakin dekat alat terhadap
sumber polutan, konsentrasi yang di peroleh akan semakin besar.
Hasil pengukuran konsentrasi PM2.5 dan PM10 memiliki rata-rata error pengukuran
sebesar 13,75% untuk PM2.5 dan 8,14% untuk PM10. Sistem monitoring konsentrasi
partikulat berjalan dengan baik dengan kebenaran relatif pengukuran konsentrasi PM2.5
sebesar 86,25% dan 91,86% untuk PM10.
4.2.1.2 Pengujian Proses Penampil Data pada LCD dan LED Indikator
Proses penampil data pada Sitsem Monitoring Konsentrasi Partikulat telah berhasil
dilakukan. Proses monitoring konsentrasi PM2.5 (Gambar 4.9.) dan konsentrasi PM10
(Gambar 4.10.) pada LCD berjalan dengan baik. Status kualitas udara yang ditampilkan
pada LCD sudah sesuai dengan Tabel 2.1. LCD menampilkan konsentrasi PM2.5 dan status
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
kualitas udara PM2.5 saat button tidak ditekan. Konsentrasi PM10 serta kualitas udara PM10
ditampilkan saat button ditekan. LED indikator menyala berdasarkan klasifikasi AQI pada
Tabel 2.1.
Gambar 4.9. Tampilan konsentrasi PM2.5 pada LCD
Gambar 4.10. Tampilan konsentrasi PM10 pada LCD
4.2.1.3 Pengujian Proses Penampil Data pada Halaman Web
Halaman web digunakan untuk mempermudah perangkat lain (laptop/telepon
genggam) melakukan monitoring. Agar dapat mengakses halaman web perangkat mobile
(laptop/ telepon genggam) harus terhubung dengan acces point.
Perangkat yang sudah terhubung dengan acces point dapat mengakses halaman web
melalui IP 192.168.1.20. Data yang ditampilkan pada halaman web merupakan data yang
dikirim oleh ESP32. Keterangan halaman web pada Gambar 4.11. ditunjukkan pada Tabel
4.6.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 4.11. Tampilan Halaman Web
Tabel 4.6. Keterangan Tampilan Halaman Web
No Keterangan
1 Kategori AQI
2 Waktu sampling
3 Grafik PM10
4 Grafik PM2.5
5 Nilai konsentrasi PM2.5
6 Nilai konsentrasi PM10
7 Waktu browser
8 Button untuk set waktu RTC
Pengujian monitoring konsentrasi PM2.5 dan PM10 pada halaman web telah berhasil
dilakukan. Hal itu dibuktikan dengan konsentrasi partikulat yang ditampilkan pada LCD
sama dengan yang ditampilkan pada laptop dan telepon genggam. Masing-masing tampilan
ditunjukkan pada Gambar 4.12.
(a) Monitoring PM2.5 pada LCD
(b) Monitoring PM10 pada LCD
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
(c) Monitoring pada telepon
genggam
(d) Monitoring pada laptop
Gambar 4.12. Pengujian Tampilan Halaman Web
4.3 Pengujian dan Pembahasan Perangkat Lunak
4.3.1 Program Membuat Acces Point dan Server
Pembuatan acces point mula-mula dilakukan dengan inisialisasi SSID, password, dan
IP address yang digunakan. IP yang digunakan adalah 192.168.1.20 yang menggunakan
jaringan lokal. Agar dapat terhubung dengan internet dibutuhkan IP public yang diatur
oleh ISP (Internet Service Provider). SSID yang digunakan adalah Sistem Monitoring dan
menggunakan password 12345678 seperti pada Gambar 4.13.
Gambar 4.13. Listing Program Inisialisasi SSID, Password, dan IP
Gambar 4.14. menunjukkan program untuk membuat access point. Program terlebih
dahulu mematikan wifi untuk menghindari crash dengan saat server dimulai dengan
membuat ssid.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 4.14. Listing membuat acces point
4.3.2 Program Desain Halaman Web
Halaman web merupakan user interface yang menampilkan konsentrasi PM2.5 dan
PM10. Gambar 4.15. digunakan untuk inisialisasi chart.js dan membuat title halaman html.
Gambar 4.15. Insialisasi HTML
CSS (Cascanding Style Sheets) digunakan untuk mengatur format tampilan pada
halaman html. CSS dapat digunakan untuk mengontrol warna, ukuran teks, posisi,
background pada halaman html. Listring program pada Gambar 4.16. digunakan untuk
mendeklarasikan CSS.
Gambar 4.16. Deklarasi CSS pada HTML
Pada Gambar 4.17. mengambil style yang telah dideklarasikan sebelumnya. Style
yang diperoleh memberikan output seperti pada Gambar 4.18.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Gambar 4.17. Listing Program Menampilkan Halaman HTML
Gambar 4.18. Tampilan Halaman HTML
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Grafik garis dibuat dengan menggunakan fasilitas chart.js dan menampilkan 2
variabel pengukuran. Warna garis untuk PM2.5 menggunakan warna orange dan PM10
merah muda. Listing program grafik ditunjukkan pada Gambar 4.19.
Gambar 4.19. Listing Program Grafik
4.3.3 Program Set waktu RTC
Set waktu dijalankan manual oleh user dengan menekan button pada halaman web.
Program menyimpan data waktu browser pada variabel waktu. Saat button ditekan
program mengirimkan request pada server dan data waktu dengan metode GET (Gambar
4.20.). Jika RTC berhasil ter-update client mendapat respon berupa status RTC. Set waktu
RTC dapat dilakukan secara otomatis dengan membandingkan kesesuaian waktu browser
dengan waktu RTC saat user mengakses halaman web.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 4.20. Listing Program Mengirim Data Waktu
Variabel terimaData digunakan untuk menyimpan data waktu yang terima dari server
dengan nama kirimWaktu. Data yang diterima dipisahkan kembali dalam beberapa variabel
untuk mempermudah set waktu pada RTC. RTC di set sesuai dengan data tahun, bulan,
tanggal, jam, menit, dan detik yang diterima dari browser. Listing program set RTC
ditunjukkan pada Gambar 4.21.
Gambar 4.21. Program Set Waktu RTC
4.4.3.1 Pengujian Proses set waktu RTC
Set waktu pada RTC menggunakan waktu browser berhasil dilakukan. Gambar 4.22.
(a) menunjukkan waktu sampling pada sensor berbeda dengan waktu pada browser. Pada
Gambar 4.22. (b) membuktikan waktu RTC sudah ter-update sesuai dengan waktu pada
browser.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
(a) (b)
Gambar 4.22. (a) Waktu RTC belum ter-update (b) Waktu RTC sudah ter-update
4.3.4 Program Pengukuran Konsentrasi Partikulat
PMS5003 menggunakan komunikasi UART sehingga sensor memiliki sumber clock
tersendiri. Baudrate yang digunakan yaitu 9600 bps. Pada awal program dilakukan
dilakukan inisialisasi baudrate, parity check, dan port yang digunakan. Mode default
sensor merupakan mode aktif yang melakukan sensing terus menerus. Diperlukan
pengubahan mode sensor menjadi mode passive dengan mengirim isi dari array passive
pada sensor seperti pada Gambar 4.23.
Gambar 4.23. Listing Program Insialisasi Sensor
Pengukuran konsentrasi partikulat dilakukan setiap 60 detik sekali dengan
mengirimkan perintah request. ESP32 menerima beberapa byte data dari sensor. Saat 16
bit kedua atau panjang frame yang diterima sama dengan 28 dilakukan penyimpanan nilai
konsentrasi PM2.5 dan konsentrasi PM10 pada array data25 dan data10 (Gambar 4.24.).
Variabel nilai25 dan nilai10 digunakan untuk menyimpan konsentrasi dari PM2.5 dan PM10
yang nantinya dikirim pada server. Variabel i digunakan untuk menghitung banyak sensing
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
yang telah dilakukan. Pada saat pengambilan nilai konsentrasi dilakukan pencatatan waktu
sampling.
Gambar 4.24. Listing Program Mengambil Nilai Konsentrasi Partikulat
Nilai konsentrasi yang diterima diklasifikasi untuk menentukan IHi, ILo, BPHi,
BPLo. Variabel string nilai25 dan nilai 10 diubah dalam bentuk integer menggunakan
fungsi toInt() pada arduino. Setiap nilai yang digunakan menghitung nilai index dari PM2.5
dan PM10. Nilai index yang diperoleh dibandingkan untuk memperoleh nilai AQI. Listring
program menghitung nilai index ditunjukkan pada Gambar 4.25.
Gambar 4.25. Listing Program Menghitung Nilai Index
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Gambar 4.25. (Lanjutan) Listing Program Menghitung Nilai Index
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
4.3.5 Program Penyimpanan Data
Proses penyimpanan data pada alat sistem monitoring partikulat dilakukan dengan
mengumpulkan hasil pengukuran ke dalam file .txt yang diletakkan pada microSD card.
Terlebih dahulu dilakukan pengecekan modul microSD card sudah terpasang dengan
benar, jika belum program tidak akan memproses perintah selanjutnya. (Gambar 4.26.).
Gambar 4.26. Listing Program Cek Status microSD Card
Data variabel pengukuran disimpan setiap proses pengukuran konsentrasi partikulat
telah selesai dilakukan. Program mengakses file Konsentrasi Partikulat.txt pada direkstori
microSD card. Apabila file yang dimaksud tidak ditemukan file tersebut akan
ditambahkan. Data variabel ditambahkan pada file Konsentrasi Partikulat.txt apabila file
sudah berhasil diakses. Listing Program penyimpanan data ditunjukkan pada Gambar 4.27.
Gambar 4.27. Listing Program Penyimpanan Data
4.3.5.1 Pengujian Proses Penyimpanan Data
Proses penyimpanan data pada file data logger berhasil dilakukan. File data logger
terdapat pada microSD card dengan nama DataLogger.txt. Data konsentrasi partikulat dan
waktu sampling disimpan setiap satu menit sekali. Gambar 4.28. membuktikan data waktu
yang disimpan berganti setiap satu menit sekali.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Gambar 4.28. File Data Logger
4.3.6 Program Pengiriman Data
Proses pengiriman data terjadi ketika ada request dari client. Program akan mengirim
text html pada Gambar 4.29. saat client pertama kali terhubung. Pada server.send(200,
“text/html”, s) 200 merupakan standar respon bahwa request telah berhasil. Sedangkan
text/html adalah tipe konten HTTP yang dikirim pada client.
Gambar 4.29. Listing Program Mengirim Halaman HTML
setInterval() pada Gambar 4.30. merupakan metode yang digunakan untuk
memanggil fungsi pada interval millisecond. setInterval() memanggil Ambildata() dengan
interval 30 detik terus menerus hingga halaman web di tutup.
Gambar 4.30. Listing Program Set Interval
Gambar 4.31. merupakan program yang digunakan untuk melakukan request pada
server dengan metode GET pada uri /kirim. Program juga mengolah data yang dikirim oleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
server yang berupa JSON. split(„,‟) digunakan untuk mengubah variabel string menjadi
array yang dipisahkan dengan koma.
Gambar 4.31. Listing Program Request Data
Data hasil pengukuran dan perhitungan disimpan dalam variabel kirim yang akan
dikirim dengan format json. Setelah request berhasil, server mengirimkan data baru pada
variabel kirim. Listing program pengiriman data ditunjukkan pada Gambar 4.32.
Gambar 4.32. Listing Program Kirim Data
4.3.7 Program Penampil Data
Penampilan data dijalankan setelah semua proses pengukuran dan penyimpanan
berhasil dilakukan. Program menampilkan data-data hasil pengukuran pada LCD, LED
indikator, dan halaman web. Data hasil pengukuran oleh sensor PMS5003 diklasifikasi
berdasarkan status kualitas PM2.5 dan PM10 (Gambar 4.33.). digitalRead (3) == 0 artinya
menampilkan konsentrasi PM2.5 status kualitas udaranya, sedangkan digitalRead (3) == 1
artinya menampilkan konsentrasi PM10 dan status kualitas udara PM10 pada LCD. Program
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
untuk menampilkan konsentrasi PM2.5 dan PM10 pada LCD ditunjukkan pada Gambar
4.34.
Gambar 4.33. Listing Program Menentukan Status Kualitas Udara
Gambar 4.34. Listing Program Menampilkan Konsentrasi Partikulat pada LCD
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Hasil perhitungan nilai index digunakan untuk melakukan diklasifikasi AQI. Variabel
AQI bertujuan untuk menyimpan klasifikasi AQI yang dikirim pada server saat user
mengakses halaman web. LED indikator diberi logika 1 sesuai dengan klasifikasi AQI
yang dilakukan. Listing Program penampil data pada Gambar 4.35.
.
Gambar 4.35. Listing Program Klasifikasi AQI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
BAB V
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian alat sistem monitoring konsentrasi partikulat dapat diperoleh
kesimpulan sebagai berikut:
1. Sistem pengukuran konsentrasi partikulat berjalan dengan baik, dengan rata-rata
kesalahan relatif pengukuran sebesar 8,14% untuk PM10 dan 13,75% untuk PM2.5.
2. Alat mampu menampilkan konsentrasi partikulat pada LCD dan halaman web serta
menampilkan klasifikasi AQI pada LED dan halaman web.
3. Alat mampu melakukan penyimpanan data hasil pengukuran.
5.2 Saran
Saran bagi pengembangan sistem selanjutnya sebagai berikut:
1. Monitoring melalui halaman web dirancang menggunakan IP public sehingga dapat
diakses dari jarak yang lebih jauh.
2. Proses set waktu RTC dilakukan secara otomatis.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
DAFTAR PUSTAKA
[1] Peraturan Pemerintah Republik Indonesia nomor 41 tahun 1999 tentang pengendalian
pencemaran udara.
[2] Machdar, Izarul, 2018, Pengantar Pengendalian Pencemaran: Pencemaran Air,
Pencemaran Udara, dan Kebisingan, 1nd
ed, Deepublish, Yogyakarta.
[3] Wardoyo, Arinto Yudi Ponco, 2016, Emisi Partikulat Kendaraan Bermotor dan
Dampak Kesehatan, 1nd
ed, Universitas Brawijaya Press, Malang.
[4] -----, 2018, Health and Environmental Effects of Particulate Matter (PM),
https://www.epa.gov/pm-pollution/health-and-environmental-effects-particulate-
matter-pm, diakses 28 November 2019.
[5] Gertrudis, 2010, Hubungan antara Kadar Partikulat (PM10) Udara Rumah Tinggal
dengan Kejadian ISPA pada Balita di Sekitar Pabrik Semen PT Indocement
Citeureup Tahun 2010, Tesis, Program Studi Ilmu Kesehatan Masyarakat, Fakultas
Kesehatan Masyarakat, Universitas Indonesia, Depok.
[6] Huboyo, H.S., Sutrisno, E., 2009, Analisis Konsentrasi Particulate Matter 10 (PM10)
Pada Udara Di luar Ruang (Studi Kasus : Stasiun Tawang - Semarang), TEKNIK,
vol. 30, no. 1, hal 44-48.
[7] Aprianto, Y., Nurhasanah, Sanubary, I., 2018, Prediksi Kadar Particulate Matter
(PM10) untuk Pemantauan Kualitas Udara Menggunakan Jaringan Syaraf Tiruan
Studi Kasus Kota Pontianak, POSITRON, vol. 8, no. 1, hal 15-20.
[8] Nirmala, D.S., Prasasti, C.I., 2015, Konsentrasi PM2.5 dan Analisis Karakteristik
Pekerja Terhadap Keluhan Kesehatan Pekerja Pengasapan Ikan di Kelurahan Tambak
Wedi Surabaya, Jurnal Kesehatan Lingkungan, vol. 8, no. 1, hal 57-68.
[9] -----, 2005, WHO Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen
dioxide and sulphur dioxide, Global update 2005, World Health Organization.
[10] -----, 2013, National Ambient Air Quality Standards for Particulate Matter; Final
Rule, Environmental Protection Agency, vol. 78, no. 10, hal 3086-3287.
[11] -----, 1999, Air Quality Index Reporting; Final Rule, Environmental Protection
Agency, Vol. 64, no.149, hal 42530-42549.
[12] -----, 2016, Datasheet PMS5003 Series, Plantower.
[13] -----, 2019, Datasheet ESP32 WROOM 32, Espressif Systems.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
[14] -----, 2015, Datasheet Real Time Clock DS3231, Maxim Integrated Products.
[15] D. Kho, "Teknik Elektronika," Teknik Elektronika, [Online]. Available:
https://teknikelektronika.com/cara-menghitung-nilai-resistor-untuk-led-light-
emitting-diode/. [Accessed 15 Februari 2020].
[16] Nurcahyo, S., 2012, Aplikasi dan Teknik Permograman Mikrokontroler AVR Atmel,
Penerbit Andi, Yogyakarta.
[17] -----, 2005, Datasheet LCD Module, Shenzhen Eone Electronics.
[18] -----, Datasheet microSDHC memory card, Kingston Technologi.
[19] Handayani, Rima M., 2019, Sistem Instrumentasi Data Logger Parameter Elektrik
Sel Elektrokimia Secara Otomatis Berbasis Arduino Dan Borland Delphi 7, Tugas
Akhir, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas
Lampung, Bandar Lampung.
[20] Sidik, B., Pohan, H.I., 2007, Pemrograman WEB dengan HTML (Disertai lebih dari
200 contoh program beserta tampilan grafisnya), Informatika, Bandung.
[21] Jumardi, Rio, 2019, Website Statis Konsep dan Praktik HTML – CSS, Uwais
Inspirasi Indonesia, Ponorogo.
[22] Oktaviani, Dian P., 2010, Menjadi Programmer Jempolan Menggunakan PHP,
MedianKom, Yogyakarta.
[23] Suryana, T., Koesheryatin, 2014, Aplikasi Internet Menggunakan HTML, CSS, &
JavaScript, PT Elex Media, Jakarta.
[24] Enterprise, Jubilee, 2017, Otodidak Pemrograman JavaScript, PT Elex Media
Komputindo, Jakarta.
[25] Winarno, E., Zaki, A., SmitDev Community, 2014, 3 in 1: JavaScript, jQuery dan
jQuery Mobile, PT Elex Media Komputindo, Jakarta.
[26] Zali, A., Smitdev Community, 2008, Seri Penuntun Praktis AJAX untuk Pemula, PT
Elex Media Komputindo, Jakarta.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-1
LAMPIRAN
Lampiran 1. Listing program ESP32
#include <LiquidCrystal.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <WebServer.h>
#include <WiFi.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include "RTClib.h"
#include "web.h"
const char* ssid = "Monitoring Partikulat";
const char* password = "12345678";
IPAddress local_ip(192,168,1,20);
IPAddress gateway(192,168,1,1);
IPAddress subnet(255,255,255,0);
RTC_DS3231 rtc;
WebServer server(80);
const int RS = 13, EN = 12, d4 = 14, d5 = 27, d6 = 26, d7 = 25;
LiquidCrystal lcd(RS, EN, d4, d5, d6, d7);
const int CS = 5;
int ch,ch1,IHi25,ILo25,BPHi25,BPLo25,IHi10,ILo10,BPHi10,BPLo10,Ip,Ip1,Ip2;
int passive[] = 0x42, 0x4D, 0xE1, 0x00, 0x00, 0x01, 0x70;
int request[] = 0x42, 0x4D, 0xE2, 0x00, 0x00, 0x01, 0x71;
int konsentrasi[16];
int i=0;
int data25[1440];
int data10[1440];
int copy25[1440];
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-2
int copy10[1440];
String PM25, grafik25, PM10, grafik10, AQI, dataSimpan, Status25, Status10, waktu,
nilai25 , nilai10, c, yaxis;
unsigned long mulai=0;
void kirimHTML()
String s = MAIN_page;
server.send(200, "text/html", s);
void kirimData()
Serial.println("kirimData");
String kirim =
"\"klasi\":\""+AQI+"\",\"PM25\":\""+String(nilai25)+"\",\"PM10\":\""+String(nilai10)+"\"
,\"G25\":\""+grafik25+"\",\"G10\":\""+String(grafik10)+"\",\"waktuRTC\":\""+waktu+"\",\
"plot\":\""+yaxis+"\"";
server.send(200, "text/plane", kirim);
void RTC()
String terimaData = server.arg("kirimWaktu");
String tanggal = terimaData.substring(0,2);
String bulan = terimaData.substring(3,5);
String tahun = terimaData.substring(6,10);
String jam = terimaData.substring(12,14);
String menit = terimaData.substring(15,17);
String detik = terimaData.substring(18,20);
rtc.adjust(DateTime(tahun.toInt(), bulan.toInt(), tanggal.toInt(), jam.toInt(), menit.toInt(),
detik.toInt()));
String statusRTC = "RTC terupdate";
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-3
server.send(200, "text/plane", statusRTC);
void setup()
Serial.begin(115200);
Serial2.begin(9600, SERIAL_8N1, 16, 17);
for (int i=0; i<7; i++)
Serial2.write(passive[i]);
lcd.begin(16, 2);
lcd.clear();
WiFi.disconnect();
WiFi.mode(WIFI_OFF);
WiFi.mode(WIFI_AP);
delay(2000);
WiFi.softAP(ssid, password);
WiFi.softAPConfig(local_ip, gateway, subnet);
if (!SD.begin(CS))
return;
if (! rtc.begin())
Serial.flush();
if (rtc.lostPower())
rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)));
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-4
for (int i=0; i<7; i++)
Serial2.write(passive[i]);
server.on("/", kirimHTML);
server.on("/kirim", kirimData);
server.on("/setRTC", RTC);
server.begin();
pinMode(3, INPUT);
pinMode(1, OUTPUT);
pinMode(32, OUTPUT);
pinMode(33, OUTPUT);
pinMode(4, OUTPUT);
pinMode(15, OUTPUT);
pinMode(2, OUTPUT);
void loop()
unsigned long sekarang = millis();
if (sekarang - mulai >= 60000)
mulai = sekarang;
Ambildata();
if (digitalRead(3)==1)
lcd.setCursor(1, 0);
lcd.print("PM2.5=");
lcd.setCursor(7, 0);
lcd.print(nilai25);
lcd.setCursor(11, 0);
lcd.print("ug/m3");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(Status25);
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-5
delay(100);
lcd.clear();
if (digitalRead(3)==0)
lcd.setCursor(1, 0);
lcd.print("PM10=");
lcd.setCursor(7, 0);
lcd.print(nilai10);
lcd.setCursor(11, 0);
lcd.print("ug/m3");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(Status10);
delay(200);
lcd.clear();
server.handleClient();
void Ambildata()
for (int j=0; j<7; j++)
Serial2.write(request[j]);
while (Serial2.available())
for (int j=0; j<17; j++)
ch = Serial2.read();
ch1 = Serial2.read();
konsentrasi[j] = word(ch, ch1);
if (konsentrasi[1] == 28)
int kalibrasiPM25=(0.8523*konsentrasi[3])-24.594;
int kalibrasiPM10=(0.758*konsentrasi[4])-20.188;
data25[i]=kalibrasiPM25;
data10[i]=kalibrasiPM10;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-6
nilai25=kalibrasiPM25;
nilai10=kalibrasiPM10;
DateTime now = rtc.now();
waktu = String(now.day()) + "/" + String(now.month()) + "/" + String(now.year()) + " "
+ String(now.hour()) + ":" + String(now.minute());
PM25 += String(data25[i]) + ",";
grafik25=PM25;
int pan25 = PM25.length();
grafik25.remove(pan25-1,1);
PM10 += String(data10[i]) + ",";
grafik10=PM10;
int pan10 = PM10.length();
grafik10.remove(pan10-1,1);
c += String(i+1) + ",";
yaxis = c;
int panj = yaxis.length();
yaxis.remove(panj-1,1);
dataSimpan = waktu + " " + "PM2.5 : " + String(data25[i]) + ", PM10 : " +
String(data10[i]);
Simpandata();
Tampildata();
i++;
if (i >= 1440)
PM25="";
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-7
PM10="";
for (int j=0; j<1440; j++)
copy25[j]=data25[j+1];
copy10[j]=data10[j+1];
for (int j=0; j<1440; j++)
data25[j]=copy25[j];
data10[j]=copy10[j];
PM25 += String(data25[j]) + ",";
PM10 += String(data10[j]) + ",";
void Simpandata ()
File dataFile = SD.open("/DataLogger.txt", FILE_APPEND);
if (dataFile)
dataFile.println(dataSimpan);
dataFile.close();
void Tampildata ()
//Menentukan status kualitas udara PM2.5
if (nilai25.toInt() >= 0 && nilai25.toInt() <= 12)
Status25 = "Baik";
if (nilai25.toInt() >= 13 && nilai25.toInt() <= 35)
Status25 ="Sedang";
if (nilai25.toInt() >= 36 && nilai25.toInt() <= 55)
Status25 ="Tidak Sehat untuk Kelompok Tertentu";
if (nilai25.toInt() >= 56 && nilai25.toInt() <= 150)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-8
Status25 ="Tidak Sehat";
if (nilai25.toInt() >= 151 && nilai25.toInt() <= 250)
Status25 ="Sangat Tidak Sehat";
if (nilai25.toInt() >= 251)
Status25 ="Bahaya";
//Menentukan status kualitas udara PM10
if (nilai10.toInt() >= 0 && nilai10.toInt() <= 54)
Status10 ="Baik";
if (nilai10.toInt() >= 55 && nilai10.toInt() <= 154)
Status10 ="Sedang";
if (nilai10.toInt() >= 155 && nilai10.toInt() <= 254)
Status10 ="Tidak Sehat untuk Kelompok Tertentu";
if (nilai10.toInt() >= 255 && nilai10.toInt() <= 354)
Status10 ="Tidak Sehat";
if (nilai10.toInt() >= 355 && nilai10.toInt() <= 424)
Status10 ="Sangat Tidak Sehat";
if (nilai10.toInt() >= 425)
Status10 ="Bahaya";
//Menghitung index PM2.5
if (nilai25.toInt() >= 0 && nilai25.toInt() <= 12)
IHi25=50;
ILo25=0;
BPHi25=12;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-9
BPLo25=0;
if (nilai25.toInt() >= 13 && nilai25.toInt() <= 35)
IHi25=100;
ILo25=51;
BPHi25=35;
BPLo25=13;
if (nilai25.toInt() >= 36 && nilai25.toInt() <= 55)
IHi25=150;
ILo25=101;
BPHi25=55;
BPLo25=36;
if (nilai25.toInt() >= 56 && nilai25.toInt() <= 150)
IHi25=200;
ILo25=151;
BPHi25=150;
BPLo25=56;
if (nilai25.toInt() >= 151 && nilai25.toInt() <= 250)
IHi25=300;
ILo25=201;
BPHi25=250;
BPLo25=151;
if (nilai25.toInt() >= 251 && nilai25.toInt() <= 350)
IHi25=400;
ILo25=301;
BPHi25=350;
BPLo25=251;
if (nilai25.toInt() >= 351)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-10
IHi25=500;
ILo25=401;
BPHi25=500;
BPLo25=351;
//Menghitung index PM10
if (nilai10.toInt() >= 0 && nilai10.toInt() <= 54)
IHi10=50;
ILo10=0;
BPHi10=54;
BPLo10=0;
if (nilai10.toInt() >= 55 && nilai10.toInt() <= 154)
IHi10=100;
ILo10=51;
BPHi10=154;
BPLo10=55;
if (nilai10.toInt() >= 155 && nilai10.toInt() <= 254)
IHi10=150;
ILo10=101;
BPHi10=254;
BPLo10=155;
if (nilai10.toInt() >= 255 && nilai10.toInt() <= 354)
IHi10=200;
ILo10=151;
BPHi10=354;
BPLo10=255;
if (nilai10.toInt() >= 355 && nilai10.toInt() <= 424)
IHi10=300;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-11
ILo10=201;
BPHi10=424;
BPLo10=355;
if (nilai10.toInt() >= 425 && nilai10.toInt() <= 504)
IHi10=400;
ILo10=301;
BPHi10=504;
BPLo10=425;
if (nilai10.toInt() >= 505)
IHi10=500;
ILo10=401;
BPHi10=604;
BPLo10=505;
Ip1=((IHi25-ILo25)/(BPHi25-BPLo25))*(data25[i]-BPLo25)+ILo25;
Ip2=((IHi10-ILo10)/(BPHi10-BPLo10))*(data10[i]-BPLo10)+ILo10;
if (Ip1 > Ip2)
(Ip=Ip1);
else
(Ip=Ip2);
if (Ip >=0 && Ip<= 50)
AQI = "Baik";
digitalWrite(1, HIGH);
digitalWrite(32, LOW);
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(15, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(33, LOW);
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-12
if (Ip >=51 && Ip<= 100)
AQI = "Sedang";
digitalWrite(1, HIGH);
digitalWrite(32, HIGH);
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(15, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(33, LOW);
if (Ip >=101 && Ip<= 150)
AQI = "Tidak Sehat untuk Kelompok Tertentu";
digitalWrite(1, HIGH);
digitalWrite(32, HIGH);
digitalWrite(2, HIGH);
digitalWrite(15, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(33, LOW);
if (Ip >=151 && Ip<= 200)
AQI = "Tidak Sehat";
digitalWrite(1, HIGH);
digitalWrite(32, HIGH);
digitalWrite(2, HIGH);
digitalWrite(15, HIGH);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(33, LOW);
if (Ip >=201 && Ip<= 300)
AQI = "Sangat Tidak Sehat";
digitalWrite(1, HIGH);
digitalWrite(32, HIGH);
digitalWrite(2, HIGH);
digitalWrite(15, HIGH);
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-13
digitalWrite(4, HIGH);
digitalWrite(33, LOW);
if (Ip >=301)
AQI = "Bahaya";
digitalWrite(1, HIGH);
digitalWrite(32, HIGH);
digitalWrite(2, HIGH);
digitalWrite(15, HIGH);
digitalWrite(4, HIGH);
digitalWrite(33, HIGH);
Lampiran 2. Listing Program Web
const char MAIN_page[] PROGMEM = R"=====(
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Sistem Monitoring Partikulat</title>
<script
src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/[email protected]/dist/Chart.min.js"></script>
<style>
*text-align:center; font-family:'Times New Roman'; margin:0; padding:0;
.atas
font-weight:150;
height:500px;
width:100%;
.konsentrasi
width: 50%;
height: 50%;
padding-top:20px;
float:left;
canvas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-14
-moz-user-select: none;
-webkit-user-select: none;
-ms-user-select: none;
h1font-size:60px; padding-top:50px
h2font-size:40px; padding-top:40px
h3font-size:30px; padding-top:15px
pfont-size:20px; padding-top:15px
</style>
</head>
<body>
<div class="atas">
<h1> Sistem Monitoring Partikulat</h1>
<h2 id="klasifikasi"> - </h2>
<p id="waktu">-</p>
<canvas id="Chart" width="400px" height="400px"></canvas>
<ul class="konsentrasi">
<h2>PM2.5</h2>
<h3 id="PMdualima">- ug/m3</h3>
</ul>
<ul class="konsentrasi">
<h2>PM10</h2>
<h3 id="PMsepuluh">- ug/m3</h3>
</ul>
Locale time : <span id="Localetime">-</span><br>
Status RTC: <span id="status">last update</span><br>
<button type="button" onclick="sendData()">Update RTC</button>
</div>
<script>
var nilai25 = [];
var nilai10 = [];
var axis = [];
var waktu;
function sendData()
waktu = new Date().toLocaleString('en-GB');
var xhttp = new XMLHttpRequest();
xhttp.onreadystatechange = function()
if (this.readyState == 4 && this.status == 200)
document.getElementById("status").innerHTML =
this.responseText;
;
xhttp.open("GET", "setRTC?kirimWaktu="+waktu, true);
xhttp.send();
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-15
function showGraph()
var ctx = document.getElementById("Chart").getContext('2d');
var Chart2 = new Chart(ctx,
type: 'line',
data:
labels: axis,
datasets: [
label: "PM2.5",
fill: false,
backgroundColor: 'rgba( 243, 156, 18 , 1)',
borderColor: 'rgba( 243, 156, 18 , 1)',
data: nilai25,
,
label: "PM10",
fill: false,
backgroundColor: 'rgba( 243, 156, 156 , 1)',
borderColor: 'rgba( 243, 156, 156 , 1)',
data: nilai10,
],
,
options:
title:
display: true,
text: "Konsentrasi PM2.5 dan PM10"
,
maintainAspectRatio: false,
elements:
line:
tension: 0.5
,
scales:
yAxes: [
ticks:
beginAtZero:true
]
);
window.onload = function()
showGraph();
;
setInterval(function()
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-16
Ambildata();
, 30000);
function Ambildata()
waktu = new Date().toLocaleString('en-GB');
document.getElementById("Localetime").innerHTML =waktu;
var baru = new XMLHttpRequest();
baru.onreadystatechange = function()
if (this.readyState == 4 && this.status == 200)
var teks = this.responseText;
var obj = JSON.parse(teks);
document.getElementById("klasifikasi").innerHTML = obj.klasi;
document.getElementById("PMdualima").innerHTML = obj.PM25
+ " ug/m3";
document.getElementById("PMsepuluh").innerHTML = obj.PM10
+ " ug/m3";
document.getElementById("waktu").innerHTML = obj.waktuRTC;
var a = obj.G25;
nilai25 = a.split(',');
var c = obj.G10;
nilai10 = c.split(',');
var b = obj.plot;
axis = b.split(',');
showGraph();
;
baru.open("GET", "/kirim", true);
baru.send();
</script>
</body>
</html>
)=====";
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-17
Lampiran 3 Desain Layout PCB
Lampiran 4 Dokumentasi Pengambilan Data
1. Data nomer 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-18
2. Data nomer 2
3. Data nomer 3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-19
4. Data nomer 4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-20
5. Data nomer 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-21
6. Data nomer 6
7. Data nomer 7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-22
8. Data nomer 8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-23
9. Data nomer 9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-24
10. Data nomer 10
11. Data konsentrasi tanpa polutan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-25
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ESP32-WROOM-32Datasheet
Version 2.9
Espressif Systems
Copyright © 2019
www.espressif.com
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
About This Document
This document provides the specifications for the ESP32-WROOM-32 module.
Revision History
For revision history of this document, please refer to the last page.
Documentation Change Notification
Espressif provides email notifications to keep customers updated on changes to technical documentation. Please
subscribe at www.espressif.com/en/subscribe.
Certification
Download certificates for Espressif products from www.espressif.com/en/certificates.
Disclaimer and Copyright Notice
Information in this document, including URL references, is subject to change without notice. THIS DOCUMENT IS
PROVIDED AS IS WITH NO WARRANTIES WHATSOEVER, INCLUDING ANY WARRANTY OF MERCHANTABIL-
ITY, NON-INFRINGEMENT, FITNESS FOR ANY PARTICULAR PURPOSE, OR ANY WARRANTY OTHERWISE
ARISING OUT OF ANY PROPOSAL, SPECIFICATION OR SAMPLE.
All liability, including liability for infringement of any proprietary rights, relating to use of information in this docu-
ment is disclaimed. No licenses express or implied, by estoppel or otherwise, to any intellectual property rights
are granted herein. The Wi-Fi Alliance Member logo is a trademark of the Wi-Fi Alliance. The Bluetooth logo is a
registered trademark of Bluetooth SIG.
All trade names, trademarks and registered trademarks mentioned in this document are property of their respective
owners, and are hereby acknowledged.
Copyright © 2019 Espressif Inc. All rights reserved.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Contents
1 Overview 1
2 Pin Definitions 3
2.1 Pin Layout 3
2.2 Pin Description 3
2.3 Strapping Pins 4
3 Functional Description 6
3.1 CPU and Internal Memory 6
3.2 External Flash and SRAM 6
3.3 Crystal Oscillators 6
3.4 RTC and Low-Power Management 7
4 Peripherals and Sensors 8
5 Electrical Characteristics 9
5.1 Absolute Maximum Ratings 9
5.2 Recommended Operating Conditions 9
5.3 DC Characteristics (3.3 V, 25 °C) 9
5.4 Wi-Fi Radio 10
5.5 BLE Radio 11
5.5.1 Receiver 11
5.5.2 Transmitter 11
5.6 Reflow Profile 12
6 Schematics 13
7 Peripheral Schematics 14
8 Physical Dimensions 16
9 Recommended PCB Land Pattern 17
10Learning Resources 18
10.1 Must-Read Documents 18
10.2 Must-Have Resources 18
Revision History 19
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
List of Tables1 ESP32-WROOM-32 Specifications 1
2 Pin Definitions 3
3 Strapping Pins 5
4 Absolute Maximum Ratings 9
5 Recommended Operating Conditions 9
6 DC Characteristics (3.3 V, 25 °C) 9
7 Wi-Fi Radio Characteristics 10
8 Receiver Characteristics – BLE 11
9 Transmitter Characteristics – BLE 11
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
List of Figures1 ESP32-WROOM-32 Pin Layout (Top View) 3
2 Reflow Profile 12
3 ESP32-WROOM-32 Schematics 13
4 ESP32-WROOM-32 Peripheral Schematics 14
5 Discharge Circuit for VDD33 Rail 14
6 Reset Circuit 15
7 Physical Dimensions of ESP32-WROOM-32 16
8 Recommended PCB Land Pattern 17
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1. Overview
1. Overview
ESP32-WROOM-32 is a powerful, generic Wi-Fi+BT+BLE MCU module that targets a wide variety of applications,
ranging from low-power sensor networks to the most demanding tasks, such as voice encoding, music streaming
and MP3 decoding.
At the core of this module is the ESP32-D0WDQ6 chip*. The chip embedded is designed to be scalable and
adaptive. There are two CPU cores that can be individually controlled, and the CPU clock frequency is adjustable
from 80 MHz to 240 MHz. The user may also power off the CPU and make use of the low-power co-processor to
constantly monitor the peripherals for changes or crossing of thresholds. ESP32 integrates a rich set of peripherals,
ranging from capacitive touch sensors, Hall sensors, SD card interface, Ethernet, high-speed SPI, UART, I²S and
I²C.
Note:
* For details on the part numbers of the ESP32 family of chips, please refer to the document ESP32 Datasheet.
The integration of Bluetooth, Bluetooth LE and Wi-Fi ensures that a wide range of applications can be targeted,
and that the module is all-around: using Wi-Fi allows a large physical range and direct connection to the Internet
through a Wi-Fi router, while using Bluetooth allows the user to conveniently connect to the phone or broadcast
low energy beacons for its detection. The sleep current of the ESP32 chip is less than 5 µA, making it suitable
for battery powered and wearable electronics applications. The module supports a data rate of up to 150 Mbps,
and 20 dBm output power at the antenna to ensure the widest physical range. As such the module does offer
industry-leading specifications and the best performance for electronic integration, range, power consumption,
and connectivity.
The operating system chosen for ESP32 is freeRTOS with LwIP; TLS 1.2 with hardware acceleration is built in as
well. Secure (encrypted) over the air (OTA) upgrade is also supported, so that users can upgrade their products
even after their release, at minimum cost and effort.
Table 1 provides the specifications of ESP32-WROOM-32.
Table 1: ESP32-WROOM-32 Specifications
Categories Items Specifications
Certification
RF certification FCC/CE-RED/IC/TELEC/KCC/SRRC/NCC
Wi-Fi certification Wi-Fi Alliance
Bluetooth certification BQB
Green certification RoHS/REACH
Test Reliablity HTOL/HTSL/uHAST/TCT/ESD
Wi-FiProtocols
802.11 b/g/n (802.11n up to 150 Mbps)
A-MPDU and A-MSDU aggregation and 0.4 µs guard interval
support
Frequency range 2.4 GHz ~ 2.5 GHz
Bluetooth
Protocols Bluetooth v4.2 BR/EDR and BLE specification
Radio
NZIF receiver with –97 dBm sensitivity
Class-1, class-2 and class-3 transmitter
AFH
Espressif Systems 1 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1. Overview
Categories Items Specifications
Audio CVSD and SBC
Hardware
Module interfacesSD card, UART, SPI, SDIO, I2C, LED PWM, Motor PWM, I2S,
IR, pulse counter, GPIO, capacitive touch sensor, ADC, DAC
On-chip sensor Hall sensor
Integrated crystal 40 MHz crystal
Integrated SPI flash 4 MB
Operating voltage/Power supply 3.0 V ~ 3.6 V
Operating current Average: 80 mA
Minimum current delivered by
power supply500 mA
Recommended operating tem-
perature range–40 °C ~ +85 °C
Package size (18.00±0.10) mm × (25.50±0.10) mm × (3.10±0.10) mm
Moisture sensitivity level (MSL) Level 3
Espressif Systems 2 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2. Pin Definitions
2. Pin Definitions
2.1 Pin Layout
Keepout Zone
GND
IO23
IO22
TXD0
RXD0
IO21
NC
IO19
IO18
IO5
IO17
IO16
IO4
IO0
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
IO2
IO15
SD
1
SD
0
CLK
CM
D
SD
3
SD
2
IO13
GN
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
GND
3V3
EN
SENSOR_VP
SENSOR_VN
IO34
IO35
IO32
IO33
IO25
IO26
IO27
IO14
IO12
39 GND
Figure 1: ESP32-WROOM-32 Pin Layout (Top View)
2.2 Pin Description
ESP32-WROOM-32 has 38 pins. See pin definitions in Table 2.
Table 2: Pin Definitions
Name No. Type Function
GND 1 P Ground
3V3 2 P Power supply
EN 3 I Module-enable signal. Active high.
SENSOR_VP 4 I GPIO36, ADC1_CH0, RTC_GPIO0
SENSOR_VN 5 I GPIO39, ADC1_CH3, RTC_GPIO3
IO34 6 I GPIO34, ADC1_CH6, RTC_GPIO4
IO35 7 I GPIO35, ADC1_CH7, RTC_GPIO5
IO32 8 I/OGPIO32, XTAL_32K_P (32.768 kHz crystal oscillator input), ADC1_CH4,
TOUCH9, RTC_GPIO9
IO33 9 I/OGPIO33, XTAL_32K_N (32.768 kHz crystal oscillator output), ADC1_CH5,
TOUCH8, RTC_GPIO8
Espressif Systems 3 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2. Pin Definitions
Name No. Type Function
IO25 10 I/O GPIO25, DAC_1, ADC2_CH8, RTC_GPIO6, EMAC_RXD0
IO26 11 I/O GPIO26, DAC_2, ADC2_CH9, RTC_GPIO7, EMAC_RXD1
IO27 12 I/O GPIO27, ADC2_CH7, TOUCH7, RTC_GPIO17, EMAC_RX_DV
IO14 13 I/OGPIO14, ADC2_CH6, TOUCH6, RTC_GPIO16, MTMS, HSPICLK, HS2_CLK,
SD_CLK, EMAC_TXD2
IO12 14 I/OGPIO12, ADC2_CH5, TOUCH5, RTC_GPIO15, MTDI, HSPIQ, HS2_DATA2,
SD_DATA2, EMAC_TXD3
GND 15 P Ground
IO13 16 I/OGPIO13, ADC2_CH4, TOUCH4, RTC_GPIO14, MTCK, HSPID, HS2_DATA3,
SD_DATA3, EMAC_RX_ER
SHD/SD2* 17 I/O GPIO9, SD_DATA2, SPIHD, HS1_DATA2, U1RXD
SWP/SD3* 18 I/O GPIO10, SD_DATA3, SPIWP, HS1_DATA3, U1TXD
SCS/CMD* 19 I/O GPIO11, SD_CMD, SPICS0, HS1_CMD, U1RTS
SCK/CLK* 20 I/O GPIO6, SD_CLK, SPICLK, HS1_CLK, U1CTS
SDO/SD0* 21 I/O GPIO7, SD_DATA0, SPIQ, HS1_DATA0, U2RTS
SDI/SD1* 22 I/O GPIO8, SD_DATA1, SPID, HS1_DATA1, U2CTS
IO15 23 I/OGPIO15, ADC2_CH3, TOUCH3, MTDO, HSPICS0, RTC_GPIO13, HS2_CMD,
SD_CMD, EMAC_RXD3
IO2 24 I/OGPIO2, ADC2_CH2, TOUCH2, RTC_GPIO12, HSPIWP, HS2_DATA0,
SD_DATA0
IO0 25 I/O GPIO0, ADC2_CH1, TOUCH1, RTC_GPIO11, CLK_OUT1, EMAC_TX_CLK
IO4 26 I/OGPIO4, ADC2_CH0, TOUCH0, RTC_GPIO10, HSPIHD, HS2_DATA1,
SD_DATA1, EMAC_TX_ER
IO16 27 I/O GPIO16, HS1_DATA4, U2RXD, EMAC_CLK_OUT
IO17 28 I/O GPIO17, HS1_DATA5, U2TXD, EMAC_CLK_OUT_180
IO5 29 I/O GPIO5, VSPICS0, HS1_DATA6, EMAC_RX_CLK
IO18 30 I/O GPIO18, VSPICLK, HS1_DATA7
IO19 31 I/O GPIO19, VSPIQ, U0CTS, EMAC_TXD0
NC 32 - -
IO21 33 I/O GPIO21, VSPIHD, EMAC_TX_EN
RXD0 34 I/O GPIO3, U0RXD, CLK_OUT2
TXD0 35 I/O GPIO1, U0TXD, CLK_OUT3, EMAC_RXD2
IO22 36 I/O GPIO22, VSPIWP, U0RTS, EMAC_TXD1
IO23 37 I/O GPIO23, VSPID, HS1_STROBE
GND 38 P Ground
Notice:
* Pins SCK/CLK, SDO/SD0, SDI/SD1, SHD/SD2, SWP/SD3 and SCS/CMD, namely, GPIO6 to GPIO11 are connected
to the integrated SPI flash integrated on the module and are not recommended for other uses.
2.3 Strapping Pins
ESP32 has five strapping pins, which can be seen in Chapter 6 Schematics:
Espressif Systems 4 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2. Pin Definitions
• MTDI
• GPIO0
• GPIO2
• MTDO
• GPIO5
Software can read the values of these five bits from register ”GPIO_STRAPPING”.
During the chip’s system reset release (power-on-reset, RTC watchdog reset and brownout reset), the latches
of the strapping pins sample the voltage level as strapping bits of ”0” or ”1”, and hold these bits until the chip
is powered down or shut down. The strapping bits configure the device’s boot mode, the operating voltage of
VDD_SDIO and other initial system settings.
Each strapping pin is connected to its internal pull-up/pull-down during the chip reset. Consequently, if a strapping
pin is unconnected or the connected external circuit is high-impedance, the internal weak pull-up/pull-down will
determine the default input level of the strapping pins.
To change the strapping bit values, users can apply the external pull-down/pull-up resistances, or use the host
MCU’s GPIOs to control the voltage level of these pins when powering on ESP32.
After reset release, the strapping pins work as normal-function pins.
Refer to Table 3 for a detailed boot-mode configuration by strapping pins.
Table 3: Strapping Pins
Voltage of Internal LDO (VDD_SDIO)
Pin Default 3.3 V 1.8 V
MTDI Pull-down 0 1
Booting Mode
Pin Default SPI Boot Download Boot
GPIO0 Pull-up 1 0
GPIO2 Pull-down Don’t-care 0
Enabling/Disabling Debugging Log Print over U0TXD During Booting
Pin Default U0TXD Active U0TXD Silent
MTDO Pull-up 1 0
Timing of SDIO Slave
Pin DefaultFalling-edge Sampling
Falling-edge Output
Falling-edge Sampling
Rising-edge Output
Rising-edge Sampling
Falling-edge Output
Rising-edge Sampling
Rising-edge Output
MTDO Pull-up 0 0 1 1
GPIO5 Pull-up 0 1 0 1
Note:
• Firmware can configure register bits to change the settings of ”Voltage of Internal LDO (VDD_SDIO)” and ”Timing
of SDIO Slave” after booting.
• The module integrates a 3.3 V SPI flash, so the pin MTDI cannot be set to 1 when the module is powered up.
The strapping pins need a setup and hold time before and after the EN signal goes high. For details please refer
to Section Strapping Pins in ESP32 Datasheet.
Espressif Systems 5 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3. Functional Description
3. Functional Description
This chapter describes the modules and functions integrated in ESP32-WROOM-32.
3.1 CPU and Internal Memory
ESP32-D0WDQ6 contains two low-power Xtensa® 32-bit LX6 microprocessors. The internal memory includes:
• 448 KB of ROM for booting and core functions.
• 520 KB of on-chip SRAM for data and instructions.
• 8 KB of SRAM in RTC, which is called RTC FAST Memory and can be used for data storage; it is accessed
by the main CPU during RTC Boot from the Deep-sleep mode.
• 8 KB of SRAM in RTC, which is called RTC SLOW Memory and can be accessed by the co-processor during
the Deep-sleep mode.
• 1 Kbit of eFuse: 256 bits are used for the system (MAC address and chip configuration) and the remaining
768 bits are reserved for customer applications, including flash-encryption and chip-ID.
3.2 External Flash and SRAM
ESP32 supports multiple external QSPI flash and SRAM chips. More details can be found in Chapter SPI in the
ESP32 Technical Reference Manual. ESP32 also supports hardware encryption/decryption based on AES to pro-
tect developers’ programs and data in flash.
ESP32 can access the external QSPI flash and SRAM through high-speed caches.
• The external flash can be mapped into CPU instruction memory space and read-only memory space simul-
taneously.
– When external flash is mapped into CPU instruction memory space, up to 11 MB + 248 KB can be
mapped at a time. Note that if more than 3 MB + 248 KB are mapped, cache performance will be
reduced due to speculative reads by the CPU.
– When external flash is mapped into read-only data memory space, up to 4 MB can be mapped at a
time. 8-bit, 16-bit and 32-bit reads are supported.
• External SRAM can be mapped into CPU data memory space. Up to 4 MB can be mapped at a time. 8-bit,
16-bit and 32-bit reads and writes are supported.
ESP32-WROOM-32 integrates a 4 MB SPI flash, which is connected to GPIO6, GPIO7, GPIO8, GPIO9, GPIO10
and GPIO11. These six pins cannot be used as regular GPIOs.
3.3 Crystal Oscillators
The module uses a 40-MHz crystal oscillator.
Espressif Systems 6 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3. Functional Description
3.4 RTC and Low-Power Management
With the use of advanced power-management technologies, ESP32 can switch between different power modes.
For details on ESP32’s power consumption in different power modes, please refer to section ”RTC and Low-Power
Management” in ESP32 Datasheet.
Espressif Systems 7 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4. Peripherals and Sensors
4. Peripherals and Sensors
Please refer to Section Peripherals and Sensors in ESP32 Datasheet.
Note:
External connections can be made to any GPIO except for GPIOs in the range 6-11. These six GPIOs are connected to
the module’s integrated SPI flash. For details, please see Section 6 Schematics.
Espressif Systems 8 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5. Electrical Characteristics
5. Electrical Characteristics
5.1 Absolute Maximum Ratings
Stresses beyond the absolute maximum ratings listed in Table 4 below may cause permanent damage to the
device. These are stress ratings only, and do not refer to the functional operation of the device that should follow
the recommended operating conditions.
Table 4: Absolute Maximum Ratings
Symbol Parameter Min Max Unit
VDD33 Power supply voltage –0.3 3.6 V
Ioutput1 Cumulative IO output current - 1,100 mA
Tstore Storage temperature –40 150 °C
1. The module worked properly after a 24-hour test in ambient temperature at 25 °C, and the IOs in three domains(VDD3P3_RTC, VDD3P3_CPU, VDD_SDIO) output high logic level to ground. Please note that pins occupied by flashand/or PSRAM in the VDD_SDIO power domain were excluded from the test.
2. Please see Appendix IO_MUX of ESP32 Datasheet for IO’s power domain.
5.2 Recommended Operating Conditions
Table 5: Recommended Operating Conditions
Symbol Parameter Min Typical Max Unit
VDD33 Power supply voltage 3.0 3.3 3.6 V
IV DD Current delivered by external power supply 0.5 - - A
T Operating temperature –40 - 85 °C
5.3 DC Characteristics (3.3 V, 25 °C)
Table 6: DC Characteristics (3.3 V, 25 °C)
Symbol Parameter Min Typ Max Unit
CIN Pin capacitance - 2 - pF
VIH High-level input voltage 0.75×VDD1 - VDD1+0.3 V
VIL Low-level input voltage –0.3 - 0.25×VDD1 V
IIH High-level input current - - 50 nA
IIL Low-level input current - - 50 nA
VOH High-level output voltage 0.8×VDD1 - - V
VOL Low-level output voltage - - 0.1×VDD1 V
IOH
High-level source current VDD3P3_CPU power domain 1, 2 - 40 - mA
(VDD1 = 3.3 V, VOH >= 2.64 V, VDD3P3_RTC power domain 1, 2 - 40 - mA
output drive strength set to the
maximum)VDD_SDIO power domain 1, 3 - 20 - mA
Espressif Systems 9 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5. Electrical Characteristics
Symbol Parameter Min Typ Max Unit
IOL
Low-level sink current
(VDD1 = 3.3 V, VOL = 0.495 V,
output drive strength set to the maximum)
- 28 - mA
RPU Resistance of internal pull-up resistor - 45 - kΩ
RPD Resistance of internal pull-down resistor - 45 - kΩ
VIL_nRST Low-level input voltage of CHIP_PU to power off the chip - - 0.6 V
Notes:
1. Please see Appendix IO_MUX of ESP32 Datasheet for IO’s power domain. VDD is the I/O voltage for a particular powerdomain of pins.
2. For VDD3P3_CPU and VDD3P3_RTC power domain, per-pin current sourced in the same domain is gradually reducedfrom around 40 mA to around 29 mA, VOH>=2.64 V, as the number of current-source pins increases.
3. Pins occupied by flash and/or PSRAM in the VDD_SDIO power domain were excluded from the test.
5.4 Wi-Fi Radio
Table 7: Wi-Fi Radio Characteristics
Parameter Condition Min Typical Max Unit
Operating frequency range note1 - 2412 - 2484 MHz
Output impedance note2 - - note 2 - Ω
TX power note3 11n, MCS7 12 13 14 dBm
11b mode 17.5 18.5 20 dBm
Sensitivity 11b, 1 Mbps - –98 - dBm
11b, 11 Mbps - –89 - dBm
11g, 6 Mbps - –92 - dBm
11g, 54 Mbps - –74 - dBm
11n, HT20, MCS0 - –91 - dBm
11n, HT20, MCS7 - –71 - dBm
11n, HT40, MCS0 - –89 - dBm
11n, HT40, MCS7 - –69 - dBm
Adjacent channel rejection 11g, 6 Mbps - 31 - dB
11g, 54 Mbps - 14 - dB
11n, HT20, MCS0 - 31 - dB
11n, HT20, MCS7 - 13 - dB
1. Device should operate in the frequency range allocated by regional regulatory authorities. Target operating frequencyrange is configurable by software.
2. For the modules that use IPEX antennas, the output impedance is 50 Ω. For other modules without IPEX antennas,users do not need to concern about the output impedance.
3. Target TX power is configurable based on device or certification requirements.
Espressif Systems 10 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5. Electrical Characteristics
5.5 BLE Radio
5.5.1 Receiver
Table 8: Receiver Characteristics – BLE
Parameter Conditions Min Typ Max Unit
Sensitivity @30.8% PER - - –97 - dBm
Maximum received signal @30.8% PER - 0 - - dBm
Co-channel C/I - - +10 - dB
Adjacent channel selectivity C/I
F = F0 + 1 MHz - –5 - dB
F = F0 – 1 MHz - –5 - dB
F = F0 + 2 MHz - –25 - dB
F = F0 – 2 MHz - –35 - dB
F = F0 + 3 MHz - –25 - dB
F = F0 – 3 MHz - –45 - dB
Out-of-band blocking performance
30 MHz ~ 2000 MHz –10 - - dBm
2000 MHz ~ 2400 MHz –27 - - dBm
2500 MHz ~ 3000 MHz –27 - - dBm
3000 MHz ~ 12.5 GHz –10 - - dBm
Intermodulation - –36 - - dBm
5.5.2 Transmitter
Table 9: Transmitter Characteristics – BLE
Parameter Conditions Min Typ Max Unit
RF transmit power - - 0 - dBm
Gain control step - - 3 - dBm
RF power control range - –12 - +9 dBm
Adjacent channel transmit power
F = F0 ± 2 MHz - –52 - dBm
F = F0 ± 3 MHz - –58 - dBm
F = F0 ± > 3 MHz - –60 - dBm
∆ f1avg - - - 265 kHz
∆ f2max - 247 - - kHz
∆ f2avg/∆ f1avg - - –0.92 - -
ICFT - - –10 - kHz
Drift rate - - 0.7 - kHz/50 µs
Drift - - 2 - kHz
Espressif Systems 11 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5. Electrical Characteristics
5.6 Reflow Profile
50 150
0
25
1 ~ 3/s
0
200
250
200
-1 ~ -5/sCooling zone
100
217
50
100 250
Reflow zone
217 60 ~ 90s
Tem
pera
ture
(
)
Preheating zone
150 ~ 200 60 ~ 120s
Ramp-up zone
Peak Temp.
235 ~ 250
Soldering time
> 30s
Time (sec.)
Ramp-up zone — Temp.: <150 Time: 60 ~ 90s Ramp-up rate: 1 ~ 3/s
Preheating zone — Temp.: 150 ~ 200 Time: 60 ~ 120s Ramp-up rate: 0.3 ~ 0.8/s
Reflow zone — Temp.: >217 60 ~ 90s; Peak Temp.: 235 ~ 250 (<245 recommended) Time: 30 ~ 70s
Cooling zone — Peak Temp. ~ 180 Ramp-down rate: -1 ~ -5/s
Solder — Sn&Ag&Cu Lead-free solder (SAC305)
Figure 2: Reflow Profile
Espressif Systems 12 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6.Schem
atics
6. Schematics
SDI/SD1SDO/SD0SCK/CLKSCS/CMDSWP/SD3SHD/SD2CHIP_PU
GPIO35
SCK/CLK
SCS/CMD
SHD/SD2 SWP/SD3
SDI/SD1
SDO/SD0
GPIO34
GP
IO25
GP
IO26
GP
IO27
GP
IO14
GP
IO12
GP
IO15
GP
IO13
GP
IO2
GP
IO0
GPIO5GPIO18
GPIO17
GP
IO4
SENSOR_VP
SENSOR_VN
U0RXDGPIO22
GPIO23
GPIO21
GPIO19
U0TXD
GPIO16GPIO32
SENSOR_VP
SENSOR_VN
GPIO32
GPIO33 GPIO18
U0TXD
U0RXD
GPIO22
GPIO21
GPIO19
GPIO23
CHIP_PU
GPIO34
GPIO35
GPIO25
GPIO26
GPIO27
GPIO14
GPIO12 GPIO0
GPIO4
GPIO16
GPIO5
GPIO17
GPIO13
SHD/SD2
SWP/SD3
SCS/CMD
SCK/CLK
SDO/SD0
SDI/SD1
GPIO15
GPIO2
GP
IO33
GND
GNDGND
GND
GND
VDD33
GND
GND
GND
VDD_SDIO
GND
GND
VDD33
GND GND
GND
GNDGND GND
GND
GND
VDD33
GND
GND
VDD33
GNDGND
GND
GND
VDD33
VDD33
VDD_SDIO
Pin.39GND
Pin.1GND
Pin.15GND
Pin.38GND
Pin.23V3
Pin.3CHIP_PU/EN
Pin.4SENSOR_VP
Pin.5SENSOR_VN
Pin.6IO34
Pin.7IO35
Pin.8IO32
Pin.9IO33
Pin.10IO25
Pin.11IO26
Pin.12IO27
Pin.13IO14
Pin.14IO12
Pin.16IO13
Pin.17SD2
Pin.18SD3
Pin.19CMD
Pin.20CLK
Pin.21SD0
Pin.22SD1
Pin.23IO15
Pin.24IO2
Pin.25IO0
Pin.26IO4
Pin.27IO16
Pin.28IO17
Pin.29IO5
Pin.30IO18
Pin.31IO19
Pin.32NC
Pin.33IO21
Pin.34RXD0
Pin.35TXD0
Pin.36IO22
Pin.37IO23
The values of C14, L4 and C15 vary with the actual selection of a PCB board.
The values of C1 and C2 vary with the selection of a crystal.
C13
10uF
U1
40MHz+/-10ppm
XIN
1
GN
D2
XO
UT
3
GN
D4
C4
0.1uF
C15
TBD
C1
22pF
C11
1uF
R1 20K(5%)
C10
0.1uF
C14 TBDU3
FLASH
/CS1
DO2
/WP3
GN
D4
DI5
CLK6
/HOLD7
VC
C8
D1ESD3.3V88D-C
C19
0.1uF
C2
22pF
C20
1uF
ANT1
PCB ANT
12
C5
10nF/6.3V(10%)
C12
10uF
C18
1uF
C3
100pF
C17
270pF
C16
270pF
C9
0.1uF
U2ESP32-D0WDQ6
VDDA1
LNA_IN2
VDD3P33
VDD3P34
SENSOR_VP5
SENSOR_CAPP6
SENSOR_CAPN7
SENSOR_VN8
CHIP_PU9
VDET_110
VDET_211
32K_XP12
32K
_XN
13
GP
IO25
14
GP
IO26
15
GP
IO27
16
MTM
S17
MTD
I18
VD
D3P
3_R
TC19
MTC
K20
MTD
O21
GP
IO2
22
GP
IO0
23
GP
IO4
24
VDD_SDIO26
GPIO1625
GPIO1727SD_DATA_228SD_DATA_329SD_CMD30SD_CLK31SD_DATA_032
GN
D49
SD_DATA_133GPIO534GPIO1835
GP
IO19
38
CA
P2
47
VD
DA
43X
TAL_
N44
XTA
L_P
45
GPIO2336
U0T
XD
41
GP
IO22
39
GP
IO21
42
VD
D3P
3_C
PU
37
CA
P1
48
VD
DA
46
U0R
XD
40
L4
TBD
C6
3.3nF/6.3V(10%)
Figure 3: ESP32-WROOM-32 Schematics
EspressifS
ystems
13E
SP
32-WR
OO
M-32
DatasheetV
2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7. Peripheral Schematics
7. Peripheral Schematics
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
D D
C C
B B
A A
Espressif Systems
MTDI should be kept at a low electric level when powering up the module.
ENTXDRXD
IO0
MTMSMTDIMTCKMTDO
IO23IO22
IO21
IO19IO18IO5
IO4
IO2
SD
2S
D3
CM
DC
LKS
D0
SD
1
SENSOR_VPSENSOR_VNIO34IO35IO32IO33IO25IO26IO27
IO17IO16
VDD33
GND
VDD33
GND
GNDGND
GND
GND
GND
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet o f
<Doc> 1.0
Application of ESP32-WROOM-32
A4
1 1Wednesday, August 07, 2019
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet o f
<Doc> 1.0
Application of ESP32-WROOM-32
A4
1 1Wednesday, August 07, 2019
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet o f
<Doc> 1.0
Application of ESP32-WROOM-32
A4
1 1Wednesday, August 07, 2019
R2 100R
R4 100R
C1 10uF
U2
JTAG
MTMS1
MTDI2
MTCK3
MTDO4
U1
GND11
3V32
EN3
SENSOR_VP4
SENSOR_VN5
IO346
IO357
IO328
IO339
IO2510
IO2611
IO2712
IO1413
IO1214
GND338
IO2337
IO2236
TXD035
RXD034
IO2133
NC32
IO1931
IO1830
IO529
IO1728
IO1627
IO426
IO025
GN
D2
15
IO13
16
SD
217
SD
318
CM
D19
CLK
20
SD
021
SD
122
IO15
23
IO2
24
P_GND39
R1TBD
C3 TBD
J1
UART DOWNLOAD
123
R3 100R
R5 100R
C2 0.1uF
J2
BOOT OPTION
1 2
Figure 4: ESP32-WROOM-32 Peripheral Schematics
Note:
• Soldering Pad 39 to the Ground of the base board is not necessary for a satisfactory thermal performance. If users
do want to solder it, they need to ensure that the correct quantity of soldering paste is applied.
• To ensure the power supply to the ESP32 chip during power-up, it is advised to add an RC delay circuit at the
EN pin. The recommended setting for the RC delay circuit is usually R = 10 kΩ and C = 0.1 µF. However, specific
parameters should be adjusted based on the power-up timing of the module and the power-up and reset sequence
timing of the chip. For ESP32’s power-up and reset sequence timing diagram, please refer to Section Power Scheme
in ESP32 Datasheet.
VCC
GNDGND GND
VDD33
GND
ESP Module
Discharge Circuit CAP Added By User
Q1
R1100K
D1SW11 2
R2
1K
+ C1
Bulk CAP
Figure 5: Discharge Circuit for VDD33 Rail
Espressif Systems 14 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7. Peripheral Schematics
Note:
The discharge circuit can be applied in scenarios where ESP32 is powered on and off repeatedly by switching the
power rails, and there is a large capacitor on the VDD33 rail. For details, please refer to Section Power Scheme in
ESP32 Datasheet.
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
D D
C C
B B
A A
CHIP_PU
VBAT
GND
GND
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet o f
<Doc> V1
<ResetCirciut>
A4
1 1Thursday, May 31, 2018
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet o f
<Doc> V1
<ResetCirciut>
A4
1 1Thursday, May 31, 2018
Title
Size Document Number Rev
Date: Sheet o f
<Doc> V1
<ResetCirciut>
A4
1 1Thursday, May 31, 2018
R1 0R
R2
100K
U1
Power Supply Supervisor
GND1
VCC3
RESET#2
Figure 6: Reset Circuit
Note:
When battery is used as the power supply for ESP32 series of chips and modules, a supply voltage supervisor is recom-
mended to avoid boot failure due to low voltage. Users are recommended to pull CHIP_PU low if the power supply for
ESP32 is below 2.3 V.
Espressif Systems 15 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8.PhysicalD
imensions
8. Physical Dimensions
PCB Thickness
Module Thickness
3.10±0.10
0.80±0.10
1.27±0.101.50±0.10
17.60±0.10
Module Width
Module Length
1.27±0.10
11.43±0.10
25.50±0.10
18.00±0.10
Unit: mm
16.51±0.10
11.43±0.10
1.50±0.10
1.27±0.10
25.50±0.10
18.00±0.10
15.80±0.10
ESP32-WROOM-32 DIMENSIONS
Top View Side View Bottom View
Antenna Area
4.00±0.10
4.00±0.10
8.65±0.10
6.30±0.10
0.90±0.10
0.85±0.10
6.00±0.10
0.45±0.10
0.90±0.10
∅ 1.00±0.10
3.28±0.10 3.28±0.10
Figure 7: Physical Dimensions of ESP32-WROOM-32
EspressifS
ystems
16E
SP
32-WR
OO
M-32
DatasheetV
2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9. Recommended PCB Land Pattern
9. Recommended PCB Land Pattern
Unit: mm
Copper
Via for thermal pad
Antenna Area
18.00
25
.50
1.5
01
.27
1.27
2.00
0.9
0
5.00
5.0
0
1.3
3
1.33
10
.51
8.00
0.50
0.5
0
1
15 24
38
6.3
0
17.00
Figure 8: Recommended PCB Land Pattern
Espressif Systems 17 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10. Learning Resources
10. Learning Resources
10.1 Must-Read Documents
The following link provides documents related to ESP32.
• ESP32 Datasheet
This document provides an introduction to the specifications of the ESP32 hardware, including overview, pin
definitions, functional description, peripheral interface, electrical characteristics, etc.
• ESP-IDF Programming Guide
It hosts extensive documentation for ESP-IDF ranging from hardware guides to API reference.
• ESP32 Technical Reference Manual
The manual provides detailed information on how to use the ESP32 memory and peripherals.
• ESP32 Hardware Resources
The zip files include the schematics, PCB layout, Gerber and BOM list of ESP32 modules and development
boards.
• ESP32 Hardware Design Guidelines
The guidelines outline recommended design practices when developing standalone or add-on systems
based on the ESP32 series of products, including the ESP32 chip, the ESP32 modules and development
boards.
• ESP32 AT Instruction Set and Examples
This document introduces the ESP32 AT commands, explains how to use them, and provides examples of
several common AT commands.
• Espressif Products Ordering Information
10.2 Must-Have Resources
Here are the ESP32-related must-have resources.
• ESP32 BBS
This is an Engineer-to-Engineer (E2E) Community for ESP32 where you can post questions, share knowledge,
explore ideas, and help solve problems with fellow engineers.
• ESP32 GitHub
ESP32 development projects are freely distributed under Espressif’s MIT license on GitHub. It is established
to help developers get started with ESP32 and foster innovation and the growth of general knowledge about
the hardware and software surrounding ESP32 devices.
• ESP32 Tools
This is a webpage where users can download ESP32 Flash Download Tools and the zip file ”ESP32 Certifi-
cation and Test”.
• ESP-IDF
This webpage links users to the official IoT development framework for ESP32.
• ESP32 Resources
This webpage provides the links to all available ESP32 documents, SDK and tools.
Espressif Systems 18 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Revision History
Revision History
Date Version Release notes
2019.09 V2.9
• Changed the supply voltage range from 2.7 V ~ 3.6 V to 3.0 V ~ 3.6 V;
• Added Moisture sensitivity level (MSL) 3 in Table 1 ESP32-WROOM-32 Specifications;
• Added notes about ”Operating frequency range” and ”TX power” under Table 7 Wi-Fi
Radio Characteristics;
• Updated Section 7 Peripheral Schematics and added a note about RC delay circuit
under it;
• Updated Figure 8 Recommended PCB Land Pattern.
2019.01 V2.8 Changed the RF power control range in Table 9 from –12 ~ +12 to –12 ~ +9 dBm.
2018.10 V2.7Added ”Cumulative IO output current” entry to Table 4: Absolute Maximum Ratings;
Added more parameters to Table 6: DC Characteristics.
2018.08 V2.6
• Added reliability test items the module has passed in Table 1: ESP32-WROOM-32
Specifications, and removed software-specific information;
• Updated section 3.4: RTC and Low-Power Management;
• Changed the module’s dimensions from (18±0.2) mm x (25.5 ±0.2) mm x (3.1±0.15)
mm to (18.00±0.10) mm x (25.50±0.10) mm x (3.10±0.10) mm;
• Updated Figure 8: Physical Dimensions;
• Updated Table 7: Wi-Fi Radio.
2018.06 V2.5
• Changed the module name to ESP32-WROOM-32;
• Deleted Temperature Sensor in Table 1: ESP32-WROOM-32 Specifications;
• Updated Chapter 3: Functional Description;
• Added Chapter 8: Recommended PCB Land Pattern;
Changes to electrical characteristics:
• Updated Table 4: Absolute Maximum Ratings;
• Added Table 5: Recommended Operating Conditions;
• Added Table 6: DC Characteristics;
• Updated the values of ”Gain control step”, ”Adjacent channel transmit power” in Table
9: Transmitter Characteristics - BLE.
2018.03 V2.4 Updated Table 1 in Chapter 1.
2018.01 V2.3
Deleted information on LNA pre-amplifier;
Updated section 3.4 RTC and Low-Power Management;
Added reset circuit in Chapter 7 and a note to it.
2017.10 V2.2
Updated the description of the chip’s system reset in Section 2.3 Strapping Pins;
Deleted ”Association sleep pattern” in Table “Power Consumption by Power Modes” and
added notes to Active sleep and Modem-sleep;
Updated the note to Figure 4 Peripheral Schematics;
Added discharge circuit for VDD33 rail in Chapter 7 and a note to it.
2017.09 V2.1Updated operating voltage/power supply range updated to 2.7 ~ 3.6V;
Updated Chapter 7.
2017.08 V2.0
Changed the sensitivity of NZIF receiver to -97 dBm in Table 1;
Updated the dimensions of the module;
Updated Table “Power Consumption by Power Modes” Power Consumption by Power
Modes, and added two notes to it;
Espressif Systems 19 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Revision History
Date Version Release notes
Updated Table 4, 7, 8, 9;
Added Chapter 8;
Added the link to certification download.
2017.06 V1.9
Added a note to Section 2.1 Pin Layout;
Updated Section 3.3 Crystal Oscillators;
Updated Figure 3 ESP-WROOM-32 Schematics;
Added Documentation Change Notification.
2017.05 V1.8 Updated Figure 1 Top and Side View of ESP32-WROOM-32 (ESP-WROOM-32).
2017.04 V1.7
Added the module’s dimensional tolerance;
Changed the input impedance value of 50Ω in Table 7 Wi-Fi Radio Characteristics to output
impedance value of 30+j10 Ω.
2017.04 V1.6 Added Figure 2 Reflow Profile.
2017.03 V1.5
Updated Section 2.2 Pin Description;
Updated Section 3.2 External Flash and SRAM;
Updated Section 4 Peripherals and Sensors Description.
2017.03 V1.4
Updated Chapter 1 Preface;
Updated Chapter 2 Pin Definitions;
Updated Chapter 3 Functional Description;
Updated Table Recommended Operating Conditions;
Updated Table 7 Wi-Fi Radio Characteristics;
Updated Section 5.6 Reflow Profile;
Added Chapter 10 Learning Resources.
2016.12 V1.3 Updated Section 2.1 Pin Layout.
2016.11 V1.2 Added Figure 7 Peripheral Schematics.
2016.11 V1.1 Updated Chapter 6 Schematics.
2016.08 V1.0 First release.
Espressif Systems 20 ESP32-WROOM-32 Datasheet V2.9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Digital universal particle concentration sensor
PMS5003 series data manual
Writer Zhou Yong Version V2.3
Verifier Zheng Haoxin Date 2016-06-01
Main characteristics
Zero false alarm rate
Real-time response
Correct data
Minimum distinguishable particle diameter :0.3 micrometer
High anti-interference performance because of the patent structure of six
sides shielding
Optional direction of air inlet and outlet in order to adapt the different
design
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Overview
PMS5003 is a kind of digital and universal particle concentration sensor,
which can be used to obtain the number of suspended particles in the air,
i.e. the concentration of particles, and output them in the form of digital
interface. This sensor can be inserted into variable instruments related to
the concentration of suspended particles in the air or other environmental
improvement equipments to provide correct concentration data in time.
Working principle
Laser scattering principle is used for such sensor, i.e. produce scattering by
using laser to radiate suspending particles in the air, then collect scattering
light in a certain degree, and finally obtain the curve of scattering light change
with time. In the end, equivalent particle diameter and the number of particles
with different diameter per unit volume can be calculated by microprocessor
based on MIE theory. Please find the functional diagram of each part of sensor
from Figure 1 as follows.
Figure 1 Functional block diagram of sensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Technical Index
Parameter Index unit
Range of measurement 0.3~1.0;1.0~2.5;2.5~10 Micrometer(μ m)
Counting Efficiency 50%@0.3μ m 98%@>=0.5μ m
Effective Range(PM2.5
standard)
0~500 μ g/m³
Maximum Range(PM2.5
standard)*
≥1000 μ g/m³
Resolution 1 μ g/m³
Maximum Consistency Error
(PM2.5 standard data)*
±10%@100~500μ g/m³
±10μ g/m³@0~100μ g/m³
Standard Volume 0.1 Litre(L)
Single Response Time <1 Second(s)
Total Response Time ≤10 Second(s)
DC Power Supply Typ:5.0 Min:4.5 Max: 5.5 Volt(V)
Active Current ≤100 Milliampere(mA)
Standby Current ≤200 Microampere(μ A)
Interface Level L <0.8 @3.3 H >[email protected] Volt(V)
Working Temperature Range -10~+60
Working Humidity Range 0~99%
Storage Temperature Range -40~+80
MTTF ≥3 Year(Y)
Physical Size 50×38×21 Millimeter(mm)
Note 1: Maximum range means that the highest output value of the PM2.5 standard
data is not less than 1000.
Note 2:“PM2.5 standard data” is the “data2” in the appendix.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Pin Definition
PIN1
Figure 2 Connector Definition
PIN1 VCC Positive power 5V
PIN2 GND Negative power
PIN3 SET Set pin /TTL leve [email protected],high level or
suspending is normal working status, while
low level is sleeping mode.
PIN4 RX Serial port receiving pin/TTL [email protected]
PIN5 TX Serial port sending pin/TTL [email protected]
PIN6 RESET Module reset signal /TTL [email protected],low
reset.
PIN7/8 NC
Output result
Mainly output as the quality and number of each particles with different size
per unit volume, the unit volume of particle number is 0.1L and the unit of
mass concentration is μ g/m³.
There are two options for digital output: passive and active. Default mode
is active after power up. In this mode sensor would send serial data to the
host automatically .The active mode is divided into two sub-modes: stable
mode and fast mode. If the concentration change is small the sensor
would run at stable mode with the real interval of 2.3s.And if the change is
big the sensor would be changed to fast mode automatically with the
interval of 200~800ms, the higher of the concentration, the shorter of the
interval.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Typical Circuit
Figure 3 Typical Circuit
Typical Output Characteristic
Definition of axis Y: PM2.5 concentration , unit: μ g/m³
Definition of axis X: number of samples, unit: time
Figure 4-1 Consistency at 20
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Figure 4-2 Consistency at 43
Figure 4-3 Consistency at -5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Figure 4-4 Consistency after 30 days’ running
Relationship of Temperature and Consistency
Definition of axis Y: Maximum Error Modulus(%)
Definition of axis X: Temperature()
Figure 5 Consistency Vs Temperature
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Endurance Characteristics
No Item Test Method Characteristics n
C
1 Long Running 1. 10 closed Lab,,20~25,
humidity 30%~70%,particle
generator and air cleaner
2. DC 5V power supply
3. Check consistency after 720
hours’ running
10 samples during
0~500μ g/m³
0~100μ g/m³
Maximum Error≤
±15μ g/m³
100~500μ g/m³
Maximum Error≤
±15%
FAN does not
screeched
n=30
C=0
2 High
Temperature
Operation
1. 10 constant temperature Lab
2. 43,humidity 70%,
3. particle generator and air
cleaner
4. DC 5V power supply
5. Check consistency
n=10
C=0
3 Cold
Operation
1. 10 constant temperature Lab
2. -5,humidity 30%,
3. particle generator and air
cleaner
4. DC 5V power supply
5. Check consistency
n=10
C=0
4 Vibration 1. 10 closed Lab,,20,humidity
50%,particle generator and air
cleaner
2. DC 5V power supply and check
consistency
3. Frequency:50Hz。
4. acceleration:9.8/ S²。
5. Direction:X、Y、Z
6. Vibration Amplitude:±2mm。
7. Time:X、Y、Z –way, Per 1 hour
n=5
C=0
5 High
Temperature
and Humidity
Storage
1. Constant temperature cabinet
2. 70,humidity 90%~95,
3. Check consistency after 500
hours’ storage
10 samples during
0~500μ g/m³
0~100μ g/m³
Maximum Error≤
±10μ g/m³
100~500μ g/m³
Maximum Error≤
±10%
n=10
C=0
6 Cold Storage 1. Constant temperature cabinet
2. -30,humidity 90%~95,
3. Check consistency after 500
hours’ storage
n=10
C=0
7 Variation of 4. 10 closed Lab,,20,humidity n=5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Power Supply 50%,particle generator and air
cleaner
5. Power varies as the cycles of 4.5V
to 5.5V ,then 5.5V to 4.5V with
the pace of 0.1V/min for 2 hours.
6. Check consistency during
Variation
FAN does not
screeched
C=0
8 Power On-Off
Cycle
1. 10 closed Lab,,20,humidity
50%,particle generator and air
cleaner
2. DC 5V power supply,keep On-Off
frequency 0.5Hz for 72 hours and
check consistency
n=10
C=0
9 Sleep Set
On-Off
Cycle
1. 10 closed Lab,,20,humidity
50%,particle generator and air
cleaner
2. DC 5V power supply,keep Sleep
Set Pin High-Low frequency 0.5Hz
for 72 hours and check
consistency
n=10
C=0
10 Laser On-Off
Cycle
1. 10 closed Lab,,20,humidity
50%,particle generator and air
cleaner
2. keep laser On-Off frequency
50Hz for 240 hours and check
consistency
n=10
C=0
11 Salt Spray 5% industrial salt water, hydrolysis
spray 100 hours, clean with
purified water and store for 48
hours
No rust and
discoloration of
metal parts
n=1
C=0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Circuit Attentions
1) DC 5V power supply is needed because the FAN should be driven by 5V.
But the high level of data pin is 3.3V. Level conversion unit should be
used if the power of host MCU is 5V.
2) The SET and RESET pins are pulled up inside so they should not be
connected if without usage.
3) PIN7 and PIN8 should not be connected.
4) Stable data should be got at least 30 seconds after the sensor wakeup
from the sleep mode because of the fan’s performance.
Installation Attentions
1) Metal shell is connected to the GND so be careful not to let it shorted with
the other parts of circuit except GND.
2) The best way of install is making the plane of inset and outset closely to
the plane of the host. Or some shield should be placed between inset and
outset in order to prevent the air flow from inner loop.
3) The blowhole in the shell of the host should not be smaller than the inset.
4) The sensor should not be installed in the air flow way of the air cleaner or
should be shielded by some structure.
5) The sensor should be installed at least 20cm higher than the grand in
order to prevent it from blocking by the floc dust.
6) Do not break up the sensor.
7) M2 self-tapping strew should be used to fix the sensor but it should not be
deeper than 5mm into the sensor.
Other Attentions
1) Only the consistency of all the PM sensors of PLANTOWER is promised
and ensured. And the sensor should not be checked with any third party
equipment.
2) The sensor is usually used in the common indoor environment. So some
protection must be added if using in the conditions as followed:
a) The time of concentration ≥300μ g/m³ is longer than 50% of the
whole year or concentration≥500μ g/m³ is longer than20% of the
whole year.
b) Kitchen
c) Water mist condition such as bathroom or hot spring.
d) outdoor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Part Number Definition
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Physical Size (mm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Appendix I:PMS5003 transport protocol-Active Mode
Default baud rate:9600bps Check bit:None Stop bit:1 bit
32 Bytes
Start character 1 0x42 (Fixed)
Start character 2 0x4d (Fixed)
Frame length high 8 bits
…… Frame length=2x13+2(data+check bytes)
Frame length low 8 bits
……
Data 1 high 8 bits …… Data 1 refers to PM1.0 concentration unit
μ g/m3(CF=1,standard particle)*
Data 1 low 8 bits ……
Data 2 high 8 bits …… Data 2 refers to PM2.5 concentration unit
μ g/m3(CF=1,standard particle)
Data 2 low 8 bits ……
Data 3 high 8 bits …… Data 3 refers to PM10 concentration unit
μ g/m3(CF=1,standard particle) Data 3 low 8 bits ……
Data 4 high 8 bits …… Data 4 refers to PM1.0 concentration unit *
μ g/m3(under atmospheric environment)
Data 4 low 8 bits ……
Data 5 high 8 bits …… Data 5 refers to PM2.5 concentration unit
μ g/m3(under atmospheric environment)
Data 5 low 8 bits ……
Data 6 high 8 bits ……. Data 6 refers to concentration unit (under
atmospheric environment) μ g/m3 Data 6 low 8 bits ……
Data 7 high 8 bits …… Data 7 indicates the number of
part ic les with d iameter beyond 0.3 um
in 0.1 L of air. Data 7 low 8 bits ……
Data 8 high 8 bits …… Data 8 indicates the number of
part ic les with d iameter beyond 0.5 um
in 0.1 L of air. Data 8 low 8 bits ……
Data 9 high 8 bits …… Data 9 indicates the number of
part ic les with d iameter beyond 1.0 um
in 0.1 L of air. Data 9 low 8 bits ……
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Data 10 high 8 bits …… Data 10 indicates the number of part ic les with d iameter beyond 2.5 um in 0.1 L of air.
Data 10 low 8 bits ……
Data 11 high 8 bits …… Data 11 indicates the number of part ic les with d iameter beyond 5.0 um in 0.1 L of air. Data 11 low 8 bits ……
Data 12 high 8 bits …… Data 12 indicates the number of part ic les with d iameter beyond 10 um in 0.1 L of air. Data 12 low 8 bits ……
Data 13 high 8 bits …… Data 13 Reserved
Data 13 low 8 bits ……
Data and check high 8 bits
…… Check code=Start character 1+ Start
character 2+……..+data 13
Low 8 bits
Data and check low 8 bits
……
Note: CF=1 should be used in the factory environment
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2016 product data manual of PLANTOWER
Appendix II:PMS5003 transport protocol-Passive Mode
Default baud rate:9600bps Check bit:None Stop bit:1 bit
Host Protocol
Start Byte
1
Start Byte
2
Command Data 1 Data 2 Verify Byte
1
Verify Byte
2
0x42 0x4d CMD DATAH DATAL LRCH LRCL
1. Command Definition
CMD DATAH DATAL 说明
0xe2 X X Read in passive
mode
0xe1 X 00H-passive
01H-active
Change mode
0xe4 X 00H-sleep
01H-wakeup
Sleep set
2. Answer
0xe2: 32 bytes , same as appendix I
3. Verify Bytes :
Add of all the bytes except verify bytes.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
General DescriptionThe DS3231 is a low-cost, extremely accurate I2C
real-time clock (RTC) with an integrated temperature-
compensated crystal oscillator (TCXO) and crystal.
The device incorporates a battery input, and maintains
accurate timekeeping when main power to the device
is interrupted. The integration of the crystal resonator
enhances the long-term accuracy of the device as well
as reduces the piece-part count in a manufacturing line.
The DS3231 is available in commercial and industrial
temperature ranges, and is offered in a 16-pin, 300-mil
SO package.
The RTC maintains seconds, minutes, hours, day, date,
month, and year information. The date at the end of the
month is automatically adjusted for months with fewer
than 31 days, including corrections for leap year. The
clock operates in either the 24-hour or 12-hour format
with an AM/PM indicator. Two programmable time-of-day
alarms and a programmable square-wave output are
provided. Address and data are transferred serially
through an I2C bidirectional bus.
A precision temperature-compensated voltage reference
and comparator circuit monitors the status of VCC to
detect power failures, to provide a reset output, and to
automatically switch to the backup supply when necessary.
Additionally, the RST pin is monitored as a pushbutton
input for generating a μP reset.
Benefits and Features Highly Accurate RTC Completely Manages All
Timekeeping Functions
• Real-Time Clock Counts Seconds, Minutes, Hours,
Date of the Month, Month, Day of the Week, and
Year, with Leap-Year Compensation Valid Up to 2100
• Accuracy ±2ppm from 0°C to +40°C
• Accuracy ±3.5ppm from -40°C to +85°C
• Digital Temp Sensor Output: ±3°C Accuracy
• Register for Aging Trim
• RST Output/Pushbutton Reset Debounce Input
• Two Time-of-Day Alarms
• Programmable Square-Wave Output Signal
Simple Serial Interface Connects to Most Microcontrollers
• Fast (400kHz) I2C Interface
Battery-Backup Input for Continuous Timekeeping
• Low Power Operation Extends Battery-Backup
Run Time
• 3.3V Operation
Operating Temperature Ranges: Commercial
(0°C to +70°C) and Industrial (-40°C to +85°C)
Underwriters Laboratories® (UL) Recognized
Applications
19-5170; Rev 10; 3/15
Underwriters Laboratories is a registered certification mark of
Underwriters Laboratories Inc.
Ordering Information and Pin Configuration appear at end of data
sheet.
Servers
Telematics
Utility Power Meters
GPS
DS3231
VCC
SCL
RPU
RPU = tR/CB
RPU
INT/SQW
32kHz
VBAT
PUSHBUTTON
RESET
SDA
RST
N.C.
N.C.
N.C.
N.C.
VCC
VCC
GND
VCC
P
N.C.
N.C.
N.C.
N.C.
SCL
SDA
RST
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
Typical Operating Circuit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Voltage Range on Any Pin Relative to Ground ....-0.3V to +6.0V
Junction-to-Ambient Thermal Resistance (θJA) (Note 1) 73°C/W
Junction-to-Case Thermal Resistance (θJC) (Note 1) ....23°C/W
Operating Temperature Range
DS3231S ............................................................0°C to +70°C
DS3231SN ...................................................... -40°C to +85°C
Junction Temperature ......................................................+125°C
Storage Temperature Range .............................. -40°C to +85°C
Lead Temperature (soldering, 10s) .................................+260°C
Soldering Temperature (reflow, 2 times max) .................+260°C
(see the Handling, PCB Layout, and Assembly section)
(TA = TMIN to TMAX, unless otherwise noted.) (Notes 2, 3)
(VCC = 2.3V to 5.5V, VCC = Active Supply (see Table 1), TA = TMIN to TMAX, unless otherwise noted.) (Typical values are at VCC =
3.3V, VBAT = 3.0V, and TA = +25°C, unless otherwise noted.) (Notes 2, 3)
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
Supply Voltage VCC 2.3 3.3 5.5 V
VBAT 2.3 3.0 5.5 V
Logic 1 Input SDA, SCL VIH0.7 x
VCC
VCC +
0.3V
Logic 0 Input SDA, SCL VIL -0.30.3 x
VCCV
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
Active Supply Current ICCA (Notes 4, 5)VCC = 3.63V 200
µAVCC = 5.5V 300
Standby Supply Current ICCS
I2C bus inactive, 32kHz
output on, SQW output off
(Note 5)
VCC = 3.63V 110
µA
VCC = 5.5V 170
Temperature Conversion Current ICCSCONVI2C bus inactive, 32kHz
output on, SQW output off
VCC = 3.63V 575µA
VCC = 5.5V 650
Power-Fail Voltage VPF 2.45 2.575 2.70 V
Logic 0 Output, 32kHz, INT/SQW,
SDAVOL IOL = 3mA 0.4 V
Logic 0 Output, RST VOL IOL = 1mA 0.4 V
Output Leakage Current 32kHz,
INT/SQW, SDAILO Output high impedance -1 0 +1 µA
Input Leakage SCL ILI -1 +1 µA
RST Pin I/O Leakage IOL RST high impedance (Note 6) -200 +10 µA
VBAT Leakage Current
(VCC Active)IBATLKG 25 100 nA
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 2
Note 1: Package thermal resistances were obtained using the method described in JEDEC specification JESD51-7, using a four-layer
board. For detailed information on package thermal considerations, refer to www.maximintegrated.com/thermal-tutorial.
Absolute Maximum Ratings
Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional operation of the device at these
or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect
device reliability.
Recommended Operating Conditions
Electrical Characteristics
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
(VCC = 0V, VBAT = 2.3V to 5.5V, TA = TMIN to TMAX, unless otherwise noted.) (Note 2)
(VCC = 2.3V to 5.5V, VCC = Active Supply (see Table 1), TA = TMIN to TMAX, unless otherwise noted.) (Typical values are at VCC =
3.3V, VBAT = 3.0V, and TA = +25°C, unless otherwise noted.) (Notes 2, 3)
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
Active Battery Current IBATAEOSC = 0, BBSQW = 0,
SCL = 400kHz (Note 5)
VBAT = 3.63V 70µA
VBAT = 5.5V 150
Timekeeping Battery Current IBATT
EOSC = 0, BBSQW = 0,
EN32kHz = 1,
SCL = SDA = 0V or
SCL = SDA = VBAT (Note 5)
VBAT = 3.63V 0.84 3.0
µA
VBAT = 5.5V 1.0 3.5
Temperature Conversion Current IBATTC
EOSC = 0, BBSQW = 0,
SCL = SDA = 0V or
SCL = SDA = VBAT
VBAT = 3.63V 575
µA
VBAT = 5.5V 650
Data-Retention Current IBATTDR EOSC = 1, SCL = SDA = 0V, +25°C 100 nA
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
Output Frequency fOUT VCC = 3.3V or VBAT = 3.3V 32.768 kHz
Frequency Stability vs.
Temperature (Commercial)Δf/fOUT
VCC = 3.3V or
VBAT = 3.3V,
aging offset = 00h
0°C to +40°C ±2
ppm
>40°C to +70°C ±3.5
Frequency Stability vs.
Temperature (Industrial)Δf/fOUT
VCC = 3.3V or
VBAT = 3.3V,
aging offset = 00h
-40°C to <0°C ±3.5
ppm0°C to +40°C ±2
>40°C to +85°C ±3.5
Frequency Stability vs. Voltage Δf/V 1 ppm/V
Trim Register Frequency
Sensitivity per LSBΔf/LSB Specified at:
-40°C 0.7
ppm+25°C 0.1
+70°C 0.4
+85°C 0.8
Temperature Accuracy Temp VCC = 3.3V or VBAT = 3.3V -3 +3 °C
Crystal Aging Δf/fOAfter reflow,not production tested
First year ±1.0ppm
0–10 years ±5.0
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 3
Electrical Characteristics
Electrical Characteristics (continued)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
(VCC = VCC(MIN) to VCC(MAX) or VBAT = VBAT(MIN) to VBAT(MAX), VBAT > VCC, TA = TMIN to TMAX, unless otherwise noted.) (Note 2)
(TA = TMIN to TMAX)
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
SCL Clock Frequency fSCLFast mode 100 400
kHzStandard mode 0 100
Bus Free Time Between STOP
and START ConditionstBUF
Fast mode 1.3µs
Standard mode 4.7
Hold Time (Repeated) START
Condition (Note 7)tHD:STA
Fast mode 0.6µs
Standard mode 4.0
Low Period of SCL Clock tLOWFast mode 1.3
µsStandard mode 4.7
High Period of SCL Clock tHIGHFast mode 0.6
µsStandard mode 4.0
Data Hold Time (Notes 8, 9) tHD:DATFast mode 0 0.9
µsStandard mode 0 0.9
Data Setup Time (Note 10) tSU:DATFast mode 100
nsStandard mode 250
START Setup Time tSU:STAFast mode 0.6
µsStandard mode 4.7
Rise Time of Both SDA and SCL
Signals (Note 11)tR
Fast mode 20 +
0.1CB
300ns
Standard mode 1000
Fall Time of Both SDA and SCL
Signals (Note 11)tF
Fast mode 20 +
0.1CB
300ns
Standard mode 300
Setup Time for STOP Condition tSU:STOFast mode 0.6
µsStandard mode 4.7
Capacitive Load for Each Bus
Line CB (Note 11) 400 pF
Capacitance for SDA, SCL CI/O 10 pF
Pulse Width of Spikes That Must
Be Suppressed by the Input FiltertSP 30 ns
Pushbutton Debounce PBDB 250 ms
Reset Active Time tRST 250 ms
Oscillator Stop Flag (OSF) Delay tOSF (Note 12) 100 ms
Temperature Conversion Time tCONV 125 200 ms
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
VCC Fall Time; VPF(MAX) to
VPF(MIN)tVCCF 300 µs
VCC Rise Time; VPF(MIN) to
VPF(MAX)tVCCR 0 µs
Recovery at Power-Up tREC (Note 13) 250 300 ms
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 4
AC Electrical Characteristics
Power-Switch Characteristics
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
tRSTPBDB
RST
VCC
tVCCF tVCCR
tREC
VPF(MAX)
VPF VPF
VPF(MIN)
RST
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 5
Pushbutton Reset Timing
Power-Switch Timing
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
WARNING: Negative undershoots below -0.3V while the part is in battery-backed mode may cause loss of data.Note 2: Limits at -40°C are guaranteed by design and not production tested.
Note 3: All voltages are referenced to ground.
Note 4: ICCA—SCL clocking at max frequency = 400kHz.
Note 5: Current is the averaged input current, which includes the temperature conversion current.
Note 6: The RST pin has an internal 50kΩ (nominal) pullup resistor to VCC.
Note 7: After this period, the first clock pulse is generated.
Note 8: A device must internally provide a hold time of at least 300ns for the SDA signal (referred to the VIH(MIN) of the SCL sig-
nal) to bridge the undefined region of the falling edge of SCL.
Note 9: The maximum tHD:DAT needs only to be met if the device does not stretch the low period (tLOW) of the SCL signal.
Note 10: A fast-mode device can be used in a standard-mode system, but the requirement tSU:DAT ≥ 250ns must then be met. This is automatically the case if the device does not stretch the low period of the SCL signal. If such a device does stretch the
low period of the SCL signal, it must output the next data bit to the SDA line tR(MAX) + tSU:DAT = 1000 + 250 = 1250ns
before the SCL line is released.
Note 11: CB—total capacitance of one bus line in pF.
Note 12: The parameter tOSF is the period of time the oscillator must be stopped for the OSF flag to be set over the voltage range
of 0.0V ≤ VCC ≤ VCC(MAX) and 2.3V ≤ VBAT ≤ 3.4V.Note 13: This delay applies only if the oscillator is enabled and running. If the EOSC bit is a 1, tREC is bypassed and RST immedi-
ately goes high. The state of RST does not affect the I2C interface, RTC, or TCXO.
SDA
SCL
tHD:STA
tLOW
tHIGH
tRtF
tBUF
tHD:DAT
tSU:DAT REPEATED
START
tSU:STA
tHD:STA
tSU:STO
tSP
STOP START
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 6
Data Transfer on I2C Serial Bus
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
(VCC = +3.3V, TA = +25°C, unless otherwise noted.)
SUPPLY CURRENT
vs. SUPPLY VOLTAGE
DS
3231 toc0
2
VBAT (V)I B
AT (
µA
)5.34.33.3
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
0.62.3
VCC = 0V, BSY = 0,
SDA = SCL = VBAT OR VCC
EN32kHz = 1
EN32kHz = 0
SUPPLY CURRENT
vs. TEMPERATURE
DS
3231 toc0
3
TEMPERATURE (°C)
I BA
T (
µA
)
603510-15
0.7
0.8
0.9
1.0
0.6-40 85
VCC = 0, EN32kHz = 1, BSY = 0,
SDA = SCL = VBAT OR GND
FREQUENCY DEVIATION
vs. TEMPERATURE vs. AGING VALUE
DS
3231 toc0
4
TEMPERATURE (°C)
FR
EQ
UE
NC
Y D
EV
IAT
ION
(pp
m)
603510-15
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
-40-40 85
12732
0
-33
-128
STANDBY SUPPLY CURRENT
vs. SUPPLY VOLTAGE
DS
3231 toc0
1
VCC (V)
I CC
S (
µA
)
5.04.54.03.53.02.5
25
50
75
100
125
150
02.0 5.5
RST ACTIVE
BSY = 0, SCL = SDA = VCC
DELTA TIME AND FREQUENCY
vs. TEMPERATURE
TEMPERATURE (°C)
DE
LTA
FR
EQ
UE
NC
Y (
ppm
)
DE
LTA
TIM
E (
MIN
/YE
AR
)
807050 60-10 0 10 20 30 40-30 -20
-180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
-200
-80
-60
-40
-20
0
-100-40
DS3231 toc05
CRYSTAL
+20ppm
CRYSTAL
-20ppm
TYPICAL CRYSTAL,
UNCOMPENSATED
DS3231
ACCURACY
BAND
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
Maxim Integrated 7www.maximintegrated.com
Typical Operating Characteristics
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
CLOCK AND CALENDAR
REGISTERS
USER BUFFER
(7 BYTES)
VOLTAGE REFERENCE;
DEBOUNCE CIRCUIT;
PUSHBUTTON RESET
I2C INTERFACE AND
ADDRESS REGISTER
DECODE
POWER CONTROL
VCC
VBAT
GND
SCL
SDA
TEMPERATURE
SENSOR
CONTROL LOGIC/
DIVIDER
ALARM, STATUS, AND
CONTROL REGISTERS
OSCILLATOR AND
CAPACITOR ARRAYX1
X2
N
32kHz
N
INT/SQW
SQUARE-WAVE BUFFER;
INT/SQW CONTROL
N
RST
VCC
DS3231
1Hz
1Hz
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 8
Block Diagram
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Detailed DescriptionThe DS3231 is a serial RTC driven by a temperature-
compensated 32kHz crystal oscillator. The TCXO provides
a stable and accurate reference clock, and maintains the
RTC to within ±2 minutes per year accuracy from -40°C
to +85°C. The TCXO frequency output is available at the
32kHz pin. The RTC is a low-power clock/calendar with
two programmable time-of-day alarms and a programma-
ble square-wave output. The INT/SQW provides either an
interrupt signal due to alarm conditions or a square-wave
output. The clock/calendar provides seconds, minutes,
hours, day, date, month, and year information. The date at
the end of the month is automatically adjusted for months
with fewer than 31 days, including corrections for leap
year. The clock operates in either the 24-hour or 12-hour
format with an AM/PM indicator. The internal registers are
accessible though an I2C bus interface.
A temperature-compensated voltage reference and com-
parator circuit monitors the level of VCC to detect power fail-
ures and to automatically switch to the backup supply when
necessary. The RST pin provides an external pushbutton
function and acts as an indicator of a power-fail event.
Operation
The block diagram shows the main elements of the
DS3231. The eight blocks can be grouped into four func-
tional groups: TCXO, power control, pushbutton function,
and RTC. Their operations are described separately in the
following sections.
PIN NAME FUNCTION
1 32kHz32kHz Output. This open-drain pin requires an external pullup resistor. When enabled, the output operates on
either power supply. It may be left open if not used.
2 VCCDC Power Pin for Primary Power Supply. This pin should be decoupled using a 0.1µF to 1.0µF capacitor.
If not used, connect to ground.
3 INT/SQW
Active-Low Interrupt or Square-Wave Output. This open-drain pin requires an external pullup resistor connected
to a supply at 5.5V or less. This multifunction pin is determined by the state of the INTCN bit in the Control
Register (0Eh). When INTCN is set to logic 0, this pin outputs a square wave and its frequency is determined by
RS2 and RS1 bits. When INTCN is set to logic 1, then a match between the timekeeping registers and either of
the alarm registers activates the INT/SQW pin (if the alarm is enabled). Because the INTCN bit is set to logic 1
when power is first applied, the pin defaults to an interrupt output with alarms disabled. The pullup voltage can be up to 5.5V, regardless of the voltage on VCC. If not used, this pin can be left unconnected.
4 RST
Active-Low Reset. This pin is an open-drain input/output. It indicates the status of VCC relative to the
VPF specification. As VCC falls below VPF, the RST pin is driven low. When VCC exceeds VPF, for tRST, the
RST pin is pulled high by the internal pullup resistor. The active-low, open-drain output is combined with a
debounced pushbutton input function. This pin can be activated by a pushbutton reset request. It has an internal
50kΩ nominal value pullup resistor to VCC. No external pullup resistors should be connected. If the oscillator is
disabled, tREC is bypassed and RST immediately goes high.
5–12 N.C. No Connection. Must be connected to ground.
13 GND Ground
14 VBAT
Backup Power-Supply Input. When using the device with the VBAT input as the primary power source, this pin
should be decoupled using a 0.1µF to 1.0µF low-leakage capacitor. When using the device with the VBAT input
as the backup power source, the capacitor is not required. If VBAT is not used, connect to ground. The device is
UL recognized to ensure against reverse charging when used with a primary lithium battery.
Go to www.maximintegrated.com/qa/info/ul.
15 SDASerial Data Input/Output. This pin is the data input/output for the I2C serial interface. This open-drain pin
requires an external pullup resistor. The pullup voltage can be up to 5.5V, regardless of the voltage on VCC.
16 SCLSerial Clock Input. This pin is the clock input for the I2C serial interface and is used to synchronize data
movement on the serial interface. Up to 5.5V can be used for this pin, regardless of the voltage on VCC.
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 9
Pin Description
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32kHz TCXOThe temperature sensor, oscillator, and control logic form
the TCXO. The controller reads the output of the on-chip
temperature sensor and uses a lookup table to determine
the capacitance required, adds the aging correction in
AGE register, and then sets the capacitance selection reg-
isters. New values, including changes to the AGE register,
are loaded only when a change in the temperature value
occurs, or when a user-initiated temperature conversion
is completed. Temperature conversion occurs on initial
application of VCC and once every 64 seconds afterwards.
Power Control
This function is provided by a temperature-compensated
voltage reference and a comparator circuit that monitors
the VCC level. When VCC is greater than VPF, the part is
powered by VCC. When VCC is less than VPF but greater
than VBAT, the DS3231 is powered by VCC. If VCC is less
than VPF and is less than VBAT, the device is powered by
VBAT. See Table 1.
To preserve the battery, the first time VBAT is applied
to the device, the oscillator will not start up until VCC exceeds VPF, or until a valid I2C address is written to
the part. Typical oscillator startup time is less than one
second. Approximately 2 seconds after VCC is applied,
or a valid I2C address is written, the device makes a
temperature measurement and applies the calculated
correction to the oscillator. Once the oscillator is running,
it continues to run as long as a valid power source is avail-
able (VCC or VBAT), and the device continues to measure
the temperature and correct the oscillator frequency every
64 seconds.
On the first application of power (VCC) or when a valid I2C
address is written to the part (VBAT), the time and date
registers are reset to 01/01/00 01 00:00:00 (DD/MM/YY
DOW HH:MM:SS).
VBAT OperationThere are several modes of operation that affect the
amount of VBAT current that is drawn. While the device
is powered by VBAT and the serial interface is active,
active battery current, IBATA, is drawn. When the seri-
al interface is inactive, timekeeping current (IBATT),
which includes the averaged temperature conversion
current, IBATTC, is used (refer to Application Note 3644:
Power Considerations for Accurate Real-Time Clocks
for details). Temperature conversion current, IBATTC, is
specified since the system must be able to support the
periodic higher current pulse and still maintain a valid volt-
age level. Data retention current, IBATTDR, is the current
drawn by the part when the oscillator is stopped (EOSC
= 1). This mode can be used to minimize battery require-
ments for times when maintaining time and date informa-
tion is not necessary, e.g., while the end system is waiting
to be shipped to a customer.
Pushbutton Reset FunctionThe DS3231 provides for a pushbutton switch to be con-
nected to the RST output pin. When the DS3231 is not in
a reset cycle, it continuously monitors the RST signal for
a low going edge. If an edge transition is detected, the
DS3231 debounces the switch by pulling the RST low.
After the internal timer has expired (PBDB), the DS3231
continues to monitor the RST line. If the line is still low,
the DS3231 continuously monitors the line looking for a
rising edge. Upon detecting release, the DS3231 forces
the RST pin low and holds it low for tRST.
RST is also used to indicate a power-fail condition. When
VCC is lower than VPF, an internal power-fail signal is
generated, which forces the RST pin low. When VCC returns to a level above VPF, the RST pin is held low for
approximately 250ms (tREC) to allow the power supply
to stabilize. If the oscillator is not running (see the Power
Control section) when VCC is applied, tREC is bypassed
and RST immediately goes high. Assertion of the RST
output, whether by pushbutton or power-fail detection,
does not affect the internal operation of the DS3231.
Real-Time ClockWith the clock source from the TCXO, the RTC provides
seconds, minutes, hours, day, date, month, and year
information. The date at the end of the month is automati-
cally adjusted for months with fewer than 31 days, includ-
ing corrections for leap year. The clock operates in either
the 24-hour or 12-hour format with an AM/PM indicator.
The clock provides two programmable time-of-day alarms
and a programmable square-wave output. The INT/SQW
pin either generates an interrupt due to alarm condition
or outputs a square-wave signal and the selection is con-
trolled by the bit INTCN.
Table 1. Power Control
SUPPLY CONDITION ACTIVE SUPPLY
VCC < VPF, VCC < VBAT VBAT
VCC < VPF, VCC > VBAT VCC
VCC > VPF, VCC < VBAT VCC
VCC > VPF, VCC > VBAT VCC
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Address MapFigure 1 shows the address map for the DS3231 time-
keeping registers. During a multibyte access, when the
address pointer reaches the end of the register space
(12h), it wraps around to location 00h. On an I2C START
or address pointer incrementing to location 00h, the cur-
rent time is transferred to a second set of registers. The
time information is read from these secondary registers,
while the clock may continue to run. This eliminates the
need to reread the registers in case the main registers
update during a read.
I2C InterfaceThe I2C interface is accessible whenever either VCC or
VBAT is at a valid level. If a microcontroller connected
to the DS3231 resets because of a loss of VCC or other
event, it is possible that the microcontroller and DS3231
I2C communications could become unsynchronized, e.g.,
the microcontroller resets while reading data from the
DS3231. When the microcontroller resets, the DS3231
I2C interface may be placed into a known state by tog-
gling SCL until SDA is observed to be at a high level. At
that point the microcontroller should pull SDA low while
SCL is high, generating a START condition.
Clock and CalendarThe time and calendar information is obtained by reading
the appropriate register bytes. Figure 1 illustrates the RTC
registers. The time and calendar data are set or initialized
by writing the appropriate register bytes. The contents of
the time and calendar registers are in the binary-coded
Note: Unless otherwise specified, the registers’ state is not defined when power is first applied.
Figure 1. Timekeeping Registers
ADDRESSBIT 7
MSBBIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1
BIT 0
LSBFUNCTION RANGE
00h 0 10 Seconds Seconds Seconds 00–59
01h 0 10 Minutes Minutes Minutes 00–59
02h 0 12/24AM/PM
10 Hour Hour Hours1–12 + AM/PM
00–2320 Hour
03h 0 0 0 0 0 Day Day 1–7
04h 0 0 10 Date Date Date 01–31
05h Century 0 0 10 Month MonthMonth/
Century01–12 + Century
06h 10 Year Year Year 00–99
07h A1M1 10 Seconds Seconds Alarm 1 Seconds 00–59
08h A1M2 10 Minutes Minutes Alarm 1 Minutes 00–59
09h A1M3 12/24AM/PM
10 Hour Hour Alarm 1 Hours1–12 + AM/PM
00–2320 Hour
0Ah A1M4 DY/DT 10 DateDay Alarm 1 Day 1–7
Date Alarm 1 Date 1–31
0Bh A2M2 10 Minutes Minutes Alarm 2 Minutes 00–59
0Ch A2M3 12/24AM/PM
10 Hour Hour Alarm 2 Hours1–12 + AM/PM
00–2320 Hour
0Dh A2M4 DY/DT 10 DateDay Alarm 2 Day 1–7
Date Alarm 2 Date 1–31
0Eh EOSC BBSQW CONV RS2 RS1 INTCN A2IE A1IE Control —
0Fh OSF 0 0 0 EN32kHz BSY A2F A1F Control/Status —
10h SIGN DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA Aging Offset —
11h SIGN DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA MSB of Temp —
12h DATA DATA 0 0 0 0 0 0 LSB of Temp —
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 11
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
decimal (BCD) format. The DS3231 can be run in either
12-hour or 24-hour mode. Bit 6 of the hours register is
defined as the 12- or 24-hour mode select bit. When high,
the 12-hour mode is selected. In the 12-hour mode, bit 5
is the AM/PM bit with logic-high being PM. In the 24-hour
mode, bit 5 is the 20-hour bit (20–23 hours). The century
bit (bit 7 of the month register) is toggled when the years
register overflows from 99 to 00.
The day-of-week register increments at midnight. Values
that correspond to the day of week are user-defined but
must be sequential (i.e., if 1 equals Sunday, then 2 equals
Monday, and so on). Illogical time and date entries result
in undefined operation.
When reading or writing the time and date registers, sec-
ondary (user) buffers are used to prevent errors when the
internal registers update. When reading the time and date
registers, the user buffers are synchronized to the internal
registers on any START and when the register pointer
rolls over to zero. The time information is read from these
secondary registers, while the clock continues to run. This
eliminates the need to reread the registers in case the
main registers update during a read.
The countdown chain is reset whenever the seconds
register is written. Write transfers occur on the acknowl-
edge from the DS3231. Once the countdown chain is
reset, to avoid rollover issues the remaining time and
date registers must be written within 1 second. The 1Hz
square-wave output, if enabled, transitions high 500ms
after the seconds data transfer, provided the oscillator is
already running.
AlarmsThe DS3231 contains two time-of-day/date alarms.
Alarm 1 can be set by writing to registers 07h to 0Ah.
Alarm 2 can be set by writing to registers 0Bh to 0Dh.
The alarms can be programmed (by the alarm enable
and INTCN bits of the control register) to activate the
INT/SQW output on an alarm match condition. Bit 7 of
each of the time-of-day/date alarm registers are mask
bits (Table 2). When all the mask bits for each alarm
are logic 0, an alarm only occurs when the values in
the timekeeping registers match the corresponding val-
ues stored in the time-of-day/date alarm registers. The
alarms can also be programmed to repeat every second,
minute, hour, day, or date. Table 2 shows the possible
settings. Configurations not listed in the table will result
in illogical operation.
The DY/DT bits (bit 6 of the alarm day/date registers)
control whether the alarm value stored in bits 0 to 5 of
that register reflects the day of the week or the date of
the month. If DY/DT is written to logic 0, the alarm will be
the result of a match with date of the month. If DY/DT is
written to logic 1, the alarm will be the result of a match
with day of the week.
When the RTC register values match alarm register set-
tings, the corresponding Alarm Flag ‘A1F’ or ‘A2F’ bit is
set to logic 1. If the corresponding Alarm Interrupt Enable
‘A1IE’ or ‘A2IE’ is also set to logic 1 and the INTCN bit
is set to logic 1, the alarm condition will activate the
INT/SQW signal. The match is tested on the once-per-
second update of the time and date registers.
Table 2. Alarm Mask Bits
DY/DTALARM 1 REGISTER MASK BITS (BIT 7)
ALARM RATEA1M4 A1M3 A1M2 A1M1
X 1 1 1 1 Alarm once per second
X 1 1 1 0 Alarm when seconds match
X 1 1 0 0 Alarm when minutes and seconds match
X 1 0 0 0 Alarm when hours, minutes, and seconds match
0 0 0 0 0 Alarm when date, hours, minutes, and seconds match
1 0 0 0 0 Alarm when day, hours, minutes, and seconds match
DY/DTALARM 2 REGISTER MASK BITS (BIT 7)
ALARM RATEA2M4 A2M3 A2M2
X 1 1 1 Alarm once per minute (00 seconds of every minute)
X 1 1 0 Alarm when minutes match
X 1 0 0 Alarm when hours and minutes match
0 0 0 0 Alarm when date, hours, and minutes match
1 0 0 0 Alarm when day, hours, and minutes match
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 12
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Special-Purpose RegistersThe DS3231 has two additional registers (control and sta-
tus) that control the real-time clock, alarms, and square-
wave output.
Control Register (0Eh)Bit 7: Enable Oscillator (EOSC). When set to logic 0,
the oscillator is started. When set to logic 1, the oscillator
is stopped when the DS3231 switches to VBAT. This bit
is clear (logic 0) when power is first applied. When the
DS3231 is powered by VCC, the oscillator is always on
regardless of the status of the EOSC bit. When EOSC is
disabled, all register data is static.
Bit 6: Battery-Backed Square-Wave Enable (BBSQW). When set to logic 1 with INTCN = 0 and VCC < VPF, this
bit enables the square wave. When BBSQW is logic 0,
the INT/SQW pin goes high impedance when VCC < VPF.
This bit is disabled (logic 0) when power is first applied.
Bit 5: Convert Temperature (CONV). Setting this bit to
1 forces the temperature sensor to convert the tempera-
ture into digital code and execute the TCXO algorithm to
update the capacitance array to the oscillator. This can
only happen when a conversion is not already in prog-
ress. The user should check the status bit BSY before
forcing the controller to start a new TCXO execution. A
user-initiated temperature conversion does not affect the
internal 64-second update cycle.
A user-initiated temperature conversion does not affect
the BSY bit for approximately 2ms. The CONV bit remains
at a 1 from the time it is written until the conversion is
finished, at which time both CONV and BSY go to 0. The
CONV bit should be used when monitoring the status of a
user-initiated conversion.
Bits 4 and 3: Rate Select (RS2 and RS1). These bits
control the frequency of the square-wave output when
the square wave has been enabled. The following table
shows the square-wave frequencies that can be selected
with the RS bits. These bits are both set to logic 1
(8.192kHz) when power is first applied.
Bit 2: Interrupt Control (INTCN). This bit controls the
INT/SQW signal. When the INTCN bit is set to logic 0,
a square wave is output on the INT/SQW pin. When the
INTCN bit is set to logic 1, then a match between the time-
keeping registers and either of the alarm registers acti-
vates the INT/SQW output (if the alarm is also enabled).
The corresponding alarm flag is always set regardless of
the state of the INTCN bit. The INTCN bit is set to logic 1
when power is first applied.
Bit 1: Alarm 2 Interrupt Enable (A2IE). When set to
logic 1, this bit permits the alarm 2 flag (A2F) bit in the
status register to assert INT/SQW (when INTCN = 1).
When the A2IE bit is set to logic 0 or INTCN is set to logic
0, the A2F bit does not initiate an interrupt signal. The
A2IE bit is disabled (logic 0) when power is first applied.
Bit 0: Alarm 1 Interrupt Enable (A1IE). When set to
logic 1, this bit permits the alarm 1 flag (A1F) bit in the
status register to assert INT/SQW (when INTCN = 1).
When the A1IE bit is set to logic 0 or INTCN is set to logic
0, the A1F bit does not initiate the INT/SQW signal. The
A1IE bit is disabled (logic 0) when power is first applied.
Control Register (0Eh)
SQUARE-WAVE OUTPUT FREQUENCY
BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
NAME: EOSC BBSQW CONV RS2 RS1 INTCN A2IE A1IE
POR: 0 0 0 1 1 1 0 0
RS2 RS1SQUARE-WAVE OUTPUT
FREQUENCY0 0 1Hz
0 1 1.024kHz
1 0 4.096kHz
1 1 8.192kHz
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 13
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Status Register (0Fh)Bit 7: Oscillator Stop Flag (OSF). A logic 1 in this bit indi-
cates that the oscillator either is stopped or was stopped
for some period and may be used to judge the validity of
the timekeeping data. This bit is set to logic 1 any time
that the oscillator stops. The following are examples of
conditions that can cause the OSF bit to be set:
1) The first time power is applied.
2) The voltages present on both VCC and VBAT are insuf-
ficient to support oscillation.
3) The EOSC bit is turned off in battery-backed mode.
4) External influences on the crystal (i.e., noise, leakage,
etc.).
This bit remains at logic 1 until written to logic 0.
Bit 3: Enable 32kHz Output (EN32kHz). This bit con-
trols the status of the 32kHz pin. When set to logic 1, the
32kHz pin is enabled and outputs a 32.768kHz square-
wave signal. When set to logic 0, the 32kHz pin goes to a
high-impedance state. The initial power-up state of this bit
is logic 1, and a 32.768kHz square-wave signal appears
at the 32kHz pin after a power source is applied to the
DS3231 (if the oscillator is running).
Bit 2: Busy (BSY). This bit indicates the device is busy
executing TCXO functions. It goes to logic 1 when the con-
version signal to the temperature sensor is asserted and
then is cleared when the device is in the 1-minute idle state.
Bit 1: Alarm 2 Flag (A2F). A logic 1 in the alarm 2 flag bit
indicates that the time matched the alarm 2 registers. If the
A2IE bit is logic 1 and the INTCN bit is set to logic 1, the
INT/SQW pin is also asserted. A2F is cleared when written
to logic 0. This bit can only be written to logic 0. Attempting
to write to logic 1 leaves the value unchanged.
Bit 0: Alarm 1 Flag (A1F). A logic 1 in the alarm 1 flag bit
indicates that the time matched the alarm 1 registers. If the
A1IE bit is logic 1 and the INTCN bit is set to logic 1, the
INT/SQW pin is also asserted. A1F is cleared when written
to logic 0. This bit can only be written to logic 0. Attempting
to write to logic 1 leaves the value unchanged.
Aging OffsetThe aging offset register takes a user-provided value to
add to or subtract from the codes in the capacitance array
registers. The code is encoded in two’s complement, with
bit 7 representing the sign bit. One LSB represents one
small capacitor to be switched in or out of the capacitance
array at the crystal pins. The aging offset register capaci-
tance value is added or subtracted from the capacitance
value that the device calculates for each temperature
compensation. The offset register is added to the capaci-
tance array during a normal temperature conversion, if
the temperature changes from the previous conversion, or
during a manual user conversion (setting the CONV bit).
To see the effects of the aging register on the 32kHz out-
put frequency immediately, a manual conversion should
be started after each aging register change.
Positive aging values add capacitance to the array, slow-
ing the oscillator frequency. Negative values remove
capacitance from the array, increasing the oscillator
frequency.
The change in ppm per LSB is different at different tem-
peratures. The frequency vs. temperature curve is shifted
by the values used in this register. At +25°C, one LSB
typically provides about 0.1ppm change in frequency.
Use of the aging register is not needed to achieve the
accuracy as defined in the EC tables, but could be used
to help compensate for aging at a given temperature.
See the Typical Operating Characteristics section for a
graph showing the effect of the register on accuracy over
temperature.
Status Register (0Fh)
Aging Offset (10h)
BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
NAME: OSF 0 0 0 EN32kHz BSY A2F A1F
POR: 1 0 0 0 1 X X X
BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
NAME: Sign Data Data Data Data Data Data Data
POR: 0 0 0 0 0 0 0 0
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 14
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Temperature Registers (11h–12h)Temperature is represented as a 10-bit code with a
resolution of 0.25°C and is accessible at location 11h and
12h. The temperature is encoded in two’s complement
format. The upper 8 bits, the integer portion, are at loca-
tion 11h and the lower 2 bits, the fractional portion, are in
the upper nibble at location 12h. For example, 00011001
01b = +25.25°C. Upon power reset, the registers are set
to a default temperature of 0°C and the controller starts
a temperature conversion. The temperature is read on
initial application of VCC or I2C access on VBAT and once
every 64 seconds afterwards. The temperature registers
are updated after each user-initiated conversion and on
every 64-second conversion. The temperature registers
are read-only.
I2C Serial Data BusThe DS3231 supports a bidirectional I2C bus and data
transmission protocol. A device that sends data onto the
bus is defined as a transmitter and a device receiving data
is defined as a receiver. The device that controls the mes-
sage is called a master. The devices that are controlled
by the master are slaves. The bus must be controlled by
a master device that generates the serial clock (SCL),
controls the bus access, and generates the START and
STOP conditions. The DS3231 operates as a slave on the
I2C bus. Connections to the bus are made through the
SCL input and open-drain SDA I/O lines. Within the bus
specifications, a standard mode (100kHz maximum clock
rate) and a fast mode (400kHz maximum clock rate) are
defined. The DS3231 works in both modes.
The following bus protocol has been defined (Figure 2):
Data transfer may be initiated only when the bus is not busy.
During data transfer, the data line must remain stable whenever the clock line is high. Changes in the data
line while the clock line is high are interpreted as con-
trol signals.
Accordingly, the following bus conditions have been
defined:
Bus not busy: Both data and clock lines remain high.
START data transfer: A change in the state of the
data line from high to low, while the clock line is high,
defines a START condition.
STOP data transfer: A change in the state of the
data line from low to high, while the clock line is high,
defines a STOP condition.
Data valid: The state of the data line represents valid
data when, after a START condition, the data line is
stable for the duration of the high period of the clock
signal. The data on the line must be changed during
the low period of the clock signal. There is one clock
pulse per bit of data.
Each data transfer is initiated with a START condition
and terminated with a STOP condition. The number
of data bytes transferred between the START and the
STOP conditions is not limited, and is determined by
the master device. The information is transferred byte-
wise and each receiver acknowledges with a ninth bit.
Acknowledge: Each receiving device, when
addressed, is obliged to generate an acknowledge
after the reception of each byte. The master device
must generate an extra clock pulse, which is associ-
ated with this acknowledge bit.
A device that acknowledges must pull down the SDA
line during the acknowledge clock pulse in such a way
that the SDA line is stable low during the high period of
the acknowledge-related clock pulse. Of course, setup
and hold times must be taken into account. A master
must signal an end of data to the slave by not generat-
Temperature Register (Upper Byte) (11h)
Temperature Register (Lower Byte) (12h)
BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
NAME: Sign Data Data Data Data Data Data Data
POR: 0 0 0 0 0 0 0 0
BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
NAME: Data Data 0 0 0 0 0 0
POR: 0 0 0 0 0 0 0 0
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 15
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ing an acknowledge bit on the last byte that has been
clocked out of the slave. In this case, the slave must
leave the data line high to enable the master to gener-
ate the STOP condition.
Figures 3 and 4 detail how data transfer is accomplished
on the I2C bus. Depending upon the state of the R/W bit,
two types of data transfer are possible:
Data transfer from a master transmitter to a slave receiver. The first byte transmitted by the master
is the slave address. Next follows a number of data
bytes. The slave returns an acknowledge bit after each
received byte. Data is transferred with the most signifi-
cant bit (MSB) first.
Data transfer from a slave transmitter to a master receiver. The first byte (the slave address) is transmit-
ted by the master. The slave then returns an acknowl-
edge bit. Next follows a number of data bytes transmit-
ted by the slave to the master. The master returns an
acknowledge bit after all received bytes other than the
Figure 2. I2C Data Transfer Overview
Figure 3. Data Write—Slave Receiver Mode
Figure 4. Data Read—Slave Transmitter Mode
SDA
SCL
IDLE
1–7 8 9 1–7 8 9 1–7 8 9
START
CONDITION STOP CONDITION
REPEATED START
SLAVE
ADDRESS
R/W ACK ACKDATA ACK/
NACK
DATA
MSB FIRST MSB LSB MSB LSB
REPEATED IF MORE BYTES
ARE TRANSFERRED
...AXXXXXXXXA1101000S 0 XXXXXXXX A XXXXXXXX A XXXXXXXX A P
<R/W> <WORD ADDRESS (n)> <DATA (n)> <DATA (n + 1)> <DATA (n + X)
S - START
A - ACKNOWLEDGE (ACK)
P - STOP
R/W - READ/WRITE OR DIRECTION BIT ADDRESS
DATA TRANSFERRED
(X + 1 BYTES + ACKNOWLEDGE)
MASTER TO SLAVESLAVE TO MASTER
<SLAVE
ADDRESS>
...AXXXXXXXXA1101000S 1 XXXXXXXX A XXXXXXXX A XXXXXXXX A P
S - START
A - ACKNOWLEDGE (ACK)
P - STOP
A - NOT ACKNOWLEDGE (NACK)
R/W - READ/WRITE OR DIRECTION BIT ADDRESS
DATA TRANSFERRED
(X + 1 BYTES + ACKNOWLEDGE)
NOTE: LAST DATA BYTE IS FOLLOWED BY A NACK.
MASTER TO SLAVE SLAVE TO MASTER
<R/W> <DATA (n)> <DATA (n + 1)> <DATA (n + 2)> <DATA (n + X)> <SLAVE
ADDRESS>
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 16
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
last byte. At the end of the last received byte, a not
acknowledge is returned.
The master device generates all the serial clock pulses
and the START and STOP conditions. A transfer
is ended with a STOP condition or with a repeated
START condition. Since a repeated START condition
is also the beginning of the next serial transfer, the bus
will not be released. Data is transferred with the most
significant bit (MSB) first.
The DS3231 can operate in the following two modes:
Slave receiver mode (DS3231 write mode): Serial
data and clock are received through SDA and SCL.
After each byte is received, an acknowledge bit is
transmitted. START and STOP conditions are recog-
nized as the beginning and end of a serial transfer.
Address recognition is performed by hardware after
reception of the slave address and direction bit. The
slave address byte is the first byte received after the
master generates the START condition. The slave
address byte contains the 7-bit DS3231 address,
which is 1101000, followed by the direction bit (R/W),
which is 0 for a write. After receiving and decoding the
slave address byte, the DS3231 outputs an acknowl-
edge on SDA. After the DS3231 acknowledges the
slave address + write bit, the master transmits a word
address to the DS3231. This sets the register pointer
on the DS3231, with the DS3231 acknowledging the
transfer. The master may then transmit zero or more
bytes of data, with the DS3231 acknowledging each
byte received. The register pointer increments after
each data byte is transferred. The master generates a
STOP condition to terminate the data write.
Slave transmitter mode (DS3231 read mode): The
first byte is received and handled as in the slave
receiver mode. However, in this mode, the direction
bit indicates that the transfer direction is reversed.
Serial data is transmitted on SDA by the DS3231 while
the serial clock is input on SCL. START and STOP
conditions are recognized as the beginning and end
of a serial transfer. Address recognition is performed
by hardware after reception of the slave address and
direction bit. The slave address byte is the first byte
received after the master generates a START condi-
tion. The slave address byte contains the 7-bit DS3231
address, which is 1101000, followed by the direction
bit (R/W), which is 1 for a read. After receiving and
decoding the slave address byte, the DS3231 outputs
an acknowledge on SDA. The DS3231 then begins to
transmit data starting with the register address pointed
to by the register pointer. If the register pointer is not
written to before the initiation of a read mode, the first
address that is read is the last one stored in the regis-
ter pointer. The DS3231 must receive a not acknowl-
edge to end a read.
Figure 5. Data Write/Read (Write Pointer, Then Read)—Slave Receive and Transmit
S - START
Sr - REPEATED START
A - ACKNOWLEDGE (ACK)
P - STOP
A - NOT ACKNOWLEDGE (NACK)
R/W - READ/WRITE OR DIRECTION BIT ADDRESS
<R/W> <WORD ADDRESS (n)> <SLAVE ADDRESS (n)><SLAVE
ADDRESS> <R/W>
AXXXXXXXXA1101000 1101000S Sr0 A1
DATA TRANSFERRED
(X + 1 BYTES + ACKNOWLEDGE)
NOTE: LAST DATA BYTE IS FOLLOWED BY A NACK.
MASTER TO SLAVE SLAVE TO MASTER
AXXXXXXXX XXXXXXXX A XXXXXXXX A XXXXXXXX A P
<DATA (n)> <DATA (n + 1)> <DATA (n + 2)> <DATA (n + X)>
...
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 17
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Handling, PCB Layout, and AssemblyThe DS3231 package contains a quartz tuning-fork
crystal. Pick-and-place equipment can be used, but
precautions should be taken to ensure that
excessive shocks are avoided. Ultrasonic cleaning should be
avoided to prevent damage to the crystal.
Avoid running signal traces under the package, unless
a ground plane is placed between the package and the
signal line. All N.C. (no connect) pins must be connected
to ground.
Moisture-sensitive packages are shipped from the
factory dry packed. Handling instructions listed on the
package label must be followed to prevent damage during
reflow. Refer to the IPC/JEDEC J-STD-020 standard for
moisture-sensitive device (MSD) classifications and reflow
profiles. Exposure to reflow is limited to 2 times maximum.
#Denotes an RoHS-compliant device that may include lead (Pb) that is exempt under RoHS requirements. The lead finish is JESD97 category e3, and is compatible with both lead-based and lead-free soldering processes. A “#” anywhere on the top mark denotes an RoHS-compliant device.
PACKAGE
TYPE
PACKAGE
CODE
OUTLINE
NO.
LAND
PATTERN NO.
16 SO W16#H2 21-0042 90-0107
PART TEMP RANGE PIN-PACKAGEDS3231S# 0°C to +70°C 16 SO
DS3231SN# -40°C to +85°C 16 SO16
15
14
13
12
11
10
9
1
2
3
4
5
6
7
8
32kHz SCL
SDA
VBAT
GND
N.C.
N.C.
N.C.
N.C.
TOP VIEW
SO
VCC
INT/SQW
N.C.
RST
N.C.
N.C.
N.C.
DS3231
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 18
Package InformationFor the latest package outline information and land patterns
(footprints), go to www.maximintegrated.com/packages. Note
that a “+”, “#”, or “-” in the package code indicates RoHS status
only. Package drawings may show a different suffix character, but
the drawing pertains to the package regardless of RoHS status.
Chip InformationSUBSTRATE CONNECTED TO GROUND
PROCESS: CMOS
Pin Configuration Ordering Information
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
REVISION
NUMBER
REVISION
DATEDESCRIPTION
PAGES
CHANGED0 1/05 Initial release. —
1 2/05
Changed Digital Temp Sensor Output from ±2°C to ±3°C. 1, 3
Updated Typical Operating Circuit. 1
Changed TA = -40°C to +85°C to TA = TMIN to TMAX. 2, 3, 4
Updated Block Diagram. 8
2 6/05
Added “UL Recognized” to Features; added lead-free packages and removed S from top
mark info in Ordering Information table; added ground connections to the N.C. pin in the
Typical Operating Circuit.
1
Added “noncondensing” to operating temperature range; changed VPF MIN from 2.35V to
2.45V.2
Added aging offset specification. 3
Relabeled TOC4. 7
Added arrow showing input on X1 in the Block Diagram. 8
Updated pin descriptions for VCC and VBAT. 9
Added the I2C Interface section. 10
Figure 1: Added sign bit to aging and temperature registers; added MSB and LSB. 11
Corrected title for rate select bits frequency table. 13
Added note that frequency stability over temperature spec is with aging offset register =
00h; changed bit 7 from Data to Sign (Crystal Aging Offset Register).14
Changed bit 7 from Data to Sign (Temperature Register); correct pin definitions in I2C
Serial Data Bus section.15
Modified the Handing, PC Board Layout, and Assembly section to refer to
J-STD-020 for reflow profiles for lead-free and leaded packages. 17
3 11/05 Changed lead-free packages to RoHS-compliant packages. 1
4 10/06
Changed RST and UL bullets in Features. 1
Changed EC condition “VCC > VBAT” to “VCC = Active Supply (see Table 1).” 2, 3
Modified Note 12 to correct tREC operation. 6
Added various conditions text to TOCs 1, 2, and 3. 7
Added text to pin descriptions for 32kHz, VCC, and RST. 9
Table 1: Changed column heading “Powered By” to “Active Supply”; changed “applied” to
“exceeds VPF” in the Power Control section.10
Indicated BBSQW applies to both SQW and interrupts; simplified temp convert description (bit 5); added “output” to INT/SQW (bit 2).
13
Changed the Crystal Aging section to the Aging Offset section; changed “this bit
indicates” to “this bit controls” for the enable 32kHz output bit.14
5 4/08
Added Warning note to EC table notes; updated Note 12. 6
Updated the Typical Operating Characteristics graphs. 7
In the Power Control section, added information about the POR state of the time and date
registers; in the Real-Time Clock section, added to the description of the RST function.10
In Figure 1, corrected the months date range for 04h from 00–31 to 01–31. 11
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
www.maximintegrated.com Maxim Integrated 19
Revision History
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
REVISION
NUMBER
REVISION
DATEDESCRIPTION
PAGES
CHANGED
6 10/08
Updated the Typical Operating Circuit. 1
Removed the VPU parameter from the Recommended DC Operating Conditions table
and added verbiage about the pullup to the Pin Description table for INT/SQW, SDA, and
SCL.
2, 9
Added the Delta Time and Frequency vs. Temperature graph in the Typical Operating
Characteristics section.7
Updated the Block Diagram. 8
Added the VBAT Operation section, improved some sections of text for the 32kHz TCXO
and Pushbutton Reset Function sections.10
Added the register bit POR values to the register tables. 13, 14, 15
Updated the Aging Offset and Temperature Registers (11h–12h) sections. 14, 15
Updated the I2C timing diagrams (Figures 3, 4, and 5). 16, 17
7 3/10Removed the “S” from the top mark in the Ordering Information table and the Pin
Configuration to match the packaging engineering marking specification. 1, 18
8 7/10
Updated the Typical Operating Circuit; removed the “Top Mark” column from the Ordering
Information; in the Absolute Maximum Ratings section, added the theta-JA and theta-
JC thermal resistances and Note 1, and changed the soldering temperature to +260°C
(lead(Pb)-free) and +240°C (leaded); updated the functional description of the VBAT pin
in the Pin Description; changed the timekeeping registers 02h, 09h, and 0Ch to “20 Hour”
in Bit 5 of Figure 1; updated the BBSQW bit description in the Control Register (0Eh)
section; added the land pattern no. to the Package Information table.
1, 2, 3, 4, 6, 9,
11, 12, 13, 18
9 1/13 Updated Absolute Maximum Ratings, and last paragraph in Power Control section 2, 10
10 3/15 Revised Benefits and Features section. 1
Maxim Integrated cannot assume responsibility for use of any circuitry other than circuitry entirely embodied in a Maxim Integrated product. No circuit patent licenses
are implied. Maxim Integrated reserves the right to change the circuitry and specifications without notice at any time. The parametric values (min and max limits) shown in the Electrical Characteristics table are guaranteed. Other parametric values quoted in this data sheet are provided for guidance.
Maxim Integrated and the Maxim Integrated logo are trademarks of Maxim Integrated Products, Inc.
DS3231 Extremely Accurate I2C-Integrated
RTC/TCXO/Crystal
© 2015 Maxim Integrated Products, Inc. 20
Revision History (continued)
For pricing, delivery, and ordering information, please contact Maxim Direct at 1-888-629-4642, or visit Maxim Integrated’s website at www.maximintegrated.com.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 1
Specification
for
LCD Module
1602A-1
(V1.2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 2
1. 0 FEATURES
Display Mode: STN, BLUB
Display Formate: 16 Character x 2 Line
Viewing Direction: 6 O’Clock
Input Data: 4-Bits or 8-Bits interface available
Display Font : 5 x 8 Dots
Power Supply : Single Power Supply (5V±10%)
Driving Scheme : 1/16Duty,1/5Bias
BACKLIGHT(SIDE):LED(WHITE)
2.0 ABSOLUTE MAXIMUM
Item Symbol Min. Max. Unit
Power Supply for logic Vdd -0.3 +7.0 V
Power supply for LCD Drive Vlcd Vdd-10.0 Vdd+0.3 V
Input Voltage Vi -0.3 Vdd+0.3 V
Operating Temperature Ta 0 +50
Storage Temperature Tstg -10 +60
3.0ELECTRICAL CHARACTERISTICS (Ta=25;Vdd=3.0V±10%,otherwise specified)
Item Symbol Test Condition Min. Typ. Max. Unit
Power Supply for Logic Vdd -- 4.7 5.0 5.5 V
Operating Voltage for LCD Vdd-Vo -- -- 5.0 -- V
Input High voltage Vih -- 2.2 -- Vdd V
Input Low voltage Vil -- -0.3 -- 0.6 V
Output High voltage Voh -Ioh=0.2mA 2.4 -- -- V
Output Low voltage Vol Iol=1.2mA -- -- 0.4 V
Power supply current Idd Vdd=3.0v -- 1.1 -- mA
4.0 MECHANICAL PARAMETERS
Item Description Unit
PCB Dimension 80.0*36.0*1.6 mm
View Dimension 69.5*14.5 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 3
5. 0 PIN ASSIGNMENT
No. Symbol Level Function
1 Vss -- 0V 2 Vdd -- +5V Power Supply
3 V0 -- for LCD 4 RS H/L Register Select: H:Data Input L:Instruction Input
5 R/W H/L H--Read L--Write
6 E H,H-L Enable Signal
7 DB0 H/L
8 DB1 H/L
9 DB2 H/L Data bus used in 8 bit transfer
10 DB3 H/L
11 DB4 H/L
12 DB5 H/L Data bus for both 4 and 8 bit transfer
13 DB6 H/L
14 DB7 H/L
15 BLA -- BLACKLIGHT +5V
16 BLK -- BLACKLIGHT 0V-
6.0 BLOCK DIAGRAM
7.0 POWER SUPPLY BLOCK DIAGRAM
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 4
8.0 TIMING CHARACTERISTICS
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 5
9.0 Display control instruction
The display control instructions control the internal state of the ST7066U-0A. Instruction is received from MPU to ST7066U-0A for the display control. The following table shows various instructions.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 11
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
SSHHEENNZZHHEENN EEOONNEE EELLEECCTTRROONNIICCSS CCOO..,,LLTTDD
1602A-1 LCD Module Specification Ver1.0 12
9.EXTERNAL DIMENSIONS
EONE ELECTRONICS CO.,LTD. 深圳市冠晶达电子有限公司
PITCH 2.54X(16-1)=38,10±0,2
BLABLKDB5DB4 DB7DB6DB2DB3R/W E DB0DB1RSV0VDDVSS169 1110 14 1513125 6 873 421
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI