BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1
Arduino Uno
Arduino adalah sebuah mikrokontroler yang mudah digunakan, karena
menggunakan bahasa pemrograman basic yang menggunakan bahasa C.
Arduino memiliki procesor yang besar dan memori yang dapat menampung
cukup banyak.
Arduino uno menggunakan board mikrokontroler yang didasarkan pada
ATmega328, mempunyai 14 pin digital input dan output( 6 diantaranya
sebagai output PWM), 6 input analog yang merupakan osilator kristal 16Mhz,
koneksi USB, power jack, ICSP header, dan tombol reset.
Ardunio uno dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah
power suplai eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Suplai eksternal
(non-USB) dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau battery.
Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug
yang panjangnya 2,1 mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah
battery dapat dimasukkan dalam header/kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin
dari konektor POWER.
Memory arduino, ATmega328 mempunyai 32 KB (dengan 0,5 KB
digunakan untuk bootloader). ATmega 328 juga mempunyai 2 KB SRAM dan
1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis (RW/read and written) dengan
EEPROM library).
5
6
Arduino UNO mempunyai sejumlah fasilitas untuk komunikasi
dengan sebuah komputer, Arduino lainnya atau mikrokontroler lainnya.
Atmega 328 menyediakan serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia
pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX).
Gambar 2.0 Board Arduino Uno R3
http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno
Deskripsi Arduino uno R3 :
Tabel 2.0 Deskripsi Arduino Uno
Mirkokontroler
ATmega328
Tegangan pengoperasian
5V
Tegangan input yang disarankan
7-12V
Batas tegangan input
6-20v
7
2.2
Jumlah pin I/O digital
14 (6 diantaranya output PWM)
Jumlah pin input analog
6
Arus DC tiap pin I/O
40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V
50 mA
Memori Flash
32 KB(ATmega328), 0.5kb bootloader
SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed
16 Mhz
Sensor Gas MQ-6
Sensor MQ 6 adalah sensor gas yang cocok untuk mendeteksi gas
LPG (Liuefied Petroleum Gas), dapat mendeteksi gas LPG dan termasuk gas
yang terdiri dari dalam gas LPG yaitu gas propana dan butana. sensor ini dapat
mendeteksi gas pada konsentrasi di udara antara 200 sampai 10000ppm.
Sensor ini memiliki sensitivitas yang tinggi dan waktu respon yang
cepat. Output sensor adalah resistansi analog. Sirkuit dari sensor ini sangat
sederhana, yang diperlukan sensor ini adalah memberi tegangan dengan 5V,
menambahkan resistansi beban, dan menghubungkan output ke ADC.
Gambar 2.1 Sensor Gas MQ-6
http://www.dfrobot.com
8
2.3
Modem RF 433Mhz
Modem RF ini digunakan untuk mengirimkan sinyal berupa data
melalui udara atau wireless. Modem RF ini terdiri dari transmitter yang
berfungsi sebagai pengirim sinyal dan receiver sebagai penerima sinyal.
Frekuensi dari modem RF ini adalah 433Mhz.
Posisi antena juga mempengaruhi penerimaan sinyal. Frekuensi yang
digunakan untuk menerima dan mengirim harus juga harus sesuai.
karakteristik modem RF :
Receiver data output: High - 1/2 Vcc, Low - 0.7v
Transmitor input voltage: 3-12V (high voltage = more transmitting power)
Gambar 2.2 Modem RF 433Mhz
http://www.robertoinzerillo.com/wordpress/?p=74
2.4
UART
UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian
dari mikrokontroler yang biasanya digunakan untuk berkomunikasi dengan
komputer melalui communication port dengan protokol RS-232. Karena RS-
9
232 bekerja pada level tegangan yang berbeda dengan mikrokontroler dimana
mikrokontroler menggunakan level tegangan TTL, maka diperlukan
komponen khusus untuk mengkonversinya, yaitu: IC 232. Selain itu, UART
dapat juga digunakan untuk berkomunikasi data antar-mikrokontroler secara
langsung pada level tegangan TTL.
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) merupakan
protokol bus komunikasi yang dilakukan secara serial. Secara umum dua alat
yang berkomunikasi via UART tidak dibedakan menjadi master atau slave
seperti I2C/I2S (Inter-integrated Circuit) atau SPI (Serial Peripheral Interface),
melainkan berada di posisi yang selevel. Karena komunikasi dilakukan secara
serial, biasanya metode ini disebut komunikasi serial.
Metode komunikasi UART/USART ini memerlukan 3 jalur, yaitu 2
jalur data + 1 jalur netral/ground. Jalur data pertama digunakan untuk
membaca data (receive), dinamakan RX. Jalur kedua adalah TX, digunakan
untuk mengirim data (transmit). Program yang dibuat tidak harus
menggunakan kedua-duanya, bisa saja hanya dengan satu jalur (ditambah jalur
ground tentunya) jika alat atau mikrokontroller yang berkomunikasi hanya
bertindak sebagai pengirim atau penerima.
Kecepatan komunikasi diatur oleh baud rate, yang menentukan
kecepatan maksimal koneksi antara 2 alat atau mikro. Pada umumnya
kecepatan yang digunakan yaitu 57600 bits/second. Kecepatan yang lebih
tinggi, misalnya 115200 bps memerlukan sambungan koneksi yang stabil
supaya komunikasi berjalan dengan lancar.
10
2.5
Unsur Gas
LPG (Liquified Petroleum Gas) adalah campuran dari gas propana
(C3H8)
dan butana (C4H10) dari gas alam yang dicairkan. Komponen
utamanya adalah gas propana (C3H8) dan butana (C4H10) lebih kurang 99 %
dan selebihnya adalah gas pentana (C5H12) yang dicairkan. LPG lebih berat
dari udara dengan berat jenis sekitar 2.01 (dibandingkan dengan udara),
tekanan uap Elpiji cair dalam tabung sekitar 5.0 – 6.2 Kg/cm2. Perbandingan
komposisi, propana (C3H8) : butana (C4H10) = 30:70, nilai kalori: + 21.000
BTU/lb. Zat mercaptan biasanya ditambahkan kepada LPG untuk memberikan
bau yang khas, sehingga kebocoran gas dapat dideteksi dengan cepat.
Gas Propana (C3H8)
Propana adalah gas yang kaya energi, C3H8. Propana adalah salah satu
gas minyak bumi cair (LPG) yang ditemukan bercampur di gas alam dan
minyak bumi. Propana dan gas cair lainnya, termasuk etana dan butana,
dipisahkan dari gas alam di pusat pengolahan gas alam, atau dari kilang
minyak mentah. Jumlah propana yang dihasilkan dari gas alam dan dari
minyak bumi kurang lebih sama.
Reaksi pembakaran propana, Jika terbakar sempurna, reaksi
pembakaran propana adalah sebagai berikut :
C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O + panas
propana + oksigen → karbon dioksida +uap air dan + panas
11
Gas Butana (C4H10)
Butana adalah gas mudah terbakar yang layak dapat dicairkan. Gas ini
tidak berwarna dan tidak berbau. Karakteristik terakhir menciptakan beberapa
masalah, karena mudah terbakar dan tidak dapat terdeteksi dalam hal
kebocoran. Oleh karena itu butana dalam bentuk cair yang dicampur dengan
odourants. Menghirup langsung dari butana dapat menyebabkan sesak napas
jika konsentrasi melebihi ambang batas keselamatan.
Reaksi
pembakaran
Butana,
jika
terbakar
sempurna,
reaksi
pembakaran butana adalah sebagai berikut :
2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O
butana + oksigen → karbon dioksida +uap air dan + panas
2.6 ATmega328
ATMega328 adalah sebuah mikrokontroler yang menjalankan logika
dengan bahasa pemograman C++. Dengan arsitektur RISC (Reduce Instruction
Set Computer). ATMega328 ini memiliki memori penyimpanan yang terpisah
antara kode program dan memori data, sehingga dapat memaksimalkan kerja
mikrokontroler. Mikrokontroler ini dapat mengeksekusi instruksi-instruksi
dalam satu siklus clock.
2.7 QT Creator
QT Creator adalah sebuah toolkit aplikasi GUI yang bersifat cross
platform. Dengan sebuah IDE yang dapat digunakan untuk membuat aplikasi
berbasis C++ dan pada aplikasi QT ini juga dapat melakukan perancangan
secara GUI.
12
QT dibuat oleh perusahaan norwegia bernama Trolltech, QT biasa
diucapkan seperti bahasa inggris yaitu "cute". QT dapat digunakan pada
platform Unix, Windows, dan mac OS. QT juga memberikan akses ke basis
data, XML, dan penanganan berkas.
2.8 Serial Communication
Komunikasi Serial adalah komunikasi data dengan mengirimkan data
secara satu per satu pada waktu tertentu, sehingga komunikasi data serial dapat
berfungsi dengan hanya menggunakan 2 kabel data untuk pengiriman. 2 kabel
data tersebut adalah Transmit (Tx) sebagai pemancar dan Receive (Rx) sebagai
penerima.
Komunikasi serial ini dapat menguntungkan dibandingkan komunikasi
parallel, karena dalam komunikasi serial jaraknya antar pengiriman dan
penerimaan dapat dilakukan dengan jarak yang cukup jauh dibandingkan
komunikasi parallel, namun kecepatan yang didapatkan masih lebih lambat
dibandingkan komunikasi parallel.
Komunikasi serial memiliki dua mode :
- Mode Sinkron
Mode Sinkron adalah Mode komunikasi pengiriman data tiap bit yang dilakukan
menggunakan sinkronisasi clock. Pada saat transmitter akan mengirimkan data,
maka harus disertai dengan clock untuk sinkronisasi antara transmitter dan
receiver.
- Mode Asinkron
13
Mode Asinkron adalah mode komunikasi serial yang tidak menggunakan clock,
tetapi memiliki baudrate yang telah disepakati oleh masing-masing sistem yang
sedang berkomunikasi. Cara kerja dari komunikasi ini adalah sinyal start akan
dikirimkan pada saat sebelum data dikirimkan dan sinyal stop akan dikirimkan
pada saat setiap data selesai dikirimkan. Sinyal start akan digunakan untuk
mempersiapkan mekanisme penerimaan untuk menerima dan memproses data
yang akan dikirimkan dan sinyal stop berguna untuk mempersiapkan mekanisme
penerimaan data berikutnya.
Protocol pengiriman data secara serial asinkron :
1. Start bit selalu memiliki logic LOW
2. Pengiriman data bit dari 0 sampai 8
3. Parity bit
4. Stop bit selalu berlogic HIGH
5. IDLE jika tidak ada pengiriman data selanjutnya.
Gambar 2.3 Protocol UART
14
2.9 I2C
I2C adalah data serial bus yang mengirim data secara per-bit. Dengan
menggunakan dua penghantar yaitu SCL (Serial Clock Line) untuk memberikan
sinyal clock dan SDA (Serial Data) untuk mentransmisikan data. Jumlah Bus pada
I2C maksimal 127. Pada I2C dikenal dengan master dan slave dimana device yang
mengendalikan operasi transfer disebut master, dan device yang dikendalikan oleh
master disebut slave.
Master device pada I2C harus menghasilkan serial clock melalui pin SCL dan
mengendalikan akses ke BUS serial sehingga menghasilkan sinyal START dan
STOP.
3.0 RS 232
RS 232 adalah komunikasi serial yang mengirimkan data tiap bit yang
menggunakan DTE (Data Terminal Equipment) dan DCE (Data Communication
Equipment) digunakan untuk melakukan pertukaran data biner. Biasanya digunakan
untuk koneksi antara komputer dengan modem.