View
221
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KADAR
ALKOHOL PADA MINUMAN BERALKOHOL
MENGGUNAKAN SENSOR MQ-3
BERBASIS ATmega328
PANDE MADE AGUS YUDI ADNYANA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2015
i
TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KADAR
ALKOHOL PADA MINUMAN BERALKOHOL
MENGGUNAKAN SENSOR MQ-3
BERBASIS ATmega328
PANDE MADE AGUS YUDI ADNYANA
NIM 1104405076
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN
2015
ii
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KADAR ALKOHOL
PADA MINUMAN BERALKOHOL MENGGUNAKAN SENSOR MQ-3
BERBASIS ATmega328
Tugas Akhir Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata1)
Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana
PANDE MADE AGUS YUDI ADNYANA
NIM 1104405076
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
JIMBARAN-BALI
2015
v
KATA PENGANTAR
Om Swastyastu puji syukur kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang
Maha Esa, karena atas segala limpahan berkat dan Rahmat-Nya, sehingga tugas akhir
yang berjudul ʻʻ Rancang Bangun Alat Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman
Beralkohol Menggunakan Sensor MQ-3 Berbasis ATmega328 ” ini dapat
diselesaikan dengan tepat waktu. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu
syarat dalam menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Jurusan Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan
bimbingan dari berbagai pihak. Untuk pada kesempatan ini perkenankan penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D selaku Dekan
Fakultas Teknik Universitas Udayana.
2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT selaku ketua jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Udayana.
3. Bapak Dr. Ir. Ida Bagus Alit Swamardika, M.Erg. selaku dosen pembimbing
I yang telah banyak memberikan arahan, waktu, semangat serta saran-saran
selama penyusunan laporan.
4. Bapak Pratolo Rahardjo, ST., MT. selaku dosen pembimbing II yang telah
banyak memberikan arahan, waktu, semangat serta saran-saran selama
penyusunan laporan.
5. Bapak, Ibu dan keluarga terima kasih atas do’a, dukungan, serta saran-saran
yang selalu diberikan.
6. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan
dan saran yang diberikan sehingga laporan ini bisa selesai tepat pada waktunya.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena
itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi
kesempurnaan laporan tugas akhir ini.
Akhir kata, penulis mohon maaf kepada semua pihak jika dalam pembuatan tugas
akhir ini melakukan kesalahan baik disegaja maupun tidak disengaja. Semoga Ida
vi
SangHyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya
kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian laporan tugas
akhir ini.
Bukit Jimbaran, Juli 2015
Penulis
vii
ABSTRAK
Alkohol adalah salah satu senyawa yang memiliki efek buruk bagi kesehatan jika
dikonsumsi secara berlebih dan gangguan pada sistem kinerja otak, gangguan jantung,
penyakit kanker, keracunan, bahkan kematian. Menurut Peraturan Menteri Kesehatan
Republik Indonesia No.86/1977, minuman beralkohol dibedakan menjadi 3 golongan
yaitu, Golongan A dengan kadar alkohol 1% - 5%, Golongan B dengan kadar alkohol
5% - 20%, dan Golongan C dengan kadar alkohol 20% - 55%. Berdasarkan adanya
golongan kadar alkohol tersebut, banyak riset – riset tentang pendeteksian alkohol yang
erat kaitannya dengan alat pendeteksi kadar alkohol
Alat yang dibuat dalam penelitian ini adalah alat pendeteksi kadar alkohol
menggunakan sensor MQ-3 berbasis ATmega328. Sensor MQ-3 merupakan sensor
analog yang mampu mendeteksi alkohol dan memiliki spesifikasi catu daya 5 VDC atau
AC. Output dari sensor MQ-3 adalah range tegangan antara 0 volt s/d 5 volt yang diolah
oleh mikrokontroler dan ditampilkan pada LCD.
Hasil yang dicapai dalam penelitian ini alat ini mampu mendeteksi kadar alkohol
pada minuman sesuai golongannya. Alat ini juga mampu mendeteksi alkohol pada
mulut seseorang yang telah mengkonsumsi minuman beralkohol dalam waktu ± 5
menit.
Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah alat pendeteksi kadar alkohol
berhasil mendeteksi kadar alkohol pada minuman beralkohol dan menggolongkan
minuman beralkohol sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia
No.86/1977 dengan rata – rata persentase kesalahan pembacaan kadar alkohol sebesar
4.7 %. Alat pendeteksi kadar alkohol ini mampu mendeteksi alkohol pada mulut
seseorang yang telah meminum minuman beralkohol dengan kadar 4,5%, 10,5%, 40%
sebanyak 20 ml dalam waktu 3 - 5 menit.
Kata Kunci : alkohol , ATmega328, Sensor MQ-3
viii
ABSTRACT
Alcohol is one of compound which has bad effect for health if consumed by
exceeds the limit and causes damage of brain system performance, heart disease, cancer,
poisoned, and the most dangerous effect is death. The rule of Indonesian’s Health
Ministry Number 86/1977 decided that there were three category of alcoholic drinks.
Category A from 1% untill 5% alcohol level, category B from 5% untill 20% alcohol
level , and the last catagory is category C from 20% untill 55% alcohol level. Based on
that category, there are much research on the detection of alcohol is closely related to
the alcohol content detector.
The detector in this research is alcohol level detector which uses MQ-3 sensor
based on ATmega328. MQ-3 sensor is analog sensor that can detect the alcohol and it
has 5 VDC or AC power supply specification. The output of this sensor is between 0
untill 5 volt and treated by microcontroller and it will shown on LCD.
The result of this research is this detector can detect the level of alcohol in
alcoholic drinks in accordance with the catagories. This detector also can detect the
alcohol level in people’s mouth who was consumed the alcoholic drinks within ± 5
minutes.
The conclusion of this research is the alcohol level detector can detect the
alcohol level on alcoholic drinks and classified it based on the rule of indonesian’s
health ministry number 86/1977 with range of mistakes percentage is 4,7% and this
detector also can detect the alcohol level in people’s mouth who was consumed the
alcoholic drinks with a concentration of 4.5%, 10.5%, 40% as much as 20 ml within 3 -
5 min..
Keywords : Alcohol, ATmega328, MQ-3 sensor.
ix
DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL ............................................................................................................. i
PRASYARAT GELAR SARJANA ................................................................. ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................ iii
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... iv
KATA PENGANTAR ..................................................................................... v
ABSTRAK........................................................................................................ vii
ABSTRACT ....................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiv
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah.............................................................................. 2
1.3 Tujuan ............................................................................................... 2
1.4 Manfaat ............................................................................................. 2
1.5 Batasan Masalah ............................................................................... 3
1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 5
2.1 Tinjauan Mutakhir ............................................................................ 5
2.2 Pengetrian Alkohol .......................................................................... 6
2.2.1 Klasifikasi Alkohol ................................................................... 6
2.2.2 Jenis Jenis Alkohol .................................................................. 8
2.2.3 Alkohol Dalam Minuman ......................................................... 9
2.2.3.1 Efek Samping ............................................................... 9
2.2.4 Perizinan Minuman Beralkohol ............................................... 11
2.3 Mikrokontroler.................................................................................. 11
2.3.1 Mikrokontroler Atmega328 ............................................ 12
2.3.2 Mikrokontroler Atmega 328 Dengan Rangkaian
Arduino Uno ................................................................. 14
2.4 LCD (liquid crystal display) ............................................................. 15
2.5 Perinsip Kerja Sensor Gas Tipe Semikonduktor .............................. 16
2.6 Sensor Gas Alkohol .......................................................................... 18
BAB III METODE DAN PERANCANGAN SISTEM ............................... 20
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................... 20
3.2 Data ................................................................................................... 20
3.2.1 Sumber Data ............................................................................. 20
3.2.2 Metode Pengumpulan Data ...................................................... 20
3.2.3 Jenis Data .................................................................................. 20
3.3 Bahan Penelitian ................................................................................ 21
x
3.4 Peralatan Kerja ................................................................................. 21
3.5 Metode Perancangan Alat Pendeteksi Kadar Alkohol Pada
Minuman Beralkohol Berbasis ATmega328 ..................................... 22
3.5.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) .............................. 22
3.5.1.1 Perancangan Skematik Rangkaian Alat Pendeteksi
Kadar Alkohol .............................................................. 22
3.5.1.2 Perancangan Sistem Kontrol Alat Pendeteksi Kadar
Alkohol ......................................................................... 23
3.5.1.3 Perancangan Rangkaian Sistem Kontrol Alat
Pendeteksi Kadar Alkohol ........................................... 24
3.5.1.4 Perancangan Rangkaian LCD ....................................... 24
3.5.1.5 Perancangan Rangkaian Push Buttom ......................... 26
3.5.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ................................ 28
3.5.3 Diagram Alir (Flowchart) Program .......................................... 28
3.6 Ilustrasi Cara Kerja Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ............................ 30
3.7 Cara Pengujian Kadar Alkohol ............................................................. 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 32
4.1 Realisasi Hasil Perancangan Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ............. 32
4.2 Pengujian dan Pembahasan Hasil Perancangan Alat Pendeteksi
Kadar Alkohol ..................................................................................... 33
4.2.1 Pengujian Sistem Minimum ATmega328 ................................. 33
4.2.2 Pengujian Dan Pembahasan Rangkaian LCD ........................... 35
4.2.3 Pengujian Dan Pembahasan Push button ................................. 37
4.2.4 Pengujian Pembacaan Nilai Sensor MQ-3 ................................ 41
4.2.5 Pengujian Keseluruhan Sistem Alat Pendeteksi Kadar
Alkohol ...................................................................................... 43
4.2.5.1 Pengujian Alat Pendeteksi Kadar Alkohol Dengan
Fungsi Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman
Beralkohol ..................................................................... 44
4.2.5.2 Pengujian Alat Pendeteksi Kadar Alkohol Dengan
Fungsi Pendeteksi Alkohol Pada Mulut ........................ 48
4.3 Cara Pengoprasian Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ........................... 49
BAB V PENUTUP ...................................................................................... 51
5.1 Simpulan .............................................................................................. 51
5.2 Saran .................................................................................................... 51
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 52
LAMPIRAN 1 Jadwal Kegiatan, Anggaran Biaya, Kode Program Mikrokontroler
LAMPIRAN 2 Datasheet sensor MQ-3
LAMPIRAN 3 Jurnal Fisika Unand
LAMPIRAN 4 Jurnal Berkala Fisika
LAMPIRAN 5 Jurnal Teknik Komputer Unikom
xi
LAMPIRAN 6 Jurnal Teknologi Elektro
LAMPIRAN 7 Datasheet Mikrokontroler Atmega328
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Contoh Alkohol Primer ............................................................. 6
Gambar 2.2 Contoh Alkohol Sekunder ......................................................... 7
Gambar 2.3 Contoh Alkohol Tersier ............................................................ 7
Gambar 2.4 Struktur Alkohol Jenis Metanol dan Etanol .............................. 8
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega328 .......................... 13
Gambar 2.6 LCD 16x2 Display .................................................................... 15
Gambar 2.7 Susunan Dasar Sensor Gas ........................................................ 16
Gambar 2.8 Model penghalang potensial antar butir kristal mikro SnO2 pada
keadaan tanpa adanya gas yang dideteksi ................................. 17
Gambar 2.9 Model penghalang potensial antar butir dalam lingkungan gas 18
Gambar 2.10 Sensor Gas Alkohol MQ-3 ........................................................ 19
Gambar 2.11 Spesifikasi pin Sensor Gas Alkohol MQ-3 ............................... 19
Gambar 3.1 Skematik Rangkaian Alat Pendeteksi Kadar Alkohol .............. 22
Gambar 3.2 Diagram blok Kontrol Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ............ 23
Gambar 3.3 Tampilan dari Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ......................... 24
Gambar 3.4 Skematik LCD 16x2 ................................................................. 25
Gambar 3.5 Tampilan Pada LCD ................................................................. 26
Gambar 3.6 Rangkaian Push Button ............................................................. 27
Gambar 3.7 Tampilan Awal Arduino 1.0.6 .................................................. 28
Gambar 3.8 Flowchart Algoritma Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ............. 29
Gambar 3.9 Ilustrasi cara kerja alat pendeteksi kadar alkohol ..................... 30
Gambar 3.10 Pendeteksian Alkohol Pada Minuman ...................................... 31
Gambar 3.11 Pendeteksian Alkohol Pada Mulut ............................................ 31
Gambar 4.1 Realisasi Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ................................. 32
Gambar 4.2 Rangkaian Controller Alat Pendeteksi Kadar Alkohol ............ 33
Gambar 4.3 Diagram blok Pengujian Pengiriman Data Mikrokontroler ...... 33
Gambar 4.4 Hasil Pengujian Pengiriman Data Mikrokontroler
ATmega328 ............................................................................... 35
Gambar 4.5 Diagram Blok Pengujian LCD .................................................. 36
Gambar 4.6 Pengujian LCD Mengampilkan Huruf ...................................... 37
Gambar 4.7 Diagram Blok Pengujian Push Button ...................................... 38
Gambar 4.8 Tombol Push Button Alat Pendeteksi Kadar Alkohol .............. 38
Gambar 4.9 Pengujian Pengukuran Tegangan Push Button (a) Setelah Push
Button Ditekan (b) Sebelum Push Button Ditekan ................... 40
Gambar 4.10 Diagram Blok Pengujian Sensor MQ-3 .................................... 41
Gambar 4.11 Pengujian Pembacaan Nilai sensor MQ-3 ................................ 42
Gambar 4.12 Grafik Output Tegangan Sensor MQ-3 ..................................... 43
Gambar 4.13 Pendeteksian Kadar Alkohol Pada Minuman Beralkohol ........ 44
Gambar 4.14 Grafik pengujian Kadar Alkohol Pada Vodka Yang di
Tambahkan Air ......................................................................... 45
Gambar 4.15 Grafik pengujian Kadar Alkohol Pada Alkohol 95% Yang di
Tambahkan Air ......................................................................... 46
Gambar 4.16 Grafik pengujian Kadar Alkohol Pada Minuman Beralkohol .. 46
xiii
Gambar 4.17 Pengujian Alkohol Pada Mulut (A) Alkohol Terdeteksi (B) Alkohol
Tidak Terdeteksi ....................................................................... 48
Gambar 4.18 Pendeteksian Alkohol Pada Minuman ...................................... 49
Gambar 4.19 Pendeteksian Alkohol Pada Mulut ............................................ 50
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Fungsi-Fungsi Port Pada Mikrokontroler ATmega328. ................ 13
Tabel 2.1 Lanjutan ......................................................................................... 14
Tabel 2.2 Fungsi Port I/O ATmega328 Pada Rangkaian Arduino UNO ....... 14
Tabel 4.1 Spesifikasi Alat Pendeteksi Kadar Alkohol. .................................. 32
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Tegangan Push Button ........................................ 39
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Nilai Sensor MQ-3 .............................................. 42
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kadar Alkohol Pada Vodka Yang Ditambahkan
Air .................................................................................................. 45
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kadar Alkohol Pada Minuman. ........................... 46
Tabel 4.6 Kesalahan Relatif Pengukuran Persentase Kadar Alkohol ............ 47
Tabel 4.7 Hasil Pendeteksian Alkohol Pada Mulut ....................................... 48
xv
DAFTAR SINGKATAN
ADC = Analog Digital Converter
ASCII = American Standard Code for Information Interchange
AVR = Alf and Vegard RISC
CCW = Counter Clock Wise
CISC = Complex Instruction Set
CMOS = Complementary metal–oxide–semiconductor
CW = Clock Wise
DC = Direct Current
DIN = Data input
DJBC = Direktorat Jenderal Bea dan Cukai Kementerian Keuangan
Indonesia
DOUT = Data Output
FeCl3 = feriklorida
FIFO = first-in, first-out
GMO = gangguan mental organik
GND = Ground
HIV = Human Immunodeficiency Virus
I/O = input output
I2C = Inter-Integrated Circuit
IDE = Integrated Development Environment
ISP = In-System Programing
LCD = Liquid Crystal Display
LED = Light Emitting Dioda
mAh = mili ampere hour
MHz = Mega Hertz
MISO = Master Input/Slave Output
MMEA = Minuman Mengandung etil alkohol
MOSI = Master Output/Slave Input
mW = Mili Watt
NPPBKC = Nomor Pokok Pengusaha Barang Kena Cukai
OH = hidroksi
PC = Personal Computer
PCB = Printing Circuit Board
Ppm = Part Per Million
PWM = Pulse Width Modulation
R/W = Read or Write
RISC = Reduced Intrution Set Computer
RS = Register Select
RST = Reset
RSTDISBL = Reset Disable
RX = Receiver
SCK = Serial Clock
SPI = Serial Peripheral Interface
TX = Transmitter
xvi
USB = Universal Serial Bus
V = Volt
VCC = Voltage Common Collector
XTAL = Crystal
Recommended