pengembangan sistem hidung elektronik menggunakan pc...

Aditya Ciptadi 2209 100 103

Dosen Pembimbing 1 : Dr. Muhammad Rivai, ST., MT. Dosen Pembimbing 2 : Suwito, ST., MT.

Latar Belakang Identifikasi kadar dan jenis gas merupakan hal yang

sangat penting untuk kebutuhan industri, khususnya pada perusahaan yang berkonsentrasi pada bidang ini. Pada umumnya, identifikasi ini membutuhkan proses yang lama dan prosedur yang komplek serta mahal karena kita perlu mengambil sampel dari lapangan dan menganalisanya di laboratorium.

Tujuan Memahami proses akuisisi data dengan menggunakan

gas yang didapatkan dari gas pelarut yang diuji. Menampilkan data dari mikrokontroler ke PC Tablet

dan mempelajari kandungan yang terdapat pada gas uji.

Dapat memproses data sehingga kandungan gas dapat diketahui dengan efektif, cepat dan akurat.

Rumusan Masalah Bagaimana proses meng-akuisisi data dari gas pelarut

yang diujikan Bagaimana proses pengolahan data sehingga

kandungan dalam gas dapat diketahui dengan cepat Bagaimana menampilkan data ADC dari

mikrokontroler ke PC Tablet

Batasan Masalah Gas uij yang digunakan adalah gas pelarut PC Tablet hanya menampilkan data ADC dari

mikrokontroler Pengiriman data ADC ke PC Tablet menggunakan

komunikasi serial Bluetooth

Dasar Teori Gas

Benda-benda biasa umumnya berbentuk sebagai padatan, cairan, atau gas. Pengamatan ini hampir tidak memerlukan perhatian, hal ini dapat dipahami secara intuisi. Keadaan gas adalah keadaan yang paling sederhana untuk dipahami dari ketiga bentuk itu.

Sensor Gas Sensor gas adalah alat yang dapat menghasilkan sinyal

listrik sebagai fungsi interaksinya dengan senyawa kimia, dalam hal ini gas atau uap senyawa organik.

Bahan aktif pada sensor gas dapat berupa logam, oksida logam, polimer komposit maupun polimer konduktif.

Pada sistem hidung elektronik ini menggunakan 7 jenis sensor gas, terdiri dari 4 sensor gas TGS dan 3 sensor gas MQ.

Sensor Gas Elemen sensor terdiri dari lapisan oksida logam

semikonduktor dibentuk pada substrat alumina dari chip sensor bersama-sama dengan pemanas yang terintegrasi. Dengan adanya gas yang terdeteksi, konduktivitas sensor meningkat tergantung pada konsentrasi gas di udara. Sebuah rangkaian sederhana dapat mengkonversi perubahan konduktivitas untuk sinyal output yang sesuai dengan konsentrasi gas.

Fitur-fitur yang terdapat pada sensor gas figaro : Konsumsi daya rendah Tahan lama dan murah Menggunakan rangkaian sederhana Ukuran chip kecil

Sensor Gas Jenis Sensor Gas Gas yang dideteksi

TGS 2600 Hidrogen, karbon monoksida

TGS 2602 Amonia, hidrogen sulfida

TGS 2611 Etanol, metana

TGS 2620 Uap volatile, karbon monoksida

MQ 7 Karbon monoksida, hidrogen, metana

MQ 137 Amonia, amine

MQ 138 Toluena, aseton, etanol

Sistem Mikrokontroler ATMega16 ATMega16 merupakan mikrokontroler 8-bit CMOS

yang memiliki kemampuan tinggi dengan daya rendah. Fitur-fitur yang digunakan untuk penelitian ini adalah Analog to Digital Converter (ADC), Receiver Interrupt dan komunikasi serial USART melalui Bluetooth.

Analog to Digital Converter dan Rx Interrupt

Proses inisialisasi ADC meliputi penentuan clock, tegangan referensi, format output data dan mode pembacaan. Karena yang digunakan adalah ADC 8 bit, maka formula yang digunakan adalah :

Receiver Interrupt adalah proses komunikasi dua arah,

yaitu menerima sebuah interrupt berupa perintah dari PC Tablet yang kemudian di jalankan pada sistem mikrokontroler dan datanya langsung dikirimkan kembali lagi ke PC Tablet.

Komunikasi Serial USART Komunikasi serial USART melalui Bluetooth,

prosesnya sama dengan proses komunikasi serial USART yang menggunakan IC MAX 232, namun dengan memanfaatkan kemajuan teknologi komunikasi tanpa kabel (wireless), disini hanya memasang modul Bluetooth dengan tipe HC-05 yang langsung bisa digunakan untuk komunikasi.

Bluetooth Bluetooth adalah produk industri komunikasi yang

diperuntukkan bagi Personal Area Network (PAN). Pemanfaatan teknologi bluetooth tidak membutuhkan kondisi line of sight antara perangkat komunikasi terpenuhi, hal ini disebabkan karena frekuensi yang digunakan tidak terlalu tinggi sehingga dapat memantul dinding dan permukaan lain, asalkan perangkat komunikasi tersebut masih dalam jangkauan.

PC Tablet Berbasis Android Android merupakan sebuah sistem operasi untuk

perangkat mobile berbasis linux yang mencaku sistem operasi, middleware dan aplikasi. Android menyediakan platform yang terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka masing-masing.

Berikut keunggulan yang ditawarkan oleh android : Lengkap (Complete Platform) Terbuka (Open Source Platform) Free Platform

PC Tablet (Android) Ada empat jenis komponen pada aplikasi android, yaitu : Activities Suatu activity akan menyajikan user interface (UI) kepada

pengguna, sehingga pengguna dapat melakukan interaksi. Service Service tidak memiliki Graphic User Interface (GUI), tetapi

service berjalan secara background. Broadcast Receiver Broadcast Receiver berfungsi menerima dan bereaksi untuk

menyampaikan notifikasi. Content Provider Komponen ini membuat kumpulan aplikasi data secara

spesifik sehingga bisa digunakan oleh aplikasi lain.

Presenter

Presentation Notes

Suatu activity akan menyajikan user interface (UI) kepada pengguna, sehingga pengguna dapat melakukan interaksi. Service tidak memiliki Graphic User Interface (GUI), tetapi service berjalan secara background. Broadcast Receiver berfungsi menerima dan bereaksi untuk menyampaikan notifikasi. Broadcast Receiver tidak memiliki UI, tetapi memiliki sebuah activity untuk merespon informasi yang mereka terima, atau mungkin menggunakan Notification Manager untuk memberitahu kepada pengguna. Komponen ini membuat kumpulan aplikasi data secara spesifik sehingga bisa digunakan oleh aplikasi lain.

Neural Network Struktur Neural Network : 1. Input, berfungsi sebagai dendrite 2. Output, berfungsi sebagai akson 3. Fungsi aktivasi, berfungsi seperti sinapsi

Presenter

Presentation Notes

Proses pada ANN dimulai dari input yang diterima oleh neuron beserta dengan nilai bobot dari tiap-tiap input yang ada. Setelah masuk ke dalam neuron, nilai input yang ada akan dijumlahkan oleh suatu fungsi perambatan (summing function), yang bisa dilihat seperti pada di gambar dengan lambang sigma (∑). Hasil penjumlahan akan diproses oleh fungsi aktivasi setiap neuron, disini akan dibandingkan hasil penjumlahan dengan threshold (nilai ambang) tertentu. Jika nilai melebihi threshold, maka aktivasi neuron akan dibatalkan, sebaliknya, jika masih dibawah nilai threshold, neuron akan diaktifkan. Setelah aktif, neuron akan mengirimkan nilai output melalui bobot-bobot outputnya ke semua neuron yang berhubungan dengannya. Proses ini akan terus berulang pada input-input selanjutnya

Perancangan Sistem

Perangkat lunak (Tablet) Perangkat lunak (Laptop)

1. Komunikasi Serial 2. Kirim data (Rx

Interrupt) 3. Penerimaan data ADC 4. User Interface

1. Komunikasi serial 2. Rx Interrupt 3. Penerimaan data ADC 4. User Interface 5. Proses Neural

Network

Perangkat keras : 1. Modul sensor 2. Sistem mikrokontroler 3. Perakitan sistem keseluruhan

Rangkaian dasar sensor gas Sensor Gas TGS Sensor Gas MQ

Presenter

Presentation Notes

Rangkaian diatas adalah rangkaian aplikasi dasar pengoperasian sensor gas LPG TGS 2610. Heater dan elemen sensor gas LPG TGS 2610 diberikan sumber tegangan DC +5 volt dan ditambahkan resistor (R) sebagai kontrol level tegangan output sensor gas LPG TGS 2610. Dengan rangkaian dasar yang sederhana seperti ditunjukan pada gambar diatas maka perubahan resistansi yang dihasilkan oleh sensor gas LPG TGS 2610 pada proses deteksi kandungan gas LPG akan berubah menjadi perubahan tegangan yang levelnya tergantung dari konsentrasi kandungan gas LPG yang diterima sensor gas LPG TGS 2610. Dimana semakin kuat konsentrasi gas LPG yang dideteksi oleh sensor gas LPG TGS 2610 maka tegangan output sensor semakin tinggi dan sebaliknya pada udara yang bersih dari konsentrasi gas LPG maka tegangan output sensor gas LPG TGS 2610 semakin rendah.

Modul sensor gas

Sistem mikrokontroler

Presenter

Presentation Notes

Regulator linier menghasilkan tegangan output yang diinginkan dengan mendisipasi tegangan dan arus berlebih pada panas, sedangkan regulator switching menyimpan tegangan dan arus yang berlebih pada elemen penyimpanan yang berbeda secara bergantian.��Elemen dasar dari regulator switching ada 4, yaitu switching transistor, dioda, filter LC, dan rangkaian kontrol. Pada sistem, switching transistor dan rangkaian kontrol berada di dalam IC LM2575, sedangkan filter LC dan dioda berada di luar IC. Tegangan regulasi dihasilkan dengan cara menswitching transistor on dan off, sehingga duty cyclenya akan menentukan tegangan DC rata-rata. Dioda digunakan untuk memotong tegangan spike yang dihasilkan oleh transistor switching tersebut.��Pada saat transistor ON, maka semua tegangan input akan dilewatkan pada filter LC, dan ketika transistor OFF, maka tegangan yang masuk ke filter LC akan nol. Kondisi ON-OFF ini akan berulang sehingga menghasilkan sinyak kotak yang periodik.��Pada saat switch tertutup maka IL akan mengalir dari Vin ke beban. Karena terdapat perbedaan tegangan antara tegangan output dan tegangan input maka IL akan naik. Pada saat switch terbuka maka energi yang tersimpan di dalam induktor akan memaksa agar IL tetap mengalir ke beban, IL akan turun.�Arus rata-rata yang melewati induktor sama dengan arus beban. Karena tegangan Vo dijaga konstan oleh kapasitor maka Io akan konstant. Ketika IL naik di atas Io maka kapasitor akan diisi dan pada saat IL turun di bawah Io maka kapasitor akan discharge.�Kondisi ini akan terus berulang sehingga akan menghasilkan suatu gelombang yang periodik dan operasi kerja regulator dalam kondisi steady state

Sistem mikrokontroler

Perakitan perangkat keras

Perancangan Perangkat Lunak (PC Tablet)

private void connectToDevice() {final TextView statusUpdate =TextView)findViewById(R.id.result); Set<BluetoothDevice> pairedDevices = btAdapter.getBondedDevices(); if(pairedDevices.size() > 0) { for(BluetoothDevice pairedDevice : pairedDevices) {if(pairedDevice.getName().equals("USB"))//20:13:02:27:03:82 {btDevice = pairedDevice; UUID uuid = UUID.fromString("00001101-0000-1000-8000-

00805F9B34FB");

Komunikasi Serial


private void write(byte dataWrite) { try { outputStream.write(dataWrite); outputStream.flush();} catch(Exception writeException) { } } Gas.setOnClickListener(new OnClickListener() { public void onClick(View v) { write((byte)49);// Data ‘1‘ } }); Bersih.setOnClickListener(new OnClickListener() { public void onClick(View v) { write((byte)50);// Data ‘2‘ } });

Kirim Data (Rx Interrupt)


public static char read() { char dataRead = 0 ; try { dataRead = (char) inputStream.read(); Log.i("read", ""+dataRead); } catch(IOException readException) { }; return dataRead; }

Penerima Data ADC


User Interface

Perangkat lunak (Laptop)

Proses Neural Network

Proses neural network terdiri dari : 1. Satu layer masukan 2. Dua layer tersembunyi 3. Satu layer luaran

Pengujian ADC

1 2 3 4 5 6 7 V supply 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 ADC 0.196 0.392 0.607 0.803 1 1.196 1.411 Error 2% 2% 1.16% -0.38% 0% 0.33% -0.78%

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

Vol

t

Pengujian ADC

Pengujian Komunikasi Serial

1 2 3 4 5 6 7 AVO 1.29 2.71 3.07 2.29 2.67 1.78 4.94 Laptop 1.31372 2.74509 3.09803 2.31372 2.68627 1.84313 5 Android 1.28376 2.72313 3.07325 2.29521 2.64533 1.82839 4.94054 Error 6.24% -1.13% -0.33% -0.55% 2.47% -4.84% 5.95%

-1

0

1

2

3

4

5

6

Vol

t

Pengujian Komunikasi Serial

Etanol (Alkohol)

Asetil Asetat

Heksana

Metanol

Pengujian Neural Network Data masukan Kesalahan

Hasil Pengujian Neural Network

Gas uji Uji ke- Hasil threshold Pembacaan

Alkohol 1000

1 0110 Tidak Dikenali

2 0010 Heksana

3 0100 Asetil Asetat

4 1000 Alkohol

5 1100 Tidak Dikenali

6 0001 Metanol

7 1000 Alkohol

Alkohol



Asetil Asetat 0100


2 0101 Tidak dikenali

3 0010 Heksana





Asetil Asetat



Heksana 0010

1 1000 Alkohol

2 0010 Heksana

3 0010 Heksana

4 0001 Metanol

5 0001 Metanol

6 0010 Heksana


Alkohol



Metanol 0001

1 0001 Metanol

2 0001 Metanol


4 0010 Heksana



7 0010 Heksana

Alkohol

Terima Kasih

pengembangan sistem hidung elektronik menggunakan pc...

Documents