## Perancangan Alat Pendeteksi Kandungan Alkohol dalam Minuman Berbasis Mikrokontroler
Azwardi 1 , Ikhthison Mekongga 2
Politeknik Negeri Sriwijaya Jl. Srijaya Negara Bukit Besar Palembang Email: sylvanums@gmail.com , mekongga@polsri.ac.id
Abstrak:Dalam  dunia  teknologi,  dengan  ditemukan  sensor  pendeteksi  bau  atau  sensor  gas  tentu  akan  sangat membantu dalam dunia industri. Beberapa jenis suatu minuman sekarang ini kebanyakan terdapat campuran bahan kimia  yang  berbahaya  bagi  tubuh  kita.  ALKOHOL  merupakan  salah  satu  contohnya.  Alat  pendeteksi  kandungan ALKOHOL  dalam  minuman  memanfaatkan  ALKOHOL  yang  muda  menguap.  Sensor  yang  dipakai  adalah TGS2600, TGS2620, dan AF63. Dimana sensor tersebut sangat peka terhadap dengan alkohol. Secara umum sensor tersebut akan berubah nilai resistansinya bila terkena uap alkohol.
Kata Kunci: Alkohol, Uap alkohol, sensor gas
Abstract:  In  the  world  of  technology,  found  the  smell  detection  sensor  or  gas  sensor  would  be  very  helpful  in  the industrial  world. Some kind of a drink right  now is  mostly  a  mixture of chemicals that are harmful to our bodies. ALKOHOL  is  one  such  example.  Detector  ALKOHOL  content  in  the  beverage  ALKOHOL  utilizing  young evaporated.  The  sensor  used  is  TGS2600,  TGS2620,  and  AF63.  Where  the  sensor  is  very  sensitive  to  the ALKOHOL. In general, the sensor will change its resistance when exposed to ALKOHOL vapors. Keywords: ALKOHOL, ALKOHOL vapor, gas sensors

## Sensor Gas
Penggunaan element terdiri dari oksida metal semikonduktor  yang  berbentuk  layer  dalam  sebuah substrat  alumina  dari  yang  menggunakan  chip bersamaan  dengan  sebuah  pemanas  yang  terintegrasi. Pada  kehadiran  gas  yang  dapat  dideteksi,  konduktif sensor  meningkat  tergantung  pada  konsentrasi  gas  di udara.  Sebuah  sirkuit  elektronik  sederhana  dapat mengubah  konduktivitas  ke  sebuah  sinyal  output  yang mana berhubungan dengan konsentrasi gas. TGS2600,TGS 2620, dan AF63 mempunyai sensitivitas yang tinggi untuk uap organic sebagaimana uap larutan yang  lain.  Ini  juga  mempunyai  sensitivitas  pada beragam  gas  yang  mudah  terbakar  seperti  carbon monoksida,  membuat  ini  menjadi  pilihan  yang  baik untuk sensor.
Berdasar  pada  miniature  chip  yang  digunakan,  TGS 2620  membutuhkan  sebuah  pemanas  dengan  arus sebesar  hanya  42mA  dan  device  yang  dengan  standar paket TO-5.
Gambar 1 dibawah ini menunjukkan karakteristik secara umum  sensitivitas,  semua  data  telah  didapatkan  pada kondisi  tes  standar.(lihat  sisi  belakang  lembar  ini). Sumbu  Y  merupakan  sensor  resistance  rasio  (Rs/Ro) yang dijelaskan sebagai berikut:
Rs  =  sensor  resistance  yang  menggambarkan  pada konsentrasi yang bervariasi.
Ro = sensor resistance pada 300 ppm etanol.

## Gambar 1 Sensitivity Characteristics
Gambar  2  dibawah  ini  menunjukkan  karakteristik secara  umum  ketergantungan  temperature  dan kelembapan.  Dan  lagi,  sumbu  Y  menggambarkan sensor  resistance  ratio  (Rs/Ro),  dijelaskan  sebagai berikut:
Rs  =  sensor  resistance  pada  300  ppm  etanol  dengan temperature/kelembapan bervariasi.
Ro  =  sensor  resistance  pada  300  ppm  etanol  dengan 20 0 C dan 65% R.H.
Article History
Received 20 August 2012
Accepted 21 September 2012
Jurnal Integrasi vol. 4, no. 2, 2012, 168-171 ISSN: 2085-3858 (print version)
Gambar 2 Temperature/Humidity Dependency

## Gambar 3 Basic Measuring Circuit
Sensor  membutuhkan  dua  input  tegangan:  tegangan pemanas  (V H )  dan  tegangan  sirkuit    (V C ).  tegangan pemanas  (V H )  di  aplikasikan  untuk  menggabungkan pemanas  yang  bertugas  mengatur  penggunaan  element pada  temperature  spesifik  yang  optimal.  Tegangan sirkuit (V C ) digunakan untuk mengukur tegangan (V RL ) yang  melewati  resistor  beban  (R L )  yang  disambungkan dengan  rangkaian  sensor.  Pada  sirkuit  power  supply yang  umum  dapat  menggunakan  V C dan  V H sekaligus untuk  memenuhi  kebutuhan  listrik  pada  sensor.  Nilai dari  resistor  beban  (R L )  sebaiknya  dipilih  unyuk  meng optimasi  nilai  threshold  alarm.,  menjaga  power consumption  (P S )  pada  semikonduktor  dibawah  batas 15mW.  power  consumption  (P S )  menjadi  paling  tinggi ketika nilai dari R S sama dengan R L dalam mengekspos gas. Nilai  dari  disipasi  power  (P S ) dapat  dihitung  dengan rumus
S RL C S R V V
P 2 ) (  
Sensor resistance dihitung dengan menggunakan nilai terukur dari V RL dengan menggunakan rumus berikut
L RL RL C R V V V RS   

## Gambar 4 Structure and Dimensions
Rangkaian Op-Amp Untuk  mampu  menangkap  sinyal  yang  lemah digunakan  rangkaian  penguat  differensial  dengan buffer.  Operational  amplifier  (Op-Amp)  yang digunakan pada rancangan ini adalah TL071, sebuah JFET Input Operational Amplifier.
Sesuai  dengan  perhitungan  rumus  pada  penguat differensial, harga dari resistor yang digunakan dapat dihitung sebagai berikut :
V o = m(V 1 * V 2 ) m = (R 1 /R 2 ) agar didapat penguatan 1 (satu) kali maka : R1 = R2 = R R9 = R10 = R11 = R12 = R Dipilih : R = 2K2
Rangkaian  buffer  mempunyai  impedansi  (Zin)  yang sangat tinggi.

## ADC
ADC  merupakan  sebuah  perangkat  yang  digunakan untuk  mengubah  sinyal analog yang  telah  dikuatkan menjadi  data digital .  Sinyal analog adalah  sinyal  yang terdapat  pada  kehidupan  nyata  disekitar  kita,  misalnya besar  suhu,  kuat  cahaya,  suara/bunyi,  arus  listrik,  dan tegangan listrik.
Suatu sensor umumnya mengeluarkan tegangan analog. Tegangan  analog  ini  harus  diubah  menjadi  digital  oleh mikrokontroler.  Hal  ini  dikarenakan  piranti  penampil data  adalah  dalam  format  digital,  yaitu  LCD.  ATMega 8535  memiliki  fitur  ADC  dengan  resolusi  10  bit,  yang terhubung  dengan  delapan  saluran  Analog  Multiplexer, sehingga  memungkinkan  untuk  membangun  sistem elektronika yang kompak Pada pin ADC mikrokontroler tersebut  terdapat  rangkaian Sample  and  Hold ,  dimana tegangan  input  ADC  ditahan  dalam  tingkat  yang konstan  pada  saat  konversi  berlangsung.  Kecepatan konversinya sekitar 65-260 us.
Proses  inisialisasi  ADC  meliputi  proses  penentuan clock, tegangan referensi, format output data, dan mode pembacaan.  Register  yang  perlu  diset  nilainya  adalah ADMUX  ( ADC  Multiplexer  Selection  Register ), DCSRA  ( ADC  Control  and  Status  Register ),  dan SFIOR  (Special  Function  IO  Register).  ADMUX merupakan  register  8  bit  yang  berfungsi  menentukan tegangan  referensi  ADC,  format  data  output,  dan saluran ADC yang digunakan.
ADCSRA  merupakan  register  8  bit  yang  berfungsi melakukan  manajemen signal  control dan  status  dari ADC. Proses konversi dimulai dengan cara memberikan logika  1  pada  bit  ADC  Start  Conversion  (ADAC).  Bit ini  terus  berlogika  1  selagi  proses  konversi  masih berlangsung dan akan di-clear-kan oleh hardware ketika konversi selesai.
Hasil Konversi ADC = round(vin/vref)*255

## LCD
Driver  LCD  seperti  HD44780  memiliki  dua  register yang  aksesnya  diatur  menggunakan  pin  RS.  Pada  saat RS  berlogika  0,  register  yang  diakses  adalah  perintah, sedangkan  pada  saat  RS  berlogika  1,  register  yang diakses adalah register data.
Agar dapat mengaktifkan LCD, proses inisialisasi harus dilakukan dengan cara mengeset bit RS dan meng-clear- kan bit E.

## Jaringan Syaraf  Tiruan
Jaringan  syaraf  akan  mencoba  untuk  mensimulasikan kemampuan otak manusia untuk belajar. Jaringan syaraf tiruan  juga  tersusun  atas  neuron-neuron  dan  dendrit. Tidak  seperti  model  biologis,  jaringan  syaraf  memiliki struktur  yang  tidak  dapat  diubah,  dibangun  oleh sejumlah  neuron,  dan  memiliki  nilai  tertentu  yang menunjukkan  seberapa  besar  koneksi  antara  neuron (yang  dikenal  dengan  nama  bobot).  Perubahan  yang
terjadi selama proses pembelajaran adalah perubahan nilai  bobot.  Nilai  bobot  akan  bertambah,  jika informasi  yang  diberikan  oleh  neuron  yang bersangkutan tersampaikan, sebaliknya jika informasi tidak disampaikan oleh suatu neuron ke neuron yang lain,  maka  nilai  bobot  yang  menghubungkan keduanya  akan  dikurangi.  Pada  saat  pembelajaran dilakukan pada input yang berbeda, maka nilai bobot akan  diubah  secara  dinamis  hingga  mencapai  suatu nilai  yang  cukup  seimbang.  Apabila  nilai  ini  telah tercapai mengindikasikan bahwa tiap-tiap input telah berhubungan dengan output yang diharapkan.
Secara  garis  besar,  mengapa  algoritma  ini  disebut propagasi balik, dapat dideskripsikan sebagai berikut: Ketika  jaringan  diberi  pola  masukan  sebagai  pola pelatihan  maka  pola  tersebut  menuju  ke  unit-unit pada  lapisan  tersembunyi  untuk  diteruskan  ke  unit- unit  lapisan  keluaran.  Kemudian  unit-unit  lapisan keluaran  memberikan  tanggapan  yang  disebut sebagai  keluaran  jaringan.  Saat  keluaran  jaringan tidak  sama  denga  keluaran  yang  diharapkan  maka keluaran  menyebar  mundur  ( backward )  pada  lapisan tersembunyi  diteruskan  ke  unit  pada  lapisan masukan. Oleh karenanya maka mekanisma pelatihan tersebut dinamakan backpropagation/propagasi balik.

## DATA
ALKOHOL A B C RATA- RATA 0% 396 432 984 594 10% 912 890 983 930 20% 924 907 982 936 30% 939 920 985 947 40% 947 932 991 956 50% 960 941 1007 966 SENSOR I VS ALCOHOL 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 396 912 924 939 947 960 DATA ADC A L C O H O L
SENSOR II VS ALCOHOL 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 432 890 907 920 932 941 DATA ADC A L C O H O L SENSOR III VS ALCOHOL 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 984 983 982 985 991 1007 DATA ADC A L C O H O L SENSOR VS ALCOHOL 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 594 930 936 947 956 966 DATA ADC ( RATA-RATA) A L C O H O L

## Kesimpulan
Dari  hasil  perancangan  dan  pengujian  alat ALAT DETEKSI  KANDUNGAN  ALKOHOL  DALAM MINUMAN maka kesimpulan dan saran yang berguna bagi pengembangan penelitian ini adalah:
1.    Untuk alat ini tidak bisa  digunakan untuk mendeteksi kandungan ALKOHOL diatas 56%.
2. Dalam pengambilan sample sensor, dari pengambilan  data  dari  sample  satu  kesample yang lain diperlukan waktu keda sekitar 5 menit.

## Daftar Pustaka
1. G.  Winter,  dkk”Genetik  Algorithms  in Engineering  and  Computer  Science”,John Wiley & Sons,1995 2. L. Davis,”Handbooks of Genetic Algoritms”,VNR Press,1991 3. Mauridhi Hery P.,”Dasar Algoritma Cerdas”Program Diploma IV,2002 4. Wardhana,  Lingga,  Mikrokontroller  AVR
Seri ATMega8535 , Andi, Yogyakarta, 2006
5. Leon  W/CouchII,  Digital  and  Analog
Comunication System , Prentice Hall, 1997