ALAT UKUR KONSENTRASI KARBON MONOKSIDA
PADA RUANGAN MENGGUNAKAN SENSOR MQ-7
TUGAS AKHIR
ASTRID APRILIA HRP
112411008
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ALAT UKUR KONSENTRASI KARBON MONOKSIDA
PADA RUANGAN MENGGUNAKAN SENSOR MQ-7
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
ASTRID APRILIA HRP
112411008
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Judul : ALAT UKUR KONSENTRASI KARBON MONOKSIDA PADA RUANGAN
MENGGUNAKAN SENSOR MQ-7
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : ASTRID APRILIA HARAHAP
No.Induk Mahasiswa : 112411008
Program Studi : D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, 21 Juli 2014
Diketahui/Disetujui Oleh
Ketua Program Studi D3 Metrologi Pembimbing dan Instrumentasi
PERNYATAAN
ALAT UKUR KONSENTRASI KARBON MONOKSIDA
PADA RUANGAN MENGGUNAKAN SENSOR MQ-7
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa laporan Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya
sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing
disebutkan sumbernya.
Medan, 21 Juli 2014
ASTRID APRILIA HARAHAP
PENGHARGAAN
Alhamdulillah segala puji dan syukur penulis panjatkan atas ke Hadirat Allah SWT, karena berkat limpahan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan yang merupakan syarat dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi D-III Metrologi dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, dan tak lupa pula shalawat beriringkan salam tercurahkan kepada junjungan kita Nabi besar Muhammad SAW.
Kelancaran dalam penyelesaian Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak, baik itu berupa bimbingan ataupun bantuan moril dan materil, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu, teristimewa untuk Ibunda Afriani dan Ayahanda Andi Maulana Hrp, S.sos yang senantiasa tak pernah letih mengasuh, membesarkan, selalu memberikan perhatian, doa dan semangat dalam bentuk apapun kepada penulis. Serta untuk ketiga adik-adik penulis Augie Audina Hrp, M.Alwi Suja Hrp, dan Amelia Rachma Hrp yang selalu membuat penulis bersemangat dalam mengerjakan Tugas Akhir ini, dan seluruh sanak saudara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :
“ALAT UKUR KONSENTRASI KARBON MONOKSIDA PADA RUANGAN
MENGGUNAKAN SENSOR MQ-7”.
Penulis menyadari bahwa dalam menyusun Tugas Akhir ini masih banyak
saran serta kritikan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan laporan ini. Dan
oleh karena itu izinkan penulis mengucapakan terima kasih yang mendalam kepada : 1. Ibu Dr.Diana Alemin Barus,M.Sc selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. I
Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Drs. Syahrul Humaidi,M.Sc selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. 5. Teman-teman seperjuangan vadhya, anie, nisa, dinda, irfa, wana, nuril, jepri,
mesti, faqih, fadhly, cahya, ivon, iki, oca, maya, dira, dan yuni.
6. Abang, kakak dan teman-teman UKM Robotik Sikonek bang budi, bang rhobby, bang oki, bang reza, bang hamdan, bang kharis, bang teguh, bang arif, kak widya, kak nur, bobby, ibnu, iqbal, royan, ratu.
7. Sahabatku tercinta Ardhita yang selalu memberi dukungan, semangat, dan doa kepada penulis.
8. Dan seluruh pihak yang banyak membantu tetapi tidak bisa penulis sebutkan namanya satu persatu terima kasih banyak.
kepada semua pihak yang turut membantu dan mengharapkan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, 21 Juli 2014 Hormat
Saya,
ABSTRAK
Alat Ukur Konsentrasi Karbon Monoksida Pada Ruangan Menggunakan Sensor MQ-7 merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mengetahui kadar konsentrasi karbon monoksida (CO) pada ruangan yang tercemar gas polutan tersebut. Untuk membuang gas CO yaitu dengan menggunakan fan DC sebagai kipas yang berguna untuk membuang gas polutan di dalam ruangan dan juga melalui lubang pipa pembakaran. Dari hasil pembacaan sensor tersebut nilainya akan di proses oleh mikrokontroler ATMega8, kemudian nilainya akan ditampilkan pada LCD.
DAFTAR ISI
PENGHARGAAN i
ABSTRAK iii
DAFTAR ISI iv
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR LAMPIRAN viii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Identifikasi Masalah 2
1.3. Batasan Masalah 2
1.4. Maksud dan Tujuan 3
1.5. Metode Penelitian 4
1.6. Sistematika Penulisan 4
BAB 2 LANDASAN TEORI 6
2.1. Karbon Monoksida (CO) 6
2.2. Mikrokontroler AVR ATMega8 6
2.2.1.Konfigurasi Pin ATMega 7
2.2.2.Memori AVR ATMega8 13
2.3. Sensor MQ-7 14
BAB 3 PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN 17
3.1. Diagram Blok 17
3.2. Perancangan Rangkaian Regulator 18
3.3. Perancangan Rangkaian Sensor MQ-7 19
3.4. Perancangan Rangkaian Mikrokontroler ATMega8 24 3.5. Perancangan Rangkaian Liquid Cristal Display (LCD) 25 3.6. Perancangan Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan 27
3.7. Diagram Alir (Flowchart) 28
BAB 4 HASIL PENGUJIAN 29
4.1. Umum 29
4.2. Pengujian Keseluruhan 29
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 31
5.1. Kesimpulan 31
5.2. Saran 32
DAFTARPUSTAKA 33 LAMPIRAN A
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Konfigurasi Pin ATMega8 7
Gambar 2.2. Blok Diagram ATMega 10
Gambar 2.3. Status Register ATMega8 11
Gambar 2.4. Peta Memori ATMega 13
Gambar 2.5. Sensor MQ-7 15
Gambar 2.6. LCD Shield 16
Gambar 3.1. Diagram Blok 17
Gambar 3.2. Rangkaian Regulator 18
Gambar 3.3. Rangkaian Sensor MQ-7 19
Gambar 3.4. Konfigurasi MQ-7 21
Gambar 3.5. Grafik Karakteristik Sensitivitas 22
Gambar 3.6. Penggunaan Pin Sensor MQ-7 24
Gambar 3.7. Rangkaian Mikrokontroler ATMega8 25 Gambar 3.8. Rangkaian Liquid Cristal Display (LCD) 26 Gambar 3.9. Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan 27
Gambar 3.10. Diagram Alir (Flowchart) 28
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
ABSTRAK
Alat Ukur Konsentrasi Karbon Monoksida Pada Ruangan Menggunakan Sensor MQ-7 merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mengetahui kadar konsentrasi karbon monoksida (CO) pada ruangan yang tercemar gas polutan tersebut. Untuk membuang gas CO yaitu dengan menggunakan fan DC sebagai kipas yang berguna untuk membuang gas polutan di dalam ruangan dan juga melalui lubang pipa pembakaran. Dari hasil pembacaan sensor tersebut nilainya akan di proses oleh mikrokontroler ATMega8, kemudian nilainya akan ditampilkan pada LCD.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Udara mempunyai arti yang sangat penting dalam kehidupan makhluk hidup dan keberadaan benda lainnya, sehingga udara merupakan sumber daya alam yang harus dilindungi untuk kehidupan manusia dan kehidupan makhluk hidup lainnya. Hal ini harus dilakukan secara bijaksana dengan memperhitungkan kepentingan generasi sekarang dan yang akan datang. Pencemaran udara diartikan dengan turunnya kualitas udara dan mengalami penurunan mutu dalam penggunaannya dan akhirnya tidak dapat dipergunakan lagi sebagai mana mestinya sesuai dengan fungsinya. Polusi udara menjadi masalah penting yang harus diperhatikan dan dapat mengancam kehidupan manusia.
Sifat polusi yang mengganggu kesehatan khususnya pernafasan, yaitu bila polusi tersebut melampaui batas normal maka keberadaannya akan menjadi berbahaya. Banyak aktifitas-aktifitas manusia yang menyebabkan terjadinya polusi udara, pada udara bebas maupun di dalam ruangan, misalnya asap rokok, asap pembakaran sampah, asap kendaraan bermotor dan lain-lainnya. Oleh sebab itu, diperlukan suatu alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan yang tercemar gas polutan menggunakan sensor MQ-7, untuk mengetahui indeks konsentrasi karbon monoksida pada ruangan tersebut dan mempertahankan kadar polutan di bawah nilai ambang batasnya.
tampilannya menggunakan LCD yang di proses oleh mikrokontroler. Hasil dari alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan menggunakan sensor MQ-7 dapat langsung diketahui secara cepat dalam satuan ppm.
1.2. Identifikasi Masalah
Dalam pembuatan Tugas Akhir ini penulis mencoba membuat suatu alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan menggunakan sensor MQ-7, menggunakan mikrokontroler ATMega8, dengan perancangan perangkat lunak
(software) code vision AVR menggunakan bahasa C, dan display atau penampil nilai datanya menggunakan LCD (Liquid Crystal Display).
1.3. Batasan Masalah
Penulis melakukan pembatasan masalah pada alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan menggunakan sensor MQ-7 dengan batasan-batasan sebagai berikut :
1. Sensor yang digunakan adalah MQ-7, dan sensor MQ-7 hanya digunakan untuk mendeteksi gas karbon monoksida saja.
2. Merancang suatu alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan yang sudah ditentukan dengan menggunakan sensor MQ-7
3. Perancangan perangkat lunak (software) menggunakan bahasa C.
1.4. Maksud dan Tujuan
Adapun maksud dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mempermudah dalam pengukuran konsentrasi karbon monoksida pada ruangan yang tercemar gas polutan terutama gas karbon monoksida (CO) sehingga dapat mengetahui seberapa besar tingkat polusi udara pada ruangan tersebut, dibutuhkan alat ukur yang tepat guna, efektif, praktis, dan efisien, serta memiliki ketelitian tinggi dan mendekati benar.
Tujuan dari penulisan ini adalah:
1. Memenuhi syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Projek Akhir II ini dan menyelesaikan pendidikan program D-III Metrologi dan Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara.
2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi, pengontrolan, dan elektronika sebagai bidang yang diketahui.
3. Alat ini digunakan untuk mengetahui seberapa besar tingkat polusi udara pada ruangan yang tercemar gas polutan terutama gas karbon monoksida (CO). 4. Merancang protoype alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan
menggunakan sensor MQ-7 dengan biaya yang lebih praktis.
1.5. Metode Penelitian
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Studi Literatur dan Diskusi
Merupakan metode yang dilakukan oleh penulis dengan membaca buku, diskusi, mengunjungi dan mempelajari website atau situs-situs yang berhubungan dengan pembuatan alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan menggunakan sensor MQ-7.
2. Perancangan Konsep
Metode perancangan desain dan bentuk alat ukur yang dilakukan penulis. 3. Pembuatan Alat Ukur
Merupakan proses dalam membuat alat ukurnya. 4. Pengujian Alat ukur
Merupakan metode yang harus dilakukan sebelum melanjutkan ke tahap berikutnya. Selain itu, penulis juga merancang plant (tempat uji coba) dalam skala kecil (miniature ruangan).
1.6. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan tugas akhir ini, penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari :
BAB I: PENDAHULUAN
BAB II: LANDASAN TEORI
Bab ini akan menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan.
BAB III: PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
Bab ini membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
BAB IV: HASIL PENGUJIAN
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain.
BAB V: PENUTUP
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Karbon Monoksida (CO)
Karbon monoksida merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, tidak mudah larut dalam air, tidak menyebabkan iritasi, beracun dan berbahaya dapat berbentuk cairan pada suhu dibawah -129OC. Gas ini terdiri dari 1 atom karbon yang secara kovalen berikatan dengan satu atom oksigen. Dalam ikatan ini, terdapat 2 ikatan kovalen dan 1 ikatan koordinasi antara atom karbon dan oksigen. Karbon monoksida dihasilkan dari pembakaran tidak sempurna dari senyawa karbon, misalnya berasal dari minyak tanah, bensin, solar, batubara, LPG, atau kayu. Karbon monoksida terbentuk apabila terdapat kekurangan oksigen dalam proses pembakaran. Namun, pada umumnya gas CO terbentuk secara alamiah maupun sebagai hasil dari kegiatan manusia. Dari berbagai jenis polutan udara dalam ruangan gas CO merupakan unsur polutan terbesar dan berbahaya. Paparan udara dengan gas CO dapat mengakibatkan keracunan sitem saraf pusat dan jantung, keracunan ini terjadi jika paparan gas CO melampaui batas dari yang bisa di toleransi oleh tubuh yaitu lebih dari 250 ppm.
2.2. Mikrokontroler AVR ATMega8
kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 byte sampai dengan 512 byte. AVR ATMega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR RISC yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya tegangan yang diperlukan untuk bekerja. Untuk ATmega8 tipe L, mikrokontroler ini dapat bekerja dengan tegangan antara 2,7-5,5 V sedangkan untuk ATMega8 hanya dapat bekerja pada tegangan antara 4,5-5,5 V.
2.2.1. Konfigurasi Pin ATMega8
Gambar 2.1. Konfigurasi Pin ATMega8
• VCC
Merupakan supply tegangan digital.
• GND
Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.
• Port B (PB7…PB0)
Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/Counter2 maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.
• Port C (PC5…PC0)
memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source).
• RESET/PC6
Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin
I/O. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level
tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun
clock-nya tidak bekerja.
• Poct D (PD7…PD0)
Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
• AVcc
Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.
• AREF
Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Register ini di-update setelah operasi ALU (Arithmetic Logic Unit) hal tersebut seperti yang tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian Instruction Set Reference.
Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang penggunaan kebutuhan instrukasi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Registerini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal tersebut harus dilakukan melalui software. Berikut adalah gambar status register.
Gambar 2.3. Status Register ATMega8
• Bit 7(I)
akan di abaikan. Bit ini akan dibersihkan atau clear oleh hardware
setelah sebuah interupsi di jalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di- set dan di-reset melalui aplikasi dan intruksi SEI dan CLL.
• Bit 6(T)
Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instructions BLD (Bit Load) and BST (Bit Store) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dalam Register File dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan instruksi BST, dan sebuah bitdi dalam bit ini dapat disalin ke dalam bitdi dalam register pada Register Filedengan menggunakan perintah BLD.
• Bit 5(H)
Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry
dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatika BCD.
• Bit 4(S)
Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah ekslusif di antara
Negative Flag (N) dan two’s Complement Overflow Flag (V).
• Bit 3(V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi aritmatika dua komplemen.
• Bit 2(N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil
• Bit 1(Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “0” dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.
• Bit 0(C)
Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa dalam sebuah aritmatika atau logika.
2.2.2.Memori AVR ATMega
Gambar 2.4. Peta Memori ATMega Memori atmega terbagi menjadi tiga yaitu :
• Memori Flash
menulis bagian aplikasi tanpa melalui programmer/downloader, misalnya melalui USART.
• Memori Data
Memori data adalah memori RAM yang digunakan untuk keperluan program. Memori data terbagi menjadi empat bagian yaitu :
32 GPR (General Purphose Register) adalah register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh ALU (Arithmatich Logic Unit), dalam instruksi assembler setiap instruksi harus melibatkan GPR. Dalam bahasa C biasanya digunakan untuk variabel global atau nilai balik fungsi dan nilai- nilai yang dapat memperingan kerja ALU. Dalam istilah processor komputer sahari-hari GPR dikenal sebagai “chace memory”. I/O register dan Aditional I/O register adalah register yang difungsikan khusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroler seperti pin port, timer/counter, usart dan lain-lain. Register ini dalam keluarga mikrokontrol MCS51 dikenal sebagai SFR (Special Function Register).
• EEPROM
EEPROM adalah memori data yang dapat mengendap ketika chip mati (off), digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap gangguan catu daya.
2.3. Sensor MQ-7
satunya dipakai dalam memantau gas karbon monoksida. Sensor ini memiliki sensitivitas tinggi dan waktu respon yang cepat. Keluaran yang dihasilkan sensor ini juga membutuhkan tegangan direct current (DC) sebesar 5 V. Pada sensor ini terdapat nilai resistansi sensor (RS) yang dapat berubah bila terkena gas dan juga sebuah pemanas yang digunakan sebagai pembersihan ruangan sensor dan kontaminasi udara luar . Sensor ini memerlukan rangkaian sederhana serta memerlukan tegangan pemanas (power heater) sebesar 5V, resistansi beban (load resistance), dan output sensor dihubungkan ke Analog Digital Converter (ADC), sehingga keluaran dapat ditampilkan dalam bentuk sinyal digital.
Gambar 2.5. Sensor MQ-7
2.4. LCD
LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit
menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler. Kontroler ini mengandung ROM pembentuk karakter (character generator ROM) berukuran 9920 bit yang menghasilkan 240 karakter yang terdiri atas 208 karakter dengan resolusi 5x8 titik (dot,pixel) dan 32 karakter dengan resolusi 5x10 titik. Kontroler ini juga mengandung RAM pembentuk karakter yang dapat menyimpan 64 karakter 8 bit. LCD yang digunakan adalah jenis LCD M1632. LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 16 kolom 2 baris dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.
BAB III
PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
[image:31.595.127.529.185.364.2]3.1. Diagram Blok
Gambar 3.1. Diagram Blok
3.2. Perancangan Rangkaian Regulator
Gambar 3.2. Rangkaian Regulator
Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk memberikan stabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari penyearah tanpa regulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat dioperasikan. Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan pada power supply. Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan berakibat cukup serius. Untuk mendapatkan pencatu daya yang stabil maka diperlukan regulator tegangan.
C1
1000u VI
1 VO 3
G
N
D
2
U2
7805
C5
100u
C6
1nF
B1
3.3. Perancangan Rangkaian Sensor MQ-7
Gambar 3.3. Rangkaian Sensor MQ-7
Kondisi Standar Sensor Bekerja :
-VC/(Tegangan Rangkaian) = 5V±0.1
- VH (H)/ Tegangan Pemanas (Tinggi) = 5V±0.1 - VH (L)/ Tegangan Pemanas (Rendah) = 1.4V±0.1 - RL/Resistansi Beban Dapat disesuaikan
- RH Resistansi Pemanas = 33Ω±5%
- TH (H) Waktu Pemanasan (Tinggi) = 60±1 seconds - TH (L) Waktu Pemanasan (Rendah) = 90±1 seconds - PH Konsumsi Pemanasan = Sekitar 350mW
Kondisi Lingkungan
- Tao/Suhu Penggunaan = -20℃-50℃ - Tas/Suhu Penyimpanan = -20℃-50℃
- RH/Kelembapan Relatif = kurang dari 95%RH
- O2 Konsentrasi Oksigen = 21%(stand condition) (Konsentrasi Oksigen J1
VI
3 VO 2
dapat mempengaruhi sensitivitas)
Karakteristik Sensitivitas
- Rs/ Tahanan Permukaan Terhadap Tubuh = 2-20k pada 100ppm Carbon Monoxide(CO)
- a(300/100ppm)/ Tingkat Konsentrasi Kemiringan = Kurang dari 0.5 Rs (300ppm)/Rs(100ppm)
- Standar Kondisi Bekerja = Temperature -20℃±2℃ Kelembapan 65%±5%,
RL:10KΩ±5%, Vc:5V±0.1V VH:5V±0.1V, VH:1.4V±0.1V
- Waktu Panaskan Tidak kurang dari 48 jam - Jarak Deteksi: 20ppm-2000ppm carbon monoxide
Struktur, Konfigurasi, dan Dasar Rangkaian
Grafik Karakteristik Sensitivitas
Gambar 3.5. Grafik Karakteristik Sensitivitas
Menunjukkan karakteristik sensitivitas tipikal dari MQ-7 untuk beberapa gas. - Suhu: 20 ℃, Kelembaban: 65%, O2 konsentrasi 21%
- RL = 10kΩ
Prinsip Operasi
Hambatan permukaan sensor Rs diperoleh melalui dipengaruhi sinyal output tegangan dari resistansi beban RL yang seri. Hubungan antara itu dijelaskan: Rs\RL = (Vc-VRL)/VRL, sinyal ketika sensor digeser dari udara bersih untuk karbon monoksida (CO), pengukuran sinyal dilakukan dalam waktu satu atau dua periode pemanasan lengkap (2,5 menit dari tegangan tinggi ke tegangan rendah). Lapisan sensitif dari MQ-7 komponen gas sensitif terbuat dari SnO2 dengan stabilitas. Jadi, ia memiliki stabilitas jangka panjang yang sangat baik. Masa servis bisa mencapai 5 tahun di bawah kondisi penggunaan.
Penyesuaian Sensitivitas
Nilai resistansi MQ-7 adalah perbedaan untuk berbagai jenis dan berbagai gas konsentrasi. Jadi, Bila menggunakan komponen ini, penyesuaian sensitivitas sangat diperlukan. kami sarankan Anda mengkalibrasi detektor untuk CO 200ppm di udara dan menggunakan nilai resistansi beban itu (RL) sekitar 10 KΩ (5KΩ sampai 47KΩ). Ketika secara akurat mengukur, titik alarm yang tepat untuk detektor gas harus ditentukan setelah mempertimbangkan pengaruh suhu dan kelembaban.
Sensitivitas program menyesuaikan:
a. Hubungkan sensor ke rangkaian aplikasi.
b. Menghidupkan daya, terus pemanasan melalui listrik lebih dari 48 jam. c. Sesuaikan beban perlawanan RL sampai mendapatkan nilai sinyal yang
d. Sesuaikan lain beban resistansi RL sampai mendapatkan nilai sinyal yang menanggapi konsentrasi CO di titik akhir dari 60 detik.
[image:38.595.194.438.193.504.2]Rangkaian Penggunaan MQ-7
Gambar 3.6. Penggunaaan Pin Sensor MQ-7
3.4. Perancangan Rangkaian Mikrokontroler ATMega8
Gamabr 3.7. Rangkaian Mikrokontroler ATMega8
Mikrokontroler ini memiliki 24 port I/O, yaitu port B, port C dan port D. Pin 23 sampai 28 adalah Port C yang merupakan port ADC, dimana port ini dapat menerima data analog. Untuk supply tegangan Pin 7 dihubungkan ke sumber tegangan 5 Volt sedangkan pin 8 dan pin 22 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal sebagai sumber clocknya pada pin 9 dan pin 10. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.
3.5. Perancangan Rangkaian Liquid Cristal Display (LCD)
Rangkaian skematik LCD (liquid crystal display) dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
3.6. Perancangan Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan
Gambar 3.9. Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan
Perancangan rangkaian sistem secara keseluruhan pada gambar diatas dapat diketahui bahwa rangkaian yang dibuat menggunakan mikrokontroler ATMega8, sensor MQ-7, dan LCD. Mikrokontroler pada alat ukur ini berfungsi sebagai pusat pengendali, sedangkan sensor MQ-7 berfungsi untuk membaca nilai pada ruangan yang terkandung gas polutan karbon monoksida (CO), dan LCD berfungsi untuk menampilkan data yang dikirim oleh mikrokontroler ATMega8.
3.7. Diagram Alir (Flowchart)
BAB IV
HASIL PENGUJIAN
4.1.Umum
Pada Bab 4 ini akan membahas hasil pengujian alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan menggunakan sensor MQ-7.
4.2.Pengujian Keseluruhan
[image:43.595.129.546.425.560.2]Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan terhadap sistem apabila mendeteksi adanya gas polutan CO, didapatkan data hasil pengujian seperti tabel dibawah ini :
Tabel 1.1. Data Hasil Pengujian
No Nilai ADC Durasi Kerja Sistem Nilai ADC diubah ke ppm
1. 275 299 s 531 ppm
2. 273 427 s 527 ppm
3. 279 579 s 539 ppm
Dari data hasil pengujian di dapat grafik kinerja keseluruhan dari alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan menggunakan sensor MQ-7 seperti gambar dibawah ini :
Gambar 4.1. Grafik Hasil Pengujian
y = -1,75x + 534,7 R² = 0,095
510 515 520 525 530 535 540 545
[image:44.595.136.500.168.385.2]1 2 3 4
Grafik Hasil Pengujian
Konsentrasi Gas CO
Linear (Konsentrasi Gas CO)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil pembahasan mengenai Alat Ukur Konsentrasi Karbon Monoksida Menggunakan Sensor MQ-7 dapat disimpulkan bahwa :
1. Secara keseluruhan, alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan menggunakan sensor MQ-7 yang dibangun dapat bekerja dan berfungsi sebagaimana yang direncanakan.
2. Penggunaan Mikrokontroler ATMega8 memiliki kemampuan yang memenuhi syarat untuk melakukan proses pengolahan data dalam pembuatan alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan.
3. Waktu yang dibutuhkan ketika sensor MQ-7 mendeteksi adanya kandungan gas CO pada ruangan adalah 60 detik.
4. Sensor MQ-7 akan aktif (on) ketika mendeteksi adanya gas CO pada ruangan mencapai ambang batas, dan tidak aktif (off) kembali ketika gas dalam ruangan kembali rendah dan pada saat itu maka kipas akan aktif.
5.2. Saran
Pada perancangan dan pembuatan alat ukur konsentrasi karbon monoksida pada ruangan menggunakan sensor MQ-7 masih terdapat kelemahan dan kekurangan sistem. Ada beberapa hal yang dapat dijadikan saran pada alat ukur ini adalah sebagai berikut :
menggunakan sensor lebih dari satu yang ditempatkan dibeberapa titik, sehingga sistem dapat bekerja optimal.
2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih teliti dapat menggunakan sensor CO yang lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Tarigan, Pernantin. 2011. Sistem Tertanam (Embedded System). Graha Ilmu. Yogyakarta.
http://cvrr.ucsd.edu/ece156/ECE156Sensors/Carbon_Monoxide.pdf Diakses pada tanggal 21 Mei 2014
Diakses pada tanggal 24 Mei 2014
Diakses pada tanggal 24 Mei 2014
http://indonesiaproud.wordpress.com/2011/02/27/muhammad-syukri-pembuat alat-ukur-karbonmonoksida-yang-dapat-diakses-lewat-handphone/ Diakses pada tanggal 25 Mei 2014
http://kangmas666.blogspot.com/2009/08/konversi-adc-ke-ppm.html Diakses pada tanggal 1 Juni 2014
Diakses pada tanggal 1 Juni 2014
http://www.instructables.com/files/orig/FX0/LTDQ/HTX5K9V8/FX0LTDQHTX 5K9V8.ino
Diakses pada tanggal 8 Juni 2014
http://www.instructables.com/id/Citizen-Sensor-MQ-7-Carbon-Monoxide-Breakout-Kit/
Diakses pada tanggal 8 Juni 2014
Konsentrasi-Gas-Karbon-Monoksida-CO-Menggunakan-Sensor-Gas-MQ-135-Berbasis-Mikrokontroller-Dengan-Komunikasi-Serial-USA
