PERANCANG ALAT UKUR KADAR GAS KARBON
MONOKSIDA (CO) PADA EMISI GAS BUANG KENDARAAN
BERBASIS ARDUINO
TUGAS AKHIR
DARA ZALINA
132411038
PROGRAM STUDI D3METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERANCANG ALAT UKUR KADAR GAS KARBON
MONOKSIDA (CO) PADA EMISI GAS BUANG KENDARAAN
BERBASIS ARDUINO
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
DARA ZALINA
132411038
PROGRAM STUDI D3METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PERANCANGAN ALAT UKUR KADAR GAS
KARBON MONOKSIDA (CO) PADA EMISI GAS BUANG KENDARAAN BERBASIS ARDUINO Kategori : Tugas Akhir
Nama : Dara Zalina
NIM : 132411038
Program Studi : D-3 Metrologi Dan Instrumentasi Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Juli 2016
Ketua Program Studi Dosen Pembimbing
D3 Metrologi Dan Instrumentasi Tugas Akhir
PERNYATAAN
PERANCANG ALAT UKUR KADAR GAS KARBON
MONOKSIDA (CO) PADA EMISI GAS BUANG KENDARAAN
BERBASIS ARDUINO
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil karya saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2016
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirobbil’alamin,
Segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata’ala yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini sesuai waktu yang telah ditetapkan yang merupakan salah satu syarat dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi D-III Metrologi Dan instrumentasi. Tak lupa juga sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis.
Demi kelancaran dalam penyelasaian laporan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak terutama kepada Ayahanda Darmansyah dan Ibunda Dra. Cut Rohana beserta saudara kandung penulis Adinda Putri Adelina dan Dinda Salsabila yang telah memberikan bantuan moril maupun materil, semangat dan do’a yang begitu besar kepada penulis.
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma Tiga (III) Metrologi Dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah
PERANCANG ALAT UKUR KADAR GAS KARBON MONOKSIDA
(CO) PADA EMISI GAS BUANG KENDARAAN BERBASIS ARDUINO
keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1.1 Bapak Dr. Kerista Sebayang M.si, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
1.2 Bapak Dr. Marhaposan Situmorang,selaku Ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
1.3 Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.sc,selaku Ketua Program Studi D-III Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
1.4 Bapak Junedi Ginting M.si,selaku Sekretaris Program Studi D-III Metrologi Dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
1.5 Bapak Drs. Aditia Warman, Msi, selaku dosen pembimbing, yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
1.6 Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Diploma Tiga (III)
Metrologi Dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
1.7 Teman-teman seperjuangan saya Yenita, Tri, Eka, Puja, Novita, Iffa dan Mida yang telah mendukung dan membantu penulis menyelesaikan tugas akhir.
1.8 Sahabat-sahabat saya Yahya, Opi, Uti, Puput ,Istari dan Iyen yang telah member semangat dan dukungan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
1.10 Dan semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satuper satu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Amin Yaa Rabbal’alamin
Medan, Juli 2016 Hormat Saya,
PERANCANGAN ALAT UKUR KADAR KARBON
MONOKSIDA (CO) PADA EMISI GAS BUANG KENDARAAN
BERBASIS ARDUINO
Telah dilakukan "Perancangan Alat Ukur Kadar Karbon Monoksida (CO) Pada Emisi Gas Buang Kendaraan Berbasis Arduino".Untuk mengetahui kadar konsentrasi gas karbon monoksida (CO), dibutuhkan alat yang dapat mengukur konsentrasi tersebut. Alat ukur emisi gas buang ini menggunakan sensor gas MQ-7 sebagai sensor gas karbon monoksida (CO). Sedangkan Arduino sebagai kontroler dan pemroses sinyal, serta Liquid Crystal Display (LCD) dengan karakter 2x16 berfungsi untuk penampil data. Alat ini bekerja secara otomatis dengan merespon berapa besar kadar karbon monoksida yang dideteksi oleh sensor MQ-7, kemudian Arduino memproses kadar karbon monoksida tersebut dan memberikan output yang telah diprogram sebelumnya. Hasil pengukuran ini kemudian ditampilkan pada LCD.
DESIGN TOOLS TO MEASURE THE LEVELS OF CARBON
MONOXIDE (CO) ON EMISSION VEHICLE EXHAUST-BASED
ARDUINO
ABSTRACT
It has been done "Designing Measuring Levels of Carbon Monoxide (CO) On Exhaust Emissions-Based Vehicle Arduino”. To determine levels of gas concentrations of carbon monoxide (CO), needed a tool that can measure the concentration. Tool measuring exhaust emissions using gas sensor MQ-7 as a gas sensor carbon monoxide (CO). While the Arduino as a controller and signal processing, as well as Liquid Crystal Display (LCD) with 2x16 characters function to the data viewer. This tool works automatically to respond to how much carbon monoxide is detected by the sensor MQ-7, then Arduino process the carbon monoxide levels and provide output that has been programmed before. The measurement results are then displayed on the LCD.
DAFTAR ISI
1.5. Metodologi Pembahasan ... 3
1.6. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Sensor MQ-7 ... 6
2.2. Arduino Uno R3 ... 8
2.3. Mikrokontroller ... 9
2.3.1. Gambaran Mikrokontoler ... 9
2.3.2. Mikrokontoler Arduino Uno ATMega328 ... 10
2.4. Bahasa C ... 12
2.5. Sofware Arduino IDE... 14
2.6. LCD (Liquid Crystal Display) ... 14
2.6.1. Cara Kerja LCD ... 15
2.7. LED (Light Emiting Dioda) ... 17
2.7. Buzzer ... 18
BAB III PERANCANG ALAT DAN PEMBUAT SISTEM 3.1. Perancang Sistem ... 19
3.1.1. Prinsip Kerja ... 19
3.1.2. Cara Kerja Alat ... 21
3.2. Perancangan Rangkaian Minimum Sistem ... 21
3.2.1. Sensor MQ-7 ... 21
3.3 Rangkaian LCD ... 22
3.4 Perancang Rangkaian Keseluruhan ... 23
3.5 PCB Layout ... 23
3.6 Flowchart Sistem ... 24
BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT 4.1 Data Pengujian ... 25
4.2 Analisa Data ... 26
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 27
5.2 Saran ... 27
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Sensor MQ-7 ... 6
Gambar 2.2. Board Arduino ... 8
Gambar 2.3. IDE Arduino Versi 1.6.6 ... 9
Gambar 2.4. bagianh Mikrokontroler ... 7
Gambar 2.5. LCD 16x2 ... 14
Gambar 2.6. Bentuk Fisik LED ... 17
Gambar 2.7. Bentuk Fisik Buzzer... 18
Gambar 3.1. Konsep Dasar Sistem ... 19
Gambar 3.2. Blok Diagram ... 20
Gambar 3.3. Struktur Sensor MQ-7 ... 21
Gambar 3.4. Skematik rangkaian LCD 16x2 Karakter ... 22
Gambar 3.5. Skematik Rangkaian Keseluruhan ... 23
Gambar 3.5. Gambar PCB Layout ... 24
BAB I
PENDAHULUAN
1.2 Latar belakang
Polusi udara adalah salah satu masalah yang sangat meresahkan masyarakat. Udara merupakan campuran beberapa kandungan gas. Tetapi terdapat juga gas yang berdampak negatif bagi manusia dan lingkungan. Gas yang berdampak negatif ini diakibatkan adanya pencemaran udara dari industri maupun transpotasi, seperti asap cerobong pabrik maupun asap kendaraan. Penyumbang terbesar dari polusi udara adalah asap kendaraan bermotor.
Gas buang kendaraan merupakan salah satu polutan atau sumber pencemaran udara yang relatif besar. Udara polutan ini mengandung racun yang berbahaya bagi kesehatan manusia, terutama gas karbon monoksida (CO).Gas karbon monoksida (CO) ini merupakan salah satu sebab utama keracunan yang paling umum bagi kesehatan manusia. Standar emisi gas buang yang sering diukur dan dipantau dengan kandungan gas tertentu, yaitu senyawa hidrokarbon (HC), karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), oksigen (O2) dan nitrogen dioksida (NO2).
kendaraan bermotor, sedagkan 10% sisanya menghirup udara yang bersifat marginal. Akibatnya fatal bagi bayi dan anak-anak.
Untuk mengetahui konsentrasi emisi gas buang maka diperlukan alat ukur emisi gas, tetapi alat ini kebanyakan tidak efisien dalam penggunaannya karena bentuk dari alat yang terlalu besar dan harganya sangat mahal.Oleh karena itu dalam penelitian ini dibuat alat yang lebih sederhana, portable dan murah, yaitu alat ukur emisi gas buang yang berbasis mikrokontroler.Sehingga dengan alat ini dapat mengetahui tingkat atau konsentrasi emisi gas buang dengan mudah.
1.11 Rumusan Masalah
Tugas Akhir ini membahas tentang perancangan yang terdiri dari sensor gas karbon monoksida yaitu MQ-7, Arduino Uno R3 sebagai pusat kendalinya beserta software pemrogramannya, Buzzer & LED sebagai indikator jika hasil
pengukuran melebihi batas, dan LCD sebagai tampilannya.
1.3 Tujuan Penulisan
Penulisan laporan projek ini adalah untuk:
1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir pada program Diploma Tiga (D-III) Metrologi Dan Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara.
3. Merancang suatu alat pengukuran karbon monoksida dengan menggunakan sensor MQ-7 untuk kemudian ditampilkan pada LCD dengan menggunakan Arduino Uno R3.
4. Penulis ingin memberikan penjelasan tentang penggunaan dan cara kerja alat ukur emisi gas buang dengan menggunakan sensor MQ-7.
1.4 Batasan Masalah
Mengacu pada hal diatas Penulis Perancangan Alat Ukur Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Menggunakan SensorMQ-7, dengan batasan-batasan sebagai berikut:
1. Sensor karbon monoksida yang digunakan merupakan sensor MQ-7. 2. Sensor yang digunakan hanya mampu mengukur karbon monoksida.
3. Pengujian yang dilakukan hanya menggunakan gas pembuangan kendaraan Bermotor.
4. Pengujian dilakukan dengan membandingan yang lebih standar.
1.5 Metode Penelitian
1. Study literatur
Merupakan metode yang dilakukan oleh penulis dengan mengunjungi tempat dan mempelajari website ataupun buku-buku yang berkaitan dengan pembuatan alat ukur emisi gas buang pada kendaraan bermotor dengan menggunakan sensor MQ-7
Merupakan suatu tahap awal dalam merumuskan masalah dan membuat rancangan konsep dalam menyelesaikan suatu masalah. Bentuknya adalah konsep tertulis dan tergambarkan dalam bentuk diagram blok.
3. Perancangan dan pembuatan alat ukur
Proses merancang desain dan bentuk alat ukur sampaimembuat alat ukurnya.
4. Menguji mekanika dari alat ukur
Merupakan tahap menguji mekanika dari alat ukur, untuk dilanjutkan agar bisa di program.
5. Proses pembuatan pemrograman
Kegiatan dimana mencari algoritma yang menjadi suatu program untuk alat ukur emisi gas buang dengan menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3 .
6. Uji tahap awal
Proses menguji alat ukur emisi gas buang pada kendaraan bermotor ini, agar bisa dikalibrasi/dibandingkan dengan standar yang ada.
7. Membuat kesimpulan dari hasil alat ukur emisi gas buang dengan menggunakan sensor MQ-7.
1.6Sistematika Penulisan
Adapun Sistematika Penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
BAB II : LANDASAN TEORI
Pada bab ini berisi penjelasan dasar teori mengenai konsep yang digunakan dalam pembahasan sistem perancangan alat ukur ini.
BAB III : METODE PENELITIAN
Pada bab ini akan dibahas secara detail tentang perancangan, konstruksi alat, sistem mikrokontroler, beserta program pengolah data dari masukan sensor gas ke penampil LCD.
BAB IV : HASIL DAN DATA PENGUJIAN
Pada bab ini berisi uraian hasil pengujian alat ukur emisi gas buang pada kendaraan bermotor
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
BAB II
LANDASAN TEORI
Karbon monoksida adalah zat pencemar dengan rumus CO yang merupakan jumlah karbon monoksida yang dihasilkan dari proses pembakaran dalam ruang bakar mesin kendaraan yang dikeluarkan melalui pipa gas buang. Landasan teori sangat membantu untuk dapat memahami suatu sistem. Selain dari pada itu dapat juga dijadikan sebagai bahan acuan didalam merencanakan suatu sistem. Dengan pertimbangan hal-hal tersebut, maka landasan teori merupakan bagian yang harus dipahami untuk pembahasan selanjutnya.Pengetahuan yang mendukung perancangan alat meliputi sensor MQ-7, Ardunino Uno R3, Buzzer,LED dan LCD (Liquid Crystal Display).
2.1 Sensor MQ-7
Untuk mendeteksi karbon monoksida digunakan sebuah sensor yaitu MQ-7 yang dapat dikalibrasikan langsung, MQ-MQ-7 ini mempunyai sensitivitas yang tinggi dan tahan lama seperti pada gambar 2.1 dibawah ini.
Tabel 2.1 Spesifikasi Sensor MQ-7
Catu Daya Heater 5V AC/DC
Catu Daya Rangkaian 5V DC
Range Pengukuran 20 – 2000 ppm
Gas yang diukur Karbon Monoksida(CO)
Aplikasi yang bisa digunakan oleh sensor yaitu di lingkungan rumah tangga, industri dan kendaraan bermotor.
Sensor disusun oleh mikro AL2O3 tabung keramik, Tin Dioksida (SnO2) lapisan sensitif, elektroda pengukuran dan pemanas adalah tetap menjadi kerak yang dibuat oleh plastik dan stainless steel bersih.Pemanas menyediakan kondisi kerja yang diperlukan untuk pekerjaan komponen sensitif. MQ-7 memiliki 6 pin, 4 pin yang digunakan untuk mengambil sinyal, dan 2 pin lainnya digunakan untuk menyediakan arus pemanasan.
2.2 Arduino Uno R3
Arduino merupakan mikrokontroler yang memang dirancang untuk bisa digunakan dengan mudah oleh para seniman dan desainer. Dengan demikian, tanpa mengetahui bahasa pemograman, Arduino bisa digunakan untuk menghasilkan karya yang canggih. Hal ini seperti yang diungkapkan oleh Mike Schmidt.Menurud Massimo Banzi, salah satu pendiri atau pembuat Arduino, Arduino merupakan sebuah platform hardware open source yang mempunyai input/output (I/O) yang sederhana. Menggunakan Arduino sangatlah membantu dalam membuat suatu prototyping ataupun untuk melakukan pembuatan proyek. Arduino memberikan I/O yang sudah lengkap dan bisa digunakan dengan mudah. Arduino dapat digabungkan dengan modul elektro yang lain sehingga proses perakitan jauh lebih efisien.
Arduino merupakan salah satu pengembang yang banyak digunakan. Keistimewaan Arduino adalah hardware yang Open Source. Hal ini sangatlah memberi keleluasaan bagi orang untuk bereksprimen secara bebas dan gratis. Secara umum, Arduino terdiri atas dua bagian utama, yaitu:
1. Bagian Hardware
Berupa papan yang berisi I/O, seperti Gambar 2.3 dibawah ini
2. Bagian Software
Berupa Sofware Arduino yang meliputi Integrated Depelopment Enviroment (IDE) untuk menulis program. Arduino memerlukan instlasi
driver untuk menghubungkan dengan komputer. Pada IDE terdapat contoh program dan library untuk pengembangan program. IDE software Arduino yang digunakan diberi nama Sketch. Seperti Gambar 2.3 dibawah ini
Gambar 2.3 IDE Arduino Versi 1.6.6
2.3 Mikrokontroler
2.3.1 Gambaran Mikrokontroler
RAM-nya yang besar artiRAM-nya program kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroller yang bersangkutan ATMEGA32.
2.3.2 Mikrokontroler Arduino Uno ATMega328
Arduino Uno adalah salah satu produk berlabel arduino yang sebenarnya adalah suatu papan elektronik yang mengandung mikrokontroler ATMega328 (sebuah keping yang secara fungsional bertindak seperti sebuah komputer). Peranti ini dapat dimanfaatkan untuk mewujudkan rangkaian elektronik dari yang sederhana hingga yang kompleks.
Pengendalian LED hingga pengontrolan robot dapat di implementasikan dengan menggunakan papan yang berukuran relatif kecil ini. Arduino uno mengandung mikroprosesor (berupa atmel AVR) dan dilengkapi dengan oscillator 16 MHZ (yang memungkinkan operasi berbasis waktu dilaksanakan dengan tepat), dan regulator (pembangkit tegangan) 5 volt. Sejumlah pin tersedia di papan. Pin 0 hingga 13 digunakan untuk isyarat digital, yang hanya bernilai 0 atau 1. Pin A0-A5 digunakan untuk isyarat analog. Arduino Uno dilengkapi dengan static random acces memory (SRAM) berukuran 1 KB untuk memegang data,
flash memory berukuran 32KB, dan erasable programmable read-only memory
(EEPROM) untuk menyimpan perintah.
2.3.3 Arsitektur ATMega 328
sederhana dari mikrokontroler ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno) seperti gambar blok diagram sederhana dibawah ini:
Gambar 2.4 Arsitektur ATMega 328
Keterangan Gambar 2.4 diatas sebagai berikut:
1. Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka
yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan RS-485.
2. 2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variable-variabel di dalam program.
3. 32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory juga menyimpan bootloader.
4. Bootloader adalah program inisiasi yang ukurannya kecil, dijalankan oleh CPU saat daya dihidupkan. Setelah boatloader selesai dijalankan, berikutnya program ini akan dijalankan di dalam RAM akan dieksekusi. 5. 1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data
yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan Arduino.
UART (antar muka serial)
6. Central Processing Unit (CPU), bagian dari mikrokontroler untuk menjalankan setiap instruksi dari program.
7. Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog, dan mengeluarkan data (output) digital atau analog.
2.4 Bahasa C
Bahasa C adalah bahasa pemrograman yang dapat dikatakan berada antara bahasa tingkat rendah (bahasa yang berorientasi pada mesin) dan bahasa tingkat tinggi (bahasa yang berorientasi pada manusia). Seperti yang diketahui, bahasa tingkat tinggi mempunyai kompatibilitas antara platform. Karena itu, amat mudah untuk membuat program pada berbagai mesin. Berbeda halnya dengan menggunakan bahasa mesin, sebab setiap perintahnya sangat bergantung pada jenis mesin.
bahasa C yaitu berupa standar ANSI ( American National Standar Institut) yang dijadikan acuan oleh para pembuat kompiler.
Kelebihan Bahasa C:
- Bahasa C tersedia hampir di semua jenis computer.
- Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis computer.
- Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci. hanya terdapat 32 kata kunci.
- Proses executable program bahasa C lebih cepat - Dukungan pustaka yang banyak.
- C adalah bahasa yang terstruktur
- Bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah
Penempatan ini hanya menegaskan bahwa c bukan bahasa pemrograman yang berorientasi pada mesin. yang merupakan ciri bahasa tingkat rendah. melainkan berorientasi pada obyek tetapi dapat dinterprestasikan oleh mesin dengan cepat. secepat bahasa mesin. inilah salah satu kelebihan c yaitu memiliki kemudahan dalam menyusun programnya semudah bahasa tingkat tinggi namun dalam mengesekusi program secepat bahasa tingkat rendah.
Kekurangan Bahasa C:
- Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadang membingungkan pemakai.
2.5 Software Arduino IDE
IDE (Integrated Development Environment) Arduino merupakan aplikasi
yang mencakup editor, compiler, dan uploader dapat menggunakan semua seri modul keluarga arduino, seperti Arduino Duemilanove, Uno, Bluetooth, Mega. Kecuali beberapa tipe board produksi arduino yang memakai mikrokontroler diluar seri AVR, seperti mikroprosesor ARM. Editor sketch pada IDE arduino juga mendukung fungsi penomoran baris, mendukung fungsi penomoran baris, syntax highlighthing, yaitu pengecekan sintaksis kode sketch. Arduino yang di
pakai adalah arduino versi 1.6.5 yang terlihat pada gambar 2.3.
2.6 LCD (Liquid Crystal Display)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas enam belas karakter. LCD seperti itu biasa disebut LCD 16x2.
Gambar 2.5 LCD 16x2
Tabel 2.1. pin-pin LCD
Pengatur kontras, menurut datasheet, pin iniperlu dihubungkan dengan pin vss melalui resistor 5kΩ. namun, dalam praktik, resistor yang digunakan sekitar2,2kΩ
Jika mode 4bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8bit (pertama dikirim 4bit MSB lalu 4bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur control EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroler mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur control lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat, dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur control R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query data dari LCD
Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status, lainnya merupakan instruksi penulisan, Jadi hamper setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu di set ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur.Mengirimkan data secara parallel baik 4bit atau 8bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting
(3pin untuk control, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroler dan LCD. Jika bit ini diset (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca
2.7 LED (Light Emiting Dioda)
Led adalah jenis dioda yang memancarkan cahaya. Komponen ini biasa digunakan pada lampu senter atau lampu emergensi. Seperti hal nya dioda yang hanya mengalirkan arus listrik dari satu arah, led juga demikian. Itulah sebab nya, pemasangan led dirangkaian elektronika harus tidak terbalik. Dengan kata lain, led tidak berfungsi jika dipasang terbalik.
2.8 Buzzer
Buzzer berfungsi sebagai detector adanya kebocoran gas. Pada saat status normal buzzer tidak akan menyala namun pada saat status berbahaya buzzer akan menyala sebagai indikasi bahwa ada kebocoran.
Gambar 2.8 Bentuk Fisik Buzzer
BAB III
PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1Perancangan Sistem
Dalam bab ini akan dibahas mengenai pembuatan rangkaian dan program. Seperti pengambilan data pada pengujian emisi gas buang dengan mengukur kadar karbon monoksida yang di deteksi oleh sensor MQ-7 kemudian arduino mengolah data. Perangkat keras yang digunakan terdiri dari sensor, Arduino Uno, Buzzer, LED dan LCD. Sedangkan perangkat lunak yang digunakan adalah software arduino.
3.1.1 Prinsip Kerja Alat
Sistem ini dibangun untuk mengukur emisi karbon monoksida pada kendaraan bermotor yang ada sehingga output-nya menghasilkan nilai melalui sensor MQ-7, yang nilai tersebut akan diolah dalam Arduino. Parameter yang digunakan adalah kadar karbon monoksida hasil pendeteksian dari sensor yang telah diolah sebelumnya oleh arduino. Kemudian hasil itu akan ditampilkan melalui LCD 16x2. Adapun konsep dasar sistem adalah sebagai berikut:
INPUT PROSES OUTPUT
Penjelasannya sebagai berikut:
1. Input data berupa hasil pembacaan dari sensor MQ-7 dengan mendeteksi emisi karbon monoksida.
2. Proses pengolahan data karbon monoksida dari sensor diolah kedalam program pada arduino kemudian ditampilkan ke LCD 16x2 ketika dalam kondisi karbon monoksida tertentu.
3. Output adalah hasil data yag sudah diolah Arduino akan ditampilkan pada layar LCD.
Arduino uno Suplay
Display
MQ-7 BUZZER
LED
Gambar 3.2 Blok Diagram
Berdasarkan blok diagram pada Gambar 3.2 di atas, terdapat beberapa komponen, adapun fungsi dari masing-masing komponen adalah sebagai berikut: Blok Suplay : Sebagai Sumber Tegangan
arduino uno : Sebagai media pengkonversi waktu, dan mengkonversi data menjadi CO.
Blok display : Sebagai output tampilan instruksi dari arduino.
3.1.2 Cara Kerja Alat
Cara Kerja Alat dijelaskan sebagai berikut:
1. Proses Heating (pemanasan) pada sensor MQ-7
2. Alat mendeteksi kadar karbon monoksida melalui sensor MQ-7.
3. Karbon monoksida yang telah diukur lalu diolah oleh mikrokontroler dan data yang sudah diolah akan di tampilkan pada LCD.
3.2Perancangan Rangkaian Minimum Sistem
3.2.1 Sensor MQ-7
Ukuran sensor ini tergolong kecil,sehingga mudah dalam pengaturan tata letak sensor. Dibawah ini adalah gambar dimensi dan struktur sensor MQ-7:
3.3 Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD)
Pengoperasian LCD dengan Mikrokontroler ATmega 328 menggunakan komunikasi 4 bit. Setelah sensor pelampung sudah melakukan pengukuran, variable resistor akan mengirimkan data ke mikrokontroler melalui Port A kemudian mikrokontroler menerima data ukuran jarak yang terbaca dan ditampilkan oleh LCD. Berikut adalah skematik rangkaian LCD.
Gambar 3.4 Skematik Rangkaian LCD 16x2 Karakter
Pada gambar 3.4, pin 1 dihubungkan ke Ground , pin dihubungkan ke vcc, pin3 merupakan pengaturan tegangan Contrast dari LCD, pin 4 merupakan
Register Select (RS), pin 5 merupakan R/W (Read/Write), pin 6 merupakan
Enable, pin 11 dihubungkan ke D4, pin 12 dihubungkan ke D5 , pin 13
dihubungkan ke D6 dan pin 14 dihubungkan ke D7 pada Arduino. Fungsi dari potensiometer (VR1) adalah untuk mengatur gelap/terangnya karakter yang
3.4 Perancangan Rangkaian Keseluruhan
Pada rangkaian ini menggambarkan keseluruhan program yang dirancang dari sensor MQ-7, Arduino dan LCD.
Dari gambar dibawah menjelaskan bahwa rangkaian yang dibuat menggunakan Arduino, sensor MQ-7 dan LCD. Arduino sebagai papan board yang merupakan pemograman dari alat ini, MQ-7 sebagai sensor yang dapat menjadi pengirim sinyal dan penerima sinyal, Liquid Crystal Display (LCD) berfungsi menampilkan data yang dikirim oleh arduino.
Gambar 3.5 Skema Rangkaian Keseluruhan
3.5 PCB Layout
Gambar 3.6 Gambar PCB Layout
3.6 Flowchart Sistem
Gambar 3.7. Flowchart Cara Kerja Sistem
Keterangan : Pada proses inisialisasi pin, arduino akan membaca sensor MQ-7 berupa nilai ADC . nilai ADC di konversi dalam satuan carbon monosida yaitu PPM. Nilai yang di dapat di tampilkan ke LCD. Ketika kadar CO melebihi batas maksimum alam dan led di aktifkan.
Tampilan Hasil Pembacaan Dalam satuan PPM
Start
Proses pembacaan sensor Inisialisasi pin
BAB IV
ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT
Pada bab ini dilakukan pengujian alat dengan membandingkan antara emisi pada waktu dan jarak, adapun tempat pelaksanaan pengujian tersebut dilakukan di:
Tempat : Pusdiklat LPPM USU Tanggal : 19 Juli 2016
Pukul : 18.00 – 19.00 WIB Merk Motor : Honda Beat
Tahun : 2013
4.1 Data Pengujian
Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran pada jarak 30 cm dari sumber pencemar udara
PercobaanKe -
4.2 Analisa Data
• Persentase kesalahan pada pengukuran dalam satuan ppm pada setiap intervalnya yaitu :
Pada jarak 30 cm dari sumber pencemar udara
• Pada Satuan ppm 1. Pada jarak 5 menit
% kesalahan = 3,14 %
2. Pada jarak 10 menit
% kesalahan = 5,407 %
3. Pada jarak 15 menit
% kesalahan = 2,06 %
4. Pada jarak 20 menit
% kesalahan = 6,07 %
5. Pada jarak 25 menit
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimpulan
Setelah dilakukan pengujian hasil pengukuran, dapat diambil beberapa kesimpulan:
1. Berdasarkan hasil pengujian sensor dan pengujian alat ukur emisi gas buang yang dibuat, pengukuran gas karbon monoksida (CO) dapat bekerja dengan baik.
2. Berdasarkan hasil pengujian sensor dan pengujian alat ukur emisi gas buang yang dibuat memiliki presentasi kesalahan tidak lebih dri 7 %.
3. Berdasarkan hasil pengujian sensor dan pengujian alat ukur emisi gas buang yang dibuat alat uji sudah tergolong sensitif untuk mendeteksi CO.
5.2 Saran
Beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan alat ini adalah:
1.Dalam segi peletakan sensor terhadap aliran gas buang. Sehingga bisa mendeteksi gas dengan baik dan tidak merusak sensor.
2. Dengan beberapa pengembangan aplikasi dan penyempurnaan sistem dari alat ini akan mendapatkan hasil yang lebih baik lagi.