S K R I P S I
SISTEM MONITORING KANDUNGAN GAS
KARBON DIOKSIDA BERBASIS INTERNET
MENGGUNAKAN WEMOS D1 MINI
MUCHAMAD NIGOSHI AMRULLOH
NIM. 201452024
DOSEN PEMBIMBING
Budi Gunawan, ST, MT
Noor Yulita Dwi Setyaningsih, ST, M.Eng
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
2019
v
SISTEM MONITORING KANDUNGAN GAS KARBON DIOKSIDA BERBASIS INTERNET MENGGUNAKAN WEMOS D1 MINI
Nama Mahasiswa : Muchamad Nigoshi Amrulloh
NIM : 201452024
Pembimbing :
1. Budi Gunawan, ST., MT
2. Noor Yulita Dwi Setyaningsih, ST., M.Eng
RINGKASAN
Polusi udara ditimbulkan dari hasil pembakaran yang tidak sempurna, yang mana proses pembakaran tersebut menghasilkan gas-gas berbahaya diantaranya yang paling banyak kita sering temukan adalah gas Karbon Dioksida (CO2), Karbon monoksida (CO), Nitrogen monoksida (NO) Nitrogen dioksida, dll. Udara yang tercemar akan menimbulkan berbagai macam penyakit, sehingga perlu dilakukan pengamatan tingkat kandungan gas Karbon Dioksida (CO2) di udara pada lingkungan masyarakat.
Untuk mengatasi masalah tersebut dibuatlah sistem monitoring Kandungan Gas Karbon Dioksida berbasis Internet menggunakan Wemos D1 Mini. Wemos D1 Mini sebagai kendali utama diharuskan menerima Output berupa pulsa sinyal dari Sensor Gas MQ135 yang mendeteksi kadar Karbon Dioksida, hasil pengukuran dari Sensor akan dikirimkan melalui jaringan Internet menggunakan modul ethernet shield yang sudah terpasang pada Wemos D1 Mini, LCD 16x2 sebagai monitoring serta aplikasi khusus android Blynk sebagai alat bantu pemantauan, serta Sensor DHT11 untuk mengukur tingkat suhu serta kelembaban.
Dari hasil penelitian, di dapat prosentase error antara sensor MQ135 dan alat ukur standar H2000 sebesar 1.6 % dengan akurasi mencapai 98.4 %, sedangkan untuk sensor DHT11 didapat prosentase error suhu sebesar 1,3 % dengan akurasi sebesar 98.7 % dan kelembaban dengan prosentase error 3.7 % dengan akurasi mencapai 96.3 %. Pengujian alat di lapangan dengan 2 lokasi yang berbeda, yaitu lokasi pertama dengan asumsi kondisi udara bersih dan lokasi kedua dengan asumsi udara tercemar mendapatkan hasil yang berbeda meskipun tidak terlalu signifikan, dengan rata-rata kandungan gas Karbon Dioksida di lokasi pertama sebesar 435,6 ppm dengan kondisi suhu 28,7 0C dan kelembaban 93,4% RH , serta 467,2 ppm dengan kondisi suhu 28,8 0C dan 92,6 % RH di lokasi kedua monitoring dari kandungan gas Karbon Dioksida, suhu, dan kelembaban pada aplikasi blynk bisa berjalan dengan baik dan stabil
vi
MONITORING SYSTEM OF CARBON DIOXIDE GAS IN AIR BASED ON INTERNET CONNECTION USING WEMOS D1 MINI
Student Name : Muchamad Nigoshi Amrulloh
Student Identity Number : 201452024
Supervisor :
1. Budi Gunawan, ST., MT
2. Noor Yulita Dwi Setyaningsih, ST., M.Eng
ABSTRACT
Air pollution is generated from incomplete combustion, which is where the combustion process produces harmful gases including the most we often find are gases Carbon Dioxide (CO2), Carbon monoxide (CO), Nitrogen monoxide (NO) Nitrogen dioxide, etc. . Polluted air will cause various kinds of diseases, so it is necessary to observe the level of carbon dioxide (CO2) in the air in the community.
To overcome this problem, an Internet-based Carbon Dioxide Gas content monitoring system was made using the Wemos D1 Mini. The D1 Mini as the main control is required to receive output in the form of signal pulses from the MQ135 Gas Sensor that detects Carbon Dioxide levels, the measurement results from the Sensor will be sent via the Internet using an Ethernet shield module installed on the Wemos D1 Mini, 16x2 LCD as a special monitoring and application Android Blynk as a monitoring tool, as well as a DHT11 Sensor for measuring temperature and humidity levels.
From the results of the research, the error percentage between the MQ135 sensor and the H2000 standard measuring instrument was 1.6% with an accuracy of 98.4%, while the DHT11 sensor obtained a temperature error percentage of 1.3% with an accuracy of 98.7% and humidity with an error percentage of 3.7 % with accuracy reaching 96.3%. 3. Testing the tools in the field with 2 different locations, namely the first location assuming clean air conditions and the second location assuming polluted air gets a different result although not too significant, with an average Carbon Dioxide gas content in the first location of 435, 6 ppm with temperature conditions of 28.7 0C and humidity of 93.4% RH, and 467.2 ppm with conditions of temperature 28.8 0C and 92.6% RH at the location of both monitoring of gas content of Carbon Dioxide, temperature, and humidity at Blynk application can run well and stable.
vii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamiin, Puji syukur Penulis panjatkan Kehadirat Allah SWT. Yang Maha Menguasai dan Maha Menggerakkan hati serta anggota tubuh setiap makhluknya, sehingga Penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi ini.
Laporan skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata-1 pada program studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus.
Penulis sangat menyadari keterbatasan yang dimiliki, karena terselesaikannya penyusunan laporan ini tidak terlepas dari bantuan serta dukungan dari berbagai pihak kepada Penulis. Untuk itu, izinkanlah Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua penulis dan serta saudara kandung yang telah memberikan dukungan, bantuan moril maupun materil, semangat dan yang selalu mendo’akan penulis.
2. Bapak Budi Gunawan, ST., MT. Serta Ibu Noor Yulita Dwi Setyaningsih, ST., M.Eng. selaku dosen pembimbing utama dan dosen pembimbing pendamping dalam penyelesaian laporan skripsi ini
3. Bapak Mohammad Iqbal, ST., MT selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus
4. Bapak Mohamad Dahlan, ST., MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus.
5. Seluruh teman-teman Teknik Elektro angkatan 2014 yang telah membantu dan memberikan dukungan untuk menyelesaikan laporan ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan laporan ini. Semoga laporan ini menjadi amal jariyah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal’alamin
Kudus, Februari 2019 Muchamad Nigoshi Amrulloh
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN PERSETUJUAN... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
PERNYATAAN KEASLIAN ... iii
RINGKASAN ... v
ABSTRACT ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan ... 3 1.5 Manfaat ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Kajian Pustaka ... 4
2.2 Landasan Teori ... 7
2.2.1 Sumber Daya Udara ... 7
2.2.2 Sensor Gas MQ 135 ... 8
2.2.3 Sensor Suhu DHT11 ... 9
2.2.4 Microcontroller Wemos D1 Mini ... 10
2.2.5 Liquid Cristal Display LCD 16x2 ... 12
2.2.6 Aplikasi Android Blynk ... 13
BAB III METODOLOGI ... 14
3.1 Waktu Dan Tempat Pelaksanaan. ... 14
3.2 Metode Yang Digunakan. ... 14
3.3 Parameter Yang Diambil ... 14
3.4 Perancangan Sistem. ... 14
3.5 Perancangan Hardware. ... 16
3.6 Perancangan Software. ... 16
3.7 Perancangan Pengujian Data Dan Analisa ... 17
ix
3.7.2 Kalibrasi Sensor MQ135 ... 19
3.7.3 Pengujian Sensor DHT11... 20
3.7.4 Pengujian Keseluruhan Sistem ... 22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 25
4.1 Prototipe Alat yang dihasilkan... 25
4.2 Pengujian Alat ... 26
4.2.1 Karakterisasi Sensor MQ135 ... 26
4.2.2 Kalibrasi Sensor MQ135 ... 31
4.2.3 Kalibrasi Sensor Suhu DHT11 ... 33
4.2.4 Pengujian Keseluruhan Sistem ... 35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 53
5.1 Kesimpulan ... 53 5.2 Saran :... 53 DAFTAR PUSTAKA ... 54 LAMPIRAN 1 ... 56 LAMPIRAN 2 ... 58 LAMPIRAN 3 ... 61 LAMPIRAN 4 ... 70 BIODATA PENULIS ... 72
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Sensor Gas MQ135 (Maulana Ubaidillah 2015) ... 8
Gambar 2. 2 Sensor DHT11 (Yan, Adiptya dan Wibawanto, 2013)... 10
Gambar 2. 3 Microcontroller Wemos D1 Mini (Diah Mustika Putri, 2017) ... 11
Gambar 2. 4 User Interface Aplikasi Blynk Android (Yuliza 2016) ... 13
Gambar 3. 1 Diagram Alur Penelitian ...15
Gambar 3. 2 Perancangan hardware ... 16
Gambar 3. 3 Diagram flowchart perancangan software... 17
Gambar 3. 5 Konfigurasi pin wemos dengan Sensor MQ135 ... 20
Gambar 3. 6 Konfigurasi pin wemos dengan Sensor DHT11 ... 21
Gambar 3. 7 Konfigurasi pin dari semua komponen ... 23
Gambar 4. 1 Prototipe alat ………... 25
Gambar 4. 2 Tampilan Pada Serial Monitor dan layar komputer ... 27
Gambar 4. 3 Hasil Output kalibrasi Sensor ... 31
Gambar 4. 4 Hasil data kalibrasi Sensor suhu dan kelembaban DHT11 ... 34
Gambar 4. 5 Proses Pengujian dilokasi 1 ... 35
Gambar 4. 6 Tampilan hasil monitoring pada aplikasi Blynk ... 36
Gambar 4. 7 Tampilan proses penyimpanan data ... 37
Gambar 4. 8 Grafik monitoring Lokasi 1 Ds. Gondangmanis Pagi hari ... 40
Gambar 4. 9 Grafik monitoring Lokasi 1 Ds. Gondangmanis Siang hari ... 41
Gambar 4. 10 Grafik monitoring Lokasi 1 Ds. Gondangmanis Sore hari... 42
Gambar 4. 11 Proses Pengujian dilokasi 2 ... 43
Gambar 4. 12 Tampilan hasil monitoring pada aplikasi Blynk ... 44
Gambar 4. 13 Grafik monitoring Lokasi 2 Simpang Proliman Ds.Barongan Kec. Kota, Kab. Kudus Pagi hari... 47
Gambar 4. 14 Grafik monitoring Lokasi 2 Simpang Proliman Ds.Barongan Kec. Kota, Kab. Kudus siang hari ... 48
Gambar 4. 15 Grafik monitoring Lokasi 2 Simpang Proliman Ds.Barongan Kec. Kota, Kab. Kudus sore hari ... 49
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Komposisi Udara Bersih ... 7
Tabel 2. 2 Akibat gas CO2 Pada manusia ... 8
Tabel 3. 1 Karakterisasi nilai dari Sensor Gas MQ135...18
Tabel 3. 5 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Lokasi 2 ... 23
Tabel 4. 1 Data Output Analog dan Alat Ukur Proses Karakterisasi 1……... 27
Tabel 4. 2 Data Output Analog dan Alat Ukur Proses Karakterisasi 2 ... 28
Tabel 4. 3 Data Output Analog dan Alat Ukur Proses Karakterisasi 3 ... 29
Tabel 4. 4 Data Output Analog dan Alat Ukur Proses Karakterisasi rata-rata 1,2 dan 3 ... 30
Tabel 4. 5 Kalibrasi Sensor MQ135 ... 32
Tabel 4. 6 Hasil Kalibrasi Sensor DHT11 ... 34
Tabel 4. 7 Data rata-rata monitoring Gas CO2 Pagi hari di Lokasi 1 Ds. Gondangmanis Kec. Bae, Kab. Kudus ... 37
Tabel 4. 8 Data rata-rata monitoring Gas CO2 siang hari di Lokasi 1 Ds. Gondangmanis Kec. Bae, Kab. Kudus ... 38
Tabel 4. 9 Data rata-rata monitoring Gas CO2 sore hari di Lokasi 1 Ds. Gondangmanis Kec. Bae, Kab. Kudus ... 39
Tabel 4. 10 Data monitoring Gas CO2 di Lokasi 2 Simpang Proliman Ds.Barongan Kec. Kota, Kab. Kudus Pagi ... 44
Tabel 4. 11 Data monitoring Gas CO2 di Lokasi 2 Simpang Proliman Ds.Barongan Kec. Kota, Kab. Kudus siang ... 45
Tabel 4. 12 Data monitoring Gas CO2 di Lokasi 2 Simpang Proliman Ds.Barongan Kec. Kota, Kab. Kudus sore ... 46
Tabel 4. 13 Hasil Monitoring rata-rata di lokasi pertama ... 50
Tabel 4. 14 Hasil Monitoring rata-rata di lokasi kedua ... 51 Tabel 4. 15 H Hasil rata-rata pengujian dua lokasi dan perhitungan error serta akurasi ... 52
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Source code Pemrograman Arduino IDE ... 57
Lampiran 2 Data Kalibrasi Sensor MQ135 dan DHT11 ... 59
Lampiran 3 Data Di lokasi 1 dan 2 ... 62