ANALISIS KARBON MONOKSIDA (CO) DALAM EMISI GAS
BUANG KENDARAAN BERMOTOR DENGAN SENSOR
GAS SEMIKONDUKTOR
TESIS
Oleh :
MARGARETHA SURATMI
087006017/KIM
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ANALISIS KARBON MONOKSIDA (CO) DALAM EMISI GAS
BUANG KENDARAAN BERMOTOR DENGAN SENSOR
GAS SEMIKONDUKTOR
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Dalam Program Studi Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika Dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh :
MARGARETHA SURATMI
087006017/KIM
PROGRAM PASCA SARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Telah diuji pada Tanggal 11 Mei 2010
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof . Dr. Halem Marpaung
Anggota :1. Henry Hasian Lumbantoruan, ST, MT 2. Prof. Basuki Wirjosentono, MS,Ph.D 3. Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil 4. Prof. Dr. Yunazar Manjang
PERNYATAAN ORISINALITAS
ANALISIS KARBON MONOKSIDA (CO) DALAM EMISI GAS
BUANG KENDARAAN BERMOTOR DENGAN SENSOR
GAS SEMIKONDUKTOR
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali disebutkan sumbernya dalam daftar pustaka.
Medan, Mei 2010 Penulis
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Margaretha Suratmi
NIM : 087006017
Program Studi : Magister Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non – Eksklusif (Nonexclusif Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
ANALISIS KARBON MONOKSIDA (CO) DALAM EMISI GAS BUANG KENDARAAN BERMOTOR DENGAN SENSOR GAS SEMIKONDUKTOR
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, Mei 2010
vi
Judul Tesis : ANALISIS KARBON MONOKSIDA (CO) DALAM EMISI GAS BUANG KENDARAAN BERMOTOR DENGAN SENSOR GAS SEMIKONDUKTOR Nama Mahasiswa : MARGARETHA SURATMI
NIM : 087006017
Program : Magister (S-2) Program Studi : Ilmu Kimia
Menytujui Komisi Pembimbing
(Prof. Dr. Harlem Marpaung) (Henry Hasian Lumbantoruan, ST, MT) NIP.19480414 197403 1 001 NIP. 19721114 200112 1 001
Ketua Anggota
Ketua Program Studi Dekan, FMIPA USU
(Prof. Basuki Wrjosentono, MS, Ph.D) (Prof. Dr. dr. Eddy Marlianto, MSc) NIP. 19520418 198002 1 001 NIP. 19550317 198601 1 001
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Makuasa karena atas kebaikan dan kasihnya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Gubernur Sumatera Utara c.q Ketua Bappeda Provinsi Sumatera Utara yang memberikan bantuan dana sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Magister Ilmu Kimia Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
Rektor Universitas Sumatara Utara Prof. Dr.dr.Syahril Pasaribu DTM & H. MSc (CTM).Sp.A (K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan pada Program Magister Ilmu Kimia.
Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. Eddy Marlianto MSc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara .
Ketua Program Studi Magister Kimia Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, Sekretaris Program Studi Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phil beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Kimia.
Pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Prof. Dr. Harlem Marpaung selaku pembimbing utama dan kepada Henry Hasian Lumbantoruan ST, MT, selaku pembimbing dua yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya penelitian dan tesis ini.
Terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Faisal selaku Kepala Laboratorium Fisika di Balai Teknik Kesehatan Lingkungan (BTKL) Depkes Medan yang telah membantu dalam pengadaan kelengkapan alat serta pengoperasiannya sehingga penelitian ini dapat diselesaikan.
Kami juga mengucapkan terima kasih kepada Drs.L.M. Sitohang beserta guru dan pegawai atas dukungan dan bantuan doa hingga tesis ini diselesiakan.
Kepada suami tercinta TH.Teddy Bambang Soejadi, SKM, M.Kes dan kepada anak-anakku terkasih, terimakasih atas segala pengorbanan dan doa kalian baik berupa moril maupun materil, hanya Tuhanlah yang dapat membalas budi baik kalian.
ANALISIS KARBON MONOKSIDA (CO) DALAM EMISI GAS
BUANG KENDARAAN BERMOTOR DENGAN SENSOR
GAS SEMIKONDUKTOR
ABSTRAK
Telah dilakukan analisis kuantitatif gas karbon monoksida (CO) dalam emisi gas buang kendaraan bermotor.Penelitian ini dilakukan untuk mengukur konsentrasi gas CO dari gas buang mobil kijang dengan tahun yang berbeda tetapi ukuran silinder ( CC) yang sama. Metoda yang digunakan untuk mengukur gas karbon monoksida (CO) dari emisi gas buang kendaraan bermotor yaitu sensor gas semi konduktor jenis TGS 2201 keluaran Figaro. Sensor ini digunakan untuk mendeteksi gas buang CO dari kendaraan berbahan bakar bensin maupun solar. Sebagai sensor pembanding digunakan sensor IR untuk mengukur konsentrasi gas CO. Untuk proses ADC dan untuk pengambilan data yang akan dikirim ke komputer digunakan mikrokontroler jenis AT Mega 8535, selanjutnya pengolahan data dilakukan pada komputer. Penelitian dilakukan dengan mengukur konsentrasi gas CO dari mobil kijang LSX tahun 2001 dan mobil kijang LGX tahun 2004 dengan 5 variasi konsentrasi dari 5 variasi putaran mesin atau rpm. Ternyata pada putaran mesin 950-1050; 1950-2050; 2950-3050; 3950-4050; 4950-5050 rpm diperoleh konsentrasi gas CO 1098; 1510; 1610,1970; dan 4840 ppm. Dan harga resistansi sensor diperoleh sebesar 1937,56; 1322,31; 1195,71, 1003,63; 611,75 ohm. Dari variasi konsentrasi gas CO yang diperoleh menunjukkan bahwa dengan semakin meningkatnya konsentrasi gas CO mengakibatkan harga resistansi sensor semakin menurun. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa konsentrasi gas CO dari emisi gas buang mobil LSX tahun 2001 dan mobil kijang LGX tahun 2004 dapat diukur dengan sensor IR dan sensor TGS 2201. Perbedaan konsentrasi gas CO yang dihasilkan dari kedua jenis mobil jelas terlihat dari data yang peroleh. Gas CO dari mobil LSX tahun 2001 lebih banyak dihasilkan dibandingkan mobil kijang LGX tahun 2004.
ANALYSIS OF CARBON MONOXIDE (CO) IN THE EXHAUST EMISSIONS OF MOTOR VEHICLES WITH A SEMICONDUCTOR GAS
SENSOR
ABSTRACT
Quantitative analysis has been done carbon monoxide (CO) gas in exhaust gas emissions of motor vehicles. This research was conducted to measure the gas concentration CO from exhaust gas CO kijang cars that have different year but similar CC. The method used to detect CO gas from vehicle emission is TGS 2201 semiconductor sensor obtained from Figaro product. This sensor is used to detect CO gas emission from the vehicle with gasoline or diesel. As a comparison, IR sensor is used to measure CO gas concentration. For ADC processing and to access data were sent to computer, AT Mega 8535 microcontroller was used. Then processing data was done with computer. This research was done by measuring the concentration of CO from a 2001 LSX kijang car and a 2004 LGX kijang car with 5 varied concentrations and 5 different engine rotations. Fact found of engine rotations 950-1050; 1950-2050; 2950-3050; 3950-4050; 4950-5050 rpm, the gas concentrations CO 1098; 1510; 1610,1970; dan 4840 ppm. And the price found of the sensor resistance sensor 1937,56; 1322,31; 1195,71; 1003,63; 611,75 ohm. From the concentration variations CO gas indicated that CO gas concentration gets higher it causes sensor resistance value to get lower. From this research it can be summerized that CO gas concentration from the emissions of a 2001 LSX kijang car and a 2004 LGX kijang car can be measured with both IR sensor and TGS 2201 sensor. The difference from CO gas concentration produced by both cars can be clearly seen from the research data that a 2001 LSX kijang car produces more CO gas than a 2004 LGX kijang car.
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap berikut gelar : Dra. Margaretha Suratmi Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 25 Mei 1964
Alamat Rumah : Jln. Kasuwari No. 51 Medan Telepon/ Faks/ HP : (061) 8463555 / 085830133280 Email : margarethasuratmi@yahoo.co.id Instansi Tempat Bekerja : SMA St. Thomas-2 Medan Alamat Kantor : Jln. S. Parman No. 107 Telepon/Faks/HP : (061) 4576517
DATA PENDIDIKAN
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR vii
ABSTRAK viii
ABSTRACT ix
DAFTAR ISI x
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR GAMBAR xiv
DAFTAR LAMPIRAN xv
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Permasalahan 5
1.3 Pembatasan Masalah 6
1.4 Tujuan Penelitian 6
1.5 Manfaat Penelitian 6
1.6 Metodologi Penelitian 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 8
2.1 Emisi Gas Ruang Kendaraan Bermotor 8
2.2 Gas Karbon Monoksida (CO) 10
2.4 Sensor Gas Semikonduktor 15
2.4.1 Cara kerja sensor gas secara umum 16
2.5 Mikrokontroler At Mega-8535 22
2.6 Alat Uji Emisi Dengan Sensor IR 23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 25
3.1 Lokasi Penelitian 25
3.2 Alat Dan Bahan 25
3.2.1 Alat – alat yang digunakan 25
3.2.2 Bahan – bahan yang digunakan 26
3.3 Prosedur Penelitian 26
3.3.1 Pengukuran Konsentrasi gas CO dengan alat uji emisi Gas buang kendaraan bermotor 26
3.3.2 Proses Pembuatan Kurva Kalibrasi 27
3.3.2.1 Pembuatan kurva kalibrasi untuk mobil
jenis Kijang LSX 2001 27
3.3.2.2 Pengukuran kurva kalibrasi mobil
Kijang LGX 2004 29
3.3.3 Pengolahan data 32
3.4 Bagan Penelitian 34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 39
4.1 Hasil Penelitian 39
4.1.1 Pengukuran konsentrasi gas CO 39
4.1.2.1 Pengukuran Data Tegangan Sensor 40
4.1.2.2 Pengukuran Harga Resistansi Sensor 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 47
5.1 Kesimpulan 47
5.2 Saran 47
DAFTAR PUSTAKA 49
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel
4.1 Data hasil pengukuran konsentrasi gas CO dari asap
Mobil Kijang LSX 2001, 1800 CC 39
4.2 Data hasil pengukuran konsentrasi gas CO dari asap
Mobil Kijang LGX 2004, 1800 CC 39
4.3 Data perhitungan tegangan keluaran sensor 41
4.4 Data perhitungan resistansi sensor 43
4.5 Data hasil pengukuran resistansi sensor dari Kijang LSX 2001 44
4.6 Data hasil pengukuran resistansi sensor dari Mobil
Kijang LGX 2004 45
DAFTAR GAMBAR
No Judul Halaman 2.1 Ilustrasi gambar penyerapan gas O2 oleh sensor 17
2.2Ilustrasi gambar ketika terdeteksi adanya gas 18
2.3Ilustrasi gambar komponen sensor TGS 2201 19
2.4Karakteristik Sensitifitas dari Emisi Gas Buang
Berbahan bakar bensin 20
2.5Sirkuit sensor 21
2.6Alat Mikrokontoler AT Mega 8535 24
3.1Rangkaian Alat Uji Emisi Gas CO 27
3.2Rangkaian Pengukuran resistansi Sensor 31
3.3Program Ambil Data dari Sensor 32
3.4Profil Kalibrasi Gas CO dari gas buang kendaraan bermotor 33
4.1Kurva Kalibrasi Gas CO Dari Mobil Kijang LSX 2001 44
x
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul halaman Lampiran
A. Jadwal Penelitian L-1
B. Surat keterangan izin penelitian dari BTKL Depkes RI L-2
C. Surat Keputusan menteri Jenderal Minyak dan gas bumi L-3
D. Gambar Kegiatan Penelitian L-4
ANALISIS KARBON MONOKSIDA (CO) DALAM EMISI GAS
BUANG KENDARAAN BERMOTOR DENGAN SENSOR
GAS SEMIKONDUKTOR
ABSTRAK
Telah dilakukan analisis kuantitatif gas karbon monoksida (CO) dalam emisi gas buang kendaraan bermotor.Penelitian ini dilakukan untuk mengukur konsentrasi gas CO dari gas buang mobil kijang dengan tahun yang berbeda tetapi ukuran silinder ( CC) yang sama. Metoda yang digunakan untuk mengukur gas karbon monoksida (CO) dari emisi gas buang kendaraan bermotor yaitu sensor gas semi konduktor jenis TGS 2201 keluaran Figaro. Sensor ini digunakan untuk mendeteksi gas buang CO dari kendaraan berbahan bakar bensin maupun solar. Sebagai sensor pembanding digunakan sensor IR untuk mengukur konsentrasi gas CO. Untuk proses ADC dan untuk pengambilan data yang akan dikirim ke komputer digunakan mikrokontroler jenis AT Mega 8535, selanjutnya pengolahan data dilakukan pada komputer. Penelitian dilakukan dengan mengukur konsentrasi gas CO dari mobil kijang LSX tahun 2001 dan mobil kijang LGX tahun 2004 dengan 5 variasi konsentrasi dari 5 variasi putaran mesin atau rpm. Ternyata pada putaran mesin 950-1050; 1950-2050; 2950-3050; 3950-4050; 4950-5050 rpm diperoleh konsentrasi gas CO 1098; 1510; 1610,1970; dan 4840 ppm. Dan harga resistansi sensor diperoleh sebesar 1937,56; 1322,31; 1195,71, 1003,63; 611,75 ohm. Dari variasi konsentrasi gas CO yang diperoleh menunjukkan bahwa dengan semakin meningkatnya konsentrasi gas CO mengakibatkan harga resistansi sensor semakin menurun. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa konsentrasi gas CO dari emisi gas buang mobil LSX tahun 2001 dan mobil kijang LGX tahun 2004 dapat diukur dengan sensor IR dan sensor TGS 2201. Perbedaan konsentrasi gas CO yang dihasilkan dari kedua jenis mobil jelas terlihat dari data yang peroleh. Gas CO dari mobil LSX tahun 2001 lebih banyak dihasilkan dibandingkan mobil kijang LGX tahun 2004.
ANALYSIS OF CARBON MONOXIDE (CO) IN THE EXHAUST EMISSIONS OF MOTOR VEHICLES WITH A SEMICONDUCTOR GAS
SENSOR
ABSTRACT
Quantitative analysis has been done carbon monoxide (CO) gas in exhaust gas emissions of motor vehicles. This research was conducted to measure the gas concentration CO from exhaust gas CO kijang cars that have different year but similar CC. The method used to detect CO gas from vehicle emission is TGS 2201 semiconductor sensor obtained from Figaro product. This sensor is used to detect CO gas emission from the vehicle with gasoline or diesel. As a comparison, IR sensor is used to measure CO gas concentration. For ADC processing and to access data were sent to computer, AT Mega 8535 microcontroller was used. Then processing data was done with computer. This research was done by measuring the concentration of CO from a 2001 LSX kijang car and a 2004 LGX kijang car with 5 varied concentrations and 5 different engine rotations. Fact found of engine rotations 950-1050; 1950-2050; 2950-3050; 3950-4050; 4950-5050 rpm, the gas concentrations CO 1098; 1510; 1610,1970; dan 4840 ppm. And the price found of the sensor resistance sensor 1937,56; 1322,31; 1195,71; 1003,63; 611,75 ohm. From the concentration variations CO gas indicated that CO gas concentration gets higher it causes sensor resistance value to get lower. From this research it can be summerized that CO gas concentration from the emissions of a 2001 LSX kijang car and a 2004 LGX kijang car can be measured with both IR sensor and TGS 2201 sensor. The difference from CO gas concentration produced by both cars can be clearly seen from the research data that a 2001 LSX kijang car produces more CO gas than a 2004 LGX kijang car.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Gas-gas pencemar dari gas buang kendaraan bermotor seperti gas CO dapat
mempengaruhi kesehatan manusia. Hal ini disebakan karena gas CO dapat mengikat
hemoglobin darah menghasilkan karboksi hemoglobin. Pengaruh dari reduksi ini
mengakibatkan kapasitas darah mengangkut oksigen menurun. Kenaikan gas CO di
udara mengakibatkan menurunnya sistem saraf sentral, perubahan fungsi jantung dan
paru-paru, mengantuk, koma, sesak nafas dan yang paling membahayakan dapat
menimbulkan kematian. Bahkan dapat menimbulkan kerusakan pada tanaman,
bangunan, dan bahan lainnya. Selain dapat menimbulkan gangguan kesehatan bagi
manusia, gas CO dapat juga menimbulkan terjadinya pemanasan global. Pemanasan
global (global warming issues) saat ini sudah menjadi permasalahan dunia dan
mendapat perhatian serius di banyak negara. Pemanasan global sebagai salah satu
penyebab perubahan iklim ini, sedang hangat dibicarakan oleh para pemimpin Negara
di dunia termasuk Indonesia pada KTT Perubahan iklim yang dilaksanakan pada
tanggal 13-18 Desember 2009 di Kopenhagen Belanda. Pada KTT Perubahan Iklim
tersebut dinegosiasikan sebuah perjanjian yang akan menggantikan Protokol Kyoto
Boer menawarkan pembiayaan teknologi bersih bagi negara-negara miskin.
Penawaran itu mengacu pada visi jangka panjang yaitu pemotongan karbon secara
besar-besaran tahun 2050 mendatang. Pemanasan global terjadi akibat efek gas
rumah kaca dan gas buang kendaraan bermotor (Riyano, 2006). Salah satu gas
penyebab efek rumah kaca adalah gas karbon monoksida (CO). Sejumlah besar
karbon monoksida (CO) yang berasal dari emisi gas buang kendaraan bermotor,
memberikan kontribusi yang besar pada pemanasan global. Di atmosfer karbon
monoksida (CO) akan teroksidasi menjadi karbon dioksida (CO2). Menurut majalah
Tempo (2007), dari hasil penelitian (Zwiers) akibat dari pemanasan global dapat
mengakibatkan kondisi cuaca yang ekstrim di bumi, sehingga dapat terjadi banjir dan
kekeringan yang frekuensinya mengalami peningkatan. Selain dapat menimbulkan
pemanasan global, emisi gas buang kendaraan bermotor juga dapat menjadi sumber
polusi udara.Kandungan bahan kimia dari gas buang kendaraan bermotor selain gas
CO dan CO2, ada juga gas sulfur dioksida (SO2), nitrogen monoksida (NO), nitrogen
dioksida (NO2), senyawa hidrokarbon dan partikulat. Jika gas-gas yang dihasilkan
di atas melebihi ambang batas, akan dapat mengubah iklim lokal, regional dan global,
sehingga dapat menaikkan jumlah radiasi sinar ultra violet dari matahari ke
permukaan bumi (Darmono,2001).
Karena gas CO dapat menimbulkan gangguan kesehatan bagi manusia dan berperan
dalam pemanasan global, maka berbagai penelitian telah dilakukan terhadap proses
terjadinya gas karbon monoksida (CO) melalui analisa kualitatif dan kuantitatif dari
melakukan analisa tentang pengaruh penggunaan logam tembaga sebagai katalis pada
saluran gas buang mesin bensin empat langkah terhadap konsentrasi polutan CO dan
hidrokarbon. Dalam penelitian ini disimpulkan bahwa untuk mendapatkan hasil yang
baik guna mengurangi konsentrasi polutan CO dan hidrokarbon dari gas buang, maka
perlu ditambahkan katalis tembaga kedalam saluran gas buang. Metode yang
dilakukan adalah dengan membuat saluran gas buang menjadi kelompok control dan
kelompok uji.Penelitian tentang gas CO juga dilakukan oleh Kris Tri Basuki (2007)
tentang penurunan konsentrasi CO dan NO2 pada emisi gas buang kendaraan dengan
menggunakan media penyisipan TiO2 lokal pada karbon aktif. Media karbon aktif
yang dipasang pada panjang media 15 cm memiliki efisiensi penurunan konsentrasi
CO dan NO2 yag lebih besar dibanding media karbon aktif yang dipasang pada media
5 cm dan 10 cm. Penelitian yang dilakukan ini memiliki kelemahan karena selain
membutuhkan waktu yang lama, juga biayanya besar. Maka untuk itu telah
ditemukan suatu alat sensor semikonduktor untuk mendeteksi karbon monoksida
(CO) dari emisi gas buang kendaraan bermotor. Penggunaan sensor gas
semikonduktor lebih efektif karena memiliki dimensi yang kecil sehingga mudah
dirancang serta biayanya lebih murah.
(htpp:one.indoskripsi.com/judul-skripsi-makalah-tentang/semikonduktor-1). Sensor gas semikonduktor merupakan alat yang
mampu mendeteksi zat kimia seperti gas buang kendaraan bermotor melalui suatu
Penelitian menggunakan sensor semikonduktor tehadap gas CO dilakukan oleh
Zulkifli dan Wisnu.W(2005). Mereka telah melakukan penelitian tentang fabrikasi
elemen sensor gas CO berbasis media aktif TiN (Titanium nitrida) dengan metode
sputtering DC. Lapisan tipis TiN digunakan sebagai elemen sensor yang mampu
bekerja pada suhu kamar. Proses fabrikasinya menggunakan teknik sputtering DC
dengan waktu dan konsentrasi gas yang bervariasi. Hasil analisis menunjukkan
respon lapisan tipis TiN terhadap gas CO berubah terhadap volume gas dan suhu.
Hidayat, Tomin (2003), juga menggunakan sensor semikonduktor untuk meneliti alat
pendeteksi gas buang kendaraan bermotor. Sebagai sensor utama dalam mengenali
gas buang kendaraan bermotor tersebut digunakan sensor TGS 2201. Dari penelitian
ini ternyata sensor TGS 2201 dapat digunakan untuk mengukur emisi berbagai jenis
kendaraan mesin empat langkah dan dapat digunakan untuk panduan kelayakan
kendaraan bermotor terhadap emisi gas buang. Pada penelitiannya ia membandingkan
emisi gas buang dari mobil bermesin diesel dan mesin bensin. Mikrokontroler yang
digunakan sebagai penyimpan data digunakan jenis AT89C51. Emisi gas buang yang
diukur tidak untuk satu jenis gas melainkan untuk berbagai jenis gas yang tercampur
dalam gas buang.
Adapun yang melatar belakangi penelitian ini adalah karena saudara Hidayat Tomin
telah berhasil menggunakan sensor TGS 2201 untuk uji emisi gas buang kendaran
bermotor. Maka dalam hal ini peneliti ingin mengembangkan penelitian tersebut lebih
mengarah kepada emisi gas buang yang lebih spesifik yaitu gas CO, dengan
Jenis sensor gas semikonduktor yang digunakan adalah keluaran Figaro dengan tipe
TGS 2201. Sebagai pengubah data analog sensor TGS 2201 menjadi data digital
maka digunakan suatu alat mikrokontroler jenis ATMega 8535.
Dari uraian diatas timbul keinginan peneliti untuk melakukan penelitian tentang
analisis karbon monoksida (CO) dalam emisi gas buang kendaraan bermotor dengan
sensor gas semikonduktor. Jenis sensor gas semikonduktor yang digunakan ialah
keluaran Figaro dengan tipe TGS 2201. Sebagai pengubah data analog dari sensor
TGS 2201 menjadi data digital, agar dapat diolah lebih lanjut menggunakan
komputer,maka digunakan suatu alat mikrokontroler.
1.2. Permasalahan
Permasalahan yang dapat dirumuskan dari penelitian ini adalah:
1. Dapatkah konsentrasi gas CO diukur dalam emisi gas buang
kendaraan bermotor dengan sensor IR ?
2. Apakah sensor TGS 2201 dapat digunakan untuk menghitung konsentrasi
gas CO dalam emisi gas buang kendaraan bermotor?
3. Apakah ada perbedaan konsentrasi gas CO pada kendaraan bermotor
dengan CC yang sama dan tahun yang berbeda menggunakan sensor TGS
1.3. Pembatasan Masalah
Penelitian ini dilakukan terhadap jenis mobil dan ukuran silinder(CC) yaitu mobil
merk kijang yang berbahan bakar bensin dengan CC yang sama dan tahun yang
berbeda yaitu tahun 2001 dan 2004.
1.4. Tujuan Penelitian
1. Untuk mengukur konsentrasi gas CO dalam emisi gas buang kendaraan
bermotor dan membandingkannya dengan metode sensor IR.
2. Untuk mengetahui apakah sensor TGS 2201 dapat digunakan untuk
mengukur konsentrasi gas CO dalam emisi gas buang kendaraan bermotor.
3. Untuk mengetahui perbedaan kadar gas CO dari kendaraan dengan CC yang
sama dan tahun yang berbeda menggunakan sensor TGS 2201.
1.5. Manfaat Penelitian
Dari penelitian ini diharapkan dapat:
1. Memberi informasi kepada masyarakat bahwa sensor TGS 2201 dapat
digunakan untuk mengukur konsentrasi gas CO dalam emisi gas buang
kendaraan bermotor.
2. Memberi informasi kepada masyarakat tentang pengaruh umur kendaraan
bermotor terhadap kadar CO di udara.
3. Memberi informasi tentang kadar CO dari kendaraan bermotor, dimana gas
CO dapat menimbulkan kesehatan bagi manusia dan merupakan pemicu
1.6. Metodologi Penelitian
Jenis penelitian yang dilakukan adalah metode eksperimen dengan variabel terikat
adalah resistansi keluaran sensor hasil perubahan konsentrasi gas CO. Sebagai
variabel bebas adalah perubahan konsentrasi gas CO. Untuk keperluan pemeriksaan
terhadap gas CO dari asap kendaraan bermotor,dilakukan penentuan konsentrasi
dengan lima (5) variasi putaran mesin dan 5 variasi konsentrasi menggunakan alat uji
gas CO denga IR.
Sebelum dilakukan pengambilan asap, sensor TGS2201 dikalibrasi terlebih dahulu
terhadap udara ambien, setelah diperoleh data tegangan yang akurat dan konstan,
sensor dapat digunakan untuk peneitian selanjutnya. Untuk mengukur data tegangan,
asap mobil dialirkan melalui selang selanjutnya dialirkan ke pipa saluran pada
Erlenmeyer. Pada tutup Erlenmeyer dilengkapi dengan pipa kaca dan sensor yang
terhubung dengan alat mikrokontroler yang berfungsi sebagai penyimpan data.
Untuk pengolahan data, dilakukan pada komputer menggunakan program excel
sampai diperoleh kurva kalibrasi sensor. Ini dilakukan terhadap masing-masing mobil
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor
Salah satu faktor utama dari terganggunya kelangsungan hidup di bumi dan
isinya adalah pencemaran udara. Pencemaran udara dapat diartikan masuk atau
dimasukkannya mahluk hidup, zat , energi atau komponen lain ke udara. Menurut PP
No.29 tahun1986, pencemaran udara dapat juga diartikan berubahnya tatanan udara
oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam sehingga kualitas udara menjadi kurang
atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan kegunaannya. Sumber polusi yang
utama berasal dari transportasi, dimana hampir 60% dari polutan yang dihasilkan
terdiri dari karbonmonoksida dan sekitar 15% terdiri dari hidrokarbon.
Sumber-sumber polusi lainnya misalnya pembakaran, proses industri, pembuangan limbah,
dan lain-lain. Polutan yang utama adalah karbon monoksida yang mencapai hampir
Tabel 2.1.Toksisitas relatif polutan udara
Toksisitas kelima kelompok poluan tersebut berbeda-beda, dan tabel diatas
menyajikan toksisitas relatif masing-masing kelompok polutan tersebut. Ternyata
polutan yang paling berbahaya bagi kesehatan adalah partikel-partikel, diikuti
berturut-turut dengan NOx, SOx, hidrokarbon, dan yang paling rendah toksisitasnya
adalah karbon monoksida. Sejalan dengan pembangunan di sektor industri dan
transportasi, pencemaran udara oleh gas-gas hasil pembakaran juga meningkat. Gas
berbahaya bagi kesehatan tersebut adalah gas karbon monoksida (CO) yang
merupakan sisa pembakaran dari bahan bakar yang mengandung karbon. Sebagai
salah satu penghasil gas CO di udara ialah industri-industri bermesin dan kendaraan
bermotor. Selain gas CO gas-gas yang dihasilkan dari emisi gas buang kenderaan
bermotor antara lain berupa gas CO, NO, NO2, SO2 dan senyawa hidrokarbon. Jika
jumlah gas ini di udara melebihi ambang batas dapat menimbulkan pemanasan global
dan pencemaran udara. Pemanasan global salah satu penyebabnya adalah efek rumah
temperatur permukaan bumi berada pada temperatur normal sekitar 30°C. Pada tahun
1850 Tyndall menemukan bahwa tipe-tipe gas yang menjebak panas tersebut
terutama adalah gas karbon dioksida (CO2) dan uap airdan molekul-molekul tersebut
yang akhirnya dinamai gas rumah kaca. Walaupun penyebab pemanasan global
adalah gas CO2 dan uap air tetapi gas CO juga dapat menimbulkan meningkatnya
kadar gas CO2 di udara , gas CO segera teroksidasi di udara membentuk gas CO2.
Meningkatnya suhu permukaan bumi sebagai akibat dari pemanasan global akan
menimbulkan adanya perubahan iklim yang sangat ekstrim di bumi. Hal ini dapat
mengakibatkan terganggunya hutan dan ekosistim lainnya sehingga mengurangi
kemampuan untuk menyerap karbon dioksida di atmosfer. Pemanasan global
mengakibatkan mencairnya gunung-gunung es di daerah kutub yang dapat
menimbulkan naiknya suhu permukaan laut.
2.2. Gas Karbon Monoksida (CO)
Gas karbon monoksida dengan rumus kimia CO merupakan gas yang tidak
terlihat dan tak berbau.Memiliki Massa Rumus = 28,01; Densitas= 0,96702; Massa
dalam 1 L= 1,2502g; Volume Molar= 22,397L dan Temperatur kritis= -1360C. Gas
Karbon monoksida (CO), dihasilkan dari pembakaran yang tidak sempurna dari
bahan bakar yang mengandung karbon dan oleh pembakaran pada tekanan dan suhu
tinggi yang terjadi pada mesin kenderaan bermotor. Dari beberapa jenis merek mobil
yang beredar di Indonesia, menurut Nugroho (1996) mempunyai gas buang CO yang
sekitar 4% sesuai yang direkomendasikan Pemerintah Indonesia. Menurut laporan
Badan Proteksi Lingkungan Amerika tahun 1990, bahan bakar bensin mengeluarkan
gas buang CO paling besar bila dibandingkan solar dan gas (BBG).Untuk setiap giga
joule,energi yang dihasilkan bensin mengeluarkanCO = 10.400 g, solar = 340 g dan
BBG hanya sebesar 4 g. Tingkat kandungan CO diatmosfer berkolerasi positif dengan
padatnya lalu lintas. Pada jam-jam sibuk di daerah perkotaan konsentrasi gas CO bisa
mencapai 50 ppm sampai 100 ppm.
Karbon monoksida dapat mengikat haemoglobin menghasilkan karboksi haemoglobin
dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
Hb + CO Æ HbCO
Pengaruh dari reduksi ini mengakibatkan kapasitas darah mengangkut oksigen
menurun. Kenaikan gas CO di udara mengakibatkan menurunnya sistem saraf sentral,
perubahan fungsi jantung dan paru-paru, mengantuk, koma, sesak nafas dan paling
membahayakan dapat menimbulkan kematian.
WHO telah membuktikan bahwa karbon monoksida dapat mengakibatkan kecilnya
berat badan ,meningkatnya kematian bayi dan kerusakan otak, bergantung pada
konsentrasi polutan di udara. Pengaruh menghirup gas CO dala jangka panjang
Tabel 2.2. Pengaruh menghirup Gas CO di dalam tubuh Kadar CO di
udara(ppm)
Perkiraan kadar COHb
Pengaruh terhadap kesehatan manusia
10 2 Tidak konsisten dalam penilaian dan pendapat
100 15 Sakit kepala, pusing dan selalu khawatir 250 32 Hilang kesadaran
750 60 Meninggal dunia setelah beberapa jam 1000 66 Segera meninggal dunia
Sumber: Crosby, 1988
Karena sumber utama gas karbon monoksida (CO) adalah berasal dari hasil buangan
pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor, maka untuk mengurangi bahan
pencemaran itu, perlu kiranya pengendara kendaraan bermotor memperhatikan
beberapa aspek sebagai berikut:
• Pada pemanasan kendaraan (mobil)
Periode pemanasan adalah sejak dari mesin dihidupkan dalam keadaan dingin
sampai air pendingin mencapai temperatur kerjanya yang normal yaitu
70°C-80°C. Dalam keadaan dingin, bensin tidak dapat menyerap dengan sempurna
sehingga campuran menjadi gemuk dan pembakaran menghasilkan CO dan
HC yang banyak. • Idling
Selama idling, temperatur di ruang bakar rendah, dengan demikian bensin
agar menjadi gemuk akan menyebabkan pembakaran tidak stabil. Umumnya,
dalam hal ini ekstra tambahan bensin menyebabkan perbandingan bahan
bakar-udara akan menjadi kaya. Konsentrasi CO dan HC kemudian akan
meningkat disebabkan pembakaran yang tidak selesai, sedang konsentrasi
NOx berkurang sampai nol disebabkan menurunnya suhu pembakaran. • Saat kendaraan berjalan (beban kecil)
Pada putaran rendah, perbandingan udara-bahan bakar akan berupa
perbandingan teoritis untuk bensin atau sedikit lebih kurus daripada
perbandingan tersebut. Akibatnya gas CO dan hidrokarbon yang dihasilkan
rendah.
• Kecepatan tinggi atau beban besar
Pada saat pedal akselerator ditekan, mesin menerima beban berat. Campuran
udara-bahan bakar intake naik sehinga perbandingan campuran udara-bahan
bakar menjadi gemuk. Akibatnya konsentrasi CO dan hidrokarbon menjadi
tinggi. • Perlambatan
Pada saat kendaraan (mobil) berjalan lambat, mengakibatkan kecepatan mesin
tinggi dan vakum di dalam ruang bakar serta intake manivold menjadi kuat.
Kevakuman ini menurunkan kecepatan rambatan api dan menyebabkan api
padam sebelum merambat ke seluruh ruang bakar. Disamping itu, kevakuman
menyerap dengan cepat dan membuat campuran menjadi terlalu gemuk. Ini
akan mengakibatkan meningkatnya konsentrasi CO dan hidrokarbon tapi juga
memperendah suhu pembakaran.
• Dengan mempelajari aspek-aspek diatas maka dapat dilakukan pengurangan
CO di udara.
Cara lain yang dapat dilakukan dengan memperbaiki teknologi dalam mesin
kendaraan bermotor sehingga rasi perbandingan udara dengan minyak tinggi,
misalnya pada perbandingan (16:1) maka mesin kendaraan bermotor akan bebas dari
buangan gas CO. Cara lain adalah menggunakan reaktor kalatis dalam knalpot
kendaraan bermotor yang dapat mengurangi kadar CO karena gas CO dengan udara
katalis menjadi gas CO2 yang relatif kurang berbahaya dibanding gas CO. Dalam
proses katalis, udara masuk kedalam kenalpot dalam jumlah berlebih pada saat
bersamaan campuran gas buangan dengan udara dilewatkan kedalam katalis sehingga
gas CO diubah menjadi gas CO2.
2.3. Bahan Bakar Bensin
Bensin sebagai hasil penyulingan minyak bumi digunakan sebagai bahan
bakar kendaraan bermotor. Senyawa hidrokarbon yang terkandung didalamnya adalah
isooktana (C8 H18). Bila sejumlah iosooktana terbakar sempurna, akan bercampur
dengan oksigen diudara menurut reaksi:
Pembakaran sempurna dapat terjadi apabila perbantetapdingan udara terhadap bahan
bakar berbanding 15 : 1 (apabila isooktana murni). Akan tetapi bensin yang
digunakan mobil bukan oktana murni melainkan bercampur dengan hidrokarbon
lainnya. Jika pada pembakaran kekurangan oksigen, maka akan terjadi pembakaran
tidak sempurna yang menghasilkan gas CO. Tetapi kenyataannya CO juga dihasilkan
pada saat campuran kurus. Untuk itu terdapat tiga alasan. Pada oksidasi selanjutnya
CO berubah menjadi CO2 (2CO + O2 + 2CO2) akan tetapi reaksi ini lambat dan tidak
dapat merubah seluruh sisa CO menjadi CO2. Karena itu pada campuran yang kurus
sekalipu masih menghasilkan CO. Pembakaran yang tidak merata disebabkan oleh
tidak meratanya disribusi bahan bakar di dalam ruang bakar. Temperatur disekeliling
rendah, sehingga cenderung “quenching” artinya temperatur terlalu rendah untuk
terjadinya pembakaran sehingga api tidak dapat mencapai daerah ini di dalam
silinder.
2.4. Sensor Gas Semikonduktor
Sensor secara umum didefenisikan sebagai alat yang mampu menangkap
feomena kimia atau fisika, kemudian mengubahnya menjadi sinyal elektrik baik arus
listrik ataupun tegangan. Fenomena kimia yang dimaksud dapat berupa konsentrasi
dari bahan kimia baik cairan maupun gas. Dari defenisi ini maka sensor merupakan
alat elektronik yang begitu banyak dipakai dalam kehidupan manusia saat ini. Seperti
sensor temperatur yang digunakan dalam mengatur temperatur ruangan pada AC,
komputer atau televisi, serta gerakan pada lift adalah contoh mudah sensor secara
luas.
Sedangkan sensor semikondutor adalah sejumlah komponen elektronik yang
menggunakaan sifat-sifat materi semikonduktor, yaitu Silikon, Germanium dan
Gallium Arsenide. Alat-alat semikonduktor ini menggunakan konduksi elektronik
dalam bentuk padat (solid state), bukannya bentuk hampa (vacuum state) atau bentuk
gas (gaseous state). Elemen sensing yang digunakan adalah material Tin oksida
(SnO2). Sensor ini tidak mahal, kecil, sudah tersedia luas dan memiliki sensitifitas
tinggi. Mekanisme utama untuk reaksi gas dengan metal oksida terjadi pada
temperatur tinggi yaitu 2000C – 6000C.
2.4.1 Cara Kerja Sensor Gas Secara Umum
Ketika sebuah logam oksida seperti Tin oksida ( SnO2 ) dipanaskan pada temperatur
tinggi di udara, oksigen akan diserap pada permukaan kristal menghasilkan muatan
listrik negatif. Kemudian elektron donor pada permukaan kristal akan ditransfer ke
oksigen penyerapan sehingga dihasilkan listrik bermuatan negatif. Didalam sensor,
arus listrik mengalir melewati daerah sambungan (grain boundary) dari kristal SnO2.
Pada daerah sambungan penyerapan oksigen mencegah muatan untuk bergerak bebas.
Jika konsentrasi gas menurun, proses deoksidasi akan terjadi, kerapatan permukaan
dan muatan negatif oksigen akan berkurang dan mengakibatkan menurunnya
yang terdeteksi. Ilustrasi gambar ketika terjadi penyerapan gas O2 oleh sensor, dapat
dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 2.1. Ilustrasi gambar penyerapan gas O2 oleh sensor
Persamaan reaksi kimia yang terjadi adalah sebagai berikut:
½ O2 + ( SnO2x) * Æ O-ad (SnO2x)
CO + O-ad (SnO2x) Æ CO2 + ( SnO2x)*
* = elektron bebas
Dengan menurunnya penghalang maka resistansi sensor juga akan turut menurun.
Skema reaksi antara gas CO dan oksigen penyerapan pada permukaan SnO2 sebagai
berikut :
Gas Pereduksi CO
eVs
didalam gas pereduksi
Daerah Sambungan
• Elektron
Gambar 2.2.Ilustrasi gambar ketika terdeteksi adanya gas Sensor Gas TGS 2201
Sensor gas TGS 2201 merupakan salah satu sensor yang dipakai dalam penelitian ini.
Sensor ini adalah sebuah sensor kimia atau sensor gas yang mempunyai nilai
resistansi (Rs) yang akan berubah bila terkena emisi gas buang kenderaan bermotor di
udara. Sensor gas TGS 2201 memiliki keistimewaan, karena dapat digunakan untuk
mendeteksi emisi gas buang dari bahan bakar bensin maupun solar.
(htpp://visi-tech.blogspot.com/2009/11/tgs-2201-sensur-gasoline-pembuangan.html).
Alat ini memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap emisi gas buang berupa gas CO,
NO, NO2, H2, dan senyawa hidrokarbon. Jika sensor tersebut mendeteksi keberadaan
salah satu komponen gas diudara, misalnya gas CO dengan tingkat konsentrasi
menyebabkab tegangan yang dihasilkan oleh output sensor akan semakin besar.
Selain itu, sensor TGS 2201 juga mempunyai sebuah pemanas (heater) yang
digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasi udara luar, agar
sensor dapat bekerja kembali secara efektif. Secara umum bentuk dari sensor gas Gas
CO jenis TGS 2201 dapat dilihat pada gambar 2.3 berikut:
Gambar 2.3. Ilustrasi gambar komponen sensor TGS 2201
Untuk mengukur karakteristik sensitivitas dari gas buang kendaraan bermotor,
semua data diuji pada kondisi standar.
Sumbu Y axis menunjukkan rasio resistansi sensor (Rs/R0), dengan ketentuan :
* Rs = sensor perlawanan dari gas dengan berbagai konsentrasi.
Berikut ini dapat dilihat karakteristik sensitivitas dari emisi gas buang kenderaan
bermotor berbahan bakar bensin : otor berbahan bakar bensin :
Gambar2.4 . Karakteristik Sensitifitas dari Emisi Gas Buang Gambar2.4 . Karakteristik Sensitifitas dari Emisi Gas Buang
Pengukuran Dasar Sirkuit
Sensor memerlukan dua imput tegangan yaitu tegangan pemanas (VH) dan tegangan
sirkuit (VC) tegangan pemanas (VH) diletakkan ke pemanas yang terintegrasi untuk
menjaga elemen sensing pada suhu tertentu yang optimal untuk sensing atau
penginderaan. Tegangan sirkuit diaplikasikan untuk mengukur tegangan keluaran
VRL1 dan VRL2 yang masing–masing disilangkan dengan RL1 dengan RL2.
Masing–masing beban resistor dihubungkan secara seri dengan komponen–komponen
yang berhubungan dengan sensing.
Umumnya sirkuit listrik dapat digunakan untuk kedua tegangan sirkuit dan tegangan
pemanas guna pemenuhan kebutuhan listrik sensor. Beban nilai resistor untuk
mengoptimalkan nilai ambang alarm, untuk menjaga dissipasi daya dari semi
konduktor dibawah 15 mW. Dissipasi daya tertinggi Ps ketika nilai dari RS adalah
untuk RL pada penyerapan gas nilai daya dissipasi (Ps) dapat dihitung dengan rumus.
Ps =
RS VRL
Vc )2
( −
Gambar sirkuit seonsornya dapat dilihat dibawah ini
Gambar 2.5 Sirkuit Sensor 2.5. Mikrokontroler At Mega-8535.
Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai
masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis da dihapus
dengan cara khusus. Alat ini dihubungkan ke rangkaian sensor untuk mengambil data
yang akan dikirim ke komputer. (htpp://Mikrokontroler.Tripod.com/6805 bab1.html).
Mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena
mengandung beberapa peripheral yang langsung dimanfaatkan. Misalnya port paralel,
port serial, komparator, konversi digital ke analog (ADC), konversi analog ke digital
dan sebagainya. Secara teknis mikrokontroler ada 2 jenis yaitu :
Untuk penelitian ini digunakan mikrokontroler jenis AT Mega-8535 yang berbasis
RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. Dengan ukuran memori flash 8 KB,
SRAM sebesar 512 byte, EEPROM sebesar 512 byte. Dilengkapi dengan fitur ADC
internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel, port komunitas serial USART
dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. Mikrokotroler AT Mega-8535 memiliki mode
sleep untuk penghematan penggunaan daya listrik.
Gambar mikrokontroler ATMega 8535 dapat dilihat dibawah ini:
Gambar2.6 Alat Mikrokontoler AT Mega 8535
2.6. Alat Uji Emisi Dengan Sensor IR
Alat uji emisi yang digunakan dalam penelitian ini adalah merek STARGAS
GLOBAL DIAGNOSTIC SYSTEM 898. Alat ini dilengkapi dengan sensor CO yang
dilengkapi dengan infra red, A/D Converter dan display. Display merupakan layar
yang tertampil pada display adalah persen. Kelebihan dari alat ini, dapat diketahui
dengan cepat konsentrasi gas CO yang dinginkan dengan hanya menyentuh layar
pada display. Salah satu kelemahan dari alat ini adalah bentuknya yang besar dan
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Balai Teknik Kesehatan lingkungan
Departemen Kesehatan Republik Indonesia.
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat-alat yang digunakan:
Alat uji emisi gas buang merk STARGAS GLOBAL DIAGNOSTIC
SYSTEM 898
Sensor TGS 2201 keluaran Figaro
Erlenmeyer Vacum dengan satu pipa saluran (Pyrex) Mikrokontroler ATMega 8535
Komputer
Tutup Erlenmeyer Pipa kaca
Selang plastik tahan panas Lem PIC
3.2.2. Bahan-bahan yang digunakan:
Asap mobil kijang LSX tahun 2001, 1800CC Asap mobil kijang LGX tahun 2004,1800 CC
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1. Pengukuran Konsentrasi gas CO dengan alat uji emisi gas buang kendaraan bermotor.
a. Penggunaan Alat Uji Emisi Kendaraan Bermotor
Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : ¾ Alat di ON kan.
¾ Pilih standar test.
¾ Kemudian, dilakukan pengukuran dengan menyentuh layar. ¾ Masukkan probe ke dalam knalpot mobil.
¾ Kemudian tunggu sampai konsentrasi CO di display sampai stabil.
b. Untuk pengukuran konsentrasi gas CO dilakukan dengan langkah berikut :
- Mobil dipanaskan selama 120 detik, kemudian probe dari alat uji emisi
dimasukkan ke knalpot mobil. Pada rpm 1000 dibaca konsentrasi gas CO.
Selanjutnya mesin mobil dimatikan dan alat uji emisi dikalibrasi sampai
menunjukkan angka nol.
- Untuk memeriksa konsentrasi gas CO yang kedua,mobil dihidupkan
kembalidan probe alat uji emisi dimasukkan kedalam knalpot, lalu alat uji
emisi di on kan. Pada pembacaan rpm 1950-2050 dicatat berapa persen
mobil dimatikan kembali, alat uji emisi dikalibrasi sampai angka nol.
Pengukuran konsentrasi gas CO pada rpm 20950-3050,3950-4050, dan
4950-5050 dapat dilakukan seperti pengukuran konsentrasi gas CO pada rpm
1950-2050.
- Diagram penelitian penggunaan alat uji emisi gas CO dapat dilihat pada
gambar berikut :
Probe
Display A/D Converter
Sensor CO
Asap mobil dari knalpot
Selang plastik
Gambar 3.1 Rangkaian Alat Uji Emisi Gas CO 3.3.2. Proses Pembuatan Kurva Kalibrasi
3.3.2.1. Pembuatan kurva kalibrasi untuk mobil jenis LSX 2001
4.6.1 Pengukuran konsentrasi CO dari asap kendaraan bermotor dengan alat uji
emisi IR.
4.6.2 Pengambilan asap mobil dengan selang dihubungkan ke erlenmeyer
Vakum.
4.6.3 Erlenmeyer dihubungkan ke sensor dan mikrokontroler.
4.6.4 USB pada mikrokontroler dihubungkan ke laptop untuk pembacaan data
Langkah-langkah pengukuran resistansi sensor agar diperoleh kurva kalibrasi adalah
sebagai berikut:
a. Terlebih dahulu diperiksa harga tegangan sensor dari udara ambien pada
komputer. Setelah diperoleh harga yang konstan, maka sensor dapat
digunakan untuk pengukuran tegangan sensor setelah terdeteksi gas CO.
b. Mobil dipanaskan selama 120 detik, kemudian selang dari erlenmeyer
vakum dihubungkan ke knalpot mobil bersamaan dengan probe alat uji
emisi.
c. Pada rpm 1000 dilakukan pembacaan konsentrasi pada alat uji emisi, pada
saat yang bersamaan dlakukan pengambilan data tegangan pada
komputer. Setelah selesai mesin mobil dimatikan, selang dan probe
dicabut kemudian erlenmeyer divakum dengan vacum mobil.
d. Setelah divakum mobil dihidupkan kembali, selang dan probe dimsukkan
ke dalam knalpot mobil dan pada rpm 1950-2050 dilakukan pembacaan
konsentrasi CO pada alat uji emisi dan saat bersamaan dilakukan
pengambilan data tegangan pada komputer.
e. Untuk pengukuran data tegangan sensor pada rpm 2950-3050,
3950-4050, dan 4950-5050 dapat dilakukan seperti langah c dan d.
f. Setelah diperoleh data tegangan dengan 5 (lima) variasi konsentrasi maka
dapat dihitung tegangan keluaran dan resistansi sensor hingga diperoleh
3.3.2.2.Pengukuran kurva kalibrasi mobil kijang LGX 2004
1. Pengukuran konsentrasi CO dari asap kendaraan bermotor dengan alat uji
emisi.
2. Pengambilan asap mobil dengan selang dihubungkan ke erlenmeyer
vakum.
3. Erlenmeyer dihubungkan ke sensor dan mikrokontroler.
4. USB pada mikrokontroler dihubungkan ke komputer untuk pembacaan
data hingga diperoleh kurva kalibrasi.
Langkah-langkah pengukuran resistansi sensor agar diperoleh kurva kalibrasi adalah
sebagai berikut:
a. Terlebih dahulu diperiksa harga tegangan sensor pada komputer. Setelah
diperoleh harga yang konstan, maka sensor dapat digunakan.
b. Mobil dipanaskan selama 120 detik,kemudian selang dari erlenmeyer
vakum dihubungkan ke knalpot mobil bersamaan dengan probe alat uji
emisi.
c. Pada rpm 950-1050 dilakukan pembacaan konsentrasi pada alat uji
emisi,pada saat yang bersamaan dlakukan pengambilan data tegangan
pada komputer. Setelah selesai mesin mobil dimatikan, selang dan probe
dicabut kemudian erlenmeyer divakum dengan vakum mobil.
d. Setelah divakum mobil dihidupkan kembali, selang dan probe dimsukkan
30
konsentrasi CO pada alat uji emisi dan saat bersamaan dilakukan
pengambilan data tegangan pada komputer.
e. Untuk pengukuran data tegangan sensor pada rpm 2950-3050,
3950-4050, dan 4950-5050 dapat dilakukan seperti langah c dan d.
f. Setelah diperoleh data tegangan dengan 5 (lima) variasi konsentrasi maka
dapat dihitung tegangan keluaran dan resistansi sensor hingga diperoleh
Berikut ini dapat dilihat gambar rangkaian pengukuran resistansi sensor:
Gbr. 3.2 Rangkaian Pengukuran Resistansi Sensor
Untuk pengambilan data pada komputer, dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 3.3 Program Ambil Data dari Sensor
Program ambil data dilakukan pada saat pengambilan asap mobil sedang
berlangsung yaitu pada kondisi dengan konsentrasi tertentu (ppm). Pada sensor 1
akan tertera angka yang menunjukkan data tegangan sensor. Selanjutnya setelah
muncul perintah program ambil data selesai, maka diklik tombol selesai lalu data
tegangan disimpan pada komputer. Perlakuan ini dilakukan secara berulang untuk
lima kali variasi konsentrasi dari masing-masing jenis mobil.
3.3.3. Pengolahan Data
Data yang diperoleh berupa bilangan berinterval antara 0-1024. Data ini
mewakili besar tegangan 0-5 Volt. Data-data ini diubah menjadi nilai resistansi
resistansi yang diperoleh dapat dibuat grafik perubahan konsentrasi gas CO dari
gas buang kendaraan bermotor yang sudah ditentukan sebelumnya terhadap
perubahan resistansinya tadi . Profil gas CO dapat dilihat pada gambar 5 berikut
ini. kalibrasi
● ●
● ●
●
Bagan Alir Pengukuran Konsentrasi CO dengan alat uji emisi
Asap Mobil
Sensor CO
A/D Converter
Display
Konsentrasi CO (%)
Test Probe
Bagan Alir Pembuatan Program Pada Komputer
Serial Pengadaan Kabel
Konverter
Menginstal Driver Kabel Konverter USB Pada Serial
Menguji Peralatan Pengambilan data
Sensor
Menguji Program – Program Pengambilan
38
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.1. Pengukuran konsentrasi gas CO
Sebagai kontrol untuk pengukuran konsentrasi gas CO digunakan alat uji emisi
kendaraan bermotor. Hasil yang diperoleh dari pengujian tersebut dapat dilihat
pada tabel 4.1 dan tabel 4.2 berikut ini:
Tabel 4.1. Data hasil pengukuran konsentrasi gas CO dari asap mobil kijang LSX 2001,1800 CC
No Putaran Mesin ( rpm ) Konsentrasi CO ( ppm ) 1 1050-1050 2572
2 1950-2050 3860
3 2950-3050 5290
4 3950-4050 7010
5 4950-5050 7100
Tabel 4.2. Data hasil pengukuran konsentrasi gas CO mobil kijang LGX 2004,1800CC.
No Putaran Mesin ( rpm ) Konsentrasi CO ( ppm )
1 950-1050 1098
2 1950-2050 1510
3 2950-3050 1610
4 3950-4050 1970
4.1.2. Pengukuran Resistansi sensor.
4.1.2.1. Pengukuran Data Tegangan Sensor. a. Untuk mobil kijang LSX 2001, 1800 CC.
¾ V(tegangan) = 14 Volt
¾ V (tegangan) = 280 Volt
Dari perhitungan diatas maka dapat dibuat tabel sebagai berikut
Tabel 4.3 Data Perhitungan Tegangan Keluaran Sensor Konsentrasi gas CO Alat
Uji emisi (ppm)
Data tegangan (V) dalam satuan Volt
Tegangan Keluar Sensor (V keluaran)
dalam satuan volt
2572 14 0.0684
3860 25 0.1221
5200 314 1.5332
7010 388 1.8945
7100 420 2.0508
Dari tabel 4.3 ternyata diperoleh, dengan bertambahnya konsentrasi gas CO harga
data tegangan dan tegangan keluaran sensor bertambah juga .
4.1.2.2 Pengukuran Harga Resistensi Sensor a. Untuk mobil kijang LSX 2001, 1800 CC
RS = 32464.29
¾ V Keluaran = 1.3672Volt
¾ V Keluaran = 1.5479Volt
¾ V Keluaran = 2.1191Volt
RS = 611.75
Dari hasil perhitungan resistansi sensor diatas maka dapat dibuat tabel sebagai
berikut :
Tabel. 4.4 Data Perhitungan Resistansi Sensor Konsentrasi gas CO Alat
uji emisi (ssppm)
4.1.2.3 Penentuan Kurva Kalibrasi
a. Penentuan Kurva Kalibrasi Mobil Kijang LSX 2001, 1800 CC Untuk menentukan kurva kalibrasi ditentukan dari harga data tegangan,
Tabel 4.5 Data Hasil Pengukuran Resistansi Sensor dari Kinag LSX 2001
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Konsentrasi Gas(ppm)
Ternyata dari tabel dapat disimpulkan, dengan bertambahnya konsentrasi gas CO,
semakin berkurang harga resistansi sensor dari mobil Kijang LXS 2001 hal ini
juga dapat dibuktikan dari gambar kurva kalibrasinya.
b. Penentuan Kurva Kalibrasi Mobil Kijang LGX 2004, 1800 CC Untuk menentukan kurva kalibrasi dapat ditentukan dari harga data tegangan, V
keluaran dan resistensi seperti terlihat pada tabel berikut:
Tabel. 4.6 Data Hasil pengukuran resistansi sensor dari Mobil Kijang LGX 2004
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
K onsentrasi Gas(ppm)
Dari tabel tersebut juga dapat disimpulkan, dengan bertambahnya konsentrasi gas
CO dari asap mobil kijang LGX ternyata dapat menurunkan harga resistansi
sensor .
Ketidak linieran kurva kalibrasi yang diperoleh dapat disebabkan karena
kesalahan dalam pengegasan kendaraan bermotor dan ketidakstabilan dalam hal
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian ini maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut ;
o Konsentrasi gas CO dalam emisi gas buang kendaraan bermotor dapat
diukur dengan alat iji emisi IR.
o Sensor semikonduktor TGS 2201 dapat digunakan untuk mengukur
konsentrasi gas CO dalam emisi gas buang kendaraan bermotor.
o Dari kendaraan dengan CC yang sama ternyata konsentrasi gas CO
yang dihasilkan berbeda dimana mobil dengan tahun yang lama
kandungan gas CO lebih banyak dibandingkan dengan mobil dari
mobil dengan tahun yang lebih baru.
5.2 Saran
o Diharapkan dari penelitian ini dapat dilakukan penelitian lebih lanjut
penggunaan sensor TGS 2201 untuk meneliti gas buang CO yang
dihasilkan sehingga lebih sensitif.
o Penggantian salah satu komponen yang terdapat dalam kendaraan
bermotor agar tidak dihasilkan gas CO sebagai akibat pembakaran
o Matikan mesin kendaraan bermotor bila terjadi kemacetan yang
panjang di jalan raya, guna menghindari dihasilkannya polutan CO
yang lebih banyak di udara.
o Untuk mengurangi pencemaran gas CO oleh gas buang kendaraan
bermotor, disarankan kepada pemerintah untuk membatasi usia
kendaraan agar kendaraan yang sudah tua jangan beroperasi lagi.
o Disarankan kepada pengendara kendaraan bermotor (mobil) agar lebih
waspada bila memanaskan mesin pada ruang tertutup (garasi terutup)
karena gas CO yang dihasilkan dapat terhirup sehingga dapat
DAFTAR PUSTAKA
Agusnar,Harry. 2007. Kimia Lingkungan Edisi Pertama.Medan: USU Press.
Basuki,Kris. 2007. Penurunan Konsentrasi CO dan NO2 Pada Emisi Gas Buang Dengan Menggunakan Media Penyisipan TiO2 Lokal Pada Carbon Aktif. Jurnal Sekolah Tinggi Teknik Nuklir Batan.
Crosby dan Donald G. 1998. Toxicology dan Chemistry. New York: Oxford University Press.
Darmono. 2001. Lingkungan Hidup dan Pencemaran Hubungannya dengan Toksikologi Senyawa Logam. Jakarta: UI Press.
Dara, SS. 2007. Environmental Chemistry and Pollution Control. New Delhi: Chand and Company Ltd.
Edmonds, T.E. 1987. Chemical Sensor. New York : Chapman and Hall.
Figaro.G. 2009. Technical Information for Volatile Organic Compound (VOC)Sensors. USA: Figaro USA Inc.
Gary L. Miessler. 2004. Inorganic Chemistry. New Jersey: Pearson Prentice Hall.
Gentry,S.J. 1988. Chemical Sensors”Catalytic Devise”. New York: Blackie Glasgow and London.
Hidayat,Tomin. 2003. Alat Pendeteksi Gas Buang Kendaraan Bermotor. Surabaya: Jurnal Universitas Petra Surabaya.
L.Floyd, Thomas. 2007. Principles of Electric Circuits Conventional Current Version .USA: Pearson Prentice Hall
Manahan, Stanley E . 1990. Environmental Chemistry. Fifth Edition.USA: Lewis Publisher.
Manahan, Stanley E. 1992. Toxicological Chemistry, USA: Lewis Publisher.
M. Chule, George. 1979. Electronics in Industry. Kogakusha: Mc Graw Hill Ltd.
Nursuhud,Djati.2006.Mesin Konversi Energi. Yogyakarta: Andi Yogyakarta.
Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 29/PP/1986. Tentang Analisis Dampak Lingkungan.
Mohamad Hakam dan Djoko Sungkono. 2006. Pengaruh penggunaan Logam Tembaga Sebagai Katalis Pada Saluran Gas Buang Mesin Bensin Empat Langkah Terhadap Konsentasi Polutan CO dan Hidrokarbon.Jurnal Institut Teknologi Surabaya.
Rukaesih Achmad. 2004. Pemanasan Global. Andi Yogyakarta.
Satya Prakash’s. 2006. Modern Inorganic Chemistry. New Delhi: S. Chand and Company LTD.
Situmorang,Manihar. 2007. Kimia Lingkungan Edisi Pertama. Medan:FMIPA USU.
Suyantoro, Fl. Sigit (ed). 2007. Pemrograman Mikrokontroler AT MEGA 8535 dengan C/C++ dan Assembler. Yogyakarta: Andi Yogyakarta.
Taylor, R.F. and J.S. Schultz (ed). 1996. Handbook of Chemical and Biological Sensors. Philadelpia: University of Pittsburg Institut of Physics Publishing Bristol.
Team PT. Toyota-Astra Motor. 1992. Training Manual Emission Control System, Jakarta: Toyota Astra Motor.
Thalib. 2008. Pengembangan Alat Pemantau Mutu Udara Dengan Mikrokontroler AT89C51 .Jurnal Seminar Nasional Komputer Dan Sistem Intelijen.Jakarta.
Wartawan. 1997. Bahan Bakar Bensin Otomotif. Jakarta: Universitas Trisakti.
Wobschall, Darold. 1987. Circuit Design for Instrumentation Analog and Digital Devices from Sensor to Display. New Delhi : Ram Nagar.
LAMPIRAN : A 2 Studi Literatur
L-4
LAMPIRAN : D
Gambar Kegiatan Peneliian
Gbr. Rangkaian alat penelitan
Gbr. Pengambilan sampel asap mobil
57
Foto bersama Dr. Indah Saat dilakukan pengambilan data
