RANCANG BANGUN SENSOR DETEKSI DINI KERUSAKAN BUSI PADA MESIN PEMBAKARAN DALAM BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328 SKRIPSI BAGUS PRASETYO SADIKIN

RANCANG BANGUN SENSOR DETEKSI DINI KERUSAKAN BUSI PADA MESIN PEMBAKARAN DALAM BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 328

SKRIPSI

BAGUS PRASETYO SADIKIN 1610311028

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN JAKARTA FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

2020

RANCANG BANGUN SENSOR DETEKSI DINI KERUSAKAN BUSI PADA MESIN PEMBAKARAN DALAM BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 328

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu untuk Memperoleh Gelar Sarjana

Oleh :

BAGUS PRASETYO SADIKIN 1610311028

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN JAKARTA FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

2020

i

PENGESAHAN PENGUJI

Skripsi diajukan oleh :

Nama : Bagus Prasetyo Sadikin

NIM : 1610311028

Program Studi : Teknik Mesin

Judul Skripsi : RANCANG BANGUN SENSOR DETEKSI DINI PADA MESIN PEMBAKARAN DALAM BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 328

Telah berhasil dipertahankan dihadapan tim penguji dan diterima sebagai bagian dari persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi S1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pembangunan Nasional ‘Veteran’ Jakarta.

Dr. Damora Rhakasywi S.T., M.T., IPP Penguji Utama

Sigit Pradana, S.T., M.T. M. Arifudin Lukmana, S.T., M.T.

Penguji I Penguji II (Pembimbing)

Dr. Ir. Reda Rizal, M.Si Ir. M. Rusdy Hatuwe, M.T

Dekan Ka.Progdi

Ditetapkan di : Jakarta Tanggal ujian : 23 Juni 2020

ii

PENGESAHAN PEMBIMBING

Skripsi diajukan oleh :

Nama : Bagus Prasetyo Sadikin

NIM : 1610311028

Program Studi : Teknik Mesin

Judul Skripsi : RANCANG BANGUN SENSOR DETEKSI DINI PADA

MESIN PEMBAKARAN DALAM BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 328

Telah dikoreksi atau diperbaiki oleh penulis berdasarkan arahan oleh dosen pembimbing dan telah diterimaxsebagai bagian persyaratanuyang diperlukan untuk memperolehmgelar Sarjana Teknik pada ProgramdStudi S1 TeknikwMesin, Fakultas Teknik, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jakarta.

M. Arifudin Lukmana, S.T, M.T Nur Cholis, S.T., M.Eng., IPM.

Pembimbing I Pembimbing II

Ir. M. Rusdy Hatuwe, M.T Ka. Progdi

Ditetapkan di : Jakarta Tanggal Ujian : 23 Juni 2020

iii

PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsiainiaadalah hasil sayassendiri dan semuawsumber yangadikutipamaupun dirujukktelah saya nyatakansdengan benar.

Nama : Bagus Prasetyo Sadikin

NIM : 1610311028

Program Studi : Teknik Mesin

Bilamana dikemudian hari ditemukanaketidaksesuaian dengan pernyataanisaya ini makaisaya bersediasdituntut dan diproseslsesuai dengan ketentuanbyang berlaku.

Jakarta, 20 Juli 2020 Yang menyatakan,

(Bagus Prasetyo Sadikin)

iv

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI SKRIPSI UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagaiacivitas akademik UniversitasbPembangunan Nasional “Veteran” Jakarta, saya yang bertanda tanganadi bawah ini:

Nama : Bagus Prasetyo Sadikin

NIM : 1610311028

Fakultas : Teknik

ProgramaStudi : TeknikdMesin

Demimpengembangan ilmumpengetahuan, saya menyetujui untukdmemberikan kepadakUniversitashPembangunanoNasional “Veteran” JakartalHak Bebas Royalti Non-eksklusifa(Non-exclusive Royalty Free Right) atas karyawilmiah sayazyangzberjudul:

RANCANG BANGUN SENSOR DETEKSI DINI KERUSAKAN BUSI PADA MESIN PEMBAKARAN DALAM BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 328

Besertazperangkat yang adam(jika diperlukan). DenganmHak BebasuRoyalti ini UniversitaswPembangunan Nasionalw“Veteran” Jakartawberhakmmenyimpan, mengalih media/formatkan, dalam[bentuk pangkalanodatak(database), merawat dan mengaplikasikan skripsiwsaya selamamtetap mencantumkanwnama saya sebagai penulis/penciptakdan sebagai pemilikoHakkCipta.

Demikiangpernyataan ini sayaqbuatadenganssebenarnya.

Dibuat di : Jakarta

Pada tanggal : 20 Juli 2020

Yang menyatakan

(Bagus Prasetyo Sadikin)

v RANCANG BANGUN SENSOR DETEKSI DINI KERUSAKAN BUSI

PADA MESIN PEMBAKARAN DALAM BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328

Bagus Prasetyo Sadikin

Abstrak

Pada era teknologi yang semakin canggih perkembangan teknologi juga semakin pesat begitu juga dengan meningkatnya teknologi dalam informasi dan kebutuhan akan penggerak yang saat ini masih umum menggunakan pembakaran dalam berupa internal combustion engine pada mesin ini yang umumnya berjenis pembakaran internal, salah satu komponen pentingnya adalah busi, busi merupakan komponen yang penting dalam sistem pembakaran agar tercapainya siklus dari mesin pembakaran dalam, namun dengan berkembangnya sensor dalam mendeteksi kerusakan masih jarang ditemukan untuk mendeteksi kerusakan pada busi selagi mesin beroperasi. Oleh karena itu sebuah sensor yang dapat mendeteksi dini kerusakan pada busi dapat memperpanjang usia mesin lifespan komponen lain dan mengurangi maintennace cost serta mengacu kepada corrective maintenance. Rancang bangun ini dilakukan dengan desain dan konsep dasar mikrokontroler Atmega 328 dengan bahasa pemrogramanan Arduino IDE dan serangkaian sistem induksi untuk mendeteksi aktivitas busi dan mendeteksi kerusakan yang terjadi pada busi saat mesin dalam keadaan beroperasi. Sistem deteksi dini menggunakan sistem induksi dan konversi sinyal analog menjadi digital dengan logic level dengan tegangan minimum 5V dan menggunakan fungsi utama attachInterrupt pada program Arduino IDE.

Kata Kunci : Sensor, Busi, Mikrokontroler, Arduino.

vi RANCANG BANGUN SENSOR DETEKSI DINI KERUSAKAN BUSI

PADA MESIN PEMBAKARAN DALAM BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328

Bagus Prasetyo Sadikin

Abstract

At this technological advanced era, the technological development also rapidly evolving with this the need for information and monitoring of data from machinery also increasing, like a growing need for an engine to motorized our society we still rely on internal combustion engine in our daily lives, this engine typically uses internal combustion and one of the most important component of it is a spark plug, a spark plug is important in a combustion cycle, but there is not much research on detecting a spark plug failure on a typical engine. With all that being said a sensor that is capable of quickly detecting a spark plug failure, this type of maintenance is a corrective maintenance to increase a lifespan of other component and maintenance cost. This design and processes done with a design and basic operational concept of arduino IDE programming and with a bunch of induction system sensors to detect activity of a spark plug and detecting a failure happening in an engine while it operates. This early detection system use an induction system and converting analog signal into a digital logic level of 5V with using a main function of attachInterrupt in Arduino IDE program.

Keywords : Sensor, Spark Plug, Microcontroller, Arduino.

vii

KATA PENGANTAR

Pertama tama dan yang paling pertama penulis panjatkan puji serta syukur kehadirat Allah SWT atas berkat dan rahmat nya penulis dapat menuliskan skripsi untuk menyelesaikan perguruan tinggi S1 Teknik Mesin angkatan 2016 dan dengan nilai yang memuaskan dengan judul “Rancang Bangun Sensor Kerusakan Busi Pada Mesin Pembakaran Dalam Dengan Arduino ATmega 328” yang disusun sesuai dengan peraturan dan aturan yang di UPN Veteran Jakarta, skripsi ini disusun dengan sepenuh hati dan dibuat dengan ide dan karya penulis sendiri sehingga menghasilkan penulisan yang ilmiah dan dapat dipertanggung jawabkan keaslian dan isinya. Penulis berterimakasih kepada orang – orang yang ada disekitar penulis dengan membantu dan menyemangatkan penulis dalam menulis skripsi, oleh karena itu penulis berterima kasih banyak kepada :

1. Keluarga dan saudara yang telah banyak menyemangati dan membantu dari awal hingga akhir penulisan skripsi.

2. Bapak M. Arifudin Lukmana S.T, M.T. selaku dosen pembimbing 1 dan bapak Nur Cholis S.T, M. Eng. Selaku dosen pembimbing 2 yang telah membimbing dan memberikan masukan kepada penulis dalam menuliskan skripsi hingga selesai.

3. Dosen – dosen fakultas teknik dan staff UPN Veteran Jakarta yang telah memberikan fasilitas dan bantuan kepada penulis.

4. Kerabat dan teman – teman yang menemani dan membantu penulisan skripsi.

Dengan itu penulis berharap akan menyelesaikan skripsi ini dengan nilai baik dan semoga skripsi ini berguna bagi lingkungan UPN Veteran Jakarta maupun bagi masyarakat.

Jakarta, Juli 2020

(Penulis)

viii

DAFTAR ISI

PENGESAHAN PENGUJI ... i

PENGESAHAN PEMBIMBING ... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS ... iii

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... iv

ABSTRAK ... v

ABSTRACT ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 2

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Pengapian ... 4

2.2 Ignition coil ... 4

2.3 Busi (Spark Plug)... 5

2.4 Crankshaft Position Sensor (CKP) ... 5

2.5 Capacitive Discharge Ignition (CDI) ... 6

2.6 Engine Control Unit (ECU) ... 6

2.7 Inductive Current Sensor ... 7

2.8 Mesin Pembakaran Dalam ... 9

2.8.1 Karburator ... 10

2.8.2 Fuel injection ... 11

2.9 Sistem Kendali Analog ... 11

ix

2.10 Arduino ... 12

2.11.1 Mikrokontroler ... 12

2.11.2 Komponen Elektronik ... 12

2.11 Arduino UNO R3 ATmega 328 ... 14

2.11.1 Mikrokontroler ATmega 328 ... 14

2.11.2 Pin Digital ... 15

2.11.3 Pin Analog ... 15

2.12 Koil Induksi ... 15

2.13.1 Medan Magnet dan Arus Listrik ... 16

2.13.2 Sensor Arus Listrik Induksi ... 17

2.13 KabelTembaga ... 18

2.14 Sensor ... 20

2.15 ADC Analog Digital Converter ... 21

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat Rancang Bangun ... 23

3.1.1 Tempat ... 23

3.1.2 Waktu ... 23

3.2 Diagram Alir Perencanaan ... 24

3.3 Rancangan Awal dan Desain Alat ... 26

3.4 Spesifikasi Peralatan Alat Uji ... 27

3.4.1 Osiloskop DSO138 ... 27

3.4.2 Multimeter Tang Ampere ... 28

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data spesifikasi dasar ... 29

4.2 Dimensi dan komponen sensor ... 30

4.2.1 Arduino Uno board ... 30

4.2.2 Transistor 2N2222 ... 32

4.2.3 ADC Converter ... 33

4.3 Spesifikasi subjek uji coba ... 34

4.4 Perancangan sensor koil induksi ... 35

4.4.1 Sistem sensor berbasis induksi ... 35

4.4.2 Jumlah lilitan pada sensor induksi ... 38

4.4.3 Pemilihan bahan konduktor sensor induksi ... 39

x

4.4.4 Penentuan letak sensor induksi pada pengapian ... 40

4.5 Perancangan digital relay (Transistor) ... 41

4.6 Perancangan LED indikator ... 44

4.7 Perancangan ADC ... 44

4.7.1 Sinyal digital pada ADC ... 44

4.8 Pemrograman mikrokontroler ... 47

4.8.1 Void ... 47

4.8.2 Perancangan sketch program Arduino IDE ... 48

4.9 Corrective Maintenance Deteksi Dini Kerusakan Busi ... 51

4.9.1 Indikasi dan Penyebab Busi Rusak ... 52

4.10 Uji Severity ... 53

4.11 Kalibrasi Alat Uji ... 54

4.11.1 Diagram alir kalibrasi ... 55

4.11.2 Kalibrasi bentuk waveform ... 56

4.11.3 Kalibrasi Frekuensi (f) ... 57

4.11.4 Kalibrasi tegangan dengan pengambilan data tegangan multimeter dengan osiloskop. ... 60

4.12 Hasil Akhir Rancang Bangun ... 61

4.12.1 Peletakan sensor dan indikator LED ... 61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 64

5.2 Saran ... 64

DAFTAR PUSTAKA ... 65

RIWAYAT HIDUP ... 67

LAMPIRAN ... 69

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 3. 1 Tabel spesifikasi Osiloskop DSO138 ... 27

Tabel 4. 1 Tabel daftar komponen pada rancang bangun sensor ... 29

Tabel 4. 2 Tabel daftar alat yang digunakan pada rancnag bangun ... 30

Tabel 4. 3 Tabel spesifikasi Arduino UNO ... 31

Tabel 4. 4 Jenis dan ukuran kabel ... 40

Tabel 4. 5 Tabel spesifikasi 2N2222 ... 42

Tabel 4. 6 Tabel spesifikasi LED 3mm pada berbagai jenis warna ... 43

Tabel 4. 7 tabel pinout LED ... 49

Tabel 4. 8 Tabel tegangan input dengan tegangan digital yang dihasilkan ... 51

Tabel 4. 9 Tabel kerusakan pada busi ... 52

Tabel 4. 10 Tabel 10x pengambilan data pada 50Hz ... 58

Tabel 4. 11 Pengambilan data 10x pada 100Hz ... 59

Tabel 4. 12 Tabel percobaab pengambilan data tegangan ... 60

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Koil pengapian atau ignition coil ... 4

Gambar 2. 2 Skema diagram kelistrikan CDI ... 6

Gambar 2. 3 ECU bagian atas yang terbuka ... 7

Gambar 2. 4 Ilustrasi sensor arus dengan induksi ... 8

Gambar 2. 5 Sistem sensor induktansi dengan lilitan kawat ... 8

Gambar 2. 6 Siklus langkah mesin pembakaran dalam (otto cycle) ... 9

Gambar 2. 7 Arduino UNO R3 dengan processor ATmega 328 ... 14

Gambar 2. 8 Processor mikrokontroler ATmega 328 ... 15

Gambar 2. 9 Induksi pada koil dan alat ukur tegangan ... 16

Gambar 2. 10 Ilustrasi garis elektromagnetik disekitar kawat arus ... 17

Gambar 2. 11 Sensor arus AC pada kawat konduktor ... 18

Gambar 2. 12 Gambar kabel tembaga model kawat ... 19

Gambar 2. 13 Transformer step down... 20

Gambar 2. 14 Gambar pengkonversian sinyal analog menjadi sinyal digital ... 21

Gambar 2. 15 Input sebuah sinyal analog menjadi rangkaian bit ... 22

Gambar 3. 1 Diagram alir rancang bangun ... 24

Gambar 3. 2 Rancangan dasar desain alat ... 26

Gambar 3. 3 Multimeter Tang Ampere ... 28

Gambar 4. 1 Dimensi board Arduino UNO ... 32

Gambar 4. 2 Relay transistor ... 33

Gambar 4. 3 ADC Converter ... 33

Gambar 4. 4 Spesifikasi GSX – S150 ... 35

Gambar 4. 5 Data spesifikasi koil pengapian ... 37

Gambar 4. 6 uji sensor Induksi pada 60Hz ... 39

Gambar 4. 7 Wrapping wire atau kabel jumper PCB... 40

Gambar 4. 8 Perancangan letak sensor koil induksi ... 41

Gambar 4. 9 2N2222 Transistor ... 42

Gambar 4. 10 LED 3mm ... 44

Gambar 4. 11 Square wave inverting pada kurun waktu 1 sekon ... 45

Gambar 4. 12 Sinyal yang diproses oleh komparator ... 45

Gambar 4. 13 Rapid prototyping ADC converter komparator ... 47

Gambar 4. 14 Gambar contoh tampilan utama Arduino IDE ... 48

Gambar 4. 15 Fungsi if pada program ... 49

Gambar 4. 16 setup redLED adalah indikator LED ... 50

Gambar 4. 17 Fungsi Intterupt yang digunakan ... 50

Gambar 4. 18 Hasil pengukuran Oscilloscope ... 51

Gambar 4. 19 Severity level pada uji severity ... 54

Gambar 4. 20 Diagram alir kalibrasi alat osiloskop ... 55

Gambar 4. 21 Kalibrasi waveform dengan 1KHz square wave ... 56

Gambar 4. 22 Koneksi probe pada terminal 1KHz ... 56

Gambar 4. 23 Proses kalibrasi bentuk waveform pada LCD osiloskop ... 57

Gambar 4. 24 Pengambilan data saat 49.95Hz ... 58

Gambar 4. 25 Probe dengan pinout ADC. ... 60

Gambar 4. 26 Rangkaian dan Board ADC, Arduino, dan transistor LED. ... 61

xiii

Gambar 4. 27 Gambar diagram body gsx – s150 ... 62

Gambar 4. 28 Pemasangan alat pada bagian sayap kanan fairing motor ... 62

Gambar 4. 29 Sensor induksi pada bagian kabel busi (Ditunjukan panah) ... 63

Gambar 4. 30 LED 3mm pada bagian dash suzuki gsx – s150... 63

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran. 1. Gambar skematik perancangan sensor

Lampiran. 2. Gambar diagram skematik rancangan awal ADC

Lampiran. 3. Gambar pengujian sensor dengan kondisi busi terdeteksi mati Lampiran. 4. Sketch Arduino IDE pada sensor.

Lampiran. 5 Surat pernyataan bebas plagiarism