BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1Waktu dan Tempat
Perancangan ini telah dilakukan pada bulan Februari sampai April 2017 di
Sikonek, rumah tinggal Sunggal, dan Perpustakaan Universitas Sumatera Utara.
3.2Alat dan Bahan
3.2.1 Alat yang Digunakan
1. Satu set komputer berfungsi untuk pengelolaan data dan pemrograman
2. Bor listrik berfungsi untuk melubangi material
3. Solder berfungsi untuk mencairakan timah dan menyambung beberapa
komponen elektronik
4. Obeng berfungsi untuk memasang baut dan mur
5. Mesin potong triplek berfungsi untuk memotong triplek dan akrilik
6. Attractor berfungsi sebagai alat penyedot timah pada PCB
3.2.2 Bahan yang Digunakan
Komponen Mekanik
1. Mur dan baut berfungsi sebagai peguat dalam pemasangan komponen pada
papan triplek
2. Akrilik berfungsi sebagai pelindung komponen pada alat
3. Spacer berfungsi sebagai penyanggah antara akrilik dengan triplek
Komponen Elektronik
1. Arduino berfungsi sebagai mikrokontroler
2. Sensor MQ-7 berfungsi untuk mendeteksi kadar gas buang CO
3. LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi untuk menampilkan status kerja
alat
4. Trimpot 103 berfungsi untuk mengatur tingkat kecerahan (intensitas cahaya)
LCD
5. Buzzer berfungsi sebagai tanda peringatan (mengeluarkan bunyi) apabila
kadar gas buang melebihi ambang batas udara bersih
6. LED (Light Emitting Diode) berfungsi sebagai (mengeluarkan cahaya)
apabila kadar gas buang melebihi ambang batas udara bersih
7. Resistor (330 Ω) berfungsi untuk menghambat tegangan yang masuk pada
LED
3.3 Flowchart System Pendeteksi Kadar Gas Buang CO
Gambar 3.1 Flowchart Sistem Pendeteksi Kadar Gas Buang CO
Alat pendeteksi kadar gas buang CO akan aktif apabila diberi supply
tegangan dari powerbank. Kemudian alat akan menginisialisasi port yang ada
pada Arduino (mengidentifikasi atau mengenali port-port Arduino yang terhubung
dengan komponen-komponen yang ada pada rangkaian). Sensor MQ-7 akan
mendeteksi kadar CO ketika diberi inputan berupa gas buang dari sepeda motor
matic. Jika CO yang dideteksi lebih besar dari 300 ppm maka LCD akan
jika CO yang dideteksi lebih kecil dari 300 ppm maka LCD akan menampilkan
kata “AMAN” dan menonaktifkan Buzzer serta LED
3.4 Spesifikasi Sistem
Dalam perancangan alat pendeteksi kadar gas buang sepeda motor,
mikrokontroler Arduino Uno digunakan sebagai komponen utama yang
mengatur komponen lainnya seperti: Sensor MQ-7, LCD, Buzzer dan LED.
Hardware ini dirancang agar mikrokontroler Arduino dapat menerima masukan
dari sensor MQ-7, sehingga fungsi alat untuk mendeteksi kadar gas buang
yang keluar dari sepeda motor tercapai. Hardware pendeteksi kadar gas buang
sepeda motor dirancang sesuai diagram blok yang terdapat pada gambar berkut.
Gambar 3.2 Diagram Blok System Power Supply
Arduino
LCD
Sensor
MQ-7
Buzzer dan
Berdasarkan blok di atas, Arduino menerima masukan yaitu Sensor
MQ-7. Berdasarkan masukan dari sensor tersebut, apabila sensor mendeteksi gas
buang sepeda motor melebihi batas ambang batas udara bersih maka arduino akan
memerintahkan LCD untuk menapilkan kata “BAHAYA” serta menghidupkan
buzzer dan LED.
3.5 Rangkaian Keseluruhan Sistem
Rangkaian keseluruhan sistem dari alat pendeteksi kadar asap sepeda
motor dibagi menjadi 3 bagian yaitu: power supply, bagian input, dan bagian
output. Bagian power supply merupakan input tegangan dari baterai. Bagian input
terdiri dari 1 buah input yaitu sensor MQ-7. Bagian output terdiri dari LCD,
Buzzer, dan LED.
3.5.1 Rangkaian Power Supply
Bagian power supply ini menggunakan Powerbank dengan kapasitas 6000
mAh dan tegangan masukan keluaran sebesar 5 Volt dengan arus 1000 mAh, yang
akan dihubungkan dengan Arduino Uno R3.
Keterangan:
Adaptor dihubungkan dengan Arduino menggunakan kabel downloader
Pada gambar diatas, powerbank berfungsi sebagai pemberi tegangan pada
alat pendeteksi kadar asap sepeda motor yang terhubung dengan arduino melalui
kabel downloader.
3.5.2 Rangkaian Bagian Input
3.5.2.1Rangkaian Sensor MQ-7
Sensor MQ-7 merupakan sensor gas karbon monoksida (CO) yang
berfungsi untuk mengukur konsentrasi gas karbon monoksida (CO). Sensor ini
dipilih karena Sensor ini memiliki sensitivitas tinggi dan waktu respon yang cepat.
Keluaran yang dihasilkan oleh sensor ini adalah berupa sinyal analog. Sensor ini
juga membutuhkan tegangan direct current (DC) sebesar 5V. Sensor ini mampu
mendeteksi kadar nilai karbon monoksida dalam udara dengan cakupan antara
10-10.000 ppm. Sensor MQ-7 akan memberikan peringatan melalui LED dan buzzer
apabila kadar gas buang CO yang dikeluarkan melebihi batas bersih (300 ppm).
Keterangan:
Kaki A0 (analog output) pada sensor MQ-7 dihubungkan ke pin A5 pada
Arduino
Kaki VCC pada MQ-7 dihubungkan ke pin VCC pada Arduino
Kaki GND pada MQ-7 dihubungkan ke pin GND pada Arduino
3.5.3 Rangkaian Bagian Output
3.5.3.1Rangkaian LCD
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal
Display) 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena arduino
dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat
driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan
karakter. Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter
yang tampil.
Dari gambar 3.5, rangkaian ini terhubung ke PB.1 - PB.7, yang merupakan
pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer/Counter, komperator
analog dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial.
Keterangan:
Kaki RS pada LCD dihubungkan ke pin 12 pada Arduino
Kaki RW pada LCD dihubungkan ke pin 11 pada Arduino
Kaki D4 pada LCD dihubungkan ke pin 9 pada Arduino
Kaki D5 pada LCD dihubungkan ke pin 8 pada Arduino
Kaki D6 pada LCD dihubungkan ke pin 7 pada Arduino
Kaki D7 pada LCD dihubungkan ke pin 6 pada Arduino
Kaki E (Enable) pada LCD dihubungkan ke pin 10 pada Arduino
Kaki A (Anoda) pada LCD dihubungkan ke pin VCC pada Arduino
Kaki K (Katoda) pada LCD dihubungkan ke pin GND pada Arduino
3.5.3.2Rangkaian Buzzer
Pada alat pendeteksi kadar asap sepeda motor, keluaran yang digunakan
salah satunya ialah buzzer. Jenis buzzer yang digunakan yaitu Buzzer Putih M,
dapat beroperasi dari tegangan 3V-24V DC. Buzzer kecil dengan ukuran diameter
29 mm dan tinggi 14mm ini memiliki datasheet, apabila V=3V maka I=0.8mA,
V=5V maka I=1.5mA dan V=12V maka I=4.7mA.
Keterangan:
Kaki negatif pada Buzzer dihubungkan ke kaki GND (ground) pada
Arduino
Kaki positif pada Buzzer dihubungkan ke kaki Vin pada Arduino
Pada rangkaian pendeteksi kadar asap sepeda motor, tegangan masukan
yang diberikan sebesar 5 Volt maka dibutuhkan arus sebesar 1.5 miliAmpere.
Alasan pemilihan buzzer jenis ini karena harganya yang murah dan terjangkau
serta bisa langsung dihubungkan ke arduino tanpa komponen tambahan.
3.5.3.3Rangkaian LED
Pada alat ini LED digunakan untuk memancarkan cahaya. LED akan aktif atau
menyala apabila sensor MQ-7 mendeteksi adanya asap sepeda motor yang
melibihi batas kadar udara bersih. Berikut ini adalah rangkaian yang menujukkan
hubungan anatara kipas dengan arduino.
Gambar 3.7 Hubungan Arduino dengan LED
Keterangan:
Kaki positif pada LED dihubungkan ke kaki Vin pada Arduino
3.6 Software pemrograman dan program pendeteksi kadar asap sepeda
motor
3.6.3 Software Arduino.cc 1.6.7
Bahasa C merupakan salah satu bahasa yang cukup popular dan handal
untuk pemrograman mikrokontroler. Dalam melakukan pemrograman
mikrokontroler diperlukan suatu software pemrograman, salah satunya yang
mendukung bahasa c adalah Arduino.cc. Software Arduino.cc hanya digunakan
untuk mikrokontroler keluarga arduino saja.
Gambar 3.8 Software Arduino.cc
3.6.4 Program Pendeteksi Kadar Gas Buang CO
Persiapan pertama sebelum memasukkan program adalah menghubungkan
mikrokontroler arduino dengan PC melalui USB port. Langkah berikutnya adalah
membuka software arduino.cc, langkah selanjutnya adalah penulisan program
pada software, berikut ini adalah program yang di tuliskan pada software.
#include <LiquidCrystal.h>
int LED=4;
lcd.print("Nurhayati Fitri");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("NIM = 142408054");
delay (3000);
Adapun penjelasan lengkap program dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 3.1 Penjelasan Program Per Baris
PROGRAM KETERANGAN
#include <LiquidCrystal.h> Library untuk menggunakan LCD
LiquidCrystal lcd(12, 11, 10, 9, 8, 7, 6); Pin-pin yang terhubung ke Arduino
int LED=4; Variabel untuk LED pada pin 4
int Buzzer=5; Variabel untuk Buzzer pada pin 5
void setup() { Memulai program yang hanya
dijalankan sekali
lcd.begin(16, 2); LCD yang digunakan ukuran 16x2
pinMode(LED,OUTPUT); Menentukan LED sebagai output
pinMode(Buzzer,OUTPUT); Menentukan Buzzer sebagai output
lcd.setCursor(0, 0); Menentukan cursor pada posisi kolom 0
baris 0
lcd.print("Nurhayati Fitri"); Menampilkan tulisan Nurhayati Fitri
lcd.setCursor(0, 1); Menentukan cursor pada posisi kolom 0
baris 1
lcd.print("NIM = 142408054"); Menampilkan tulisan
NIM = 142408054
delay (3000); Waktu tunda dalam menampilkan
program yang berjalan sekali selama 3
detik
} Mengakhiri/menutup program yang
berjalan sekali
void loop() { Memulai program yang dibaca secara
terus-menerus
lcd.clear(); Menghapus data yang ada di LCD
int CO =analogRead(A5); Pin A5 sebagai input sensor CO
lcd.setCursor(0, 0); Menentukan cursor pada posisi kolom 0
baris 0
lcd.print("KadarCO="); Menampilkan tulisan KadarCO=
lcd.setCursor(9, 0); Menentukan cursor pada posisi kolom 9
baris 0
lcd.print(CO); Menampilkan data input sensor CO
lcd.setCursor(13, 0); Menentukan cursor pada posisi kolom
13 baris 0
lcd.print("Ppm"); Menampilkan tulisan Ppm
if(CO > 300) { Jika kondisi CO lebih besar dari 300
digitalWrite(LED,HIGH); Mengirimkan 5V pada pin LED (aktif)
digitalWrite(Buzzer,HIGH); Mengirimkan 5V pada pin Buzzer
(aktif)
delay(100); Waktu tunda aktifnya LED dan Buzzer
digitalWrite(LED,LOW); Mengirimkan 0V pada pin LED (mati)
digitalWrite(Buzzer,LOW); Mengirimkan 0V pada pin Buzzer
lcd.setCursor(0,1); Menentukan cursor pada posisi kolom 0
baris 1
lcd.print(" BAHAYA "); } Menampilkan tulisan BAHAYA
else { Akan menjalankan program apabila if
tidak terpenuhi
digitalWrite(LED,LOW); Mengirimkan 0V pada pin LED (mati)
digitalWrite(Buzzer,LOW); Mengirimkan 0V pada pin Buzzer
(mati)
delay(100); Waktu tunda matinya LED dan Buzzer
lcd.setCursor(0,1); Menentukan cursor pada posisi kolom 0
baris 1
lcd.print(" AMAN "); } Menampilkan tulisan AMAN
delay(200); Waktu tunda menampilkan tulisan
AMAN
} Mengakhiri/menutup program yang
berjalan secara terus-menerus
Setelah pengetikan program selesai langkah selajutnya adalah compile
program untuk memastikan apakah terdapat error atau warning pada program. Jika
tidak terjadi error maka upload program.
Gambar 3.10 Tampilan saat proses compile dan upload
3.7 Rangkaian Hubungan Keseluruhan Sistem Alat
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Rangkaian Sumber Daya
Untuk supply daya pada alat ini digunakan Adaptor. Bagian power supply
ini menggunakan Powerbank dengan kapasitas 6000 mAh dan tegangan masukan
keluaran sebesar 5 Volt dengan arus 1000 mAh. Powerbank berfungsi sebagai
pemberi tegangan pada alat pendeteksi kadar gas buang sepeda motor. Powerbank
dihubungkan dengan alat melalui kabel downloader arduino. Apabila rangkaian
aktif (arus mengalir pada rangkaian alat) maka powerbank berhasil menyupla
tegangan kedalam alat ini. Dan dalam pengujian alat ini, powerbank yang
digunakan dapat mengalirkan arus kedalam alat pendeteksi kadar gas buang CO
pada sepeda motor matic.
4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno
Pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming)
mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan
rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program Arduino.cc. Pada
pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh
Gambar 4.1. Informasi Signature Mikrokontroler Arduino Uno R3
Apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu
singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler Arduino Uno R3bekerja dengan
baik dengan mode ArduinoISP-nya.
4.3 Pengujian Rangkaian Sensor MQ-7
Pengujian sensor MQ-7 dilakukan dengan cara melewatkan gas buang
sepeda motor yang kemudian akan dideteksi oleh sensor tersebut, dan melihat
hasil pembacaan sensor MQ-7 pada tampilan LCD. Dilakukannya pengujian ini
bertujuan, agar mengetahui kondisi baik atau tidaknya sensor untuk digunakan.
Pada alat ini, sensor MQ-7 diaplikasikan sebagai pendeteksi kadar gas buang CO.
Berikut adalah data sensor ketika mendeteksi gas buang CO sepeda motor matic:
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kadar CO terhadap Jarak Uji
Jarak Uji Kadar CO (ppm) Kadar Rata-Rata CO (ppm) Status
0 cm
627
631 Bahaya
632
635
522
Gambar 4.2 Hasil Pengujian Kadar CO terhadap Jarak Uji 631
Dalam pengujian sensor MQ-7 digunakan sebuah sepeda motor matic jenis
honda beat tahun pembuatan 2015 mengunakan bahan bakar bensin dan dalam
keadaan stand by on (tidak diberi tekanan gas).
4.4 Pengujian Rangkaian LCD
Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang
berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa
keterangan. LCD dihubungkan langsung ke pin 12, 11, 10, 7, 6, 5 dan 4 dari
Arduino yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan
dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD.Display karakter pada LCD diatur
oleh pin EN, RS dan RW: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk
memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk
mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low
“0” dan set ( high ) pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah
jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus
data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka
program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi
umum pin RW selalu diberi logika low (0).
Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam
untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke
mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai
berikut:
LiquidCrystal lcd(12, 11, 10, 9, 8, 7, 6);
void setup() {
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("hello, world!");
}
void loop() {
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(millis() / 1000);
}
Dengan dilakukannya pengujian pada alat ini, LCD yang digunakan
berhasil menampilkan kata hello, world!
4.5 Pengujian Rangkaian Buzzer
Pengujian ini dilakukan dengan cara melihat status Buzzer apakah aktif
(bunyi) atau tidak saat sensor MQ-7 mendeteksi adanya kadar gas buang CO pada
sepeda motor matic yang melebihi ambang batas udara bersih. Dari hasil
pengujian didapatkan hasil yaitu disaat sensor MQ-7 mendeteksi adanya kadar gas
buang sepeda motor matic yang melebihi ambang batas udara bersih maka Buzzer
dalam keadaan aktif (mengeluarkan bunyi).
4.6 Pengujian Rangkaian LED
Pengujian ini dilakukan dengan cara melihat status LED apakah aktif
CO pada sepeda motor matic yang melibihi batas udara bersih. Dari hasil
pengujian di dapatkan hasil yaitu disaat sensor MQ-7 mendeteksi adanya gas
buang sepeda motor matic yang melibihi batas udara bersih maka LED dalam
keadaan aktif (mengeluarkan cahaya).
4.7 Gambar Pengujian Alat
Gambar 4.3 Pengujian Alat Dalam Keadaan Bahaya
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari perancangan dan pengujian alat pendeteksi kadar gas buang sepeda
motor dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Prinsip kerja dari alat pendeteksi ini adalah sensor bekerja secara otomatis
mendeteksi gas buang sepeda motor berupa CO, apabila sensor telah
mendeteksi kadar gas buang yang melebihi batas bersih udara maka arduino
yang berfungsi sebagai pengendali pada alat ini akan mengaktifkan buzzer dan
LED serta menampilkan kata “BAHAYA” pada LCD.
2. Sensor MQ-7 merupakan sensor gas karbon monoksida (CO) yang berfungsi
untuk mengukur konsentrasi atau kadar gas karbon monoksida (CO).
3. Pengembangan lebih lanjut dari mikrokontroler Arduino Uno dalam bidang
alat ukur dengan memanfaatkan sensor MQ-7 adalah sebagai pendeteksi dan
pengukuran kadar gas buang CO pada sepeda motor matic. Pendeteksi secara
otomatis pada alat ini memberikan keuntungan pada pengguna karena dapat
mengetahui kondisi sepeda motor melalui kadar gas buang yang
dikeluarkannya, sehingga memudahkan pengguna dalam melakukan perawatan
sepeda motor.
4. Setelah dilakukan pengujian alat pendeteksi kadar gas buang CO pada sepeda
motor matic menggunakan sensor MQ-7 berbasis Arduino Uno bekerja dengan
baik dalam mengukur dan mendeteksi kadar gas buang CO sesuai dengan
5.2 Saran
Dari hasil Proyek ini masih terdapat beberapa kekurangan dan
dimungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut. Oleh karenanya penulis merasa
perlu untuk memberi saran sebagai berikut
1. Penggunaan sensor MQ-7 yang lebih peka akan mempercepat proses
penemuan adanya kandungan CO yang terdapat pada gas buang kendaraan
sepeda motor.
2. Untuk pembuatan alat selanjutnya dikembangkan lagi dengan
menambahkan keluaran tidak hanya melalui LCD, Buzzer dan LED saja
tetapi juga dapat ditambahkan output yang dapat membersihkan udara
