RANCANGAN ALAT PENDETEKSI AROMA MINYAK GORENG MENGGUNAKAN SENSOR MQ-9, TGS2602, TGS2611
MELALUI SISTEM ELECTRONIC-NOSE
LAPORAN TUGAS AKHIR
MELLISA VIRGINIA 182408088
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN 2021
RANCANGAN ALAT PENDETEKSI AROMA MINYAK GORENG MENGGUNAKAN SENSOR MQ-9, TGS2602, TGS2611
MELALUI SISTEM ELECTRONIC-NOSE
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas dan Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya
MELLISA VIRGINIA 182408088
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN 2021
PERNYATAAN ORISINALITAS
RANCANGAN ALAT PENDETEKSI AROMA MINYAK GORENG MENGGUNAKAN SENSOR MQ-9, TGS2602, TGS2611
MELALUI SISTEM ELECTRONIC-NOSE
LAPORAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 16 Juli 2021
MELLISA VIRGINIA 182408088
i
ii RANCANGAN ALAT PENDETEKSI AROMA MINYAK GORENG
MENGGUNAKAN SENSOR MQ-9, TGS 2602, TGS 2611 MELALUI SISTEM ELECTRONIC-NOSE
ABSTRAK
Minyak goreng merupakan bahan makanan yang dikonsumsi di seluruh belahan dunia. Saat minyak goreng digunakan berulang-ulang, saat itu juga kelayakan minyak goreng mulai berkurang sampai tidak layak dikonsumsi. Telah dirancang dan diimplementasikan sebuah alat hidung elektronik yang dapat mendeteksi jenis-jenis aroma minyak goreng dengan menggunakan Sensor MQ-9, TGS 2602 dan TGS 2611. Sebelum aroma dideteksi alat terlebih dahulu dinyalakan selama 20 menit untuk melihat tegangan baseline kemudian sampel minyak goreng dimasukkan.
Data diambil setiap 30 detik selama 20 menit. Rata-rata tegangan baseline secara berturut-turut adalah 0,91 V, 1,03 V dan 0,09 V.
Tegangan keluaran rata-rata pada sampel minyak curah secara berturut-turut adalah 1,17 V, 1,33 V dan 1,13 V. Tegangan keluaran rata-rata pada sampel minyak bekas secara berturut-turut adalah 0,68 V, 0,73 V dan 0,20 V. Tegangan keluaran rata-rata pada sampel minyak kemasan secara berturut-turut adalah 0,83 V, 0,93 V dan 0,49 V .
Kata Kunci: aroma minyak goreng, electronic nose, sensor MQ-9, TGS 2602 dan TGS 2611.
iii THE DESIGN OF THE COOKING OIL AROMA DETECTION TOOL USING MQ-9, TGS 2602, AND TGS 2611 SENSORS THROUGH ELECTRONIC NOSE
SYSTEM
ABSTRACT
Cooking oil is a food ingredient that is consumed in all parts of the world. When cooking oil is used repeatedly, at that time the feasibility of cooking oil begins to decrease until it is not suitable for consumption. An electronic nose device has been designed and implemented that can detect the types of cooking oil aromas using MQ- 9, TGS 2602 and TGS 2611 sensors. Before the aroma is detected, the tool is first turned on for 20 minutes to see the baseline voltage and then the cooking oil sample is inserted. The data is conducted every 30 seconds for 20 minutes. The average baseline voltages are 0.91 V, 1.03 V, and 0.09 V, respectively. The average output voltages of the bulk cooking oil sample are 1.17 V, 1.33 V, and 1.13 V. The average output voltages of the used cooking oil are 0.68 V, 0.73 V, and 0.20 V. The average output voltages of the simple-packaged cooking oil are 0.83 V, 0.93 V, and 0.49 V, respectively.
Keywords: cooking oil aroma, electronic nose, MQ-9 sensor, TGS 2602 and TGS 2611.
v
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah Karunia-Nya Penulisa dapat menyelesaikan penyusunan laporan Tugas Akhir ini dengan judul Rancangan Alat Pendeteksi Aroma Minyak Goreng Menggunakan Sensor MQ-9, TGS2602, TGS2611 Melalui Sistem Electronic-Nose.
Terima Kasih Penulis sampaikan kepada Bapak Yuan Alfinsyah Sihombing, S.Pd., M.Sc selaku pembimbing yang telah meluangkan waktunya selama penyusunan laporan tugas akhir ini. Terima kasih kepada Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc dan Bapak Drs. Aditia Warman M.Si selaku Ketua Program Studi dan Sekertaris program studi D3 Fisika FMIPA-USU Medan, dekan dan wakil dekan FMIPA USU, seluruh staf dan dosen Program Studi D3 Fisika FMIPA USU, pegawai dan rekan-rekan kuliah. Akhirnya tidak terlupakan kepada Ibu dan keluarga yang selama ini memberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan. Semoga Tuhan Yang Maha Esa dapat membalasnya.
Penulis sadar bahwa tugas akhir ini belum sempurna dan masih banyak hal yang dapat diperbaiki. Kritik dan saran dari semua pihak sangat membantu penulis untuk pengembangan lebih lanjut. Penulis berharap tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi banyak pihak. Penulis juga berharap tugas akhir ini dapat dikembangkan lebih lanjut untuk kemajuan industri kedepannya.
Medan, 16 Juli 2021
MELLISA VIRGINIA
vi DAFTAR ISI
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR TABEL viii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah
1.3 Batasan Masalah 1.4 Tujuan
1.5 Manfaat
1.6 Sistematika Penulisan
1 3 4 4 4 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1 Sistem Electronic Nose 2.2 Sensor TGS
2.3 Sensor TGS 2611 2.4 Sensor TGS 2602 2.5 Sensor MQ-9
2.6 Mikrokontroler Aruino Nano 2.7 LCD
2.8 Adaptor 12 V 2.9 Minyak Goreng
6 7 8 10 11 13 16 18 18
BAB III METODE PENELITIAN 20
3.1 Diagram Blok Sistem dan Cara Kerja Sistem 3.2 Perancangan Antar Muka Setiap Blok Diagram
3.2.1 Perancangan Antar Muka Sistem Sensor dengan Arduino Nano
3.2.2 Perancangan Antar Muka Adaptor 12 V dengan Arduino Nano
3.2.3 Perancangan Antar Muka LCD dengan Arduino Nano 3.3 Pengujian Komponen
3.3.1 Pengujian Sensor MQ-9, TGS 2602 dan TGS 2611 3.3.2 Pengujian Rangkaian LCD
3.3.3 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler 3.3.4 Pengujian Rangkaian Power Supply 3.4 Pengujian Sistem yang Dibuat
3.5 Flowchart Alat
20 21 21 21 22 23 23 23 25 25 26 28
vii
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 29
4.1 Pengukuran dan Hasil Pengukuran Sistem 4.1.1 Hasil Pengukuran Sistem
4.2 Gambar Fisik Keseluruhan Alat
29 29 36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 37
5.1 Kesimpulan 5.2 Saran
37 37
DAFTAR PUSTAKA 38
viii DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar Judul Halaman
2.1 Bentuk fisik sensor TGS (a) TGS 2611, (b) TGS 2620, (c) TGS 2602 dan (d) TGS 813
8 2.2 (a) Tampak depan sensor TGS 2611, (b) tampak
belakang sensor TGS 2611
9
2.3 Konfigurasi pin pada modul sensor TGS 2611 9
2.4 (a) Tampak depan sensor TGS 2602, (b) tampak belakang sensor TGS 2602
10 2.5 Konfigurasi pin pada modul sensor TGS 2602 11 2.6 (a) Tampak depan sensor MQ-9 (b) tampak belakang
sensor MQ-9
12
2.7 Konfigurasi pin pada modul sensor MQ-9 12
2.8 Bentuk fisik arduino nano 13
2.9 Bentuk fisik LCD 17
2.10 Bentuk fisik adaptor 18
3.1 Diagram Blok 20
3.2 Rangkaian antar muka sensor gas dengan ardino nano 21
3.3 Rangkaian arduino nano dan adaptor 22
3.4 Rangkaian arduino dan LCD 23
3.5 Pengujian LCD 24
3.6 Keluaran pada alat 28
3.7 Flowchart alat 28
4.1 Diagram tegangan baseline 34
4.2 Diagram tegangan keluaran minyak curah 35
4.3 Diagram tegangan keluaran minyak goreng bekas 35 4.4 Diagram tegangan keluaran minyak goreng kemasan 36
4.5 Bentuk fisik alat 36
ix DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel Judul Halaman
2.1 Spesifikasi arduino nano 14
3.1 Pengujian sensor MQ-9, TGS 2602 dan TGS 2611 23
3.2 Pengukuran pin IC LCD 25
3.3 Pengujian rangkaian mikrokontroler 25
3.4 Pengujian power supply 25
4.1 Data nilai tegangan keluaran sensor sebelum pengujian sampel
29 4.2 Data nilai tegangan keluaran sensor pada minyak goreng
curah
30 4.3 Data nilai tegangan keluaran sensor pada minyak goreng
bekas
32 4.4 Data nilai tegangan keluaran sensor pada minyak goreng
kemasan
33
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Electronic nose disingkat dengan e-nose yang merupakan sistem penciuman buatan untuk menganalisis, mengenali dan mendeteksi bau yang sederhana maupun kompleks dan senyawa yang menguap (Zakaria, 2012). Sari dkk (2018) membuat rancang bangun sistem e-nose yang terdiri dari 4 sensor gas, yaitu TGS822 (alkohol), TGS826 (amonia), TGS2600 (kontaminasi udara), dan TGS2602 (kontaminasi udara). Sistem e-nose ini digunakan untuk melihat respon sensor terhadap urin positif kanker payudara, negatif kanker payudara dan air.
Data keluaran ke empat sensor diolah menggunakan modul mikrokontroler Arduino Uno, disimpan dan ditampilkan pada personalcomputer menggunakan perangkat lunak LabVIEW. Sistem e-nose ini diujikan menggunakan 7 sampel (3 terhadap urin positif kanker payudara, 3 urin negatif kanker payudara dan air).
Setiap sampel diujikan sebanyak 9 kali pengujian yang dilakukan selama 3 hari dengan setiap harinya sebanyak 3 kali pengujian. Hasil pengolahan akhir menunjukan bahwa sistem e-nose ini dapat membedakan antara sampel urin positif kanker, urin negatif kanker dan air terlihat dari pola radar yang terbentuk dari keempat sensor (Sari dkk, 2018).
Azwardi dkk (2016) telah melakukan penelitian untuk mengukur tingkat kemurnian premiun standar PT Pertamina dengan premium yang telah tercampur dengan sejumlah cairan tertentu yang menyebabkan tekanan uap premium meningkat. Maka digunakan Sensor Gas TGS 2620. Sensor Gas TGS 2620 digunakan pada temperatur kamar. Kemudian Sensor Gas TGS 2620 digunakan untuk menentukan tingkat kemurnian premium yang didapat.
E-nose juga digunakan untuk menentukan jenis kayu Jati dan Mahoni dengan mendeteksi aroma dari jenis kayu tersebut. Kayu memiliki bau dan rasa yang mudah hilang ketika kayu itu di simpan di luar ruangan dan terkena udara luar. Maka dilakukan penilitian untuk mendeteksi eroma kayu sesuai dengan yang dibutuhkan untuk perabot, bahan bangunan dan lain-lain. Sensor TGS 2602 dan
2
TGS 2600 yang digunakan untuk mampu mendeteksi aroma kayu tersebut (Muzawi dkk, 2019).
Nasir (2016) merancang Sensor gas yang digunakan untuk memonitoring bau tahu yang berfomalin dan tanpa formalin berbasis e-nose dengan menggunakan metode Principal Component Analysis (PCA). Selama 5 hari perkembangan bau tahu diukur aromanya menggunakan larik sensor gas yang terdiri dari 9 sensor gas. Selanjutnya data tegangan keluaran larik sensor gas diklasifikasi dengan menggunakan metode PCA. Hasil monitoring tahu yang diberikan formalin mengalami perlambatan pembusukan sedangkan yang tidak diberi formalin lebih cepat mengalami pembusukan (Nasir, 2016).
Soedarmaji (2011) Merancang bangun sistem identifikasi kematangan buah tropika berbasis penciuman elektronik (e-nose) menggunakan deret sensor gas semikonduktor SnO2 menggunakan jaringan syaraf tiruan. Dalam penelitian digunakan deret 5 sensor seri TGS: TGS2600, TGS2602, TGS813, TGS2611, dan TGS2612. Hasil penelitian menunjukkan respon keluaran sensor berbeda-beda untuk tiap tingkat kematangan buah. Persentase keberhasilan identifikasi kematangan buah jeruk sebesar 93.75%, stroberi sebesar 75%, dan tomat 81.25%.
Secara keseluruhan persentase keberhasilan sistem dalam mendeteksi tingkat kematangan buah (jeruk, stroberi, dan tomat) adalah sebesar 83.33% (Soedarmaji dan Ediati, 2011).
Kresnawaty, dkk (2020) menggunakan e-nose untuk menganalisis senyawa yang terbentuk pada kultur Ganoderma murni. Penelitian ini menggunakan sistem kemonmetri PCA tanpa pengawasan. Mesin Support Vector Machine (SVM) mengolah data e-nose sehingga mempu membedakan aroma antara Ganoderma bononense CSB, G. boninense 'Rejosari', dan G. lucidum dengan tingkat akurasi 99,64%. E-nose mampu membedakan dengan akurasi tinggi (90,95%) dari setiap tingkat infeksi meskipun masih ada irisan di antara sampel akar (Kresnawaty dkk, 2020).
Hardoyono (2017) Telah melakukan penelitian pengembangan instrumen larik sensor aromatik untuk deteksi alkohol pada parfum. Penelitian dilakukan dengan mengembangan larik sensor menggunakan 8 sensor berbahan semikonduktor oksida logam. Jenis sensor yang digunakan dalam penelitian ini
3
terdiri dari TGS 813, TGS 822, TGS 2600, TGS 826, TGS 2611, TGS 2620, TGS 2612 dan TGS 2602. Pola respon dari 8 sensor membentuk pola larik sensor yang digunakan untuk mendeteksi aroma 2 kelompok sampel parfum yang dibuat dari minyak atsiri jahe. Kelompok sampel pertama merupakan minyak atsiri jahe murni tanpa tercampur alkohol.
Kelompok sampel kedua dibuat dari minyak atsiri jahe yang dicampur dengan alkohol dengan kadar 0,02 M. Hasil perekaman data menunjukkan bahwa instrumen yang dikembangkan mampu membedakan kelompok sampel pertama dengan kelompok sampel kedua. Analisis data menggunakan metode PCA menunjukkan bahwa instrumen mampu membedakan kelompok parfum terkontaminasi alkohol 0,2 M dengan kelompok parfum bebas alkohol dengan akurasi 100%. (Hardoyono, 2017).
Sihombing dan Ritonga (2021) merancang pendeteksi aroma minyak goreng untuk membedakan aroma minyak goreng yang banyak dikonsumsi masyarakat. Alat ini dibuat dengan menggunakan sensor gas TGS2611 sebagai sistem hidung elektronik. Hasil penelitian menunjukkan rata-rata tegangan keluaran sensor gas yang dihasilkan adalah 172,3 mV, 204,8 mV, dan 181,4 mV untuk sampel minyak goreng kemasan, minyak goreng curah, dan minyak goreng bekas. Hasil tersebut menunjukkan bahwa minyak goreng curah memiliki respon tertinggi. Sedangkan minyak goreng kemasan memiliki respon yang paling rendah (Sihombing dan Ritonga, 2021).
Tugas akhir ini, peneliti membuat RANCANGAN ALAT PENDETEKSI AROMA MINYAK GORENG MENGGUNAKAN SENSOR MQ-9, TGS2602, TGS2611 MELALUI SISTEM ELECTRONIC-NOSE. Penelitian ini bertujuan untuk melihat respon Sensor tambahan MQ-9 dan TGS 2602 dan membandingkan dengan TGS 2611.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas,rumusan masalah pada penilitian ini adalah:
1. Apakah sensor e-nose dapat digunakan sebagai pendeteksi aroma minyak goreng?
2. Bagaimana rancangan alat pemisah jenis jenis aroma minyak goreng?
4
1.3 Batasan Masalah
Mengingat keterbatasan waktu dan untuk menghindari topik yang tidak perlu, maka penulis membatasi pembahasan pembuatan alat ini. Adapun permasalahannya adalah:
1. Sensor yang digunakan adalah MQ-9, TGS 2602 dan TGS 2611 yang berfungsi sebagai mendeteksi adanya gas atau aroma lainnya.
2. Alat ini diterapkan dan dioperasikan di ruangan tertutup.
1.4 Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Memanfaatkan sensorportable electronic nose sebagai pendeteksi aroma minyak goreng.
2. Mengetahui cara kerja alat pemisah jenis-jenis aroma minyak goreng.
1.5 Manfaat
Manfaat dari penulisan Laporan Projek ini adalah:
1. Melatih kemampuan mahasiswa untuk membuat suatu teknologi yang dapat digunakan di kehidupan sehari hari.
2. Untuk Mengetahui cara guna sensor Portable Electronic Nose.
3. Untuk mengidentifikasi kelayakan miinyak goreng dari aromanya secara spesifik.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan tugas proyek ini, penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari:
1. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang pemilihan judul, rumusan masalah,batasan masalah, tujuan praktik proyek, dan sistematika penulisan.
5
2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bagian tinjauan pustaka berisikan informasi yang sudah dilaporkan dan sangat erat kaitannya dengan kajian penilitian yang dilakukan terutama sekali berkenan dengan penelitian.
3. BAB III METODE PENELITIAN
Bagian ini menjelaskan bagaimana oenelitian dilakukan untuk mendapatkan hasil sesuai dengan tujuan yang telah diterapkan.
4. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bagian ini berisikan data hasil penelitian yang telah diolah dan pembahasan dari hasil penelitian yang diperoleh.
5. KESIMPULAN DAN SARAN
Bagian kesimpulan disiapkan dlam bentuk poin-poin sesuai dengan hasil penelitian dan pembahasan.Untuk merumuskan kesimpulan harus merujuk kepada tujuan penelitian.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Electronic Nose
Hidung elektronik (e-nose) adalah mesin yang dirancang untuk mendeteksi dan membedakan antara bau kompleks dengan menggunakan array sensor.Sensor Array terdiri dari luas disetel (non-spesifik) sensor yang terbuat dari berbagai bahan biologis atau kimia bau-sensitif.Stimulus bau menghasilkan sidik jari yang khas (atau bau-print) dari array sensor.Pola atau sidik jari dari bau diketahui digunakan untuk membangun database dan melatih sistem pengenalan pola sehingga bau yang tidak diketahui kemudian dapat diklasifikasikan dan diidentifikasi (Peris dan Gilbert, 2013).
Sistem Indra penciuman manusia dibagi menjadi tiga lapisan yaitu: (1) Lapisan sel penciuman sekitar satu milyar sel, (2) Vesikel penciuman berfungsiuntuk meregulasi, menguatkan dan mengendalikan pesan dari sel penciuman dan (3) Pusat penciuman di otak yang bertanggung jawab mendefinisikan sinyal danmengklasifikasi jenis aroma yang tercium (Chi dan Huang, 2008).Tahapan-tahapan dalam sistem hidung elektronik adalah penciuman aromaoleh larik sensor, prapemrosesan sinyal dan pemrosesan oleh sistem pengenalanpola. Awalnya, aroma yang akan dideteksi dipaparkan ke larik sensor.
Sensor-sensor ini hampir sama fungsinya dengan sel penciuman manusia. Data analog dari sensor akan diubah menjadi data digital oleh analogtodigitalconverter(ADC) untuk disimpan ke komputer dan dianalisa lebih lanjut. Data dari ADC akan diprapemroseskan terlebih dahulu. Prapemrosesan berfungsi untuk menyiapkan sinyal agar dapat dengan mudah diolah oleh mesin pengenalan pola. Tahapan ini fungsinya hampir sama dengan lapisan vesikel pada Indra penciuman manusia. Tahap akhir adalah pemrosesan oleh sistem pengenalan pola.Bagian ini bertujuan untuk mengklasifikasi dan memprediksi sampel yang tidak diketahui jenisnya.Fungsi bagian ini analog dengan fungsi pusat penciuman di otak(Phaisangittisagul dan Nagle 2011).
Jenis sensor yang paling sering digunakan di EN adalah sensor logam oksida, polimer, dan sensor berbasis piezoelektrik, seperti sensor gelombang
7
akustik Bulk atau permukaan sensor gelombang akustik. Semua jenis sensor menggunakan prinsip dasar yang umum: interaksi senyawa volatil dengan permukaan sensor menyebabkan perubahan sifat fisik (konduktivitas, resistansi, dan frekuensi) dari sensor, yang diukur (Fend, dkk, 2005).
Biasanya hidung elektronik terdiridari tiga unsur: (1) array sensor yang terkena volatil, (2) konversi sinyal sensor ke format yang mudah dibaca, dan (3) perangkat lunak analisis data untuk menghasilkan output karakteristik yang berhubungan dengan bau yang dihadapi. Output dari array sensor dapat ditafsirkan melalui berbagai metode seperti algoritma pengenalan pola, principle component analysis (PCA), analisis fungsi diskriminan, cluster analysis (CA), dan jaringan saraf tiruan untuk membedakan antara sampel (Turner dan Magan 2004).
2.2 Sensor TGS
TGS merupakan singkatan dari Taguchi Gas Sensor yang merupakan Sensor gas yang diproduksi oleh Figaro Inc. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemakaian sensor gas pada sistem robot adalah sensor gas tersebut harus memiliki sensitifitas yang tinggi, memiliki respon yang cepat, pemakaian daya yang kecil serta bentuk yang sederhana.Sensor TGS merupakan sebuah sensor kimia yang digunakan untuk mendeteksi gas tertentu.TGS mempunyai sebuah tahanan sensor yang nilainya bergantungpada keberadaan oksigen. Bahan sensor pada sensor gas TGS adalah metal oxide Sn. Dengan meningkatnya keberadaan oksigen pada lapisan tinoxideakan meningkatkan level potential barrier (level penghalang potensial) yang juga meningkatkan nilai tahanan dari sensor (Figaro, 2003).
Sensor gas adalah sensor yang befungsi untuk mengukur senyawa gas polutan yang ada di udara seperti karbon monoksida, hidrokarbon, nitrooksida, dan lain-lain.Sudah semakin banyak dipasaran telah beredar pengindra gas semikonduktor.Tentunya dibedakan oleh sensitivitas sensor tersebut, semakin mahal maka sensitivitas semakin bagus.Pengindra gas tersebut bekerja dengan semakin tinggi konsentrasi gas maka resistansinya semakin rendah.Banyak sekali tipe sensor gas yang digunakan dan tersedia dipasaran, seperti sensor gas yaitu tipe TGS 2611, TGS 2602, TGS 2620 dll.Sensor gas secara umum mendeteksi
8
perubahan kimiawi yang terjadi dalam ruangan sensor tersebut, sehingga biasanya sensor seperti ini ditempatkan pada ruangan tertutup.
(a) (b) (c) (d)
Gambar 2.1 Bentuk fisik sensor TGS (a) TGS 2611, (b) TGS 2620, (c) TGS 2602 dan (d) TGS 813 (Sumber: http://elektronika-dasar.web.id).
Sensor gas secara umum mendeteksi perubahan kimiawi yang terjadi dalam ruangan sensor tersebut, sehingga biasanya sensor seperti ini ditempatkan pada ruangan tertutup. Sensor gas adalah sensor yang befungsi untuk mengukur senyawa gas polutan yang ada di udara,seperti karbon monoksida, hidrokarbon, nitrooksida, dan lain-lain. Sudah semakin banyak dipasaran telah beredar pengindra gas semikonduktor.Tentunya dibedakan oleh sensitivitas sensor tersebut, semakin mahal maka sensitivitas semakin bagus.Pengindra gas tersebut bekerja dengan semakin tinggi konsentrasi gas maka resistansinya semakin rendah (Schiffman et al, 2003).
2.3 Sensor TGS 2611
Sensor gas TGS 2611 adalah sensor gas yang memiliki sensitifitas tinggi terhadap adanya konsentrasi gas methane disekitar sensor tersebut. Sensor gas TGS 2611 ini akan memberikan perubahan resistansi apabila mendeteksi adanya gas methane disekitar sensor. Sensor gas TGS2611 memiliki konsumsi arus yang rendah sehinga dapat digunakan dalam waktu yang lama.Konsumsi arus utama dari sensor gas TGS 2611 adalah pada bagian heater sensor yaitu 56 mA.
9
Sensor gas TGS 2611 ini memiliki bentuk fisik yang kecil sehingga dapat digunakan dalam perlatan detektor gas yang praktis.Sensor gas TGS 2611 ini membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt yang digunakan untuk mengoperasikan heater pada sensor gas dan memberikan output perubahan tegangan dari perubahan resistansi pada sensor gas TGS2611 tersebut. Sensor gas TGS 2611 ini menggunakan heater dalam bekerja, heater sensor gas TGS 2611 ini dioperasikan menggunakan tegangan DC +5 volt.
(a) (b)
Gambar 2.2 (a) Tampak depan sensor TGS 2611, (b) tampak belakang sensor TGS 2611 (Sumber: http://elektronika-dasar.web.id).
Pada modulini, terdapat 4 pin yang akan dihubungkan pada rangkaian mikrokontroler seperti tampak pada gambar berikut ini:
Gambar 2.3 Konfigurasi pin pada modul sensor TGS 2611 (Sumber:
http://elektronika-dasar.web.id).
10
Fungsi dan hubungan dari tiap pin adalah sebagai berikut:
o Vcc: Dihubungkan pada power supply 5V DC. Berfungsi sebagai supply daya untuk modul.
o GND: Dihubungkan pada GND power supply, berfungsi sebagai supply daya untuk modul
o A0: dihubungkan pada pin analog mikrokontroler. Pin ini merupakan jalur data output dari sensor
o D0: Tidak dihubungkan kemikrokontroler. Pin ini merupakan output digital dari sensor sebagai hasil dari komparasi oleh rangkaian komparator pada modul. Pada alat ini, pin ini tidak digunakan.
2.4 Sensor TGS 2602
Elemen penginderaan terdiri dari lapisan semikonduktor logam cxide yang ditempatkan pada substrat akumina dari chip penginderaan bersama dengan pemanas terintegrasi. Dalam kondisi gas yang dapat dideteksi, kondusivitas sensor meningkat tergantung pada konsentrasi gas di udara. Rangkaian listrik yang sederhana dapat mengubah perubahan kondukavitas menjadi sinyal keluaran yang sesuai dengan konsentrasi gas.
(a) (b)
Gambar 2.4 (a) Tampak depan sensor TGS 2602, (b) tampak belakang sensor TGS 2602 (Sumber: http://elektronika-dasar.web.id).
Pada modul ini, terdapat 4 pin yang akan dihubungkan pada rangkaian mikrokontroler seperti tampak pada gambar berikut ini:
11
Gambar 2.5 Konfigurasi pin pada modul sensor TGS 2602 (Sumber:
http://elektronika-dasar.web.id)
Fungsi dan hubungan dari tiap pin adalah sebagai berikut:
o Vcc: Dihubungkan pada power supply 5V DC. Berfungsi sebagai supply daya untuk modul.
o GND: Dihubungkan pada GND power supply, berfungsi sebagai supply daya untuk modul
o A0: dihubungkan pada pin analog mikrokontroler. Pin ini merupakan jalur data output dari sensor
o D0: Tidak dihubungkan kemikrokontroler. Pin ini merupakan output digital dari sensor sebagai hasil dari komparasi oleh rangkaian komparator pada modul. Pada alat ini, pin ini tidak digunakan.
2.5 Sensor MQ-9
Sensor MQ-9 merupakan sensor asap yang digunakan dalam peralatan untuk mendeteksi kadar gas, salah satunya karbon monoksida (CO). Struktur dan konfigurasi MQ-9 sensor gas ditunjukkan pada Gambar 2.Sensor disusun oleh mikro AL2O3 tabung keramik, Tin Dioksida (SnO2) lapisan sensitif, elektroda pengukuran dan pemanas yang terbuat dari bahan plastik dan stainless steel bersih. MQ-9 terdiri dari 6 pin, 4 digunakan untuk mengambil sinyal, dan 2 lainnya digunakan untuk menyediakan arus pemanasan.Nilai resistansi MQ-9 adalah perbedaan untuk berbagai jenis dan berbagai konsentrasi gas. Kalibrasi dilakukan dengan detektor untuk CO sebesar 200 ppm di udara dan menggunakan
12
nilai resistansi beban (RL) sekitar 10 kΩ (5 kΩ sampai 47 kΩ) (Yendri dkk, 2017).
(a) (b)
Gambar 2.6 (a) Tampak depan sensor MQ-9 (b) tampak belakang sensor MQ-9 (Sumber: http://elektronika-dasar.web.id.)
Pada modul ini, terdapat 4 pin yang akan dihubungkan pada rangkaian mikrokontroler seperti tampak pada gambar berikut ini:
Gambar 2.7 Konfigurasi pin pada modul sensor MQ-9 (Sumber:
http://elektronika-dasar.web.id).
Fungsi dan hubungan dari tiap pin adalah sebagai berikut:
o Vcc: Dihubungkan pada power supply 5V DC. Berfungsi sebagai supply daya untuk modul.
13
o GND: Dihubungkan pada GND power supply, berfungsi sebagai supply daya untuk modul
o A0: dihubungkan pada pin analog mikrokontroler. Pin ini merupakan jalur data output dari sensor
o D0: Tidak dihubungkan kemikrokontroler. Pin ini merupakan output digital dari sensor sebagai hasil dari komparasi oleh rangkaian komparator pada modul. Pada alat ini, pin ini tidak digunakan.
2.6 Mikrokontroler Arduino Nano
Arduino Nano adalah salah satu varian dari produk board mikrokontroller keluaran Arduino. Arduino Nano adalah board Arduino terkecil, menggunakan mikrokontroller Atmega 328 untuk Arduino Nano 3.x dan Atmega168 untuk Arduino Nano 2.x. Varian ini mempunyai rangkaian yang sama dengan jenis Arduino Duemilanove, tetapi dengan ukuran dan desain PCB yang berbeda.Arduino Nano tidak dilengkapi dengan soket catudaya, tetapi terdapat pin untuk catu daya luar atau dapat menggunakan catu daya dari mini USB port.
Gambar 2.8 Bentuk fisik arduino nano (Sumber:
http://www.aksesoriskomputerlampung.com).
14
Tabel 2.1 Spesifikasi arduino nano
Spesifikasi Keterangan
Microcontroller Operasi Voltage Input Voltage Input Voltage
I/O
Analog Input Pins Arus Flash Memory
Bootloader Eeprom Kecepatan
Length Width Weight
Atmega328 5 V 7-12 V 6-20 (Limits) 14 Pin (6 Pin untuk PWM)
6 40 mA 32 Mbyte SRAM 2 Kb
1 t 16 MHz
4,5 mm 18 mm 5 gram
Arduino nano dapat diaktifkan melalui koneksi USB Mini-B, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan belum teregulasi antara 6-20 Volt yang dihubungkan melalui pin 30 atau pin VIN, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan teregulasi 5 volt melalui pin 27 atau pin 5V. Sumber daya akan secara otomatis dipilih dari sumber tegangan yang lebih tinggi. Chip FTDI FT232L pada Arduino Nano akan aktif apabila memperoleh daya melalui USB, ketika Arduino Nano diberikan daya dari luar (Non-USB) maka Chip FTDI tidak aktif dan pin 3.3V pun tidak tersedia (tidak mengeluarkan tegangan), sedangkan LED TX dan RX pun berkedip apabila pin digital 0 dan 1 berada pada posisi HIGH.Arduino Nano didesain dan diproduksi oleh Gravitech.Arduino Nano mempunyai 14 pin digital input/output 6 di antaranya dapat digunakan sebagai keluaran PWM, 6 masukan analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino Nano memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya.
ATmega328 memiliki flash memory sebesar 32 KB, (dengan 2 KB digunakan untuk bootloader) dan memiliki 2 KB memory pada SRAM dan 1 KB pada EEPROM.Masing-masing dari 14 pin digital pada Arduino Nano dapat
15
digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Semua pin beroperasi pada tegangan 5 volt.
Setiap pin dapat memberikan atau menerima arus maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (yang terputus secara default) sebesar 20-50 KOhm.
Selain itu beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu:
1. Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip FTDI USB-to-TTL Serial.
2. External Interrupt (Interupsi Eksternal): Pin 2 dan pin 3 ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubahan nilai.
3. PWM : Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite(). Jika pada jenis papan berukuran lebih besar (misal: Arduino Uno), pin PWM ini diberi simbol tilde atau “~” sedangkan pada Arduino Nano diberi tanda titik atau strip.
4. SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI. Sebenarnya komunikasi SPI ini tersedia pada hardware, tapi untuk saat belum didukung dalam bahasa Arduino.
5. LED : Pin 13. Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano. LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin diset bernilai HIGH, maka LED menyala, dan ketika pin diset bernilai LOW, maka LED padam.
Arduino Nano memiliki 8 pin sebagai input analog, diberi label A0 sampai dengan A7, yang masing-masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default pin ini dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan fungsi analogReference(). Pin Analog 6 dan 7 tidak dapat digunakan sebagai pin digital. Selain itu juga, beberapa pin memiliki fungsi yang dikhususkan, yaitu:
1. I2C : Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL). Yang mendukung komunikasi I2C (TWI) menggunakan perpustakaan Wire.
16
2. AREF : Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference().
3. RESET : Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino.
Arduino Nano memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, dengan Arduino lain, atau dengan mikrokontroler lainnya. ATmega168 dan ATmega328 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5 Volt), yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan pin 1 (TX). Sebuah chip FTDI FT232RL yang terdapat pada papan Arduino Nano digunakan sebagai media komunikasi serial melalui USB dan driver FTDI (tersedia pada software Arduino IDE) yang akan menyediakan COM Port Virtual (pada Device komputer) untuk berkomunikasi dengan perangkat lunak pada komputer. Perangkat lunak Arduino termasuk didalamnya serial monitor memungkinkan data tekstual sederhana dikirim ke dan dari papan Arduino. LED RX dan TX yang tersedia pada papan akan berkedip ketika data sedang dikirim atau diterima melalui chip FTDI dan koneksi USB yang terhubung melalui USB komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1).
2.7 LCD
Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah display yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian depan panel LCD yang terdiri dari banyak dot atau titik LCD dan mikrokontroler yang menempel di bagian belakang panel LCD yang fungsinya untuk mengatur titik-titik LCD sehingga dapat menampilkan huruf, angka, dan simbol khusus yang dapat terbaca. Penulis menggunakan LCD yaitu M1632, yang mana digunakan untuk menampilkan hasil proses dari Arduino ATMega 328 yang diinginkan. LCD ini hanya memerlukan daya yang kecil dan tegangan yang dibutuhkan juga rendah +5V.
17
Gambar 2.9 Bentuk fisik LCD (Sumber: http://elektronika-dasar.web.id).
Dalam modul LCD terdapat mikrokontroler yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD. Mikrokontroler pada suatu LCD dilengkapi dengan memori dan register, memori yang digunakan adalah:
a. DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan .
b. CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat berubah-ubah sesuai dengan keinginan.
c. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD.
Register kontrol yang terdapat dalam suatu LCD di antaranya adalah:
a. Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD dapat dibaca pada saat pembacaan data.
b. Register data yaitu register menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
18
2.8 Adaptor 12 V
Adaptor adalah sebuah perangkat berupa rangkaian elektronika untukmengubah tegangan listrik yang besar menjadi tegangan listrik lebih kecil, ataurangkaian untuk mengubah arus bolak-balik (arus AC) menjadi arus searah (arusDC). Adaptor/ power supply merupakan komponen inti dari peralatan elektronik.Adaptor digunakan untuk menurunkan tegangan AC 220 volt menjadi kecil antara 3volt sampai 12 volt sesuai kebutuhan alat elektronika. Terdapat 2 jenis adaptorberdasarkan sistem kerjanya, adaptor sistem trafo step down dan adaptor sistem trafo step up. Adapun fungsi adaptor adalah untuk merubah arus AC menjadi arus DC dengan besar tegangan tertentu sesuai yang dibutuhkan.
Gambar 2.10 Bentuk fisik adaptor (Sumber: https://elekkomp.blogspot.com).
2.9 Minyak Goreng
Minyak merupakan bagian penting dalam diet manusia dan produksinyameningkat dalam satu dekade terakhir karena konsumsi yang besar, minyak banyak digunakan di industri karena nutrisinya dan pengaruhnya terhadap rasa dan aroma produk makanan. Salah satu jenis minyak nabati yang banyak digunakan dalam proses pengolahan makanan adalah minyak sawit.
Minyak sawit berasal dari ekstraksi mesokarp buah kelapa sawit yang dilanjutkan tahap pemurnian dan tahap fraksinasi. Minyak sawit banyak digunakan karena harganya yang murah, tersedia dalam jumlah banyak dan stabilitas terhadap oksidasi yang tinggi. Data dari oil world tahun 2013 menunjukkan konsumsi minyak sawit pada tahun 2012 adalah 52,1 juta ton.
Menurut Taufik dan Seftiono (2018) minyak sawit banyak digunakan dalam proses penggorengan makanan, selain minyak jagung, minyak biji kapas, minyak kedelai dan minyak kanola.Minyak goreng adalah bahan pangan dengan
19
komposisi utama trigliserida yang berasal dari bahan nabati dengan atau tanpa perubahan kimiawi termasuk hidrogenasi, pendinginan dan telah melalui proses rafinasi atau pemurnian yang digunakan untuk menggoreng, Minyak goreng merupakan salah satu kebutuhan pokok masyarakat dalam memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari.Minyak goreng yang dikonsumsi sehari-hari sangat erat kaitannya dengan kesehatan.Terdapat dua jenis minyak goreng yaitu, minyak goreng curah, minyak goreng kemasan dan minyak bekas.
Oleh karena itu e-nose di sini sebagai pendeteksi aroma minyak berdasarkan merek atau kualitas. Standar mutu memiliki pengaruh yang penting untuk mengetahui minyak tersebut dapat dikatakan bermutu baik atau tidak.
Untuk menentukan suatu standar mutu terdiri dari beberapa faktor, yaitu kandungan air, warna, bilangan peroksida, kotoran dalam minyak, dan kandungan asam lemak bebas. Standar mutu dari minyak kelapa sawit yang baik untuk digunakan adalah mempunyai kadar air kurang dari 0,1% dan kadar kotoran lebih kecil dari 0,01%, bebas dari warna merah dan kuning (harus berwarna pucat), tidak berwarna hijau, jernih, kandungan asam lemak bebas serendah mungkin (kurang lebih 2% atau kurang), bilangan peroksida dibawah 2, dan kandungan logam berat serendah mungkin atau bebas dari ion logam (Marofi dkk, 2017).
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Blok Sistem dan Cara Kerja Sistem
Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu sistem. Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum. Adapun diagram blokdari system yang dirancang,seperti yang diperlihatkan pada gambar.
Gambar 3.1 Diagram Blok
Adaptor 12V berfungsi sebagai pengubah daya dari AC ke DC. Sensor TGS 2611, TGS 2602 dan MQ-9 berfungsi untuk mendeteksi gas yang berada disekitar sensordan ketiga sensor sebagai penerima sinyal input dan memberikan data, yang dimana data tersebut berupa data analog.Mikrokontroller Arduino Nano berfungsi sebagai penerima, pengontrol sistem dan pemroses data analog menjadi digital, dengan memasukkan program baca ADC kedalam Arduino Nano.Hasil datanya berupa tegangan yang ditampilkan di LCD.
Adaptor 12 V
Arduino
Nano
LCDSensor MQ-9 Sensor TGS 2602 Sensor TGS 2611
21
3.2 Perancangan Antar Muka Setiap Blok Diagram
3.2.1 Perancangan Antar Muka Sistem Sensor dengan Arduino Nano
Gambar 3.2 Rangkaian antar muka sensor gas dengan ardino nano
Pin komponen yang dapat dihubungkan adalah sebagai berikut:
1. Pin A0 pada TGS 2602 dihubungkan dengan pin PC0 pada arduino nano 2. Pin A0 pada TGS 2611 dihubungkan dengan pin PC1 pada arduino nano 3. Pin A0 pada TGS MQ-9 dihubungkan dengan pin ADC6 pada arduino nano
3.2.2 Perancangan Antar Muka Adaptor 12 V dengan Arduino Nano
Agar alat dapat digunakan, maka dibutuhkan sebuah catu daya yang memberikan daya pada seluruh rangkaian.Sensor, display dan mikrokontroler umumnya menggunakan tegangan 5V DC agar dapat bekerja. Untuk itu dibangun sebuah system power supply yang mempunyai output 5V DC.
22
Rangkaian ini dibangun dari IC LM2576 yang merupakan ic converter penurun tegangan. Rangkaian jenis ini dipilih karena lebih efisien dibanding dengan linear regulator biasa.LM2576 merupakan IC regulator switching yang mampu memberikan arus 3A pada tegangan 5V. Regulator jenis ini hanya memerlukan sedikit komponen tambahan untuk dapat dioperasikan.
Gambar 3.3 Rangkaian arduino nano dan adaptor 3.2.3 Perancangan Antar Muka LCD dengan Arduino Nano
Rangkaian ini dibangun dari sebuah IC PCF8574T yang berperan untukmengkonversi perintah yang didapat melalui komunikasi I2C menjadi logika digital di tiap pin outputnya (P0 s.d. P7). Logika – logika digital tersebutlah yang menjadi logika untuk mengaktifkan LCD. Dengan demikian, untuk mengendalikan LCD, mikrokontroler hanya membutuhkan 2 pin yaitu pin SDA dan SCL. Pin 1,2, dan 3 dari IC PCF8574T dihubungkan pada resistor pull-up yang mengakibatkan logikanya selalu bernilai 1. Sesuai dengan datasheet IC ini, jika di pin-pin tersebut diberika logika 1, maka address untuk pemrograman ic ini
23
akan menjadi 0x27. Trimpot R4 digunakan untuk mengatur kontras dari karakter yang muncul pada saat LCD dinyalakan.
Gambar 3.4 Rangkaian arduino dan LCD 3.3 Pengujian Komponen
3.3.1 Pengujian Sensor MQ-9, TGS 2602 dan TGS 2611
Hasil pengukuran gas di ruangan, yang diproses oleh sensor MQ-9, TGS 2602 dan TGS 2611 dengan keluaran tegangan adalah sebagai berikut:
Tabel 3.1 Pengujian sensor MQ-9, TGS 2602 dan TGS 2611 No Nama Sensor Hasil Pengkuran (V)
1 MQ-9 0,74
2 TGS 2602 0,16
3 TGS 2611 0,82
3.3.2 Pengujian Rangkaian LCD
Untuk melakukan pengujian LCD, maka diperlukan rangkaian mikrokontroler juga sebagai sarana pembantu pengujian. Hal ini diperlukan karena LCD hanya dapat bekerja berdasarkan perintah mikrokontroler.Agar dapat berkomunikasi, maka dihubungkanlah pin SDA pada IC PCF8574T pada pin A4 rangkaian mikrokontroler, dan pin SCL pada IC PCF8574T dihubungkan pada pin A5 mikrokontroler. Kemudian pada mikrokontroler dimasukkan program berikut:
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);
24
void setup() {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Hello World!");
}
void loop() {
}
Maka, hasil pengujian akan tampak sebagai berikut:
Gambar 3.5 Pengujian LCD
Untuk melakukan pengjian LCD, maka diperlukan rangkaian mikrokontroller juga sebagai sarana pembantu pengujian.Hal ini diperlukan karena LCD hanya dapat bekerja berdasarkan perintah mikrokontroller. Bagian ini hanya terdiri dari LCD yang berfungsi sebagai tampilan dari beberapa keterangan.LCD dihubungkan langsung ke port B dari mikrokontroller yang berfungsi mengiirmkan data hasil pengolaan untuk ditampilkan dalam bentuk alphabet dan numeric pada LCD. Berikut adalah hasil pengujian rangkaian LCD:
25
Tabel 3.2 Pengukuran pin IC LCD
No Pin Tegangan Keluaran (V)
1 0,00
2 4,95
3 1,39
4 3,96
5 3,96
6 0,00
7 4,93
8 4,93
9 4,93
10 4,93
11 0,00
12 3,96
3.3.3 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler
Agar dapat mengetahui rangkaian mikrokontroller yang dibuat dapat beroperasi, maka dilakukan pengujian rangkaian mikrokontroller. Pengujian mikrokontroller dengan cara memasukkan program ke mikrokontroller dan kemudian melihat apakah mikrokontroller dapat mengeksekusi program yang dibuat. Berikut merupakan rangkaian mikrokontroler.
Tabel 3.3 Pengujian rangkaian mikrokontroler No Objek yang diukur Hasil Pengukuran (V)
1 PORT 1 5 V
2 PORT 2 5 V
3.3.4 Pengujian Rangkaian Power Supply
Pengujian rangkaian power supply dilakukan dengan cara memberikan input power supply dengan tegangan 12V DC. Maka output dari power supply akan 5V DC. Pengukuran output iniseperti ditunjukkan pada tabel berikut:
Tabel 3.4 Pengujian power supply
Vin Vout
12 V 5 V
26
3.4 Pengujian Sistem yang Dibuat
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#define tgs2611 A1
#define tgs2602 A0
#define mq9 A6
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);
const long interval = 1000;
int dataAdc = 0;
float vTgs2611 = 0.00;
float vTgs2602 = 0.00;
float vMq9 = 0.00;
void preHeating(int det){
unsigned long previousMillis = 0;
int detSkg = 0;
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Warming up sensors..");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Time: ");
do{
unsigned long currentMillis = millis();
if(currentMillis - previousMillis >= interval){
previousMillis = currentMillis;
detSkg++;
lcd.setCursor(6,1);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(6,1);
lcd.print(detSkg);
} }
while(detSkg <= det);
detSkg = 0;
}
void setup() {
27
Serial.begin(9600);
lcd.init();
lcd.backlight();
preHeating(30);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("V TGS2611: Volt");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("V TGS2602: Volt");
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print("V MQ-9 : Volt");
}
void loop() {
dataAdc = analogRead(tgs2611);
vTgs2611 = dataAdc * 0.00488;
dataAdc = analogRead(tgs2602);
vTgs2602 = dataAdc * 0.00488;
dataAdc = analogRead(mq9);
vMq9 = dataAdc * 0.00488;
lcd.setCursor(11,0);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(11,1);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(11,2);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(11,0);
lcd.print(vTgs2611);
lcd.setCursor(11,1);
lcd.print(vTgs2602);
lcd.setCursor(11,2);
lcd.print(vMq9);
delay(50) }
28
Gambar 3.6 Keluaran pada alat 3.5 FlowChart Alat
Gambar 3.7 Flowchart alat Mulai
Instalisasi sensor dan variabel
Ambil Data Sensor Gas
Tampilkan Data Tegangan
Pada LCD
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengukuran dan Hasil Pengukuran Sistem
Rancang bangun sistem electronic nose (e-nose) untuk pemisah jenis-jenis aroma minyak goreng berbasis mikrokontroler arduino uno telah selesai dilakukan. Perancangan alat ini dilakukan dengan beberapa pengujian secara bertahap, yaitu mengambil data tegangan awal sebelum dimasukkan sampel.
Setelah itu memasukkan setiap sampel secara bertahap dan mencatat tegangan keluaran dari setiap sensor.
4.1.1 Hasil Pengkuran Sistem
Untuk mencapai titik stabil luaran sensor, terlebih dahulu e-nose dinyalakan selama 20 menit. Kemudian dicatat tegangan keluaran sensor setiap 30 detikuntuk melihat baseline atau tegangan dasar sensor sebelum sampel diuji.
Data tegangan normal sensor dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Data nilai tegangan keluaran sensor sebelum pengujian sampel No Waktu
(menit)
Keluaran Tegangan (V) TGS 2611 TGS 2602 MQ-9
1 0,5 0,11 1,03 0.91
2 1 0,09 1,04 0,92
3 1,5 0.09 1,04 0,93
4 2 0,09 1,01 0,93
5 2,5 0,09 1,04 0,92
6 3 0,11 1,06 0,92
7 3,5 0,11 1,04 0,92
8 4 0,09 1,04 0,92
9 4,5 0,11 1,04 0,92
10 5 0,09 1,05 0,93
11 5,5 0,10 1,03 0,91
12 6 0,11 1,04 0,92
13 6,5 0,08 1,04 0,92
14 7 0,10 1,03 0,93
15 7,5 0,11 1,04 0,91
16 8 0,09 1,04 0.92
17 8,5 0,09 1,04 0,92
18 9 0,11 1,04 0,91
19 9,5 0,09 1,04 0,91
20 10 0,09 1,04 0,92
21 10,5 0,10 1,04 0,92
30
22 11 0,11 1,04 0,91
23 11,5 0,11 1,04 0,90
24 12 0,11 1,04 0,91
25 12,5 0,11 1,03 0,92
26 13 0,11 1,04 0,92
27 13,5 0,09 1,04 0,93
28 14 0,09 1,04 0,92
29 14,5 0,09 1,04 0,92
30 15 0,09 1,04 0,91
31 15,5 0,09 1,04 0,92
32 16 0,10 1,03 0,92
33 16,5 0,08 1,02 0,93
34 17 0,12 1,02 0,88
35 17,5 0,11 1,01 0,90
36 18 0,08 1,02 0,88
37 18,5 0,09 1,01 0,89
38 19 0,10 0,99 0,89
39 19,5 0,10 0,98 0,87
40 20 0,11 0,97 0,88
Dari Tabel 4.1 di atas menujukan bahwa rata-rata tegangan dasar ruangan sampel pada TGS 2611 adalah 0,09 V, TGS 2602 adalah 1,03 V dan MQ-9 adalah 0,91 V.
Kemudian perekaman data dilakukan setelah sampel dimasukan ke ruang sampel dan ditunggu selama 1 menit agar gas atau aroma minyak naik ke ruangan sensor. Pengambilan data dilakukan per 30 detik selama 20 menit. Adapun sampel minyak yang diuji adalah minyak goreng curah. Tegangan keluaran masing- masing sensor ditunjukan pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Data nilai tegangan keluaran sensor pada minyak goreng curah No Waktu (menit) Tegangan Keluaran (V)
TGS 2611 TGS 2602 MQ-9
1 0,5 0,77 1,13 1,01
2 1 0,92 1,21 1,08
3 1,5 1,03 1,27 1,12
4 2 1,11 1,32 1,15
5 2,5 1,11 1,32 1,17
6 3 1,20 1,30 1,18
7 3,5 1,24 1,40 1,21
8 4 1,29 1,40 1,21
9 4,5 1,31 1,41 1,24
10 5 1,32 1,42 1,25
11 5,5 1,33 1,42 1,25
12 6 1,34 1,42 1,25
13 6,5 1,34 1,43 1,26
31
14 7 1,33 1,42 1,26
15 7,5 1,32 1,42 1,25
16 8 1,31 1,41 1,25
17 8,5 1,31 1,42 1,24
18 9 1,30 1,41 1,24
19 9,5 1,26 1,41 1,22
20 10 1,26 1,39 1,23
21 10,5 1,23 1,38 1,22
22 11 1,22 1,38 1,22
23 11,5 1,20 1,36 1,23
24 12 1,18 1,35 1,19
25 12,5 1,15 1,35 1,18
26 13 1,14 1,34 1,17
27 13,5 1,13 1,32 1,16
28 14 1,08 1,33 1,16
29 14,5 1,08 1,32 1,15
30 15 1,06 1,31 1,13
31 15,5 1,03 1,29 1,12
32 16 1,02 1,29 1,14
33 16,5 0,98 1,25 1,12
34 17 0,99 1,27 1,11
35 17,5 0,97 1,24 1,11
36 18 0,96 1,24 1,10
37 18,5 0,95 1,24 1,10
38 19 0,90 1,25 1,09
39 19,5 0,89 1,23 1,09
40 20 0,88 1,23 1,08
Dari Tabel 4.2 di atas menujukan bahwa rata-rata nilai normal tegangan keluaran masing-masing sensor pada minyak goreng curah TGS 2611 adalah 1.13 V, TGS 2602 adalah 1.33 V dan MQ-9 adalah 1.17 V.
Kemudian perekaman data dilakukan setelah sampel dimasukan ke ruang sampel dan ditunggu selama 1 menit agar gas atau aroma minyak naik ke ruangan sensor. Pengambilan data dilakukan per 30 detik selama 20 menit. Adapun sampel minyak yang diuji adalah minyak goreng bekas. Tegangan keluaran masing- masing sensor ditunjukan pada Tabel 4.3.
32
Tabel 4.3 Data nilai tegangan keluaran sensor pada minyak goreng bekas No Waktu
(menit)
Tegangan Keluaran (V) TGS 2611 TGS 2602 MQ-9
1 0,5 0,19 0,75 0,65
2 1 0,20 0,78 0,70
3 1,5 0,21 0,78 0,71
4 2 0,22 0,78 0,73
5 2,5 0,24 0,76 0,72
6 3 0,26 0,79 0,72
7 3,5 0,25 0,80 0,72
8 4 0,26 0,81 0,72
9 4,5 0,24 0,81 0,74
10 5 0,26 0,79 0,73
11 5,5 0,23 0,79 0,72
12 6 0,24 0,80 0,71
13 6,5 0,22 0,79 0,71
14 7 0,25 0,79 0,72
15 7,5 0,23 0,80 0,71
16 8 0,24 0,80 0,72
17 8,5 0,24 0,79 0,71
18 9 0,23 0,79 0,73
19 9,5 0,23 0,75 0,71
20 10 0,21 0,73 0,71
21 10,5 0,21 0,71 0,70
22 11 0,20 0,68 0,66
23 11,5 0,22 0,67 0,63
24 12 0,21 0,67 0,64
25 12,5 0,20 0,65 0,66
26 13 0,21 0,67 0,68
27 13,5 0,19 0,65 0,68
28 14 0,14 0,65 0,69
29 14,5 0,10 0,65 0,69
30 15 0,20 0,66 0,69
31 15,5 0,10 0,65 0,66
32 16 0,13 0,65 0,66
33 16,5 0,18 0,65 0,66
34 17 0,17 0,69 0,65
35 17,5 0,10 0,68 0,67
36 18 0,17 0,69 0,66
37 18,5 0,17 0,71 0,65
38 19 0,16 0,72 0,66
39 19,5 0,17 0,72 0,66
40 20 0,16 0,75 0,65
Dari Tabel 4.3 di atas menujukan bahwa rata-rata nilai normal tegangan keluaran masing-masing sensor pada minyak goreng bekas TGS 2611 adalah 0.20 V, TGS 2602 adalah 0.73 V dan MQ-9 adalah 0.68 V.
33
Kemudian perekaman data dilakukan setelah sampel dimasukan ke ruang sampel dan ditunggu selama 1 menit agar gas atau aroma minyak naik ke ruangan sensor. Pengambilan data dilakukan per 30 detik selama 20 menit. Adapun sampel minyak yang diuji adalah minyak goreng kemasan. Tegangan keluaran masing- masing sensor ditunjukan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Data nilai tegangan keluaran sensor pada minyak goreng kemasan No Waktu
(menit)
Tegangan Keluran (V) TGS 2611 TGS 2602 MQ-9
1 0,5 0,92 0,90 0,81
2 1 0,92 1,00 0,90
3 1,5 0,93 1,00 0,90
4 2 0,90 0,91 0,81
5 2,5 0,84 1,00 0,89
6 3 0,83 1,02 0,91
7 3,5 0,75 1,02 0,89
8 4 0,75 1,00 0,90
9 4,5 0,71 1,00 0,88
10 5 0,60 0,95 0,89
11 5,5 0,64 1,00 0,86
12 6 0,61 0,94 0,87
13 6,5 0,59 1,00 0,87
14 7 0,55 0,92 0,87
15 7,5 0,51 0,92 0,84
16 8 0,50 0,93 0,84
17 8,5 0,49 0,94 0,85
18 9 0,46 0,92 0,82
19 9,5 0,43 0,93 0,84
20 10 0,42 0,92 0,81
21 10,5 0,40 0,93 0,81
22 11 0,40 0,94 0,81
23 11,5 0,33 0,94 0,82
24 12 0,37 0,95 0,82
25 12,5 0,35 0,93 0,82
26 13 0,35 0,93 0,81
27 13,5 0,35 0,93 0,81
28 14 0,35 0,90 0,82
29 14,5 0,34 0,91 0,83
30 15 0,32 0,92 0,81
31 15,5 0,30 0,91 0,81
32 16 0,30 0,91 0,81
33 16,5 0,32 0,90 0,81
34 17 0,31 0,90 0,81
35 17,5 0,29 0,91 0,81
36 18 0,29 0,90 0,81
34
37 18,5 0,28 0,91 0,80
38 19 0,27 0,90 0,78
39 19,5 0,27 0,90 0,76
40 20 0,27 0,89 0,77
Dari Tabel 4.4 di atas menujukan bahwa rata-rata nilai normal tegangan keluaran masing-masing sensor pada minyak goreng kemasan. TGS 2611 adalah 0.49 V, TGS 2602 adalah 0.93 V dan MQ-9 adalah 0.83 V.
Untuk lebih jelas nya data minyak dapat dilihat pada diagram di bawah ini, yaitu tengangan baseline, minyak goreng curah, minyak goreng bekas dan minyak goreng kemasan.
Gambar 4.1 Diagram tegangan baseline
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 17.5 18.5 19.5
TGS 2611 TGS 2602 MQ-9
35
Gambar 4.2 Diagram tegangan keluaran minyak curah
Gambar 4.3 Diagram tegangan keluaran minyak goreng bekas
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 17.5 18.5 19.5
TGS 2611 TGS 2602 MQ-9
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 17.5 18.5 19.5
TGS 2611 TGS 2602 MQ-9
36
Gambar 4.4 Diagram tegangan keluaran minyak goreng kemasan
4.2 Gambar Fisik Keseluruhan Alat
Gambar 4.5 Bentuk fisik alat
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 17.5 18.5 19.5
TGS 2611 TGS 2602 MQ-9
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari pengambilan data yang telah dilakukan mengenai rancangan alat pendeteksi aroma minyak goring melalui sistem electronic nose dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Sensor portable electronic nose dengan menggunakan sensor TGS 2611, TGS 2602 dan MQ-9 dapat membedakan aroma minyak goreng dengan rata-rata tegangan keluaran berturut-turut untuk minyak goreng curah adalah 1.13 V, 1.33 V dan 1.17 V, minyak goreng bekas adalah 0.20 V, 0.73 V dan 0.68 V dan minyak goreng kemasan adalah 0.49 V, 0.93 V dan 0.83 V.
2. Cara kerja sensor portable electronic nose dimulai dari proses sensing oleh sensor gas TGS2611, TGS 2602 dan MQ-9 yang mengakibatkan perubahan resistansi sehingga meningkatkan tegangan keluaran yang diproses pada mikrokontroler Arduino nano dengan bahasa pemrograman C.
. 5.2 Saran
Adapun saran pada tugas akhir ini adalah:
1. Untuk kedepannya sebaiknya pengambilan data keluaran pada Sensor MQ-9, TGS 2602 dan TGS 2611 dapat dilakukan secara real-time.
38
DAFTAR PUSTAKA
Azwardi, Firdaus, A. dan Wijaya, R. D. 2016. Alat Pendeteksi Tingkat Kemurnian Premium Menggunakan Sensor Gas TGS 2620.Jurnal JUPITER, Vol. 8, No. 2, hal: 25-34.
Chi, T. dan Huang D., 2008, Implementation Study of an Electronic Nose System Basedon Computing Mechanisms, Fourth International Conference on Natural Computation IEEE Electronic Society.
Fend, R., Geddes R., Lesellier S., VordermeierH. M., CornerL. A. L., Gormley E.,Costello E.,Hewinson R. G., Marlin D. J., Woodman A. C., dan Chambers M. A. 2005. Use of an Electronic Nose ToDiagnose Mycobacterium bovis Infection in Badgers and Cattle. Journal of Clinical Microbiology, Vol. 43, hal: 1745–1751.
Figaro. 2003. TGS 2602 for the detection of air Contaminats. Hal: 1-2.
Hardoyono, F. 2017. Penelitian dan Pengembangan Sensor Aromatik sebagai Alat Deteksi Alkohol pada Parfum dan Wewangian untuk Autentikasi Produk Parfum Halal, JPA, Vol. 18, No. 2, hal: 302-322.
Kresnawaty, I., Mulyatni, A. S., Eris, D, D., Prakoso, H, T., Panji, T., Triyana, K.
and Widiastuti, H. 2020. Electronic Nose for Early Detection of Basal Stem Rot Caused by Ganoderma In Oil Palm. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, Vol. 468 (012029), hal: 1-8.
Marofi, M.N., Syauqy, D. dan Fitriyah H. 2017. Rancang Bangun Sistem Klasifikasi Frekuensi Penggunaan Minyak Goreng dengan Menggunakan Metode Bayes. Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, Vol. 1, No. 2, hal 1169-1177.
Muzawi, R., Desmawati, R. dan Rio, U. 2019.Prototype Sistem Pendeteksi Jenis Kayu Menggunakan Sensor MQ-6.Jurnal Inovtek Polbeng, Vol. 4, No. 1, hal 1-11.
Nasir, M. 2016. Monitoring Perkembangan Bau Tahu Berfomalin dan Tanpa Formalin Berbasis E-Nose Menggunakan Metode Principal Component Analysis (PCA).Skripsi, Malang: UIN Maulana Malik Ibrahim Malang.
Peris, M. dan Gilabert, L.E. 2009. A 21st Century Technique for Food Control:
Electronic Nose, Analytica Chimica Acta, Vol. 638, hal: 1-15.
Phaisangittisagul, E. dan Nagle H.T., 2011, Predicting odor mixture’s responses on machine olfaction sensors, Sensors and Actuators B, Vol. 155, hal: 473–
482.
Sari, G.Y., Wildian dan Firmawati, N. 2018. Rancang Bangun Sistem Electronic Nose (E-Nose) untuk Deteksi Sampel Kanker Payudara Berbasis
39
Mikrokontroler Arduino Uno.Jurnal Ilmu Fisika(JIF), Vol. 10, No. 1, hal 1-6.
Schiffman, S, S. et al. 2003. Handbook of Machine Olfaction, Electronic Nose Technology, Germany: Wiley-VCH.
Sihombing, Y, A. dan Ritonga, M, A. 2021. Detection 0f The Cooking Oil Aroma by Using A Gas Sensor In An Electronic Nose System. Jurnal of Physics: Conference Series, Vol. 1811 (012105), hal: 1-6.
Soedarmaji, A. dan Ediati, R. 2011, Identifikasi Kematangan Buah Tropika Berbasis Sistem Penciuman Elektronik Menggunakan Deret Sensor Gas Semikonduktor dengan Metode Jaringan Syaraf Tiruan, Jurnal Keteknikan Pertanian, Vol. 25, No. 1, hal: 49-57.
Taufik, M. dan Seftiono, H. 2018. Karakteristik Fisik Dan Kimia Minyak Goreng SawitHasil Proses Penggorengan dengan Metode Deep-Fat Frying.
JURNAL TEKNOLOGI, Vol 10, No. 2, hal 124-129.
Turner, A.P.F. dan Magan, N. 2004. Electronic Noses and Disease Diagnostic, Nature Review in Microbiology, Vol. 2, hal: 161-166.
Toko, K., 2004, Biomimetic Sensor Technology, Cambridge University Press.
Yendri, D., Wildian dan Tiffany, A. 2017. Perancangan Sistem Pendeteksi Kebkaran Rumah Penduduk pada Daerah Perkotaan Berbasis Mikrokontroler. Seminar Nasional Sains dan Teknologi, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta, 1-2 November 2017, Hal: 1-10.
Zakaria, A. 2012. Improved Maturity and Ripeness Classifications of Magnifera Indica cv. Harumanis Mangoes through Sensor Fusion of an Electronic Nose and Acoustic Sensor, Vol 12, hal 6023-6048.
http://elektronika-dasar.web.id (Diakses: 25 mei 2021, Pukul: 20.00).
http://www.aksesoriskomputerlampung.com (Diakses: 25 mei 2021, Pukul:
20.00).
https://elekkomp.blogspot.com (Diakses: 25 mei 2021, Pukul: 20.00).
