REALISASI ALAT UKUR PARTICULATE MATTER (PM10) PADA GAS BUANG KENDARAAN BERMOTOR MENGGUNAKAN INFRAMERAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32

ABSTRAK

REALISASI ALAT UKURPARTICULATE MATTER(PM10) PADA GAS BUANG KENDARAAN BERMOTOR MENGGUNAKAN

INFRAMERAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32

Oleh YENI PERTIWI

Telah dirancang dan direalisasikan alat ukur particulate matter (PM10) menggunakan sensor infrared dengan menampilkan hasil pengukuran pada LCD. Alat ini terdiri atas sensor inframerah, fotodioda, catu daya, mikrokontroler ATMega32, LCD, rangkaian pengkondisian sinyal dan software codevision AVR. Sinar inframerah dipancarkan dan diterima oleh fotodioda. Sinar inframerah yang dikirim akan terhalang oleh objek sehingga menimbulkan perubahan pada tegangan keluaran sensor. Proses pengambilan data PM10 yaitu dengan cara mengukur tegangan keluaran dari kertas GF/A yang telah menampung PM10 dari gas buang kendaraan, dengan waktu 3 menit, 6 menit, dan 9 menit. Pengambilan data PM10 dengan variasi waktu ini menunjukkan peningkatan massa PM10 dan juga menunjukkan keterbatasan kondisi kertas GF/A yang mudah rusak ketika pengambilan data dilakukan lebih dari 9 menit. Sedangkan pada variasi jenis kendaraan tipe 2 tak cenderung lebih tinggi dibandingkan dengan tipe 4 tak dengan perubahan selisih massa antara 0,0020 – 0,0051 gram serta kendaraan berbahan bakar solar lebih tinggi dibandingkan kendaraan berbahan bakar bensin dengan perubahan selisih massa antara 0,0050_–0,0152 gram.

ABSTRACT

REALIZATION MEASURING INSTRUMENT PARTICULATE MATTER (PM10) OF GAS MOTOR VEHICLE WITH INFRARED BASED

FROM ON MICROCONTROLLER ATMEGA32 Oleh

YENI PERTIWI

It has been designed and realized particulate matter (PM10) measurement using an sensors infrared by displaying measurement result in LCD. The device consists of a sensors infrared, photodioda, power supply, microcontroller atmega32, LCD, a series of conditioning the signal and software codevision AVR. Infrared beam emitted and accepted by photodioda. Infrared light sent will be deterred by the object so as to cause changes output voltage. Taking process data PM10 namely by means of measuring an output voltage of paper GF/A that has been accommodate PM10 of the exhaust gases vehicles, with 3 minutes, 6 minutes, and 9 minutes. Taking Process PM10 with the variation of this time show improvement mass PM10 and also demonstrating the limitations the condition of paper GF/A that are easily broken when the data done more than 9 minutes. While upon variations of other kinds of vehicles type 2 Tak tend to be much higher than the type 4 Tak with changes in the difference between 0.0020 to 0.0051 gram and diesel vehicles is higher than gasoline-fueled vehicles to change the mass difference between 0.0050 to 0.0152 grams.

RIWAYAT

HIDUP

Penulis dilahirkan di DesaBumi Kencana, Kecamatan Seputih

Agung Kabupaten Lampung Tengah, pada tanggal 07September

1990, sebagai anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan

Bapak Tugiyo dan Ibu Misni.

Jenjang pendidikan dimulai di Taman Kanak-kanak (TK) PKK Bumi Kencana

selama satu tahun.Tahun pertama TK nol besardan diselesaikan pada tahun 1996.

Kemudian melanjutkan keSekolah Dasar (SD) Negeri 3 Bumi Kencana dan

diselesaikan pada tahun 2002. Pendidikan Sekolah Menengah Pertama (SMP)

Negeri 1 Terbanggi Besar, diselesaikan pada tahun 2005. Pendidikan Sekolah

Menengah Atas (SMA) Negeri 1 Terbanggi Besar, diselesaikan pada tahun 2008.

Tahun 2008 penulis terdaftar sebagai mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika

Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Lampung melalui Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Selama menjadi

mahasiswa penulis pernah bergabung diorganisasi kampus tingkat jurusan Fisika

FMIPA, yaitu Himafi. Penulis juga pernah menjadi asisten Fisika Dasar I dan II,

Mikrokontroler, serta Sistem Digital. Pada Januari-Febuari 2011, penulis

melakukan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di PT. PLN (Persero) Tarahan. Pada

bulan Agustus tahun 2011 penulis melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN)

PERSEMBAHAN

Teriring doa dengan kerendahan hati dan rasa syukur kehadirat Allah SWT,

Penulis mempersembahkan karya sederhana ini sebagai tanda bakti dan kasih

cinta penulis yang tulus dan mendalam kepada:

1. Bapak dan Ibu tercinta, dengan ketulusan doa dan kasih sayang tanpa putus

yang telah membesarkan, mendidik, memberikan semangat optimis untuk

mewujudkan impian dan cita-cita demi keberhasilan dan kebahagiaan penulis.

2. Adik tersayang, “Fera Mulya Sari dan Yusina Maria Ningsih”, yang telah

memberikan doa, semangat dan dorongan demi keberhasilan penulis.

3. Para pendidik yang kuhormati, yang telah mendidik dan mengajar dengan

penuh kesabaran.

4. Teman-teman seperjuangan.

MOTO:

”Apakah saya gagal atau sukses, bukanlah hasil perbuatan orang lain. Sayalah yang menjadi pendorong diri sendiri”

(Elaine Maxwell)

”Kebahagiaan hidup adalah mampu memberikan hal terbaik yang dibutuhkan oleh orang-orang tersayang di dekat kita”

“Sabar, tabah, setia, dan istiqomah,Allah SWT telah mengatur jalan hidup setiap

SANWACANA

Alhamdulillah, penulis menyadari bahwa skripsi ini dapat terselesaikan dengan

baik berkat dorongan, bantuan dan motivasi dari berbagai pihak, oleh karena itu

pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:

1. Bapak Drs. Amir Supriyanto, M.Si. selaku pembimbing I.

2. Bapak Gurum Ahmad Pauzi, S.Si., M.T. selaku pembimbing II.

3. Bapak Prof. Dr. Warsito, D.E.A selaku penguji.

4. Bapak Prof. Suharso, Ph.D. selaku Dekan FMIPA UNILA

5. Ibu Dr. Yanti Yulianti, M.Si. selaku Ketua Jurusan Fisika

6. Bapak dan Ibu Dosen serta Staf di Jurusan Fisika FMIPA.

7. Teman-teman Fisika 2008; Nurma, Agustiawan, Neti, Sahwendi, Yuliana,

Nita, Firda, Imam, dan Bang Feb. Terimakasih atas bantuan dan dukungan

kalian selama ini.

8. Rekan-rekan mahasiswa; Ka Manto, Ka Mardi, Mb Een, Mb Juju, Zaitun,

Riza, Dio, dan adik tingkat (angkatan 2009, 2010, 2011)

Semoga Allah SWT senantiasa memberikan rahmat dan hidayah serta mencatat

seluruh kebaikan kita semua sebagai suatu amal ibadah. Aamiin.

Bandar lampung, 8 Oktober 2014 Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN...i

DAFTAR ISI...ii

DAFTAR TABEL...iv

DAFTAR GAMBAR... v

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... .. 1

B. Tujuan Penelitian ... 3

C. Manfaat Penelitian ... 4

D. Batasan Masalah... 4

E. Rumusan Masalah... 5

II. TINJAUAN PUSTAKA A.Particulate Matter... 6

B. Sensor Inframerah ... 9

C.Operational Amplifier(Op-amp)... 12

D. Mikrokontroler Atmega 8535... 13

E. LCD (Liquid Crystal Display) ... 17

F. Kertas Saring GF ... 20

III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian ... 22

B. Alat dan Bahan ... 22

C. Prosedur Penelitian 1. Diagram Alir Penelitian ... 25

2. Perancangan Sistem Akuisisi Data... 26

D. Metode Analisis ... 28

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian ... 30

B. Pembahasan ... 35

A. Kesimpulan ... 50 B. Saran ... 51

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Pengamatan alat hasil rancangan pada kendaraan ... 28

Tabel 4.1 Hasil pengujian karakterisasi sensor ... 31

Tabel 4.2 Pengujian alat hasil rancangan motor 2 ... 34

Tabel 4.3 Pengujian alat hasil rancangan motor 4 ... 34

Tabel 4.4 Pengujian alat hasil rancangan pada mobil berbahan bakar solar... 34

Tabel 4.5 Pengujian alat hasil analisis rancangan pada mobil berbahan Bakar bensin ... 34

Tabel Data Pengujian 5x Perubahan Posisi 1. Motor 2 tak

Kawasaki Ninja 2011 Waktu (menit) Tengah (V) Kanan (V) Kiri (V) Atas (V) Bawah (V) Rata-rata

3 8,60 8,62 8,60 8,63 8,62 8,614

6 8,60 8,52 8,54 8,66 8,65 8,594

9 8,63 8,55 8,60 8,57 8,58 8,586

2. Motor 4 tak

Suzuki Shogun 2002 Waktu (menit) Tengah (V) Kanan (V) Kiri (V) Atas (V) Bawah (V) Rata-rata

3 8,67 8,66 8,63 8,66 8,64 8,652

6 8,66 8,64 8,67 8,66 8,59 8,644

9 8,64 8,63 8,62 8,63 8,62 8,628

3. Mobil Solar (Panther 2004) Waktu (menit) Tengah (V) Kanan (V) Kiri (V) Atas (V) Bawah (V) Rata-rata

3 -4,00 -4,29 -4,04 -4,10 -4,22 -4,13

6 -3,8 -3,89 -4,13 -3,96 -4,43 -4,04

9 -2,31 -2,69 -2,81 -2,64 -2,67 -2,62

4. Mobil Bensin (Daihatsu 1984) Waktu (menit) Tengah (V) Kanan (V) Kiri (V) Atas (V) Bawah (V) Rata-rata

3 8,66 8,66 8,63 8,64 8,64 8,646

6 8,62 8,65 8,61 8,62 8,64 8,620

Tabel Pengujian 1. 2 tak

Kawasaki Ninja 2011 Waktu (menit) GF Bersih (V) GF kotor (V) Selisih GF (V) Massa Total Massa GF Massa Debu 3 6 9 8,55 8,55 8,55 8,61 8,59 8,58 0,06 0,04 0,03 0,0968 0,0998 0,0999 0,0948 0,0948 0,0948 0,0020 0,0050 0,0051

2. 4 tak

Suzuki Shogun 2002 Waktu (menit) GF Bersih (V) GF kotor (V) Selisih GF (V) Massa Total (g) Massa GF (g) Massa Debu (g) 3 6 9 8,55 8,55 8,55 8,65 8,64 8,62 0,10 0,09 0,07 0,0955 0,0964 0,0970 0,0948 0,0948 0,0948 0,0007 0,0016 0,0022

3. Mobil Solar Phanter 2004 Waktu (menit) GF Bersih (V) GF kotor (V) Selisih GF (V) Massa Total (g) Massa GF (g) Massa Debu (g) 3 6 9 8,55 8,55 8,55 -4,13 -4,04 -2,62 12,68 12,59 11,17 0,0998 0,1049 0,1100 0,0948 0,0948 0,0948 0,0050 0,0101 0,0152

4. Mobil Premium Daihatsu 1984 Waktu (menit) GF Bersih (V) GF kotor (V) Selisih GF (V) Massa Total (g) Massa GF (g) Massa Debu (g) 3 6 9 8,55 8,55 8,55 8,64 8,62 8,58 0,09 0,07 0,03 0,0954 0,0958 0,0959 0,0948 0,0948 0,0948 0,0006 0,0010 0,0011

Foto Alat

(a) Sistem Rangkaian Keseluruhan (b) Sensor Inframerah dan Fotodioda

(c) Catu Daya dan Pengkondisi Sinyal (d) Rangkaian LCD

(f) Kalibrasi Sensor

Foto Sampel PM10 1. Motor 2 Tak

(a) 3 menit (b) 6 menit

2. Motor 4 Tak

3. Mobil Solar 4. Mobil Bensin

(a) 3 menit (b) 6 menit

3. Mobil Solar

(a) 3 menit (b) 6 menit

4. Mobil Bensin

(a) 3 menit (b) 6 menit

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.05.3 Standard Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2011 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com

Project : Version :

Date : 4/3/2014 Author : tyery08

Company : embeeminded.blogspot.com Comments:

Chip type : ATmega32 Program type : Application

AVR Core Clock frequency: 11.059200 MHz Memory model : Small

External RAM size : 0 Data Stack size : 512

*****************************************************/ #include <mega32.h>

#include <stdio.h> #include <delay.h>

// Alphanumeric LCD functions #asm

.equ __lcd_port=0x15; PORTC #endasm

#include <alcd.h>

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);

// Start the AD conversion ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

// Declare your global variables here float sensor;

float x; float massa;

unsigned char lcd[16];

void main(void) {

// Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;

// Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Port C initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;

DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00; OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock

// Clock value: Timer1 Stopped // Mode: Normal top=0xFFFF // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer2 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00;

TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00;

// INT0: Off // INT1: Off // INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00;

// USART initialization // USART disabled UCSRB=0x00;

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 691.200 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x84;

// SPI initialization // SPI disabled SPCR=0x00;

// TWI initialization // TWI disabled TWCR=0x00;

// Alphanumeric LCD initialization // Connections are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu: // RS - PORTC Bit 0

// RD - PORTC Bit 1 // EN - PORTC Bit 2 // D4 - PORTC Bit 4 // D5 - PORTC Bit 5 // D6 - PORTC Bit 6 // D7 - PORTC Bit 7 // Characters/line: 16 lcd_init(16);

while (1) {

// Place your code here sensor=read_adc(2); x=sensor-9.746; massa=x/-11.655; lcd_gotoxy(0,0);

sprintf(lcd,"Massa:%.2f gr",massa); lcd_puts(lcd);

delay_ms(1000); };

ii

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Inframerah ... 10

Gambar 2.2. Simbol Inframerah... 10

Gambar 2.3. Led Inframerah ... 11

Gambar 2.4. Simbol Penguat Operasional ... 12

Gambar 2.5. Mikrokontroler ATMega32... 13

Gambar 2.6. Susunan Kaki ATMega31 ... 14

Gambar 2.7 Peta Memori ATMega32... 16

Gambar 2.8. LCD Karakter 2x16... 20

Gambar 3.1. Blok Diagram Alat ... 23

Gambar 3.2. Sketsa Alat Ukur PM10... 24

Gambar 3.3. Diagram Alir Perencanaan Alat Ukur PM10 ... 25

Gambar 3.4. Rangkaian Catu Daya... 26

Gambar 3.5. Rangkaian Sensor Inframerah ... 26

Gambar 3.6. Rangkaian Mikrokontroler ATMega32... 27

Gambar 3.7. Rangkaian Keseluruhan... 27

Gambar 3.8. Grafik Hubungan Antara Tegangan PM10 dengan Perubahan Waktu Pengambilan Sampel pada Setiap Jenis Kendaraan... 28

Gambar 3.9. Grafik Hubungan Pengaruh Waktu Pengambilan Sampel

Terhadap Massa PM10 ... 29

iii

Gambar 4.2. Grafik Hubungan Massa terhadap Tegangan ... 32

Gambar 4.3. Grafik hubungan antara lama pengambilan sampel dengan

Tegangan pada motor 2 Tak. ... 40

Gambar 4.4. Grafik hubungan antara lama pengambilan sampel dengan

massa PM10 pada motor 2 Tak. ... 40

Gambar 4.5. Grafik hubungan antara lama pengambilan sampel dengan

Tegangan pada motor 4 Tak. ... 42

Gambar 4.6. Grafik hubungan antara lama pengambilan sampel dengan

massa PM10 pada motor 4 Tak. ... 42

Gambar 4.7. Grafik hubungan antara lama pengambilan sampel dengan

Tegangan pada mobil solar... 44

Gambar 4.8. Grafik hubungan antara lama pengambilan sampel dengan

massa PM10 pada mobil solar. ... 44

Gambar 4.9. Grafik hubungan antara lama pengambilan sampel dengan

Tegangan pada mobil bensin. ... 46

Gambar 4.10. Grafik hubungan antara lama pengambilan sampel dengan

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sarana transportasi saat ini sangat dibutuhkan bagi masyarakat yang melakukan

aktivitas perjalanan di luar rumah. Kebutuhan sarana transportasi tersebut

memacu laju pertambahan kendaraan bermotor yang semakin meningkat,

sehingga konsumsi bahan bakar juga mengalami peningkatan yang berujung pada

bertambahnya jumlah pencemaran yang dilepaskan ke udara. Semua kendaraan

bermotor yang dioperasikan akan mengeluarkan gas buang. Gas buang yang

dilepaskan bebas ke atmosfir akan bercampur dengan udara segar. Dalam gas

buang terkandung bahan yang berbahaya bagi kesehatan dan mencemarkan udara

segar yang ada di atmosfir (Sukidjo, 2008).

Dampak terhadap kesehatan yang disebabkan oleh pencemaran udara akan

terakumulasi dari hari ke hari, dalam jangka waktu lama apabila melebihi ambang

batas yang ditentukan akan berakibat pada berbagai gangguan kesehatan pada

manusia, seperti bronchitis, emphysema, dan kanker paru-paru serta gangguan

kesehatan lainnya (Ferdyan, 2006).

Udara mempunyai arti yang sangat penting dalam kehidupan makhluk hidup dan

2

harus dilindungi untuk kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya. Polusi

udara akibat dari peningkatan penggunaan jumlah kendaraan bermotor yang

mengeluarkan gas-gas berbahaya akan sangat mendukung terjadinya pencemaran

udara dan salah satu akibatnya adalah adanya pemanasan global (Arifin, 2009).

Pencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia, atau

biologi di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan manusia,

hewan, dan tumbuhan, mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak

properti.

Partikulat adalah padatan atau liquid di udara dalam bentuk asap, debu, dan uap

yang dapat tinggal di atmosfer dalam waktu yang lama. Di samping mengganggu

estetika, partikel berukuran kecil di udara dapat terhisap ke dalam sistem

pernafasan dan dapat menyebabkan penyakit gangguan pernafasan dan kerusakan

paru-paru. Partikulat juga merupakan sumber utama haze (kabut asap) yang

menurunkan visibilitas. Partikel yang terhisap ke dalam sistem pernafasan akan

disisihkan tergantung dari diameternya. Partikel berukuran besar akan tertahan

pada saluran pernafasan atas, sedangkan partikel kecil (inhalable) akan masuk ke

paru-paru dan bertahan di dalam tubuh dalam waktu yang lama. Partikel

inhalable adalah partikel dengan diameter di bawah 10 μ m (PM10). PM10 diketahui dapat meningkatkan angka kematian yang disebabkan oleh penyakit

jantung dan pernafasan, pada konsentrasi 140 μ g/m3 dapat menurunkan fungsi paru-paru pada anak-anak, sementara pada konsentrasi 350 μ g/m3 dapat memperparah kondisi penderita bronkhitis. Toksisitas dari partikel inhalable

3

Untuk mengontrol akan kualitas udara diperlukan sebuah alat yang dapat

mengukur banyaknya bahan partikulat dalam gas kendaraan, sehingga kita dapat

mengetahui kendaraan yang mengeluarkan bahan partikulat yang melewati batas

maksimumnya. Pada penelitian Fitri Adik K. (2006) merealisasikan alat ukur

kadar Particulate Matter (PM) pada gas buang kendaraan bermotor. Pada

penelitian tersebut, data yang didapat ditampilkan melalui LCD dan tidak

memperlihatkan lamanya waktu pengukuran terhadap kadar PM yang dikeluarkan

oleh kendaraan bermotor. Kemudian pada penelitian Richa (2012) merealisasikan

alat ukur kadar Particulate Matter (PM) pada gas buang kendaraan bermotor

menggunakan sensor fotodioda. Pada penelitian tersebut tidak menggunakan

mikrokontroler sebagai pengendalinya. Dari penelitian tersebut, kami mencoba

membuat alat dengan metode lain. Alat yang dirancang ini dapat mengukur kadar

Particulate Matter (PM10) pada gas buang kendaraan bermotor menggunakan

sensor inframerah yang berbasis mikrokontroler ATMega32 sebagai bagian

akuisisi datanya. Perubahan tegangan yang didapat dari keluaran sensor akan

dibandingkan dengan perubahan massa yang terukur dengan timbangan digital.

Sehingga dapat ditarik suatu hubungan antara perubahan massa dengan tegangan

yang didapat dari sensor inframerah.

B. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. merealisasikan instrumen pengukurParticulate Matter(PM10) pada gas buang

4

2. merancang pengukur kadar Particulate Matter (PM10) menggunakan sensor

inframerah.

C. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. tersedianya alat pengukur Particulate Matter (PM10) pada gas buang

kendaraan bermotor menggunakan sensor inframerah berbasis mikrokontroller

ATMega32 dengan tampilan LCD;

2. diketahuinya kadar PM10 pada gas buang kendaraan bermotor;

3. diketahuinya perubahan tegangan PM10 yang terukur pada sensor inframerah.

D. Batasan Masalah

Berikut beberapa batasan masalah pada penelitian:

1. menggunakan led dan sensor inframerah;

2. parameter yang diukur adalah tegangan output dari sensor;

3. PM yang diukur berasal dari gas buang kendaraan bermotor yang ditampung ke

kertas GF/A dari knalpot;

4. menggunakan Mikrokontroler ATMega32 dengan LCD 2x16 sebagai

penampil;

5

E. Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang akan diselesaikan dalam penelitian ini adalah sebagai

berikut.

1. Bagaimana merancang sebuah sistem elektronika yang mampu mengukur

kadarParticulate Matter(PM) dalam gas buang kendaraan bermotor?

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Particulate Matter

Salah satu parameter pencemar udara adalah debu (suspended particulate matter).

Saat ini pembahasan tentang partikulat sebagai pencemar udara menjadi perhatian

di berbagai negara, mengingat terdapat bukti kuat mengenai korelasi antara polusi

udara dan dampaknya pada kesehatan manusia terutama yang disebabkan oleh

partikulat. Secara keseluruhan partikulat debu di atmosfir disebut sebagai

Suspended Particulate Material (SPM) atau Total Suspended Particulate (TSP)

Suspended partikulat adalah partikel halus di udara yang terbentuk pada

pembakaran bahan bakar minyak. Terutama partikulat halus yang disebut PM10

sangat berbahaya bagi kesehatan (Soemarwoto, 2004).

Suspended partikulat adalah debu yang tetap berada di udara dan tidak mudah

mengendap serta melayang di udara. Debu partikulat ini juga terutama dihasilkan

dari emisi gas buang kendaraan. Sekitar 50% - 60% dari partikel melayang

merupakan debu berdiameter 10 µm atau dikenal dengan PM10. Debu PM10 ini

bersifat sangat mudah terhirup dan masuk ke dalam paru-paru, sehingga PM10

dikategorikan sebagai Respirable Particulate Matter (RPM). Akibatnya akan

mengganggu sistem pernafasan bagian atas maupun bagian bawah (alveoli). Pada

7

sistem jaringan paru-paru, sedangkan debu yang lebih kecil dari 10 µm, akan

menyebabkan iritasi mata, mengganggu serta menghalangi pandangan mata.

(Chahaya, 2003).

Particulate Matteradalah partikel kecil yang terdiri dari padatan atau cairan yang

tersuspensi di udara. SumberParticulate Matter bisa dari hasil kegiatan manusia

atau sumber alami. Partikulat dapat bersumber dari vulkanik, hutan, pembakaran

padang rumput, dan sebagainya. Sumber kegiatan manusia contohnya dari

pembakaran bahan bakar fosil dari kendaraan, pembangkit tenaga listrik, dan dari

proses-proses industri. Particulate Matter 10 (PM10) merupakan partikulat yang

memiliki diameter kurang dari 10 μ m. Particulate Matter 10 (PM10) terdiri dari aluminosilikat dan oksida lain dari unsur kerak dengan sumber utama termasuk

debu yang berasal dari jalan, industri, pertanian, konstruksi, pembongkaran

gedung, dan debu terbang dari pembakaran bahan bakar fosil. Particulate Matter

10 (PM10) menyebar pada jarak bervariasi mulai kurang dari 1 km sampai 10 km.

Partikel PM10 yang berdiameter 10 mikron memiliki tingkat kelolosan yang

tinggi dari saringan pernafasan manusia dan bertahan di udara dalam waktu cukup

lama. Tingkat bahaya semakin meningkat pada pagi dan malam hari karena asap

bercampur dengan uap air. PM10 tidak terdeteksi oleh bulu hidung sehingga

masuk ke paru-paru. Jika partikel tersebut terdeposit ke paru-paru akan

menimbulkan peradangan saluran pernapasan, gangguan penglihatan dan iritasi

8

Materi partikulat (particulate matter)didefinisikan sebagai material dalam bentuk

solid maupun liquid di udara dengan ukuran diameter partikel sekitar 0,005 μm hingga 100 μm meskipun yang dalam bentuk suspensi secara umum kurang dari 40μm (1μm = 1 mikron meter=10-4cm). Partikulat yang berukuran 2–40 mikron tidak bertahan terus di udara dan akan segera mengendap. Partikulat yang

tersuspensi secara permanen di udara juga mempunyai kecepatan pengendapan,

tetapi partikulat-partikulat tersebut tetap di udara karena gerakan udara.

Partikulat di udara tidak hanya dihasilkan dari emisi langsung berupa partikulat,

tetapi juga dari emisi gas-gas tertentu yang mengalami kondensasi dan

membentuk partikulat, sehingga ada partikulat primer dan sekunder. Partikulat

primer adalah partikel yang langsung diemisikan berbentuk partikulat, sedangkan

partikel sekunder adalah partikel yang terbentuk di atmosfer (Nurhayati, 2000).

Beberapa istilah yang digunakan untuk menjelaskan partikulat, yakni:

a. Dust (debu): Debu berukuran antara 1-104 μ m. Merupakan partikel padat, berukuran kecil, berasal dari pecahan massa yang lebih besar, terjadi melalui

proses penghancuran, pengasahan, peledakan pada proses atau penanganan

material seperti semen, batubara.

b. Fumu (Uap): Diameter partikel uap antara 0,03 hingga 0,3 μm. Merupakan partikel padatan dan halus sering berupa oksida logam, berbentuk melalui

kondensasi uap materi padatan dari proses sublimasi, ataupun pelelehan

9

c. Mist (kabut): Mist memiliki diameter kurang dari 10 μm. Merupakan partikel cair berasal dari proses kondensasi uap air, umumnya tersuspensi dalam

atmosfer atau berada dekat dengan permukaan tanah.

d. Fog (kabut): Fog adalah mist bila konsentrasi mist cukup tinggi sehingga menghalangi pandangan.

e. Fly ash(abu terbang):Fly ashmemiliki diameter antara 1 sampai 103μm. Abu terbang merupakan partikel yang tidak terbakar pada proses pembakaran,

terbentuk pada proses pembakaran batubara. Fly ash umumnya terdiri dari

material dan logam anorganik.

f. Spray(uap). Uap memiliki range diameter antara 10 sampai 103μm (Wardhana, 2004)

B. Sensor Inframerah

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang

dari cahaya tampak. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan

memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Inframerah ditemukan

secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika

ia sedang mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optik yang akan

digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya

teleskop (Nurachmandani, 2009).

Sinar inframerah yang dipancarkan oleh pemancar inframerah tentunya

10

baik pada penerima. Oleh karena itu baik di pengirim inframerah maupun

penerima inframerah harus mempunyai aturan yang sama dalam mentransmisikan

(bagian pengirim) dan menerima sinyal tersebut kemudian mendekodekannya

kembali menjadi data biner (bagian penerima). Komponen yang dapat menerima

inframerah ini merupakan komponen yang peka cahaya yang dapat berupa dioda

(photodioda) atau transistor (phototransistor). Komponen ini akan merubah

energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya inframerah, menjadi pulsa-pulsa sinyal

listrik. Komponen ini harus mampu mengumpulkan sinyal inframerah sebanyak

mungkin sehingga pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan kualitasnya cukup

baik. Berikut adalah bentuk sensor inframerah dan simbol seperti pada gambar

2.1.

Gambar 2.1 Inframerah

11

Karakteristik dari sensor inframerah adalah sebagai berikut:

1. tidak dapat dilihat oleh manusia

2. tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang

3. dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas

4. panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau

berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka

panjang gelombang mengalami (Tim Penyusun, 1982).

LED inframerah adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya dengan panjang

gelombang lebih panjang dari cahaya yang dapat dilihat, tetapi lebih pendek dari

gelombang radio apabila LED Inframerah tersebut dilalui arus. Simbol dan bentuk

fisik dari LED Inframerah seperti pada gambar 2.3 berikut (Alfan, 2010).

Gambar 2.3 LED Inframerah

Cahaya LED timbul sebagai akibat penggabungan elektron dan hole pada

persambungan antara dua jenis semikonduktor dimana setiap penggabungan

disertaidengan pelepasan energi. Pada penggunaannya LED inframerah dapat

diaktifkan dengan tegangan DC untuk transmisi atau sensor jarak dekat, dan

dengan tegangan AC (30_–40 KHz) untuk transmisi atau sensor jarak jauh.

Ketentuan ukuran arus dan tegangan ditinjau dari segi karakteristik led itu sendiri

12

dipakai biasanya kisaran 3 volt dengan arus orde mili ampere dan ada juga lebih

tinggi dari itu.Common anodamerupakan pin yang terhubung dengan semua kaki

anoda. Kaki anoda dihubungkan dengan tegangan Vcc. Common anoda sering

disebut dengan istilah aktif low.Common katoda merupakan pin yang terhubung

dengan semua kaki katoda. Kaki katoda dihubungkan dengan ground. Common

katodabiasanya sering disebut dengan istilah aktifhigh(Melati, 2011).

C. Operational Amplifier(Op-amp)

Penguat operasional atau bisa disebut dengan op-amp. Penguat operasional

mempunyai banyak kegunaan, misal sebagai pengkondisi sinyal, penguat,

komparator, dan lainnya. Fungsi dari op-amp adalah untuk memperkuat tegangan

yang diterima oleh sensor, karena sinyal tegangan keluaran dari sensor sangat

kecil. Op-amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa

tingkat dan konfigurasi penguat diferensial yang berfungsi memperkuat isyarat

masukan searah (DC) maupun bolak-balik (AC). Penguat operasional memiliki

dua masukan dan satu keluaran dengan impedansi masukan yang tinggi.

13

Operational amplifier atau disingkat op-amp merupakan salah satu komponen analog yang populer digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika.

Aplikasi op-amp populer yang paling sering dibuat antara lain adalah rangkaian

inverter, non-inverter, integrator dan differensiator(Wibawanto, 2006).

D. Mikrokontroler ATMEGA32

Mikrokontroler adalah suatu chip yang dapat digunakan sebagai pengontrol utama

sistem elektronika, di dalam chip tersebut sudah ada unit pemrosesan memori

Read Only Memory (ROM), Random Access Memory (RAM), Input-Output, dan

fasilitas pendukung lainnya (Budiharto, 2005) sehingga sangat memungkinkan

untuk membentuk suatu sistem yang hanya terdiri dari single chip (keping

tunggal) (Wardhana, 2006). Pada penelitian ini digunakan mikrokontroler

ATMega32 yang merupakan mikrokontroler dengan arsitektur Reduce Instruction

Set Computing (RISC) dengan lebar data 8 bit. Bentuk fisik mikrokontroler

ATMega32 dapat dilihat pada Gambar 2.5.

14

ATMega32 memiliki fitur ADC 10 bit yang terhubung dengan 8 saluran analog

multiplexer, sehingga memungkinkan untuk membangun sistem elektronika yang

kompak. ADC mempunyai pin tegangan catu yang terpisah, yaitu AVCC.

Referensi tegangan internal 2,56V atau AVCC disediakan didalam chip. ADC

mengkonversi tegangan masukan analog kenilai digital 10 bit melalui successive

approximation. Pada pin ADC terdapat rangkaian sample and hold, dimana tegangan input ADC ditahan dalam tingkat yang konstan pada saat konversi

berlangsung. Kecepatan konversinya sekitar 65-260 μ S (Susilo, 2010).

1. Konfigurasi Mikrokontroler ATMega32

Mikrokontroler memiliki beberapa PORT yang dapat digunakan sebagai

input/output (IO). Susunan kaki standart 40 pin DIP mikrokontroler ATMega32

seperti gambar 2.6.

Gambar 2.6 Susunan kaki ATMega32.

Pin pada mikrokontroler memiliki fungsi masing-masing yaitu:

15

b. GND sebagai pin GND.

c. AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC.

d. AREF sebagain pin masukan tegangan referensi.

e. Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

f. PORT A (PA0-PA7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat diprogram

sebagai pin masukan ADC.

g. PORT B (PB0-PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus, yaitu

timer/counter, komparator analog dan SPI (Serial Peripheral Interface).

h. PORT C (PC0-PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus, yaitu

komparator analog dantimer osilator.

i. PORT D (PD0-PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus, yaitu

komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.

j. XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin masukan clock eksternal. Sumber detak

(clock) dibutuhkan oleh mikrokontroler agar dapat mengeksekusi instruksi

yang ada di memori. Semakin tinggi nilai kristalnya, semakin cepat kerja

mikrokontroler tersebut (Budiharto dan Rizal, 2007).

2. Peta memori ATMega32

Untuk penyimpanan data, mikrokontroler AVR menyediakan dua jenis memori

yang berbeda, yaitu Electrically Eraseable Programmable Read Only Memory

(EEPROM) dan Static Random Acces Memory (SRAM). EEPROM umumnya

digunakan untuk menyimpan data-data program yang bersifat permanen,

sedangkan SRAM digunakan untuk menyimpan data variabel. ATMega32 berisi

16

secara elektrik. Memori ini diorganisasikan agar dapat diakses baca dan tulis

dalam satu byte. SRAM adalah space kosong yang dapat digunakan sebagai

tempat penyimpanan variabel, data, stack dan keperluan lainnya. SRAM ini tidak

terhubung pada ALU, sehingga untuk operasi yang menggunakan data pada

SRAM harus melalui register umum R0-R31. Data pada SRAM dapat diakses

secara direct (langsung) maupun indirect (melalui Pointer Register). Alamat

$085F adalah akhir dari alamat SRAM internal atau biasa disebut RAMEND. Peta

memori ATMega32 seperti tampak pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 Peta memori ATMega32

Memori yang ada di dalam mikrokontroler ATMega32 ada beberapa macam,

misalnya General Working Register(register kegunaan umum) sebanyak 32 byte.

Register tersebut dinamai R1 sampai dengan R3 dari alamat $0000 sampai $001F.

Untuk penyimpanan data temporer, variabel lokal dan alamat memori setelah

17

Alamat Stack Pointer harus dimulai di atas $0060. Register I/O, yaitu register

yang berfungsi mengatur modul-modul pada mikrokontroler. Register I/O

menempati 64 alamat mulai dari $0020 sampai dengan $005F alamat berikutnya,

yaitu $0060 sampai $085F sebesar 2 Kb berfungsi sebagai SRAM internal. Selain

itu ATMega32 memiliki flash PEROM. Memori ini mempunyai kegunaan

menyimpan kode-kode instruksi dan merupakan memori dengan kapasitas

terbesar diantara memori yang ada di dalam sebuah chip mikrokontroler. Memori

program yang terletak pada memori jenis ini tersusun dalam 1 word atau 2 byte

dengan lebar kode instruksi sebesar 26 byte atau 32 bit. ATMega32 memiliki 32

Kb x 16 bit dengan alamat dari $000 sampai dengan $3FFF. Mode pengalamatan

memori ini ditangani olehProgram Counter(PC) sebesar 12 bit. Untuk keamanan

perangkat lunak, memori Flash PEROM dibagi menjadi 2 bagian, bagian Boot

Programdan bagianApplication Program(Susilo, 2010).

E.Liquid Crystal Display(LCD)

LCD merupakan perangkat display yang paling umum dipasangkan ke

mikrokontroler, mengingat ukurannya yang kecil dan kemampuan menampilkan

karakter atau grafik yang lebih baik dibandingkan display 7 segment ataupun

alphanumeric. Pada pengembangan system embedded, LCD mutlak diperlukan

sebagai sumber pemberi informasi utama, misalnya alat ukut kadar gula darah,

penampil jam, penampil counter putaran motor industri, dan lain-lain. Liquid

Crystal Display (LCD) adalah suatu jenis display yang menggunakan polarisasi

kristal. Kristal tersebut dipolarisasi dengan pemberian tegangan. Kristal yang

18

Jenis-jenis LCD ada 3 macam:

a. LCD karakter

b. LCD Graphic Hitam putih

c. LCD Graphic Warna

Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan

menggunakan mikrokontroler. LCD dapat berfungsi untuk menampilkan suatu

nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi

mikrokontroler. Adapun standarisasi yang cukup populer digunakan banyak

vendor LCD, yaitu HD44780U, yang memiliki chip kontroler Hitachi 44780.

LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi

data secara 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit akan ada 7 jalur

data (3 untuk jalur kontrol & 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8

bit maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol & 8 untuk jalur data). Tiga

jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W

(Read/Write).

LCD adalah kristal cair pada layar yang digunakan sebagai tampilan dengan

memanfaatkan listrik untuk mengubah-ubah bentuk kristal-kristal cairnya

sehingga membentuk tampilan angka dan atau huruf pada layar. LCD sebagai

modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. M1632

merupakan Modul LCD Matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris

dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris

terakhir adalah kursor). Pada LCD tersebut terdapat Register Data dan Register

19

CGRAM, DDRAM, atau CGROM, bergantung pada kondisi Address Counter

sedangkan proses akses data ke atau dari Register Perintah akan mengakses ke

Instruction Decoder dan menentukan perintah-perintah yang dilakukan LCD

(Nalwan, 2004).

Modul LCD berukuran 16 karakter x 2 baris dengan fasilitas back lighting

memiliki 16 pin yang terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur kontrol dan jalur-jalur catu

daya. Berikut adalah fungsi pin-pin modul LCD:

1. Pin 1 dan 2

Merupakan sambungan catu daya, Vss, dan Vdd. Pin Vdd dihubungkan

dengan tegangan positif catu daya, dan Vss pada 0 volt atauground.

2. Pin 3

Merupakan pin kontrol Vcc yang digunakan untuk mengatur kontras

display. 3. Pin 4

Merupakanregister select(RS), masukan yang pertama dari tiga command

control input. Dengan membuat RS menjadi high, data karakter dapat

ditransfer dari dan menuju modulnya.

4. Pin 5

Read/Write (R/W). Untuk memfungsikan sebagai perintah Write maka

R/Wlowatau menulis karakter ke modul.

5. Pin 6

Enable(E), input ini digunakan untuk transfer aktual dari perintahperintah

atau karakter antara modul dengan hubungan data.

20

Pin 7 sampai 14 adalah delapan jalur data (D0–D7) dimana data dapat

ditransfer ke dan daridisplay.

7. Pin 15-16

Pin 15 atau A (+) mempunyai level DC +5 V berfungsi sebagai LED

backlight+ sedangkan pin 16 yaitu K (-) memiliki level 0 V.

LCD adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai

penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat

elektronik seperti televisi, kalkulator, ataupun layar komputer. Bentuk fisik dari

LCD dapat dilihat pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 LCD Karakter 2x16 (Nalwan, 2004)

F. KertasGlass Microfiber Filter(GF)

Kertas saring GF merupakan kertas saring microfiber filter. Terdapat 5 jenis

kertas GF, yaitu GF/A, GF/B, GF/C, GF/D, dan GF/F. Kertas GF biasa disebut

kertas Whatman. Kertas GF berguna untuk memfilter partikulat tersuspensi

dalam zat cair atau zat padat, suspensi padatan yang terdapat di alam atau di

21

GF/A (1,6 mm) yaitu Filter yang didapat dari Filter Whatman. Tersedia dalam

corong filter 70 mm dengan kapasitas 250 mL, terbentuk integral polipropil, filter

ikatan panas. Selain itu, terdapat pula filter 47 mm dengan kapasitas 250 mL.

Filter 47 mm dapat dengan mudah dibersihkan untuk analisis atau penelitian lebih

lanjut. Kertas saring Whatman GF/A dapat digunakan untuk analisa kadar

klorofil, karbohidrat total, protein total, dan lemak total. GF/A memiliki tingkat

efisiensi filter yang tinggi. GF/A sesuai untuk menangkap padatan dalam air dan

menyaring partikulat dalam air, alga, serta struktur bakteri, juga secara umum

digunakan untuk memantau polusi udara (Whatman, 2007).

Sistem pengambilan debu/partikulat untuk pemantauan kualitas udara emisi,

diperlukan sistem filtrasi oleh kertas saring penangkap debu emisi. Untuk

penggunaan kertas saring, terlebih dahulu kertas saring dipanaskan pada suhu

1050 C selama 2 jam, agar kertas saring yang digunakan tidak mengandung

padatan yang dapat mempengaruhi hasil timbangan, setelah itu dapat dimasukkan

41

III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada bulan Oktober 2013 sampai dengan Maret 2014,

bertempat di Laboratorium Instrumentasi Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.

1. Solder listrik dan penyedot timah untuk membuat rangkaian alat.

2. Multimeter berfungsi sebagai pembaca nilai tegangan listrik, arus listrik dan

hambatan listrik.

3. Bor listrik dan mata boruntuk membuat lubang pada kaki-kaki komponen

elektronika.

Sedangkan bahan-bahan yang dipakai antara lain sebagai berikut :

1. Kertas saring GF untuk menampungparticulatematteryang akan diukur.

2. Printed Circuit Board(PCB) berfungsi sebagai tempat meletakkan komponen

alat elektronika yang akan dirangkai.

23

4. Kapasitor sebagai penyimpan muatan listrik.

5. Trafo sebagai sumber AC

6. Dioda sebagai penyearah arus AC ke DC

7. IC Regulator LM7805 untuk mengatur tegangan yang dipakai.

8. Mikrokontroler ATMega32 berfungsi sebagai pengendali.

9. PM10 (Particulate Matter) yang berasal dari gas buang pada berbagai jenis

kendaraan bermotor.

10. Led inframerah sebagai sensor untuk memancarkan cahaya inframerah

11. Fotodioda sebagai mendeteksi cahaya inframerah.

12. IC LM324 sebagai penguat tegangan.

C. Prosedur Penelitian

Pada perancangan dan realisasi alat ukur kadar PM10 pada kendaraan bermotor

ini menggunakan sensor inframerah (Led Inframerah dan Fotodioda). Led

inframerah berfungsi sebagai sumber cahaya inframerah yang kemudian

cahayatersebut ditangkap oleh fotodioda untuk diubah menjadi besaran elektrik.

Keluaran sensor diolah oleh mikrokontroler yang hasilnya akan ditampilkan

dengan menggunakan LCD. Diagram blok sistem akuisisi data diperlihatkan pada

gambar 3.1.

Gambar 3.1 Blok Diagram Alat

Gas Buang Kendaraan Sensor Infra merah Mikro ATMega 32 LCD Pengkondisi Sinyal Kertas GF

24

Deskripsi singkat blok diagram sistem pengukuran konsentrasi PM10 pada

kendaraan bermotor.

1. Gas buang kendaraan yang digunakan terdiri dari berbagai jenis merk, dan

bahan bakar kendaraan.

2. Kertas GF yang diselipkan pada rangkaian sensor inframerah yang digunakan

untuk mendeteksi PM10.

3. Rangkaian pengkondisi sinyal untuk mengadaptasikan besaran elektris dari

sensor menuju penyiapan sinyal digital atau untuk proses pengendalian sinyal

analog.

4. Mikrokontroler ATMega32 digunakan untuk mengolah data analog yang

terdeteksi oleh sensor.

5. LCD digunakan sebagai media penampil data.

Adapun rancangan alat yang akan dibuat adalah sebagai berikut.

25

1. Diagram Alir Penelitian

Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini secara umum seperti

diagram alir pada gambar 3.3.

Tidak

Tidak

Gambar 3.3 Diagram alir perancangan alat ukur PM10 Mulai

Perancangan Model Sistem

Penentuan Spesifikasi Rangkaian

Perancangan Blok Diagram

Penentuan Rangkaian dan Komponen

Realisasi Perancangan

Pengujian Fungsi Instrumen

Instrumen berfungsi

Pengujian Model Sistem

Model Sistem berfungsi

Analisis Data Hasil Pengujian

Tampilan Data Pada LCD

Selesai Ya

26

2. Perancangan Sistem Akuisisi Data a. Rangkaian Catu Daya

Pada rangkaian ini, digunakan IC Regulator 7805 untuk mengontrol tegangan

yang masuk ke dalam mikrokontroler dan semua alat yang dipergunakan, agar

tidak ada daya yang melebihi kapasitas dari rangkaian tersebut. Pada penelitian ini

digunakan tegangan sebesar 5 Volt DC.

Gambar 3.4 Rangkaian Catu Daya

b. Rangkaian Sensor Inframerah

Sensor inframerah adalah sebuah sensor yang menggunakan media cahaya, dalam

suatu rangkaian biasanya berisi pembangkit cahaya (transmitter) led inframerah

dan penerima cahaya (receiver) fotodioda. Nilai tegangan diperoleh sebagai nilai

tegangan pada sensor yang akan diproses sampai akhirnya ditampilkan pada LCD.

27

c. Rangkaian Mikrokontroler ATMega32

Rangkaian mikrokontroler ini digunakan sebagai pusat pengolah sinyal dan

pengendali alat. Pada rangkaian sistem mikrokontroler menggunakan komponen,

mikrokontroler ATMega32, XTAL 12 MHz, 2 kapasitor yaitu 22nF (C2 dan C3),

1 kapasitor elektrolit 10uF (C1), 1 resistor yaitu 10k (R1), 1 tombol reset push

button dan catu daya 5 V. Rangkaian mikrokontroler dapat dilihat pada gambar

3.6.

Gambar 3.6 Rangkaian Mikrokontroler ATMega32

d. Rangkaian Keseluruhan

Rangkaian ini merupakan rancangan skematik rangkaian keseluruhan dari

realisasi alat ukur PM10 ini. Rangkaian dapat dilihat pada gambar 3.7.

28

D. Metode Analisis

Untuk mengetahui kadar PM10 pada gas buang kendaraan maka pendeteksian

dilakukan dengan menggunakan kertas saring GF yang ditempelkan pada knalpot

kendaraan. Pengujian alat ini dilakukan dengan variabel yang digunakan yakni

terhadap waktu pengukuran (lama pengambilan sampel) dan jenis kendaraan.

Rancangan tabel hasil pengukuran akan diperlihatkan pada tabel berikut ini.

Tabel 3.1 Pengamatan Alat Hasil Rancangan pada Kendaraan

Waktu (menit) GF Bersih (volt) GF Kotor (volt) Selisih GF (volt) Massa Total (gr) Massa GF (gr) Massa PM10 (gr) 3 6 9

GF bersih merupakan tegangan output dari sensor dengan kondisi kertas GF

bersih. GF kotor merupakan tegangan sensor yang diukur ketika kertas GF yang

ketika kertas GF sudah berisi PM10. Selisih GF merupakan selisih tegangan

antara tegangan kertas GF bersih dengan kertas GF berisi PM10. Dari tabel 3.1

maka akan diperoleh grafik dari masing perubahan variabel tersebut. Untuk

rancangan grafik yang akan dibuat adalah sebagai berikut.

Gambar 3.8 Grafik Hubungan Antara Tegangan PM10 dengan Perubahan Waktu Pengambilan Sampel pada Setiap Jenis Kendaraan T egan gan P M 10 (vol t)

29

Gambar 3.9 Grafik Hubungan Pengaruh Waktu Pengambilan Sampel Terhadap Massa PM10

M

as

sa P

M

10

(gr

)

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Simpulan dari penelitian realisasi alat ukur yang telah dilakukan adalah sebagai

berikut.

1. Dapat terealisasi alat ukur Particulate Matter (PM10) pada gas buang

kendaraan bermotor menggunakan sensor inframerah.

2. Konsentrasi PM10 pada motor 2 tak memiliki perubahan massa yang lebih

tinggi yaitu 0,0020 gram; 0,0050 gram; dan 0,0051 gram; dibandingkan motor

4 tak yaitu 0,0007 gram; 0,0016 gram; dan 0,0022 gram.

3. Pengukuran pada mobil berbahan bakar bensin lebih stabil dari segi tegangan

maupun massa yang terukur.

4. Jarak pengambilan sampel sekitar 5-10 cm dari knalpot, supaya kertas tidak

mudah rusak.

5. PM10 paling tinggi terdapat pada gas buang dari kendaraan berbahan bakar

solar dan PM10 terendah terdapat pada berbahan bakar bensin dengan

menggunakan metode PM10 ditampung pada kertas saring GF dengan

51

B. Saran

Untuk penelitian selanjutnya, disarankan untuk mempertimbangkan beberapa hal

seperti berikut:

1. proses pengambilan sampel yang terukur langsung dapat terhubung dengan

sensor;

2. menggunakan sensor yang khusus mendeteksi particulate matter (PM10)

sehingga sensor mengukur konsentrasi PM10 benar-benar murni gas uji;

3. membandingkan dengan alat yang lebih presisi dengan kebenaran pengukuran;

4. menggunakan komunikasi serial USB agar lebih mudah dalam melakukan

DAFTAR PUSTAKA

Alfan Rachman, 2010. Penghitung Jumlah Kendaraan Pada Area Parkir Dengan Mikrokontroler AT89S51. Skripsi. Universitas Gunadarma.

Andi Nalwan, Paulus. 2004. Penggunaan Dan Antarmuka Modul LCD M1632. Jakarta: PT. Elek Media Komputindo.

Ardeniswan. 2010.Stack Dust Sampler. Bandung: Sigma Sain.

Arifin, Zaenal dan Sokoco. 2009. Pengendalian Polusi Kendaraan. Yogyakarta: Alfabeta.

Arya Wardhana, Wisnu. 2004. Dampak pencemaran lingkungan. Yogyakarta: Penerbit Andi.

Budiharto, Widodo. 2005.Interfacing Komputer dan Mikrokontroler. Jakarta: PT. Elex Media Komputindo.

Budiharto, W. dan Rizal, G. 2007. Proyek Mikrokontroler. Elex Media Komputindo: Jakarta.

Chahaya, I. 2003. Pengendalian Pencemaran Udara Melalui Penanganan Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor. Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Sumatra Utara. Medan.

Ferdyan, Citra., A. Wijaya., F. A. Kurniawan. 2006. Alat Ukur Partikulat Matter (PM10) pada Gas Buang Kendaraan Bermotor.J. Informatika. 6(1): 38-46.

Melati E, Passarella R, Primartha R, Murdiansyah A. 2011. Desain dan Pembuatan Alat Pendeteksi Golongan Darah Menggunakan Mikrokontroler.J. Generic. 6(2):48-54. ISSN: 1907-4093.

Mukono, H. J. 2009. Pencemaran udara dan pengaruhnya terhadap gangguan pernafasan. Surabaya: Airlangga University Press.

Nurhayati, U. 2000. Pemrograman Dispersi Pencemaran Partikulat (PM-10) Dari Sumber Titik Tunggal Kontinu Berdasarkan Persamaan Gauss. Skripsi. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan, ITS.

Soemarwoto, O. (2004). Ekologi, Lingkungan Hidup dan Pembangunan. Ed. Ke 10. Jakarta: Djambatan.

Soni, 2011. Mikrokontroler ATmega32 http://in2mybrain.blogspot.com/2011/02/ mikrokontroler-atmega-32. Diakses: 26 Desember 2013.

Sukidjo, Haryadi. 2006. Usaha Penurunan Emisi Gas Buang Sepeda Motor Empat Langkah Dengan Memperluas Penampang Saluran Pada Venturi Karburator.Media Teknik. ISSN 0216-3012.2:180-185.

Susilo, D. 2010.48 Jam Kupas Tuntas Mikrokontroler MCS51 dan AVR.Penerbit Andi: Yogyakarta.

Syahrani, Awal. 2006.Analisa Kinerja Mesin Bensin Berdasarkan Hasil Uji Emisi.

Jurnal SMARTek. Vol. 4, No. 4, Nopember 2006: 260 – 266. Palu: Universitas Tadulako.

Otok B.W, Akbar M.S, Wibawanti, Rumiati A.T. 2007. Faktor-faktor gas buang kendaraan berbahan bakar solar.Jurnal INDUSTRI. ISSN 1410-2919 Vol.8 No.1: 8-21. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November.

Tarigan, M.S, Edward. 2003. Kandungan Total Zat Padat Tersuspensi (Total Suspended Solid) di Perairan Raha, Sulawesi Tenggara. J. Makara Sains. 7(3):109-119

Tim Penyusun, 1982. Ensiklopedia Indonesia Chapter31. Jakarta: Ichtiar Baru -Van Hoeve.

Wardhana, Lingga. 2006.Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR seri Atmega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta: Andi.

Whatman, James. 2007. http://www.whatman.com/products.aspx?PII diakses pada 19 Desember 2012.

Wibawanto, Slamet. 2006.Sistem Elektronika dan Mekanika. Yogyakarta: Penerbit Gava Media.

Wilyusdinik, Richa. 2012. Realisasi Alat Ukur Particulate Matter (PM) Gas Buang Kendaraan Bermotor Menggunakan Sensor Fotodioda. Skripsi. Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung.

dilakukan dengan menggunakan kertas saring GF yang ditempelkan pada knalpot kendaraan. Pengujian alat ini dilakukan dengan variabel yang digunakan yakni terhadap waktu pengukuran (lama pengambilan sampel) dan jenis kendaraan. Rancangan tabel hasil pengukuran akan diperlihatkan pada tabel berikut ini.

Tabel 3.1 Pengamatan Alat Hasil Rancangan pada Kendaraan Waktu (menit) GF Bersih (volt) GF Kotor (volt) Selisih GF (volt) Massa Total (gr) Massa GF (gr) Massa PM10 (gr) 3 6 9

GF bersih merupakan tegangan output dari sensor dengan kondisi kertas GF bersih. GF kotor merupakan tegangan sensor yang diukur ketika kertas GF yang ketika kertas GF sudah berisi PM10. Selisih GF merupakan selisih tegangan antara tegangan kertas GF bersih dengan kertas GF berisi PM10. Dari tabel 3.1 maka akan diperoleh grafik dari masing perubahan variabel tersebut. Untuk rancangan grafik yang akan dibuat adalah sebagai berikut.

Gambar 3.8 Grafik Hubungan Antara Tegangan PM10 dengan Perubahan Waktu Pengambilan Sampel pada Setiap Jenis Kendaraan T egan gan P M 10 (vol t)

29

Gambar 3.9 Grafik Hubungan Pengaruh Waktu Pengambilan Sampel Terhadap Massa PM10

M

as

sa P

M

10

(gr

)

Simpulan dari penelitian realisasi alat ukur yang telah dilakukan adalah sebagai berikut.

1. Dapat terealisasi alat ukur Particulate Matter (PM10) pada gas buang kendaraan bermotor menggunakan sensor inframerah.

2. Konsentrasi PM10 pada motor 2 tak memiliki perubahan massa yang lebih tinggi yaitu 0,0020 gram; 0,0050 gram; dan 0,0051 gram; dibandingkan motor 4 tak yaitu 0,0007 gram; 0,0016 gram; dan 0,0022 gram.

3. Pengukuran pada mobil berbahan bakar bensin lebih stabil dari segi tegangan maupun massa yang terukur.

4. Jarak pengambilan sampel sekitar 5-10 cm dari knalpot, supaya kertas tidak mudah rusak.

5. PM10 paling tinggi terdapat pada gas buang dari kendaraan berbahan bakar solar dan PM10 terendah terdapat pada berbahan bakar bensin dengan menggunakan metode PM10 ditampung pada kertas saring GF dengan konsentrasi sebesar 0,0050 gram dan 0,0006 gram.

51

B. Saran

Untuk penelitian selanjutnya, disarankan untuk mempertimbangkan beberapa hal seperti berikut:

1. proses pengambilan sampel yang terukur langsung dapat terhubung dengan sensor;

2. menggunakan sensor yang khusus mendeteksi particulate matter (PM10) sehingga sensor mengukur konsentrasi PM10 benar-benar murni gas uji;

3. membandingkan dengan alat yang lebih presisi dengan kebenaran pengukuran; 4. menggunakan komunikasi serial USB agar lebih mudah dalam melakukan

Andi Nalwan, Paulus. 2004. Penggunaan Dan Antarmuka Modul LCD M1632. Jakarta: PT. Elek Media Komputindo.

Ardeniswan. 2010.Stack Dust Sampler. Bandung: Sigma Sain.

Arifin, Zaenal dan Sokoco. 2009. Pengendalian Polusi Kendaraan. Yogyakarta: Alfabeta.

Arya Wardhana, Wisnu. 2004. Dampak pencemaran lingkungan. Yogyakarta: Penerbit Andi.

Budiharto, Widodo. 2005.Interfacing Komputer dan Mikrokontroler. Jakarta: PT. Elex Media Komputindo.

Budiharto, W. dan Rizal, G. 2007. Proyek Mikrokontroler. Elex Media Komputindo: Jakarta.

Chahaya, I. 2003. Pengendalian Pencemaran Udara Melalui Penanganan Emisi

Gas Buang Kendaraan Bermotor. Fakultas Kesehatan Masyarakat

Universitas Sumatra Utara. Medan.

Ferdyan, Citra., A. Wijaya., F. A. Kurniawan. 2006. Alat Ukur Partikulat Matter (PM10) pada Gas Buang Kendaraan Bermotor.J. Informatika. 6(1): 38-46. Melati E, Passarella R, Primartha R, Murdiansyah A. 2011. Desain dan Pembuatan Alat Pendeteksi Golongan Darah Menggunakan Mikrokontroler.J. Generic. 6(2):48-54. ISSN: 1907-4093.

Mukono, H. J. 2009. Pencemaran udara dan pengaruhnya terhadap gangguan pernafasan. Surabaya: Airlangga University Press.

Nurhayati, U. 2000. Pemrograman Dispersi Pencemaran Partikulat (PM-10) Dari Sumber Titik Tunggal Kontinu Berdasarkan Persamaan Gauss. Skripsi. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan, ITS.

Soemarwoto, O. (2004). Ekologi, Lingkungan Hidup dan Pembangunan. Ed. Ke 10. Jakarta: Djambatan.

Soni, 2011. Mikrokontroler ATmega32 http://in2mybrain.blogspot.com/2011/02/ mikrokontroler-atmega-32. Diakses: 26 Desember 2013.

Sukidjo, Haryadi. 2006. Usaha Penurunan Emisi Gas Buang Sepeda Motor Empat Langkah Dengan Memperluas Penampang Saluran Pada Venturi Karburator.Media Teknik. ISSN 0216-3012.2:180-185.

Susilo, D. 2010.48 Jam Kupas Tuntas Mikrokontroler MCS51 dan AVR.Penerbit Andi: Yogyakarta.

Syahrani, Awal. 2006.Analisa Kinerja Mesin Bensin Berdasarkan Hasil Uji Emisi.

Jurnal SMARTek. Vol. 4, No. 4, Nopember 2006: 260 – 266. Palu:

Universitas Tadulako.

Otok B.W, Akbar M.S, Wibawanti, Rumiati A.T. 2007. Faktor-faktor gas buang kendaraan berbahan bakar solar.Jurnal INDUSTRI. ISSN 1410-2919 Vol.8 No.1: 8-21. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November.

Tarigan, M.S, Edward. 2003. Kandungan Total Zat Padat Tersuspensi (Total Suspended Solid) di Perairan Raha, Sulawesi Tenggara. J. Makara Sains. 7(3):109-119

Tim Penyusun, 1982. Ensiklopedia Indonesia Chapter31. Jakarta: Ichtiar Baru -Van Hoeve.

Wardhana, Lingga. 2006.Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR seri Atmega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta: Andi.

Whatman, James. 2007. http://www.whatman.com/products.aspx?PII diakses pada 19 Desember 2012.

Wibawanto, Slamet. 2006.Sistem Elektronika dan Mekanika. Yogyakarta: Penerbit Gava Media.

Wilyusdinik, Richa. 2012. Realisasi Alat Ukur Particulate Matter (PM) Gas

Buang Kendaraan Bermotor Menggunakan Sensor Fotodioda. Skripsi.