Perancang Alat Ukur Kadar Gas Karbon Monoksida (CO) Pada Emisi Gas Buang Kendaraan Berbasis Arduino Chapter III V
BAB III
PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Perancangan Sistem
Dalam bab ini akan dibahas mengenai pembuatan rangkaian dan program.
Seperti pengambilan data pada pengujian emisi gas buang dengan mengukur
kadar karbon monoksida yang di deteksi oleh sensor MQ-7 kemudian arduino
mengolah data. Perangkat keras yang digunakan terdiri dari sensor, Arduino Uno,
Buzzer, LED dan LCD. Sedangkan perangkat lunak yang digunakan adalah
software arduino.
3.1.1 Prinsip Kerja Alat
Sistem ini dibangun untuk mengukur emisi karbon monoksida pada
kendaraan bermotor yang ada sehingga output-nya menghasilkan nilai melalui
sensor MQ-7, yang nilai tersebut akan diolah dalam Arduino. Parameter yang
digunakan adalah kadar karbon monoksida hasil pendeteksian dari sensor yang
telah diolah sebelumnya oleh arduino. Kemudian hasil itu akan ditampilkan
melalui LCD 16x2. Adapun konsep dasar sistem adalah sebagai berikut:
INPUT
PROSES
OUTPUT
Gambar 3.1 Konsep Dasar Sistem
Universitas Sumatera Utara
Penjelasannya sebagai berikut:
1. Input data berupa hasil pembacaan dari sensor MQ-7 dengan mendeteksi
emisi karbon monoksida.
2. Proses pengolahan data karbon monoksida dari sensor diolah kedalam
program pada arduino kemudian ditampilkan ke LCD 16x2 ketika dalam
kondisi karbon monoksida tertentu.
3. Output adalah hasil data yag sudah diolah Arduino akan ditampilkan pada
layar LCD.
Suplay
Display
MQ-7
BUZZER
Arduino uno
LED
Gambar 3.2 Blok Diagram
Berdasarkan blok diagram pada Gambar 3.2 di atas, terdapat beberapa
komponen, adapun fungsi dari masing-masing komponen adalah sebagai berikut:
Blok Suplay
: Sebagai Sumber Tegangan
sensor mq7
: Sebagai Pembaca kadar gas CO
Universitas Sumatera Utara
arduino uno
: Sebagai media pengkonversi waktu, dan mengkonversi
data menjadi CO.
Blok display
: Sebagai output tampilan instruksi dari arduino.
3.1.2 Cara Kerja Alat
Cara Kerja Alat dijelaskan sebagai berikut:
1. Proses Heating (pemanasan) pada sensor MQ-7
2. Alat mendeteksi kadar karbon monoksida melalui sensor MQ-7.
3. Karbon
monoksida
yang
telah
diukur
lalu
diolah
oleh
mikrokontroler dan data yang sudah diolah akan di tampilkan pada
LCD.
3.2 Perancangan Rangkaian Minimum Sistem
3.2.1 Sensor MQ-7
Ukuran sensor ini tergolong kecil,sehingga mudah dalam pengaturan tata
letak sensor. Dibawah ini adalah gambar dimensi dan struktur sensor MQ-7:
Gambar 3.3 Struktur Sensor MQ-7
Universitas Sumatera Utara
3.3 Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD)
Pengoperasian LCD dengan Mikrokontroler ATmega 328 menggunakan
komunikasi 4 bit. Setelah sensor pelampung sudah melakukan pengukuran,
variable resistor akan mengirimkan data ke mikrokontroler melalui Port A
kemudian mikrokontroler menerima data ukuran jarak yang terbaca dan
ditampilkan oleh LCD. Berikut adalah skematik rangkaian LCD.
Gambar 3.4 Skematik Rangkaian LCD 16x2 Karakter
Pada gambar 3.4, pin 1 dihubungkan ke Ground , pin dihubungkan ke vcc,
pin3 merupakan pengaturan tegangan Contrast dari LCD, pin 4 merupakan
Register Select (RS), pin 5 merupakan R/W (Read/Write), pin 6 merupakan
Enable, pin 11 dihubungkan ke D4, pin 12 dihubungkan ke D5 , pin 13
dihubungkan ke D6 dan pin 14 dihubungkan ke D7 pada Arduino. Fungsi dari
potensiometer (VR1) adalah untuk mengatur gelap/terangnya karakter yang
ditampilkan pada LCD
Universitas Sumatera Utara
3.4 Perancangan Rangkaian Keseluruhan
Pada rangkaian ini menggambarkan keseluruhan program yang dirancang dari
sensor MQ-7, Arduino dan LCD.
Dari gambar dibawah menjelaskan bahwa rangkaian yang dibuat
menggunakan Arduino, sensor MQ-7 dan LCD. Arduino sebagai papan board
yang merupakan pemograman dari alat ini, MQ-7 sebagai sensor yang dapat
menjadi pengirim sinyal dan penerima sinyal, Liquid Crystal Display (LCD)
berfungsi menampilkan data yang dikirim oleh arduino.
Gambar 3.5 Skema Rangkaian Keseluruhan
3.5 PCB Layout
PCB Layout merupakan Implementasi rangkaian schematic dipapan PCB.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6 Gambar PCB Layout
3.6 Flowchart Sistem
Start
Inisialisasi pin
Proses pembacaan
sensor
Konversi ADC KE PPM
Tampilan Hasil Pembacaan
Dalam satuan PPM
Gambar 3.7. Flowchart Cara Kerja Sistem
Keterangan : Pada proses inisialisasi pin, arduino akan membaca sensor MQ-7
berupa nilai ADC . nilai ADC di konversi dalam satuan carbon monosida yaitu
PPM. Nilai yang di dapat di tampilkan ke LCD. Ketika kadar CO melebihi batas
maksimum alam dan led di aktifkan.
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT
Pada bab ini dilakukan pengujian alat dengan membandingkan antara
emisi pada waktu dan jarak, adapun tempat pelaksanaan pengujian tersebut
dilakukan di:
Tempat
: Pusdiklat LPPM USU
Tanggal
: 19 Juli 2016
Pukul
: 18.00 – 19.00 WIB
Merk Motor : Honda Beat
Tahun
: 2013
4.1 Data Pengujian
Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran pada jarak 30 cm dari sumber pencemar udara
Waktu
Pembacaanalatdalamsatuan
(menit)
PercobaanKe Standar
Uji
(ppm)
(ppm)
1
150,05
155
5
2
150,50
159
10
3
150,76
154
15
4
150,45
160
20
5
150,66
158
25
Rata - rata hasilpengukuran
150,484
157,2
30
Universitas Sumatera Utara
4.2 Analisa Data
•
Persentase kesalahan pada pengukuran dalam satuan ppm pada setiap
intervalnya yaitu :
Pada jarak 30 cm dari sumber pencemar udara
•
Pada Satuan ppm
1. Pada jarak 5 menit
% kesalahan
= 3,14 %
2. Pada jarak 10 menit
% kesalahan
= 5,407 %
3. Pada jarak 15 menit
% kesalahan
= 2,06 %
4. Pada jarak 20 menit
% kesalahan
= 6,07 %
5. Pada jarak 25 menit
% kesalahan
= 4,66
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan pengujian hasil pengukuran, dapat diambil beberapa
kesimpulan:
1. Berdasarkan hasil pengujian sensor dan pengujian alat ukur emisi gas buang
yang dibuat, pengukuran gas karbon monoksida (CO) dapat bekerja dengan
baik.
2. Berdasarkan hasil pengujian sensor dan pengujian alat ukur emisi gas buang
yang dibuat memiliki presentasi kesalahan tidak lebih dri 7 %.
3. Berdasarkan hasil pengujian sensor dan pengujian alat ukur emisi gas buang
yang dibuat alat uji sudah tergolong sensitif untuk mendeteksi CO.
5.2 Saran
Beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan alat
ini adalah:
1.Dalam segi peletakan sensor terhadap aliran gas buang. Sehingga bisa
mendeteksi gas dengan baik dan tidak merusak sensor.
2. Dengan beberapa pengembangan aplikasi dan penyempurnaan sistem
dari alat ini akan mendapatkan hasil yang lebih baik lagi.
3. Dengan menambahkan komponen-komponen lain agar kualitas pembacaan
alat semakin akurat lagi.
Universitas Sumatera Utara
PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Perancangan Sistem
Dalam bab ini akan dibahas mengenai pembuatan rangkaian dan program.
Seperti pengambilan data pada pengujian emisi gas buang dengan mengukur
kadar karbon monoksida yang di deteksi oleh sensor MQ-7 kemudian arduino
mengolah data. Perangkat keras yang digunakan terdiri dari sensor, Arduino Uno,
Buzzer, LED dan LCD. Sedangkan perangkat lunak yang digunakan adalah
software arduino.
3.1.1 Prinsip Kerja Alat
Sistem ini dibangun untuk mengukur emisi karbon monoksida pada
kendaraan bermotor yang ada sehingga output-nya menghasilkan nilai melalui
sensor MQ-7, yang nilai tersebut akan diolah dalam Arduino. Parameter yang
digunakan adalah kadar karbon monoksida hasil pendeteksian dari sensor yang
telah diolah sebelumnya oleh arduino. Kemudian hasil itu akan ditampilkan
melalui LCD 16x2. Adapun konsep dasar sistem adalah sebagai berikut:
INPUT
PROSES
OUTPUT
Gambar 3.1 Konsep Dasar Sistem
Universitas Sumatera Utara
Penjelasannya sebagai berikut:
1. Input data berupa hasil pembacaan dari sensor MQ-7 dengan mendeteksi
emisi karbon monoksida.
2. Proses pengolahan data karbon monoksida dari sensor diolah kedalam
program pada arduino kemudian ditampilkan ke LCD 16x2 ketika dalam
kondisi karbon monoksida tertentu.
3. Output adalah hasil data yag sudah diolah Arduino akan ditampilkan pada
layar LCD.
Suplay
Display
MQ-7
BUZZER
Arduino uno
LED
Gambar 3.2 Blok Diagram
Berdasarkan blok diagram pada Gambar 3.2 di atas, terdapat beberapa
komponen, adapun fungsi dari masing-masing komponen adalah sebagai berikut:
Blok Suplay
: Sebagai Sumber Tegangan
sensor mq7
: Sebagai Pembaca kadar gas CO
Universitas Sumatera Utara
arduino uno
: Sebagai media pengkonversi waktu, dan mengkonversi
data menjadi CO.
Blok display
: Sebagai output tampilan instruksi dari arduino.
3.1.2 Cara Kerja Alat
Cara Kerja Alat dijelaskan sebagai berikut:
1. Proses Heating (pemanasan) pada sensor MQ-7
2. Alat mendeteksi kadar karbon monoksida melalui sensor MQ-7.
3. Karbon
monoksida
yang
telah
diukur
lalu
diolah
oleh
mikrokontroler dan data yang sudah diolah akan di tampilkan pada
LCD.
3.2 Perancangan Rangkaian Minimum Sistem
3.2.1 Sensor MQ-7
Ukuran sensor ini tergolong kecil,sehingga mudah dalam pengaturan tata
letak sensor. Dibawah ini adalah gambar dimensi dan struktur sensor MQ-7:
Gambar 3.3 Struktur Sensor MQ-7
Universitas Sumatera Utara
3.3 Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD)
Pengoperasian LCD dengan Mikrokontroler ATmega 328 menggunakan
komunikasi 4 bit. Setelah sensor pelampung sudah melakukan pengukuran,
variable resistor akan mengirimkan data ke mikrokontroler melalui Port A
kemudian mikrokontroler menerima data ukuran jarak yang terbaca dan
ditampilkan oleh LCD. Berikut adalah skematik rangkaian LCD.
Gambar 3.4 Skematik Rangkaian LCD 16x2 Karakter
Pada gambar 3.4, pin 1 dihubungkan ke Ground , pin dihubungkan ke vcc,
pin3 merupakan pengaturan tegangan Contrast dari LCD, pin 4 merupakan
Register Select (RS), pin 5 merupakan R/W (Read/Write), pin 6 merupakan
Enable, pin 11 dihubungkan ke D4, pin 12 dihubungkan ke D5 , pin 13
dihubungkan ke D6 dan pin 14 dihubungkan ke D7 pada Arduino. Fungsi dari
potensiometer (VR1) adalah untuk mengatur gelap/terangnya karakter yang
ditampilkan pada LCD
Universitas Sumatera Utara
3.4 Perancangan Rangkaian Keseluruhan
Pada rangkaian ini menggambarkan keseluruhan program yang dirancang dari
sensor MQ-7, Arduino dan LCD.
Dari gambar dibawah menjelaskan bahwa rangkaian yang dibuat
menggunakan Arduino, sensor MQ-7 dan LCD. Arduino sebagai papan board
yang merupakan pemograman dari alat ini, MQ-7 sebagai sensor yang dapat
menjadi pengirim sinyal dan penerima sinyal, Liquid Crystal Display (LCD)
berfungsi menampilkan data yang dikirim oleh arduino.
Gambar 3.5 Skema Rangkaian Keseluruhan
3.5 PCB Layout
PCB Layout merupakan Implementasi rangkaian schematic dipapan PCB.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6 Gambar PCB Layout
3.6 Flowchart Sistem
Start
Inisialisasi pin
Proses pembacaan
sensor
Konversi ADC KE PPM
Tampilan Hasil Pembacaan
Dalam satuan PPM
Gambar 3.7. Flowchart Cara Kerja Sistem
Keterangan : Pada proses inisialisasi pin, arduino akan membaca sensor MQ-7
berupa nilai ADC . nilai ADC di konversi dalam satuan carbon monosida yaitu
PPM. Nilai yang di dapat di tampilkan ke LCD. Ketika kadar CO melebihi batas
maksimum alam dan led di aktifkan.
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT
Pada bab ini dilakukan pengujian alat dengan membandingkan antara
emisi pada waktu dan jarak, adapun tempat pelaksanaan pengujian tersebut
dilakukan di:
Tempat
: Pusdiklat LPPM USU
Tanggal
: 19 Juli 2016
Pukul
: 18.00 – 19.00 WIB
Merk Motor : Honda Beat
Tahun
: 2013
4.1 Data Pengujian
Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran pada jarak 30 cm dari sumber pencemar udara
Waktu
Pembacaanalatdalamsatuan
(menit)
PercobaanKe Standar
Uji
(ppm)
(ppm)
1
150,05
155
5
2
150,50
159
10
3
150,76
154
15
4
150,45
160
20
5
150,66
158
25
Rata - rata hasilpengukuran
150,484
157,2
30
Universitas Sumatera Utara
4.2 Analisa Data
•
Persentase kesalahan pada pengukuran dalam satuan ppm pada setiap
intervalnya yaitu :
Pada jarak 30 cm dari sumber pencemar udara
•
Pada Satuan ppm
1. Pada jarak 5 menit
% kesalahan
= 3,14 %
2. Pada jarak 10 menit
% kesalahan
= 5,407 %
3. Pada jarak 15 menit
% kesalahan
= 2,06 %
4. Pada jarak 20 menit
% kesalahan
= 6,07 %
5. Pada jarak 25 menit
% kesalahan
= 4,66
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan pengujian hasil pengukuran, dapat diambil beberapa
kesimpulan:
1. Berdasarkan hasil pengujian sensor dan pengujian alat ukur emisi gas buang
yang dibuat, pengukuran gas karbon monoksida (CO) dapat bekerja dengan
baik.
2. Berdasarkan hasil pengujian sensor dan pengujian alat ukur emisi gas buang
yang dibuat memiliki presentasi kesalahan tidak lebih dri 7 %.
3. Berdasarkan hasil pengujian sensor dan pengujian alat ukur emisi gas buang
yang dibuat alat uji sudah tergolong sensitif untuk mendeteksi CO.
5.2 Saran
Beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan alat
ini adalah:
1.Dalam segi peletakan sensor terhadap aliran gas buang. Sehingga bisa
mendeteksi gas dengan baik dan tidak merusak sensor.
2. Dengan beberapa pengembangan aplikasi dan penyempurnaan sistem
dari alat ini akan mendapatkan hasil yang lebih baik lagi.
3. Dengan menambahkan komponen-komponen lain agar kualitas pembacaan
alat semakin akurat lagi.
Universitas Sumatera Utara