Sistem Pengukuran Kadar Aseton Dengan Nafas Berbasis Arduino Nano Dengan Tampilan Android
1
SISTEM PENGUKURAN KADAR ASETON DENGAN NAFAS
BERBASIS ARDUINO NANO DENGAN TAMPILAN
ANDROID
TUGAS AKHIR
SITI MALINDA PINEM
132408031
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
2
SISTEM PENGUKURAN KADAR ASETON DENGAN NAFAS
BERBASIS ARDUINO NANO DENGAN TAMPILAN
ANDROID
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh Ahli
Madya
SITI MALINDA PINEM
132408031
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
1
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, atas segala nikmat
dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini
dengan judul Sistem Pengukuran Kadar Aseton dengan Nafas Berbasis Arduino
Nano Dengan Tampilan Android. Dan tidak lupa juga shalawat dan salam kepada
Nabi Muhammad SAW, sebagai suri tauladan dan motivator sepanjang masa
sehingga penulis tetap semangat dan sabar dalam penyelesaian Laporan Tugas
Akhir. Semoga kita mendapatkan syafa‟at beliau di yaumil akhir kelak. Amin ya
Rabbal a‟lamin.
Ucapan Terima kasih penulis sampaikan kepada beberapa pihak yang telah
membantu penulis dalam penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini kepada:
1. Bapak Dr.Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku Ketua Program Studi D3 Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, S.Si.,M.Sc selaku pembimbing saya yang
telah meluangkan waktunya untuk membimbing dalam penyelesaian Laporan
Tugas Akhir ini.
4. Seluruh Staf Pengajar / Pegawai program studi Fakultas MIPA Universitas
Sumatera Utara.
5. Ayahanda dan Ibunda Tercinta yang Telah memberikan Bantuan berupa
dukungan moril dan material yang sangat membantu dalam menyelesaikan
Laporan Tugas Akhir ini.
6. Senior Kami Fathurrahman dan Balian yang telah memberikan bantuan berupa
ilmu dan motivasi dalam meneyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.
7. Terima kasih juga kepada teman-teman dikuliah FIN‟13, abang dan adik-adik
seperjuangan di Ikatan Mahasiswa Instrumentasi atas bantuan, doa dan
dukungannya
Semoga Allah Yang Maha Kuasa akan membalas semua kebaikannya.Akhir
kata penulis ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu saya
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
2
SISTEM PENGUKURAN KADAR ASETON DENGAN NAFAS BERBASIS
ARDUINO NANO DENGAN TAMPILAN ANDROID
ABSTRAK
Alat pengukuran konsentrasi gas aseton dengan nafas menggunakan sensor MQ138 berbasis Arduino Nano telah berhasil dirancang. Pengukuran dilakukan
dengan mengekspos sensor MQ-138 dengan gas aseton dengan konsentrasi 20µL,
40µL, 60µL, 80µL, 100µL, 120µL, 140µL, 160µL, 180µL dan 200µL dan nafas
manusia dengan cara meniupkan nafasnya lewat ujung alat yang berbentuk seperti
pipa selam tujuh detik. Maka udara yang ditiup dan gas aseton kemudian masuk
kealam satu ruang uji nafas atau “testing chamber”. Selanjutnya udara dan gas
aseton yang masuk ke dalam ruang uji nafas itu akan dipompa agar tekanan udara
yang bercampur dengan gas aseton dapat ditangkap oleh sensor MQ-138 yang
peka terhadap gas organik yang mengandung kadar aseton tinggi. Hasil
pengukuran menunjukkan semakin tinggi kadar aseton maka semakin tinggi
tegangan keluaran sensor. Didapati juga pengeksposan selama 3 kali pengulangan
menunjukkan waktu pendeteksian optimal sensor pada 1 menit untuk semua kadar
gas aseton. Selama pengukuran, sensor menunjukkan pendeteksian yang stabil,
waktu respon yang cepat dan kemampuan pengukurannya tinggi. Dengan
demikian sensor MQ-138 ini sangat effektif digunakan untuk mendeteksi gas
aseton dalam konsentrasi rendah.
Kata Kunci : Kadar Gas Aseton, Sensor MQ-138, Arduino Nano
ii
Universitas Sumatera Utara
3
DAFTAR ISI
Halaman.
PENGHARGAAN .......................................................................................... i
ABSTRAK ..................................................................................................... ii
DAFTAR ISI...…………………………………………………………….... iii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... vi
BAB I. PENDAHULUAN
1.1.LatarBelakangMasalah ...............................................................
1.2. Rumusan Masalah ......................................................................
1.3. Tujuan Penulisan ........................................................................
1.4. Batasan Masalah ........................................................................
1.5. Sistematika Penulisan ...................................................... 4
1
2
3
3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Arduino Nano ............................................................................. 5
2.1.1 Konfigurasi Pin Arduino Nano ................................6
2.1.2 Spesifikasi Arduino Nano ............................................ .. 9
2.1.3 Sumber Daya Arduino Nano ................................. 9
2.2. Bluetooth .................................................................................... 10
2.3. Sensor MQ-138 ...................................................................11
2.3.1 Karakter Sensor MQ-138 ............................................. .. 11
2.3.2 Aplikasi Sensor MQ-138 ................................................ 12
2.3.3 Rangkaian Tes Dasar Sensor MQ-138 .........................12
2.3.4 Karakteristik Sensitivitas MQ-138 ................................. 14
2.3.5 Pengaruh Suhu dan Kelembaban .................................... 14
2.3.6 Stuktur Konfigurasi MQ-138 ..........................................15
2.4. LCD (Liquid Crystal Display) .................................................... 15
2.5. Bahasa Pemrograman Arduino Berbasis Bahasa C ..................18
2.6. Aseton ........................................................................................ 21
BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1.Diagram Blok Sistem …............................................................... 22
3.1.1 Fungsi-Fungsi Diagram Blok ........................................ 22
3.2. Rangkaian Arduino Nano ........................................................... 23
3.3. Rangkaian Sensor Aseton .......................................................... 24
3.4. Rangkaian Bluetooth HC05 ....................................................... 25
3.5. Rangkaian Power Supply ........................................................... 25
3.6. Rangkaian LCD ......................................................................... 26
3.7. Flowchart Sistem ....................................................................... 27
iii
Universitas Sumatera Utara
4
BAB IV. PENGUJIAN SISTEM
4.1.Pengujian Rangkaian Arduino Nano .......................................... 28
4.2. Pengujian Rangkaian LCD
.............................................. 29
4.3. Pengujian Sensor Aseton ........................................................... 30
4.4. Pengujian Bluetooth HC-05 ........................................................ 34
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.Kesimpulan .................................................................................. 39
5.2.Saran ........................................................................................... 39
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 40
LAMPIRAN
iv
Universitas Sumatera Utara
5
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Halaman.
Konfigurasi Pin Arduino nano .................................................
8
Data Teknis Sensor MQ-138 .................................................... 13
Tabel Konfigurasi LCD ............................................................ 17
Pengujian Konsentrasi Gas Aseton dengan Nafas.................... 34
Perhitungan standar deviasi dan rata ratadari tiap konsentrasi
dengan pengulangan sebanyak 3x ...........................................
38
v
Universitas Sumatera Utara
6
DAFTAR GAMBAR
Halaman.
Gambar 2.1. Bagian Depan Arduino Nano ................................................ 5
Gambar 2.2. Bagian Belakang Arduino Nano ............................................ 6
Gambar 2.3. Konfigurasi Pin Layout Arduino Nano ................................. 8
Gambar2.4.Bluetooth HC05 ....................................................................... 10
Gambar2.5.Konfigurasi Sensor MQ-138 ................................................... 12
Gambar 2.6.Rangkaian Dasar Sensor MQ-138 .......................................... 12
Gambar 2.7.Karakteristik Sensitivitas MQ-138 ......................................... 14
Gambar 2.8.Pengaruh Suhu dan kelembaban ............................................. 14
Gambar 2.9.Stuktur dan Konfigurasi Sensor Gas MQ-138 ....................... 15
Gambar 2.10.LCD 2 x 16 ............................................................................ 16
Gambar 3.1.Diagram Blok Sistem .............................................................. 22
Gambar 3.2.RangkaianArduino Nano ........................................................ 23
Gambar 3.3.RangkaianSensor Aseton ........................................................ 24
Gambar 3.4.RangkaianBluetooth HC-05 ................................................... 25
Gambar 3.5.RangkaianPower Supply ......................................................... 25
Gambar3.6.Rangkaian LCD 16 x 2 ............................................................ 26
Gambar 3.7.Flowchart Sistem ..................................................................... 27
Gambar 4.1. Pengujian LCD
........................................................... 30
Gambar 4.2. Tampilan LCD ketika Pengujian Sensor MQ-138 ................ 31
Gambar 4.3 Menghubungkan Bluetooth Android dan Alat ....................... 32
Gambar 4.4 Permintaan Penyanding Bluetooth .......................................... 32
Gambar 4.5 Select A Device To Device ..................................................... 33
Gambar 4.6. Tampilan di Android ketika Pengujian Sensor MQ-138 ....... 33
Gambar 4.7. Grafik linieritas sensitivitas sensor dengan nafas pada variasi
beberapa konsentrasi aseton. ................................................... 36
Gambar 4.8. Grafik linieritas sensitivitas sensor dengan nafas pada variasi
beberapa konsentrasi aseton. ................................................... 38
vi
Universitas Sumatera Utara
SISTEM PENGUKURAN KADAR ASETON DENGAN NAFAS
BERBASIS ARDUINO NANO DENGAN TAMPILAN
ANDROID
TUGAS AKHIR
SITI MALINDA PINEM
132408031
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
2
SISTEM PENGUKURAN KADAR ASETON DENGAN NAFAS
BERBASIS ARDUINO NANO DENGAN TAMPILAN
ANDROID
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh Ahli
Madya
SITI MALINDA PINEM
132408031
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
1
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, atas segala nikmat
dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini
dengan judul Sistem Pengukuran Kadar Aseton dengan Nafas Berbasis Arduino
Nano Dengan Tampilan Android. Dan tidak lupa juga shalawat dan salam kepada
Nabi Muhammad SAW, sebagai suri tauladan dan motivator sepanjang masa
sehingga penulis tetap semangat dan sabar dalam penyelesaian Laporan Tugas
Akhir. Semoga kita mendapatkan syafa‟at beliau di yaumil akhir kelak. Amin ya
Rabbal a‟lamin.
Ucapan Terima kasih penulis sampaikan kepada beberapa pihak yang telah
membantu penulis dalam penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini kepada:
1. Bapak Dr.Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku Ketua Program Studi D3 Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, S.Si.,M.Sc selaku pembimbing saya yang
telah meluangkan waktunya untuk membimbing dalam penyelesaian Laporan
Tugas Akhir ini.
4. Seluruh Staf Pengajar / Pegawai program studi Fakultas MIPA Universitas
Sumatera Utara.
5. Ayahanda dan Ibunda Tercinta yang Telah memberikan Bantuan berupa
dukungan moril dan material yang sangat membantu dalam menyelesaikan
Laporan Tugas Akhir ini.
6. Senior Kami Fathurrahman dan Balian yang telah memberikan bantuan berupa
ilmu dan motivasi dalam meneyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.
7. Terima kasih juga kepada teman-teman dikuliah FIN‟13, abang dan adik-adik
seperjuangan di Ikatan Mahasiswa Instrumentasi atas bantuan, doa dan
dukungannya
Semoga Allah Yang Maha Kuasa akan membalas semua kebaikannya.Akhir
kata penulis ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu saya
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
2
SISTEM PENGUKURAN KADAR ASETON DENGAN NAFAS BERBASIS
ARDUINO NANO DENGAN TAMPILAN ANDROID
ABSTRAK
Alat pengukuran konsentrasi gas aseton dengan nafas menggunakan sensor MQ138 berbasis Arduino Nano telah berhasil dirancang. Pengukuran dilakukan
dengan mengekspos sensor MQ-138 dengan gas aseton dengan konsentrasi 20µL,
40µL, 60µL, 80µL, 100µL, 120µL, 140µL, 160µL, 180µL dan 200µL dan nafas
manusia dengan cara meniupkan nafasnya lewat ujung alat yang berbentuk seperti
pipa selam tujuh detik. Maka udara yang ditiup dan gas aseton kemudian masuk
kealam satu ruang uji nafas atau “testing chamber”. Selanjutnya udara dan gas
aseton yang masuk ke dalam ruang uji nafas itu akan dipompa agar tekanan udara
yang bercampur dengan gas aseton dapat ditangkap oleh sensor MQ-138 yang
peka terhadap gas organik yang mengandung kadar aseton tinggi. Hasil
pengukuran menunjukkan semakin tinggi kadar aseton maka semakin tinggi
tegangan keluaran sensor. Didapati juga pengeksposan selama 3 kali pengulangan
menunjukkan waktu pendeteksian optimal sensor pada 1 menit untuk semua kadar
gas aseton. Selama pengukuran, sensor menunjukkan pendeteksian yang stabil,
waktu respon yang cepat dan kemampuan pengukurannya tinggi. Dengan
demikian sensor MQ-138 ini sangat effektif digunakan untuk mendeteksi gas
aseton dalam konsentrasi rendah.
Kata Kunci : Kadar Gas Aseton, Sensor MQ-138, Arduino Nano
ii
Universitas Sumatera Utara
3
DAFTAR ISI
Halaman.
PENGHARGAAN .......................................................................................... i
ABSTRAK ..................................................................................................... ii
DAFTAR ISI...…………………………………………………………….... iii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... vi
BAB I. PENDAHULUAN
1.1.LatarBelakangMasalah ...............................................................
1.2. Rumusan Masalah ......................................................................
1.3. Tujuan Penulisan ........................................................................
1.4. Batasan Masalah ........................................................................
1.5. Sistematika Penulisan ...................................................... 4
1
2
3
3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Arduino Nano ............................................................................. 5
2.1.1 Konfigurasi Pin Arduino Nano ................................6
2.1.2 Spesifikasi Arduino Nano ............................................ .. 9
2.1.3 Sumber Daya Arduino Nano ................................. 9
2.2. Bluetooth .................................................................................... 10
2.3. Sensor MQ-138 ...................................................................11
2.3.1 Karakter Sensor MQ-138 ............................................. .. 11
2.3.2 Aplikasi Sensor MQ-138 ................................................ 12
2.3.3 Rangkaian Tes Dasar Sensor MQ-138 .........................12
2.3.4 Karakteristik Sensitivitas MQ-138 ................................. 14
2.3.5 Pengaruh Suhu dan Kelembaban .................................... 14
2.3.6 Stuktur Konfigurasi MQ-138 ..........................................15
2.4. LCD (Liquid Crystal Display) .................................................... 15
2.5. Bahasa Pemrograman Arduino Berbasis Bahasa C ..................18
2.6. Aseton ........................................................................................ 21
BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1.Diagram Blok Sistem …............................................................... 22
3.1.1 Fungsi-Fungsi Diagram Blok ........................................ 22
3.2. Rangkaian Arduino Nano ........................................................... 23
3.3. Rangkaian Sensor Aseton .......................................................... 24
3.4. Rangkaian Bluetooth HC05 ....................................................... 25
3.5. Rangkaian Power Supply ........................................................... 25
3.6. Rangkaian LCD ......................................................................... 26
3.7. Flowchart Sistem ....................................................................... 27
iii
Universitas Sumatera Utara
4
BAB IV. PENGUJIAN SISTEM
4.1.Pengujian Rangkaian Arduino Nano .......................................... 28
4.2. Pengujian Rangkaian LCD
.............................................. 29
4.3. Pengujian Sensor Aseton ........................................................... 30
4.4. Pengujian Bluetooth HC-05 ........................................................ 34
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.Kesimpulan .................................................................................. 39
5.2.Saran ........................................................................................... 39
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 40
LAMPIRAN
iv
Universitas Sumatera Utara
5
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Halaman.
Konfigurasi Pin Arduino nano .................................................
8
Data Teknis Sensor MQ-138 .................................................... 13
Tabel Konfigurasi LCD ............................................................ 17
Pengujian Konsentrasi Gas Aseton dengan Nafas.................... 34
Perhitungan standar deviasi dan rata ratadari tiap konsentrasi
dengan pengulangan sebanyak 3x ...........................................
38
v
Universitas Sumatera Utara
6
DAFTAR GAMBAR
Halaman.
Gambar 2.1. Bagian Depan Arduino Nano ................................................ 5
Gambar 2.2. Bagian Belakang Arduino Nano ............................................ 6
Gambar 2.3. Konfigurasi Pin Layout Arduino Nano ................................. 8
Gambar2.4.Bluetooth HC05 ....................................................................... 10
Gambar2.5.Konfigurasi Sensor MQ-138 ................................................... 12
Gambar 2.6.Rangkaian Dasar Sensor MQ-138 .......................................... 12
Gambar 2.7.Karakteristik Sensitivitas MQ-138 ......................................... 14
Gambar 2.8.Pengaruh Suhu dan kelembaban ............................................. 14
Gambar 2.9.Stuktur dan Konfigurasi Sensor Gas MQ-138 ....................... 15
Gambar 2.10.LCD 2 x 16 ............................................................................ 16
Gambar 3.1.Diagram Blok Sistem .............................................................. 22
Gambar 3.2.RangkaianArduino Nano ........................................................ 23
Gambar 3.3.RangkaianSensor Aseton ........................................................ 24
Gambar 3.4.RangkaianBluetooth HC-05 ................................................... 25
Gambar 3.5.RangkaianPower Supply ......................................................... 25
Gambar3.6.Rangkaian LCD 16 x 2 ............................................................ 26
Gambar 3.7.Flowchart Sistem ..................................................................... 27
Gambar 4.1. Pengujian LCD
........................................................... 30
Gambar 4.2. Tampilan LCD ketika Pengujian Sensor MQ-138 ................ 31
Gambar 4.3 Menghubungkan Bluetooth Android dan Alat ....................... 32
Gambar 4.4 Permintaan Penyanding Bluetooth .......................................... 32
Gambar 4.5 Select A Device To Device ..................................................... 33
Gambar 4.6. Tampilan di Android ketika Pengujian Sensor MQ-138 ....... 33
Gambar 4.7. Grafik linieritas sensitivitas sensor dengan nafas pada variasi
beberapa konsentrasi aseton. ................................................... 36
Gambar 4.8. Grafik linieritas sensitivitas sensor dengan nafas pada variasi
beberapa konsentrasi aseton. ................................................... 38
vi
Universitas Sumatera Utara