BAB III METODE PENELITIAN A. DIAGRAM ALUR PENELITIAN Metode penelitian merupakan sebuah langkah yang tersusun secara sistematis dan menjadi pedoman untuk menyelesaikan masalah. Metode penelitian merupakan cara ilmiah untuk mendapatkan data tertentu. Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen. Dengan metode eksperimen, data hasil penelitian akan didapatkan dengan cara melakukan percobaan. Dalam penelitian ini dibutuhkan alur penelitian supaya penelitian dapat berjalan secara sistematis. Gambar 3.1 merupakan Gambaran mengenai diagram alur penelitian yang akan dilakukan.
Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian
B. DIAGRAM BLOK SISTEM Secara keseluruhan sistem yang akan dibuat dapat dilihat dari diagram blok pada Gambar 3.2. Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem Fungsi dari masing-masing unit pada diagram blok sebagai berikut: 1. Sampel minuman beralkohol sebagai objek yang akan diukur konsentrasi persentase alkohol yang terkandung. 2. Sensor gas MQ-3 berfungsi sebagai pendeteksi konsentrasi alkohol yang terkandung pada minuman dari uap alkohol, dan juga sebagai input ke mikrokontroler. 3. Rangkaian pengkondisi sinyal berfungsi untuk menstabilkan tegangan dari sensor gas MQ-3 dengan menggunakan IC LM324. 4. Mikrokontroler AVR ATMega16 adalah komponen utama yang berfungsi sebagai pusat kendali dalam sistem ini. Komponen ini juga berfungsi sebagai tempat pengolahan data yang akan diproses baik dari sensor (Input) dan LCD (Output).
5. LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi sebagai penampil data yang diperoleh dari sensor agar kita langsung dapat melihat hasilnya secara visual. C. PROSEDUR PERANCANGAN SISTEM Dalam pembuatan sistem ini, dibuat prosedur perancangan sistem sebagai tahapan dalam proses pembuatannya. Prosedur perancangan sistem dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Pembuatan rangkaian sensor gas MQ-3. Dalam pembuatan rangkaian ini, terdapat dua tegangan yang dibutuhkan sensor gas MQ-3. Tegangan kerja sensor dan tegangan heater. Tegangan harus sebesar 5 volt DC. 2. Pembuatan sampel cairan alkohol dengan persentase konsentrasi alkohol yang berbeda. 3. Melakukan pengujian sensor, dengan cara mengukur persentase konsentrasi alkohol yang berbeda dari sampel cairan beralkohol. Kemudian mencatat tegangan output sensor. Setelah data diperoleh, kemudian pembuatan program untuk pengolahan data pada mikrokontroler AVR ATMega16. 4. Pembuatan dan pengujian rangkaian pengkondisi sinyal, bertujuan untuk menstabilkan tegangan output sensor gas MQ-3. 5. Pengujian ADC (Analog to Digital Converter) pada mikrokontroler AVR ATMega16.
6. Output sensor dihubungkan dengan rangkaian pengkondisi sinyal terlebih dahulu sebelum dihubungkan dengan mikrokontroler AVR ATMega16. 7. LCD (Liquid Crystal Display) dihubungkan ke Port B mikrokontroler AVR ATMega16. 8. Pengujian sistem secara keseluruhan. Caranya dengan mengukur sampel alkohol dan membandingkan hasil pengukuran dari alat. Sehingga dapat menghitung nilai error pada alat. 9. Pembuatan case sebagai wadah sistem. D. PRINSIP KERJA SISTEM Sensor gas MQ-3 akan mendeteksi konsentrasi alkohol yang terkandung dalam zat cair berdasarkan uapnya. Ketika zat cair yang akan diukur konsentrasi alkoholnya telah berada pada wadah pengukuran, maka sensor MQ-3 mulai bekerja untuk mendeteksi konsentrasi alkohol yang terkandung. Apabila terdapat konsentrasi alkohol pada zat cair tersebut maka uap alkohol akan mengaktifkan sistem kerja sensor MQ-3 yang kemudian mengirimkan sinyal input kepada mikrokontroler AVR ATMega16. Data input tersebut berupa data analog yang kemudian akan diproses oleh ADC yang terdapat pada mikrokontroler AVR ATMega16 sehingga didapatkan hasil data berupa tampilan persentase pada LCD.
E. PERANCANGAN SISTEM Perancangan sistem terdiri dari dua tahapan. Perancangan Perangkat Keras (Hardware) dan Perancangan Perangkat Lunak (Software). Kedua tahapan tersebut harus diperhatikan dengan baik, agar sistem dapat bekerja dengan baik sesuai yang diharapkan. 1. Perancangan Perangkat Keras Perancangan perangkat keras meliputi, Pembuatan sampel alkohol, perancangan rangkaian buffer, perancangan LCD (Liquid Cristal Display), dan Case. a. Pembuatan Sampel Alkohol Pembuatan sampel alkohol pembanding bertujuan untuk menguji sensor gas MQ-3. Untuk mendapatkan nilai kandungan alkohol yang baik dibutuhkan perhitungan larutan alkohol yang tepat. Pembuatan sampel alkohol ini menggunakan rumus reaksi pengenceran. Rumus reaksi pengenceran menggunakan persamaan 2.6. Dalam proses ini dibuat 50 ml larutan alkohol dengan konsentrasi 7%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, dan 70%. Konsentrasi larutan alkohol yang tersedia adalah 70%. Dengan menggunakan persamaan 2.6 didapatkan hasil pada Tabel sebagai berikut:
Tabel 3.1 Volume Alkohol yang Diambil No V i (ml) V a (ml) N i (%) N a (%) 1 5,00 50 70 7 2 7,14 50 70 10 3 14,29 50 70 20 4 21,43 50 70 30 5 28,57 50 70 40 6 35,71 50 70 50 7 42,86 50 70 60 8 50,00 50 70 70 b. Perancangan Rangkaian Buffer Rangkaian buffer merupakan rangkaian yang dapat menghasilkan nilai tegangan output sama dengan nilai tegangan input. Karena itu rangkaian ini akan memiliki penguatan satu kali. Fungsi dari rangkaian buffer sebagai penyangga, karena pada dasarnya prinsip yang digunakan adalah penguat arus tanpa terjadi penguatan tegangan. Rangkaian buffer yang dibuat seperti pada Gambar 3.3. Dengan menghubungkan jalur input inverting ke jalur output operational amplifier (op-amp).
Gambar 3.3 Rangkaian Buffer Dengan metode tersebut, maka diperoleh perhitungan matematis sebagai berikut:... (4.1) Sehingga diperoleh nilai penguatan tegangan (A v ) sebagai berikut:... (4.2) Dari persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa rangkaian tersebut tidak terjadi penguatan tegangan. Rangkaian buffer pada sistem ini menggunakan IC LM324N. IC LM324N memiliki Vcc antara 5 volt 15 volt. Untuk penjelasan masing-masing pin dapat dijelaskan sebagai berikut: - Pin 1,7,8,14 (Output), merupakan sinyal output. - Pin 2,6,9,13 (Inverting Input), merupakan pin yang dapat membalik sinyal output dari sinyal output yang masuk.
- Pin 3,5,10,12 (Non-Inverting Input), merupakan pin yang menghasilkan sinyal output sama dengan sinyal input. - Pin 4 (+Vcc), merupakan pin yang beroperasi pada tegangan antara +1,5 Volt sampai +15 Volt. - Pin 11 (-Vcc), merupakan pin yang beroperasi pada tegangan antara -1,5 Volt sampai -15 Volt. Gambar 3.4 Konfigurasi Pin IC LM324N (ST, 2011) c. Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Cristal Display) LCD adalah suatu display dari bahan cairan kristal yang menggunakan dot matriks dalam sistem kerjanya. LCD digunakan sebagai display dari sistem pendeteksi konsentrasi alkohol berupa persentase. Untuk melakukan interfacing LCD dengan mikrokontroler AVR ATMega16, perlu diketahui fungsi dari setiap pin. Dari konfigurasi pada Gambar 3.5, pin 11 14 dihubungkan dengan PORTB mikrokontroler.
Gambar 3.5 Interfacing LCD dengan PORT.B Mikrokontroler ATMega16 d. Perancangan Desain Case Sistem Perancangan desain untuk case sistem pendeteksi konsentrasi alkohol memiliki ukuran yang kecil. Selain menjadikan sistem mempunyai tampilan yang menarik, case juga mempunyai tujuan agar dapat menjaga sistem tersebut dari kerusakan. Bahan yang digunakan untuk membuat case adalah acrylic. Daftar bahan dan alat yang digunakan dalam membuat case ditunjukkan Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Daftar alat dan bahan untuk pembuatan case Nama Alat dan Bahan Jumlah Acrylic 1 (40x40 cm) Lem Acrylic Secukupnya Pemotong Acrylic 1 Bor Tangan 1 Ampelas Halus 1 lembar Kikir 1 Mesin Gerinda 1 Penggaris 1 Pensil 1 Desain case sistem pendeteksi konsentrasi alkohol berbentuk seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.6. Gambar 3.6 Desain Case Sistem
2. Perancangan Perangkat Lunak Perancangan perangkat lunak meliputi, pembuatan flowchart, pembuatan program mikrokontroler AVR ATMega16. a. Pembuatan Flowchart Sebelum membuat program perintah untuk sistem pada mikrokontroler, dibutuhkan flowchart program. Flowchart program dapat dilihat pada Gambar 3.8. Gambar 3.7 Gambar Flowchart Program
b. Pembuatan Program Setelah membuat flowchart program dan mengetahui variabel yang akan dikonversi yang tadinya analog menjadi digital, maka langkah selanjutnya adalah pembuatan program. Pembuatan program ini dilakukan dengan bantuan software BACOM. Pada program ini akan dituliskan perintah yang sesuai dengan flowchart yang telah dibuat sebelumnya. Pemrograman adalah salah satu bagian yang penting dalam pembuatan alat ini, karena pada bagian pemrograman ini akan dilakukan pemilihan perintah untuk mengolah data input agar dapat diolah oleh mikrokontroler sehingga menjadi output yang diinginkan. Setelah membuat program yang berisikan perintah untuk di-download dari komputer (PC) ke mikrokontoler, maka tahap selanjutnya adalah proses download. Proses ini dilakukan dengan alat downloader VL-DT01. VL-DT01 akan menghubungkan Kit Vl-AB16-IO dengan komputer (PC).