BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Perancangan ini telah dilakukan pada bulan Februari sampai April 2017 di Sikonek, rumah tinggal Sunggal, dan Perpustakaan. 3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat yang Digunakan 1. Satu set komputer berfungsi untuk pengelolaan data dan pemrograman 2. Bor listrik berfungsi untuk melubangi material 3. Solder berfungsi untuk mencairakan timah dan menyambung beberapa komponen elektronik 4. Obeng berfungsi untuk memasang baut dan mur 5. Mesin potong triplek berfungsi untuk memotong triplek dan akrilik 6. Attractor berfungsi sebagai alat penyedot timah pada PCB 3.2.2 Bahan yang Digunakan Komponen Mekanik 1. Mur dan baut berfungsi sebagai peguat dalam pemasangan komponen pada papan triplek 2. Akrilik berfungsi sebagai pelindung komponen pada alat 3. Spacer berfungsi sebagai penyanggah antara akrilik dengan triplek 4. Triplek berfungsi sebagai tempat meletakkan alat 28
Komponen Elektronik 1. Arduino berfungsi sebagai mikrokontroler 2. Sensor MQ-7 berfungsi untuk mendeteksi kadar gas buang CO 3. LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi untuk menampilkan status kerja alat 4. Trimpot 103 berfungsi untuk mengatur tingkat kecerahan (intensitas cahaya) LCD 5. Buzzer berfungsi sebagai tanda peringatan (mengeluarkan bunyi) apabila kadar gas buang melebihi ambang batas udara bersih 6. LED (Light Emitting Diode) berfungsi sebagai (mengeluarkan cahaya) apabila kadar gas buang melebihi ambang batas udara bersih 7. Resistor (330 Ω) berfungsi untuk menghambat tegangan yang masuk pada LED 8. Adaptor berfungsi sebagai supply tegangan 29
3.3 Flowchart System Pendeteksi Kadar Gas Buang CO Mulai Inisialisasi Port Membaca ADC Kadar CO > 300 ppm Tidak Tampilan LCD Aman LED dan Buzzer mati Ya Tampilan LCD Berbahaya LED dan Buzzer hidup Gambar 3.1 Flowchart Sistem Pendeteksi Kadar Gas Buang CO Alat pendeteksi kadar gas buang CO akan aktif apabila diberi supply tegangan dari powerbank. Kemudian alat akan menginisialisasi port yang ada pada Arduino (mengidentifikasi atau mengenali port-port Arduino yang terhubung dengan komponen-komponen yang ada pada rangkaian). Sensor MQ-7 akan mendeteksi kadar CO ketika diberi inputan berupa gas buang dari sepeda motor matic. Jika CO yang dideteksi lebih besar dari 300 ppm maka LCD akan menampilkan kata BAHAYA dan mengaktifkan Buzzer serta LED. Sedangkan 30
jika CO yang dideteksi lebih kecil dari 300 ppm maka LCD akan menampilkan kata AMAN dan menonaktifkan Buzzer serta LED 3.4 Spesifikasi Sistem Dalam perancangan alat pendeteksi kadar gas buang sepeda motor, mikrokontroler Arduino Uno digunakan sebagai komponen utama yang mengatur komponen lainnya seperti: Sensor MQ-7, LCD, Buzzer dan LED. Hardware ini dirancang agar mikrokontroler Arduino dapat menerima masukan dari sensor MQ-7, sehingga fungsi alat untuk mendeteksi kadar gas buang yang keluar dari sepeda motor tercapai. Hardware pendeteksi kadar gas buang sepeda motor dirancang sesuai diagram blok yang terdapat pada gambar berkut. Power Supply LCD Sensor MQ-7 Arduino Buzzer dan LED Gambar 3.2 Diagram Blok System 31
Berdasarkan blok di atas, Arduino menerima masukan yaitu Sensor MQ- 7. Berdasarkan masukan dari sensor tersebut, apabila sensor mendeteksi gas buang sepeda motor melebihi batas ambang batas udara bersih maka arduino akan memerintahkan LCD untuk menapilkan kata BAHAYA serta menghidupkan buzzer dan LED. 3.5 Rangkaian Keseluruhan Sistem Rangkaian keseluruhan sistem dari alat pendeteksi kadar asap sepeda motor dibagi menjadi 3 bagian yaitu: power supply, bagian input, dan bagian output. Bagian power supply merupakan input tegangan dari baterai. Bagian input terdiri dari 1 buah input yaitu sensor MQ-7. Bagian output terdiri dari LCD, Buzzer, dan LED. 3.5.1 Rangkaian Power Supply Bagian power supply ini menggunakan Powerbank dengan kapasitas 6000 mah dan tegangan masukan keluaran sebesar 5 Volt dengan arus 1000 mah, yang akan dihubungkan dengan Arduino Uno R3. Gambar 3.3 Rangkaian Sumber tegangan 32
Keterangan: Adaptor dihubungkan dengan Arduino menggunakan kabel downloader Pada gambar diatas, powerbank berfungsi sebagai pemberi tegangan pada alat pendeteksi kadar asap sepeda motor yang terhubung dengan arduino melalui kabel downloader. 3.5.2 Rangkaian Bagian Input 3.5.2.1 Rangkaian Sensor MQ-7 Sensor MQ-7 merupakan sensor gas karbon monoksida (CO) yang berfungsi untuk mengukur konsentrasi gas karbon monoksida (CO). Sensor ini dipilih karena Sensor ini memiliki sensitivitas tinggi dan waktu respon yang cepat. Keluaran yang dihasilkan oleh sensor ini adalah berupa sinyal analog. Sensor ini juga membutuhkan tegangan direct current (DC) sebesar 5V. Sensor ini mampu mendeteksi kadar nilai karbon monoksida dalam udara dengan cakupan antara 10-10.000 ppm. Sensor MQ-7 akan memberikan peringatan melalui LED dan buzzer apabila kadar gas buang CO yang dikeluarkan melebihi batas bersih (300 ppm). Gambar 3.4 Hubungan Arduino dengan Sensor MQ-7 33
Keterangan: Kaki A0 (analog output) pada sensor MQ-7 dihubungkan ke pin A5 pada Arduino Kaki VCC pada MQ-7 dihubungkan ke pin VCC pada Arduino Kaki GND pada MQ-7 dihubungkan ke pin GND pada Arduino 3.5.3 Rangkaian Bagian Output 3.5.3.1 Rangkaian LCD Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena arduino dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter. Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil. Dari gambar 3.5, rangkaian ini terhubung ke PB.1 - PB.7, yang merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer/Counter, komperator analog dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Gambar 3.5 Hubungan Arduino dengan LCD 34
Keterangan: Kaki RS pada LCD dihubungkan ke pin 12 pada Arduino Kaki RW pada LCD dihubungkan ke pin 11 pada Arduino Kaki D4 pada LCD dihubungkan ke pin 9 pada Arduino Kaki D5 pada LCD dihubungkan ke pin 8 pada Arduino Kaki D6 pada LCD dihubungkan ke pin 7 pada Arduino Kaki D7 pada LCD dihubungkan ke pin 6 pada Arduino Kaki E (Enable) pada LCD dihubungkan ke pin 10 pada Arduino Kaki A (Anoda) pada LCD dihubungkan ke pin VCC pada Arduino Kaki K (Katoda) pada LCD dihubungkan ke pin GND pada Arduino 3.5.3.2 Rangkaian Buzzer Pada alat pendeteksi kadar asap sepeda motor, keluaran yang digunakan salah satunya ialah buzzer. Jenis buzzer yang digunakan yaitu Buzzer Putih M, dapat beroperasi dari tegangan 3V-24V DC. Buzzer kecil dengan ukuran diameter 29 mm dan tinggi 14mm ini memiliki datasheet, apabila V=3V maka I=0.8mA, V=5V maka I=1.5mA dan V=12V maka I=4.7mA. Gambar 3.6 Hubungan Arduino dengan Buzzer 35
Keterangan: Kaki negatif pada Buzzer dihubungkan ke kaki GND (ground) pada Arduino Kaki positif pada Buzzer dihubungkan ke kaki Vin pada Arduino Pada rangkaian pendeteksi kadar asap sepeda motor, tegangan masukan yang diberikan sebesar 5 Volt maka dibutuhkan arus sebesar 1.5 miliampere. Alasan pemilihan buzzer jenis ini karena harganya yang murah dan terjangkau serta bisa langsung dihubungkan ke arduino tanpa komponen tambahan. 3.5.3.3 Rangkaian LED Pada alat ini LED digunakan untuk memancarkan cahaya. LED akan aktif atau menyala apabila sensor MQ-7 mendeteksi adanya asap sepeda motor yang melibihi batas kadar udara bersih. Berikut ini adalah rangkaian yang menujukkan hubungan anatara kipas dengan arduino. Keterangan: Gambar 3.7 Hubungan Arduino dengan LED Kaki positif pada LED dihubungkan ke kaki Vin pada Arduino Kaki negatif pada LED dihubungkan ke kaki GND (ground) pada Arduino 36
3.6 Software pemrograman dan program pendeteksi kadar asap sepeda motor 3.6.3 Software Arduino.cc 1.6.7 Bahasa C merupakan salah satu bahasa yang cukup popular dan handal untuk pemrograman mikrokontroler. Dalam melakukan pemrograman mikrokontroler diperlukan suatu software pemrograman, salah satunya yang mendukung bahasa c adalah Arduino.cc. Software Arduino.cc hanya digunakan untuk mikrokontroler keluarga arduino saja. Gambar 3.8 Software Arduino.cc 3.6.4 Program Pendeteksi Kadar Gas Buang CO Persiapan pertama sebelum memasukkan program adalah menghubungkan mikrokontroler arduino dengan PC melalui USB port. Langkah berikutnya adalah membuka software arduino.cc, langkah selanjutnya adalah penulisan program pada software, berikut ini adalah program yang di tuliskan pada software. #include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(12, 11, 10, 9, 8, 7, 6);//rs,rw,e,d4,d5,d6,d7 37
int LED=4; int Buzzer=5; void setup() { lcd.begin(16, 2); pinmode(led,output); pinmode(buzzer,output); Serial.begin(9600); lcd.setcursor(0, 0); lcd.print("nurhayati Fitri"); lcd.setcursor(0, 1); lcd.print("nim = 142408054"); delay (3000); lcd.clear(); } void loop() { lcd.clear(); int CO = analogread(a5); lcd.setcursor(0, 0); lcd.print("kadarco="); lcd.setcursor(9, 0); lcd.print(co); lcd.setcursor(13, 0); 38
lcd.print("ppm"); if(co > 300) { digitalwrite(led,high); digitalwrite(buzzer,high); delay(100); digitalwrite(led,low); digitalwrite(buzzer,low); lcd.setcursor(0,1); lcd.print(" BAHAYA "); } else { digitalwrite(led,low); digitalwrite(buzzer,low); delay(100); lcd.setcursor(0,1); lcd.print(" AMAN "); } delay(200); } 39
Adapun penjelasan lengkap program dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 3.1 Penjelasan Program Per Baris PROGRAM #include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(12, 11, 10, 9, 8, 7, 6); KETERANGAN Library untuk menggunakan LCD Pin-pin yang terhubung ke Arduino int LED=4; Variabel untuk LED pada pin 4 int Buzzer=5; Variabel untuk Buzzer pada pin 5 void setup() { Memulai program yang hanya dijalankan sekali lcd.begin(16, 2); pinmode(led,output); pinmode(buzzer,output); LCD yang digunakan ukuran 16x2 Menentukan LED sebagai output Menentukan Buzzer sebagai output lcd.setcursor(0, 0); Menentukan cursor pada posisi kolom 0 baris 0 lcd.print("nurhayati Fitri"); Menampilkan tulisan Nurhayati Fitri lcd.setcursor(0, 1); Menentukan cursor pada posisi kolom 0 baris 1 lcd.print("nim = 142408054"); Menampilkan tulisan NIM = 142408054 delay (3000); Waktu tunda dalam menampilkan program yang berjalan sekali selama 3 detik lcd.clear(); Menghapus data yang ada di LCD 40
} Mengakhiri/menutup program yang berjalan sekali void loop() { Memulai program yang dibaca secara terus-menerus lcd.clear(); int CO =analogread(a5); Menghapus data yang ada di LCD Pin A5 sebagai input sensor CO lcd.setcursor(0, 0); Menentukan cursor pada posisi kolom 0 baris 0 lcd.print("kadarco="); Menampilkan tulisan KadarCO= lcd.setcursor(9, 0); Menentukan cursor pada posisi kolom 9 baris 0 lcd.print(co); lcd.setcursor(13, 0); Menampilkan data input sensor CO Menentukan cursor pada posisi kolom 13 baris 0 lcd.print("ppm"); Menampilkan tulisan Ppm if(co > 300) { Jika kondisi CO lebih besar dari 300 digitalwrite(led,high); digitalwrite(buzzer,high); Mengirimkan 5V pada pin LED (aktif) Mengirimkan 5V pada pin Buzzer (aktif) delay(100); digitalwrite(led,low); digitalwrite(buzzer,low); Waktu tunda aktifnya LED dan Buzzer Mengirimkan 0V pada pin LED (mati) Mengirimkan 0V pada pin Buzzer (mati) 41
lcd.setcursor(0,1); Menentukan cursor pada posisi kolom 0 baris 1 lcd.print(" BAHAYA "); } Menampilkan tulisan BAHAYA else { Akan menjalankan program apabila if tidak terpenuhi digitalwrite(led,low); digitalwrite(buzzer,low); Mengirimkan 0V pada pin LED (mati) Mengirimkan 0V pada pin Buzzer (mati) delay(100); Waktu tunda matinya LED dan Buzzer lcd.setcursor(0,1); Menentukan cursor pada posisi kolom 0 baris 1 lcd.print(" AMAN "); } Menampilkan tulisan AMAN delay(200); Waktu tunda menampilkan tulisan AMAN } Mengakhiri/menutup program yang berjalan secara terus-menerus Gambar 3.9 Penulisan program pada software arduino.cc 42
Setelah pengetikan program selesai langkah selajutnya adalah compile program untuk memastikan apakah terdapat error atau warning pada program. Jika tidak terjadi error maka upload program. Gambar 3.10 Tampilan saat proses compile dan upload Gambar 3.11 Tampilan saat proses compile dan upload telah selesai 43
3.7 Rangkaian Hubungan Keseluruhan Sistem Alat Gambar 3.12 Rangkaian Hubungan Keseluruhan Sistem Alat 44
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Rangkaian Sumber Daya Untuk supply daya pada alat ini digunakan Adaptor. Bagian power supply ini menggunakan Powerbank dengan kapasitas 6000 mah dan tegangan masukan keluaran sebesar 5 Volt dengan arus 1000 mah. Powerbank berfungsi sebagai pemberi tegangan pada alat pendeteksi kadar gas buang sepeda motor. Powerbank dihubungkan dengan alat melalui kabel downloader arduino. Apabila rangkaian aktif (arus mengalir pada rangkaian alat) maka powerbank berhasil menyupla tegangan kedalam alat ini. Dan dalam pengujian alat ini, powerbank yang digunakan dapat mengalirkan arus kedalam alat pendeteksi kadar gas buang CO pada sepeda motor matic. 4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno Pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program Arduino.cc. Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu Arduino Genuino/Uno. 45
Gambar 4.1. Informasi Signature Mikrokontroler Arduino Uno R3 Apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler Arduino Uno R3bekerja dengan baik dengan mode ArduinoISP-nya. 4.3 Pengujian Rangkaian Sensor MQ-7 Pengujian sensor MQ-7 dilakukan dengan cara melewatkan gas buang sepeda motor yang kemudian akan dideteksi oleh sensor tersebut, dan melihat hasil pembacaan sensor MQ-7 pada tampilan LCD. Dilakukannya pengujian ini bertujuan, agar mengetahui kondisi baik atau tidaknya sensor untuk digunakan. Pada alat ini, sensor MQ-7 diaplikasikan sebagai pendeteksi kadar gas buang CO. Berikut adalah data sensor ketika mendeteksi gas buang CO sepeda motor matic: Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kadar CO terhadap Jarak Uji Jarak Uji Kadar CO (ppm) Kadar Rata-Rata CO (ppm) Status 627 0 cm 632 635 631 Bahaya 5 cm 520 529 Bahaya 46
10 cm 15 cm 20 cm 25 cm 522 546 470 478 503 421 446 457 409 415 425 274 285 291 483 Bahaya 441 Bahaya 416 Bahaya 283 Aman Hasil Pengujian Kadar CO Vs Jarak Uji 700 631 Kadar CO (ppm) 600 500 400 300 200 100 529 483 441 416 283 0 0 5 10 15 20 25 Jarak Uji (cm) Gambar 4.2 Hasil Pengujian Kadar CO terhadap Jarak Uji 47
Dalam pengujian sensor MQ-7 digunakan sebuah sepeda motor matic jenis honda beat tahun pembuatan 2015 mengunakan bahan bakar bensin dan dalam keadaan stand by on (tidak diberi tekanan gas). 4.4 Pengujian Rangkaian LCD Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa keterangan. LCD dihubungkan langsung ke pin 12, 11, 10, 7, 6, 5 dan 4 dari Arduino yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD.Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low 0 dan set ( high ) pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high 1, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low (0). Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut: #include <LiquidCrystal.h> 48
LiquidCrystal lcd(12, 11, 10, 9, 8, 7, 6); void setup() { lcd.begin(16, 2); lcd.print("hello, world!"); } void loop() { lcd.setcursor(0, 1); lcd.print(millis() / 1000); } Dengan dilakukannya pengujian pada alat ini, LCD yang digunakan berhasil menampilkan kata hello, world! 4.5 Pengujian Rangkaian Buzzer Pengujian ini dilakukan dengan cara melihat status Buzzer apakah aktif (bunyi) atau tidak saat sensor MQ-7 mendeteksi adanya kadar gas buang CO pada sepeda motor matic yang melebihi ambang batas udara bersih. Dari hasil pengujian didapatkan hasil yaitu disaat sensor MQ-7 mendeteksi adanya kadar gas buang sepeda motor matic yang melebihi ambang batas udara bersih maka Buzzer dalam keadaan aktif (mengeluarkan bunyi). 4.6 Pengujian Rangkaian LED Pengujian ini dilakukan dengan cara melihat status LED apakah aktif (mengeluarkan cahaya) atau tidak saat sensor MQ-7 mendeteksi adanya gas buang 49
CO pada sepeda motor matic yang melibihi batas udara bersih. Dari hasil pengujian di dapatkan hasil yaitu disaat sensor MQ-7 mendeteksi adanya gas buang sepeda motor matic yang melibihi batas udara bersih maka LED dalam keadaan aktif (mengeluarkan cahaya). 4.7 Gambar Pengujian Alat Gambar 4.3 Pengujian Alat Dalam Keadaan Bahaya Gambar 4.4 Pengujian Alat Dalam Keadaan Aman 50
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari perancangan dan pengujian alat pendeteksi kadar gas buang sepeda motor dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Prinsip kerja dari alat pendeteksi ini adalah sensor bekerja secara otomatis mendeteksi gas buang sepeda motor berupa CO, apabila sensor telah mendeteksi kadar gas buang yang melebihi batas bersih udara maka arduino yang berfungsi sebagai pengendali pada alat ini akan mengaktifkan buzzer dan LED serta menampilkan kata BAHAYA pada LCD. 2. Sensor MQ-7 merupakan sensor gas karbon monoksida (CO) yang berfungsi untuk mengukur konsentrasi atau kadar gas karbon monoksida (CO). 3. Pengembangan lebih lanjut dari mikrokontroler Arduino Uno dalam bidang alat ukur dengan memanfaatkan sensor MQ-7 adalah sebagai pendeteksi dan pengukuran kadar gas buang CO pada sepeda motor matic. Pendeteksi secara otomatis pada alat ini memberikan keuntungan pada pengguna karena dapat mengetahui kondisi sepeda motor melalui kadar gas buang yang dikeluarkannya, sehingga memudahkan pengguna dalam melakukan perawatan sepeda motor. 4. Setelah dilakukan pengujian alat pendeteksi kadar gas buang CO pada sepeda motor matic menggunakan sensor MQ-7 berbasis Arduino Uno bekerja dengan baik dalam mengukur dan mendeteksi kadar gas buang CO sesuai dengan perancangan yang telah dibuat. 51
5.2 Saran Dari hasil Proyek ini masih terdapat beberapa kekurangan dan dimungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut. Oleh karenanya penulis merasa perlu untuk memberi saran sebagai berikut 1. Penggunaan sensor MQ-7 yang lebih peka akan mempercepat proses penemuan adanya kandungan CO yang terdapat pada gas buang kendaraan sepeda motor. 2. Untuk pembuatan alat selanjutnya dikembangkan lagi dengan menambahkan keluaran tidak hanya melalui LCD, Buzzer dan LED saja tetapi juga dapat ditambahkan output yang dapat membersihkan udara yang melebihi batas ambang batas udara bersih. 52