BAB IV METODE PENELITIAN 4.1. Rancangan Penelitian 4.1.1 Skema Alat Penelitian ini menggunakan rangkaian terdiri dari blok mikrokontroler, blok input/output, blok programmer, blok Sensor C0 2, blok LCD 240x128 dan blok Speaker. Pada blok mikrokontroler terdapat Mikrokontroler ATmega328 bekerja dengan level tegangan TTL, dalam hal ini digunakan tegangan sebesar 5 volt. Semua port yakni digital pin 0 sampai dengan 13 dan pin analog 0 sampai 5 bersifat bi-directional I/O dengan internal pull-up. Pada blok mikrokontroler terdapat tiga bagian penting diantaranya, rangkaian osilator, rangkaian reset dan rangakaian tegangan. Untuk membangkitkan frekuensi kerja pada perancangan ini menggunakan osilator kristal sebesar 16 MHz. Berdasarkan data sheet ATmega328 besar nilai kapasitor yang digunakan harus berada pada 33 + 10 pf, pada perancangan ini digunakan kapasitor 22pF. Dengan demikian maka dapat dihasilkan waktu mendekati 1 mikrodetik setiap satu siklus mesin. Kristal 16 MHz ini didukung dua capasitor keramik C1 dan C2 yang nilainya sama sebesar 22pF. Apabila terjadi beda potensial pada kedua kapasitor tersebut maka kristal akan berosilasi. Pulsa yang keluar adalah berbentuk gigi gergaji dan akan dikuatkan oleh rangkaian internal pembangkit rangkaian pulsa pada mikrokontroler sehingga akan berubah menjadi pulsa clock. Untuk pembagian dari frekuensi internal mikrokontroler itu sendiri yang diinisialisasi dengan program. Jadi fungsi utama dari rangkaian osilator sebagai pembangkit sinyal pewaktuan untuk menjalankan program. Pada blok mikrokontroler. Berikutnya terdapat rangkaian reset. Reset (Pin 1) bekerja pada saat berlogika tinggi, transisi logika dari rendah ke tinggi akan me-reset sistem minimum ATmega328. Untuk 33
34 menghasilkan sinyal tersebut digunakan kapasitor, tahanan dan sebuah saklar push bottom seperti terlihat pada gambar rangakain keseluruhan. Penyemat Reset dihubungkan dengan saklar yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller. Karena kaki reset ini aktif berlogic tinggi maka diperlukan Resistor R1 yang nilainya 10K yang dihubungkan dengan tegangan 0 Volt untuk memastikan penyemat Reset berlogic rendah saat sistem ini bekerja. Kapasitor C1=10 F berfungsi untuk meredam adanya kesalahan akibat penekanan saklar Reset. Fungsi utama dari rangkain reset adalah untuk menkondisikan mikrokontroler seperti semula ketika awal mulai mengeksekusi program. Mikrokontroler ATmega328 membutuhkan tegangan input sebesar 5 volt untuk dapat bekerja dan menjalankan rutin program yang terdapat pada pin 7 sebagai tegangan input postif 5 volt dan pin 8 sebagai tegangan negative 0 volt. Dengan demikian mikrokontroler sudah dapat bekerja mengeksekusi program yang tersimpan di dalam memory mikrokontroler ATmega328. Berikutnya merupakan blok programmer yaitu terdiri dari serial converter RS232 : berfungsi untuk mem-programmer mikrokontroler ATmega328 menggunakan komunikasi serial ke komputer dengan memanfaatkan IC max232 yang mengubah nilai tegangan mikrokontroler menadi nilai tegangan komputer. Dan berikutnya adalah blok sensor CO2 yang merupakan sensor pengukur kadar karbon dioksida yang terkandung dalam udara merupakan inputan utama dari mikrokontroler yang penulis gunakan. Jika nilai karbondioksida melebihi batas ambang yang sudah ditentukan maka indicator led akan menyala beserta speaker sebagai peringatan jika karbondioksida melebihi batas ambang dan akan ditampilkan di LCD.
35 Gambar 4.1Skema Alat 4.1.2 Alat Uji Emisi Gas Buang Standard Dalam peraturan menteri negara lingkungan hidup tahun 2006 tentang batas emisi gas buang kendaraan bermotor menyebutkan bahwa kendaraan bermotor 4 tak dengan tahun pembuatan kurang dari 2010 memiliki parameter carbon monoksida (CO) maksimal 5.5% dan Hidrokarbon (HC) 2400ppm dengan metode uji ketika motor menyala (idle). Berikut tabelnya
36 Tabel 4.1 Kategori Motor Kalibrasi penulis dibuat dengan alat yang telah standard seperti alat pengukur emisi gas buang (emission gas analyzer) lainnya yaitu sesuai dengan standard peraturan menteri lingkungan hidup. Berikut ini contoh alat yang sesuai standard. Gambar 4.2 Alat Uji Emisi Kendaraan Bensin
37 4.1.3 Perancangan Alat Gambar 4.3 Perancangan Alat Mikrokontroler ATmega328 membutuhkan tegangan input sebesar 5 volt untuk dapat bekerja dan menjalankan rutin program yang terdapat pada pin 7 sebagai tegangan input postif 5 volt dan pin 8 sebagai tegangan negative 0 volt. Dengan demikian mikrokontroler sudah dapat bekerja mengeksekusi program yang tersimpan di dalam memory mikrokontroler ATmega328. Berikutnya merupakan blok programmer yaitu terdiri dari serial converter RS232 : berfungsi untuk memprogram mikrokontroler ATmega328 menggunakan komunikasi serial ke komputer dengan memanfaatkan IC max232 yang mengubah nilai tegangan mikrokontroler menadi nilai tegangan komputer. Dan berikutnya adalah blok sensor CO2 yang merupakan sensor pengukur kadar karbon dioksida yang terkandung dalam udara merupakan inputan utama dari mikrokontroler yang penulis gunakan. Jika nilai karbondioksida melebihi batas ambang yang sudah ditentukan maka indicator led akan menyala beserta speaker sebagai peringatan jika karbondioksida melebihi batas ambang dan akan ditampilkan di LCD.
38 4.1.4 Kalibrasi Sensor Untuk mengetahui akurasi dari sensor gas perlu dilakukan kalibrasi sensor, kalibrasi adalah proses membandingkan sesuatu untuk standar alat lain yang sudah ada. Contoh adalah uji sensor terhadap sesuatu yang konstan seperti air mendidih yang benar selalu pada 100 derajat celcius dan untuk mengetahui perbedaan sebelum dan sesudah kalibrasi maka dilakukan percobaan di Balai Pendidikan dan Pelatihan Transportasi Darat (BPPTD) BALI seperti gambar berikut : Gambar 4.4 Pengecekan alat dan pengujian alat di (BPPTD) Bali
39 Gambar 4.5 Perbandingan hasil alat rancangan dengan alat (BPPTD) Bali 4.1.5 Mekanisme Perakitan Pada tahap perakitan komponen pada alat ini diperlukan box chasing dari bahan acrylic untuk menempatkan mikrokontroler, LCD, dan adaptor yang dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 4.6 gambar box chasing acrylic
40 Tahap selanjutnya adalah pemasangan sensor emisi gas buang Gambar 4.7 Pemasangan Sensor Emisi Gas buang Tahap selanjutnya pemasangan LCD 16x2 karakter Gambar 4.8 Pemasangan LCD 16x2 Tahap selanjutnya adalah regulator 12 volt Gambar 4.9 Pemasangan regulator 12 volt
41 Tahap selanjutnya adalah pemasangan borad mikrokontroler ATMega 328 Gambar 4.10 Pemasangan Board Mikrokontroler Tahap selanjutnya adalah pemasangan power distribution Gambar 4.11 Pemasangan power distribution Tahap terakhir dari sistem ini adalah pemasangan semua komponen Gambar 4.12 Pemasangan keseluruhan
42 4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di Robokidz Learning Centre Bali dan di PT Astra Honda Motor. Sedangkan waktu penelitian sudah dimulai dari bulan mei dan direncanakan berakhir bulan november. 4.3 Penentuan Sumber Data Data pada penelitian tugas akhir ini terdiri dari sumber data yang diperoleh dari hasil pengujian dan mempelajari literatur-literatur dan jenis data yang digunakan dalam penelitian yang terdiri dari data kuantitatif dan data kualitatif. 4.3.1 Sumber Data Data yang diperoleh dalam pembuatan dan pengujian detektor gas buang pada sepeda motor dilengkapi interface komunikasi usb dapat dikelompokkan menjadi beberapa sumber yaitu : 1. Data Primer Data yang diperoleh berdasarkan hasil pengujian dari I/O sistem ATMega 8, rangkaian driver sensor, rangkaian catu daya 12 volt,dan rangkaian LCD. 2. Data Sekunder Data yang diperoleh berdasarkan hasil mempelajari literatur-literatur yang berkaitan dengan penerapan system mikrokontroler arduino, pemrograman arduino, koneksi arduino terhadap bluetooth dan datasheet komponen.
43 4.3.2 Jenis Data Data yang dipakai dalam penelitian ini dibagi menjadi dua jenis yaitu : 1. Data Kuantitatif Merupakan data yang berupa angka-angka dari hasil pengujian dan pengukuran dari I/O sistem pembaca detektor gas buang pada kendaraan. 2. Data Kualitatif Merupakan data yang tidak berupa angka-angka, misalnya tampilan dari sistem pembaca gas buang pada kendaraan. 4.3.3 Teknik Pengumpulan Data seperti: Dalam tugas akhir ini, pengumpulan data diperoleh berdasarkan metode-metode 1. Metode Observasi Metode pengumpulan data dengan melakukan pengamatan serta pengujian secara langsung terhadap parameter-parameter dalam pembuatan dan pengujian detektor gas buang pada sepeda motor dilengkapi antarmuka komunikasi usb. 2. Metode Kepustakaan Merupakan metode pengumpulan data dengan cara mempelajari literatur-literatur dari beberapa referensi seperti buku, datasheet, maupun dari sumber-sumber yang dapat dipertanggung jawabkan kebenarannya.
44 4.4 Variabel Penelitian 4.4.1 Variabel Bebas Variabel bebas adalah variabel yang besarnya ditetapkan oleh peneliti dan ditetapkan sebelum penelitian dilakukan. Dalam penelitian ini variabel bebasnya adalah : CO, HC, CO 2 dan O 2. 4.4.2 Variabel Terikat Variabel Terikat adalah variabel yang besarnya tergantung dari variabel bebas dan diketahui setelah penelitian dilakukan. Dalam penelitian ini variabel terikatnya adalah : 1. Suhu disekitar sensor dan knalpot 2. Batas ambang emisi gas buang karbon dioksida (CO) berkisar 4% 3. Batas ambang emisi gas buang hidro karbon (HC) berkisar 500ppm 4. Batas ambang emisi gas buang CO 2 berkisar 12% 5. Batas ambang emisi gas buang O 2 berkisar 2% 6. Variasi suhu dfiferensial pada 25 C sampai 35 C 7. Frekuensi sumber listrik keluaran inverter. 8. Konsumsi energi listrik pada alat selama 1 jam penelitian.
45 4.5 Instrumen Penelitian Perancangan perangkat pada penelitian ini terdiri dari perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak pada pembuatan dan pengujian detektor gas buang pada sepeda motor dilengkapi interface komunikasi usb. 4.5.1 Peralatan Pengujian Peralatan pengujian yang digunakan antara lain : A. Board Mikrokontroller ATMega328 B. Sensor Karbondioksida (MQ7) C. LCD 240 x 128 D. Trafo CT 500mA E. Regulator 12 volt F. Sensor Methana (MQ 4) G. Sensor Gas (MQ 135) H. Kabel USB I. Konektor Amphenol female J. Resistor K. Spacer L. Header Pin M. Trimpot / Potensiometer N. PCB O. FeCl 3 P. Timah solder Q. Saklar
46 R. Baterai Lipo S. Triplek T. Acrylic 4.5.2 Alat Bantu Penelitian Pembuatan dan pengujian detektor gas buang pada kendaraan dilengkapi interface komunikasi usb ini menggunakan perangkat lunak sebagai berikut: 1. Software Arduino 021 untuk software pemograman arduino 2. Software Diptrace untuk membuat skema rangkaian dan merancang alur rangkaian pada PCB. 4.6 Prosedur Penelitian Prosedur penelitian merupakan suatu tahap yang paling penting dalam pembuatan alat. Karena dengan membuat prosedur penelitian kita dapat mengetahui komponen apa saja yang akan kita gunakan, sehingga alat yang kita buat dapat bekerja seperti apa yang kita harapkan. Petunjuk penggunaan komponen, spesifikasi serta karakteristik dari komponen yang akan kita gunakan dapat kita lihat pada data sheet yang telah tersedia. Untuk mendapatkan hasil yang optimal, haruslah terlebih dahulu membuat rancangan yang baik dengan memperhatikan sifat dan karakteristik dari komponen yang digunakan serta suku cadang dipasaran, sehingga dapat memudahkan kita dalam pengerjaan dan memudahkan kita mencari komponen tersebut apabila terjadi kerusakan.
47 4.6.1 Diagram Alir Prosedur Penelitian Penelitian ini dilaksanakan secara eksperimen di Robokidz Learning Centre dan BPPTD, yang meliputi beberapa langkah yaitu: 1. Pemilihan komponen 2. Pembuatan sistem control dan program 3. Peralatan lain yang digunakan 4. Prosedur pengujian dan pengambilan data 5. Pengolahan dan analisis data pengujian 6. Pengujian dan membandingkan antara alat rancangan dan alat BPPTD Bali 7. Kesimpulan dan saran Langkah-langkah tersebut dapat disajikan dalam bentuk flow chart seperti Gambar 4.11.
48 Start Perancangan Alat Uji Detektor Emisi Gas Buang Yang Dilengkapi Dengan Interface Komunikasi Usb Studi Literatur - Jurnal - Text book Pembuatan peralatan kontrol dan program Instalasi alat kontrol dan upload program pada peralatan eksperimen Persiapan komponen dan alat penunjang lainnya Pengujian dan pengambilan data Pengujian alat rancangan Pengujian BPPTD Bali Data pengujian Data pengujian Pengolahan data dan analisa Hasil alat rancangan dan BPPTD Bali dibandingkan Pengolahan data dan analisa Kesimpulan End Gambar 4.13. Flow Chart Prosedur Penelitian
49 4.6.2 Prosedur Pengujian dan Pengambilan Data Adapun prosedur atau langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan Pembuatan dan pengujian detektor gas buang pada kendaraan dilengkapi interface komunikasi usb ini antara lain : a. Mempersiapkan alat uji dan peralatan yang diperlukan. b. Melakukan kalibrasi ketiga sensor dan tunggu sekitar ± 5 menit. c. Meletakkan sensor pada knalpot kendaraan dan tunggu sekitar ± 1 menit. d. Kemudian hubungkan kabel usb ke komputer untuk mengambil data pembacaan ketiga sensor. e. Setelah mikrokontroler dan komputer terhubung maka data pembacaan deteksi gas buang pada kendaraan dapat dilihat melalui media lcd display. f. Kemudian komputer akan membandingkan pembacaan data sensor dengan nilai standard baku emisi gas buang kendaraan g. Jika nilai melebihi batas ambang maka variable akan disimpan dan akan ada peringatan berupa lampu led dan alarm pada speaker. 4.6.3 Pelaksanaan Pengujian Pelaksanaan pengujian pada penelitian ini dilakukan dengan tahapan sebagai berikut : 1. Melakukan pengaturan sumber tegangan pada sensor agar konstan 5 volt 2. Pengukuran dan pengujian tiap-tiap sensor yang terdapat pada alat
50 Setting sensor : Karbon monoksida CO) (val1)/1000.0 Hidro karbon (HC) (val*10)-900 Oksigen (O 2 ) (val3)/3.0 Karbon dioksida (CO 2 ) (val2-29.0)/10.0/5 4.6.4 Data pengujian yang diambil Dalam pengujian ini data yang ingin diketahui adalah 1. Pembacaan nilai emisi gas buang pada kendaraan. 2. Perbandingan nilai data dari alat uji emisi rancangan dan alat uji emisi bengkel BPPTD Bali. Tabel 4.2 Contoh tabel pengambilan data menggunakan alat uji emisi rancangan dan alat uji bengkel BPPTD Bali
51 4.7 Analisis Data Berdasarkan data yang telah didapat dari masing-masing kondisi pengujian, maka selanjutnya dibuatkan grafik untuk masing-masing hasil penelitian. Untuk menganalisa hasil penelitian, beberapa grafik hasil penelitian dijadikan satu untuk memudahkan membandingkan dan menganalisa hasil penelitian satu dengan lainnya.