Rancang Bangun Alat Pendeteksi Kadar Gas Karbon Monoksida (CO) pada Kendaraan Bermotor Menggunakan Arduino Uno TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang Disusun oleh : M. Zainur Rofiq 201110370311446 PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang menjadi salah satu syarat untuk menyelesaikan program studi Teknik Informatika jenjang Strata-1 Universitas Muhammadiyah Malang (UMM). Sholawat serta salam semoga tetap tercurah kepada Nabi besar Muhammad saw, keluarga, sahabat dan para pengikutnya hingga akhir jaman. Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak lepas dari peran berbagai pihak yang telah banyak memberi bantuan, nasehat, bimbingan dan dukungan. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tak terhingga khususnya kepada : 1. Bapak Drs. Fauzan, M.Pd., selaku Ketua Rektor Universitas Muhammadiyah Malang 2. Bapak Ir. Sudarman, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Bapak Yuda Munarko, S.Kom, M.S., selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang. 4. Bapak Ilyas Nuryasin, S.Kom., M.Kom., selaku Dosen Pembimbing I tugas akhir. Terima kasih atas pengarahan yang telah di berikan sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan benar adanya. 5. Bapak Zamah Sari, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing II tugas akhir. Terima kasih atas pengarahan yang telah di berikan sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan benar adanya. 6. Bapak Ali Sofyan Kholimi, S.Kom., M.Kom., selaku Dosen Wali. 7. Orang Tua dan Adik Penulis atas segala do a restu dan dukungannya baik material atau spiritual kepada penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini. 8. Teman-teman yang membantu dalam proses penulisan tugas akhir ini, yang tidak mungkin penulis sebutkan satu-persatu. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini banyak kekurangannya. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat menyempurnakan penulisan ini sehingga dapat bermanfaat untuk pengembangan ilmu. Malang, 11 Januari 2016 Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR PERNYATAAN... iv LEMBAR PERSEMBAHAN... v KATA PENGANTAR... vi ABSTRAKSI... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 LATAR BELAKANG... 1 1.2 RUMUSAN MASALAH... 2 1.3 TUJUAN... 2 1.4 BATASAN MASALAH... 3 1.5 METODOLOGI... 3 1.5.1 Studi Pustaka... 3 1.5.2 Perancangan... 3 1.5.3 Implementasi... 3 1.5.4 Analisa dan Pengujian... 3 1.5.5 Pembuatan Laporan... 4 1.6 SISTEMATIKA PENULISAN... 4 BAB I PENDAHULUAN... 4 BAB II LANDASAN TEORI... 4 BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN SISTEM... 4 BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN... 4 BAB V PENUTUTUP... 5 BAB II LADASAN TEORI... 6 2.1 Gas Karbon Monoksida (CO)... 6 2.2 Mikrokontroller Arduino Uno Rev 3... 8 2.2.1 Fitur Arduino UNO Rev. 3... 8 2.2.2 Karakteristik Arduino UNO Rev. 3... 11 2.2.3 Konfigurasi Pin Arduino UNO Rev. 3... 12 2.3 Sensor MQ-7... 13 2.3.1 Spesifikasi Sensor MQ-7... 14 2.3.1.1 Kondisi Standar Sensor Bekerja... 14 2.3.1.2 Kondisi Lingkungan... 14 2.3.1.3 Karakteristik Sensitivitas... 14 2.3.1.4 Struktur, Konfigurasi, dan Dasar Rangkaian Pengukuran... 15 2.4 Liquid Crystal Display (LCD)... 16 2.5 Analog to Digital Converter... 18 BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN... 20 3.1 Analisis Sistem... 20 3.1.1 Analisis Kebutuhan... 20 3.2 Perancangan Sistem... 21
3.2.1 Arsitektur dari Sistem... 21 3.2.2 Perancangan Perangkat Keras... 21 3.2.2.1 Skematik Sensor MQ-7... 21 3.2.2.2 Skematik LCD 16x2... 22 3.2.2.3 Rancangan Perangkat keras Sensor MQ-7... 23 3.2.2.4 Rancangan Perangkat Keras LCD 16x2... 23 3.2.3. Flowchart... 25 3.2.4. Desain Antarmuka Aplikasi... 26 BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN... 29 4.1 Implementasi Perangkat Keras dan Perangkat Lunak... 29 4.2 Implementasi Alat... 30 4.2.1 Implementasi Perangkat Keras... 30 4.2.1.1 Implementasi Rangkain Sensor MQ-7... 30 4.2.1.2 Implementasi Rangkaian LCD 16x2... 32 4.2.1.3 Implementasi Perangkat Keras Alat Pengukur Kadar Gas CO 33 4.2.2 Implementasi Perangkat Lunak... 34 4.2.2.1 Implementasi Program Sensor MQ-7... 34 4.2.2.2 Proses Pembacaan Data sensor MQ-7... 35 4.2.2.3 Proses Pengiriman Data ke Aplikasi... 37 4.2.2.4 Proses Menghubungkan Aplikasi dengan Perangkat keras... 40 4.2.2.5 Proses Penampilan Data Serial pada Aplikasi... 42 4.2.2.6 Proses Mendapatkan Data ke Aplikasi... 42 4.2.2.7 Proses Penyimpanan Berbentuk TXT... 44 4.2.2.8 Implementasi Aplikasi... 45 4.3 Pengujian Terhadap Alat... 52 4.3.1 Pengujian Perangkat Keras... 52 4.3.1.1 Pengujian Alat Pendeteksi Kadar Gas Karbon Monoksida... 52 4.3.1.2 Pengujian Aplikasi Gas CO Monitoring... 57 4.4 Analisa Keseluruhan Hasil Pengujian... 62 4.4.1. Pembahasan Hasil Pengujian... 62 4.4.2. Permasalahan Penelitian... 62 4.4.3. Keunggulan dan Kelemahan Penelitian... 63 BAB V PENUTUP... 64 Kesimpulan... 64 Saran... 64 DAFTAR PUSTAKA... 65
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Papan Arduino UNO / Arduino UNO Board [3].... 8 Gambar 2. 2 Pin Mapping ATmega328 [3].... 12 Gambar 2. 3 Konfigurasi Pin Arduino UNO Rev. 3 [3].... 12 Gambar 2. 4 Sensor MQ-7 [5].... 13 Gambar 2. 5 Struktur Sensor MQ-7 [5].... 15 Gambar 2. 6 Configurasi Dan Rangkaian Dasar Sensor MQ-7 [5].... 15 Gambar 2. 7 LCD 16x2 Karakter [6].... 16 Gambar 2. 8 Koneksi Pin Arduino dengan Tampilan LCD [6].... 17 Gambar 2. 9 Proses Konversi pada ADC [7].... 18 Gambar 3. 1 Diagram Blok Sistem.... 21 Gambar 3. 2 Skematik Sensor MQ-7.... 22 Gambar 3. 3 Skematik LCD 16x2.... 22 Gambar 3. 4 Rancangan Perangkat keras Sensor MQ-7.... 23 Gambar 3. 5 Rancangan Perangkat keras LCD.... 24 Gambar 3. 6 Flowchart Perancangan Perangkat Lunak.... 25 Gambar 3. 7 Desain Antarmuka Aplikasi.... 26 Gambar 3. 8 Calendar.... 26 Gambar 3. 9 Panel Serial Port.... 27 Gambar 3. 10 Data Sensor.... 27 Gambar 3. 11 Hasil Pengukuran.... 28 Gambar 4. 1 Skematik Sensor MQ-7.... 30 Gambar 4. 2 Rancangan Perangkat Keras Sensor MQ-7.... 31 Gambar 4. 3 Implementasi Perangkat Keras Pada Sensor MQ-7.... 31 Gambar 4. 4 Skematik LCD 16x2.... 32 Gambar 4. 5 Rangacangan Perangkat Keras LCD 16x2.... 32 Gambar 4. 6 Implementasi Perangkat Keras LCD 16x2.... 33 Gambar 4. 7 Perangkat Keras Sensor MQ-7 dan LCD 16x2 di masukkan kedalam box.... 33 Gambar 4. 8 Perangkat Keras Pengukur Gas CO.... 33 Gambar 4. 9 Kode Program Sensor MQ-7.... 35 Gambar 4. 10 Kode Program Pembacaan ADC Sensor MQ-7.... 36 Gambar 4. 11 Kode Program Konversi ADC ke Volt.... 36 Gambar 4. 12 Membaca tegangan ADC.... 36 Gambar 4. 13 Kode Program Konversi ADC ke ppm.... 36 Gambar 4. 14 Library Rx dan Tx Java.... 37 Gambar 4. 15 Kode Program Serial Komunikasi RxTx.... 40 Gambar 4. 16 Kode Program Button Connect.... 41 Gambar 4. 17 Kode Program Button Disconnect.... 41 Gambar 4. 18 Kode Program Button Check Port... 42 Gambar 4. 19 Kode Program Menampilkan Data Serial ke Aplikasi.... 42 Gambar 4. 20 Kode Program Mendapatkan Data yang di inputkan oleh User.... 43 Gambar 4. 21 Library JCalendar.... 43 Gambar 4. 22 Kode Program Hasil Pengukuran.... 43 Gambar 4. 23 Kode Program untuk menyimpak kedalam bentuk txt.... 44 Gambar 4. 24 Hasil Implementasi Aplikasi.... 45 Gambar 4. 25 Implementasi Panel Serial Port.... 45
Gambar 4. 26 Kode Program Check Port, List Port, Connect, Disconnect dan About.... 46 Gambar 4. 27 Hasil Implementasi Panel Data Sensor.... 46 Gambar 4. 28 Kode Program Panel Data Sensor.... 47 Gambar 4. 29 Hasil Implementasi Calendar dan Panel Data Kendaraan.... 48 Gambar 4. 30 Hasil Implementasi Calendar dan Panel Data Kendaraan.... 50 Gambar 4. 31 Hasil Implementasi Panel Hasil Pengukuran.... 51 Gambar 4. 32 Hasil Implementasi Panel Hasil Pengukuran.... 51 Gambar 4. 33 Dokumentasi Pengujian Kendaraan 2T... 56 Gambar 4. 34 Dokumentasi Pengujian Kendaraan 4T... 57 Gambar 4. 35 Tampilan Aplikasi Desktop... 58 Gambar 4. 36 Check Port Yang Tersedia.... 58 Gambar 4. 37 Connect Berhasil.... 59 Gambar 4. 38 Tidak Berhasil Connect.... 59 Gambar 4. 39 Port Serial digunakan oleh perangkat lain.... 59 Gambar 4. 40 Pilih menu calendar... 60 Gambar 4. 41 Masukkan Data Kendaraan... 60 Gambar 4. 42 Tampilan Hasil Pengukuran... 61 Gambar 4. 43 Simpan Hasil Monitoring... 61 Gambar 4. 44 Hasil Penyimpanan.... 61 Gambar 4. 45 Hasil Testing Aplikasi yang telah tersimpan kedalam format txt.. 61 Gambar 4. 46 Dokumentasi Pengujian Aplikasi Desktop... 62
DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Sumber dan Standar Kesehatan Emisi Gas Buang [2].... 7 Tabel 2. 2 Pengaruh Indeks Standar Pencemar Udara (ISPU) [2].... 7 Tabel 2. 3 Karakteristik Arduino Uno [3].... 11 Tabel 2. 4 Kondisi Standar Sensor MQ-7 Bekerja [5].... 14 Tabel 2. 5 Kondisi Lingkungan Sensor MQ-7 [5].... 14 Tabel 2. 6 Karakeristik Sensitivitas Sensor MQ-7 [5].... 14 Tabel 2. 7 Konfigurasi Pin LCD dengan Arduino [6].... 17 Table 4. 1 Tabel hasil pengujian kedaraan jenis 2T... 53 Table 4. 2 Tabel hasil pengujian kedaraan jenis 4T... 54 Table 4. 3 Tabel hasil pengujian kondisi jika muncul peringatan untuk melakukan service atau tidak menggunakan bahan bakar Premium... 54 Table 4. 4 Tabel hasil pengujian kondisi jika muncul peringatan untuk melakukan service atau tidak menggunakan bahan bakar Pertalite... 55 Table 4. 5 Tabel hasil pengujian kondisi jika muncul peringatan untuk melakukan service atau tidak menggunakan bahan bakar Pertamax... 56
DAFTAR PUSTAKA [1] Departemen Kesehatan. Parameter Pencemar Udara dan Dampaknya terhadap Kesehatan, http://www.depkes.go.id/downloads/udara.pdf. Diakses pada tanggal 02-09-2015. [2] Keputusan Kepala Badan Pengendalian Dampak Lingkungan. NOMOR: KEP- 107/KABAPEDAL/11/1997 tentang Indeks Standard Pencemaran Udara, (ISPU). http://www.cetsuii.org/bml/udara/ispu/ispu%20%28indeks%20standar%20pencemar%2 0Udara%29.htm. Diakses pada tanggal 11-03-2015 [3] Arduino. Arduino Uno Rev.3 http://www.arduino.cc/en/main/arduinoboarduno. Diakses pada tanggal 02-09-2015. [4] Amril, 2010, Pendeteksi Kadar Gas Buang (CO) Kendaraan Bermotor Roda Dua Menggunakan Sensor Gas http://download.portalgaruda.org/article.php?article=58079&val=4376. Diakses pada tanggal 10-03-2015. [5] Hanwei, Data Sheet Gas Sensor MQ 7, http://www.sparkfun.com/datasheets/sensors/biometric/mq-7.pdf. Diakases pada tanggal 02-09-2015. [6] Hendri Saputra, dkk. 2012. Rancang Bangun Alat Pendeteksi Ambang Batas dan Pembersih Gas Karbon Monoksida (CO) Didalam Ruangan dengan Sensor TGS 2442 Berbasis Mikrokontroler AT89S51. Jurnal Ilmiah Teknik Elektro Universitas Gunadarma Jakarta. Diterbitkan. Diakses pada tanggal 10-03-2015. [7] Assa idah, Yulinar Adnan. 2009. Investigasi Terhadap Kemampuan 2 Tipe ADC. Jurusan Fisika FMIPA, Universitas Sriwijaya. Sumatra Selatan, Indonesia.