BAB IV DATA DAN ANALISA
4.1 Hasil Perancangan Berikut ini adalah hasil perancangan universal gas sensor menggunakan analog gas detector gas MQ-2 dan arduino uno r3 ditampilkan pada LCD 16x2. Gambar 4.1 menampilkan adalah hasil perancangan dari alat yang telah dibuat.
Gambar 4.1 Alat detector gas
65
Dan pada gambar 4.2 menampilkan kompone-komponen yang terpasang pada alat detector gas.
Gambar 4.2 Komponen dan rangkaian alat detector gas Kemudian pada gambar 4.3 adalah penampakan alat detector gas jika dilihat dari sisi sebelah atas.
Gambar 4.3 Pandangan sisi atas alat gas detector 66
Dan pada gambar 4.4 dapat dilihat penampakan dari sisi bagian bawah alat detector gas.
Gambar 4.4 Pandangan sisi bawah alat detector gas Serta gambar 4.5 adalah tampilan alat dari sisi kanan alat detector gas.
Gambar 4.5 Pandangan sisi kanan alat detector gas 4.2 Hasil Pengujian Pengujian yang dilakukan pada tugas akhir ini meliputi : A. Pengujian pengukuran catu daya B. Pengujian dan pengukuran power supply C. Pengujian dan pengukuran sensor gas MQ-2 D. Pengujian rangkaian bar LED dan buzzer
67
4.3 Pengujian catu daya Pada sistem detector gas membutuhkan daya listrik untuk dapat beroperasi dimana sebagian besar komponen didalamnya seperti sensor , LCD beroperasi pada tengangan 5V secara konstant hal ini bertujuan agar komponen dapat bekerja secara maksimal sehingga dapat memberikan hitungan digital yang akurat untuk sinyal input analog. Oleh karena itu pada sistem detector gas ini dilengkapi dengan capacity regulator dengan mengacu pada gambar 3.7 untuk menstabilkan tegangan sesuai dengan harapan sebesar 5V. Pengujian rangkaian catu daya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 4.6 Rangkaian catu daya LM 7805
Catu daya berfungsi meregulasi tegangan output dari power supply ke berbagai blok sistem rangkaian sesuai dengan kebutuhan. Pengukuran dilakukan dengan mengukur output pada IC regulator dengan menggunakan alat ukur multimeter digital yang dihubungkan dengan kaki input untuk mengukur input
68
tegangan dan kaki output untuk mengukur tegangan output dari IC LM 7805 . Adapun data hasil pengujian catu daya adalah sebagai berikut : Tabel 4.1 Pengukuran rangkaian catu daya IC
Tegangan
Pengukuran Tegangan
Regulator
Input
Output
LM 7805
12 V
Perhitungan Σ
1
2
3
Rata-Rata
4.85 V
5.00
4.92
4.92 V
Simpangan
0.016
Dari hasil pengukuran dengan multimeter digital di dapat nilai tegangan pada output IC LM 7805 sebesar 4.92 V. Dan gambar 4.7 adalah foto pengujian menggunakan multimeter digital.
Gambar 4.7 Pengukuran IC LM 7805 menggunakan multimeter digital Tegangan keluaran tanpa beban yang diukur pada keluaran IC LM 7805, dimana ideal tegangan keluaran dari IC LM 7805 adalah tepat 5 volt, tetapi karena ada unsur ketidak sempurnaan produk, maka toleransi penyimpangan sebesar. 5.00 4.92 5.00
69
100%
0.016%
Sehingga dapat dikatakan bahwa IC LM 7805 masih memberikan hasil yang stabil. Dimana pengukuran tersebut dilakukan dalam tiga waktu yang berbeda. Pengukuran I dilakukan pukul 10.00, pengukuran II pada pukul 14.00 dan pengukuran III pada pukul 17.00. Dari hasil pengukuran tidak terdapat perbedaan yang terlalu jauh, maka tegangan yang dibutuhkan terpenuhi , sehingga sistem dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan. 4.4 Pengujian Power Supply Power supply yang digunakan untuk sumber tegangan pada alat ini menggunakan adaptor merk D-link dengan sistem socket dimana alat ini bekerja pada tegangan 220-240V , 50 Hz dengan output yang dihasilkan sebesar 12 V. Dan power supply yang digunakan pada alat ini ditunjukkan pada gambar 4.8 dibawah ini.
Gambar 4.8 Power supply 12 V Dalam pengujian rangkaian catu daya dc alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran tegangan digunakan Multimeter digital, ini dilakukan untuk
70
mengetahui apakah rangkaian catu daya dapat menghasilkan tegangan sesuai yang diharapkan, yaitu sebesar 12V. Pengujian power supply dapat dilihat pada tabel 4.8 dibawah ini. Tabel 4.2 Pengukuran power supply 12V Pengukuran ke-
Vout (Volt)
1
12.59
2
12.59
3
12.59
4
12.59
5
12.59
Σ Rata-rata
12.59
Dan gambar 4.9 menunjukkan foto pengujian menggunakan multimeter digital
Gambar 4.9 Pengukuran power supply menggunakan multimeter digital
71
4.5 Pengujian Sensor MQ-2 Langkah
awal untuk
mendapatkan data hasil pengujian
adalah
memposisikan potensiometer ke 5 KΩ karena pada rancangan alat ini menggunakan potensiometer 10 KΩ. Sebelum melakukan pengujian untuk mendapatkan nilai ppm yang ditampilkan pada LCD 16x2, maka harus dilakukan terlebih dahulu pengujian awal dengan menggunakan data sheet sensor MQ2 sebagai acuan dasar untuk mendapatkan rumus persamaan nilai ppm yang akan dimasukkan dalam program arduino. Berdasarkan data sheet yang ada maka didapatkan hasil pengujian yang ditampilkan pada tabel berikut : Tabel 4.3 Pengujian nilai ADC berdasarkan data sheet sensor gas MQ-2 RL
ADC
Vout
Rs
Rs/Ro
PPM
Keterangan
5 KΩ
400
2V
7500 KΩ
750
0-200
Clean Air
5 KΩ
855
4.1 V
1097 KΩ
1.4
500
LPG
5 KΩ
910
4.4 V
681 KΩ
0.9
805
LPG
5 KΩ
943
4.6 V
435 KΩ
0.58
2000
LPG
Berdasarkan Table 4.3 diatas maka dapat dibuat grafiknya sebagai berikut :
Gambar 4.10 Grafik sensitivitas sensor (Rs/Ro) terhadap konsentrasi gas (ppm)
72
Dari grafik 4.10 dapat dilihat bahwa nilai hambatan akan turun seiring naiknya konsentrasi gas yang diberikan dan secara otomatis tegangan output akan naik. Sesuai pada data sheet yang tesedia maka untuk nilai RL yang akan digunakan adalah 5 KΩ, nilai resistansi yang menghasilkan 1000 ppm untuk udara bersih (clean air) pada saat pengkalibrasian sensor. Pada rangkaian sensor (Gambar 2.6) untuk nilai Rs
pada hasil pengujian tersebut menggunakan
persamaan (4.1) : …………………………………………………
(4.1)
Sedangkan untuk nilai Ro didapatkan dari persamaan (4.2) : Mengacu pada grafik (Grafik 2.1) di udara bersih (clean air) bahwa Ro adalah nilai resistansi 1000 ppm pada udara bersih maka : ………………………….
(4.2)
4.5.1 ADC (Analog Digital Converter) Teknik untuk menginterfacekan ADC dengan mikrocontroler adalah ADC diopersikan dengan mode free running sehingga data digital hasil conversi ADC (output yang di gunakan untuk persamaan ppm). Setelah di ketahui data output ADC maka dapat dihitung besarnya tegangan input ADC dengan rumus yang diberikan oleh persamaan (4.3) berikut ini : …………………………………………..
(4.3)
Sedangkan nilai ADC yang didapatkan dari hasil pengujian diatas menggunakan range maximum nilai ADC 10 bit arduino dimana nilai ini setara dengan range PPM sensor MQ-2 : 200-5000 ppm untuk gas LPG. Sehingga untuk persamaan perbandingan bilamana nilai ADC terbaca maka untuk menentukan
73
nilai ppm dapat menggunakan persamaan berikut ini dengan menggunakan hasil pengujian diatas : 2
1 1
2
1 … … … … … … … … … … … … … …. 1
4.4
Dengan menggunakan persamaan diatas maka nilai yang akan ditampilkan pada LCD 16x2 adalah nilai ADC yang telah dikonversikan ke nilai PPM. Setelah rumus persamaan konversi ADC ke PPM di dapat maka dilakukanlah pengujian kedua yang mana hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.4 Pengujian jarak deteksi terhadap konsentrasi gas No
Jarak deteksi (cm)
Konsentrasi gas (ppm)
1
1
2363
2
3
1933
3
4
1635
4
6
1279
5
7
1009
6
8
910
7
9
855
8
10
645
9
12
450
10
15
280
74
Berdasarkan table 4.4 diatas maka dapat dibuat grafiknya sebagai berikut :
Grafik hubungan jarak deteksi (cm) dengan konsentrasi gas (ppm) 2500 2000 1500
Grafik hubungan jarak deteksi (cm) dengan konsentrasi gas (ppm)
1000 500 0 0
5
10
15
20
Gambar 4.11 Grafik hubungan jarak deteksi (cm) terhadap konsentrasi gas (ppm) Dan pada table 4.5 menunjukkan karakteristik tegangan terhadap konsentrasi gas.
Tabel 4.5 Karakteristik tegangan terhadap konsentrasi gas No
Konsentrasi gas
Tegangan output sensor (vout)
ppm
Pengujian 1 (V)
Pengujian 2 (V)
1
1009
4.9
5.0
2
910
4.4
4.4
3
855
4.1
4.1
4
645
3.1
3.1
5
450
2.1
2.1
6
280
1.3
1.3
75
Dari table 4.5 dapat dibuat grafik karakteristik sensor terhadap tegangan
Hubungan tegangan terhadap konsentrasi gas 6 5 4 Hubungan tegangan terhadap konsentrasi gas
3 2 1 0 0
500
1000
1500
Gambar 4.12 Grafik hubungan tegangan (V) terhadap konsentrasi gas (ppm) Melalui grafik pada gambar 4.12 di atas, dapat dilihat bahwa grafik yang terbentuk berbanding terbalik antara jarak sensor terhadap gas LPG yang terdeteksi. Semakin dekat sistem sensor terhadap rangsangan, maka semakin tinggi konsentrasi yang terdeteksi. Sebaliknya, semakin jauh sistem terhadap rangsangan, maka semakin kecil pula konsentrasi yang terdeteksi oleh sistem sensor. Hal ini menunjukkan bahwa sistem sensor ini lebih sensitif apabila didekatkan dengan sumber rangsangan. Proses pengujian ini menggunakan gas LPG tabung kecil untuk isi ulang kompor gas portable dengan cara menyemprotkan gas tersebut pada sensor gas. dan dari table 4.5 menunjukkan semakin tinggi nilai konsentrasi gas maka nilai tegangan output sensor akan semakin tinggi pula.
76
4.6 Bar LED & Buzzer Pada alat detector gas ini dilengkapi dengan bar LED 10 pin. Yang digunakan sebagai level indikator kandungan gas yang terdeteksi oleh sensor , dalam sistem kerjanya bar LED ini bekerja berdasarkan skala kandungan gas yang terdeteksi berkisar pada batas atas 600 ppm sampai dengan batas bawah 200 ppm sehingga pada saat ppm gas melebihi angka 600 maka bar LED akan tetap menyala keseluruhan hingga kandungan ppm gas berkurang mencapai angka 600 yang diikuti level bar LED yang ikut turun pada sebagaimana hal ini telah diatur pada program mikrokontroller , khusus pada batas 200 ppm akan dianggap 0 atau udara bersih sesuai pada data sheet sensor bahwa deteksi untuk konsentrasi gas antara 200-5000 ppm. Dan berikut adalah coding skala bar LED pada alat detektor gas. Sedangkan untuk buzzer digunakan sebagai indikator alarm apabila terdeteksi gas, yang mana dalam perancangannya digabungkan dengan barLED tertinggi level 10 sebagai penanda. alarm akan terus berbunyi hingga kadar ppm gas kembali ke nilai 0 diikuti bar LED warna merah yang ikut padam. Untuk pengujian bar LED dan buzzer ditunjukkan pada table 4.6 dibawah ini :
77
Tabel 4.6 Pengujian bar LED dan buzzer No
Konsentrasi gas
No
Kondisi
(ppm)
LED
Bar LED
Buzzer
1
< 600
1-10
Nyala
Bunyi
2
600
19,10
Nyala
Bunyi
3
550
18,10
Nyala
Bunyi
4
500
17,10
Nyala
Bunyi
5
450
16,10
Nyala
Bunyi
6
400
15,10
Nyala
Bunyi
7
350
14,10
Nyala
Bunyi
8
300
13,10
Nyala
Bunyi
9
< 250
1-
Nyala
Bunyi
Mati
Mati
2,10 10
0 >200
1-10
Dari hasil pengujian tersebut dapat dilihat bar LED dan buzzer akan langsung menyala pada saat terdeteksi gas, tetapi pada kondisi konsentrasi gas mulai menurun nyala bar LED akan ikut berdasarkan skala konsetrasi gas yang telah diatur pada program. Tetapi untuk buzzer akan terus berbunyi sampai konsentrasi gas kembali ke kondisi awal.
78
Dan dapat dilihat pada gambar 4.13 dibawah ini untuk rangkaian bar LED dan buzzer.
Gambar 4.13 Bar LED dan buzzer
79
