BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian alat dan analisis dari hasil pengujian. Tujuan dilakukanya pengujian adalah mengetahui sejauh mana kinerja hasil perancangan yang telah dibahas pada bab III serta mengetahui tingkat keberhasilan setiap spesifikasi yang telah diajukan.
4.1 Pengujian Sensor Gas TGS 2610 Pengujian modul sensor gas dilakukan dengan membuat program untuk menampilkan data ADC pada LCD. Pengujian dilakukan dengan membandingkan nilai ADC terhadap rentang konsentrasi ppm gas biogas pada alat buatan pabrik merk Gas Leak Detector, Model: 7291 S/N: 9975980. Pengujian dilakukan dengan cara menempelkan sensor gas TGS 2610 yang dirancang bersebelahan dengan alat uji pembanding (Gas Leak Detector model 7291) kemudian dimasukan sejumlah gas biogas ke dalam gelas pengujian lalu ditutup rapat. Biogas yang diuji adalah hasil fermentasi selama 2 minggu setelah pembuatan campuran eceng gondok pada tangki digester. Sensor akan menampilkan nilai ADC pada LCD dan alat uji pembanding akan menampilkan kadar ppm gas biogas. Rentang konsentrasi gas yang terdapat pada alat uji adalah > 40 ppm, > 80 ppm, > 160 ppm,> 320 ppm, dan > 640 ppm.
Sensor gas leak detector model 7291
Sensor TGS 2610
Gambar 4.1. Pengujian sensor gas
30
31
Gambar 4.2. Pengukuran dengan Gas detector seri 7291
Tabel 4.1 Nilai ADC terhadap konsentrasi biogas pengujian 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Nilai ADC yang setara dengan konsentrasi Biogas >40ppm > 80 ppm > 160 ppm > 320 ppm > 640 ppm 136 184 273 320 370 138 176 268 312 363 140 176 275 312 368 128 164 276 308 364 132 168 271 313 344 120 180 280 324 383 135 186 284 320 382 148 194 277 313 369 144 177 276 321 377 140 183 273 316 370 147 182 279 323 377 145 192 274 319 374 150 187 275 325 376 148 185 283 327 378 156 188 276 312 360 152 195 282 317 365 150 180 260 323 361 144 183 278 316 365 142 180 279 310 371 141 178 263 298 352
32
Grafik 4.1 Nilai perbandingan ADC dan ppm gas
Nilai ADC terhadap kadar biogas
400 350
Nilai ADC
300 >40ppm
250
>80ppm >160ppm
200
>320ppm >640ppm
150 100 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Pengujian ke
Dari hasil pengukuran menunjukan bahwa nilai ADC terendah pada masing – masing konsentrasi gas adalah : > 40 ppm nilai ADC 120 > 80 ppm nilai ADC 164 > 160 ppm nilai ADC 260 > 320 ppm nilai ADC 298 > 640 ppm nilai ADC 344 Nilai ADC tersebut digunakan untuk batas menghidupkan display LED dan buzzer.
4.2 Pengujian Sensor Suhu Termokopel Pengujian ini dilakukan dengan cara membuat program untuk menampilkan nilai tegangan yang terbaca pada keluaran IC AD595 kemudian mengkonversinya menjadi suhu dalam derajat celcius. Sensor termokopel ditempatkan pada tempat pengujian yang berisi air dingin kemudian air dipanaskan hingga suhu 70 0C. Menggunakan alat uji FLUKE 287 True RMS Multimeter yang dihubungkan ke kaki – kaki termokopel untuk mengukur nilai suhu yang terbaca dalam derajat celcius, sedangkan LCD akan menampilkan nilai tegangan yang terbaca dari IC AD595 dan dikonversikan ke suhu dalam derajat celcius.
33
Hasil pengujian dari sensor suhu yang telah dilakukan dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan Grafik 4.2 berikut :
Tabel 4.2 Pengujian sensor suhu Vout
No
Vout (mV)
Sensor (OC)
Fluke (OC)
No
1
269
26.5
26.2
32
(mV) 420
2
274
27
26.8
33
3
279
27.4
27.1
4
283
27.9
5
288
6
Vout
Sensor (OC)
Fluke (OC)
No
Sensor (OC)
Fluke (OC)
41.6
41.2
63
(mV) 572
56.3
55.8
425
42
41.7
64
577
56.8
56.4
34
430
42.5
42.1
65
582
57.3
56.8
27.8
35
435
43
42.6
66
587
57.8
57.3
28.4
28.2
36
440
43.5
43.1
67
591
58.3
57.8
293
28.9
28.6
37
445
44
43.6
68
596
58.8
58
7
298
29.4
29.2
38
450
44.5
44.2
69
601
59.1
58.4
8
303
29.9
29.6
39
455
45
44.6
70
606
59.6
58.9
9
308
30.4
30.2
40
459
45.4
45
71
611
60.1
59.6
10
313
30.9
30.6
41
464
45.9
45.4
72
616
60.6
59.9
11
318
31.3
31
42
469
46.4
45.9
73
621
61.1
60.6
12
323
31.8
31.5
43
474
46.9
46.4
74
626
61.6
60.9
13
327
32.3
32
44
479
47.4
47
75
630
62.1
61.6
14
332
32.8
32.7
45
484
47.9
47.4
76
635
62.5
61.9
15
337
33.3
33.1
46
489
48.4
47.8
77
640
63
62.4
16
342
33.8
33.5
47
494
48.9
48.3
78
645
63.5
62.7
17
347
34.3
34
48
499
49.3
48.9
79
650
64
63.3
18
352
34.7
34.6
49
503
49.8
49.2
80
655
64.5
63.8
19
357
35.2
34.9
50
508
50
49.5
81
660
65
64.3
20
362
35.7
35.5
51
513
50.5
50.3
82
665
65.5
64.8
21
367
36.2
35.9
52
518
51
50.6
83
670
66
65.2
22
371
36.7
36.4
53
523
51.5
51.3
84
675
66.5
65.8
23
376
37.2
37
54
528
51.9
51.4
85
679
66.9
66.1
24
381
37.7
37.4
55
533
52.4
52
86
685
67.4
66.6
25
386
38.1
37.8
56
538
52.9
52.4
87
689
67.9
67.1
26
391
38.6
38.3
57
543
53.4
52.9
88
694
68.4
67.6
27
396
39.1
38.9
58
547
53.9
53.5
89
699
68.9
68.2
28
401
39.6
39.2
59
552
54.4
53.9
90
704
69.4
68.5
29
406
40.1
39.8
60
557
54.9
54.5
91
709
69.8
69
30
411
40.6
40.4
61
562
55.4
55
92
714
70.3
69.5
31
416
41.1
40.8
62
567
55.9
55.3
34
Grafik 4.2 Perbandingan suhu dengan tegangan terbaca
Grafik Suhu Terhadap Tegangan 70 65 60
Suhu OC
55 50 suhu sensor 45
suhu Fluke
40
mV
35 30 25 269
318
367
416
464
513
562
611
660
709
Gambar 4.3 Pengujian dengan FLUKE 287 True RMS Multimeter
Dari hasil pengujian didapat bahwa suhu sensor yang dirancang hampir sama dengan suhu alat ukur. Selisih adalah nilai suhu pada alat yang dirancang dikurangi nilai suhu pada alat ukur. Didapat nilai selisih terbesar adalah 0,9 derajat dan selisih nilai terkecil adalah 0,1derajat.
35
4.3 Pengujian Sensor Tekanan MPX 5500D Pengujian dilakukan dengan membuat program untuk menampilkan nilai tegangan keluaran sensor (V) dan tekanan (kPa) pada layar LCD. Menggunakan kompresor sebagai pengatur tekanan udara yang dimasukan ke sensor MPX 5500D. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.3 Tabel 4.3 Pengujian sensor tekanan Tegangan
Tekanan
(V)
Sensor (kPa)
1
0,19
0
2
0,25
3,81
3
0,34
14,69
4
0,43
24,58
5
0,54
36,25
6
0,65
48,8
7
0,76
61,91
8
0,85
72,3
9
0,95
82,72
10
1,05
94,33
NO
Grafik. 4.3 Pengujian tekanan dan tegangan keluaran dari sensor MPX 5500D
Tegangan terhadap perbedaan tekanan 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6
0,5 0,4 0,3 0,2 Vout (V) 0,1
Tekanan (kPa)
0 0
3,81
14,69
24,58
36,25
48,8
61,91
72,3
82,72
94,33
36
Grafik.4.4 Tekanan dan tegangan keluaran dari sensor MPX 5500D pada datasheet
Gambar 4.4 Pengujian Sensor tekanan
Dari hasil pengujian terlihat bahwa tegangan keluaran dari sensor terhadap tekanan sesuai dengan Grafik 4.4 yang terdapat dalam datasheet.
4.4 Pengujian Level Indikator Air Pengujian ini dilakukan dengan menempatkan titik - titik level air kemudian mengisi tempat pengujian dengan air. Jika titik - titik terkena air maka LED pada titik tersebut akan menyala. Penempatan level indikator air terdapat pada tabung digester. Titik maksimal ditempatkan pada ketinggian 40cm dari dasar tangki digester yang menunjukan batas maksimal pengisian bahan ke tabung digester. Tabung digester tidak diisi sepenuhnya karena harus menyisakan ruang untuk pembentukan gas metana.
4.5 Pengujian Mesin Cacah Pengujian dilakukan untuk mengetahui hasil cacahan dari masukan berupa eceng gondok yang sudah bersih dari kotoran dan lumpur menjadi hasil potongan kecil - kecil.
37
Dari hasil pengujian didapat cacahan dengan potongan berukuran antara 1 cm sampai dengan 6 cm.
Gambar 4.5. Hasil cacahan
Pengukuran arus pada motor listrik AC single phase : a. Arus tanpa beban
= 3.53 A.
Perhitungan daya ( P) = tegangan (V) x arus (I) = 220 x 3.53A = 776.6 W b. Arus dengan beban
= 4.01 A.
Perhitungan daya (P) = tegangan (V) x arus (I) = 220 x 4.01A = 882.2 W Perhitungan pembayaran listrik Harga 1 kwh = Rp 1090,- ( untuk tarif golongan 1300 VA) a. Lama pemakaian mesin = 1 jam ( pertama kali pengisian ) Tarif listrik yang harus dibayar = 0,8822 kwh x 1 jam x Rp 1090 = Rp 961,6 b. Lama pemakaian mesin 20 menit (pemakaian untuk pengisian kontinyu) Tarif listrik yang harus dibayar = 0,8822 kwh x 0.33 jam x Rp 1090 = Rp 317,3
Jika pemakaian mesin dengan pemasukan eceng gondok baru 2 hari sekali maka dalam sebulan pemakaian mesin pencacah sebanyak 15x. Tarif listrik dalam 1 bulan yang harus dibayar = Rp 317.32 x 15 = Rp 4.759,91 Dengan volume 289 liter digester mampu digunakan untuk memasak selama 1 jam per hari. Harga tabung elpiji 3 kg adalah Rp 16.000 . Jika diasumsikan penggunaan untuk memasak selama 1 jam per hari, maka akan habis dalam waktu rata – rata 2 minggu. Sehingga dalam pemakaian selama 1 bulan membutuhkan 2 tabung elpiji = Rp 16.000,x 2 = Rp 32.000,-
38
4.6 Pengujian Hasil Biogas Pengujian ini dilakukan dengan mencacah eceng gondok utuh yang sudah bersih dari kotoran dan lumpur kemudian dicampur air dengan perbandingan 1:1. Eceng gondok yang tercacah dan dicampur air tertampung pada tabung digester untuk selanjutnya melalui tahap fermentasi. Pada tahap fermentasi ini akan terjadi pembentukan gas biogas (metana). Lama fermentasi tergantung suhu pada tabung digester, semakin panas suhu maka akan semakin cepat proses fermentasi. Pada perancangan ini menggunakan passive solar heat yang terbuat dari akrilik yang menutupi tabung digester agar panas yang masuk dapat tersimpan. Proses fermentasi berlangsung selama 2 minggu dengan tabung digester terkena panas matahari pada siang hari. Terdapat monitoring sensor gas yang menunjukan kadar gas metana yang dihasilkan. Kadar gas metana setelah 2 minggu akan menunjukan >640 ppm. Selanjutnya dilakukan uji pembakaran gas metana dengan membuka keran udara sedikit dan dinyalakan dengan korek api. Gas metana dapat terbakar dan menunjukan nyala api berwarna biru seperti pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Pengujian biogas
Tahapan yang dilakukan untuk pengujian adalah sebagai berikut : 1. Pengujian sensor masukan pada corong pencacah eceng gondok dilakukan dengan memberikan eceng gondok yang akan menghalangi sensor photodioda. Sensor photodioda akan selalu menerima sinar inframerah sehingga sistem tidak mendeteksi adanya halangan dan mesin pencacah mati. Mesin pencacah akan hidup jika sinar infrared yang selalu diterima
39
sensor photodioda terhalang oleh eceng gondok. Sehingga mikrokontroler akan menyalahan mesin pencacah. 2. Pengujian level air dengan menghidupkan sistem pada alat yang dirancang kemudian memasukan eceng gondok kedalam mesin pencacah. Untuk digester kosong akan menunjukan ruang kosong pada nilai 54 cm. setelah melakukan pencacahan eceng gondok maka terlihat nilai ruang kosong semula 54 cm akan berkurang menjadi 50cm , 40cm, 30cm dan seterusnya hingga batas ruang kosong maksimal yang ditentukan pada digester adalah 18 cm. 3. Pengujian sensor gas dengan pembacaan nilai tegangan pada kaki keluaran sensor kemudian dikonversi menjadi nilai ADC didalam program mikrokontroler. Batas nilai ADC tertentu menunjukan kadar gas metana yang dideteksi. Perubahan kadar gas metana yang ditunjukan pada layar LCD adalah >40 ppm, >80ppm, >160ppm, >320ppm,>640ppm. 4. Pengujian snsor tekanan dengan pembacaan nilai tegangan pada kaki keluaran
sensor
tekanan.
Kemudian
menggukanan
persamaan
transferfunction yang terdapat pada datasheet sensor tekanan untuk mengkonversi nilai tegangan menjadi nilai tekanan dalam satuan kPa. 5. Pengujian sensor suhu dilakukan pada tabung digester. Pada awal pemasukan bahan campuran berupa eceng gondok , air, dan kotoran sapi terdeteksi nilai tegangan pada kaki keluaran IC penguat instrumentasi sensor termokopel. Selanjutnya nilai tegangan tersebut dikonversi menjadi nilai ADC pada mikrokontroler yang kemudian diolah menjadi nilai suhu yang tertampil pada layar LCD. Nilai tegangan dan suhu dapat dilihat pada tabel yang terdapat pada datasheet termokopel. 6. Pembentukan gas metana terjadi setelah 2 minggu dengan kondisi digester selalu terkena panas matahari. Jika cuaca mendung dan hujan , pembentukan gas metana menjadi lebih lama yaitu bisa mencapai 3-4 minggu. 7. Setelah gas metana mencapai kadar >640 ppm, gas tersebut bisa digunakan untuk bahan bakar.
40
Berdasarkan dari hasil pengujian yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa skripsi ini telah memenuhi spesifikasi yang telah diajukan antara lain sebagai berikut:
1. Menggunakan mikrokontroler sebagai pengendali utama. 2. Alat ini dapat mengukur ketinggian air, mengetahui gas metana dan mengetahui suhu pada tabung fermentasi, dan mengukur tekanan udara pada tabung penyimpanan gas. 3. Terdapat indikator dari LED untuk mengetahui keluaran sensor-sensor dan buzzer alarm. 4. Dimensi alat 160 cm x 100 cm x 120 cm (Panjang x Lebar x Tinggi ). 5. Mempunyai kapasitas penampungan tangki fermentasi kurang lebih sebesar 250 liter. 6. Menggunakan jala-jala listrik PLN untuk mencatu mesin pencacah dan sistem kontrol. 7. Masukan alat berupa eceng gondok yang sudah bersih dari lumpur, air dan kotoran ternak. 8. Keluaran alat berupa biogas (gas metana) dan limbah sisa hasil fermentasi (slurry atau kompos basah ) 9. Menggunakan mesin pencacah dengan daya 200 Watt AC 220/50Hz dengan kecepatan putar 2800 rpm.
Spesifikasi nomor 4 dimensi alat tidak terpenuhi karena ada penggantian mesin listrik AC yang mengakibatkan dimensi menjadi lebih besar dari pengajuan spesifikasi awal. Sedangkan untuk spesifikasi nomor 9 tidak terpenuhi karena semula perancangan ingin menggunakan mesin listrik AC berdaya 200 Watt pompa air untuk mencacah masukan eceng gondok. Ternyata mesin tersebut tidak kuat untuk mencacah dan mesin menjadi panas. Sehingga penggunaan mesin listrik AC diubah menjadi mesin listrik AC type single phase ½ HP dengan kecepatan 1430 rpm. Setelah penggantian, pencacah dapat bekerja dengan baik dan hasil cacahan berupa potongan kecil 1 - 6 cm.
