RANCANG BANGUN ALAT UJI EMISI PORTABEL GAS CO, NOx, DAN HC PADA KENDARAAN BERMOTOR TUGAS AKHIR disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya Program Studi Diploma III Teknik Elektro
Oleh Wahyu Hidayat 5311311011
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015
PENGESAHAN Tugas Akhir ini telah dipertahankan di hadapan Panitia Ujian Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang pada tanggal 5 Januari 2015.
Panitia, Ketua
Sekretaris
Tatyantoro Andrasto, S.T, M.T NIP. 196803161999031001
Riana Defi Mahadji Putri, S.T, M.T NIP. 197609182005012001
Penguji I
Penguji II/Pembimbing Utama
Drs. Herdi Saputra NIP. 195705081985011001
Ir. Ulfah Mediaty Arief, M.T NIP. 196605051997022001
Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik
Drs. Muhammad Harlanu, M.Pd NIP. 196602151991021001
ii
PERNYATAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa tugas akhir saya yang berjudul
“Rancang Bangun Alat Uji Emisi Portabel Gas CO, NOx, dan HC Pada
Kendaraan Bermotor” disusun berdasarkan dengan arahan dosen pembimbing. Argumen dan temuan orang lain yang terdapat di dalamnya dikutip dan dirujuk berdasarkan kode etik penulisan yang lazim dan ilmiah.
Penulis
Wahyu Hidayat
iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN Motto: 1. Pahlawan bukanlah orang yang berani meletakkan pedangnya di pundak lawan, tetapi pahlawan sebenarnya ialah orang yang sanggup menguasai dirinya dikala ia marah (Nabi Muhammad SAW). 2. Kepuasan terletak pada usaha, bukan hasil. Berusahalah dengan keras adalah kemenangan yang hakiki (Mahatma Gandi). 3. Tersenyumlah maka segalanya akan menjadi ringan (Hidayatcorp).
Persembahan: Setetes peluh dan goresan tinta ini kupersembahkan untuk: 1. Ayah dan Ibu tercinta, terimakasih atas kasih sayang, limpahan doa dan pengorbanannya 2. Adik serta keluarga besar tercinta terimaksih atas semua dukungannya 3. Sahabat-sahabat teknik elektro D3 UNNES Angkatan 2011. 4. Teman-teman yang senantiasa memberikan dorongan
iv
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan nikmat-Nya yang senantiasa tercurah sehingga tersusunlah Tugas akhir yang berjudul “ Rancang Bangun Alat Uji Emisi Portabel Gas CO, NOx, dan HC Pada Kendaraan Bermotor ” ini dapat terselesaikan. Penyusunan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak berupa saran, bimbingan, maupun petunjuk dan bantuan dalam bentuk lain, maka penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Drs. M. Harlanu, M.Pd selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang 2. Drs. Suryono, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Semarang 3. Riana Defi Mahadji Putri, S.T, M.T selaku Kaprodi Teknik Elektro D3 Universitas Negeri Semarang 4. Ir. Ulfah Mediaty Arief, M.T selaku dosen pembimbing 5. Bapak, Ibu dan Adik yang selalu memberikan dorongan moral dan material 6. Seluruh pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas akhir ini. Dalam penyusunan Tuagas akhir ini penulis menyadari adanya kekurangan,oleh sebab itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Serta Penulis berharap Tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Semarang,
Januari 2015
Penulis
v
ABSTRAK
Hidayat, Wahyu, 2015. “Rancang Bangun Alat Uji Emisi Portabel Gas CO, NOx, dan HC”. Program Studi Teknik Elektro D3, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang. Ir. Ulfa Mediati Arief,M.T Emisi gas buang kendaraan adalah sisa hasil pembakaan bahan bakar dalam pembakaran mesin kendaraan bermotor. Mikrokontroler ATMega 16 merupakan IC yang dapat deprogram berulang kali dalam hal ini digunakan sebagai pengontrolan otomatis pada alat uji emisi portable. Dalam upaya menekan tingkat polusi udara yang disebabkan oleh kendaraan bermotor, dan menanggapi upaya pemerintah yang telah mengeluarkan peraturan yang mewajibkan pemilik kendaraan untuk melakukan uji emisi. Dalam hal ini, tidak semua pemilik kendaraan bermotor memiliki kesadaran yang tinggi untuk merawat kendaraan mereka. Hal ini disebabkan enggan untuk mengeluarkan biaya perawatan yang mahal, dan untuk melakukan uji emisi pun masih menemui banyak kendala. Karena masih sedikitnya alat uji emisi yang tersedia dan juga biaya yang dikeluarkan untuk uji emisi juga cukup mahal. Berdasarkan permasalahan tersebut,maka pada tugas akhir ini bertujuan membuat rancang bangun alat uji emisi portabel untuk memudahkan pengukuran emisi gas CO, NOx, dan HC pada gas buang kendaraan bermotor. Tahapan dari pembuatan alat uji emisi portabel ini yaitu melakukan studi literatur dengan melakukan kajian bersdasarkan data yang relevan dari berbagai sumber yang ada, pembuatan alat uji emisi portabel, serta observasi di lapangan untuk melakukan kalibrasi dan pengujian alat. Hasil uji emisi portabel, untuk mobil Daihatsu Grand MAX, gas CO 0.42%, NOx 1.09Ppm dan HC 109Ppm. Dan untuk Daihatsu Xenia, gas CO 0.08%, NOx 1.01Ppm, dan HC 21.98Ppm. Sedangkan hasil uji emisi dengan Gas Analiser milik Daihatsu, mobil Daihatsu Grand MAX, gas CO 0.43%, NOx 1.092Ppm dan HC 119Pm dan untuk Daihatsu Xenia gas CO 0.07%, NOx 1.007Ppm, dan HC 22Ppm. Sehingga alat ini memiliki rata-rata tingkat error gas CO sebesar 8,3%, gas NOx sebesar 0,325%, dan gas HC sebesar 4,245%.Berdasarkan hasil data tersebut, pengujian alat uji emisi portabel untuk beberapa tipe kendaraan menunjukan tingkat presentase error yang tidak begitu besar, lebih efisien, dan sederhana apabila dibandingkan dengan alat uji emisi yang dimilki oleh bengkel Daihatsu. Kata kunci : Emisi, Alat Uji
vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... ii HALAMAN PERNYATAAN .................................................................................................................... iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN ................................ ................. i v KATA PENGANTAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v ABSTRAK ........................................................................................................... vi DAFTAR ISI ................................ ................................ ............ vii DAFTAR GAMBAR ................................ ................................ .... ix DAFTAR TABEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x i DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................... xii BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1
Latar Belakan Belakang .......................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah .................................................................................2
1.3
Batasan Masalah....................................................................................2
1.4
Tujuan Penulisan ...................................................................................2
1.5
Manfaat..................................................................................................2
1.6
Sistematika Penulisan Tugas Akhir ......................................................3
BAB II PEMBAHASAN..............................................................................................4 vii
2.1 Landasan Teori.............................................................................................4
2.1.1 Teori Emisi Gas Buang Kendaraan..................................................4 2.1.2
Sensor MQ-7 ...................................................................................7
2.1.3 Sensor TGS-2201 .............................................................................9 2.1.4 Mikrokontroler ATMega 16...........................................................11 2.1.5 Bahasa Pemrograman CV AVR.....................................................13 2.1.6 LCD................................................................................................14 2.1.7 Catu Daya.......................................................................................15 2.2 Tahapan Perancangan Alat Uji Emisi ........................................................17 1. Perancangan Desain Skema Alat Uji Emisi Portabel ................17 2. Penentuan Spesifikasi Komponen Elektronik ...........................18 3. Pembuatan Hardwere dan Softwere Alat Uji Emisi Portabel ....21 2.3 Pengujian Alat Uji Emisi ...........................................................................29 2.4 Hasil Pengujian Alat Uji Emisi Portabel....................................................30 2.5 Pembahasan................................................................................................31 BAB III PENUTUP ...............................................................................................36 1. Kesimpulan ..............................................................................................36 2. Saran ........................................................................................................36 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................. 37 LAMPIRAN ......................................................................................................... 38
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1.
Sensor MQ-7 .......................................................................... 8
Gambar 2.
Karakteristik Sensor MQ-7..................................................... 9
Gambar 3.
Sensor dan Skema Rangkaian TGS-2201............................. 10
Gambar 4.
Karakteristik Sensor TGS 2201............................................ 10
Gambar 5 .
IC ATMega 16...................................................................... 11
Gambar 6.
Konfigurasi PIN ATMeaga 16 ............................................. 12
Gambar 7 .
LCD 20x4 ............................................................................. 15
Gambar 8.
Baterra Lithium Polymer ...................................................... 16
Gambar 9 .
Flowchart Perencanaan Desain............................................. 17
Gambar 10.
Capasitor............................................................................... 18
Gambar 11.
Resistor ................................................................................. 19
Gambar 12.
Dioda .................................................................................... 19
Gambar 13.
IC Regulator ......................................................................... 20
Gambar 14 . Cristal ................................................................................... 20 Gambar 15.
LED ...................................................................................... 21
Gambar 16.
Skematik Alat Uji Emisi Portabel ........................................ 22
Gambar 17.
Aplikasi Eagle ...................................................................... 23
Gambar 18.
Hasil Desain PCB Dengan Aplikasi Eagle........................... 23
Gambar 19.
Printout Desain PCB ............................................................ 24 ix
Gambar 20.
Hasil PCB yang sudah jadi ................................................... 25
Gambar 21.
Desain Alat ........................................................................... 26
Gambar 22.
Alat Yang Sudah Jadi ........................................................... 26
Gambar 23.
Aplikasi CV AVR................................................................. 27
Gambar 24.
Aplikasi Extream Burner ...................................................... 28
Gambar 25.
Proses Download ke Mikrokontroler.................................... 28
Gambar 26.
Layout Alat Uji Emisi Portabel ............................................ 29
x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Batas Emisi Kendaraan Bermotor Kategori L ................................. 6 Tabel 2. Batas Emisi Kendaaan Bermotor Kategori M, N, O........................ 6 Tabel 3. Hasil Pengukuran Daihatsu GrandMAX 1.5.................................. 30 Tabel 4. Hasil Pengukuran Daihatsu Xenia ................................................. 31 Tabel 5. Penghitungan Error Pembacaan Daihatsu Xenia ........................... 33 Tabel 6. Penghitungan Error Pembacaan Daihatsu GrandMAX ................. 33
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Teknikal Data Sensor TGS 2201 ............................................. 39 Lampiran 2. Tknikal Data Sensor MQ-7...................................................... 41 Lampiran 3. Koding Alat Uji Emisi Portabel............................................... 44 Lampiran 4. Kalibrasi................................................................................... 47 Lampiran 5. Dokumentasi............................................................................ 48 Lampiran 6. Skematik Alat Uji Emisi Portabel ........................................... 50 Lampiran 7. SK Pembimbing....................................................................... 51 Lampiran 8. Formulir Bimbingan ................................................................ 52 Lampiran 9. Surat Pengantar Penelitian....................................................... 54 Lampiran 10. Surat Selesai Bimbingan........................................................ 55 Lampiran 11. SK Penguji............................................................................. 56 Lampiran 12. Surat Selesai Revisi ............................................................... 57
xii
1
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Seiring dengan perkembangan zaman yang semakin pesat, tingkat polusi yang di sebabkan oleh pembakaran mesin kendaraan bermotor juga semakin buruk. Hal tersebut telah mendorong upaya untuk menekan tingkat polusi yang disebabkan oleh kendaraan bermotor tersebut. Salah satu upaya pemerintah daerah adalah dengan mengeluarkan peraturan yang mewajibkan pemilik kendaraan untuk melakukan uji emisi sudah dilakukan. Contohnya Pemerintah DKI Jakarta sudah mengeluarkan peraturan daerah (PERDA) nomor 2 tahun 2005 tentang pengendalian pencemaran udara. D a n Bab VI Pasal 19 perda propinsi DKI Jakarta nomor 95 tahun 2000 semua pemilik kendaraan bermotor diwajibkan melakukan uji emisi kendaraannya, dan dijadikan sebagai salah satu syarat untuk perpanjangan pajak kendaraan bermotor tersebut. Uji emisi bertujuan untuk mengukur tingkat polusi yang disebabkan pembakaran mesin kendaan bermotor. Apakah layak atau tidaknya kendaraan bermotor di operasikan tergantung dari batasan tingkat emisi yang ditetapkan untuk tingkat kendaraan tersebut. Namun demikian tidak semua pemilik kendaraan bermotor memiliki kesadaran yang tinggi untuk merawat kendaraan mereka, disamping enggan untuk mengeluarkan biaya perawatan yang mahal. Untuk melakukan uji emisi pun masih menemui banyak kendala karena masih sedikitnya alat uji emisi yang tersedia, dan juga biaya yang dikelurkan juga cukup mahal. Di kota semarang alat uji emisi hanya ada di bengkel bengkel resmi, itupun tidak semua bengkel menggunakannya dikarenakan harga Gas Analyzer sekitar 45 jutaan, dan alat ini juga mudah rusak. Untuk mencoba mengatasi permasalahan ini, pada tugas akhir ini dicoba untuk dibuat alat uji emisi dengan kualitas yang baik, yaitu merancang suatu perangkat detektor yang akan menampilkan 3 (tiga) kadar
1
2
polutan emisi
gas buang (yaitu NOx, CO, dan HC) yang dihasilkan
pembakaran mesin kendaraan. Alat ini juga akan didesain untuk siap digunakan dimana saja dikarenakan menggunakan baterai sebagai sumber energinya atau dapat dikatakan portabel. 1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah di uraikan di atas, terdapat beberapa permasalahan yang dapat di jelaskan dan dirumuskan sebagai berikut : 1.
Bagaimana menciptakan alat uji emisi yang portabel
2.
Bagaimana mengukur emisi gas buang dengan menggunakan alat uji emisi portable
3.
Mengetahui kadar emisi gas CO, NOx, dan HC pada hasil pembakaran mesin kendaraan bermotor
1.3. Batasan Masalah Adapun batasan masalah yang akan di bahas dalam pembuatan tugas akhir ini diberikan batasan-batasan dalam pembahasan,antara lain: 1. Alat ini digunakan untuk mengukur gas buang kendaraan bermesin …...bensin dan disel 2.
Pembuatan alat ini digunakan untuk mengukur konsentrasi kadar gas
……CO, NOx, dan HC 1.4. Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk : 1.
Rancang bangun alat uji emisi portabel gas CO, NOx, dan HC
2.
Mengukur konsentrasi gas buang hasil pembakaran mesin kendaraan bermotor
1.5. Manfaat Adapun manfaat dari pembuatan alat uji emisi portabel gas NOx, CO, dan HC ini adalah : 1.
Memudahkan pengukuran kadar emisi gas buang pada mesin mobil ataupun kendaaan bermotor 2
3
2.
Dapat mengukur konsentrasi gas NOx, CO, dan HC dengan mudah dan dapat digunakan di manapun
1.6. Sistematika Penulisan Tugas Akhir Tugas Akhir ini secara garis besar dibagi menjadi tiga bagian yaitu : 1. Bagian Awal Bagian ini terdiri halaman judul, halaman pengesahan, pernyataan, motto dan persembahan, kata pengantar, abstrak, daftar isi, daftar tabel, daftar gambar dan daftar lampiran. 2. Bagian Isi Bagian ini merupakan bagian pokok tugas akhir yang terdiri dari 3 bab, yaitu: BAB I : Pendahuluan Pendahuluan, berisi latar belakang, permasalahan, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan Tugas Akhir. BAB II : Pembahasan Bab ini berisi teori-teori relevan yang melandasi pelaksanaan pembuatan alat ini. Perencanaan, Pembuatan, dan pengujian dari alat yang dibuat, serta pembahasan. BAB III : Penutup Bab ini berisi simpulan dan saran-saran. 3. Bagian Akhir Bagian ini terdiri dari daftar pustaka dan lampiran-lampiran.
3
4
BAB II PEMBAHASAN 2.1
Landasan Teori 2.1.1 Teori Emisi Gas Buang Kendaraan Emisi gas buang kendaraan adalah sisa hasil pembakaan bahan bakar dalam pembakaran mesin kendaraan. Seperti diketahui bahwa proses pembakaran bahan bakar dari motor bakar menghasilkan gas buang yang secara teoritis mengandung HC, CO, CO2, NOx, C,H2, H2O, dan N2, dimana banyak yang bersifat mencemari lingkungan sekitar dalam bentuk polisi udara. Hidro
karbon (HC)
merupakan gas
yang
tidak
begitu
merugikan manusia, akan tetapi merupakan penyebab terjadinya kabut campuran asap (smog). Pancaran hidro karbon yang terdapat pada gas buang berbentuk gasoline yang tidak terbakar. Hidrokarbon terdapat pada proses penguapan bahan bakar pada tangki, karburator, serta kebocoran gas yang melalui celah antara silinder engkol. Karbon monoksida (CO) adalah gas hasil pembakaran yang bersifat racun bagi darah manusia pada saat pernafasan, sebagai akibat berkurangnya oksigen pada jaringan darah. Gas karbon monoksida (CO) terdapat cukup banyak
di udara, dimana gas ini terbentuk akibat
adanya suatu pembakaran yang tidak sempurna. Gas karbon monoksida mempunyai atom C yang tidak berbau, tidak terasa, serta tidak
4
5
Berwarna. Kendaraan bermotor memberi andil yang besar dalam peningkatan kadar CO yang membahayakan. Di dalam semua polutan udara, gas CO adalah pencemar yang paling utama. NOx merupakan senyawa nitrogen yang tidak stabil dan bila terlepas ke udara bebas, akan berikatan dengan oksigen untuk membentuk NO2. Inilah yang amat berbahaya karena senyawa ini amat beracun dan bila terkena air akan membentuk asam nitrat atau lebih dikenal dengan hujan asam.Gas ini dibentuk dalam mesin, khusus pada suhu tinggi.Udara yang mengandung NO dan UCH, dengan adanya sinar matahari akan menyebabkan terbentuknya kabut asap foto kimia. Pada keadan normal, kandungan NOx pada saat idle tidak melebihi 100 ppm. Pada negara-negara yang memiliki standar emisi gas buang kendaraan yang ketat, ada 5 unsur dalam gas buang kendaraan yang akan diukur yaitu senyawa HC, CO, CO2, O2, dan senyawa NO2 Sedangkan pada negara-negara yang standar emisinya tidak terlalu ketat, hanya mengukur 4 unsur dalam gas buang yaitu senyawa HC, CO, CO2 dan O2
Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama.
6
1)
Kendaraan Bermotor Kategori L Tabel 1 Batas emisi kendaraan bermotor kategori L
Kategori
Tahun Pembuatan
Parameter CO (%)
HC (Ppm)
Metode Uji
Sepedamotor 2 langkah
< 2010
4.5
12000
Idle
Sepedamotor 4 Langkah
< 2010
5.5
2400
Idle
Sepedamotor (2 langkah dan 4 langkah)
≥ 2010
4.5
2000
Idle
2)
Kendaraan Bermotor Kategori M, N, dan O Tabel 2 Batas emisi kendaraan bermotor kategori M, N, dan O Parameter Kategori
Mesin Bensin
Metode Uji
Tahun Pembuatan
CO (%)
HC (Ppm)
< 2007
4.5
1200
Idle
≥ 2007
1.5
200
Idle
Opasitas (% HSU)
Mesin Disel -GW ≤ 3.5 ton
< 2010
70
≥ 2010
40
-GW ≥ 3.5 ton
< 2010
70
≥ 2010
50
Percepatan Bebas
7
Istilah dan definisi 1 . Kategori L Kendaraan bermotor beroda dua atau tiga untuk angkutan orang 2. Kategori M Kendaraan bermotor Beroda empat atau lebih untuk angkutan orang 3. Kategori N Kendaraan bermotor beroda empat atau lebih untuk angkutan barang 4. Kategori O Kendaraan bermotor penarik untuk gandeng atau tempel Alat ini dibuat hanya untuk mengukur kosentrasi gas CO,NOx, dan HC pada emisi kendaraan bermotor. Pada tabel I dan 2 dipaparkan standar emisi yang ada di Indonesia berdasarkan Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama Kementerian Negara Lingkungan Hidup 2006
8
2.1.2 Sensor MQ-7 MQ 7 merupakan sensor gas yang digunakan dalam peralatan untuk mendeteksi gas karbon monoksida (CO) dalam kehidupan sehari hari, industry atau otomotif. Sensr MQ 7 ini adalah mempunyai sensitifitas tinggi terhadap karbon monoksida stabil dan berumur panjang. Sensor ini menggunakan catu daya heater 5Volt DC dan menggunakan rangkaian 5 Volt DC, jarak pengukuran : 20 – 2000ppm untuk mampu mengukur gas karbon monoksida.
Gambar 1 Sensor MQ-7
Prinsip keja dari sensor ini yaitu hambatan dalam sensor akan berubah bila terdapatgas CO yang melewati sensor tersebut dan mengakibatkan tegangan analog yang keluar dari sensor ini berubah. Besar kecilnya perubahan hambatan sesnsor tergantung dari tinggi rendahnya konsentrasi gas CO yang tersaring oleh sensor.
9
Gambar 2 Karakteristik sensor MQ-7
2.1.3 Sensor TGS-2201 Sensor TGS2201 adalah sebuah sensor yang dapat mendeteksi dua elemen gas pembuangan, yaitu gas pembuangn mesin diesel dan gas pembuangan bensin. Konduktifitas dari sensor ini tergantung dari perubahan konsentrasi gas di udara. TGS2201 dapat mendeteksi 2 kandungan pada 1 substrate dan menghasilkan 2 keluaran secara terpisah untuk merespon kandungan gas pembuangan diesel dan gas pembuangan bensin.
10
Gambar 3 Sensor TGS 2201 dan skema rangkaian TGS 2201
Prinsip kerja dari sensor ini juga sama seperti MQ-7 yaitu hambatan dalam sensor akan berubah jika terkena gas yang menjadi target sensor itu. Bedanya adalah sensor ini memiliki dua buah keluaran terpisah yang masing masing memiliki target gas yang berbeda yaitu NOx dan HC.
Gambar 4 Karakteristik Sessor TGS 2201
11
2.1.4 Mikrokontroler ATMega 16 Mikrokontroler adalah IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus (Agus Bejo, 2007). Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada perangkat elektronika.
Gambar 5 IC ATmega 16
Mikrokontroler AVR ATmega16/8535 memiliki fitur yang cukup lengkap. Mikrokontroler AVR ATmega16/8535 telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal,
Timer/Counter, PWM, analog
comparator,dl. Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita belajar mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATmega16/8535.
12
Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVR ATMega 16/8535
Mikrokontroler ATMega16/8535 memiliki 40 pin untuk model PDIP, dan 44 pin untuk model TQFP dan PLCC. Nama-nama pin pada mikrokontroler ini adalah
Gambar 6 Knfigurasi PIN ATmega 16
1) VCC untuk tegangan pencatu daya positif. 2) GND untuk tegangan pencatu daya negatif. 3) PortA (PA0 - PA7) sebagai port Input/Output dan memiliki kemampuan lain yaitu sebagai input untuk ADC 4) PortB (PB0 – PB7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang lain. 5) PortC (PC0 – PC7) sebagai port Input/Output untuk ATMega8535. 6) PortD (PD0 – PD7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang lain.
13
7) RESET untuk melakukan reset program dalam mikrokontroler. 8) XTAL1 dan XTAL2 untuk input pembangkit sinyal clock. 9) AVCC untuk pin masukan tegangan pencatu daya untuk ADC. 10) AREF untuk pin tegangan referensi ADC.
2.1.5 Bahasa Pemrograman CV AVR Bahasa C merupakan salah satu bahasa yang cukup populer untuk pemograman
mikrokontroler.
Dalam
melakukan
pemograman
mikrokontroler diperlukan suatu software pemograman, salah satunya yang mendukung bahasa C adalah Code Vision AVR (CV AVR). CV AVR hanya dapat digunakan pada mikrokontroler keluarga AVR.CV AVR selain dapat digunakan sebagai software pemogramanan juga dapat digunakan sebagai software downloader. Sofware downloader akan mendownload-kan file berektensi “.hex” ke mikrokontroler. (Averroes, 2009). Fasilitas menarik lainya adalah dilengkapi CodeWizardAVR Automatic Program Generator yang membimbing kita dalam menulis sintaks program.Fungsi-fungsi yang didukung oleh CodeWizardAVR ini adalah : 1)
Setup memori eksternal,
2)
Identifikasi sumber reset pada chip,
3)
Inisialisasi port input/output,
4)
Inisialisasi interrupt eksternal,
5)
Inisialisasi timer/counter, dan
6)
Inisialisasi watchdog timer.
14
7)
Inisialisasi UART dan interrupt Serial
8)
Inisialisasi komparator analog
9)
Inisialisasi ADC
10) Inisialisasi interfacing SPI 11) Inisialisasi bus 12C 12) Inisialisasi bus 1Wire dan sensor suhu DS1820/DS18S20 13) Inisialisasi modul LCD
Penulisan program menggunakan CVAVR harus mengikuti kaidahkaidah yang diterapkan oleh bahasa pemprograman C karena compiler CVAVR dikembangkan menggunakan bahasa C. 2.1.6 LCD
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, ataupun layar komputer. Pada bab ini aplikasi LCD yang digunakan ialah LCD dengan jumlah karakter 20x4. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
1) TErdiri dari 20 karakter dalam 4 baris 2) Mempunyai 192 karakter tersimpan 3) Terdapat karakter generator terprogram
15
4) Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit 5) Dilengkapi dengan LED back light
Gambar 7 LCD 20x4
2.1.7 Catu Daya Catu daya memegang peranan yang sangat penting dalam hal perancangan sebuah alat elektronik. Tanpa bagian ini robot tidak akan berfungsi.begitu juga bila pemilihan catu daya tidak tepat,maka alat ini tidak akan bekerja dengan baik. Baterai yang digunakan pada alat ini adalah berjenis Lithium polymer.Hal ini karena jenis baterai ini merupakan jenis baterai yang dapat diisi ulang (rechargeable).Baterai ini memiliki tegangan kerja 11,1 Volt dengan kapasitas 800mAh.dimensi 7,3 x 2,6 x 1,9 cm.
16
Gambar 8 Baterai Lithium polymer
Untuk pengisian baterai ini dapat dilakukan kapan saja, selain jenis baterai Lythium polymer, masih banyak lagi jenis baterai yang tersedia dipasaran dengan spesifikasi yang beragam dan dapat digunakan untuk catu daya. Diantaranya baterai Ni-cd,Alkaline, Lithium,Lead acid dan sebagainya, yang masing masing mempunyai kelebihan dan kekurangan.
17
2.2 Tahapan Perancangan Alat Uji Emisi Portabel Tahapan perancangan alat dibuat melaluitiga tahapan, yaitu perancangan desain, penentuan komponen elektronik, dan pembuatan hardwere dan softwere. 1. Perancangan Alat Uji Emisi Portabel Proses pembuatan desain alat uji emisi portable ini meliputi mengumpulkan referensi referensi bertujuan untuk membantu dalam pengumpulan bahan guna membuat alat uji emisi portable ini. Kemudian menentukan alur pembuatan alat dengan maksud menentukan bagian bagian apa saja yang harus dibuat dan yang harus diselesaikan terlebih dahulu.
Gambar 9. Flowchart Perancangan Alat Uji Emisi Portabel
18
2. Penentuan Spesifikasi Komponen Elektronik a. Capasitor Dalam alat ini menggunakan tiga jenis kapasitor yaitu jenis elektrolit, MKM, dan keramik. Kapasitor elektrolit erfungsi untuk mengurangi ripple agar gelombang DC menjadi DC murni aatau mengurangi noise. Dalam alat ini kapasitor elektrolityang digunakan berukuran 220uF/16volt Kapasitor MKM berfungsi sebagai pengaman saat dilakukan reset agarn tidak langsung sort sirkuit. Dalam alat ini kapasitor MKM yang digunakan berukuran 100nF Kapasitor keramik berfungsi sebagai oscillator mendampingi Cristal. Yang digunakan berukuran 22pF
Gambar 10. Capasitor MKM, Elektrolit, dan Keramik b. Resistor Berfungsi sebagai pembagi tegangan, di alat ini di gunakan empat buah resistor yaitu 330ohm 10K ohm trimpot 1K ohm dan potensio 5K ohm
19
Gambar 11. Trimpot, Resistor, dan Potensio c. Dioda Fungsi dari diode di sini sebagai pengaman agar arus yang masuk tidak terbalik. Dalam alat ini di gunakan diode silicon berukuran 1N4007
Gambar 12. Dioda
20
d. IC Regulator Menggunakan IC 7805 yang berfungsi sebagai pemotong tegangan menjadi sebesar 5 volt DC.
Gambar 13. IC 7805 e. Cristall Berfungsi sebagai clock detak jantung untuk menghidupkan IC ATMega 16/8535. Cristal yang dignakan disini berukuran 11,0592MHz
Gambar 14. Crystal f. LED Led adalah light emiting diode berfungsi sebagai indikator power.
21
Gambar 15. LED
3. Pembuatan Hardwere dan Software Alat Uji Emisi Portabel a. Pembuatan Hardwere Langkah pertama yaitu pembuatan skematik dai system mikrokontroler untuk menentukan rangkaian yang akan dibuat, dengan maksud memudahkan dalam pembuatan skema PCB.
22
IC1 = ATMega 16 IC2 = Regulator 7805 Q1 = 11,0592MHz C1,C2 = 22pF C3 = 100nF C4 = 220uF/16V R1,R2 = 330ohm R3,R4,R5 = 10K ohm D1 = 1N4148 LCD = 20x4 J2 = DC Jack LED1 = Biru 5mm S1 = Tuts Switch
Gambar 16 : Skematik Alat Uji Emisi Portabel
23
Langkah kedua dalam pembuatan hardwere ini adalah membuat PCB atau mainboard, sebelum membuat PCB terlebih dahulu merancang skema rangkaian layout PCB dengan komputer menggunakan aplikasi Eagle.
Gambar 17 : Aplikasi Eagle
Gambar 18 : Hasil desain PCB dengan aplikasi Eagle
24
Langkah ke tiga yaitu pencetakan PCB. Desain PCB dari Eagle dicetak ke plastic mika transparan menggunakan printer laser, kemudian distrika agar bubuk karbon karbon berpindah dari mika ke PCB. Lalu PCB tadi dilarutkan kedalam larutan HCL yang bertujuan untuk membentuk jalur jalur PCB, dilanjutkan melubangi letak komponen elektronik dengan cara di bor.
Gambar 19 : Printout Desain PCB
25
Gambar 20 : Hasil PCB yang sudah jadi
Langkah ke empat yaitu pemasangan komponen pada PCB dan perakitan keseluruhan. Hal ini bertujuan untuk menggabungkan semua komponen komponen yang dibutuhkan sehingga dapat bekerja sesuai apa yang diharapkan. Langkah terakhir yaitu pembuatan Box atau wadah. Proses ini berawal dari pendesainan box dengan cara di gambar lalu direalisasikan dengan membuat wadah tersebut sesuai dengan desain dari gambar.
26
Gambar 21 : Desain Alat
Gambar 22 : Alat yang sudah jadi
b. Pembuatan Softwere atau program Langkah pertama yaitu pembuatan program, langkah ini dilakukan dengan menggunakan program CV-AVR. Pembuatan program ini sangat penting karena akan menjadi pengaturan utama pada perhitungan kadar gas dan tampilan LCD.
27
Gambar 23 Aplikasi CV AVR
Langkah
ke
dua
yaitu
memasukkan
program
kedalam
mikrokontroler dilakukan mengguakan PC melalui aplikasi Extream Burner melalui hubungan dengan port USB pada computer maupun laptop. Sebelum memasukkan program kedalam mikrokontroler, pastikan mikrokontroler mendapat catu daya yang memadai. Karena jika mikrokontroler tidak mendapat catu daya yang memadai maka program tidak mengisi ke mikrokontroler.
28
Gambar 24 Aplikasi Extream Burner
Pada saat mendownload program ke dalam mikrokontroler di lakukan secara berulang ulang guna mendapatkan hasil yang maksimal. Pada saat pendownloadat ini terkadang banyak terjadi error, baik dari masalah hardwere ataupun softwere.
Gambar 25 Proses Pendownloadat program ke dalam mikrokontroler
29
2.3 Pengujian Alat Uji Emisi Portabel Pengujian alat ini bertujuan untuk mencoba keseluruhan fungsi kerja dari alat tersebut, apakah bekerja dengan baik atau tidak. Selain itu pengujian dilakukan juga untuk mendapatkan data data dari alat tersebut. Data yang diambil antara lain adalah tingkat perbandingan error pembacaan pengukuran oleh sensor sensor gas CO, NOx, dan HC, dibandingkan dengan tecnotest type 488 milik Daihatsu.
Cara untuk mengoprasikan alat ini adalah sebagai berikut :
Gambar 26 : Layout Alat Uji Emisi Portabel
1) Pilih sumber daya yang akan digunakan dengan menggeser saklar, jika arah atas untuk sumber dari PLN sedangkan arah ke bawah sumber dari baterai (1)
30
2) Tekan tombol power on untuk menghidupkan dan mematikan alat ini, (2) 3) Atur tampilan LCD, kecerahan dan ketajaman tulisan diatur dengan memutar potensio (3) 4) Masukkan pipa sensor ke dalam saluran gas buang kendaraan. (4) 5) Tunggu sampai pembacaan pada LCD stabil. (5) 6) Tombol Reset berfungsi untuk merestart alat uji emisi portable (7)
2.4 Hasil Pengujian Alat Uji Emisi Portabel Tabel 3. Hasil Pengukuran Daihatsu GrandMAX 1.5 M
1
Tipe Kendaraan GrandMAX 1.5 2011 Van
Data Pengujian CO %
NOx
HC
CO %
NOx
HC
0,43
1,092
119
0,43
1,092
119
0.40
1.07
106.86
2
0.40
1.07
105.63
3
0.44
1.10
104.53
4
0.43
1.07
106.86
5
0.44
1.10
109.33
6
0.42
1.10
112.48
7
0.40
1.10
114.40
8
0.43
1.13
109.33
9
0.42
1.10
112.48
10
0.43
1.10
108.10
0.42
1.09
109.00
Rata Rata
Gas Analyzer
BAB III KESIMPULAN DAN SARAN 3.1 Simpulan 1) Hasil uji emisi portabel, gas CO, NOx, dan HC untuk mobil Daihatsu Xenia dan Grand MAX memiliki rata-rata tingkat error gas CO sebesar 8,3%, gas NOx sebesar 0,325%, dan gas HC sebesar 4,245%. 2) Besar kecilnya data yang masuk dipengaruhi oleh konsentrasi gas pada saat itu juga, atau dapat dikatakan data yang terbaca adalah real time, 3) Uap air yang dihasilkan pada proses pembakaran dapat mempengaruhi resistan sensor sehingga konsentrasi yang terbaca tidak akurat.
3.2 Saran Berdasarkan pembahasan di atas penulis menyarankan kepada piha-pihak sebagai berikut: 1. Pengujian dilakukan pada saat kondisi mesin idle atau stasioner (750-850 RPM) 2. Untuk Penelitian selanjutnya sebaiknya ditambahkan saringan uap air agar udara dapat tersaring dengan baik 3. Bagi lembaga terkait untuk dapat mengembangkan alat uji emisi portabel gas CO, NOx, dan HC karena dapat membantu perkembangan alat pendukung tranportasi.
36
DAFTAR PUSTAKA
Admin, , 2005. Forum Otomotif. tersedia di : http://www.saft7.com/ E-book Mikrokontroler Atmega8535 Dengan Codevision AVR, Politeknik Caltex Riau Figaro USA, Product Information TGS 2201 – for detection of Gasoline and Diesel Exhoust Gas, Rev: 10/06. Tersedia di http://
[email protected] Hanwey Electronics, Technical Data MQ-7 Gas Sensor. Tersedia di : http://www.hwsensor.com Heryanto, M Ari dkk. 2008. Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMega 8535. Yogyakarta : C.V Andi Offset Kosegeran, Victor V dkk. 2013. Perancangan Lat Ukur Kadar Karbon Monoksida Karbon Dioksida dan Hidrokarbon Pada Gas Buang Kendaraan Bermotor, Manado : e-jurnal FATEK UNSRAT Kementrian Lingkungan Hidup, Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama Kememntrian Negara Lingkungan Hidup 2006 Sasongko, Bayu, 2013. Blog Elektronika. Etekno. tersedia di : http://etekno.blogspot.com/
37
LAMPIRAN
38
Lampiran 1. Tehnikal Data Sensor TGS 2201
39
40
40
Lampiran 2. Tehnikal Data Sensor MQ-7
41
42
42
43
43
Lampiran 3. Koding Alat Uji Emisi Portabel
44
45
45
46
46
Lampiran 4. KALIBRASI
No 1 2 3 4 5
Alat Uji Emisi Portabel CO NOx HC 40 473 527 68 456 544 42 467 507 770 447 557 449 428 719
47
Daihatsu CO 0 0,02 0 0,5 0,24
NOx 1,020 1,017 1,021 1,024 1,041
HC 58 65 36 43 70
Lampiran 5. Dokumentasi
Proses Pengambilan Data Dibantu Oleh Salah Satu Mekanik
Contoh Hasil Rekaman Data Oleh Astra Daihatsu
48
49
Contoh Hasil Pembacaan kadar Gas dengan Alat Uji Emisi Portabel
49
50 50
Lampian 6. Skematik Alat Uji Emisi Portabel
Lampiran 7. SK Pembimbing
51
Lampiran 8. Formulir Bimbingan
52
53
53
Lampiran 9. Surat Pengantar Penelitian
54
Lampiran 10. Laporan Selesai Bimbingan
55
Lampiran 11. SK Penguji
56
Lampiran 12. Surat Selesai Revisi
57
