PEMBUATAN SISTEM KONTROL GAS AMONIA

BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO

FATWA YUDISTIRA HAIKAL WIBOWO

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2017

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan Sistem

Kontrol Gas Amonia Berbasis Mikrokontroler Arduino adalah benar karya saya

dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun

kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip

dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah

disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir

skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Januari 2017

Fatwa Yudistira Haikal Wibowo

ABSTRAK

FATWA YUDISTIRA HAIKAL WIBOWO. Pembuatan Sistem Kontrol Gas

Amonia Berbasis Mikrokontroler Arduino. Dibimbing oleh MAHFUDDIN

ZUHRI.

Gas amonia adalah salah satu gas yang beracun yang dapat meneyebabkan

kematian pada manusia atau hewan. Dalam penelitian ini dibangun sebuah sistem

pengontrol yang dapat mengatasi bahaya keracunan akibat adanya gas amonia.

Sistem pengontrol dibuat menggunakan dan menggunakan relay sebagai saklar

otomatis untuk kipas, kipas yang digunakan sebagai pembuang gas amonia, sensor

MQ-135 sebagai sensor pendeteksi keberadaan konsentrasi gas amonia dalam

satuan part per million (ppm). Sistem pengontrol beroperasi menggunakan

arduino uno untuk mengirim perintah on/off otomatis pada relay sebagai saklar

otomatis dari kipas, ketika sensor membaca konsentrasi gas diatas 5 ppm maka

peintah yang dikirim adalah on kemudian kipas akan menyala dan apabila

dibawah 5 ppm perintah yang dikirim adalah off kemudian kipas mati.

Kata kunci: gas amonia, sensor mq-135, relay, arduino uno, sistem pengontrol

ABSTRACT

FATWA YUDISTIRA HAIKAL WIBOWO. Making Cotrolling System of

Amonia Gas with Arduino Microcontroller Basic’s. Supervised by MAHFUDDIN

ZUHRI.

Ammonia gas is one of poison gas, it’s can caused death at human and

animal. In this research was build a controlling system that can resolving

poisioning danger by ammonia gas. The controlling system maked by using a

relay as automatic switch for fan, a fan as ammonia gas waster, a MQ-135 sensor

as detectioning sensor of ammonia gas and using consentrations unit part per

million (ppm). The operation of controlling system is used arduino uno for

sending command on/off to relay as automatic switch for fan, when the sensor

was read ammonia gas concentration up to 5 ppm, the sending command is on

than fan is on and if under 5 ppm, the sending command is off then the fan is off. Key words: ammonia gas, MQ-135 sensor, relay, arduino uno, controlling system

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains

pada

Departemen Fisika

FATWA YUDISTIRA HAIKAL WIBOWO

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2017

PEMBUATAN SISTEM KONTROL GAS AMONIA

BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO

PRAKATA

Puji syukur saya panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala yang telah

melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada saya sebagai penulis sehingga saya

dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Pembuatan Sistem Kontrol Gas

Amonia Berbasis Mikrokontroler Arduino. Penelitian dilaksanakan dari bulan Mei

2015 sampai bulan November 2016. Penulis ingin mengucapkan terima kasih

kepada :

1. Ibu Koriah SPd, Malikah Arrizqi Amd, dan Bapak Sunarto (Ato) selaku

ibu, adik, dan bapak tiri saya yang senantiasa mendoakan dan mendukung

saya.

2. Bapak Mahfudin Zuhri MSi sebagai dosen pembimbing yang selalu

memotivasi saya untuk menyelesaikan skripsi ini.

3. Teman-teman penghuni kontrakan TDP Budi Suryo Jatmiko SSi, Andrian

Tri Putra SSi, Febrian Vernando SSi, Sony Achmad Louis SSi

4. Rekan-rekan fisika angkatan 46, 47, 48, 49 dan 50.

5. Semua teman-teman civitas IPB yang selalu mendorong dan memberikan

semangat serta semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu

yang telah banyak membantu dan mendoakan saya.

Akhir kata, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat untuk kita semua.

Saya menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari sempurna, sehingga kritik dan

saran yang membangun sangat penulis harapkan.

Bogor, Januari 2017

Fatwa Yudistira Haikal Wibowo

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR viii

DAFTAR LAMPIRAN viii

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Tujuan Penelitian 1

Rumusan Masalah 2

Hipotesis 2

Manfaat 2

TINJAUAN PUSTAKA 2

Amonia 2

Arduino Uno 3

Relay srd-05vdc-sl-c 3

Sensor Gas MQ-135 3

METODE PENELITIAN 5

Tempat dan Waktu Penelitian 5

Alat dan Bahan 5

Prosedur Penelitian 5

Studi Pustaka 5

Perancangan Prototype Sistem Kontrol Gas Amonia 5

Pengkalibrasian Sensor MQ-135 6

Pengujian Sistem Kontrol 6

HASIL DAN PEMBAHASAN 7

Perancangan Prototype Sistem Kontrol Gas Amonia 7

Pengkalibrasian Sensor MQ-135 9

Pengujian Sistem Kontrol 11

SIMPULAN DAN SARAN 12

Simpulan 12

Saran 12

DAFTAR PUSTAKA 12

LAMPIRAN 13

RIWAYAT HIDUP 20

DAFTAR TABEL

1 Hasil Pengujian Sensor MQ-135 terhadap Sumber Gas Amonia 25% 10 2 Hasil Pengujian Sensor MQ-135 dengan Pembanding Ammonia Test

Kit 10 3 Hasil Pengujian Sistem Kontrol 11

DAFTAR GAMBAR

1 Sensor MQ-135 a) Sensor10

b)Struktur sederhana MQ10

4 2 Arduino Uno

11 4

3 Relay srd-05vdc-sl-c a) Relay9 b) Struktur sederhana relay

12 4

4 Amonia a)Geometri molekul13

b)Struktur molekul14

4

5 Modul sistem kontrol gas amonia 6 6 Rangkaian Arduino dengan relay dan kipas 8 7 Rangkaian Arduino dengan LCD 16x2 8 8 Rangkaian Arduino dengan sensor MQ-135 9 9 Pola nilai konsentrasi yang terbaca pada Sensor MQ-135 (SMQ-135)

dan Ammonia Test Kit (ATK) dengan sampel Amonia (Am) dan

Aquades (Aq) masing-masing 3 ml 11

DAFTAR LAMPIRAN

1 Skematik Sensor MQ-135 dan Tampilan LCD 16x2 Sistem Kontrol

Gas Amonia 13 2 Skematik Arduino Uno

9 14

3 Diagram Alir Penelitian 15 4 Potongan Source Code Program Sistem Kontrol Gas Amonia 16

5 Baku Tingkat Kebauan Gas dan Gambar Board Tambahan Arduino 17 6 Prototype Sistem Kontrol Gas Amonia 1 18 7 Prototype Sistem Kontrol Gas Amonia 2 19

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Udara merupakan komponen yang sangat penting bagi keberlangsungan hidup

tumbuhan,hewan dan manusia. Udara sendiri terdiri dari beberapa unsur gas yang

menyusunnya, udara juga memiliki peran penting dalam melindungi segala kehidupan

di bumi dari radiasi sinar matahari.1 Unsur gas tersebut memiliki dua sifat yaitu beracun

dan tidak beracun, unsur gas yang tidak beracun jika memberi manfaat untuk tubuh

mahluk hidup seperti bernafas, sedangkan unsur gas yang beracun memberi dampak

yang buruk bagi tubuh mahluk hidup seperti timbulnya gangguan pernafasan.

Salah satu gas yang beracun adalah gas amonia. Gas amonia adalah suatu gas

yang tidak berwarna dan menimbulkan bau yang sangat kuat. Apabila terpapar gas

amonia dalam konsentrasi yang cukup tinggi dapat menyebabkan batuk dan iritasi

terhadap sistem pernapasan.2 Gas amonia merupakan salah satu gas pencemar udara

yang dapat dihasilkan dari penguraian senyawa organik oleh mikroorganisme seperti

dalam proses pembuatan kompos, dalam industri peternakan, dan pengolahan sampah

kota, juga dapat berasal dari sumber antrophogenik seperti industri pupuk urea, industri

asam nitrat dan dari kilang minyak. Dalam keputusan menteri negara lingkungan hidup

mengenai baku tingkat kebauan untuk daerah indsutri (Kep-50/MENLH/ 1996)

ditetapkan baku mutu gas amonia di udara ambien adalah sebesar 2 ppm.3

Ambang batas dari amonia selain untuk lingkungan manusia untuk lingkungan

peternakan juga ada yaitu sebesar 5-20 ppm.4 Apabila diluar ambang batas yang

tersebut, dapat menyebabkan iritasi pada mata dan tenggorokan hewan ternak bahkan

bisa menyebabkan kematian pada hewan ternak.5 Hal tersebut jelas akan merugikan

para peternak di negara manapun khususnya negara Indonesia yang sebagian besar

bergantung pada pertanian dan peternakan.

Berdasarkan latar belakang di atas, maka penelitian mengenai pembuatan sistem

kontrol konsentrasi gas amonia menarik untuk diteliti. Sehingga peneliti ingin

mengadakan penelitian tentang pembuatan sistem kontrol konsentrasi gas amonia, yang

nantinya dapat dimanfaatkan untuk menekan angka keracunan akibat adanya gas

amonia yang terjadi pada manusia maupun hewan. Penelitian ini akan memanfaatkan

mikrokontroler arduino uno dan sensor gas yang spesifik mendeteksi adanya gas amonia,

mengukur adanya gas amonia dan mengontrolnya ketika konsentrasi gas amonia di atas

ambang batas paparan di udara bebas sebesar 5 ppm berdasarkan penelitian sebelumnya.

Apabila melebihi ambang batas 5 ppm kipas angin dengan otomatis dalam keadaan on

untuk mengurangi konsentrasi gas amonia sampai di bawah ambang batas 5 ppm.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah membuat suatu perangkat instrumentasi untuk

sistem kontrol gas amonia secara otomatis menggunakan relay sebagai saklar, kipas

sebagai aktuator dan sensor MQ-135 sebagai sensor gas amonia.

2

Rumusan Masalah

Bagaimana membuat suatu sistem pengontrol gas amonia dengan menggunakan

relay, mikrokontroler arduino, sensor gas, dan aktuator kipas angin.

Hipotesis

Amonia merupakan salah satu gas beracun yang dapat membunuh manusia dan

hewan. Sensor gas MQ-135 dapat mendeteksi keberadaan gas amonia. Sehingga guna

mengurangi resiko keracunan akibat gas amonia maka dengan sensor MQ-135 dapat

dibuat sistem kontrol untuk gas amonia.

Manfaat

Mendapatkan solusi dari permasalahan keracunan akibat gas amonia. Solusi

didapat melalui sistem kontrol untuk gas amonia dengan perintah on atau off secara

otomatis menggunakan relay dan kipas sebagai aktuator pembuang gas .

TINJAUAN PUSTAKA

Amonia

Amonia adalah unsur kimia yang bersifat basa dan memiliki ciri dalam bentuk gas,

sangat iritan, tidak berwarna, dan memiliki bau yang sangat tajam. Amonia memiliki

sifat sangat mudah larut dan akan membentuk larutan amonium hidroksida yang

mangakibatkan dampak negatif bagi tubuh seperti iritasi dan terbakar. Dalam bidang

produksi, amonia sering di gunakan untuk produksi bahan peledak, farmasi, pestisida,

tekstil, bahan-bahan yang terbuat dari kulit binatang, pencegah api, plastik, kertas dan

bubur kertas, karet petroleum, dan sianida.6

Gejala dari keracunan akibat amonia bergantung pada tiga kondisi yaitu jalan

pemaparan, dosis, dan lama pemaparan. Gejala-gejala tersebut berupa mata berair dan

gatal, hidung iritasi, gatal dan sesak, iritasi tenggorokan, kerongkongan, dan jalan

pernafasan terasa panas dan kering, batuk-batuk. Dosis yang tinggi dapat

mengakibatkan kebutaan, kerusakan paru-paru, bahkan kematian.6

Struktur molekul yang dimiliki amonia adalah trigonal pyramidal dimana

pasangan elektron bebas memaksa pasangan ikatan lebih dekat NH dengan sudut antara

H-N-H ikatan sebesar 107,30 (Gambar 4a). Amonia termasuk kedalam senyawa yang

bersifat polar sama dengan air yang memiliki sepasang elektron bebas, memiliki kutub

negatif dan positif, dan dapat mudah larut dalam air dan pelarut lainnya (Gambar 4b).

3

Arduino Uno

Arduino adalah board mikrokontroler yang dibuat untuk memudahkan dalam

membangun berbagai aplikasi elektronik. Arduino merupakan salah satu hardware yang

bersifat open source yang mulai dikembangkan pada tahun 2005 oleh Massimo Banzi

dan David Cuartiles.7 Untuk pemrogamannya sendiri melalui software khusus yaitu

Integrated Development Environment (IDE) Arduino yang dibangun menggunakan

bahasa pemrograman Java oleh Massachusetts Institute of Technology.

Arduino Uno memiliki dimensi ukuran panjang 68.6 mm dan lebar 53.4 mm

dengan keluaran tegangan 5 volt dan keluaran arus 20 mA untuk I/O Pin dan 50 mA

untuk 3.3V pin. Tegangan masukan pada arduino 7-12 Volt. Menggunakan

mikrokontroler Atmega 328P dengan Flash Memory 32 kb (Gambar 1).7

Relay srd-05vdc-sl-c

Relay merupakan saklar elektromekanikal yang beroperasi menggunakan prinsip

elektromagnet untuk menggerakan kontak saklar yang tersusun dari sebuah kumparan

kawat dangan inti besi lunak dengan prinsip kerja apabila terdapat aliran arus listrik

maka akan memberi efek magnet pada kumparan yang nantinya akan menggerakan

kontak saklar (Gambar 2b).8

Relay srd-05vdc-sl-c adalah salah satu produk piranti elektronik relay yang di

produksi oleh perusahaan cina songle relay dengan spesifikasi memiliki daya tahan

sampai 10 A, menggunakan tegangan rendah 5V, tegangan AC maksimal 250V, tipe

SPDT (Single Pole Double Throw), dan berbahan plastik untuk ketahanan terhadap

suhu tinggi (Gambar 2a).9

Sensor Gas MQ-135

Sensor gas MQ-135 merupakan salah satu sensor pendeteksi gas dengan

menggunakan bahan semikonduktor SnO2. Sensor ini biasa digunakan untuk

pengukuran tingkat kualitas udara. Sensor ini mampu mendeteksi berbagai macam gas

yang di hasilkan dari polutan yang bersifat berbahaya dan beracun, salah satunya yaitu

gas amonia (Gambar 3a).10

Sensor gas MQ-135 memiliki kinerja yaitu dengan menampilkan data analog yang

terbaca pada sensor dengan cara membaca tegangan keluaran yang diperoleh pada saat

material semikonduktor terpapar gas amonia. Saat material semikonduktor SnO2 yang di

berikan sebuah tegangan dan panas maka ketika terpapar gas amonia (NH3) akan terjadi

perpindahan energi dan pergerakan aliran elektron sehingga akan menghasilkan

tegangan yang merupakan tegangan keluaran dan memeiliki nilai yang berbeda dari

tegangan masukan (Gambar 3b) dengan persamaan rangkaian sebagai berikut

Dengan adalah power of sensitifity body atau tegangan keluaran, adalah test

voltage atau tegangan masukan, adalah sensing resistance atau hambatan yang

terbaca pada sensor, dan adalah load resistance atau hambatan tetap yang dipakai

pada sensor dengan besar hambatan 10 kΩ.

4

Gambar 2 Arduino Uno11

Gambar 3 Relay srd-05vdc-sl-c a) Relay9 b) Struktur sederhana relay

12

a b

Gambar 4 Amonia a)Geometri molekul13

b)Struktur molekul14

Gambar 1 Sensor MQ-135 a) Sensor10

b)Struktur sederhana MQ10

5

METODE PENELITIAN

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisika Jaringan dan Mikrokontroler

Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut

Pertanian Bogor. Mulai bulan Mei 2015 sampai bulan November 2016.

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah Laptop Asus A44H dengan

Processor Intel(R) Core(TM) i3-2310M CPU @ 2.10GHz 2.10GHz, RAM 2.00GB dan

64-bit Operating System, Solder , Masker dan Chamber kalibrasi sensor. Untuk

perangkat lunak menggunakan Windows 7 Ultimate, Microsoft Office 2010, Arduino

IDE 1.0.6, Eagle 6.3.0, dan Google SketchUp.

Bahan yang digunakan adalah Amonia cair satu liter, Aquades cair lima liter, satu

modul Relay, satu Arduino Uno, satu kipas angina, sensor gas MQ-135, satu resistor

(220Ω), satu potensio resistor, satu LCD 16x2, satu pematri, satu timah patri (Asahi),

satu PCB-IC, delapan spacer, 20 connector with female TRS, dan dua Adaptor AC-DC.

Prosedur Penelitian

Studi Pustaka

Penelitian ini dimulai dengan studi pustaka untuk mengetahui komponen-

komponen yang dibutuhkan dalam penelitian dan beberapa metode cara pengambilan

dan pengolahan data yang terbaca pada sensor.

Perancangan Prototype Sistem Kontrol Gas Amonia

Prototype sistem kontrol gas amonia merupakan seperangkat hardware

terintegrasi yang dapat melakukan pengiriman perintah on atau off kepada aktuator,

setelah sensor membaca konsentrasi gas yang terdapat di dalam suatu ruangan.

Pada pembuatan protoype ini menggunakan sensor gas MQ-135, Arduino Uno,

modul Relay ,LCD 16x2, dan kipas angin. Gambar 4 memperlihatkan modul sistem

kontrol gas amonia. Dimana sensor MQ-135 sebagai sensor, mikrokontroler arduino

uno sebagai pemerosesan data analog yang terbaca pada sensor dan memproses

pengiriman perintah on/off pada relay, rekay sebagai saklar otomatis untuk kipas, dan

kipas sebagai aktuator sensor untuk membuang gas amonia.

Prosedur pertama yang dilakukan adalah membuat board tambahan pada arduino

dengan menggunakan software Eagle 6.3.0 dan mencetaknya pada PCB untuk

menggabungkan modul relay, sensor gas MQ-135, LCD 16x2, dan kipas angin dengan

arduino.

6

Prosedur yang kedua adalah membuat source code untuk pemrograman di arduino

dengan menggunakan software Arduino IDE 1.0.6 untuk mengoperasikan modul sensor

gas MQ-135, setelah itu mengirimnya ke arduino dan arduino akan melakukan

pengkalibrasian data sensor terhadap keberadaan konsentrasi gas amonia serta

menampilkannya pada LCD 16x2.

Prosedur yang ketiga adalah mengirimkan informasi yang dikirim secara otomatis

oleh mikrokokntroler berupa sebuah perintah on atau off kepada modul relay yang

terhubung pada saklar on/off aktuator kipas angin, yang digunakan untuk mengurangi

konsentrasi gas amonia yang terbaca oleh sensor.

Pengkalibrasian Sensor MQ-135

Pengkalibrasian sensor meliputi pengujujian pada sensor MQ-135 terhadap

keberadaan gas amonia yang dilakukan melalui pembuatan program arduino

menggunakan arduino IDE 1.0.6 sehingga gas lain tidak akan terdeteksi oleh sensor dan

pembandingan data alat dengan data pembacaan alat ukur lainnya.

Pengambilan data khusus amonia dilakukan dengan mengujinya pada sumber gas

amonia, kemudian data akan ditampilkan pada serial monitor software arduino dengan

membandingkan beberapa gas yang bisa terbaca sesuai yang tertera di datasheet sensor

meliputi CO2, CO, Benzene, dan Amonia.

Setelah itu baru pengambilan pembanding data terhadap alat yang di buat

menggunakan data dari alat ukur kadar konsentrasi amonia lainnya dalam ukuran part

per million (ppm), dalam percobaan ini alat pembanding yang digunakan adalah

amonia test kit yang dapat membaca konsentrasi amonia hingga 4 ppm. Sampel yang di

uji meliputi aquades sebagai keadaan tidak ada gas amonia dan amonia cair 25%

sebagai keadaan adanya gas amonia.

Pengujian Sistem Kontrol

Pengujian dilakukan dengan cara menaruh sensor pada sebuah ruang yang

didalamnya terdapat konsentrasi gas amonia dan telah dipasang kipas sebagai pembuang

gas amonia. Perintah on/off akan dikirim arduino ke relay yang digunakan sebagai

sakalar otomatis dari kipas. Untuk batasan konsentrasi amonia yang digunakan yaitu 5

ppm. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali pengulangan dan data akan di tampilkan

pada LCD 16x2 dan di catat manual baik saat kondisi on maupun off dari kipas.

Gambar 5 Modul sistem kontrol gas amonia

7

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perancangan Prototype Sistem Kontrol Gas Amonia

Perancangan tambahan untuk arduino berbentik lempengan kotak dengan ukuran

yang mendekati arduino yaitu 7.9 cm dan 5.9 cm, ukuran tersebut peneliti ambil guna

bisa menyesuaikan dengan arduino ketika dipasang diatasnya (lampiran 5). Untuk

rangkaian yang peneliti board buat adalah rangkaian LCD 16x2 sebagai tampilan hasil

pengukuran sensor MQ-135 berupa nilai konsentrasi dalam satuan ppm, Relay sebagai

saklar otomatis yang akan mengaktifkan kipas setelah mendapat instruksi dari

mikrokontroler, Tombol Restart sebagai restart apabila ingin mengulang pengoperasian

sistem kontrol gas amonia ini , dan Sensor MQ-135 sebagai sensor.

Rangkaian LCD 16x2 meliputi penghubungan beberapa pin dari arduino ke LCD

16x2 yaitu pin D5,D4,D3,D2,D11, dan D12 arduino dengan pin D4,D5,D6,D7,E, dan

RS pada LCD16x2, pin GND arduino dengan pin VSS,RW, dan K pada LCD 16x2, pin

VCC (5 V) arduino dengan pin VDD, pin A yang dirangkai dengan resistor 220 Ohm,

dan pin V0 yang dirangkai dengan potensio resistor pada LCD 16x2 (Gambar 5).Relay

sendiri terdapat 3 pin yang dihubungkan pada arduino yaitu pin VCC, GND, dan IN

yang dihubungkan dengan pin GND, VCC, dan D10 pada arduino (Gambar 6). Tombol

restrart hanya menghubunghkan pin Restart dan GND pada arduino menggunakan

pushbutton . Dan terakhir adalah rangkaian sensor MQ-135 yang menghubungkan pin

A4, GND, dan VCC pada arduino dengan pin DATA, GND, dan VCC pada sensor MQ-

135 (Gambar 7).

Pembuatan board tersebut menggunakan software Eagle 6.3.0 sebagai gambaran

desain rangkaian yang hendak di cetak pada PCB. Setelah desain selesai kemudian

peneliti mencetaknya nya pada transfer paper setelah di cetak peneliti mengeceknya

kembali dengan mensesuaikan pada pin arduino apabila posisi pin pada rangkaian telah

tepat, maka peneliti langsung menyetrikanya pada PCB yang telah dibersihkan terlebih

dahulu agar debu tidak menghalangi cetakan desain rangkaian. Peneliti membutuhkan

waktu kurang lebih 5 sampai 10 menit proses penyetrikaan, setelah itu peneliti

melepaskan transfer paper pada PCB dengan kondisi didalam air agar tinta rangkaian

merekat lebih kuat pada PCB. Setelah itu masuk ke proses peluruhan tembaga (etching)

menggunakan FeCl3 guna menghilangkan tembaga pada PCB yang tidak tertutup tinta

rangkaian.

Peneliti melakukan proses etching kurang lebih 10 sampai 15 menit dengan

menggoyang-goyangkan tempat proses etching agar tembaga lebih cepat meluruh.

Setelah yang terlihat pada PCB hanya tinta rangkaian, peneliti mangangkat PCB dan

mengelapnya dengan tisu yang dibasahi bensin agar tinta hitam itu luntur dan tembaga

pada PCB dalam bentuk rangkian akan terlihat. Setelah itu peneliti mengeringkannya

kemudian melakukan proses pengeboran pada lubang-lubang komponen dan pin

rangkaian, kemudian pengecekkan menggunakan multimeter untuk tiap jalur yang

terdapat pada rangkaian board tambahan tersebut. Setelah tersambung semua

selanjutnya tahap terakhir penyolderan komponen pada board tambahan kemudian

pengecekan jalur pada rangkaian dilakukan kembali guna memastikan semua

tersambung apabila semua telah tersambung maka board tambahan telah siap

digunakan.

8

Setelah board tambahan arduino selesai peneliti membuat source code program

dengan menggunakan software arduino IDE 1.0.6 meliputi fungsi pendefinisian pin-pin

yang di gunakan pada arduino kemudian fungsi looping sebgai pengulangan secara

berkala untuk program dengan memasukan fungsi tampilan lcd, relay, dan sensor MQ-

135 yang sudah dikonversi ke pembacaan ppm.

Setelah program utama selesai dibuat dan telah di upload ke arduino serta

berfungsi dengan baik, peneliti menambahan fungsi logika if else pada fungsi looping

program untuk memberikan perintah on/off pada relay sebagai saklar otomatis kipas

dengan memasukkan logika on atau 1 apabila konsentrasi gas amonia yang terbaca

sensor lebih dari 5ppm dan off atau 0 ketika dibawah 5ppm.

Gambar 6 Rangkaian Arduino dengan relay dan kipas

Gambar 7 Rangkaian Arduino dengan LCD 16x2

9

Pengkalibrasian Sensor MQ-135

Pengkalibarisan sensor MQ-135 dilakukan guna mendapatkan data dan sebuah

kesimpulan bahwa sensor MQ-135 dapat membaca keberadaan konsentrasi gas amonia.

Serta membuat sensor MQ-135 hanya dapat membaca gas amonia agar tidak terjadi

gangguan pembacaan sensor terhadap keberadaan gas lain apabila sistem kontrol sedang

beroperasi.

Pengkalibrasian tersebut meliputi pengambilan data sensor MQ-135 terhadap

sumber gas amonia dan pembandingan data yang terbaca sensor dengan data alat ukur

lainnya sebagai kalibrator yaitu amonia test kit dengan rentang pembacaan alat 0 ppm

sampai dengan 4 ppm. Apabila data-data yag di dapat sudah benar dan sesuai dengan

kalibrator, maka sensor MQ-135 dapat digunakan dalam sistem kontrol gas amonia ini.

Pengambilan data pertama yaitu data dari pengujian sensor terhadap sumber gas

amonia dengan menempatkan sensor diatas botol amonia cair 1L selama 5 menit atau

300 detik yang kemudian akan ditampilkan datanya pada serial monitor arduino I.D.E

1.0.6 disertai beberapa tampilan gas lain yang terdapat pada datasheet yang dimiliki

sensor MQ-135. Peneliti malakukan pengambilan data 6 kali pengulangan dengan

sampel yang sama dan data tersebut akan di bagi 300 sehingga yang diperoleh adalah

data rata-rata tiap detik .

Pengambilan data yang kedua adalah data dari pembacaan sensor ketika berada

didalam chamber yang didalamnya terisi dengan gas amonia yang dihasilkan dari proses

penguapan amonia cair sebanyak 3 ml, data akan ditampilakan pada serial monitor

arduino dan data yang diambil selama 5 menit atau 300 detik dengan pengulangan

sebanyak 10 kali baik sensor maupun kalibrator yang kemudian data tersebut akan di

jumlah dan kemudian di bagi 300 sehingga data yang diperoleh adalah data rata-rata

tiap detik yang terbaca pada sensor.

Peneliti memperoleh data bahawa konsentrasi amonia yang terbaca pada sensor

adalah 25.99 ppm sedangkan untuk gas CO2, CO, dan Benzene adalah 0 ppm sehingga

dapat disimpulkan bahwa sensor gas MQ-135 dapat menampilkan pembacaan gas

amonia dan keberadaan gas lain tidak ditampilkan.

Gambar 8 Rangkaian Arduino dengan sensor MQ-135

10

Sedangkan untuk pembandingan data dengan alat ammonia test kit diperoleh data

yang menunjukan bahwa source code program yang di buat telah mampu membuat

sensor MQ-135 membaca konsentrasi gas amonia mendekati alat ammonia test kit

sebagai kalibrator. Untuk data pembacaan konsentrasi amonia paling tertinggi adalah

pengulangan ke-10 yaitu 0.29 ppm pada sensor dan 0.25 ppm pada kalibrator hal

tersebut dikarenakan trjadinya kejenuhan sensor dalam membaca konsentrasi gas

amonia, sedangkan hasil yang paling mendekati terdapat pada pengulangan ke-1 sampai

ke-9 yaitu sebesar 0.25 ppm baik sensor maupun kalibrator. Untuk pengujian terhadap

aquades untuk semua pengulangan baik pada sensor MQ-135 maupun kalibrator

memiliki nilai sama yaitu 0 ppm.

Dari hasil data yang di peroleh melalui pengujian sensor MQ-135 maka sensor

MQ-135 dapat membaca keberadaan konsentrasi gas amonia dengan baik dan sangat

mendukung bagi pembuatan sistem kontrol gas amonia ini.

Tabel 1 Hasil Pengujian Sensor MQ-135 dengan Pembanding Ammonia Test Kit

Pengulangan

Konsentrasi (ppm) yang terbaca pada

Sensor MQ-135 Ammonia Test Kit

Aquades(3 ml) Amonia(3 ml) Aquades(3 ml) Amonia(3 ml)

1 0 0.25 0 0.25

2 0 0.25 0 0.25

3 0 0.25 0 0.25

4 0 0.25 0 0.25

5 0 0.25 0 0.25

6 0 0.25 0 0.25

7 0 0.25 0 0.25

8 0 0.25 0 0.25

9 0 0.25 0 0.25

10 0 0.29 0 0.25

Tabel 2 Hasil Pengujian Sensor MQ-135 terhadap Sumber Gas Amonia 25%

Pengulangan Konsentrasi (ppm)

CO2 CO Benzena Amonia(1 L)

1 0 0 0 25.99

2 0 0 0 25.99

3 0 0 0 25.99

4 0 0 0 25.99

5 0 0 0 25.99

6 0 0 0 25.99

11

Gambar 9 Pola nilai konsentrasi yang terbaca pada Sensor MQ-135 (SMQ-135) dan

Ammonia Test Kit (ATK) dengan sampel Amonia (Am) dan Aquades (Aq)

masing-masing 3 ml

Pengujian Sistem Kontrol

Pengujian sistem kontrol dilakukan untuk mengecek apakah logika on/off pada

pembuatan source code program bisa beroperasi dengan baik. Ambang batas amonia

yang digunakan dalam penerpan logika on/off adalah 5 ppm berdasarkan penelitian

sebelumnya. Data yang diperoleh meliputi konsentrasi aktual dari gas amonia yang

terbaca oleh sensor dan ditampilkan pada LCD 16x2 serta kondisi on/off dari kipas.

Untuk konsentrasi aktual gas amonia terjadi penurunan konsentrasi yang signifikan

yaitu untuk pengulangan ke 1 yaitu 153 ppm,87 ppm, 35 ppm, 20 ppm, 4 ppm, 0 ppm,

pengulangan ke 2 yaitu 327 ppm, 151 ppm, 64 ppm, 35 ppm, 3 ppm, 0 ppm, dan

pengulanag ke 3 yaitu 259 ppm, 126 ppm, 57 ppm, 25 ppm, 2 ppm, 0 ppm.

Sedangkan untuk keadaan on/off kipas pada pengulangan ke 1 yaiu off pada saat

konentrasi yang terbaca 4 ppm dan 0 ppm dan on ketika 153 ppm, 87 ppm, 35 ppm, dan

20 ppm. Pada pengulangan ke 2 yaiu off pada saat konentrasi yang terbaca 3 ppm dan 0

ppm dan on ketika 327 ppm, 151 ppm, 64 ppm, dan 35 ppm. Pada pengulangan 3 yaiu

off pada saat konentrasi yang terbaca 2 ppm dan 0 ppm dan on ketika 259 ppm, 126 ppm,

57 ppm, dan 25 ppm.

Tabel 3 Hasil Pengujian Sistem Kontrol

Nomor

Pengulangan ke- 1 Pengulangan ke- 2 Pengulangan ke- 3

Konsentrasi

(ppm)

Keadaan

Kipas

Konsentrasi

(ppm)

Keadaan

Kipas

Konsentrasi

(ppm)

Keadaan

Kipas

1 153 On 327 On 259 On

2 87 On 151 On 126 On

3 35 On 64 On 57 On

4 20 On 35 On 25 On

5 4 Off 3 Off 2 Off

6 0 Off 0 Off 0 Off

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ko

nse

ntr

asi (

pp

m)

Pengulangan ke-

SMQ-135Aq

SMQ-135Am

ATKAq

ATKAm

12

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Pembuatan sistem kontrol gas amonia berbasis mikrokontroler arduino dengan

relay sebagai saklar otomatis dari kipas sebagai aktuator dan sensor MQ-135 sebagai

sensor telah direalisasikan. Namun masih terdapat kekurangan pada saat pengulangan

pembacaan sensor yang dilakukan berkali-kali akan mengakibatkan sensor menjadi

jenuh terhadap keberadaan gas amonia sehingga pembacaan data yang diperoleh mulai

tidak tepat dan terjadi pembacaan konsentrasi dengan perubahan yang signifikan.

Saran

Pembuatan program sistem kontrol yang lebih baik lagi sangat dianjurkan agar

tidak terjadi perubahan yang sangat signifikan terhadap konsntrasi yang terbaca sensor

serta perlu ditambahkan jedah waktu penetralan sensor ketika hendak mengambil

pengujian sensor secara berulang. Selain itu perlu ditambahnya sensor agar data yang

terbaca bisa mewakili keseluruhan ruang sehingga dapat diterapkan langsung pada

sebuah ruangan dan perlu dilakukan pengujian terhadap sumber gas lainnya seperti

CO,CO2, dan benzene sesuai yang tertera pada grafik data sheet sensor MQ-135 serta

perlu adanya pembanding perhitungan dari pembacaan sensor terhadap konsentrasi gas

amonia (1 L).

DAFTAR PUSTAKA

1. Sastrawijaya, AT. Pencemaran Lingkungan . Jakarta (ID): Rineka Cipta. 2000.

2. Meirinda. Faktor-Faktor Yang Berhubungan Dengan Kualitas Udara Dalam

Rumah Di Sekitar Tempat Pembuangan Akhir Sampah Kelurahan Terjun

Kecamatan Medan Marelan Tahun 2008 [Tesis]. Medan (ID) : SPS UNSU.

2008.

3. Menteri Negara Lingkungan Hidup. Keputusan Menteri Negara Lingkungan

Hidup Nomor : KEP-50/MENLH/11/1996 tentang Baku Tingkat Kebauan.

Jakarta (ID): Menteri Negara Lingkungan Hidup. 1996.

4. Heriawan R, Suciati SW, Supriyanto S. Alat Pengontrol Emisi Gas Amonia

(NH3) di Peternakan Ayam Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535

Menggunakan Sensor Gas MQ-137. Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika.

2013.1(1):69-73.

5. Charles dan Haryono. Pengaruh Amonia Pada Usaha Dan Lingkungan

Peternakan Ayam. 1991. [Internet]. [dilihat 2015 Februari 3]. Tersedia

pada: http://arboge.com/pengaruh-amonia-pada-usaha-dan-lingkungan-

peternakan-ayam/.html.

6. Hutabarat Imelda O. Analisa Dampak Gas Amonia dan Klorin Pada FAAL Paru

Pekerja Pabrik Sarung Tangan Karet “X” Medan [Tesis]. Sumatera

Utara(ID): Universitar Sumatera Utara. 2007.

13

LAMPIRAN

Lampiran 1 Skematik Sensor MQ-135 dan Tampilan LCD 16x2 Sistem Kontrol Gas

Amonia

Skematik Sensor MQ-135

Tampilan LCD 16x2 Sistem Kontrol Gas Amonia

7. Margolis M. Arduino Cookbook. Published by O’Reilly Media, Inc., 1005.

Gravenstein Highway North, Sebastopol, CA 95472. 2011.

`8. Alfalah, Widodo TS. Alat Pencegah Kebakaran Berbasis Mikrokontroler

AT89851 pada Box Panel Kontrol Listrik. Jurnal Teknik

Elektro.2009.1(1):53-61.

9. Anonim. Songle Relay. Datasheet Relay SRD.

10. Anonim. MQ-135.datasheet MQ-135.

11. Arduino. c2016. Arduino Uno. [Internet]. [diunduh 2016 Juli 31]. Tersedia pada:

http://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno.

12. Teknik Elektronika. Pengertian Relay dan Fungsinya. 2015. [Internet]. [dilihat

2016 Juli 31]. Tersedia pada: http://teknikelektronika.com/pengertian-relay-

fungsi-relay/.html.

13. Dr Sundin. 3-Dimensional View of NH3. [Internet]. [diunduh 2016 Desember 6].

Tersedia pada: http://people.uwplatt.edu/ ~sundin/114/plnh3.htm.

14. Hartley D. Cracking, Not Fracking, May Help Fuel Tomorrow’s Cars. 2014.

[Internet]. [diunduh 2016 Desember 6]. Tersedia pada:

https://vrworld.com/2014/06/25/cracking-fracking-may-help-fuel-

tomorrow’s-cars/.html.

14

Lampiran 2 Skematik Arduino Uno9

15

Lampiran 3 Diagram Alir Penelitian

Pembuatan Laporan

Selesai

Berhasil

Tidak Berhasil

Pembuatan Prototipe

Pembuatan dan

pengunduhan

source code

Program

Pengambilan

Data dari Sampel

Analisis

Data

Pengujian

Akhir

Sistem

Proses Etching

menggunakan FeCl3

Menggunakan

Relay sebagai

saklar otomatis dari

Kipas

Pengujian Sensor

MQ-135 terhadap

keberadaan

Sumber Gas

Amonia

Pembuatan Sumber

Gas Amonia

menggunakan

Amonia cair 25%

Merancang Board

Tambahan Pada

Arduino

menggunakan

Softwere Eagle

Merancang Sistem

Kontrol Pembuangan

Gas Amonia

Pengujian Sensor MQ-135

dan Sistem Kontrol Gas

Amonia

Studi Pustaka

16

Lampiran 4 Potongan Source Code Program Sistem Kontrol Gas Amonia

#include <LiquidCrystal.h>//Inisiasi librari LCD

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);//Rs,Enable,D4,D5,D6,D7

#define MQ_PIN (4) //Pin Analog Sensor Gas MQ135

#define KIPAS_PIN (10) // Pin Digital Relay

#define RL_VALUE (5)

#define RO_CLEAN_AIR_FACTOR (9.83)

…

#define GAS_AMONIA (0)

const int batasNH4= 5;

float AMONIACurve[3] = 2.3,-0.10,-0.38;

float Ro = 10;

void setup()

lcd.begin(16, 2);

pinMode(KIPAS_PIN, OUTPUT);

…

void loop()

// lcd.clear();

lcd.setCursor(3,0);

lcd.print("KONSENTRASI");

…

if((MQGetGasPercentage(MQRead(MQ_PIN)/Ro,GAS_AMONIA))>batasNH4)

digitalWrite(KIPAS_PIN, HIGH);

else

…

float MQResistanceCalculation(int raw_adc)

return ( ((float)RL_VALUE*(1023-raw_adc)/raw_adc));

…

17

Lampiran 5 Baku Tingkat Kebauan Gas dan Gambar Board Tambahan Arduino

Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup

Nomor : KEP-50/MENLH/11/1996

Tanggal : 25 Nopember 1996

BAKU TINGKAT KEBAUAN

No. Parameter Satuan Nilai Batas

1. Amonia (NH3) Ppm 2.0

2. Metil Merkaptan (CH3SH) Ppm 0.002

3. Hidrogen Sulfida (H2S) Ppm 0.02

4. Metil Sulfida (((CH3)2)S) Ppm 0.01

5. Stirena (C6H5CHCH2) Ppm 0.1

Catatan : ppm = satu bagian dalam satu juta

Gambar Board Tambahan Arduino

18

Lampiran 6 Prototype Sistem Kontrol Gas Amonia 1

19

Lampiran 7 Prototype Sistem Kontrol Gas Amonia 2

20

RIWAYAT HIDUP

Penulis yang bernama Fatwa Yudistira Haikal Wibowo

dilahirkan di Cirebon pada tanggal 2 Januari 1993. Penulis

adalah anak pertama dari dua bersaudara, dari pasangan Bapak

Kusidin (Alm) dan Ibu Koriah SPd.

Penulis menyelesaikan studi di SMA Negeri 1 Palimanan

kabupaten Cirebon tahun 2011 dan pada tahun yang sama

penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB)

melalui jalur SNMPTN Undangan dan diterima di Departemen

Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di berbagai organisasi dan kegiatan

mahasiswa, antara lain: Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) pada tahun 2012-2013,

Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) FMIPA Kabinet Sahabat Sinergi pada tahun 2012-

2013 serta beberapa kegiatan mahasiswa diantaranya SPIRIT FMIPA, Pesta Sains

Nasional, Physics Expo, Physics Gathering. Selain itu, selama kuliah penulis menjadi

ketua Departemen Kesejahteraan Mahasiswa HIMAFI pada tahun 2014, dan aktif dalam

berbagai even olahraga yang diadakan oleh departemen dan fakultas, serta pernah

mendapat juara 3 dan juara 2 basket putra pada even olahraga SPIRIT FMIPA tahun

2014 dan 2015. Penulis dapat dihubungi di fatwayudistira@gmail.com.