sistem pemantauan tingkat karbon monoksida … · laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi...

74
TUGAS AKHIR SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA PADA SUATU RUANGAN TERTUTUP MENGGUNAKAN ESP8266 Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Disusun oleh DOMINICO ARGO WIKAN ADHI SASONO 135114028 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2017 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Upload: nguyendung

Post on 04-Apr-2019

228 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

TUGAS AKHIR

SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON

MONOKSIDA PADA SUATU RUANGAN TERTUTUP

MENGGUNAKAN ESP8266

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh

DOMINICO ARGO WIKAN ADHI SASONO

135114028

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 2: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

FINAL PROJECT

MONITORING SYSTEM OF CARBON MONOXIDE

LEVEL ON A CLOSED ROOM USING ESP8266

Presented As Partial Fulfillment Of The Requirements

For The Sarjana Teknik Degree

In Electrical Engineering Study Program

DOMINICO ARGO WIKAN ADHI SASONO

135114028

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SAINS AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 3: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 4: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 5: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 6: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

“Cast all your anxiety on Him

because He cares for you”

1 Peter 5 : 7

Skripsi ini kupersembahkan untuk......

Tuhan Yesus yang selalu memberi campur tangan hebat dalam hidupku

Bunda Maria dan Santo Santa yang selalu mendoakanku

Papa, Mama, Mas dan Adik tersayang

Kawan-kawan seperjuanganku Elektro 2013

vi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 7: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 8: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

INTISARI Sifat gas Karbon Monoksida (CO) yang tidak berbau, tidak berwarna, tidak berasa dan sangat beracun, menjadikan gas ini sebagai ancaman bagi kesehatan manusia yang tidak sengaja menghirupnya. Tentunya gas tersebut akan lebih membahayakan manusia yang sedang berada dalam sebuah ruangan tertutup yang minim sirkulasi udara dan tidak mengetahui berapa kadar CO di ruangan tersebut. Penelitian ini bertujuan membuat sistem pemantau CO, sehingga dapat digunakan untuk mengetahui kadar CO dalam sebuah ruangan tertutup sebelum memasukinya. Penambahan teknologi WiFi membuat pengiriman data dapat dilakukan secara nirkabel dan mempermudah pengguna alat untuk mendapatkan hasil pemantauan gas CO. Penelitian ini menggunakan modul NodeMCU dengan bahasa pemrograman Arduino IDE. Nilai pendeteksian MQ-7 diolah ke dalam satuan ppm (part per million) dan dibuat ke bentuk dokumen web HTML. Modul NodeMCU yang dilengkapi ESP8266 berperan sebagai server dengan jaringan WiFi. Server berkomunikasi secara nirkabel dengan client melalui perantara access point. Dokumen web yang berhasil diterima client akan ditampilkan di web browser client. Sensor MQ-7 mendeteksi dengan baik naik turunnya kadar Karbon Monoksida. Access point bertugas sebagai gerbang dari server sekaligus pemancar sinyal. Jika Client sudah dapat terhubung dengan access point, maka client baru dapat mengirim permintaan dokumen web kepada server dan server dapat memberi respon yang sesuai. Untuk mendapatkan pengiriman data yang berhasil hingga client dapat menerima dokumen web, kekuatan sinyal yang dibutuhkan client dari access point harus di atas -81 dBm. Secara keseluruhan sistem sudah mampu bekerja sesuai dengan perencanaan umum. Kata kunci : WiFi, ESP8266, Karbon Monoksida, komunikasi nirkabel.

viii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 9: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

ABSTRACT

Carbon Monoxide (CO) characteristics are odorless, colourless, tasteless but very poisoning, those make it as threat to human health while inhaled accidentally. Surely the gas will be more dangerous effect to human when on a closed room that has minimum air circulation and the CO levels in that room is unknown. The goal of this research is made CO monitoring system that can be use to inform how CO level when on a closed room before enter into there. Adding WiFi technology, make the process of sending data can do wireless and user will get the result of CO monitoring easily. Using NodeMCU modul with Arduino IDE programming language, the detection value of MQ-7 sensor will be processed and converted into ppm (part per million) unit and that result is constructed into HTML web document. NodeMCU modul that is equipped with ESP8266 also used as WiFi network server. Wireless communication of server and client must be get through on access point mediation. Web document which success to received on client will be shown from web browser. MQ-7 sensor has showing well detection about up and down of Carbon Monoxide level. Access point becomes the gate of the server and transmitter all at once. If client has been connected with it, client can send the request of the web document to server and server will be send the reponse. To get a successful of communication and data transmition that makes client can receive the web document, client must be get signal strength from access point over -81 dBm. From all of the system, it works already and appropriately with the general plan. Kata kunci : WiFi, ESP8266, Carbon Monoxide, wireless communication.

ix

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 10: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

KATA PENGANTAR

Puji syukur dan terima kasih penulis haturkan kepada Tuhan Yesus atas berkat,

bimbingan dan penyertaan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas

akhir ini. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar

sarjana teknik.

Tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan, gagasan, dan dukungan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M. Math.Sc., Ph.D, selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro

Universitas Sanata Dharma.

3. Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T., selaku Dosen Pembimbing tugas akhir yang

dengan kebaikan, kesabaran dan pengertiannya untuk membimbing dalam

pengerjaan tugas akhir ini.

4. Ir. Theresia Prima Ari Setiyani, M.T. dan Damar Widjaja, Ph.D., selaku dosen

penguji yang telah memberikan bimbingan, saran dan masukan serta kritik yang

membangun tugas akhir ini.

5. Seluruh dosen yang telah mengajarkan banyak ilmu yang bermanfaat selama

menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma.

6. Papa, Mama, Mas Wikan, Dek Ara dan saudara-saudara yang telah memberikan

doa, dukungan, kasih sayang dan motivasi selama menempuh pendidikan di

Universitas Sanata Dharma.

7. Staff sekretariat dan laboran Teknik Elektro yang telah memberikan bantuan dan

pelayanan yang mendukung dalam kelancaran penyelesaian tugas akhir ini.

8. Kawan-kawan Teknik Elektro 2013 dan kawan-kawan seperjuangan kontrakan

Bapak Mardiyono yang telah membantu, menemani, dan memberikan semangat

selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma.

9. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah banyak

mendukung dan memberikan banyak bantuan dalam menyelesaikan tugas akhir

ini.

x

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 11: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 12: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................... i

HALAMAN JUDUL (BAHASA INGGRIS) ............................................................ ii

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ..................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ......................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .................................................................. vii

INTISARI .................................................................................................................... viii

ABSTRACT ................................................................................................................ ix

KATA PENGANTAR ................................................................................................ x

DAFTAR ISI ............................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xv

DAFTAR TABEL ....................................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ....................................................................................................... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ............................................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah .................................................................................................... 3

1.4. Metodologi Penelitian ........................................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI ............................................................................................. 5

2.1. Path Loss ............................................................................................................... 5

2.2. Karbon Monoksida ................................................................................................ 5

2.3. Modul Sensor Gas MQ-7 ....................................................................................... 7

2.4. ESP8266 ................................................................................................................ 11

2.4.1. ESP-12E NodeMCU Devkit v1.0 ................................................................ 11

2.4.2. Analog to Digital Converter 10-bit (ADC 10-bit) ....................................... 14

2.5. Arduino IDE .......................................................................................................... 16

2.6. Komunikasi Nirkabel ............................................................................................. 16

xii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 13: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

2.6.1. Hyper Text Markup Language (HTML) ..................................................... 17

2.6.2. Sistem Web .................................................................................................. 17

2.6.3. TCP/IP ......................................................................................................... 18

2.6.4. Web Browser ............................................................................................... 21

BAB III RANCANGAN PENELITIAN ................................................................... 22

3.1. Perancangan Perangkat Keras Elektronika ............................................................ 22

3.2. Perancangan Software dan Diagram Alir .............................................................. 24

3.2.1. Alur Pembuatan Program ............................................................................ 25

3.2.2. Subrutin Pengambilan Data Sensor Gas ...................................................... 25

3.2.3. Alur Membangun Koneksi, Meminta Data dan Pengiriman Data .............. 26

3.2.4. Rancangan User Interface ........................................................................... 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... 28

4.1. Bentuk Fisik Alat ................................................................................................... 28

4.2. Pengujian Pengiriman Data ................................................................................... 29

4.2.1. Pengujian Pengiriman Berdasarkan Jarak dan Kekuatan Sinyal ................. 34

4.3. Program dan Pengujian Sensor Gas Karbon Monoksida....................................... 38

4.3.1. Program Deteksi Karbon Monoksida .......................................................... 38

4.3.2. Pengujian dan Pengambilan Data Nilai Pendeteksian Sensor Gas

dan Analisis ................................................................................................. 40

4.3.2.1. Kondisi Wadah Tertutup Dengan Diisi Polusi ................................ 41

4.3.2.2. Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya Dibuka ............................ 43

4.3.2.3. Percobaan Penambahan Polusi Secara Berkala .............................. 43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 45

5.1. Kesimpulan ............................................................................................................ 45

5.2. Saran ...................................................................................................................... 45

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 46

xiii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 14: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

LAMPIRAN

Lampiran Listing Program Pengujian Sensor ......................................................... L1

A. Mencari Nilai RO ............................................................................................. L1

B. Program Pendeteksi CO .................................................................................... L2

Lampiran Data Hasil Pengujian Sensor ................................................................... L4

A. Saat Didalam Wadah Tertutup ......................................................................... L4

B. Saat Tutup Wadah Tertutup Dibuka ................................................................. L5

Lampiran Listing Program Pengiriman Server ...................................................... L6

xiv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 15: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Modul Sensor Gas MQ-7 ......................................................................... 7

Gambar 2.2. Bentuk sinyal output MQ-7 ..................................................................... 7

Gambar 2.3. Grafik karakteristik sensitivitas MQ-7 terhadap beberapa gas. ............... 8

Gambar 2.4. Grafik dengan regresi trendline untuk memperoleh persamaan .............. 10

Gambar 2.5. Penulisan program untuk implementasi persamaan 2.5 pada

pemrograman Arduino ............................................................................ 10

Gambar 2.6. Skematik pin pada ESP-12E .................................................................... 12

Gambar 2.7. Definisi pin ESP-12E NodeMCU Devkit v1.0 ........................................ 13

Gambar 2.8. Letak pin ADC pada NodeMCU Devkit v1.0 ......................................... 14

Gambar 2.9. Diagram dasar ADC ................................................................................ 15

Gambar 2.10. Alur komunikasi dalam sistem web ....................................................... 18

Gambar 2.11. Layer TCP/IP ......................................................................................... 19

Gambar 2.12. Pergerakan data dalam Layer TCP/IP.................................................... 19

Gambar 3.1. Konsep dasar dalam diagram sistem........................................................ 22

Gambar 3.2. Rangkaian pembagi tegangan .................................................................. 23

Gambar 3.3. Keseluruhan rangkaian elektronika ......................................................... 24

Gambar 3.4. Diagram alir utama .................................................................................. 25

Gambar 3.5. Diagram alir subrutin pengambilan data sensor gas ................................ 25

Gambar 3.6. Diagram alir proses komunikasi user untuk mendapat informasi ........... 26

Gambar 3.7. Rancangan dasar tampilan web ............................................................... 27

Gambar 4.1. Bentuk fisik alat ....................................................................................... 28

Gambar 4.2. Skematik rangkaian akhir dari alat yang dibuat ...................................... 29

Gambar 4.3. Komponen-komponen yang digunakan dalam proses pengiriman data .. 30

Gambar 4.4. Skematik diagram dalam proses pengiriman data ................................... 31

Gambar 4.5. Tampilan serial monitor Arduino IDE saat modul NodeMCU telah

terhubung dengan access point dan server telah siap berkomunikasi ..... 31

Gambar 4.6. Tampilan serial monitor Arduino IDE proses komunikasi client dan

server ....................................................................................................... 32

Gambar 4.7. Dokumen yang diterima client tertampil pada web browser ................... 33

Gambar 4.8. Tampilan Web Browser saat terjadinya kegagalan dikarenakan

xv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 16: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

kesalahan penulisan alamat URL ............................................................ 33

Gambar 4.9. Tampilan dalam aplikasi WiFi Analyzer ................................................. 34

Gambar 4.10. Tingkat keberhasilan pengiriman data berdasarkan jarak ..................... 36

Gambar 4.11. Grafik perbedaan kekuatan sinyal terukur dengan perhitungan ............ 37

Gambar 4.12. Program untuk mencari nilai RO ........................................................... 39

Gambar 4.13. Program untuk pengambilan data pendeteksian sensor MQ-7 .............. 40

Gambar 4.14. Konfigurasi pengujian sensor MQ-7 dalam wadah tertutup .................. 41

Gambar 4.15. Grafik memperlihatkan pendeteksian sensor di wadah tertutup

berisi polusi ........................................................................................... 42

Gambar 4.16. Grafik memperlihatkan pendeteksian sensor saat gas CO keluar

dari wadah ............................................................................................. 43

Gambar 4.17. Grafik memperlihatkan pendeteksian sensor saat diberi polusi

secara berkala ........................................................................................ 44

xvi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 17: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Efek Karbon Monoksida terhadap kesehatan manusia ................................ 6

Tabel 2.2. Data hasil penelitian untuk mencari Nilai RS ............................................. 9

Tabel 2.3. Deskripsi fungsi pin pada ESP-12E ............................................................ 12

Tabel 3.1.Tabel lama paparan gas CO yang disarankan............................................... 27

Tabel 4.1. Data hasil pengujian pengiriman data ......................................................... 35

Tabel 4.2. Data perbandingan kekuatan sinyal terukur dengan perhitungan ................ 37

xvii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 18: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia menjadi salah satu negara dengan tingkat pencemaran udara yang tinggi.

Asap kendaraan bermotor berperan besar sebagai sumber polusi udara terbesar. Hal ini

diakibatkan oleh peningkatan kepemilikan kendaraan bermotor yang bertambah banyak

tiap tahunnya. Selain itu, polusi udara juga dihasilkan oleh industri dan sisanya berasal dari

kegiatan rumah tangga, pembakaran sampah, kebakaran hutan atau ladang dan lain-lain.

Beberapa macam polutan udara yang juga sering disebut polutan primer yang

dihasilkan dari emisi gas buang yang buruk antara lain, Karbon Monoksida (CO),

Hidrokarbon (HC), NOx, SOx dan Timbal (Pb). Di antara polutan-polutan udara yang

berbahaya tersebut, salah satunya memiliki jumlah yang sangat dominan yaitu Karbon

Monoksida, gas yang dihasilkan dari proses pembakaran yang tidak sempurna. Dengan

karakter Karbon Monoksida yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, mudah

terbakar dan tidak mengiritasi membuat kehadirannya sering tak disadari oleh manusia.

Ditambah efeknya yang beracun dan mematikan, Karbon Monoksida juga dikenal sebagai

“silent killer” [1].

Telah terjadi beberapa kasus keracunan yang diakibatkan oleh terhirupnya Karbon

Monoksida ke dalam tubuh dengan jumlah banyak. Keracunan Karbon Monoksida

menimbulkan gejala gangguan pada fungsi sel darah merah. Pada kasus yang ringan, gejala

yang muncul hanya sakit kepala dan mual. Tetapi jika konsentrasi Karbon Monoksida

dalam suatu ruangan cukup tinggi mencapai 2000 ppm dan sirkulasi udara dalam ruangan

tersebut tidak berjalan dengan baik, maka orang yang berada di dalamnya dapat meninggal

dalam waktu 1 sampai 2 jam. Seperti kasus kematian di dalam mobil, hal ini disebabkan

terjadinya kebocoran yang memungkinkan emisi gas pembuangan tak sengaja masuk ke

dalam ruang mobil. Dan sesuai sifat Karbon Monoksida yang telah disebutkan,

kehadirannya tidak sadari oleh orang di dalam mobil dan perlahan-lahan terhirup dan

secara terakumulasi meracuni bertahap hingga tewas karena tidak adanya sirkulasi udara

dalam ruangan tertutup. Bahaya keracunan Karbon Monoksida juga dapat terjadi ketika

memanaskan kendaraan bermotor di dalam garasi yang tertutup rapat. Untuk mencegah

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 19: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

2

terjadinya keracunan, maka semua pintu dan jendela garasi sebaiknya dibuka supaya

terjadi sirkulasi udara apabila mesin mobil sedang dihidupkan [2].

Melihat permasalahan tersebut, penulis tertarik untuk membuat penelitian untuk

menghasilkan sistem pemantauan tingkat Karbon Monoksida pada suatu ruangan tertutup.

Penelitian sebelumnya dengan judul “Purwarupa Pendeteksi Karbon Monoksida dalam

Ruang Kendaraan Roda Empat Berpendingin AC ( Air Conditioner ) Berbasis DFR duino

Uno R3” yang dilakukan oleh Khoiri Nurrahmani [3], sensor Karbon Monoksida yang

digunakan yaitu TGS 2442, mikrokontroler menggunakan DFR duino, LCD sebagai

penampil dengan penambahan buzzer sebagai keluaran suara dan rangkaian H-Bridge

sebagai penggerak motor DC. Cara kerja alat ini yaitu apabila terpapar Karbon Monoksida

sampai dengan diatas 100 ppm, maka kaca jendela akan terbuka dan menyalakan buzzer

sebagai peringatan.

Pada penelitian ini, penulis merancang pemantau tingkat Karbon Monoksida

menggunakan komunikasi nirkabel dengan pengiriman data informasinya menggunakan

modul ESP8266 yang berperan sebagai server. Sensor Karbon Monoksida yang digunakan

yaitu tipe MQ-7. Menggunakan unit mikrokontrol yang terdapat pada ESP-12E. ESP-12E

merupakan salah satu seri dari ESP8266. Komunikasi nirkabel akan membuat pengaksesan

data informasi lebih praktis. Untuk mengambil data dari server, perangkat keras yang

memiliki fitur WiFi harus terhubung dengan jaringan WiFi dari modul ESP8266. Pada

masa ini, perangkat keras yang memiliki fitur WiFi seperti smartphone telah digunakan

oleh sebagian besar masyarakat modern.

1.2. Tujuan dan Manfaat Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan sistem pemantauan tingkat Karbon

Monoksida pada suatu ruangan tertutup dan informasinya dapat diambil melalui

komunikasi nirkabel.

Beberapa manfaat dari penelitian ini, yaitu: a. Memberi informasi tingkat Karbon Monoksida di sebuah ruangan tertutup yang

hendak dimasuki.

b. Mencegah terjadinya keracunan Karbon Monoksida pada ruangan tertutup.

c. Meningkatkan kepedulian kepada masyarakat terhadap bahaya Karbon

Monoksida bagi tubuh manusia.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 20: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

3

1.3. Batasan Masalah Batasan masalah dari penelitian ini adalah: a. Menggunakan sebuah sensor gas tipe MQ-7 sebagai pendeteksi Karbon

Monoksida.

b. Pengondisi sinyal sebagai penyesuai keluaran analog sensor ke mikrokontroler.

c. Menggunakan unit mikrokontrol yang terdapat pada ESP-12E.

d. Pengiriman informasi hasil pemantauan menggunakan komunikasi nirkabel

dengan fitur WiFi pada modul ESP8266, sekaligus menjadikan ESP8266 sebagai

server.

e. Informasi yang disediakan oleh server adalah pantauan tingkat Karbon

Monoksida.

f. Untuk dapat mengambil informasi dari dan terhubung dengan server, user harus

menggunakan perangkat lain yang memiliki fitur WiFi.

g. Dengan menggunakan web browser akan ditampilkan web page sebagai interface

pemantauan yang telah didesain menggunakan pemrograman HTML.

1.4. Metodologi Penelitian Dalam penyelesaian tugas akhir ini, digunakan beberapa metode penelitian sebagai

berikut:

a. Studi pustaka

Pengumpulan informasi dari berbagai literatur baik berupa buku, jurnal, skripsi

dan artikel-artikel di internet yang berkaitan dengan proses komunikasi nirkabel

menggunakan modul ESP8266 beserta komponen-komponen dan perangkat-

perangkat yang mendukung dalam pengerjaan tugas akhir ini.

b. Perancangan perangkat keras dan perangkat lunak

Bagian ini menjadi tahap dilakukannya perancangan perangkat keras dan

perangkat lunak yang mendukung tugas akhir dan sesuai harapan tugas akhir

penulis.

c. Pengujian alat dan pengambilan data

Pada tahap ini dilakukanlah pengujian sistem keseluruhan dan pengambilan data

untuk mendapatkan kesesuaian dari masukan dan keluaran yang diharapkan. Dari

hasil pengujian alat dan data-data yang diperoleh akan menunjukkan tingkat

keberhasilan rancangan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 21: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

4

d. Analisis data dan kesimpulan

Data yang diperoleh akan dianalisis untuk melihat seberapa besar apabila adanya

kesalahan dari keseluruhan sistem. Hasil analisis akan membantu dalam

mengambil kesimpulan terhadap penelitian yang telah dilakukan. Analisis dan

kesimpulan menjadi pedoman dalam menentukan tingkat keberhasilan dari tugas

akhir.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 22: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Path Loss

Metode Path Loss (PL) digunakan untuk mengukur loss dari jalur antara transmitter

dan receiver yang disebabkan oleh cuaca, kontur tanah dan lain-lain. Loss tersebut

menyebabkan kekuatan sinyal yang diterima receiver menurun. Untuk menghitung Path

Loss digunakan rumus [4]:

PL = 15 + 30 . log(d) (2.1)

d = jarak receiver dari transmitter.

Setelah Path Loss diketahui, kekuatan sinyal yang diterima oleh receiver dapat

dihitung dengan rumus :

PR = PT – PL (2.2)

PT = kekuatan sinyal yang diterima receiver dengan jarak terdekat dari transmitter.

2.2. Karbon Monoksida Karbon monoksida (CO) merupakan gas yang dihasilkan dari proses pembakaran

material yang berbahan dasar karbon seperti kayu, batu bara, bahan bakar minyak dan zat-

zat organik lainnya yang tidak sempurna [5]. CO juga dapat berasal dari sumber alami

seperti aktivitas gunung berapi dan kebakaran semak. CO memiliki ciri-ciri tidak

berwarna, tidak berbau, tidak berasa, mudah terbakar, tidak mengiritasi namun sangat

beracun. Dari sifat-sifat tersebut karbon monoksida dikenal sebagai “silent killer”.

Dalam tubuh manusia, sel darah merah mempunyai ikatan yang lebih kuat terhadap

karbon monoksida daripada oksigen. Ini disebabkan karbon monoksida memiliki daya ikat

250 kali lebih cepat dari oksigen. Apabila terhirup, karbon monoksida akan bersenyawa

5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 23: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

6

dengan Hemoglobin (Hb) dalam darah dan akan terbentuk Karboksi Hemoglobin (COHb)

sehingga dapat menghambat asupan oksigen ke aliran darah [5].

Tabel 2.1. Efek karbon monoksida terhadap kesehatan manusia [6].

Lama Paparan (Jam)

Konsentrasi CO (ppm) Dapat Diterima Timbul Gejala Mematikan

0,5 600 1000 2000

1 200 600 1600

2 100 300 1000

4 50 150 400

6 25 120 200

8 25 100 150

Tingkat konsentrasi CO diukur dengan menggunakan sistem satuan yaitu parts per

million (ppm). Nilai 1 ppm setara dengan 1,145 mg/m3. PPM didefinisikan sebagai massa

komponen dalam larutan dibagi total massa larutan dan dikalikan 106 (satu juta) [7].

Tingkat konsentrasi CO di suatu area yang cukup tinggi akan membahayakan kesehatan

manusia, bahkan dapat menyebabkan kematian. Tingkat dari bahaya tersebut tergantung

dari lamanya manusia terpapar gas CO. Gejala-gejala yang ditimbulkan dari paparan gas

CO adalah sakit kepala ringan, lemas, mual dan pusing. Paparan gas CO yang dianjurkan

oleh OSHA adalah apabila beraktivitas ruangan selama 8 jam tingkat konsentrasi maksimal

gas CO-nya adalah 35 ppm [6]. OSHA (Occupational Safety and Health Administration)

merupakan bagian dari Departemen Tenaga Kerja Amerika Serikat yang dibentuk di

bawah Undang-Undang Keselamatan dan Kesehatan, dengan misi adalah untuk mencegah

cedera yang berhubungan dengan pekerjaan, penyakit, dan kematian dengan menerbitkan

dan menegakkan peraturan (standar) untuk kesehatan dan keselamatan kerja [8].

“Bila terjadi keracunan karbon monoksida, maka untuk pertolongan pertama adalah

menjauhkan korban dari sumber karbon monoksida dan memberikan oksigen murni.

Korban harus diistirahatkan dan diusahakan tenang. Meningkatnya gerakan otot

menyebabkan meningkatnya kebutuhan oksigen, sehingga persediaan oksigen untuk otak

dapat berkurang” (Dra. Yuniar Marpaung) [5].

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 24: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

7

2.3. Modul Sensor Gas MQ-7 Sensor Gas MQ-7 merupakan satu dari berbagai jenis sensor gas yang ada di pasaran.

Sensor gas dapat di golongkan dari cara pengerjaannya (semikonduktor, oksidasi, katalis,

infrared, dan lain sebagainya) dan sensor gas MQ-7 merupakan golongan semikonduktor.

MQ-7 memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap Karbon Monoksida dan biasanya sensor

ini digunakan dengan tujuan sistem keselamatan. Pada penelitian ini, sensor gas MQ-7

yang digunakan sudah terangkai dalam suatu modul. Modul sensor ini memiliki dua output

yaitu analog dan digital. Tegangan sirkuit sensor ini adalah 5V dan dapat bekerja pada

suhu -25 sampai 50°C [9].

Gambar 2.1. Modul Sensor Gas MQ-7.

Pada Gambar 2.2, ditampilkan bentuk sinyal dari percobaan saat MQ-7 diberikan

masukan tegangan secara bergantian dengan heating voltage (high) 5V selama 60 detik dan

heating voltage (low) 1,4V selama 90 detik. Dari percobaan tersebut, sinyal yang

dihasilkan menggambarkan respon sensor terhadap tegangan. Naik dan turun sinyalnya

juga terlihat memiliki karakter [9].

Gambar 2.2.Bentuk sinyal output MQ-7.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 25: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

8

Gambar 2.3. Grafik karakteristik sensitivitas MQ-7 terhadap beberapa gas.

Gambar 2.3 memperlihatkan bagaimana hubungan nilai Rs/Ro terhadap nilai ppm.

RS dan RO merupakan dua hambatan yang terdapat di dalam sensor MQ-7. RO bernilai

tetap dan RS nilainya variabel dipengaruhi oleh pendeteksian gas. Nilai RS semakin kecil

seiring dengan semakin tingginya kadar gas yang terdeteksi. Saat Karbon Monoksida

terdeteksi 100 ppm, rasio RS/RO adalah 1, sehingga nilai hambatan keduanya dipastikan

sama saat 100 ppm. Informasi tersebut digunakan sebagai dasar untuk melakukan

penelitian mencari nilai RO oleh Fathur Miftahudin, karena nilai RO secara definitif tidak

dijelaskan pada datasheet sensor MQ-7 [10]. Penelitian tersebut dilakukan dengan

menggunakan bantuan alat ukur konsentrasi gas karbon monoksida “Krisbow KD09-224

Carbon Monoxide Meter” yang berfungsi sebagai kalibrator. Dalam pengujian tersebut

rentang pengukuran disesuaikan dengan kebutuhan, yakni 20 – 200 ppm CO. Penelitian

tersebut dilakukan di laboratorium Balai HIPERKES dan K3 Yogyakarta.

Nilai konsentrasi gas karbon monoksida dalam satuan ppm dapat diketahui dengan

cara mengambil beberapa data nilai RS dan kemudian dicari model matematisnya dengan

persamaan garis terhadap setiap perubahan konsentrasi gas CO. Nilai pembacaan RS yang

dibaca oleh mikrokontroler dalam bentuk ADC kemudian diolah untuk mendapatkan nilai

dari Vout, Rs dan Rs/Ro. Untuk mencari Vout dan RS digunakan persamaan [10]:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 26: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

9

Vout = (RL/Rs +RL) . Vcc (2.3)

RS = (Vcc.RL/Vout) – RL (2.4)

Tabel 2.2. Data hasil penelitian untuk mencari Nilai RS [10].

Data Tabel 2.2 adalah hasil dari penelitian untuk menentukan nilai RS. Peneliti

mengambil beberapa data RS pada tingkatan konsentrasi ppm yang berbeda-beda,

kemudian dicari model matematisnya (persamaan garis) terhadap setiap perubahan

konsentrasi gas CO.

Pada Tabel 2.2 dapat dilihat bahwa nilai RS pada saat konsentrasi gas CO 100 ppm

adalah sebesar 6,89 kΩ. Karena rasio RS/RO adalah 1 saat 100 ppm, maka dapat

disimpulkan bahwa nilai RO besarnya sama yaitu 6,89 kΩ.

Dengan menggunakan perangkat lunak Microsoft Excel, hubungan antara ppm CO

dan RS/RO dibuat ke dalam bentuk grafik untuk dicari persamaan atau model

matematisnya [10].

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 27: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

10

Gambar 2.4. Grafik dengan regresi trendline untuk memperoleh persamaan [10].

Dari Gambar 2.4, dengan menggunakan regresi trendline power dari data hubungan

antara ppm CO dengan RS/RO maka diperoleh persamaan :

y = 96.311 . x^-1.239 (2.5)

Trendline tersebut dipilih peneliti karena melihat bentuk kurva pada grafik, selain itu

dari sisi komputasi dengan menggunakan trendline tersebut akan lebih mudah diterapkan

pada mikrokontroler. Contoh penggunaan model matematis sensor MQ-7 yang telah

diperoleh untuk pemrograman Arduino dengan menggunakan fungsi pow dapat dilihat

pada Gambar 2.5. Fungsi pow digunakan untuk menulis bilangan pangkat.

Gambar 2.5. Penulisan program untuk implementasi persamaan 2.5 pada pemrograman

Arduino.

R = Rs/Ro;

p = -1.239;

z = pow(R,p);

ppm = 96.311*z;

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 28: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

11

2.4. ESP8266 ESP8266 atau yang saat ini ESP8266EX adalah sebuah chip modul mikrokontrol

yang didukung dengan teknologi WiFi. Modul ini dirancang dengan tujuan

mengembangkan pengontrolan menggunakan komunikasi jaringan nirkabel dan sangat

cocok untuk diterapkan di era Internet of Things (IoT). IoT adalah pemanfaatan jaringan

internet untuk memfleksibelkan kegiatan sehari-hari. Pengontrolan yang dapat dilakukan

dimana saja selama di dalam jaringan internet, dari hal yang sederhana hingga yang

kompleks, seperti contoh pengontrolan lampu rumah, pengontrolan pompa air,

pengontrolan buka tutup pintu garasi, dan masih banyak lagi.

ESP8266EX adalah suatu System on a Chip (SoC) yang menanamkan unit

mikrokontrol Tensilica L106 32-bit dengan clock speed 80 MHz yang dapat mencapai nilai

maksimum 160 MHz [11]. Unit mikrokontrol tersebut memiliki fitur extra low power

consumption dan 16-bit RSIC (Reduce Instructions Set Computer) jadi memiliki set

instruksi program yang lebih sederhana. Selain harganya yang terjangkau, chip ini juga

menggunakan daya yang kecil. Adanya Radio Frequency, RAM, dan TCP/IP yang on-

board memungkinkan untuk terhubung ke Access Point terdekat dan atau juga bertindak

sebagai Access Point.

2.4.1. ESP-12E NodeMCU Devkit v1.0 ESP-12E NodeMCU Devkit v1.0 adalah modul yang berbasis chip ESP8266EX

dengan seri ESP-12E. Berikut penjelasan singkat tentang ESP-12E mengenai skematik pin,

deskripsi fungsi pin dan beberapa fiturnya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 29: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

12

Gambar 2.6. Skematik pin pada ESP-12E [12].

Tabel 2.3. Deskripsi fungsi pin pada ESP-12E [12].

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 30: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

13

Berikut ini adalah beberapa fitur yang terdapat pada ESP-12E:

a) WiFi 2.4 GHz, support security WPA/WPA2

b) 802.11 b/g/n

c) Integrated low power 32-bit MCU

d) Integrated 10-bit ADC

e) 802.11 b/g/n protocol

f) Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP

g) Integrated TCP/IP protocol stack

h) SDIO 2.0, (H) SPI, UART, I2C, I2S, IR Remote Control, PWM, GPIO

i) +19.5dBm output power in 802.11b mode

j) Power down leakage current of < 10uA

ESP-12E bekerja pada tegangan 3,3 volt (menurut datasheet 3,0 ~ 3,6 volt) dengan

arus rata-rata 80mA. Jangkauan suhu saat bekerja adalah -40˚ ~ 125˚ [12].

Gambar 2.7. Definisi pin ESP-12E NodeMCU Devkit v1.0 [13].

Modul ESP-12E NodeMCU Devkit v1.0 adalah generasi kedua dari keluarga

NodeMCU Devkit. Firmware NodeMCU dirilis sebagai open source, selain itu NodeMCU

juga didukung software Arduino IDE sebagai ESP8266 board add-on untuk

mengembangkan pemrogramannya, adapula software lain seperti Adafruit Huzzah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 31: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

14

ESP8266 Breakout, SparkFun ESP8266 Thing, EspressoLite, WeMos. Dengan tersedianya

fitur USB to Serial UART Adapter dengan menggunakan driver Silicon Labs CP2102

menjadi tidak perlu repot lagi menggunakan kabel serial, untuk mengembangkan kode

pada modul menggunakan kabel USB yang sekarang lebih umum digunakan (misalkan

kabel charger handphone android). Sebagai catatan, setiap pin pada modul ini

menggunakan arus 6 mA dan tidak boleh lebih dari 12 mA [13].

2.4.2. Analog to Digital Converter 10-bit (ADC 10-bit) Konversi analog ke digital adalah sebuah proses kuantifikasi nilai-nilai parameter

fisik di alam (yang bersifat analog) ke dalam nilai-nilai digital yang setara, untuk keperluan

komputasi. Salah satu parameter yang harus diatur dalam proses konversi tersebut adalah

jumlah bit digital yang dihasilkan atau resolusi. Mikrokontrol pada umumnya

menyediakan dua pilihan resolusi ADC yaitu 8 bit dan 10 bit [14]. ADC pada ESP-12E

adalah yang 10 bit.

Gambar 2.8. Letak pin ADC pada NodeMCU Devkit v1.0.

Sebuah ADC sebenarnya adalah sistem elektronik sederhana yang memiliki input

analog (Vin), input tegangan referensi (VREF) dan keluaran digital. ADC menerjemahkan

sinyal input analog ke nilai keluaran digital yang mewakili ukuran dari input analog yang

bersifat relatif terhadap tegangan referensi [15].

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 32: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

15

Gambar 2.9. Diagram dasar ADC.

Rentang tegangan masukan ke ADC ditentukan oleh VREF. ADC pada ESP-12E

memiliki VREF maksimal 1V, sehingga jangkauan tegangan analog masukannya adalah 0 ~

1V. Keluaran dari ADC adalah berupa bit biner berjajar dari bit dengan bobot terkecil

(Least Significant Bit atau LSB) hingga terbesar (Most Significant Bit atau MSB). LSB

merupakan unit tegangan yang setara dengan resolusi terkecil dari ADC. Resolusi adalah

jumlah bit biner dalam keluaran konversi yang menyatakan banyaknya kemungkinan kode

yang muncul (BIT), BIT dihitung melalui persamaan :

BIT = 2n (2.6)

Dengan menyatakan n = jumlah bit, maka apabila ADC 10-bit adalah 210 yang berarti

akan terdapat 1024 (0 sampai 1023) kemungkinan nilai biner yang muncul. Nilai ADC

yang dihasilkan akan tergantung dari tegangan masukan analog, tegangan referensi dan

jumlah kemungkinan kode yang dinyatakan dalam persamaan :

ADC = 𝑉𝑖𝑛𝑉𝑅𝐸𝐹

. BIT (2.7)

Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang

merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. Sebagai contoh

tegangan input 3 volt dengan tegangan referensi 5 volt, rasio input terhadap referensi

adalah 60%. Jika menggunakan ADC 10-bit dengan skala maksimum 1024, akan

didapatkan sinyal digital sebesar 60% x 1024 dan diubah ke dalam bentuk biner.

Digital Output

MSB

LSB

Gnd

Analog Input

VREF

ADC

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 33: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

16

Informasi yang ditampilkan pada user interface adalah nilai gas CO dengan satuan

ppm, jadi nilai ADC akan diubah menjadi nilai ppm. Untuk mengubah nilai ADC menjadi

nilai ppm, dihitunglah dengan menggunakan persamaan :

PPM = X . ADC (2.8)

Nilai dari X diperoleh dari persamaan berikut :

X = 𝐽𝑎𝑛𝑔𝑘𝑎𝑢𝑎𝑛 𝐷𝑒𝑡𝑒𝑘𝑠𝑖 𝑃𝑃𝑀𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐵𝑖𝑡 𝐴𝐷𝐶

(2.9)

Jika menggunakan jangkauan konsentrasi Karbon Monoksida yang dapat dideteksi oleh

sensor MQ-7, yaitu 20 – 2000 ppm, berarti jangkauan deteksi ppm nya adalah 1980.

2.5. Arduino IDE Merupakan singkatan dari Arduino Integrated Development Environment adalah

salah satu software yang digunakan untuk pengembangan proyek Arduino. Software ini

berisi text editor untuk penulisan kode, adapula area sebagai penampil pesan (belum).

Program yang ditulis dengan menggunakan Arduino IDE disebut sketches. Sketches yang

ditulis di text editor akan tersimpan dengan file ekstension “.ino”. Area pesan akan

menampilkan pemberitahuan keberhasilan proses menyimpan dan mengekspor atau adanya

error pada program.

2.6. Komunikasi Nirkabel Komunikasi Nirkabel adalah pengiriman dan atau pertukaran informasi antara dua

titik atau lebih tanpa dihubungkan oleh suatu penghantar kabel penghubung. Jarak

jangkauan dapat bervariasi, seperti contoh beberapa meter remote control televisi sampai

jutaan kilometer seperti komunikasi sinyal radio. Komunikasi nirkabel pada penelitian ini

terletak pada perangkat berfitur WiFi yaitu ESP8266 yang berperan sebagai web server dan

akan mengirimkan web page apabila ada permintaan dari suatu client, proses komunikasi

tersebut dilakukan melalui frekuensi radio 2,4 GHz. WiFi termasuk dalam jaringan

nirkabel lokal yang memungkinkan perangkat komputasi portabel untuk terhubung dengan

mudah ke Internet.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 34: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

17

2.6.1. Hyper Text Markup Language (HTML) HTML adalah salah satu bahasa yang digunakan untuk perancangan sebuah web

page dan sebagai penerjemah setiap perintah dalam website pada saat diakses. Dokumen

HTML merupakan file teks murni yang dapat dibuat menggunakan editor teks apapun.

Dokumen ini dikenal dengan nama web page. Nantinya dokumen HTML ditampilkan

menggunakan web browser sehingga informasi didalamnya secara umum bisa dimengerti

oleh user. Dokumen ini umumnya berisikan informasi atau tampilan aplikasi di dalam

internet. Ada beberapa cara membuat sebuah web page yaitu dengan HTML editor atau

dengan editor teks biasa (misalnya notepad). File ekstensi dokumen HTML adalah .htm

atau .html. Nama dokumen di sini bersifat case sensitive, yang apabila ada lebih dari satu

dokumen dengan nama yang sama dan dituliskan dengan case berbeda akan dianggap

sebagai dokumen yang berbeda (misalkan dokumen.html dengan DOKUMEN.html).

Untuk menandai berbagai elemen dalam suatu dokumen HTML, digunakanlah tag.

Setiap tag umumnya berpasangan untuk menunjukan awal dan akhir suatu elemen

(misalnya <H1> diakhiri dengan </H1>). Ada beberapa elemen yang tidak mengharuskan

tag-nya dituliskan secara berpasangan, seperti <p> untuk paragraf, <br> untuk ganti baris,

dan lain-lain. Berikut adalah beberapa tag dasar dalam pemrograman HTML :

a) <HTML> sebagai pembuka pemrograman dokumen HTML, </HTML> di akhir

dokumen.

b) <HEAD> untuk menuliskan keterangan tentang dokumen web yang akan

ditampilkan, </HEAD> sebagai penutup sesi head.

c) <TITLE> merupakan tag yang terletak di dalam sesi head untuk memberikan judul

atau informasi pada caption web browser mengenai topik atau judul dari dokumen

web yang akan ditampilkan dalam browser dan </TITLE> sebagai penutup sesi title.

d) <BODY> merupakan sesi utama dalam dokumen web. Isi dan informasi dokumen

yang hendak ditampilkan pada browser dituliskan dan ditata dalam sesi ini.

</BODY> sebagai penutup sesi body [16].

2.6.2. Sistem Web Web Server merupakan komputer yang digunakan untuk menyimpan dokumen-

dokumen web, komputer tersebut akan melayani permintaan dokumen web dari client.

Client sendiri adalah komputer yang diperbolehkan untuk masuk kedalam suatu jaringan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 35: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

18

untuk melakukan komunikasi dengan mengambil dan menggunakan segala sumber daya

yang tersedia didalam jaringan. Client yang telah terhubung oleh suatu jaringan (seperti

internet dan WiFi) akan mengirimkan request kepada web server untuk meminta dokumen

yang client inginkan atau layanan lainnya yang telah disediakan oleh server, kemudian web

server akan mengirim dokumen atau layanan yang dimaksud. Setelah dokumen tersebut

sampai di client, web browser pada client menampilkannya menjadi data dan informasi

sehingga dapat dimengerti. Komunikasi 2 arah tersebut bisa terlaksana dengan

menggunakan HTTP [14]. Hypertext Transfer Protocol (HTTP) adalah sebuah protokol

perintah untuk meminta atau menjawab antara client dan server.

Gambar 2.10. Alur komunikasi dalam sistem web.

2.6.3. TCP/IP Dua buah komputer atau lebih, untuk dapat saling berkomunikasi harus

menggunakan protokol yang sama. Protokol berfungsi seperti bahasa dan di dalamnya

berisi sekumpulan aturan dalam komunikasi data. Protokol TCP/IP digunakan komputer-

komputer yang terhubung di internet untuk berkomunikasi.

TCP/IP secara keseluruhan memiliki beberapa layer (lapisan) yang masing-masing

bertanggung jawab atas bagian-bagian tertentu. Dalam TCP/IP terjadi penyampaian data

dari protokol yang berada di satu lapisan ke protokol yang berada di lapisan lain. Setiap

protokol memperlakukan semua informasi yang di terimanya dari protokol lain sebagai

data.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 36: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

19

Gambar 2.11. Layer TCP/IP.

Gambar 2.12. Pergerakan data dalam layer TCP/IP.

Berikut adalah rincian fungsi masing-masing lapisan :

a) Physical Layer (Lapisan Fisik)

Lapisan terbawah yang mengidentifikasikan besaran fisik seperti media

komunikasi, tegangan, arus, dsb. Lapisan ini dapat bervariasi bergantung pada

media komunikasi jaringan yang bersangkutan.

b) Network Access Layer

Lapisan ini mengatur penyaluran frame-frame data pada media fisik yang

digunakan secara handal. Lapisan ini biasanya memberikan servis untuk deteksi

dan koreksi kesalahan dari data yang transmisikan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 37: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

20

c) Internet Layer

Mendefinisikan bagaimana hubungan dapat terjadi antara dua pihak yang berbeda

pada jaringan yang berbeda seperti Network Layer pada OSI. Pada jaringan

internet yang terdiri atas puluhan juta host dan ratusan ribu jaringan lokal, lapisan

ini bertugas untuk menjamin agar suatu paket yang dikirimkan dapat menemukan

tujuannya dimanapun berada.

d) Transport Layer

Mendefinisikan cara-cara untuk melakukan pengiriman data antara end to end

secara handal. Lapisan ini menjamin bahwa informasi yang diterima pada sisi

penerima adalah sama dengan informasi yang dikirimkan pengirim. Untuk itu,

lapisan ini memiliki fungsi penting seperti Flow Control dan Error Detection.

e) Application Layer

Merupakan lapisan terakhir dalam arsitektur TCP/IP yang berfungsi

mendefinisikan aplikasi-aplikasi yang dijalankan pada jaringan. Karena itu,

terdapat banyak protokol pada lapisan ini, sesuai dengan banyaknya lapisan

TCP/IP yang dapat dijalankan. Contohnya adalah SMTP (Simple Mail Transfer

Protocol) untuk pengiriman email, FTP (File Transfer Protocol) untuk transfer

data, HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) untuk aplikasi web, NNTP (Network

News Transfer Protocol) untuk distribusi news group dan lain-lain. Setiap aplikasi

pada umumnya menggunakan protokol TCP dan IP, sehingga keseluruhan

keluarga protokol ini dinamai TCP/IP.

Internet Protocol (IP) berfungsi menyampaikan paket data ke alamat yang tepat.

Semua aplikasi jaringan TCP/IP bertumpu kepada IP agar dapat berjalan dengan baik.

Suatu data gram bisa saja tidak sampai dengan selamat ke tujuan karena beberapa hal

berikut :

a) Adanya bit error pada saat pentransmisian datagram pada suatu medium.

b) Router yang dilewati men-discard datagram karena terjadinya kongesti dan

kekurangan ruang pada memori buffer.

c) Putusnya rute ke tujuan untuk sementara waktu akibat adanya router yang down.

d) Terjadinya kekacauan routing, sehingga datagram mengalami looping.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 38: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

21

Setiap protokol memiliki bit-bit ekstra diluar informasi/data yang dibawanya. Selain

informasi, bit-bit ini juga berfungsi sebagai alat kontrol. Dari sisi efisiensi, semakin besar

jumlah bit ekstra ini, maka semakin kecil komunikasi yang berjalan dan sebaliknya,

semakin kecil jumlah bit ekstra ini, semakin tinggi komunikasi yang berjalan. Disinilah

dilakukan trade-off antara kendala datagram. Sebagai contoh, agar datagram IP dapat

menemukan tujuannya, diperlukan informasi tambahan yang harus dicantumkan pada

header ini. IP Address adalah suatu identitas yang unik dari suatu host atau komputer pada

jaringan. Format IP Address adalah W.X.Y.Z. dimana masing-masing huruf tersebut terdiri

dari 8 bit, sehingga apabila ditampilkan dalam desimal menjadi angka 0-255 dan

dipisahkan oleh notasi titik.

2.6.4. Web Browser Web Browser adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menampilkan informasi

dari web server untuk bisa dilihat oleh user. Perangkat lunak ini dikembangkan dengan

menggunakan graphic user interface, sehingga user dapat melakukan point and click untuk

pindah antar dokumen. Meskipun tujuan utama web browser sebagai sarana pengaksesan

internet, web browser juga dapat digunakan untuk mengakses informasi yang disediakan

oleh web server dalam suatu jaringan pribadi, lokal atau berkas-berkas pada sistem

database. Beberapa web browser yang populer adalah Google Chrome, Firefox, Internet

Explorer, Opera, dan Safari.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 39: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai penjabaran konsep dasar dan alur kerja dari

sistem pemantauan tingkat Karbon Monoksida pada suatu ruangan tertutup. Untuk konsep

dasar keseluruhan ditunjukan diagram sistem pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Konsep dasar dalam diagram sistem.

Perancangan akan dibagi menjadi dua bagian utama yaitu perancangan perangkat

keras elektronika, perancangan software.

3.1. Perancangan Perangkat Keras Elektronika Berawal dari sensor gas MQ-7 yang mendeteksi adanya Karbon Monoksida akan

bereaksi dan memberi keluaran tegangan data analog yang kemudian akan disesuaikan

dengan tegangan masukan (Vin) maksimal ADC pada ESP8266 yaitu 1 volt dengan

menggunakan pengkondisi sinyal. Setelah data terkonversi menjadi digital, data dapat

diproses dengan penghitungan supaya menjadi nilai tingkat karbon monoksida yang dapat

dibaca oleh user dengan menggunakan patokan satuan ppm (part per million).

Untuk mendapatkan tegangan dari keluaran sinyal analog yang sesuai dengan Vin

maksimal ADC pada ESP8266 yaitu 1 volt maka digunakanlah rangkaian pengkondisi

sinyal. Rangkaian tersebut berupa sebuah pembagi tegangan sederhana. Dengan diketahui

Vout analog 5 volt dan arus 1A, lalu untuk menentukan nilai R1 dan R2 digunakanlah

perhitungan berikut :

HTTP response

HTTP request Web

Browser

Client

Sensor MQ-7 Pengkondisi Sinyal 1V

ADC 10-bit Web Page

Modul WiFi ESP8266

Web Server

22

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 40: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

23

Vin = I . (R1 + R2) (3.1)

1. R1 dimisalkan 4 kΩ

2. Dengan menggunakan persamaan 3.1 menjadi :

5V = 1 . (4 + R2)

5V = 4 + R2

R2 = 5 – 4 = 1

3. Jadi R2 adalah 1 kΩ

Gambar 3.2. Rangkaian pembagi tegangan.

Setelah ditentukannya nilai R1 dan R2, komponen dirangkai seperti Gambar 3.2. Vout

1 volt dari rangkaian tersebut kemudian diteruskan menuju ADC yang terdapat pada

ESP8266 untuk diproses menjadi sinyal digital.

Ada hal yang harus diingat dalam suatu rangkaian yaitu efek pembebanan dari suatu

komponen dan yang menjadi perhatian adalah kemungkinan pengaruh impedansi dari

modul NodeMCU Devkit. Efek pembebanan dapat menyebabkan nilai tegangan yang

masuk ke ADC turun dan berbeda dari Vout rangkaian pembagi tegangan. Hal itu terjadi

karena melemahnya arus oleh impedansi modul NodeMCU Devkit. Untuk menghindari

efek pembebanan, ditambahkanlah komponen IC LF353. Komponen tersebut difungsikan

sebagai buffer non-inverting yang akan menguatkan arus tanpa memperkuat tegangannya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 41: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

24

Gambar 3.3. Keseluruhan rangkaian elektronika.

Semua komponen dan rangkaian sebelumnya dibuat menjadi satu rangkaian, mulai

dari sensor gas MQ-7, rangkaian pengkondisi sinyal, IC LF353 dan ESP-12E nodeMCU

Devkit v1.0.

3.2. Perancangan Software dan Diagram Alir Perangkat ESP8266 telah dibuatkan add-on pada Arduino IDE dan memungkinkan

untuk melakukan pengembangan program dengan menggunakan bahasa pemrograman

software tersebut. Sebelumnya add-on board ESP8266 harus di-install dahulu di dalam

Arduino IDE pada boards manager nya secara online. Dengan cara pemrogramannya yang

sederhana dan mendukung, maka digunakanlah Arduino IDE pada penelitian ini.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 42: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

25

3.2.1. Alur Pembuatan Program

Gambar 3.5. Diagram alir subrutin

pengambilan data sensor gas.

Gambar 3.4. Diagram alir utama.

3.2.2.Subrutin Pengambilan Data Sensor Gas Subrutin Gambar 3.5 menjabarkan alur dari bagaimana data yang dideteksi oleh

sensor diproses hingga menjadi standar nilai gas secara umum yaitu ppm (parts per

million), sehingga dapat dimengerti oleh user.

Mulai

Sensor Mendeteksi Keberadaan Gas

ADC Memproses Data Analog

Sensor

Nilai ADC Diubah Ke Standar Nilai Gas

Selesai

Mulai

Upload

Get IP Address

Simpan Data Sensor

Selesai

Tampilan Web

Subrutin Pengambilan

Data Sensor Gas

Inisialisasi Program

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 43: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

26

3.2.3. Alur Membangun Koneksi, Meminta Data dan Pengiriman Data

Gambar 3.6. Diagram alir proses komunikasi user untuk mendapat informasi.

Yes

Yes

Yes

No

No

No Server

menerima request ?

Server menemukan konten yang dimaksud ?

HTTP Response : File Not Found

Belum Terkoneksi

Server

HTTP Response : Web Page Dikirim

1

1

Browser menerima response dan

menerjemahkannya untuk ditampilkan bagi user

Refresh ?

Selesai

2

2

Buka Web Browser

Masukkan IP Address

Tujuan

Browser Mengirim HTTP Request

Mulai

Sambungkan ke WiFi Access Point

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 44: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

27

3.2.4. Rancangan User Interface

Dalam hal mendesain tampilan web yang digunakan sebagai user interface pada

penelitian ini, digunakanlah HTML yang sudah dikenal sebagai bahasa pemrograman web

dasar.

Gambar 3.7. Rancangan dasar tampilan web.

Pada rancangan tampilan web Gambar 3.7, terdapat 2 informasi yang ingin

disampaikan ke user, yaitu :

1. Level : menyampaikan nilai tinggi rendahnya tingkat konsentrasi karbon monoksida

pada ruangan dengan jangkauan 20 – 2000 ppm.

2. Lamanya paparan yang disarankan : menyarankan lamanya paparan yang aman

berdasarkan nilai tingkat konsentrasi karbon monoksida yang tertera pada informasi

level.

Tabel 3.1. Tabel lama paparan gas CO yang disarankan.

Level Gas CO (ppm) Lama Paparan Yang Disarankan

10 - 25 Kurang dari 6 jam

25 - 35 Kurang dari 5 jam

35 - 50 Kurang dari 4 jam

50 - 70 Kurang dari 3 jam

70 -100 Kurang dari 2 jam

100 – 200 Kurang dari 1 jam

Lebih dari 200 Kurang dari 0,5 jam

Tabel 3.1 digunakan penulis sebagai pedoman pembuatan user interface. Tabel

tesebut dibuat oleh penulis berdasarkan informasi pada Tabel 2.2.

PEMANTAU LEVEL CO PADA RUANGAN TERTUTUP

Pembaruan Terakhir 7 Desember 2016; 13:28 LEVEL : 34 ppm LAMA PAPARAN YANG DISARANKAN : Di bawah 5 jam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 45: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab 4 membahas tentang implementasi dari perancangan pada Bab 3 serta analisis

dari data dan hasil pengujian alat yang telah dilakukan. Pengujian alat yang telah dilakukan

meliputi pengujian sensor karbon monoksida (dengan variasi kondisi) dan pengujian

pengiriman data server dan client melalui jaringan WiFi. Selain itu terdapat pula gambar

fisik hardware dan pembahasan program mikrokontroler di modul NodeMCU yang

digunakan sebagai web server dan pengolah data sensor MQ-7. Pengujian alat bertujuan

untuk mengetahui sejauh mana keberhasilan dari rangkaian, program dan alat yang telah

dibuat.

4.1. Bentuk Fisik Alat

Gambar 4.1. Bentuk fisik alat.

Gambar 4.1 memperlihatkan bentuk fisik dari rangkaian alat. LED pada alat

berfungsi sebagai indikator permintaan client. Saat client mengirimkan permintaan ke

server berupa alamat URL (Uniform Resource Locator) dokumen, maka LED akan

28

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 46: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

29

menyala. LED kemudian akan mati saat proses komunikasi antar client dan server telah

sepenuhnya berakhir. Modul NodeMCU dioperasikan dengan power supply 5V. Power

supply tersebut menggunakan adaptor 5V dengan output kabel jenis USB OTG (Universal

Serial Bus On The Go).

4.2. Pengujian Pengiriman Data

Gambar 4.2. Skematik rangkaian akhir dari alat yang dibuat.

Sebelum masuk ke pembahasan pengujian pengiriman data, rangkaian akhir dari alat

yang dibuat akan dijelaskan terlebih dahulu. Skematik rangkaian alat tersebut dapat dilihat

pada Gambar 4.2. Pada rangkaian akhir ini terdapat perbedaan dari perencanaan rangkaian

yang dibuat pada Bab 3. Hal ini dilakukan atas dasar hasil pengujian sensor MQ-7 yang

telah dilakukan. Sehingga dari analog output sensor tidak perlu ditambahkan rangkaian

pembagi tegangan 1V dan buffer non inverting sebelum masuk ke ADC pada modul

NodeMCU. Hal tersebut dikarenakan hasil pembacaan di serial monitor Arduino IDE

nilainya sama saat maupun tidak memakai rangkaian tersebut. Rangkaian akhir ini terdiri

dari modul MQ-7 sebagai pendeteksi gas yang hasilnya akan diproses oleh modul

NodeMCU untuk diubah ke bentuk satuan ppm. Modul NodeMCU juga berperan sebagai

server pada pengujian pengiriman data.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 47: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

30

Pengujian dilakukan dengan tujuan untuk melihat apakah proses komunikasi antara

server dan client telah berhasil. Keberhasilan terjadi apabila server sudah bisa mengirim

data nilai kadar CO yang diminta oleh client melalui komunikasi WiFi. Dari pengujian juga

akan dijelaskan bagaimana tahap-tahap yang harus dilakukan untuk mengoperasikan alat.

Pengujian dilakukan dengan uploading program ke mikrokontroler modul

NodeMCU. Program tersebut berisi program deteksi kadar karbon monoksida yang

kemudian nilai pendeteksiannya diambil dan dimasukkan ke dalam bentuk paket dokumen

HTML. Dokumen HTML tersebut yang nantinya akan dikirim oleh server apabila ada

permintaan dari client. Dokumen HTML dikirim dari server ke client melalui komunikasi

WiFi. Program dapat dilihat pada lampiran halaman L-6.

Gambar 4.3. Komponen-komponen yang digunakan dalam proses pengiriman data.

Setelah program berhasil uploading, Hotspot WiFi handphone diaktifkan dengan

nama SSID (Service Set Identifier) dan password yang sudah disamakan dengan nama

SSID dan password pada program WiFi NodeMCU. Jika kedua hal tersebut telah sama,

maka WiFi server NodeMCU dengan Hotspot WiFi handphone akan otomatis terhubung.

Hotspot WiFi pada handphone berfungsi sebagai access point. Access Point berfungsi

sebagai pengatur lalu lintas data, sehingga memungkinkan banyak client dapat saling

terhubung melalui jaringan. Komunikasi antara server dan client akan selalu melewati

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 48: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

31

access point, karena access point berfungsi untuk mengijinkan bisa tidaknya client untuk

mengambil data dari server. Jika client tidak terhubung dahulu dengan access point,

artinya client juga tidak bisa berkomunikasi dengan server. Access Point juga berfungsi

sebagai pemancar sinyal jaringan WiFi. Skematik diagram dalam proses pengiriman data

dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4. Skematik diagram dalam proses pengiriman data.

Pada pengujian ini serial monitor Arduino IDE juga digunakan untuk memantau

beberapa hal yaitu, terhubung tidaknya koneksi WiFi server pada access point, siap

tidaknya server untuk berkomunikasi, serta menampilkan URL (Uniform Resource

Locator) yang digunakan sebagai alamat pengambilan dokumen HTML. Alamat URL

yang ditampilkan berupa IP Address. IP Address diambil dari IP Address handphone yang

digunakan sebagai access point.

Gambar 4.5. Tampilan serial monitor Arduino IDE saat modul NodeMCU telah terhubung

dengan access point dan server telah siap berkomunikasi.

Access Point Client

Pemantau tingkat CO / Server

request

response

response request

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 49: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

32

Saat server telah siap dan sudah terhubung dengan access point, tampilan serial

monitor dapat dilihat pada Gambar 4.5. Kemudian WiFi pada handphone sebagai client

dihubungkan dengan WiFi pada access point. Setelah terhubung, web browser dibuka

kemudian masukan alamat URL yang tertera pada serial monitor. Saat alamat tersebut

dikirimkan dan jika permintaan tersebut berhasil diterima oleh server, pada serial monitor

akan terlihat pergerakan proses komunikasi. Serial monitor akan menampilkan

pemberitahuan tulisan “new client” yang berarti ada client baru yang mengirimkan

permintaan. Server akan merespon dengan mengirimkan dokumen web HTML yang

diminta sesuai dengan alamat URL yang dimaksud. Bila dokumen yang dikirim server

telah berhasil sampai di client, dokumen tersebut akan ditampilkan pada web browser.

Proses yang terjadi tersebut sesuai dengan tahapan dari protokol TCP/IP, cara yang

digunakan server dan client untuk berkomunikasi. Setelah proses komunikasi berakhir,

pada serial monitor akan menampilkan pemberitahuan “client disconnected”. Tampilan

proses komunikasi tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6. Tampilan serial monitor Arduino IDE proses komunikasi client dan server.

Adapula yang harus dicermati dari pengujian pengiriman data ini yaitu, apakah nilai

kadar CO pada serial monitor dan web browser telah sesuai. Nilai kadar CO yang tertampil

pada serial monitor adalah nilai yang terdeteksi pada saat ada permintaan dari client, jadi

nilai tersebut adalah nilai yang akan dikirimkan ke client. Jika dilihat dari Gambar 4.6,

nilai kadar CO yang terdeteksi saat adanya permintaan client adalah 10,02 ppm. Kemudian

jika dilihat pada Gambar 4.7, nilai kadar CO yang telah sampai di client dan tertampil pada

web browser adalah 10,02 ppm. Ini menandakan nilai yang dikirim ke client telah sesuai

dengan nilai pada serial monitor dan tidak ada perubahan data saat pengiriman.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 50: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

33

Gambar 4.7. Dokumen yang diterima client tertampil pada web browser.

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, untuk dapat berkomunikasi, server dan

client harus memenuhi tahapan protokol TCP/IP. Apabila terdapat hal yang tidak sesuai

dengan protokol, maka akan terjadi kegagalan komunikasi antara client dan server.

Gambar 4.8. Tampilan Web Browser saat terjadinya kegagalan dikarenakan kesalahan

penulisan alamat URL.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 51: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

34

Masalah yang ditampilkan pada Gambar 4.8 terjadi saat komunikasi antara client dan

server tidak memenuhi elemen-elemen protokol TCP/IP. Beberapa penyebabnya yaitu,

penulisan alamat URL yang, tidak adanya/ tidak aktifnya access point sebagai gerbang dari

server, client berada di luar jangkauan sinyal access point. Oleh karena itu, saat terjadinya

kegagalan komunikasi, elemen-elemen protokol TCP/IP perlu diperiksa kembali. Pada

Gambar 4.8, IP Address untuk meminta data sensor seharusnya ditulis 192.168.43.178

sesuai yang ditampilkan di serial monitor Arduino IDE, namun terdapat penulisan tidak

sesuai sehingga client tidak dapat terhubung ke server.

4.2.1. Pengujian Pengiriman Berdasarkan Jarak dan Kekuatan Sinyal Pengujian dilakukan dengan menggunakan bantuan aplikasi android yang telah

tersedia di Play Store yaitu WiFi Analyzer. Interface aplikasi WiFi Analyzer dapat dilihat

pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9. Tampilan dalam aplikasi WiFi Analyzer.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 52: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

35

Dalam aplikasi tersebut terdapat fitur-fitur yang dibutuhkan saat melakukan

pengujian. Fitur-fitur tersebut yaitu dapat membaca kekuatan sinyal dBm dan jarak. Jarak

yang dimaksud adalah jarak antara access point dan handphone yang digunakan sebagai

client. Saat dilakukan pengujian muncul masalah yaitu saat jarak sebenarnya yang diukur

adalah 1 meter namun dalam aplikasi nilai yang ditampilkan berbeda dan cenderung naik

turun tidak stabil mengikuti naik turunnya kekuatan sinyal. Setelah di analisis, ternyata

nilai jarak yang ditampilkan dalam aplikasi tidak menunjukan nilai yang sebenarnya

namun hanya mengikuti naik turunnya kekuatan sinyal. Dapat dipastikan nilai jarak yang

ditampilkan dalam aplikasi hanya mengikuti database yang berdasarkan kekuatan sinyal.

Jadi diputuskan untuk melakukan pengukuran jarak secara manual agar dapat diketahui

jarak access point dengan client yang sesungguhnya. Analisa perbandingan antara jarak

sesungguhnya dengan jarak yang terukur dari aplikasi dapat dilakukan.

Tabel 4.1. Data hasil pengujian pengiriman data.

Data hasil dari pengujian pengiriman data dapat dilihat pada Tabel 4.1. Pada masing-

masing kekuatan sinyal yang didapatkan, dilakukan 10 kali permintaan pengiriman data

dari server. Hal itu dilakukan untuk mengetahui berapa kekuatan sinyal yang dibutuhkan

client dari access point untuk bisa melakukan pengiriman hingga client menerima data dari

server. Saat kekuatan sinyal lebih dari atau sama dengan -81 dBm, dari 10 kali pengujian

Jarak Asli (m) Ja

rak

Teru

kur d

i A

plik

asi (

m)

Kekuatan Sinyal (dBm)

Pengiriman

Keb

erha

sila

n Pe

ngiri

man

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 -16 100%

3.3 2.8 -49 100% 7.3 3.9 -52 100% 35 17.6 -64 100%

35.8 22.1 -67 100% 42 24.8 -68 100%

47.8 31.3 -70 100% 54 44.2 -74 100% 59 78.5 -78 100% 68 98.9 -81 100% 75 124.5 -84 X X X X 60% 87 197.3 -86 X X X X X X X X X X 0%

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 53: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

36

didapatkan tingkat keberhasilan pengiriman 100%. Dibawah -81 dBm, kekuatan sinyal

yang tidak reliable untuk client melakukan permintaan data. Pada kisaran kekuatan sinyal

tersebut sudah di luar kemampuan WiFi untuk melakukan transmisi data. Grafik tingkat

keberhasilan pengiriman data berdasarkan jarak dapat dilihat pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10. Tingkat keberhasilan pengiriman data berdasarkan jarak.

Jarak client dari access point yang diukur secara manual dengan yang ditampilkan

aplikasi tidak sama. Hal tersebut menunjukan bahwa pengukuran jarak pada aplikasi tidak

akurat. Jika dilihat dari grafik Gambar 4.10, perbedaan kedua pengukuran jarak mulai

sangat jauh di mana jarak yang sesungguhnya adalah 59 meter tetapi aplikasi terukur 78,5

meter. Saat jarak yang sesungguhnya 87 meter, jarak yang terukur dari aplikasi dapat

mencapai 197,3 meter.

Dengan mengacu menggunakan Rumus 2.1 dan 2.2, Path Loss dari pengujian

pengiriman data dapat dicari. Nilai Path Loss dari perhitungan tersebut digunakan untuk

menghitung kekuatan sinyal yang didapatkan client. Kekuatan sinyal yang diperoleh dari

pengukuran di aplikasi dapat dibandingkan dengan kekuatan sinyal hasil perhitungan. Data

Path Loss dan kekuatan sinyal yang didapat dari hasil perhitungan dapat dilihat dari Tabel

4.2.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Kebe

rhas

ilan

Peng

irim

an

Jarak (m)

Jarak Asli

Jarak Terukur diAplikasi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 54: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

37

Tabel 4.2. Data perbandingan kekuatan sinyal terukur dengan perhitungan.

Jarak Asli (m)

Jarak Terukur di Aplikasi

(m)

Kekuatan Sinyal Terukur di Aplikasi

(dBm)

Path Loss (dBm)

Kekuatan Sinyal Perhitungan

(dBm) 0 0 -16 - -

3.3 2.8 -49 31 -47 7.3 3.9 -52 41 -57 35 17.6 -64 61 -77

35.8 22.1 -67 62 -78 42 24.8 -68 64 -80

47.8 31.3 -70 65 -81 54 44.2 -74 67 -83 59 78.5 -78 68 -84 68 98.9 -81 70 -86 75 124.5 -84 71 -87 87 197.3 -86 73 -89

Dari Tabel 4.2, nilai kekuatan sinyal yang didapat dari aplikasi maupun perhitungan

tidak berbeda jauh. Hal tersebut menandakan bahwa nilai pengukuran kekuatan sinyal

dengan menggunakan aplikasi WiFi Analyzer masih bisa menjadi acuan, karena masih

mendekati perhitungan teori. Grafik perbedaan kekuatan sinyal terukur dengan perhitungan

dapat dilihat pada Gambar 4.11.

Gambar 4.11. Grafik perbedaan kekuatan sinyal terukur dengan perhitungan.

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

00 20 40 60 80 100

Keku

atan

Sin

yal (

dBm

)

Jarak Asli (m)

Kekuatan SinyalTerukur di AplikasiKekuatan SinyalPerhitungan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 55: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

38

4.3. Program dan Pengujian Sensor Gas Karbon Monoksida Pengujian ini berfungsi untuk mengetahui beberapa hal yaitu, apakah sensor MQ-7

sudah bekerja mendeteksi karbon monoksida dengan benar, mengetahui pergerakan nilai

keluaran sensor di beberapa kondisi, perbandingan nilai keluaran sensor di kondisi yang

berbeda, dan mengetahui lama waktu pemulihan sensor dari pendeteksian karbon

monoksida.

4.3.1. Program Deteksi Karbon Monoksida Mikrokontroler modul NodeMCU diprogram menggunakan software Arduino IDE

untuk mengolah data analog dari keluaran sensor MQ-7. Data nilai yang telah diolah akan

dikirim melalui komunikasi serial dan akan dipantau dari serial monitor Arduino IDE.

Sebelum melakukan program pendeteksian karbon monoksida, dilakukan

pengkalibrasian terlebih dahulu. Kalibrasi yang dilakukan adalah dengan mencari nilai RO.

Nilai ini nantinya akan digunakan di program utama deteksi karbon monoksida. RS dan

RO merupakan dua hambatan yang terdapat di dalam sensor MQ-7. RO bernilai tetap dan

RS nilainya variabel dipengaruhi oleh pendeteksian gas. Nilai RS semakin kecil seiring

dengan semakin tingginya kadar gas yang terdeteksi. Saat karbon monoksida terdeteksi

100 ppm, rasio RS/RO adalah 1, sehingga nilai hambatan keduanya dipastikan sama saat

100 ppm. Rasio RS/RO semakin kecil seiring dengan naiknya nilai kadar gas yang

terdeteksi. Berikut adalah program untuk mencari nilai RO. Nilai RO diambil 100 kali

pendeteksian untuk dihitung dan diambil reratanya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 56: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

39

Gambar 4.12. Program untuk mencari nilai RO.

Dari percobaan program Gambar 4.12 yang telah dilakukan, nilai rerata RO

didapatkan yaitu 3,96. Nilai tersebut dimasukkan ke program pengambilan data

pendeteksian karbon monoksida, seperti ditampilkan pada program Gambar 4.13. Nantinya

program akan menghasilkan nilai kadar karbon monoksida yang terdeteksi sensor dan nilai

tersebut menggunakan satuan ppm (part per million). Penulisan model matematis program

Arduino untuk pengubahan ke bentuk nilai ppm, mengacu pada Gambar 2.5.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 57: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

40

Gambar 4.13. Program untuk pengambilan data pendeteksian sensor MQ-7.

Penulisan program persamaan pada Gambar 2.5 hanya cocok diterapkan pada nilai

ppm antara 20 sampai 200 ppm. Untuk nilai 200 ke atas harus membuat persamaan lagi,

karena grafik karakteristik sensor sebenarnya merupakan fungsi logaritmik (lihat Gambar

2.3).

4.3.2. Pengujian dan Pengambilan Data Nilai Pendeteksian Sensor Gas

dan Analisis Meskipun piranti ini telah mampu menghitung kadar gas karbon monoksida, namun

data nilai yang dihasilkan dari pengujian pendeteksian sensor gas belum bisa disebut

sebagai nilai kadar karbon monoksida yang sesungguhnya, karena belum dilakukan

perbandingan pendeteksian seperti menggunakan CO meter sebagai acuan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 58: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

41

4.3.2.1. Kondisi Wadah Tertutup Dengan Diisi Polutan Mula-mula sensor mendeteksi kondisi udara dalam wadah tertutup dengan udara

alami di dalamnya. Kemudian, polusi yang digunakan dalam percobaan adalah

menggunakan asap rokok yang sengaja dimasukkan ke wadah tertutup hingga pekat.

Sensor MQ-7 yang telah diletakkan di dalam wadah bekerja untuk mendeteksi polusi

tersebut. Kemudian alat dioperasikan untuk memantau nilai tingkat gas karbon monoksida

yang dihasilkan saat kondisi tersebut. Dari situ akan didapatkan data yang digunakan untuk

membuat grafik pergerakan nilai ppm. Konfigurasi pengujian sensor MQ-7 pada wadah

tertutup dapat dilihat pada Gambar 4.14.

Gambar 4.14. Konfigurasi pengujian sensor MQ-7 dalam wadah tertutup.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 59: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

42

Gambar 4.15. Grafik memperlihatkan pendeteksian sensor di wadah tertutup berisi polutan.

Pendeteksian udara alami dalam wadah tertutup stabil di kisaran 30 ppm. Kemudian

pada detik ke 55, wadah tertutup diberi masukan polutan sehingga nilai yang terdeteksi

oleh sensor naik. Grafik pada Gambar 4.15 memperlihatkan pada kondisi percobaan ini

kadar karbon monoksida stabil yang terdeteksi adalah pada kisaran 700 – 800 ppm. Seperti

yang telah ditampilkan pada Tabel 2.1, nilai tersebut sudah cukup membahayakan untuk

manusia. Dalam waktu kurang dari 1 jam sudah akan menimbulkan gejala-gejala seperti

mual, pusing, mata pedih, dan lain-lain. Apabila lebih dari 1 jam terpapar gas dalam

kisaran tersebut, bisa jadi akan terjadi dampak yang lebih serius bagi kesehatan manusia.

Untuk analisis sensor sendiri, sensor masih dapat bekerja dengan baik dan dapat

mendeteksi kadar karbon monoksida di kisaran tersebut. Nilai tertinggi yang terdeteksi

yaitu pada 795 ppm saat detik ke 105. Nilai tidak stabil namun masih pada kisaran nilai

tersebut hingga detik ke 250 yang terdeteksi 783 ppm. Setelah itu nilai berangsur turun

sampai 724 ppm pada waktu terakhir percobaan yaitu 335 detik. Hal itu bisa dikarenakan

wadah tertutup yang kurang rapat sehingga polutan sedikit demi sedikit bocor keluar.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 50 100 150 200 250 300 350

Kada

r CO

(ppm

)

Waktu (detik)

Grafik Nilai Kadar CO Terhadap Waktu, Saat Wadah Tertutup Diisi Polutan

Wadah Diisi Polutan Wadah Diisi Polu

Pendeteksian Mulai Stabil

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 60: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

43

4.3.2.2. Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya Dibuka

Gambar 4.16. Grafik memperlihatkan pendeteksian sensor saat gas CO keluar dari wadah.

Tujuan dari dibukanya wadah yaitu untuk membuat polutan di dalam wadah keluar

secara alami dan bersirkulasi dengan udara bebas. Pada transisi ini pergerakan nilai tingkat

karbon monoksida akan dipantau.

Grafik pada Gambar 4.16 menunjukkan nilai kadar karbon monoksida yang

tertedeteksi menurun seperti seharusnya. Dalam waktu 100 detik, grafik menunjukkan

penurunan dari nilai semula 584 ppm ke 40 ppm. Kemudian nilai stabil di kisaran 30 - 40

ppm hingga waktu terakhir percobaan yaitu detik ke 310 nilai ppm nya 37. Hal tersebut

menunjukkan jika polusi di wadah bersirkulasi cukup cepat dengan udara bebas di luar

wadah. Sensor membuktikan masih dapat bekerja mendeteksi dengan baik dalam kondisi

transisi.

4.3.2.3. Percobaan Pemberian Polutan Secara Berulang Percobaan ini tidak menggunakan wadah seperti percobaan sebelumnya. Percobaan

ini dilakukan di ruangan terbuka, kemudian asap rokok yang pekat ditiupkan ke arah

sensor MQ-7. Saat di ruangan terbuka, asap rokok akan lebih cepat menghilang karena

bersirkulasi dengan udara bebas.

0

100

200

300

400

500

600

0 50 100 150 200 250 300 350

Kada

r CO

(ppm

)

Waktu (detik)

Grafik Nilai Kadar CO Terhadap Waktu Saat Wadah Dibuka

Wadah Dibuka

Pendeteksian Mulai Stabil

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 61: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

44

Gambar 4.17. Grafik memperlihatkan pendeteksian sensor saat

diberi polutan secara berkala.

Tujuan dari uji perulangan pemberian polutan adalah untuk mengetahui apakah

terdapat perbedaan sensitivitas sensor pada tiap pemberian polutan. Dari grafik Gambar

4.17, nilai kadar CO akan naik secara drastis saat sensor MQ-7 diberi polutan. Hal itu

menandakan bahwa sensor masih dapat mendeteksi dengan benar. Bila dilihat dari 3 kali

pemberian polutan, nilai puncak dari ketiga pendeteksian sensor semakin turun. Hal ini

menjadi analisis dari kelemahan yang ditunjukkan sensor gas, diperkirakan residu dari

pendeteksian sebelumnya masih menempel pada sensor sehingga mengurangi sensitivitas

sensor di pemberian polutan selanjutnya.

0

100

200

300

400

500

600

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Kada

r CO

(ppm

)

Waktu (detik)

Grafik Nilai Kadar CO Terhadap Waktu

Pemberian Polutan Pemberian Polutan Pemberian Polutan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 62: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Berdasarkan analisis yang telah diperoleh dari pengamatan hasil pengujian sensor

dan pengiriman data melalui komunikasi WiFi, maka dapat diambil beberapa kesimpulan:

1. Untuk mendapatkan pengiriman data yang berhasil hingga client dapat menerima

dokumen web, kekuatan sinyal yang dibutuhkan client dari access point harus di

atas -81 dBm.

2. Alat sudah mampu memantau tinggi rendahnya kadar karbon monoksida, namun

angka yang tertampil belum akurat karena belum ada pembanding seperti CO

meter sebagai acuan.

3. Alat sudah mampu melakukan pemantauan kadar karbon monoksida setiap

adanya permintaan dari client.

5.2. Saran 1. Untuk mendapatkan nilai pendekteksian yang lebih akurat pada pengkalibrasian

sensor MQ-7, dapat menggunakan bantuan CO meter pabrikan karena sudah

terkalibrasi.

2. Untuk pengembangan alat, dapat ditambahkan sistem peringatan yang otomatis

dikirimkan ke client untuk memberitahu saat kadar karbon monoksida yang

terdeteksi membahayakan kesehatan manusia.

3. Modul sensor MQ-7 dapat diganti dengan modul sensor gas lain disesuaikan

dengan kebutuhan pendeteksian, tentunya dengan pengkalibrasian yang berbeda.

45

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 63: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

DAFTAR PUSTAKA

[1] Rivanda, A., 2015, Pengaruh Paparan Karbon Monoksida Terhadap Daya Konduksi

Trakea, Majority, vol. 4, no. 8, hal 153-155, Fakultas Kedokteran, Universitas

Lampung.

[2] Hadiyani, M., Keracunan Karbon Monoksida, Staf Pusat Informasi Obat dan

Makanan, Badan POM RI.

[3] Nurrahmani, K., 2014, Purwarupa Pendeteksi Karbon Monoksida dalam Ruang

Kendaraan Roda Empat Berpendingin AC ( Air Conditioner ) Berbasis DFRduino

Uno R3, Tugas Akhir, Program Studi Diploma Elektronika dan Instrumentasi,

Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

[4] Andraws, A., Khadra, F.A., 2012, Performance of Vertical Handoff In Different

Wireless Networks, International Journal of Advanced Science and Engineering

Technology, hal 101-109.

[5] Badan POM, 2005, Keracunan yang Disebabkan Gas Karbon Monoksida,

http://www.pom.go.id/mobile/index.php/view/berita/76/Keracunan-yang-

Disebabkan-Gas-Karbon-Monoksida.html diakses tanggal 12 November 2016.

[6] http://www.engineeringtoolbox.com/carbon-monoxide-d_893.html diakses tanggal

24 Januari 2017.

[7] -----, 2000, Chapter 5.5 Carbon Monoxide, Air Quality Guidelines - Second Edition,

WHO Regional Office for Europe, Copenhagen, Denmark.

[8] http://indosafetydirectory.com/occupational-safety-and-health-administration-osha/

diakses tanggal 24 Januari 2017.

[9] http://www.geraicerdas.com/sensor/analog-gas-sensor-mq7-carbon-monoxide-detail

diakses tanggal 15 November 2016.

[10] https://instrumind.wordpress.com/2015/12/16/kalibrasi-sensor-gas-mq-7/

diakses tanggal 27 Maret 2017.

[11] -----, 2015, ESP8266EX Datasheet Version 4.3, Espressif Systems IOT Team.

[12] -----, 2015, ESP-12E WiFi Module Version 1.0, AI-Thinker Team.

[13] http://learn.acrobotic.com/tutorials/post/what-is-the-esp8266,

https://acrobotic.com/acr-00018 diakses tanggal 9 Desember 2016.

46

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 64: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

47

[14] Rapuano, S., Daponte, P., Balestrieri, E., De Vito, L., Tilden, S.J., Max, S., Blair, J.,

2005, ADC Parameters and Characteristics, IEEE Instrumentation & Measurement

Magazine, hal 44–47.

[15] Feddeler, J., Lucas, B., 2004, ADC Definitions and Specifications, Freescale

Semiconductor, hal 18–19.

[16] Sidik, B., Pohan, H.I., 2007, Pemrograman WEB dengan HTML (Disertai lebih dari

200 contoh program beserta tampilan grafisnya), Informatika, Bandung.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 65: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

LAMPIRAN

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 66: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

L1

Lampiran Listing Program Pengujian Sensor

A. Mencari Nilai RO 1. void setup()

2. Serial.begin(115200);

3.

4.

5. void loop()

6. float sensor_volt;

7. float RS_air; // Nilai RS di udara bebas

8. float R0;

9. float sensorValue;

10.

11. /*--- Menghitung rerata data dari 100 kali pendeteksian ---*/

12. for(int x = 0 ; x < 100 ; x++)

13.

14. sensorValue = sensorValue + analogRead(A0);

15.

16. sensorValue = sensorValue/100.0;

17. /*-----------------------------------------------*/

18.

19. Serial.println(sensorValue);

20.

21. sensor_volt = sensorValue/1024*5.0;

22.

23. RS_air = (5.0-sensor_volt)/sensor_volt;

24.

25. Serial.print("sensor_volt = ");

26. Serial.print(sensor_volt);

27. Serial.println("V");

28.

29. Serial.print("RS_air = ");

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 67: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

L2

30. Serial.println(RS_air);

31.

32. R0 = RS_air/1; // The ratio of RS/R0 is 1 in CO

33.

34. Serial.print("R0 = ");

35. Serial.println(R0);

36. delay(5000);

37.

B. Program Pendeteksi CO 1. void setup()

2. Serial.begin(115200);

3.

4.

5. void loop()

6.

7. float sensor_volt;

8. float RS;

9. float ratio;

10. int sensorValue = analogRead(A0);

11. sensor_volt=(float)sensorValue/1024*5.0;

12. RS = (5.0-sensor_volt)/sensor_volt;

13.

14. /*-Ganti nama "R0" dengan nilai R0 yang didapat dari tes program mencari nilai

RO -*/

15. ratio = RS/RO;

16. /*-----------------------------------------------------------------------*/

17.

18. const float p = -1.239;

19. float z = pow(ratio,p);

20. float ppm = 96.311*z;

21.

22. Serial.println(sensorValue);

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 68: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

L3

23. Serial.print("sensor_volt = ");

24. Serial.println(sensor_volt);

25. Serial.print("RS_ratio = ");

26. Serial.println(RS);

27. Serial.print("Rs/R0 = ");

28. Serial.println(ratio);

29. Serial.print("ppm = ");

30. Serial.println(ppm);

31. Serial.print("\n\n");

32. delay(5000);

33.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 69: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

L4

Lampiran Data Hasil Pengujian Sensor

A. Saat Didalam Wadah Tertutup

Waktu (detik) Tingkat Gas CO (ppm)

Waktu (detik)

Tingkat Gas CO (ppm)

0 31 175 791 5 32 180 791 10 32 185 795 15 32 190 783 20 32 195 787 25 32 200 779 30 32 205 791 35 32 210 791 40 33 215 787 45 33 220 783 50 33 225 779 55 33 230 791 60 96 235 764 65 128 240 787 70 188 245 779 75 207 250 775 80 458 255 779 85 584 260 783 90 779 265 771 95 779 270 764 100 771 275 760 105 783 280 764 110 791 285 760 115 795 290 768 120 791 295 753 125 779 300 768 130 783 305 753 135 779 310 768 140 779 315 756 145 783 320 760 150 791 325 749 155 787 330 756 160 791 335 753 165 787 340 749 170 791 345 724

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 70: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

L5

B. Saat Tutup Wadah Tertutup Dibuka

Waktu (detik) Tingkat Gas CO (ppm) Waktu (detik) Tingkat Gas CO

(ppm) 0 584 160 37 5 458 165 37 10 207 170 37 15 188 175 36 20 128 180 36 25 96 185 35 30 81 190 35 35 71 195 34 40 63 200 34 45 59 205 34 50 56 210 34 55 52 215 34 60 50 220 32 65 48 225 33 70 46 230 33 75 45 235 33 80 42 240 33 85 43 245 31 90 41 250 32 95 41 255 32 100 40 260 32 105 40 265 32 110 40 270 32 115 39 275 32 120 38 280 34 125 38 285 35 130 38 290 37 135 37 295 38 140 37 300 37 145 37 305 37 150 37 310 37 155 37

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 71: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

L6

Lampiran Listing Program Pengiriman Server

1. #include <ESP8266WiFi.h>

2. #include <WiFiClient.h>

3.

4. const char *ssid = "CO Monitoring";

5. const char *password = ""; // password dapat diisi atau dikosongkan

6.

7. WiFiServer server(80);

8.

9. void NilaiSensor()

10.

11.

12. void setup()

13.

14. pinMode(D0, OUTPUT);

15. Serial.begin(115200);

16. delay(10);

17.

18. // Connect to WiFi network

19. Serial.println();

20. Serial.println();

21. Serial.print("Connecting to ");

22. Serial.println(ssid);

23.

24. WiFi.begin(ssid, password);

25.

26. while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)

27. delay(500);

28. Serial.print(".");

29.

30. Serial.println("");

31. Serial.println("WiFi connected");

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 72: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

L7

32.

33. // Start the server

34. server.begin();

35. Serial.println("Server started");

36.

37. // Print the IP address

38. Serial.print("Use this URL to connect: ");

39. Serial.print("http://");

40. Serial.print(WiFi.localIP());

41. Serial.println("/");

42.

43.

44. void loop()

45.

46. //server.handleClient();

47.

48. WiFiClient client = server.available(); //deklarasi client agar diketahui server

49. if (!client)

50. return;

51.

52.

53. // Wait until the client sends some data

54. Serial.println("new client"); // saat ada client mengirim permintaan

55. while(!client.available())

56. delay(1);

57.

58.

59. // Read the first line of the request

60. String request = client.readStringUntil('\r');

61. Serial.println(request);

62. digitalWrite(D0, HIGH); //for ON

63. client.flush();

64.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 73: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

L8

65. float sensor_volt;

66. float RS;

67. float ratio;

68. int sensorValue = analogRead(A0);

69.

70.

71. sensor_volt=(float)sensorValue/1024*5.0;

72. RS = (5.0-sensor_volt)/sensor_volt; // omit *RL

73.

74. /*-Ganti nama "R0" dengan nilai R0 yang didapat dari tes program mencari nilai

RO -*/

75. ratio = RS/RO;

76. /*-----------------------------------------------------------------------*/

77.

78. const float p = -1.239;

79. float z = pow(ratio,p);

80. float ppm = 96.311*z;

81.

82. Serial.println(sensorValue);

83. Serial.print("sensor_volt = ");

84. Serial.println(sensor_volt);

85. Serial.print("RS_ratio = ");

86. Serial.println(RS);

87. Serial.print("Rs/R0 = ");

88. Serial.println(ratio);

89. Serial.print("ppm = ");

90. Serial.println(ppm);

91. Serial.print("\n\n");

92.

93. delay(3000);

94.

95. client.println("HTTP/1.1 200 OK");

96. client.println("Content-Type: text/html");

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 74: SISTEM PEMANTAUAN TINGKAT KARBON MONOKSIDA … · Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi ... Penutup Wadah Percobaan Sebelumnya ... menimbulkan gejala gangguan pada fungsi

L9

97. client.println("");

98. client.println("<!DOCTYPE HTML>");

99. client.println("<html>");

100. client.println("<font size='5' face='Engravers MT'>Pemantau Karbon

Monoksida</font><br>");

101. client.println("<br><font size='5' face='Engravers MT'>");

102. client.println(ppm);

103. client.println("<font size='5' face='Engravers MT'> ppm</font><br>");

104. client.println("</html>");

105.

106. delay(1);

107. Serial.println("Client disconnected");

108. digitalWrite(D0, LOW); //for OFF

109. Serial.println("");

110.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI