Pengukuran Kadar Karbon Monoksida (CO) dengan Tampilan LCD Nokia 5110

Aditya K.P., Ekocahyanto Sardjanto, Febrita Sari

 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang
Jln. Jl. Prof. H. Soedarto, SH Tembalang Semarang 50275 INDONESIA

Email : ahong_rider@yahoo.co.id¹, ekocahyantosardjanto@gmail.com², febritasari@gmx.com³

Abstract— Aditya K.P., Ekocahyanto Sardjanto, Febrita Sari, “The Measuring of the Concentration of Carbon Monoxide (CO) with LCD Nokia 5110 as the Display”, Arduino Project DIII Electronic Engineering Department Politeknik Negeri Semarang, lectured by Dr. Samuel BETA; Ing-Tech.,M.T., December 2013.

The Measuring of the Concentration of Carbon Monoxide in the Air with LCD Nokia as the Display is used to measure the amount of Carbon Monoxide in the air, and the result of the measurement will be displayed on the LCD Nokia 5110. The measurement device that is used to measure the amount of Carbon Monoxide is MX-7 sensor. The data from the sensor, in the form of analogue data, will be converted into digital data by using pin ADC in Microcontroller Arduino Mega. The purpose of this Arduino Project is to display the concentration of Carbon Monoxide in the air on LCD Nokia 5110. The display will be the value of Carbon Monoxide in the air and the indicator of the air pollution according to the Standard Air Pollution Index.

Keywords— Gas Carbon Monoxide (CO), Sensor MX-7, LCD Nokia 5110, Microcontroller Arduino Mega

I.      pendahuluan

Udara merupakan campuran beberapa kandungan  gas. Dari bebarapa gas yang terkandung dalam udara tersebut terdiri dari beberapa gas yang bersifat positif dan bersifat negatif. Gas yang  berdampak negatif ini diakibatkan adanya pencemaran udara yang biasanya berasal dari industri maupun transportasi,  seperti asap yang  bersumber dari cerobong pabrik maupun asap kendaraan. Gas buang kendaraan merupakan salah  satu polutan atau sumber pencemaran udara yang  relatif besar. Udara polutan ini mengandung  racun yang berbahaya  bagi kesehatan  manusia,  terutama gas  karbon monoksida  (CO). Gas  karbon  monoksida  (CO)  ini  merupakan  salah  satu sebab  utama keracunan yang paling umum bagi  kesehatan manusia. Maka, diperlukan suatu alat ukur yang mampu mengukur kadar gas karbon monoksida (CO) dalam udara. Pada proyek elektronika ini dibuat suatu alat yang digunakan untuk mengukur kadar nilai

II.   TINJAUAN PUSTAKA

A.    Karbon Monoksida (CO)

Karbon monoksida, rumus kimia CO, adalah gas yang tak berwarna, tak berbau, dan tak berasa. Ia terdiri dari satu atom karbon yang secara kovalen berikatan dengan satu atom oksigen. Dalam ikatan ini, terdapat dua ikatan kovalen dan satu ikatan kovalen koordinasi antara atom karbon dan oksigen.

Senyawa  karbon  monoksida  (CO) mempunyai  potensi bersifat racun yang berbahaya karena mampu membentuk ikatan yang kuat dengan pigmen darah yaitu hemoglobin.^[1]

Karbon  monoksida  (CO)  diketahui  dapat mempengaruhi  kerja  jantung  (sistem  kardiovaskuler), sistem  syaraf  pusat,  janin,  dan  semua  organ  tubuh  yang peka  terhadap  kekurangan  oksigen. 

Gejala dari keracunan ringan meliputi sakit  kepala dan mual-mual pada konsentrasi kurang dari 100 ppm. Konsentrasi karbon monoksida sebesar  667 ppm dapat  menyebabkan 50% hemoglobin tubuh berubah menjadi karboksi hemoglobin (COHb). Karboksi hemoglobin cukup stabil, namun perubahan ini reversibel. Karboksi hemoglobin tidaklah efektif dalam menghantarkan oksigen mengakibatkan beberapa bagian tubuh tidak  mendapatkan oksigen yang cukup sehingga hal tersebut sangatlah berbahaya.

B.   Emisi Gas Karbon Monoksida (CO)

Sesuai dengan ISPU (Indeks Standar Pencemaran Udara) Nomor KEP-107/KABAPEDAL/11/1997 pasal 9 menyatakan bahwa angka dan kategori indeks standar pencemaran udara untuk gas karbon monoksida adalah sebagai berikut.

TABEL 2.1

KADAR CO DAN KATEGORI INDEKS STANDAR PENCEMARAN UDARA UNTUK GAS KARBON MONOKSIDA^[2]

Kategori	Kadar CO (dalam ppm)
Baik	0-50 ppm
Sedang	51-100 ppm
Tidak sehat	101-199 ppm
Sangat tidak sehat	200-299 ppm
Berbahaya	>300 ppm

C.   Sensor Gas MQ-7

Gambar 2.1 Konfigurasi pin sensor Gas MQ-7^[3]

Sensor MQ-7 merupakan sensor gas karbon monoksida (CO) yang berfungsi untuk mengukur   konsentrasi gas karbon monoksida (CO). Sensor  ini  memiliki  sensitivitas tinggi dan waktu respon yang cepat. Keluaran yang dihasilkan oleh sensor ini adalah berupa sinyal analog. Sensor ini juga  membutuhkan tegangan direct  current (DC) sebesar  5V. Pada sensor ini terdapat nilai resistansi sensor (Rs) yang dapat berubah bila mendeteksi   gas  dan  juga  sebuah  pemanas  yang  digunakan sebagai pembersih sensor dari kontaminasi udara dari luar. Sensor ini mampu mendeteksi kadar nilai karbon monoksida dalam udara dengan cakupan antara 20-2000 ppm.

Sensor ini memerlukan tegangan pemanas (power heater) sebesar 5V, resistansi beban (load  resistance), dan keluaran sensor dihubungkan ke pin ADC (pengubah nilai analog ke digital), sehingga keluaran dapat  ditampilkan dalam bentuk sinyal digital. Maka  nilai digital yang berupa keluaran sensor ini dapat ditampilkan pada penampil cairan kristal penampil.

D.   Arduino Mega 2560

Gambar 2.2 Arduino Mega 2560^[4]

Arduino Mega 2560 adalah salah satu jenis mikrokontroler yang mempunyai 54 pin masukan atau keluaran digital dan 16 pin masukkan analog. Arduino Mega ini, memiliki jumlah memori yang cukup besar yaitu 256 KB.

TABEL 2.2

SPESIFIKASI ARDUINO MEGA 2560

Tegangan Kerja	5V
Tegangan masukkan (yng disarankan)	7-12V
Tegangan Masukkan (maksimal)	6-20V
Pin Digital I/O	54 (15 pin merupakan keluaran PWM)
Pin Masukkan Analog	16
Memori Flash	128 KB
SRAM	8 KB
EEPROM	4 KB
Kecepatan Clock	16 MHz

E.   LCD NOKIA 5110

Pada proyek elektronika ini, digunakan LCD Nokia 5110 sebagai penampil kadar nilai kepekatan karbon monoksida pada udara dalam satuan ppm.

Gambar 2.3 LCD Nokia 5110

iii. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

A.    Perancangan Alat

Dalam perancangan dalam pembuatan penelitian  ini yaitu alat ukur emisi gas buang, terdiri atas  perancangan mekanik (hardware) yang meliputi perancangan eletrik dan perancangan software. Perancangan ini mempunyai gambaran  perancangan hardware, yang didalamnya ada beberapa rangkaian elektrik yang medukung alat  ini, yaitu seperti gambar 3.1 dibawah ini.

Gambar 3.1 Alat Pengukur  Kadar GasKarbon Monoksida (CO)

Alat ukur ini mempunyai prinsip kerja seperti  diagram blok pada gambar 3.2. Pada gambar 3.2 merupakan diagram blok ystem pengukuran yang  digunakan pada rancang bangun alat ukur emisi  gas buang ini. Diagram blok ini memiliki beberapa  bagian penting yaitu sensor, sinyal pemrosesan dan penampil data.

Gambar 3.2 Diagram Blok Alat Ukur

B.   Perancangan dan Pembuatan Elektrik

Perancangan dan pembuatan elektrik meliputi dari pembuatan rangkaian sensor atau rangkaian pengkondisian sinyal, dan rangkaian tampilan LCD.

1)  Rangkaian Sensor MQ-7

Gambar 3.3 Rangkaian Sensor MQ-7

Sensor MQ-7 memiliki empat pin yang yang terdiri dari empat pin (Vcc, Keluaran Digital, Keluaran Analog, dan Ground)^[3] yang selanjutnya akan dihubungkan ke Vcc 3,3 Volt, pin Ground akan dihubungkan ke ground, dan karena kita menggunakan LCD sebagai tampilan keluaran, maka kita memerlukan data analog yang diubah benjadi digital untuk mengaktifkan LCD, maka pin Keluaran Analog pada sensor dihubungkan ke pin Analog pada Arduino Mega.

2)   Rangkaian LCD Nokia 5110

Gambar 3.3 Bentuk LCD Nokia 5110

Pada gambar 3.3 merupakan LCD Nokia 5110 yang digunakan pada proyek Arduino ini. LCD ini memiliki 84x48 dot dimana tiap karakter yang akan ditampilkan berukuran 5x8 dot. LCD Nokia 5110 bekerja pada tegangan 2,7-5 Volt.^[5]

Untuk menghubungkan LCD ke Mikrokontroler Arduino Mega, digunakan pin digital 7, pin 6, pin 5, pin 4, pin 3, Vcc 3,3 Volt, Vcc 5 Volt, dan ground. Pada gambar 3.4 adalah rangkaian yang dapat  menghubungkan ke mikrokontroler dengan konfigurasi pin yang ada pada LCD.

Gambar 3.4 Rangkaian LCD Nokia 5110

3)   Perancangan Software

Perancangan software dibutuhkan untuk menjalankan alat yang dibuat pada proyek arduino  ini. Program berfungsi menjalankan sistem melalui mikrokontroler Arduino Mega 2560, yang nantinya chip mikrokontroler tersebut akan diisi program perintah yang diinginkan.

IV. PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA DATA

Setelah pembuatan rancangan alat, maka dilakukan pengujian alat dan  analisa data dari alat yang telah dibuat seperti  gambar  4.1. Tujuan pengujian ini adalah untuk  mengetahui bahwa rancang bangun alat ukur gas karbon monoksida ini bekerja sesuai dengan  perancangan sistem. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian terhadap hardware dan pengujian software, kemudian analisa pembahasan terhadap data yang diperoleh.

A.   Pengambilan data pada alat ukur

Pengambilan data pada alat ukur kadar nilai karbon monoksida dalam udara ini dengan cara  mengambil variasi pengukuran berdasarkan kondisi udara dan pengukuran sebanyak 5 kali. Kondisi udara yang diukur pada pengambilan data ini adalah pada saat kondisi udara netral dan saat tercemar asap rokok.

TABEL 4.1

Ke-	Kondisi Udara
	Netral		Tercemar
	Ppm	%	ppm	%
1	70	3%	1277	63%
2	70	3%	1267	66%
3	71	3%	1265	63%
4	70	3%	1263	63%
5	71	3%	1259	62%
Rata-rata	70,4		1308,2
Selisih rata-rata	0,48		10,52
Ketidakpastian Pengukuran (%)	0,66%		0,80%

Data pengukuran konsentrasi gas karbon monoksida

terhadap variasi kondisi udara

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa alat ukur yang telah dibuat memiliki nilai rata-rata pengukuran yang berbeda tiap variasi kondisi udara yang diukur. Dan dari data diatas dapat dicari ketidakpastian pengukuran dengan cara.

Pada tabel dapat dihitung nilai ketidakpastian pengukuran dan rata-rata nilai kadar karbon monoksida yang diukur dengan variasi kondisi udara dan berulang sebanyak 5 kali.

Gambar 4.1 Gambar tampilan LCD Nokia saat udara normal

V. KESIMPULAN

Setelah dilakukan pengujian dan penganalisaan alat yang telah dibuat  maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Sensor MQ-7 berfungsi sebagai sensor yang digunakan untuk mengukur kadar karbon monoksida (CO) dalam udara.

2.   Pada kenyataannya, alat ini bekerja pada jangkauan ppm dari 70-1277 ppm pada kondisi tercemar

DAFTAR PUSTAKA

[1] Parameter Pencemar Udara dan Dampaknya Terhadap Kesehatan,

<http://www.depkes.go.id/downloads/Udara.Pdf>

[2]    ISPU (Indeks Standar Pencemar Udara) Nomor.KEP-107/KABAPEDAL/11/1997 pasal 9

[3]   Datasheet sensor gas MQ-7

[4]   Datasheet Arduino Mega 2560

[5]   Datasheet LCD Nokia 5110