ALAT PENGUKUR KADAR GAS
AMONIA PADA INDUSTRI PETERNAKAN SAPI
LAPORAN TUGAS BESAR
Disusun Oleh :
Wahyu Lingga Saputro 181910201149
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS JEMBER
2019
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan Rahmat dan Karunia-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesikan
Tugas Besar dengan judul “Alat Pengukur Kadar Gas Ammonia Pada Industri
Peternakan Sapi”. Shalawat serta salam semoga terlimpah curahkan
kepada baginda tercinta kita yaitu Nabi Muhammad SAW yang kita nanti-natikan
syafa’atnya di akhirat nanti.
Laporan ini disusun dengan tujuan untuk
memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan perkuliahan pada Program
Studi Teknik Elektro Universitas Jember. Dalam menyelesaikan Tugas Besar ini,
penulis banyak mendapatkan bantuan dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh
karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1.
Kedua orang tua dan saudara yang
telah memberikan doa dorongan moril ataupun materiil
2.
Bapak Guido Dias Kalandro
S.ST.,M.Eng.
3.
Asisten Laboratorium Listrik Dasar
4.
Seluruh staf pengajar, staf
teknisidan staf administrasi Jurusan Teknik Elektro
5.
Semua pihak yang telah memberikan
bantuannya dari awal hingga meyelesaikan laporan dan tugas besar ini. kami
berharap semoga laporan tugas besar ini dapat bermanfaat bagi kami khususnya
dan bagi seluruh pembaca
Jember, 21 November 2019
Penulis
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Arduino Uno…………………………………………………………3
Gambar 2.2
Sensor LM 135………………………………………………………4
Gambar 2.3 kipas DC 12V………………………………………………………..4
Gambar 2.4 LCD
16x2……………………………………………………………5
Gambar 2.5 Buzzer……………………………………………………………….6
Gambar 2.6
Jumper……………………………………………………………….6
Gambar 3.1
Flowchart Alat Pengukur Gas Ammonia……………………………8
Tabel 2.1
Batas Ukur atau Batas Ambang Gas Amonia Dalam Kontak Langsung Dengan Manusia…………………………………………………………………3
Tabel 3.1 Data Percobaan Alat Pengukur Kadar
Gas Amonia…………………12
BAB
1 PENDAHULUAN
Ammonia merupakan
gas berbau tajam. Pada konsentrasi yang tinggi, ammonia dapat menyebabkan
iritasi membran mucosa saluran pernapasan, konjungtiva dan kornea mata.
Kerusakan pada membran mukosa tersebut dapat menyebabkan infeksi bakteri,
terutama yang disebabkan oleh E. coli. Konsentrasi ammonia yang tinggi
juga dapat menyebabkan efek negatif pada daya tahan, berat badan dan sistem
imun sapi. Agar dapat mencegah berbagai penyakit tersebut diperlukan suatu
prangkat elektronika yang dapat memonitoring gas ammonia sehingga dapat
mengetahui tingkat kadar gas ammonia di
tempat tersebut.
1.
Bagaimana
prinsip kerja dari Alat Alat Pengukur Kadar Gas Ammonia Peternakan Sapi ?
1.
Dapat
mengetahui prinsip Alat Alat Pengukur
Kadar Gas Ammonia Peternakan Sapi
1.
Mahasiswa
maupun pembaca umum dapat mengetahui apa yang dimaksud dengan Alat Alat
Pengukur Kadar Gas Ammonia Peternakan Sapi.
Arduino Uno adalah board
mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari
output digital dimana 6 pin input
tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz
osilator kristal, koneksi USB, jack power,
ICSP header,
dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat
digunakan, cukup hanya menghubungkan Board
Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC
yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya.
Uno
berbeda dengan semua board sebelumnya dalam hal koneksi USB-to-serial
yaitu menggunakan fitur Atmega8U2 yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial
berbeda dengan board sebelumnya yang menggunakan chip FTDI driver USB-to-serial.
Nama
“Uno” berarti satu dalam bahasa Italia, untuk menandai peluncuran Arduino 1.0.
Uno dan versi 1.0 akan menjadi versi referensi dari Arduino. Uno adalah yang
terbaru dalam serangkaian board USB Arduino, dan sebagai model referensi untuk platform Arduino, untuk perbandingan
dengan versi sebelumnya, lihat indeks board Arduino.
Daya
Uno Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya
eksternal (otomatis). Eksternal (non-USB) daya dapat berasal baik dari AC-ke
adaptor-DC atau baterai. Adaptor ini
dapat dihubungkan dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran
2.1mm konektor POWER. Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam
Gnd dan Vin pin header dari konektor POWER. Kisaran kebutuhan
daya yang disarankan untuk board Uno adalah7 sampai dengan
12 volt, jika diberi daya kurang dari 7 volt kemungkinan pin 5v Uno dapat
beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jika diberi daya lebih dari 12V,
regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board Uno. Pin listrik
adalah sebagai berikut: Vin Tegangan masukan kepada board Arduino ketika itu
menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5 volt koneksi USB atau sumber daya lainnya).5V Catu
daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya. 3v3 Sebuah
pasokan 3,3 volt dihasilkan oleh regulator on-board. Dan GND Ground pin.
Uno
Arduino dapat diprogram dengan menggunakan software Arduino (download di
http://arduino.cc/). Pilih “Arduino Uno dari menu> Peralatan Board (sesuai
dengan mikrokontroler), (MedioKom : tahun 2015).
Gambar
2.1 Arduino Uno
Sensor
gas merupakan alat elektronik yang dapat menghasilkan sinyal listrik sebagai
fungsi terhadap interaksi dengan senyawa kimia, dalam hal ini gas atau uap
senyawa organik
. Sensor MQ-135 dapat berfungsi untuk mendeteksi keberadaan gas amonia. Pada
dasarnya sensor ini terdiri dari tabung aluminium yang dikelilingi oleh silikon
dan di pusatnya terdapat elektroda yang terbuat dari aurum di mana terdapat
element pemanasnya. Ketika terjadi proses pemanasan, kumparan akan dipanaskan
sehingga SnO2 keramik menjadi semikonduktor atau sebagai penghantar sehingga
melepaskan elektron dan ketika amonia dideteksi oleh sensor dan mencapai aurum
elektroda maka output sensor MQ-135 akan menghasilkan tegangan analog.
Pada gas amonia ini memiliki batas ambang untuk kontak langsung dengan manusia,
sebagai
berikut tabel batas ambang gas amonia.
Tabel
2.1
Batas Ukur atau Batas Ambang Gas Amonia Dalam Kontak Langsung Dengan Manusia
Konsentrasi (PPM)
|
Pengaruh
|
3 - 5
|
Jumlah terkecil yang dapat terdeteksi
baunya
|
8 - 12
|
Jumlah terkecil yang segera
mengakibatkan iritasi tenggorokan
|
20
|
Jumlah terkecil yang akan mengakibatkan
batuk
|
20
|
Maksimum yang diperbolehkan untuk
konsentrasi dalam waktu lama
|
50 - 100
|
Maksimum yang diperbolehkan untuk kontak
singkat ( 30 menit )
|
100 - 500
|
Berbahaya meskipun kontak secara singkat
|
Gambar 2.2 Sensor LM 135
Pada peralatan
komputer, kipas umumnya dipasang pada prosesor utama sebagai pendingin bagian
tersebut. Demikian juga pada sebuah power supply biasanya dipasang pada
IC utama atau pada trafo untuk menjaga suhu agar tidak melebihi suhu maksimum
dari trafo.
Dengan adanya
berbagai pilihan ukuran kipas, maka tidak lagi perlu kuatir peralatan
kepanasan. Carilah ukuran kipas yang sesuai dengan kebutuhan agar tidak
membuang daya yang tidak semestinya.
Selain digunakan
untuk peralatan elektronik, ternyata kipas ini juga banyak dipergunakan sebagai
pendingin akuarium ataupun sebagai pendingin peralatan rumah tangga lainnya.
Gambar 2.3 kipas DC 12V
Kipas ini terdiri
dari kumparan kawat tembaga yang menghasilkan elektromagnetik untuk menggerakan
kipas. Saat listrik DC dialirkan melalui kabel kipas, maka kipas akan langsung
merubah arus listrik menjadi medan magnet yang dapat memutar kipas sesuai
dengan arah aliran listrik.
Motor DC lebih
disukai karena mengkonsumsi listrik dalam jumlah yang lebih sedikit. Berbeda
dengan motor AC, motor ini hanya memerlukan daya beberapa watt saja. Arus yang
diperlukan biasanya hanya beberapa mili amper saja untuk dapat menggerakan
kipas dengan sempurna. Sehingga kipas jenis ini sangat ideal dipergunakan untuk
jangka watktu yang lebih panjang tanpa membebani pembayaran rekening listrik.
LCD
(Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang
menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai
bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun
layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik
dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang
nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
Gambar
2.4 LCD 16x2
Buzzer adalah sebuah
komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi
getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan
loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada
diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi
elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung
dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma
maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik
sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer
biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu
kesalahan pada sebuah alat (alarm).
Gambar
2.5 Buzzer
Kabel
jumper merupakan kabel elektrik yang berfungsi untuk menghubungkan antar
komponen yang ada di breadboard tanpa harus memerlukan solder. Umumnya
memang kabel jumpe sudah dilengkapi dengan pin yang terdapat pada setiap
ujungnya. Pin atau konektor yang digunakan untuk menusuk disebut dengan Male
Connector, sementara konektor yang ditusuk disebut dengan Female Connector.
Gambar
2.6 Jumper
1.
Arduino
Uno
2.
Buzzer
3.
Kipas
12v
4.
Lcd
+ I2C
5.
Sensor
MQ 135
3. 2 Prosedur
Pembuatan Alat
1.
Siapkan
Alat dan Bahan untuk pembuatan alat.
2.
Buat
layout pcb pada untuk jalur rangkaian pada Arduino uno
3.
Kemudian
cetak layout pada sebuah pcb polos
4.
Lubangi
dengan bor sesuai desain layout pcb
5.
Solder
pin header male pada pcb untuk tempat meletakkan Arduino uno
6.
Solder
juga buzzer langsung pada pcb dan pin header lainnya untuk tempat kabel jumper
dari kipas, sensor, dan LCD+I2C
7.
Pasang
layout yang sudah disolder pada sebuah wadah kubus tepat dibelakang
8.
Pasang
juga sensor tepat diatas bagian dalam kubus, dan juga LCD di dalamnya
9.
Pasang
pin pin pada sensor, kipas dan lcd pada Arduino uno
10. Kemudian pasang baterai pada Arduino uno
11. Alat siap untuk di gunakan
Gambar
3.1 Flowchart Alat Pengukur Gas Ammonia
#include <Wire.h> // Comes
with Arduino IDE
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#define MQ135_H
int val = 0;
int val1 = 0;
int val2 = 0;
int PIN = 0;
int sensor = A0;
int buzzer = 13;
int kipas = 10;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16,2);
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(PIN,INPUT);
pinMode(sensor,INPUT);
pinMode (kipas,OUTPUT);
pinMode (buzzer,OUTPUT);
lcd.begin();
digitalWrite(kipas, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(kipas, LOW);
}
void loop() {
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("KADAR
NH3:");
lcd.setCursor(13,1);
lcd.print("PPM");
val = analogRead(PIN);
val1 = analogRead(sensor);
val2 = val/10;
int val3 =(val1-20)-val2;
lcd.setCursor(10, 1);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(10, 1);
lcd.print(val3);
delay(100);
Serial.println(val3);
if (val3 > 100){
digitalWrite(kipas, HIGH);
digitalWrite(buzzer, HIGH);
lcd.setCursor(2,0);
lcd.print("KADAR BAHAYA!!
");
delay(500);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" ");
}
else if (val3 <= 100 && val3 > 30) {
digitalWrite(buzzer, LOW);
digitalWrite(kipas, LOW);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("KADAR
MENINGKAT ");
delay(500);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" ");
}
else if (val3 <= 30) {
digitalWrite(buzzer, LOW);
digitalWrite(kipas, LOW);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("KADAR NH3
NORMAL");
delay(500);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" ");
}
}
void geser(){
for (int positionCounter = 0;
positionCounter < 18; positionCounter++) {
// scroll one position left:
lcd.scrollDisplayLeft();
// wait a bit:
delay(250);
}
delay(500);
lcd.clear();
}
3. 5 Prinsip Kerja Alat
Alat pengukuran kadar gas
ammonia ini kami buat denga replika terhadap suatu ruangan. Dan pada replika
tersebut ada sensor gas MQ 135 diatasnya. Kemudian ada layar LCD pada
dindingnya. Dan ada kipas untuk mengeluarkan gas ammonia jika kadar gas ammonia
dirasa berbahaya terhadap manusia. Pada alat pengukuran gas ammonia ini terdapat sebuah Arduino uno yang
sudah diprogram apabila sensor MQ 135 merespon kadar gas 0 sampai 100 ppm
merupakan konsentrasi rendah. Kemudian jika pada tingkat 100 sampai 500 ppm
maka kadar gas amonia dalam kondisi meningkat akan tetapi masih dalam batas
teleran dan apabila lebih dari 500 ppm kadar gas tersebut sudah dalam kondisi
bahaya yang ditampilkan pada LCD sehingga buzzer akan berbunyi dan kipas akan menyala
untuk menghilangkan kadar berlebih tersebut di udara. Kemudian semua data
tersebut ditampilkan dalam sebuah LCD 16x2 untuk mengetahui berapa kadar gas
yang terukur pada saat itu.
Tabel
3.1 Data Percobaan Alat Pengukur Kadar
Gas Amonia
No
|
Kondisi
|
Gambar
|
1
|
Tidak diberi gas ammonia
|
Gambar 3.2 Tampilan LCD saat kadar ammonia normal
|
2
|
Diberi gas ammonia 5 detik
|
Gambar 3.3 Tampilan LCD saat kadar ammonia meningkat
|
3
|
Diberi gas ammonia 10 detik
|
Gambar 3.4 Tampilan LCD saat kadar ammonia berbahaya
|
BAB IV HASIL
DAN PEMBAHASAN
4. 1 Analisa
Data Dan Pembahasan
Ammonia
merupakan gas berbau tajam. Pada konsentrasi yang tinggi, ammonia dapat
menyebabkan iritasi membran mucosa saluran pernapasan, konjungtiva dan korneaa
mata. Kerusakan pada membran mukosa tersebut dapat menyebabkan infeksi bakteri,
terutama yang disebabkan oleh E. coli. Konsentrasi ammonia yang tinggi
juga dapat menyebabkan efek negatif pada daya tahan, berat badan dan system
imun ayam. Di Amerika Serikat, level maksimum ammonia yang ditetapkan oleh National
Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) dalam kandang unggas
adalah 25 ppm, sedangkan oleh Occupational Safety and Health Administration
(OSHA) adalah 50 ppm. Level tersebut
ditentukan berdasarkan pengujian selama 8 jam. Level 50 ppm merupakan
level terendah yang dapat menyebabkan iritasi mata, hidung dan tenggorokan pada
orang yang sangat sensitif. Pada umumnya manusia dapat mencium ammonia pada
konsentrasi 20-30 ppm.
Pada
percobaan uji coba alat yang dilakukan telah ditentukan batas dari ammonia bahwa apabila sensor menyadari kadarnya
melebihi dari 100 ppm yang ditampilkan pada LCD, buzzer akan berbunyi untuk
memberitahukan bahwa kadar ammonia di sekitar sensor atau ruangan sudah dalam kondisi berbahaya. Selanjutnya
kipas akan menyala untuk menghilangkan udara disekitar sensor.
Pada
percobaan tugas besar kali ini dapat disimpulkan bahwa :
1.
Pada
saat gas ammonia kurang dari 30 ppm maka udara dalam kondisi normal dengan
indikator LCD yang memberikan keterangan udara normal
2.
Pada
saat gas amonia lebih dari 50 ppm dan kurang dari 100 ppm kondisi udara
meningkat dari kondisi normal menuju bahaya
3.
Pada
saat gas ammonia lebih dari 100 ppm maka buzzer akan berbunyi dan kipas juga
akan menyala.untuk menghilangkan gas ammonia yang ada disekitar sensor.
1. Jangan pernah menghirup gas amonia terlalu lama
dan mengakibatkan kematian
2. Alat yang kami buat masih
perlu pembaharuan kedepannya agar sesuai dengan kebutuhan masyarakat dimasa
mendatang
DAFTAR PUSTAKA
