33

BAB IV

METODE PENELITIAN

4.1. Rancangan Penelitian

4.1.1 Skema Alat

Penelitian ini menggunakan rangkaian terdiri dari blok mikrokontroler, blok

input/output, blok programmer, blok Sensor C02, blok LCD 240x128 dan blok Speaker. Pada

blok mikrokontroler terdapat Mikrokontroler ATmega328 bekerja dengan level tegangan

TTL, dalam hal ini digunakan tegangan sebesar 5 volt. Semua port yakni digital pin 0 sampai

dengan 13 dan pin analog 0 sampai 5 bersifat bi-directional I/O dengan internal pull-up. Pada

blok mikrokontroler terdapat tiga bagian penting diantaranya, rangkaian osilator, rangkaian

reset dan rangakaian tegangan.

Untuk membangkitkan frekuensi kerja pada perancangan ini menggunakan osilator

kristal sebesar 16 MHz. Berdasarkan data sheet ATmega328 besar nilai kapasitor yang

digunakan harus berada pada 33 + 10 pF, pada perancangan ini digunakan kapasitor 22pF.

Dengan demikian maka dapat dihasilkan waktu mendekati 1 mikrodetik setiap satu siklus

mesin. Kristal 16 MHz ini didukung dua capasitor keramik C1 dan C2 yang nilainya sama

sebesar 22pF. Apabila terjadi beda potensial pada kedua kapasitor tersebut maka kristal akan

berosilasi. Pulsa yang keluar adalah berbentuk gigi gergaji dan akan dikuatkan oleh

rangkaian internal pembangkit rangkaian pulsa pada mikrokontroler sehingga akan berubah

menjadi pulsa clock. Untuk pembagian dari frekuensi internal mikrokontroler itu sendiri yang

diinisialisasi dengan program. Jadi fungsi utama dari rangkaian osilator sebagai pembangkit

sinyal pewaktuan untuk menjalankan program. Pada blok mikrokontroler.

Berikutnya terdapat rangkaian reset. Reset (Pin 1) bekerja pada saat berlogika tinggi,

transisi logika dari rendah ke tinggi akan me-reset sistem minimum ATmega328. Untuk

34

menghasilkan sinyal tersebut digunakan kapasitor, tahanan dan sebuah saklar push bottom

seperti terlihat pada gambar rangakain keseluruhan. Penyemat Reset dihubungkan dengan

saklar yang digunakan untuk me-Reset mikrokontroller. Karena kaki reset ini aktif berlogic

tinggi maka diperlukan Resistor R1 yang nilainya 10K yang dihubungkan dengan tegangan

0 Volt untuk memastikan penyemat Reset berlogic rendah saat sistem ini bekerja. Kapasitor

C1=10F berfungsi untuk meredam adanya kesalahan akibat penekanan saklar Reset. Fungsi

utama dari rangkain reset adalah untuk menkondisikan mikrokontroler seperti semula ketika

awal mulai mengeksekusi program.

Mikrokontroler ATmega328 membutuhkan tegangan input sebesar 5 volt untuk dapat bekerja

dan menjalankan rutin program yang terdapat pada pin 7 sebagai tegangan input postif 5 volt

dan pin 8 sebagai tegangan negative 0 volt. Dengan demikian mikrokontroler sudah dapat

bekerja mengeksekusi program yang tersimpan di dalam memory mikrokontroler

ATmega328. Berikutnya merupakan blok programmer yaitu terdiri dari serial converter

RS232 : berfungsi untuk mem-programmer mikrokontroler ATmega328 menggunakan

komunikasi serial ke komputer dengan memanfaatkan IC max232 yang mengubah nilai

tegangan mikrokontroler menadi nilai tegangan komputer. Dan berikutnya adalah blok sensor

CO2 yang merupakan sensor pengukur kadar karbon dioksida yang terkandung dalam udara

merupakan inputan utama dari mikrokontroler yang penulis gunakan. Jika nilai

karbondioksida melebihi batas ambang yang sudah ditentukan maka indicator led akan

menyala beserta speaker sebagai peringatan jika karbondioksida melebihi batas ambang dan

akan ditampilkan di LCD.

35

Gambar 4.1Skema Alat

4.1.2 Alat Uji Emisi Gas Buang Standard

Dalam peraturan menteri negara lingkungan hidup tahun 2006 tentang batas emisi gas

buang kendaraan bermotor menyebutkan bahwa kendaraan bermotor 4 tak dengan tahun

pembuatan kurang dari 2010 memiliki parameter carbon monoksida (CO) maksimal 5.5%

dan Hidrokarbon (HC) 2400ppm dengan metode uji ketika motor menyala (idle). Berikut

tabelnya

36

Tabel 4.1 Kategori Motor

Kalibrasi penulis dibuat dengan alat yang telah standard seperti alat pengukur emisi gas

buang (emission gas analyzer) lainnya yaitu sesuai dengan standard peraturan menteri

lingkungan hidup. Berikut ini contoh alat yang sesuai standard.

Gambar 4.2 Alat Uji Emisi Kendaraan Bensin

37

4.1.3 Perancangan Alat

Gambar 4.3 Perancangan Alat

Mikrokontroler ATmega328 membutuhkan tegangan input sebesar 5 volt untuk dapat

bekerja dan menjalankan rutin program yang terdapat pada pin 7 sebagai tegangan input

postif 5 volt dan pin 8 sebagai tegangan negative 0 volt. Dengan demikian mikrokontroler

sudah dapat bekerja mengeksekusi program yang tersimpan di dalam memory mikrokontroler

ATmega328. Berikutnya merupakan blok programmer yaitu terdiri dari serial converter

RS232 : berfungsi untuk memprogram mikrokontroler ATmega328 menggunakan

komunikasi serial ke komputer dengan memanfaatkan IC max232 yang mengubah nilai

tegangan mikrokontroler menadi nilai tegangan komputer. Dan berikutnya adalah blok sensor

CO2 yang merupakan sensor pengukur kadar karbon dioksida yang terkandung dalam udara

merupakan inputan utama dari mikrokontroler yang penulis gunakan. Jika nilai

karbondioksida melebihi batas ambang yang sudah ditentukan maka indicator led akan

menyala beserta speaker sebagai peringatan jika karbondioksida melebihi batas ambang dan

akan ditampilkan di LCD.

38

4.1.4 Kalibrasi Sensor

Untuk mengetahui akurasi dari sensor gas perlu dilakukan kalibrasi sensor,

kalibrasi adalah proses membandingkan sesuatu untuk standar alat lain yang sudah ada.

Contoh adalah uji sensor terhadap sesuatu yang konstan seperti air mendidih yang benar

selalu pada 100 derajat celcius dan untuk mengetahui perbedaan sebelum dan sesudah

kalibrasi maka dilakukan percobaan di Balai Pendidikan dan Pelatihan Transportasi Darat

(BPPTD) BALI seperti gambar berikut :

Gambar 4.4 Pengecekan alat dan pengujian alat di (BPPTD) Bali

39

Gambar 4.5 Perbandingan hasil alat rancangan dengan alat (BPPTD) Bali

4.1.5 Mekanisme Perakitan

Pada tahap perakitan komponen pada alat ini diperlukan box chasing dari bahan acrylic

untuk menempatkan mikrokontroler, LCD, dan adaptor yang dapat dilihat pada gambar

berikut :

Gambar 4.6 gambar box chasing acrylic

40

Tahap selanjutnya adalah pemasangan sensor emisi gas buang

Gambar 4.7 Pemasangan Sensor Emisi Gas buang

Tahap selanjutnya pemasangan LCD 16x2 karakter

Gambar 4.8 Pemasangan LCD 16x2

Tahap selanjutnya adalah regulator 12 volt

Gambar 4.9 Pemasangan regulator 12 volt

41

Tahap selanjutnya adalah pemasangan borad mikrokontroler ATMega 328

Gambar 4.10 Pemasangan Board Mikrokontroler

Tahap selanjutnya adalah pemasangan power distribution

Gambar 4.11 Pemasangan power distribution

Tahap terakhir dari sistem ini adalah pemasangan semua komponen

Gambar 4.12 Pemasangan keseluruhan

42

4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Robokidz Learning Centre Bali dan di PT Astra Honda Motor.

Sedangkan waktu penelitian sudah dimulai dari bulan mei dan direncanakan berakhir bulan

november.

4.3 Penentuan Sumber Data

Data pada penelitian tugas akhir ini terdiri dari sumber data yang diperoleh dari hasil

pengujian dan mempelajari literatur-literatur dan jenis data yang digunakan dalam penelitian

yang terdiri dari data kuantitatif dan data kualitatif.

4.3.1 Sumber Data

Data yang diperoleh dalam pembuatan dan pengujian detektor gas buang pada sepeda

motor dilengkapi interface komunikasi usb dapat dikelompokkan menjadi beberapa sumber

yaitu :

1. Data Primer

Data yang diperoleh berdasarkan hasil pengujian dari I/O sistem ATMega 8, rangkaian

driver sensor, rangkaian catu daya 12 volt,dan rangkaian LCD.

2. Data Sekunder

Data yang diperoleh berdasarkan hasil mempelajari literatur-literatur yang berkaitan

dengan penerapan system mikrokontroler arduino, pemrograman arduino, koneksi

arduino terhadap bluetooth dan datasheet komponen.

43

4.3.2 Jenis Data

Data yang dipakai dalam penelitian ini dibagi menjadi dua jenis yaitu :

1. Data Kuantitatif

Merupakan data yang berupa angka-angka dari hasil pengujian dan pengukuran dari I/O

sistem pembaca detektor gas buang pada kendaraan.

2. Data Kualitatif

Merupakan data yang tidak berupa angka-angka, misalnya tampilan dari sistem pembaca

gas buang pada kendaraan.

4.3.3 Teknik Pengumpulan Data

Dalam tugas akhir ini, pengumpulan data diperoleh berdasarkan metode-metode

seperti:

1. Metode Observasi

Metode pengumpulan data dengan melakukan pengamatan serta pengujian secara

langsung terhadap parameter-parameter dalam pembuatan dan pengujian detektor gas

buang pada sepeda motor dilengkapi antarmuka komunikasi usb.

2. Metode Kepustakaan

Merupakan metode pengumpulan data dengan cara mempelajari literatur-literatur dari

beberapa referensi seperti buku, datasheet, maupun dari sumber-sumber yang dapat

dipertanggung jawabkan kebenarannya.

44

4.4 Variabel Penelitian

4.4.1 Variabel Bebas

Variabel bebas adalah variabel yang besarnya ditetapkan oleh peneliti dan ditetapkan

sebelum penelitian dilakukan. Dalam penelitian ini variabel bebasnya adalah : CO, HC, CO2

dan O2.

4.4.2 Variabel Terikat

Variabel Terikat adalah variabel yang besarnya tergantung dari variabel bebas dan

diketahui setelah penelitian dilakukan. Dalam penelitian ini variabel terikatnya adalah :

1. Suhu disekitar sensor dan knalpot

2. Batas ambang emisi gas buang karbon dioksida (CO) berkisar 4%

3. Batas ambang emisi gas buang hidro karbon (HC) berkisar 500ppm

4. Batas ambang emisi gas buang CO2 berkisar 12%

5. Batas ambang emisi gas buang O2 berkisar 2%

6. Variasi suhu dfiferensial pada 25°C sampai 35°C

7. Frekuensi sumber listrik keluaran inverter.

8. Konsumsi energi listrik pada alat selama 1 jam penelitian.

45

4.5 Instrumen Penelitian

Perancangan perangkat pada penelitian ini terdiri dari perancangan perangkat keras dan

perancangan perangkat lunak pada pembuatan dan pengujian detektor gas buang pada sepeda

motor dilengkapi interface komunikasi usb.

4.5.1 Peralatan Pengujian

Peralatan pengujian yang digunakan antara lain :

A. Board Mikrokontroller ATMega328

B. Sensor Karbondioksida (MQ7)

C. LCD 240 x 128

D. Trafo CT 500mA

E. Regulator 12 volt

F. Sensor Methana (MQ 4)

G. Sensor Gas (MQ 135)

H. Kabel USB

I. Konektor Amphenol female

J. Resistor

K. Spacer

L. Header Pin

M. Trimpot / Potensiometer

N. PCB

O. FeCl3

P. Timah solder

Q. Saklar

46

R. Baterai Lipo

S. Triplek

T. Acrylic

4.5.2 Alat Bantu Penelitian

Pembuatan dan pengujian detektor gas buang pada kendaraan dilengkapi interface

komunikasi usb ini menggunakan perangkat lunak sebagai berikut:

1. Software Arduino 021 untuk software pemograman arduino

2. Software Diptrace untuk membuat skema rangkaian dan merancang alur rangkaian pada

PCB.

4.6 Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian merupakan suatu tahap yang paling penting dalam pembuatan alat.

Karena dengan membuat prosedur penelitian kita dapat mengetahui komponen apa saja yang

akan kita gunakan, sehingga alat yang kita buat dapat bekerja seperti apa yang kita harapkan.

Petunjuk penggunaan komponen, spesifikasi serta karakteristik dari komponen yang akan kita

gunakan dapat kita lihat pada data sheet yang telah tersedia.

Untuk mendapatkan hasil yang optimal, haruslah terlebih dahulu membuat rancangan

yang baik dengan memperhatikan sifat dan karakteristik dari komponen yang digunakan serta

suku cadang dipasaran, sehingga dapat memudahkan kita dalam pengerjaan dan memudahkan

kita mencari komponen tersebut apabila terjadi kerusakan.

47

4.6.1 Diagram Alir Prosedur Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan secara eksperimen di Robokidz Learning Centre dan

BPPTD, yang meliputi beberapa langkah yaitu:

1. Pemilihan komponen

2. Pembuatan sistem control dan program

3. Peralatan lain yang digunakan

4. Prosedur pengujian dan pengambilan data

5. Pengolahan dan analisis data pengujian

6. Pengujian dan membandingkan antara alat rancangan dan alat BPPTD Bali

7. Kesimpulan dan saran

Langkah-langkah tersebut dapat disajikan dalam bentuk flow chart seperti Gambar 4.11.

48

Start

Perancangan Alat Uji Detektor Emisi

Gas Buang Yang Dilengkapi Dengan

Interface Komunikasi Usb

Studi Literatur

- Jurnal

- Text book

Pembuatan peralatan kontrol

dan program

Instalasi alat kontrol dan

upload program pada

peralatan eksperimen

Persiapan komponen

dan alat penunjang

lainnya

Pengujian dan pengambilan

data

Pengujian alat

rancanganPengujian

BPPTD Bali

Data pengujian Data pengujian

Pengolahan data dan

analisaPengolahan data dan

analisaHasil alat rancangan

dan BPPTD Bali

dibandingkan

Kesimpulan

End

Gambar 4.13. Flow Chart Prosedur Penelitian

49

4.6.2 Prosedur Pengujian dan Pengambilan Data

Adapun prosedur atau langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan Pembuatan

dan pengujian detektor gas buang pada kendaraan dilengkapi interface komunikasi usb ini

antara lain :

a. Mempersiapkan alat uji dan peralatan yang diperlukan.

b. Melakukan kalibrasi ketiga sensor dan tunggu sekitar ± 5 menit.

c. Meletakkan sensor pada knalpot kendaraan dan tunggu sekitar ± 1 menit.

d. Kemudian hubungkan kabel usb ke komputer untuk mengambil data pembacaan

ketiga sensor.

e. Setelah mikrokontroler dan komputer terhubung maka data pembacaan deteksi gas

buang pada kendaraan dapat dilihat melalui media lcd display.

f. Kemudian komputer akan membandingkan pembacaan data sensor dengan nilai

standard baku emisi gas buang kendaraan

g. Jika nilai melebihi batas ambang maka variable akan disimpan dan akan ada

peringatan berupa lampu led dan alarm pada speaker.

4.6.3 Pelaksanaan Pengujian

Pelaksanaan pengujian pada penelitian ini dilakukan dengan tahapan sebagai berikut :

1. Melakukan pengaturan sumber tegangan pada sensor agar konstan 5 volt

2. Pengukuran dan pengujian tiap-tiap sensor yang terdapat pada alat

50

Setting sensor :

Karbon monoksida CO) (val1)/1000.0

Hidro karbon (HC) (val*10)-900

Oksigen (O2) (val3)/3.0

Karbon dioksida (CO2) (val2 - 29.0)/10.0/5

4.6.4 Data pengujian yang diambil

Dalam pengujian ini data yang ingin diketahui adalah

1. Pembacaan nilai emisi gas buang pada kendaraan.

2. Perbandingan nilai data dari alat uji emisi rancangan dan alat uji emisi bengkel

BPPTD Bali.

Tabel 4.2 Contoh tabel pengambilan data menggunakan alat uji emisi rancangan dan

alat uji bengkel BPPTD Bali

51

4.7 Analisis Data

Berdasarkan data yang telah didapat dari masing-masing kondisi pengujian,

maka selanjutnya dibuatkan grafik untuk masing-masing hasil penelitian. Untuk

menganalisa hasil penelitian, beberapa grafik hasil penelitian dijadikan satu untuk

memudahkan membandingkan dan menganalisa hasil penelitian satu dengan lainnya.