rancang bangun sistem kendali penyaluran biogas berbasis …
TRANSCRIPT
HALAMAN JUDUL
LAPORAN S K R I P S I
RANCANG BANGUN SISTEM KENDALI
PENYALURAN BIOGAS BERBASIS ARDUINO
SETYA ALIT PURNAWATI
NIM. 201652025
DOSEN PEMBIMBING
Mohammad Iqbal, S.T., M.T
Budi Gunawan, S.T., M.T
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
2020
ii
iii
iv
v
RANCANG BANGUN SISTEM KENDALI PENYALURAN BIOGAS
BERBASIS ARDUINO
Nama mahasiswa : Setya Alit Purnawati
NIM : 201652025
Pembimbing :
1. Mohammad Iqbal, S.T., M.T.
2. Budi Gunawan, S.T., M.T.
RINGKASAN
Biogas adalah gas yang mudah terbakar yang dihasilkan dari proses
fermentasi atau metanisasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerobik
yakni bakteri-bakteri yang dapat hidup dalam kondisi kedab atau hampa udara.
Biogas sendiri dapat dijadikan sumber altenatif untuk menggantikan sumber fosil
yang jumlahnya setiap tahun menurun dan penggunaanya masih manual. Sehingga
timbullah pemikiran membuat prototipe rancang bangun sistem kendali penyaluran
biogas, dapat membatu pengamanan penggunaan bahan bakar Gas.
Penilitian menggunakan metode R&D (Reseacrch And Development)
Prosedur pada penelitian ini antara lain: Perancangan prototipe, pembuatan
prototipe, pengujian prototipe, pengambilan data dan menganalisa data. Dengan
memanfaatkan kran solenoid otomatis alur penyaluran gas akan otomatis dengan
sendirinya akan mengatur penyimpanan biogas yang dikendalikan oleh
mikrokontroller arduino UNO.
Dari hasil penelitian yang didapat, sistem kendali penyaluran biogas pada
penggunaan sensor MPX5700DP yang mempunyai error yang cukup besar
diantaranya (21.8% sampai 64.4%) dengan akurasi 78.2% - 37.6% dan rata-rata
39.32% dengan akurasi 60.68%. Penelitian ini hasil tekanan yang terhubung pada
penyimpanan biogas pada kurung waktu 1420 detik, nilai tekanan mampu
menghasilkan nilai tekanan 14.51 kPa dari nilai acuan kendali yaitu 12 kPa.
Sedangkan nilai terendah pada penelitian ini yaitu 0.6 kPa dari nilai acuan kendali
terendah yaitu 7 kPa.
Kata Kunci : Arduino UNO, MPX5700DP , Biogas.
vi
DESIGN CONTROL SYSTEM OF BIOGAS DISTRIBUTION
BASED ON ARDUINO
Student Name : Setya Alit Purnawati
Student Identity Number : 201652025
Supervisor :
1. Mohammad Iqbal, S.T., M.T.
2. Budi Gunawan, S.T., M.T.
ABSTRACT
Biogas is a flammable gas produced from the fermentation process or
methanization of organic materials by anaerobic bacteria, namely bacteria that can
live in vacuum or vacuum conditions. Biogas itself can be used as an alternative
source to replace fossil sources whose numbers are decreasing every year and are
still used manually. So that arose the thought of making a prototype design of the
biogas distribution control system, which can help secure the use of gas fuel.
The research used the R&D (Research and Development) method. The
procedures in this study included: designing prototypes, making prototypes, testing
prototypes, collecting data and analyzing data. By utilizing an automatic solenoid
valve, the gas distribution channel will automatically regulate the biogas storage
which is controlled by the Arduino UNO microcontroller.
From the research results obtained, the biogas distribution control system
using the MPX5700DP sensor has quite a large error, including (21.8% to 64.4%)
with an accuracy of 78.2% - 37.6% and an average of 39.32% with an accuracy of
60.68%. This research results from the pressure connected to the biogas storage in
1420 seconds, the pressure value is able to produce a pressure value of 14.51 kPa
from the control reference value of 12 kPa. While the lowest value in this study is
0.6 kPa from the lowest control reference value, which is 7 kPa.
Keywords: Arduino UNO, MPX5700DP, Biogas.
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT atas rahmat dan
karunia-nya, sehingga penulis berhasil menyelesaikan skripsi yang berjudul
”Rancang Bangun Sistem Kendali Penyaluran Biogas Berbasis Arduino”. Shalawat
serta salam juga penulis kirimkan kepada nabi Muhammad Sallahhu’alaihi wa
sallam sebagai rahmatan lil’alamin.
Penyusunan skripsi ini ditunjukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar Srata Satu Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Muria Kudus.
Pelaksanaan penyelesaian skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan
beberapa pihak, untuk itu penulisan menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Allah SWT Sang Maha Segalanya yang selalu memberi penulis kesehatan,
perlindungan serta ketaguan hati dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Orang tua penulis yang senantiasa mendukung, memfasilitasi, dan
mendoakan kesuksesan penulis selama ini. Walaupun penulis sadari apapun
yang penulis berikan tidaklah cukup untuk membalas segala orang tua yang
diberikan kepada penulis. Serta terima kasih kepada keluarga yang turut
serta.
3. Bapak Dr. Solekhan, S.T., M.T. Selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro
Universitas Muria kudus.
4. Bapak Muhammad Iqbal, S.T., M.T. dan Bapak Budi Gunawan, S.T., M.T.
sebagai dosen pendamping I dan II, yang telah meluangkan waktunya untuk
memberi bimbingan dan pengarahan mulai dari awal hingga akhir
penyusunan skripsi ini,
5. Bapak dan Ibu dosen serta staf Program Studi Teknik Elektro Universitas
Muria Kudus,
6. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Muria Kudus.
7. Temen satu kost yang selalu mengingatkan tentang Skripsi dan selalu
mensupport.
8. Keluarga Silat Angkatan 2013 yang saling mensupport walau beda kampus.
viii
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i
RINGKASAN ........................................................................................................ v
ABSTRACT .......................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi
DAFTAR TABEL................................................................................................ xii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN......................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang.......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 2
1.4 Tujuan ....................................................................................................... 3
1.5 Manfaat ..................................................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 4
2.1 Studi Literatur ........................................................................................... 4
2.2 Sistem dan Kendali ................................................................................... 5
2.3 Biogas ....................................................................................................... 5
2.3.1 Teknologi Produksi Biogas ............................................................. 6
2.3.2 Proses Produksi Biogas ................................................................... 7
2.3.3 Aplikasi Biogas ................................................................................ 7
2.4 Kran Solenoid ........................................................................................... 8
2.5 Sensor Tekanan Gas (MPX5700DP) ...................................................... 10
2.6 Sensor Gas (MQ-2)................................................................................ 10
2.7 Arduino UNO ......................................................................................... 13
2.8 Kompor Biogas ....................................................................................... 13
BAB III METODOLOGI ................................................................................... 15
x
3.1 Metode Penelitian ................................................................................... 15
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian .................................................................. 16
3.3 Harapan Penelitian.................................................................................. 16
3.4 Tahapan Penelitian ................................................................................. 16
3.3.1 Studi Literatur ............................................................................... 16
3.3.2 Penentuan Pemodelan Mekanisme .............................................. 16
3.3.3 Perakitan Rancag Bangun ............................................................ 17
3.3.4 Pembuatan Program IDE ............................................................. 20
3.3.5 Pengujian Rancang Bangun ......................................................... 21
3.3.6 Pengambilan Data ......................................................................... 21
3.3.6.1 Pengujian Data Sensor MQ-2 ............................................... 21
3.3.6.2 Pengujian Sensor Tekanan Gas (MPX5700DP) .................. 21
3.3.6.3 Pengujian Prototipe ............................................................... 22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................. 23
4.1 Prototipe Yang Dihasilkan ..................................................................... 23
4.2 Pengujian Sensor Gas MQ-2 .................................................................. 24
4.3 Pengujian Sensor Tekanan MPX5700DP ............................................... 26
4.4 Pengujian Prototipe ................................................................................ 28
BAB V PENUTUP ............................................................................................... 33
5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 33
5.2. Saran ....................................................................................................... 33
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 35
LAMPIRAN 1 ...................................................................................................... 37
Program Sistem Kendali Penyaluran Biogas ................................................... 37
LAMPIRAN 2 ...................................................................................................... 39
Pembuatan Prototipe .......................................................................................... 39
LAMPIRAN 3 ...................................................................................................... 40
Data Pengujian Prototipe ................................................................................... 40
LAMPIRAN 4 ...................................................................................................... 42
Buku Konsultasi .................................................................................................. 42
BIODATA PENULIS .......................................................................................... 48
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Diagram sampah organik menjadi bahan baku biogas ....................... 6
Gambar 2. 2 Diagram proses produksi biogas ........................................................ 7
Gambar 2. 3 Alur pembuatan biogas....................................................................... 8
Gambar 2. 4 Solenoid valve .................................................................................... 9
Gambar 2. 5 Kran solenoid ..................................................................................... 9
Gambar 2. 6 Sensor tekanan gas (MPX5700DP) .................................................. 10
Gambar 2. 7 Sensor gas (MQ-2) ........................................................................... 12
Gambar 2. 8 Arduino UNO ................................................................................... 13
Gambar 2. 9 Kompor biogas ................................................................................. 14
Gambar 3. 1 Flowchart mentodologi penelitian ................................................... 15
Gambar 3. 2 Perancangan Hardware .................................................................... 17
Gambar 3. 3 Desain prototipe ............................................................................... 18
Gambar 3. 4 Tampilan program IDE arduino ....................................................... 20
Gambar 4. 1 Prototipe yang dihasilkan ................................................................. 23
Gambar 4. 2 Rangkaian pengujian sensor gas MQ-2 ............................................ 24
Gambar 4. 3 Rangkaian pengujian sensor tekanan MPX5700DP......................... 26
Gambar 4. 4 Foto kalibrasi sensor MPX5700DP .................................................. 27
Gambar 4. 5 Rangkaian pengujian prototipe penyaluran biogas ......................... 29
Gambar 4. 6 Pembacaan nilai pengujian prototipe pada serial monitor ............... 30
Gambar 4. 7 Grafik pengujian sistem kendali penyaluran .................................... 31
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Tipe sensor gas ..................................................................................... 11
Tabel 3. 1 Pelabelan I/O arduino keperangkat yang digunakan............................ 17
Tabel 3. 2 Keterangan gambar desain prototipe.................................................... 19
Tabel 4. 1 Hasil pengujian sensor gas (MQ-2) ..................................................... 25
Tabel 4. 2 Hasil pengujian sensor tekanan MPX5700DP ..................................... 27
Tabel 4. 3 Set poin ON/OFF pada relay .............................................................. 30
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 Program Sistem Kendali Penyaluran Biogas ............................... 37
LAMPIRAN 2 Pembuatan Prototipe .................................................................... 37
LAMPIRAN 3 Data Pengujian Prototipe .............................................................. 40
LAMPIRAN 4 Buku Konsultasi ........................................................................... 42
xiv
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
IOT : Internet Of Things
PH : Power Of Hydrogen
LPG : Liquified Petroleum Gas
PPM : Part pert Million
CNG : Compressed Natural Gas
USB : Universal Serial Bus
AVR : Automatic Voltage Regulator
IDE : Integrated Developtment
kPa : Kilopascal
GND : Groupe Norbert Dentressangle
VCC : Virtual Credit Card
LCD : Liquid Crystal Display
SDA : Serial Data