PENDETEKSI KADAR GAS ALKOHOL PADA PEUYEUM MENGGUNAKAN SENSOR MQ-3 BERBASIS ARDUINO UNO Churrotul Aini, Nazuwatussya’diyah Program Studi Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha No. 10 Bandung 40132, Indonesia Email:
[email protected],
[email protected] Abstrak Proses kematangan peuyeum atau tape biasanya hanya didasarkan pada waktu tunggu fermentasi dan visual atau tekstur dari peuyeum tersebut. Butuh pengalaman dan ketelitian agar peuyeum tersebut langsung bisa dinikmati langsung tepat setelah matang. Peuyeum yang baik dapat dilihat secara fisik, yaitu tampak padat dan empuk, berwarna putih kebiru-biruan, rasanya manis agak sedikit masam dan mengandung gas alkohol. Kandungan gas alkohol inilah yang dapat dideteksi menggunakan alat pendeteksi gas alkohol menggunakan sensor alkohol MQ-3 dan Arduino UNO. Sensor MQ-3 mendeteksi kadar dari gas alkohol yang terkandung dalam peuyeum berupa tegangan (analog) kemudian dikonvesikan oleh Arduino menjadi sinyal digital. Arduino juga berfungsi sebagai algoritma untuk menentukan kadar gas alkohol yang sesuai saat kematangan peuyeum (6,92%). Saat peuyeum telah matang, LCD akan menampilkan tulisan “Sudah Matang” sesuai dari keadaan yang telah diatur oleh Arduino.
Kata Kunci: Peuyeum, MQ-3, Alkohol, Arduino. 1. PENDAHULUAN Sebagai Negara agraris, Indonesia memiliki beragam makanan khas pribumi. Penduduk Indonesia tidak hanya mengonsumsi nasi sebagai makanan pokoknya, beberapa hasil pertanian seperti singkong, ubi, kentang, sagu, jagung juga merupakan makanan pokok penduduk Indonesia. Semakin meningkatnya pengetahuan masyarakat tentang teknologi pengolahan hasil pertanian, bahan pokok tersebut dapat diolah menjadi beraneka ragam makanan olahan. Misalnya singkong atau ubi kayu merupakan jenis tanaman yang banyak dibudidayakan oleh petani baik di daerah dataran rendah maupun daerah dataran tinggi. Salah satu hasil olahan dari singkong berupa peuyeum. Peuyeum yaitu hasil fermentasi singkong oleh ragi tapai (Saccharomyces cerevisiae). Rekayasa Teknologi fermentasi adalah teknologi pengolahan hasil dengan menggunakan mikroorganisme yang dapat dilakukan pada komoditi ubi kayu atau beras ketan. Peuyeum yang berkualitas
dapat dinilai dari segi warna, rasa, kekerasan, tekstur dan kemasamannya. Peuyeum yang baik dapat dilihat secara fisik, yaitu tampak padat dan empuk, berwarna putih kebiru-biruan, rasanya manis agak sedikit masam dan mengandung alkohol. Kandungan alkohol pada tape singkong 6,92% (Jurnal Teknik Vol. 6 No. 1 Tahun 2016). 2. KAJIAN PUSTAKA 2.1 Sensor MQ3 Sensor analog MQ3, merupakan sensor yang sangat sensitif mendeteksi alkohol. Benzine pun dapat terdeteksi dengan sensitifitas yang rendah. Module sensor ini sudah dilengkapi dengan potensiometer untuk mengatur sensitifitas sensor.
Gambar 1. Sensor MQ-3
1
Pemilihan sensor MQ-3 didasarkan pada pertimbangan sebagai berikut : • Sumber Tegangan AC atau DC 5 Volt • Interface type: Analog • Pin Definition: 1-Output 2-GND 3VCC • Kepekaan terhadap alkohol yang tinggi dan rendah terhadap bensin • Waktu respon cepat dan sensitivitas tinggi • Stabil dan tahan lama • Suhu Operasional -10 s/d 70 derajat Celcius • Simple drive circuit • Size: 40x20mm Sensor MQ-3 mengonsumsi daya yang cukup besar dibandingkan dengan sensor lainnya yaitu 750 mW. Elemen sensor MQ3 terdiri atas lapisan SnO2 dengan konduktivitas yang kecil dalam udara bersih. Resistansi sensor akan berubahrubah seiring dengan terdeteksinya keberadaan gas etanol oleh elemen sensor. Jika konsentrasi etanol tinggi, maka resistansi sensor akan berkurang sehingga tegangan keluaran akan meningkat. Nilai resistansi sensor MQ-3 memiliki perbedaan terhadap jenis dan konsentrasi gas yang ada dalam udara bersih, sehingga pada saat menggunakannya perlu dilakukan penyesuaian.
Gambar 3. Rangkaian Skematik
2.2 LCD (Liquid Cristal Display) Display elektronik (lihat gambar 4) adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
Gambar 4. LCD (Liquid Crystal Display)
2.3 Arduino UNO Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Memiliki 14 pin input dari output digital di mana 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.
Gambar 2. Tampilan Sensor MQ-3 Interface dengan Arduino UNO
Indikator LED dapat ditambahkan untuk menandakan tingkat persentase gas alkohol yang dideteksi.
2
“Uno” berarti satu dalam bahasa Italia dan dinamai untuk menandakan keluaran (produk) Arduino 1.0 selanjutnya. Arduino UNO dan versi 1.0 menjadi referensi untuk versi-versi Arduino selanjutnya. Arduino UNO adalah sebuah seri terakhir dari board Arduino USB dan model referensi untuk papan Arduino.
digunakan sebagai pelarut getah dan resin. Alkohol dapat dibuat menjadi senyawa lain seperti senyawa ester. Di industri, metanol digunakan sebagai bahan baku pembuatan formaldehid, sebagai cairan antibeku, dan pelarut, seperti vernish. Etanol merupakan jenis alkohol yang sudah dikenal dan digunakan sejak zaman dahulu, baik sebagai pelarut obat-obatan (tingtur), kosmetik maupun sebagai bahan minuman, seperti bir, anggur, dan whiskey. Etanol dapat dibuat melalui teknik fermentasi, yaitu proses perubahan senyawa golongan polisakarida, seperti pati dihancurkan menjadi bentuk yang lebih sederhana dengan bantuan enzim (ragi). Etanol merupakan jenis alkohol yang sering digunakan sebagai bahan bakar, untuk membuat senyawa organik lain, dan dapat dikonversi menjadi etanal atau asetaldehid untuk digunakan sebagai bahan pelarut. Etilen Glikol merupakan jenis alkohol yang banyak dimanfaatkan sebagai bahan antibeku pada radiator mobil. Gliserol merupakan jenis alkohol yang banyak dimanfaatkan sebagai bahan pelembab pada tembakau dan kembang gula.
Gambar 5. Arduino UNO
2.4 Pengertian Alkohol Alkohol merupakan senyawa yang memiliki gugus fungsional –OH yang terikat pada rantai karbon alifatik. Dalam molekul alkohol, Gugus fungsi –OH berikatan secara kovalen dengan atom karbon. Alkohol yang memiliki satu gugus –OH disebut dengan monoalkohol, sedangkan yang memiliki lebih dari satu gugus –OH disebut dengan polialkohol. Alkanol merupakan monoalkohol turunan alkana. Rumus umum dari alkohol adalah CnH2n+1 OH atau ditulis ROH, satu atom H dari alkana diganti oleh gugus OH. Sifat-sifat Senyawa Alkohol Alkohol merupakan zat yang memiliki titik didih relative tinggi dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon yang jumlah atom karbonnya sama. Hal ini disebabkan oleh adanya gaya antarmolekul dan adanya ikatan hidrogen antarmolekul alkohol akibat gugus hidroksil yang polar. Manfaat Dan Kegunaan Alkohol Pada umumnya alkohol digunakan sebagai senyawa pelarut, dan sebagai bahan minuman beralkohol. Adapun beberapa senyawa yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah: Metanol merupakan jenis alkohol yang banyak
3. METODOLOGI Metode perancangan alat pendeteksi gas alkohol pada peuyeum terdiri dari: 1) Perancangan rangkaian sensor MQ-3 2) Perancangan rangkaian penguatan 3) Perancangan rangkaian mikrokontroller Arduino UNO 4) Perancangan rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 5) Perancangan sistem alat pendeteksi gas alkohol secara keseluruhan Gambar 6 merupakan diagram blok keseluruhan dari alat pendeteksi gas alkohol pada peuyeum menggunakan sensor MQ-3 berbasis Arduino UNO.
3
4.2 Perancangan Rangkaian Penguatan Rangkaian penguatan berguna untuk menguatkan sinyal dari sensor MQ-3. Komponen penguatan yang digukanan pada rangkaian ini adalah IC LM324, dengan pertimbangan dapat menggunakan catu daya tunggal sebesar 5V.
Gambar 6. Diagram Blok Pendeteksi Gas Alkohol
Flowchart program alat pendeteksi gas alkohol dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 8. Rangkaian Penguat Diferensial
IC LM324 merupakan penguat diferensial dengan 2 masukan tegangan. Pada perancangan alat ini, V1 ditentukan sebesar 2V yang didapat melalui pengaturan pada potensio 10KΩ dan tegangan keluaran yang diinginkan adalah 3V – 5V, dengan V2 sebesar 0,00V sampai 1,21V (keluaran dari sensor MQ-3). Dalam hal ini, V2 = 0,00V dikuatkan menjadi 5V, sedangkan V2 = 1,21V dikuatkan menjadi 3V. Hasil dari rangkaian penguatan (Vout) memenuhi persamaan berikut. 𝑅4 𝑉𝑜𝑢𝑡 = (𝑉1 − 𝑉2 ) × 𝑅3 Ditetapkan R1 = R3, R2 = R4 dan R4/R3 adalah besar penguatan dari rangkaian.
Gambar 7. Flowchart Program Alat Pendeteksi Gas Alkohol
4. PEMBAHASAN 4.1 Perancangan Rangkaian sensor MQ3 Sebelum digunakan, sensor MQ-3 perlu dikalibrasi terlebih dahulu. Proses kalibrasi dapat menggunakan perintah map pada Arduino atau kalibrasi dengan menempatkan sensor pada ruangan tertutup (berbentuk tabung) dengan jarak 2 cm dari cairan alkohol yang akan diujikan. Tujuannya supaya pengukuran kadar alkohol dapat terkondisikan dan dengan jarak ini pengujian tidak dilakukan dengan cara kontak langsung dengan elemen alkohol. (Satria dan Wildian, 2013). Sensor alkohol MQ-3 memiliki tegangan keluaran bekisar antara 0 – 1,21 V. Range tegangan cukup kecil sehingga diperlukan penguat untuk memperlebar range tegangan keluaran sensor. Rangkaian penguatan yang digunakan adalah penguatan diferensial sebelum ke Arduino.
4.3 Perancangan Rangkaian mikrokontroler Arduino UNO Alat pendeteksi gas alkohol menggunakan Arduino UNO sebagai mikrokontroler yang berfungsi sebagai ADC. ADC diperlukan mengkonversi masukan analog berupa voltase dari sensor MQ-3 menjadi digital agar dapat diteruskan berupa tampilan tulisan pada LCD. Keluaran dari sensor MQ-3 dihubungkan dengan pin analog pada Arduino. Selain berfungsi sebagai ADC, Arduino juga dapat mengkalibrasi sensor MQ-3 dengan perintah map. Sebagai mikrokontroler, Arduino kemudian 4
menentukan perintah apakah gas alkohol dalam peuyeum telah sesuai dengan kadar kematangan atau tidak dengan tampilan pada layar LCD berupa level/kadar alkohol dan tulisan “Sudah Matang” atau nyala LED pada Arduino.
6. SIMPULAN Alat kadar gas alkohol dengan sensor MQ-3 dan mikrokontroler Arduino ini dapat digunakan sebagai indikator pendeteksi kematangan peuyeum. Sesuai dengan kadar gas alkohol yang dihasilkan peuyeum yang telah matang dengan baik yaitu 6,92% alat ini akan bekerja dengan menampilkan pada LCD berupa level/kadar alkohol dan keterangan “Sudah Matang”. Alat ini dapat sebagai alat bantu untuk mendeteksi kematangan peuyeum secara massal yang lebih teliti dan lebih efisien.
4.4 Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) LCD (Liquid Crystal Display) dihubungkan dengan pin digital pada Arduino. Source code pada Arduino berisi perintah tampilan LCD dan LED terlampir.
7. DAFTAR PUSTAKA [1] Adnyana, Pande Made Agus Yudi. Swamardika, I B Alit. & Rahardjo, [2] Anonim. “Pengertian Arduino UNO”. Ilearning. http://ilearning.me/samplepage-162/arduino/pengertian-arduinouno/. Diakses pada 12 November 2017 pukul 11.15 WIB. [3] Anonim. 2014. “Membuat Sensor Alkohol MQ3 dengan Arduino”. Board Innovation. https://boardinnovation.wordpress.com/2 014/10/09/membuat-sensor-alkohol-mq3-dengan-arduino/. Diakses pada 12 November 2017 pukul 11.00 WIB. [4] Pratolo. “Rancang Bangun Alat Pendeteksi Kadar Alkohol Pada Minuman Beralkohol Menggunakan Sensor Mq-3 Berbasis Atmega328”. Jurnal Elektro Unud. 2015; Vol. 2, No. 3 [5] Satria, Ade Vikri dan Wildan. “Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Alkohol Pada Cairan Menggunakan Sensor MQ-3 Berbasis Mikrokontroler AT89S51”. Jurnal Fisika Unand 2013; Vol. 2, No. 1 [6] Simatupang, Gylbert H.N. “Rancang Bangun Alat Pendeteksi Kadar Alkohol Melalui Ekhalasi Menggunakan Sensor TGS2620 Berbasis Mikrokontroler Arduino UNO”. Jurnal Elektro Unsrat. 2015; Vol. 4, No. 7.
4.5 Perancangan Sistem Alat Pendeteksi Gas Alkohol Secara Keseluruhan Masing-masing dari komponen/rangkaian yang ada dikonfigurasikan menjadi satu sistem alat pendeteksi gas alkohol dengan spesifikasi yang telah dijelaskan sebelumnya. Alat ini dapat dikemas sedemikian rupa agar terlihat lebih menarik dan mudah untuk diaplikasikan. Bisa dengan membuat sebuah kotak dari bahan akrilik atau bahan lainnya yang sekaligus berfungsi untuk melindungi komponen dari kerusakan. 5. RANCANGAN BIAYA Berikut prediksi biaya yang diperlukan dalam perancangan alat deteksi gas alkohol pada peuyeum : Tabel 5.1 Rancangan Anggaran Biaya No. Komponen Harga 1 Sensor MQ-3 Rp 46.000 2 LCD 2x16 Rp 21.900 3 Arduino UNO Rp 125.000 4 Resistor x2 Rp 1.000 5 LM324 Rp 3.000 Total Rp 196.900
5
