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