30

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS

Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian alat dan analisis dari hasil

pengujian. Tujuan dilakukanya pengujian adalah mengetahui sejauh mana kinerja hasil

perancangan yang telah dibahas pada bab III serta mengetahui tingkat keberhasilan

setiap spesifikasi yang telah diajukan.

4.1 Pengujian Sensor Gas TGS 2610

Pengujian modul sensor gas dilakukan dengan membuat program untuk

menampilkan data ADC pada LCD. Pengujian dilakukan dengan membandingkan nilai

ADC terhadap rentang konsentrasi ppm gas biogas pada alat buatan pabrik merk Gas

Leak Detector, Model: 7291 S/N: 9975980.

Pengujian dilakukan dengan cara menempelkan sensor gas TGS 2610 yang

dirancang bersebelahan dengan alat uji pembanding (Gas Leak Detector model 7291)

kemudian dimasukan sejumlah gas biogas ke dalam gelas pengujian lalu ditutup rapat.

Biogas yang diuji adalah hasil fermentasi selama 2 minggu setelah pembuatan

campuran eceng gondok pada tangki digester.

Sensor akan menampilkan nilai ADC pada LCD dan alat uji pembanding akan

menampilkan kadar ppm gas biogas. Rentang konsentrasi gas yang terdapat pada alat uji

adalah > 40 ppm, > 80 ppm, > 160 ppm,> 320 ppm, dan > 640 ppm.

Gambar 4.1. Pengujian sensor gas

Sensor TGS 2610

Sensor gas leak

detector model 7291

31

Gambar 4.2. Pengukuran dengan Gas detector seri 7291

Tabel 4.1 Nilai ADC terhadap konsentrasi biogas

pengujian Nilai ADC yang setara dengan konsentrasi Biogas

>40ppm > 80 ppm > 160 ppm > 320 ppm > 640 ppm

1 136 184 273 320 370

2 138 176 268 312 363

3 140 176 275 312 368

4 128 164 276 308 364

5 132 168 271 313 344

6 120 180 280 324 383

7 135 186 284 320 382

8 148 194 277 313 369

9 144 177 276 321 377

10 140 183 273 316 370

11 147 182 279 323 377

12 145 192 274 319 374

13 150 187 275 325 376

14 148 185 283 327 378

15 156 188 276 312 360

16 152 195 282 317 365

17 150 180 260 323 361

18 144 183 278 316 365

19 142 180 279 310 371

20 141 178 263 298 352

32

Grafik 4.1 Nilai perbandingan ADC dan ppm gas

Dari hasil pengukuran menunjukan bahwa nilai ADC terendah pada masing – masing

konsentrasi gas adalah :

> 40 ppm nilai ADC 120

> 80 ppm nilai ADC 164

> 160 ppm nilai ADC 260

> 320 ppm nilai ADC 298

> 640 ppm nilai ADC 344

Nilai ADC tersebut digunakan untuk batas menghidupkan display LED dan buzzer.

4.2 Pengujian Sensor Suhu Termokopel

Pengujian ini dilakukan dengan cara membuat program untuk menampilkan nilai

tegangan yang terbaca pada keluaran IC AD595 kemudian mengkonversinya menjadi

suhu dalam derajat celcius. Sensor termokopel ditempatkan pada tempat pengujian yang

berisi air dingin kemudian air dipanaskan hingga suhu 70 0C.

Menggunakan alat uji FLUKE 287 True RMS Multimeter yang dihubungkan ke

kaki – kaki termokopel untuk mengukur nilai suhu yang terbaca dalam derajat celcius,

sedangkan LCD akan menampilkan nilai tegangan yang terbaca dari IC AD595 dan

dikonversikan ke suhu dalam derajat celcius.

100

150

200

250

300

350

400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Nila

i AD

CNilai ADC terhadap kadar biogas

>40ppm

>80ppm

>160ppm

>320ppm

>640ppm

Pengujian ke

33

Hasil pengujian dari sensor suhu yang telah dilakukan dapat dilihat pada Tabel

4.2 dan Grafik 4.2 berikut :

Tabel 4.2 Pengujian sensor suhu

No Vout

(mV)

Sensor

(OC)

Fluke

(OC)

No

Vout

(mV)

Sensor

(OC)

Fluke

(OC) No

Vout

(mV)

Sensor

(OC)

Fluke

(OC)

1 269 26.5 26.2

32 420 41.6 41.2

63 572 56.3 55.8

2 274 27 26.8

33 425 42 41.7

64 577 56.8 56.4

3 279 27.4 27.1

34 430 42.5 42.1

65 582 57.3 56.8

4 283 27.9 27.8

35 435 43 42.6

66 587 57.8 57.3

5 288 28.4 28.2

36 440 43.5 43.1

67 591 58.3 57.8

6 293 28.9 28.6

37 445 44 43.6

68 596 58.8 58

7 298 29.4 29.2

38 450 44.5 44.2

69 601 59.1 58.4

8 303 29.9 29.6

39 455 45 44.6

70 606 59.6 58.9

9 308 30.4 30.2

40 459 45.4 45

71 611 60.1 59.6

10 313 30.9 30.6

41 464 45.9 45.4

72 616 60.6 59.9

11 318 31.3 31

42 469 46.4 45.9

73 621 61.1 60.6

12 323 31.8 31.5

43 474 46.9 46.4

74 626 61.6 60.9

13 327 32.3 32

44 479 47.4 47

75 630 62.1 61.6

14 332 32.8 32.7

45 484 47.9 47.4

76 635 62.5 61.9

15 337 33.3 33.1

46 489 48.4 47.8

77 640 63 62.4

16 342 33.8 33.5

47 494 48.9 48.3

78 645 63.5 62.7

17 347 34.3 34

48 499 49.3 48.9

79 650 64 63.3

18 352 34.7 34.6

49 503 49.8 49.2

80 655 64.5 63.8

19 357 35.2 34.9

50 508 50 49.5

81 660 65 64.3

20 362 35.7 35.5

51 513 50.5 50.3

82 665 65.5 64.8

21 367 36.2 35.9

52 518 51 50.6

83 670 66 65.2

22 371 36.7 36.4

53 523 51.5 51.3

84 675 66.5 65.8

23 376 37.2 37

54 528 51.9 51.4

85 679 66.9 66.1

24 381 37.7 37.4

55 533 52.4 52

86 685 67.4 66.6

25 386 38.1 37.8

56 538 52.9 52.4

87 689 67.9 67.1

26 391 38.6 38.3

57 543 53.4 52.9

88 694 68.4 67.6

27 396 39.1 38.9

58 547 53.9 53.5

89 699 68.9 68.2

28 401 39.6 39.2

59 552 54.4 53.9

90 704 69.4 68.5

29 406 40.1 39.8

60 557 54.9 54.5

91 709 69.8 69

30 411 40.6 40.4

61 562 55.4 55

92 714 70.3 69.5

31 416 41.1 40.8

62 567 55.9 55.3

34

Grafik 4.2 Perbandingan suhu dengan tegangan terbaca

Gambar 4.3 Pengujian dengan FLUKE 287 True RMS Multimeter

Dari hasil pengujian didapat bahwa suhu sensor yang dirancang hampir sama

dengan suhu alat ukur. Selisih adalah nilai suhu pada alat yang dirancang dikurangi nilai

suhu pada alat ukur. Didapat nilai selisih terbesar adalah 0,9 derajat dan selisih nilai

terkecil adalah 0,1derajat.

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

269 318 367 416 464 513 562 611 660 709

Suh

u O

CGrafik Suhu Terhadap Tegangan

suhu sensor

suhu Fluke

mV

35

4.3 Pengujian Sensor Tekanan MPX 5500D

Pengujian dilakukan dengan membuat program untuk menampilkan nilai

tegangan keluaran sensor (V) dan tekanan (kPa) pada layar LCD. Menggunakan

kompresor sebagai pengatur tekanan udara yang dimasukan ke sensor MPX 5500D.

Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.3

Tabel 4.3 Pengujian sensor tekanan

NO Tegangan

(V)

Tekanan

Sensor (kPa)

1 0,19 0

2 0,25 3,81

3 0,34 14,69

4 0,43 24,58

5 0,54 36,25

6 0,65 48,8

7 0,76 61,91

8 0,85 72,3

9 0,95 82,72

10 1,05 94,33

Grafik. 4.3 Pengujian tekanan dan tegangan keluaran dari sensor MPX 5500D

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

0 3,81 14,69 24,58 36,25 48,8 61,91 72,3 82,72 94,33

Tegangan terhadap perbedaan tekanan

Vout

(V)

Tekanan (kPa)

36

Grafik.4.4 Tekanan dan tegangan keluaran dari sensor MPX 5500D pada datasheet

Gambar 4.4 Pengujian Sensor tekanan

Dari hasil pengujian terlihat bahwa tegangan keluaran dari sensor terhadap

tekanan sesuai dengan Grafik 4.4 yang terdapat dalam datasheet.

4.4 Pengujian Level Indikator Air

Pengujian ini dilakukan dengan menempatkan titik - titik level air kemudian

mengisi tempat pengujian dengan air. Jika titik - titik terkena air maka LED pada titik

tersebut akan menyala. Penempatan level indikator air terdapat pada tabung digester.

Titik maksimal ditempatkan pada ketinggian 40cm dari dasar tangki digester yang

menunjukan batas maksimal pengisian bahan ke tabung digester. Tabung digester tidak

diisi sepenuhnya karena harus menyisakan ruang untuk pembentukan gas metana.

4.5 Pengujian Mesin Cacah

Pengujian dilakukan untuk mengetahui hasil cacahan dari masukan berupa eceng

gondok yang sudah bersih dari kotoran dan lumpur menjadi hasil potongan kecil - kecil.

37

Dari hasil pengujian didapat cacahan dengan potongan berukuran antara 1 cm sampai

dengan 6 cm.

Gambar 4.5. Hasil cacahan

Pengukuran arus pada motor listrik AC single phase :

a. Arus tanpa beban = 3.53 A.

Perhitungan daya ( P) = tegangan (V) x arus (I) = 220 x 3.53A = 776.6 W

b. Arus dengan beban = 4.01 A.

Perhitungan daya (P) = tegangan (V) x arus (I) = 220 x 4.01A = 882.2 W

Perhitungan pembayaran listrik

Harga 1 kwh = Rp 1090,- ( untuk tarif golongan 1300 VA)

a. Lama pemakaian mesin = 1 jam ( pertama kali pengisian )

Tarif listrik yang harus dibayar = 0,8822 kwh x 1 jam x Rp 1090 = Rp 961,6

b. Lama pemakaian mesin 20 menit (pemakaian untuk pengisian kontinyu)

Tarif listrik yang harus dibayar = 0,8822 kwh x 0.33 jam x Rp 1090 = Rp 317,3

Jika pemakaian mesin dengan pemasukan eceng gondok baru 2 hari sekali maka dalam

sebulan pemakaian mesin pencacah sebanyak 15x.

Tarif listrik dalam 1 bulan yang harus dibayar = Rp 317.32 x 15 = Rp 4.759,91

Dengan volume 289 liter digester mampu digunakan untuk memasak selama 1 jam per

hari.

Harga tabung elpiji 3 kg adalah Rp 16.000 . Jika diasumsikan penggunaan untuk

memasak selama 1 jam per hari, maka akan habis dalam waktu rata – rata 2 minggu.

Sehingga dalam pemakaian selama 1 bulan membutuhkan 2 tabung elpiji = Rp 16.000,-

x 2 = Rp 32.000,-

38

4.6 Pengujian Hasil Biogas

Pengujian ini dilakukan dengan mencacah eceng gondok utuh yang sudah bersih

dari kotoran dan lumpur kemudian dicampur air dengan perbandingan 1:1. Eceng

gondok yang tercacah dan dicampur air tertampung pada tabung digester untuk

selanjutnya melalui tahap fermentasi. Pada tahap fermentasi ini akan terjadi

pembentukan gas biogas (metana). Lama fermentasi tergantung suhu pada tabung

digester, semakin panas suhu maka akan semakin cepat proses fermentasi. Pada

perancangan ini menggunakan passive solar heat yang terbuat dari akrilik yang

menutupi tabung digester agar panas yang masuk dapat tersimpan. Proses fermentasi

berlangsung selama 2 minggu dengan tabung digester terkena panas matahari pada

siang hari.

Terdapat monitoring sensor gas yang menunjukan kadar gas metana yang

dihasilkan. Kadar gas metana setelah 2 minggu akan menunjukan >640 ppm.

Selanjutnya dilakukan uji pembakaran gas metana dengan membuka keran udara sedikit

dan dinyalakan dengan korek api. Gas metana dapat terbakar dan menunjukan nyala api

berwarna biru seperti pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Pengujian biogas

Tahapan yang dilakukan untuk pengujian adalah sebagai berikut :

1. Pengujian sensor masukan pada corong pencacah eceng gondok dilakukan

dengan memberikan eceng gondok yang akan menghalangi sensor

photodioda. Sensor photodioda akan selalu menerima sinar inframerah

sehingga sistem tidak mendeteksi adanya halangan dan mesin pencacah

mati. Mesin pencacah akan hidup jika sinar infrared yang selalu diterima

39

sensor photodioda terhalang oleh eceng gondok. Sehingga mikrokontroler

akan menyalahan mesin pencacah.

2. Pengujian level air dengan menghidupkan sistem pada alat yang dirancang

kemudian memasukan eceng gondok kedalam mesin pencacah. Untuk

digester kosong akan menunjukan ruang kosong pada nilai 54 cm. setelah

melakukan pencacahan eceng gondok maka terlihat nilai ruang kosong

semula 54 cm akan berkurang menjadi 50cm , 40cm, 30cm dan seterusnya

hingga batas ruang kosong maksimal yang ditentukan pada digester adalah

18 cm.

3. Pengujian sensor gas dengan pembacaan nilai tegangan pada kaki keluaran

sensor kemudian dikonversi menjadi nilai ADC didalam program

mikrokontroler. Batas nilai ADC tertentu menunjukan kadar gas metana

yang dideteksi. Perubahan kadar gas metana yang ditunjukan pada layar

LCD adalah >40 ppm, >80ppm, >160ppm, >320ppm,>640ppm.

4. Pengujian snsor tekanan dengan pembacaan nilai tegangan pada kaki

keluaran sensor tekanan. Kemudian menggukanan persamaan

transferfunction yang terdapat pada datasheet sensor tekanan untuk

mengkonversi nilai tegangan menjadi nilai tekanan dalam satuan kPa.

5. Pengujian sensor suhu dilakukan pada tabung digester. Pada awal

pemasukan bahan campuran berupa eceng gondok , air, dan kotoran sapi

terdeteksi nilai tegangan pada kaki keluaran IC penguat instrumentasi sensor

termokopel. Selanjutnya nilai tegangan tersebut dikonversi menjadi nilai

ADC pada mikrokontroler yang kemudian diolah menjadi nilai suhu yang

tertampil pada layar LCD. Nilai tegangan dan suhu dapat dilihat pada tabel

yang terdapat pada datasheet termokopel.

6. Pembentukan gas metana terjadi setelah 2 minggu dengan kondisi digester

selalu terkena panas matahari. Jika cuaca mendung dan hujan , pembentukan

gas metana menjadi lebih lama yaitu bisa mencapai 3-4 minggu.

7. Setelah gas metana mencapai kadar >640 ppm, gas tersebut bisa digunakan

untuk bahan bakar.

40

Berdasarkan dari hasil pengujian yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan

bahwa skripsi ini telah memenuhi spesifikasi yang telah diajukan antara lain sebagai

berikut:

1. Menggunakan mikrokontroler sebagai pengendali utama.

2. Alat ini dapat mengukur ketinggian air, mengetahui gas metana dan mengetahui

suhu pada tabung fermentasi, dan mengukur tekanan udara pada tabung

penyimpanan gas.

3. Terdapat indikator dari LED untuk mengetahui keluaran sensor-sensor dan

buzzer alarm.

4. Dimensi alat 160 cm x 100 cm x 120 cm (Panjang x Lebar x Tinggi ).

5. Mempunyai kapasitas penampungan tangki fermentasi kurang lebih sebesar 250

liter.

6. Menggunakan jala-jala listrik PLN untuk mencatu mesin pencacah dan sistem

kontrol.

7. Masukan alat berupa eceng gondok yang sudah bersih dari lumpur, air dan

kotoran ternak.

8. Keluaran alat berupa biogas (gas metana) dan limbah sisa hasil fermentasi

(slurry atau kompos basah )

9. Menggunakan mesin pencacah dengan daya 200 Watt AC 220/50Hz dengan

kecepatan putar 2800 rpm.

Spesifikasi nomor 4 dimensi alat tidak terpenuhi karena ada penggantian mesin

listrik AC yang mengakibatkan dimensi menjadi lebih besar dari pengajuan

spesifikasi awal.

Sedangkan untuk spesifikasi nomor 9 tidak terpenuhi karena semula

perancangan ingin menggunakan mesin listrik AC berdaya 200 Watt pompa air

untuk mencacah masukan eceng gondok. Ternyata mesin tersebut tidak kuat untuk

mencacah dan mesin menjadi panas. Sehingga penggunaan mesin listrik AC diubah

menjadi mesin listrik AC type single phase ½ HP dengan kecepatan 1430 rpm.

Setelah penggantian, pencacah dapat bekerja dengan baik dan hasil cacahan berupa

potongan kecil 1 - 6 cm.