Rancang Bangun Sistem Pemantau Suhu Kelembaban

Konsentrasi Gas Metan Terhadap Tanaman Padi

(Skripsi)

Oleh

M. Havif

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2017

ABSTRAK

Rancang Bangun Sistem Pemantau Suhu Kelembaban Konsentrasi Gas Metan

Pada Tanaman Padi

Oleh

M. Havif

Lahan sawah dengan kondisi tergenang (anaerob) merupakan salah satu sumber emisi

gas metan (CH4) terbesar. Diketahui bahwa tanaman padi berperan aktif dalam

pelepasan emisi gas metan ke atmosfer. Lebih dari 90% metan diemisikan melalui

jaringan parenkim dan ruang interseluller tanaman padi, sedangkan kurang dari 10%

sisanya melalui gelembung air. Salah satu upaya yang dilakukan untuk mengatasi

permasalahan diatas, yaitu dengan membuat sebuah alat ukur pemantau gas metan suhu

dan kelembaban pada tanaman padi. Didapatkan data hasil pengujian dengan rata-rata

suhu 40,960C dan rata-rata kelembaban 40,82% sedangkan rata-rata gas metan 9396

ppm (part per million). Berdasarkan data yang didapat bahwa perubahan suhu dan

kelembaban juga sangat mempengaruhi gas metan yang ada pada tanaman padi.

Kata kunci : Tanaman Padi, sensor gas metan, sensor suhu, sensor kelembaban,

Arduino UNO

ABSTRACT

Design of Temperature Monitoring System for Humidity Concentration of

Methane Gas in Rice Plant

By

M. Havif

Flooded rice field (anaerobic) is one of the largest methane gas (CH4) emission

sources. It is known that rice plants (oriza sativa) play an active role in the release of

methane gas emissions into the atmosphere. More than 90% of methane is emitted

through parenchymal tissue and interseluller space of rice plants, while less than 10%

of the remainder pass through water bubbles. One of the efforts made to overcome the

problem above, namely by making a monitoring device as methane gas temperature

and humidity measurement for rice plant. Test result on the first day with average

temperature 40,960C and average humidity 40,82% mean methane gas 9396 ppm ( Part

per million). Based on the data obtained that changes in temperature and humidity also

greatly affect the existing methane gas in rice plants.

Keywords: Rice plant, methane gas sensor, temperature sensor, humidity sensor,

Arduino UNO

:aff,Ifi.'I:S,!urajglp@prg..!u["iu,g .' ]

$?.llr!8iI

. rl :. '.'ir :' : .:lt:i..:.' :

lr,."i.:

_ ..1 .; j.:

t11r,$ipuqlsgns.

tIgZ srusnEv g1 'Eundtuel r?pu"g

'nBlreq Eua( um:1nq

I€nses r$[rrus l"uorp €lpesreq e(es eleu rsuoq spp edes use1eftxed ellqedy

1rlpues efes pnqrp p1 1sd5r1s e,raqeq elnd

ue1ep,(uaur e(es n$ ulelas 'e1e6nd reuep tllelsp rp uq$qos1p Eue,t eueureEeqes

rur q€sgu urspp sllnuel usnco trel Euero uernrqreilp nslu slJnuel Eue;( pdepued

nup e.&u1 pdeprel rypp uEn[ er(us umqu1oEusdes uep .u1u1 Euaro usrulullp

qeurad Eue ufrerl pdepret IeHl gul 1sdp1s ",rqeq

ue:pp,(ueur efus rur ueEueq

tVYIYANUf,d TYUNS

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tanjung Karang, Bandar

Lampung pada tanggal 02 Oktober 1993, anak kedua

dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Arif dan

Ibu Tiswa Kencana.

Jenjang pendidikan yang ditempuh penulis dimulai

dari SDN 2 Harapan Jaya Sukarame Bandar

Lampung pada tahun 1999 – 2005, SMP PGRI 6

Bandar Lampung pada tahun 2005 – 2008, dan SMK

BLK Sukarame Bandar Lampung pada tahun 2008 – 2011.

Penulis diterima sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Lampung pada tahun 2011 melalui jalur Program Penerimaan

Mahasiswa Peluasan Akses Pendidikan (PMPAP). Selama menjadi mahasiswa

penulis aktif di organisasi FOSSI FT pada tahun 2012 – 2015. Pada periode 2013 –

2014 penulis akrif di organisasi BIROHMAH dan pada tahun 2012 – 2014 penulis

juga aktif di organisasi Himpunan Mahasiswa Elektro.

Dalam masa kuliah, penulis pernah melaksanakan Kerja Praktik (KP) di PT.

Pertamina Refinery Unit III Plaju dalam jangka waktu satu bulan. Dalam

melaksanakan Kerja Praktik, Penulis menyelesaikan Kerja Praktik dengan menulis

sebuah laporan yang berjudul : Sistem Kerja Level Switch High - High Sebagai

Shutdown Pakcage Boiler Pb-2011 Ua Pt. Pertamina Refinery Unit Iii Plaju.

PERSEMBAHAN

Segala Puji hanya bagi-MU ALLAH SWT atas segala nikmat dan karunia yang Engkau berikan sehingga ku dapat menyelesaikan

sekecil karya yang ku persembahkan untuk :

Kedua Orang Tua Ku Tercinta

ARIF DAN TISWA KENCANA

Terima kasih atas segala yang kalian berikan, semua pengorbanan, dukungan, kasih sayang dan cinta yang telah kalian berikan

kepadaku serta doa-doa yang kalian panjatkan untuk kebaikan ku

Kakak dan Adik ku tersayang :

MAYANG SARI DAN RAFLI AKBAR

Terima kasih atas dukungan yang di berikan selama ini, semoga ALLAH selalu menjaga kita dalam kebaikan. Serta sahabat yang

selalu memberikan ku motivasi

MOTO

“Allah tidak membebani seseorang diluar kemampuannya” (Al-Baqarah: 286)

“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”

(QS. Alam Nasyroh: 5)

Mendaki puncak itu cukup sulit tetapi bertahan pada puncak itu lebih sulit.

Teruslah melangkah walaupun engkau harus tertitah titah karena pasti akan sampai tujuan tapi janganlah berpikir sejenak saja untuk berhenti.

(MH)

SANWACANA

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-

Nya, sehingga dapat diselesaikan skripsi yang berjudul “ Rancang Bangun Sistem

Pemantau Suhu Kelembaban Konsentrasi Gas Metan Terhadap Tanaman

Padi” sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar sarjana teknik. Shalawat dan

salam semoga senantiasa tercurah kepada nabi besar Muhammad SAW, keluarga,

sahabat, serta umatnya yang senantiasa istiqomah di jalan-Nya.

Disadari sepenuhnya bahwa kemampuan dan pengetahuan penulis terbatas, maka

adanya bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak sangat membantu dalam

menyelesaikan skripsi ini. Pada kesempatan ini disampaikan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua penulis, Bapak Arif dan Ibu Tiswa Kencana tercinta terima

kasih atas dukungan moril, materil dan doa sehingga penulis biasa

menyelesaikan penelitian dan studi di Teknik Elektro.

2. Bapak M. Komarudin, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Utama,

terimakasih atas bimbingannya selama ini, nasihat-nasihat yang sangat

bermanfaat dan segala ilmu yang begitu banyak yang telah diberikan.

3. Ibu Dr. Ir. Sri Ratna Sulistiyanti, M.T. selaku Dosen Pembimbing Pendamping,

terimakasih atas bimbingannya selama ini, nasihat-nasihat yang sangat

bermanfaat dan segala ilmu yang begitu banyak yang telah diberikan.

5. Bapak Dr. Helmy Fitriawan, S.T.,M.Sc. selaku Dosen Penguji yang telah

banyak memberikan ilmu, kritik dan saran yang membangun dalam

penyelesaian skripsi ini.

6. Ibu Dr. Ing Melvi, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik.

7. Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Lampung

8. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Universitas lampung.

9. Bapak Dr. Herman Halomoan Sinaga, S.T., M.T. selaku Sekretaris Jurusan

Teknik Elektro Universitas Lampung.

10. Seluruh Dosen Teknik Elektro yang telah berbagi banyak ilmu, pengetahuan

dan pengalaman kepada penulis.

11. Seluruh staf administrasi Jurusan Teknik Elektro dan staf administrasi Fakultas

Teknik Universitas Lampung.

12. Ryan Noferiawan dan Arosiq, Restu yang berjuang bersama. Terima kasih

untuk motivasi, semangat, doa dan dukungannya.

13. Teman-teman FOSSI FT yang selalu memberi semangat dalam kebaikan.

14. Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro 2011 dan adek-adek tingkat, terima

kasih atas kebersamaan, semangat, cerita-cerita manis dan masa-masa sulit

yang pernah kita lewati bersama.

15. Semua pihak yang telah membantu serta mendukung dari awal kuliah hingga

terselesaikannya tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan, akan

tetapi besar harapan saya semoga skripsi yang sederhana ini dapat berguna dan

bermanfaat bagi kita semua. Aamiin.

Bandar Lampung, 18 Agustus 2017

Penulis,

M. Havif

i

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI .................................................................................................. i

DAFTAR TABEL ......................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vi

I. PENDAHULUAN

II. TINJAUAN PUSTAKA

.......................................................................... 12 2.3.1 Pin Arduino

.................................................. 7

..................................................... 9

2.1 Komoditas Padi (Oryza sativa)

2.2 LCD (Liquit Cristal Display)

2.3 Arduino ……………..................................................................10

1.1 Latar Belakang

1.2 Tujuan Penelitian ....................................................................... 4

........................................................................... 1

1.3 Manfaat Penelitian .................................................................... 4

1.4 Batasan Masalah ....................................................................... 4

1.5 Hipotesis ................................................................................... 5

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................... 5

III. METODOLOGI PENELITIAN

........................................................... 21

.................................................................................. 21

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

............................ 29

..................................................................................... 32

b. Mikrokontroller ...................................................................... 37

c. LCD ........................................................................................ 38

2.3.2 Input dan Output .................................................................. 12

2.3.3 Power .................................................................................... 12

2.4 Sensor TGS 2611 ....................................................................... 13

2.5 Sensor DHT 11 .......................................................................... 16

2.6 Gas Metan (CH4) Sebagai Gas Rumah Kaca ............................ 18

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

3.2 Alat dan Bahan

3.3 Metode Penelitian ............................................................................. 22

3.5 Perancangan Perangkat Keras

3.6. Pengujian Sensor Suhu

3.7. Pengujian Sensor Kelembaban

................................................................... 28

3.9 Pembuatan Laporan .......................................................................... 28

3.8. Analisa dan Kesimpulan

............................................................ 25

....................................................................... 26

........................................................... 27

3.4 Perancangan Sistem ........................................................................... 24

3.2.1 Peralatan Instrumen dan Komponen Elektronika ............... 213.2.2 Alat dan Bahan................................................................... 22

3.3.1 Diagram Alir Penelitian ............................................................ 23

4.1 Hasil Penelitian ................................................................................ 29

4.1.1 Alat Ukur Gas Metan Suhu dan Kelembaban

4.1.2 Prinsip Kerja Alat .................................................................. 31

a. Sensor

iii

............................................................................... 39

................................................................... 41

....................................................... 45

..................... 47

V. KESIMPULAN DAN SARAN

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 64

LAMPIRAN ................................................................................................... 66

4.2 Pengujian Sensor

4.2.2 Kalibrasi Sensor Suhu

4.2.5 Pengujian Sensor Kelembaban Terhadap Tegangan

4.2.4 Kalibrasi Sensor Kelembaban

4.2.3 Pengujian Sensor Suhu Terhadap Tegangan ............................ 43

4.2.1 Pengujian Sensor Gas Metana ................................................. 39

4.3.1 Pengujian Sensor Suhu ............................................................ 52

4.3.2. Pengujian Sensor Kelembaban ............................................... 55

4.3.3 Pengujian Sensor Gas Metana ................................................. 58

5.2 Saran ............................................................................................... 63

5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 62

4.3. Pengujian Keseluruhan Sistem ...................................................... 51

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar

2.1. LCD 2 x 16 ............................................................................................... 10

2.2. Mikrokontroler Arduino ........................................................................... 11

2.3. Power Supply Arduino Port ...................................................................... 13

2.4. Bentuk Fisik Sensor Gas TGS 2611.......................................................... 14

2.5. Sensitivitas Sensor Gas TGS 2611 ............................................................ 16

2.6. Sensor DHT 11 .......................................................................................... 17

3.1. Diagram Alir Penelitian ............................................................................ 23

3.2. Diagram Alir Perancangan Sistem ........................................................... 24

3.3. Blok Diagram Sistem ............................................................................... 25

3.4. Metode Pengujian Sensor Suhu ............................................................... 26

3.5. Metode pengujian sensor kelembaban ..................................................... 27

4.1. Realisasi Alat ........................................................................................... 29

4.2. Skematik Alat .......................................................................................... 30

4.3. Rangkain Skematik Alat Ukur ................................................................. 31

4.4. Bentuk fisik sensor gas TGS 2611 ........................................................... 33

4.5. Prinsip Kerja Sensor TGS 2611 ............................................................... 35

4.6. Arduino Sebagai Pemrosesan ................................................................... 37

v

4.7. Tampilan LCD ......................................................................................... 38

4.8. Pengujian Sensor Gas Metan .................................................................. 40

4.9. Kalibrasi Sensor Suhu .............................................................................. 42

4.10. Grafik Perbandingan Suhu ..................................................................... 45

4.11. Kalibrasi Sensor Kelembaban ................................................................ 46

4.12. Grafik Perbandingan Kelembaban ......................................................... 49

4.13. Pengambilan Data Pada Tanaman Padi .................................................. 51

4.14. Grafik Hasil Pengukuran Suhu Hari Pertama ........................................ 52

4.15. Grafik Hasil Pengukuran Suhu Hari Kedua ........................................... 53

4.16. Grafik Hasil Pengukuran Suhu Hari Ketiga ........................................... 54

4.17. Grafik Hasil Pengukuran Kelembaban Hari Pertama ............................ 55

4.18. Grafik Hasil Pengukuran Kelembaban Hari Kedua ............................... 56

4.19. Grafik Hasil Pengukuran Kelembaban Hari Ketiga ............................... 57

4.20. Grafik Hasil Pengukuran Gas Metan Hari Pertama ............................... 58

4.21. Grafik Hasil Pengukuran Gas Metan Pada Hari Kedua ......................... 59

4.22. Grafik Hasil Pengukuran Gas Metan Hari Ketiga .................................. 61

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel

4.1. Data Hasil Pengujian Gas Metan ............................................................. 40

4.2. Hasil Kalibrasi Suhu Sensor DHT 11 dan Krisbow KW06-291 .............. 43

4.3. Hasil Pengujian Sensor Suhu Terhadap Tegangan .................................. 44

4.4. Hasil Kalibrasi Sensor Kelembaban ........................................................ 47

4.5. Hasil Pengujian Sensor Kelembaban ....................................................... 48

4.6. Jumlah X2, Y2, XY Regresi Linier ........................................................... 50

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Masalah lingkungan yang pada saat ini menjadi salah satu isu paling sering

dibahas baik oleh pemerintahan, peneliti maupun badan organisasi di tingkat

internasional, nasional maupun lokal adalah perubahan iklim akibat pemanasan

global. Sebagaimana yang tertera dalam Undang-Undang No. 32 Tahun 2009

Tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup, pemanasan global

menjadi salah satu aspek penting yang ditekankan Undang-Undang lingkungan,

bahwa pemanasan global yang semakin meningkat mengakibatkan perubahan

iklim sehingga memperparah penurunan kualitas lingkungan hidup. Ditambah lagi

dengan perpres No.61 tentang Rencana Aksi Nasional Penurunan Emisi Gas

Rumah Kaca. Hal ini menunjukan bahwa perubahan iklim merupakan masalah

serius yang harus segera ditangani. Perubahan iklim yang diakibatkan langsung

atau tidak langsung oleh aktivitas manusia menyebabkan perubahan komposisi

atmosfer secara global dan perubahan variabilitas iklim alamiah yang teramati

pada kurun waktu yang dapat di bandingkan[1].

2

Gas-gas penyebab pemanasan global di atmosfer bumi disebut Gas Rumah Kaca

(GRK). GRK yaitu gas-gas di atmosfer yang memiliki potensi untuk menghambat

radiasi sinar matahari yang dipantulkan oleh bumi sehingga menyebabkan suhu di

permukaan bumi menjadi hangat. United Nations Framework Convetion on

Climate Change (UNFCCC) (2010) dalam konvensi PBB (Perserikatan Bangsa

Bangsa) mengenai perubahan iklim menyatakan bahwa terdapat enam jenis gas

yang tergolong gas rumah kaca, yaitu : Karbon Dioksida (CO2), Methan (CH4),

Dinitro Oksida (N2O), Hydrochlorofluorocarbons (HCFC) Sulfurheksfluorida

(SF6) Perfluorkarbon (PFC), dan Chlorofluorocarbons (CFC). Diantara ke enam

GRK tersebut, CH4 adalah kontributor GRK kedua tersebut pemanasan iklim

global. Molekul gas metan (CH4) memiliki potensi 20-30 kali lebih kuat dari CO2

[1].

Gas metan merupakan salah satu GRK yang semakin meningkat tajam di atmosfer

dan telah memberikan kontribusi terhadap pemanasan global sampai saat ini.

Konsentrasi CH4 bertambah sangat nyata pada periode 1750-1992, terutama sejak

1960-an yaitu 145%. Berdasarkan laporan ADB-GEF-UNDP dalam Rahardjo

2010, padi sawah menyumbang 76% dari total gas metan yang diemisikan dari

sektor pertanian. Budidaya padi menghasilkan gas metan terbanyak yaitu 2,57

Tg/tahun. 58% emisi gas metan dari budidaya padi sawah berasal dari pulau Jawa.

15,9% dari Jawa Tengah. Kondisi di atas diperparah lagi dengan pemupukan

(terutama pupuk N dan pupuk organik) yang kurang seimbang. Pemupukan yang

3

tidak berimbang ini menimbulkan kontribusi lahan sawah sebagai penghasil metan

semakin meningkat.

Lahan sawah dengan kondisi tergenang (anaerob) merupakan salah satu sumber

emisi gas metan (CH4) terbesar. Diketahui bahwa tanaman padi berperan aktif

dalam pelepasan emisi gas metan ke atmosfer. Lebih dari 90% metana diemisikan

melalui jaringan parenkim dan ruang interseluler tanaman padi, sedangkan kurang

dari 10% sisanya melalui gelembung air. Dinamika emisi gas CH4 berkaitan erat

dengan potensial redoks dalam tanah, masukan pupuk dan tingkat penggenangan.

Pemupukan intensif disertai air yang tergenang sangat ideal bagi proses

dekomposisi anaerobic di lahan sawah, sehingga berlangsung reaksi

metanogenesis oleh bakteri metanogenik. Oksidasi CH4 dilakukan oleh berbagai

macam bakteri metanotrof seperti : Methylobacter luteus, Methylosinus

trichosporium, Methylococcus capsulatus [1].

Gas metana (CH4) merupakan salah satu penyebab utama terjadinya efek rumah

kaca, sehingga tingkat konsentrasi gas metana yang dihasilkan dari lahan sawah

dengan kondisi tergenang (anaerob) harus selalu diketahui. Data konsentrasi gas

metana (CH4) sulit didapatkan, karena saat ini peralatan untuk mengukur tingkat

konsentrasi gas metana (CH4) sangat terbatas. Proses pengukuran pun masih

terjadi human error, sehingga perlu dikembangkan terobosan teknologi guna

memenuhi kebutuhan data konsentrasi gas metana (CH4) secara tepat. Salah satu

upaya yang dilakukan untuk mengatasi permasalahan diatas, yaitu dengan

4

membuat sebuah alat ukur. Penelitian ini, dirancang dan dibuat suatu sistem

pengukuran gas metana (CH4) pada tanaman padi menggunakan sensor TGS 2611.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui produksi emisi gas metan dari tanaman padi.

2. Merancang dan membuat alat mengukur gas metan pada tanaman padi dengan

sensor gas TGS 2611 dan sensor DHT11.

1.3 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai upaya peningkatan

produksi pendapatan petani dan untuk mengetahui kandungan gas metan yang ada

pada tanaman padi.

1.4 Batasan Masalah

Agar penelitian ini lebih fokus secara mendalam ke arah yang diharapkan, maka

batasan-batasan masalah pada laporan Skripsi adalah sebagai berikut :

1. Membahas bagaimana perancangan sistem pemantau gas metan, suhu dan

kelembaban dengan Arduino Uno.

2. Membahas sistem pengukuran sensor TGS2611 dan sensor suhu, kelembaban

DHT11.

3. Tidak membahas perbandingan alat ukur gas metan yang telah distandarkan.

5

1.5 Hipotesis

Dari permasalahan yang timbul, alat ini dapat digunakan untuk membantu sebagai

sarana pengukuran nilai gas, suhu dan kelembaban dalam upaya peningkatan hasil

panen produksi padi dan memudahkan petani dalam mengetahui kandungan gas

metan, suhu dan kelembaban yang ada pada tanaman padi.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika Penulisan Skripsi ini, disusun menjadi beberapa bab. Susunan

sistematika tersebut antara lain adalah :

BAB I PENDAHULUAN

Menjelaskan tentang latar belakang permasalahan, tujuan

dilakukannya penelitian, manfaat penelitiaan, hipotesis, dan

sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bagian ini berisi tentang teori-teori tanaman padi, LCD 2x16, sensor

TGS2611, sensor DHT11, Arduino Uno dan lain-lain yang digunakan

dalam menyelesaikan penelitian ini.

6

BAB III METODE PENELITIAN

Bagian ini menjelaskan metode yang digunakan dalam proses

perancangan dan pembuatan alat, diantaranya waktu dan tempat

penelitian, alat dan bahan, pembuatan alat dan pengujian sistem.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bagian ini berisi tentang hasil pengujian dan pembahasan tentang data-

data yang diperoleh dari pengujian alat.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menyimpulkan semua kegiatan dan hasil-hasil yang diperoleh

selama proses perancangan dan pembuatan alat. Diberikan juga saran-

saran yang perlu di pertimbangkan dalam upaya pengembangan alat

lebih lanjut.

DAFTAR PUSAKA

LAMPIRAN

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Komoditas Padi (Oryza sativa)

Sesuai dengan asalnya, padi merupakan lahan basah, tetapi adaptasi tanaman ini

telah mampu menghasilkan varietas yang tumbuh di lahan kering (padi gogo).

Namun, daerah utama penghasil beras di berbagai belahan dunia adalah daerah

padi lahan basah atau daerah tanah sawah.

Tanaman padi termasuk golongan tanaman semusim. Bentuk batangnya bulat dan

berongga, daunnya memanjang seperti pita yang berdiri pada ruas-ruas dan antara

ruas yang satu dengan yang lainnya dipisahkan oleh buku. Pada tiap buku, duduk

sehelai daun. Pada buku-buku yang terletak paling bawah, maka ketiak yang

diantara ruas batang dan upih daun tumbuh menjadi batang sekunder yang serupa

dengan batnag primer. Batang-batang sekunder ini nantinya akan menghasilkan

batang tertier, dst. Peristiwa ini disebut pertunasan atau menganak [1].

Padi termasuk dalam suku padi-padian atau poaceae (sinonim Graminae atau

Lumifloare). Adapun klasifikasi ilmiah padi (Oryza sativa) sebagai berikut :

8

Kingdom : Plantae

Devisio : Magnoliophyta

Classis : Monocotylae

Ordo : Poales

Familia : Poaceae

Genus : Oryza

Spesies : Oryza sativa L

Muhamad 2010 dalam bukunya menyebutkan bahwa ada riga stadia umum proses

pertumbuhan tanaman padi dari awal penyemaian hingga pemanenan :

1. Stadia vegetatif : dari perkecambahan sampai terbentuknya bulir. Pada varietas

padi berumur pendek (120 hari) stadia ini lamanya sekitar 55 hari, sedangkan

pada varietas padi berumur panjang (150 hari) lamanya sekitar 85 hari.

2. Stadia reproduktif : dari terbentuknya bulir sampai pembungaan. Pada varietas

berumur pendek maupun berumur panjang lamanya adalah sekitar 35 hari.

3. Stadia pembentukan gabah atau biji : dari pembungaan sampai pemasakan biji.

Lamanya stadia sekitar 30 hari, baik untuk varietas padi berumur pendek

maupun berumur panjang.

Pertanaman padi sawah ditengarai sebagai penyumbang CH4, sekaligus sebagai

sistem produksi yang akan terkena dampak negatif perubahan iklim global.

9

Tuduhan bahwa padi sawah penyumbang emisi metan akan lebih berat

berdasarkan kecenderungan yang terjadi di lapangan [1].

Yagi and Minami dalam wihardjaka 2007 mengemukakan bahwa tanaman padi

merupakan sumber pelepas gas metan dengan dugaan 25-170 Tg CH4/tahun. Pada

lahan sawah tergenang, metanogenesis diuntungkan oleh kondisi anoksik atau

kondisi anaerob, ketersediaan bahan organik dari akar sisa jerami, dan biomasa

fotosintetik tanaman air, pH tanah mendekati netral, suhu tanah berkisar 20-30oC

selama pertumbuhan tanaman padi. Tanaman padi tidak hanya sebagai media fluks

CH4, namun eksudat akar yang terdegradasi memungkinkan sebagai pembentukan

CH4, terutama pada saat berakhirnya fase pertumbuhan tanaman. Hal ini didukung

oleh pernyataan Bachelet and Neue 1993 bahwa eksudat akar merupakan bahan

organik yang merupakan salah satu sumber energi bagi bakteri metanogen.

2.2 LCD (Liquit Cristal Display) 2x16

LCD (Liquit Cristal Display) adalah suatu display dari bahan cairan Kristal yang

pengoperasiannya menggunakan sistem dot matriks. LCD banyak digunakan

sebagai display dari alat – alat elektronik seperti kalkulator, multitester digital, jam

digital dan sebagainya.

10

Gambar 2.1 LCD 2x16[2]

Secara umum, LCD dapat dikelompokan menjadi dua macam yaitu text LCD dan

graphic LCD. Text LCD ialah LCD yang hanya mampu menampilkan huruf dan

angka, sedangkan graphic LCD ialah LCD yang dapat menampilkan titik, garis,

dan gambar. Text LCD sebenarnya graphic LCD yang dilengkapi tabel angka dan

huruf serta disederhanakan sistemnya sehingga mempermudah para pengguna

dalam menampilkan huruf dan angka.

2.3 Arduino

Arduino adalah pengendali mikrokontroler single-board yang bersifat open-source,

diturunkan dari wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan

elektronik berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor AtmelAVR dan

softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Arduino merupakan platform

hardware untuk membuat purwarupa peralatan elektronik interaktif berdasarkan

hardware dan software yang fleksibel dan mudah digunakan. Diprogram

11

menggunakan bahasa pemrograman Arduino yang memiliki kemiripan Syntax

dengan Bahasa Pemrograman C.

Arduino menggunakan Mikrokontroler yang dirilis oleh Atmel sebagai basis,

beberapa individu/perusahaan membuat clone-arduino dengan menggunakan

Mikrokontroler lain dan tetap kompatibel dengan Arduino pada level hardware.

Untuk fleksibilitas, program dimasukkan melalui bootloader yang terdapat opsi

untuk mem-bypass bootloader dan menggunakan downloader untuk memprogram

Mikrokontroller secara langsung melalui port ISP.

Gambar 2.2 Mikrokontroler Arduino [7]

12

2.3.1 Pin Arduino

Arduino menyediakan 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin input analog dan 14

pin digital input/output. Untuk 6 pin analog difungsikan sebagai output

digital tambahan terdapat 14 pin yang sudah tersedia. Pengubahan pin analog

menjadi digital cukup dengan mengubah konfigurasi pin pada program.

Dalam board kita dapat melihat pin digital diberi keterangan 0-13, jadi untuk

menggunakan pin analog menjadi output digital, pin analog yang pada

keterangan board 0-5 kita ubah menjadi pin 14-19 dengan kata lain pin

analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16.

2.3.2 Input & Output

Setiap 14 pin digital pada Arduino dapat digunakan sebagai input atau output,

menggunakan fungsi pinMode, digitalWrite, dan digitalRead. Input/output

dioperasikan pada 5V. Setiap pin dapat menghasilkan atau menerima

maksimum 40mA dan memiliki internal pull-up resistor (disconnected oleh

default) 20-50K Ohm.

2.3.3 Power

Arduino Uno dapat disuplai langsung ke USB atau catu daya tambahan

dengan pilihan power secara otomatis yang berfungsi tanpa saklar. Kabel

eksternal (non-USB) menggunakan adaptor AC ke DC atau baterai dengan

konektor plug ukuran 2,1mm polaritas positif ditengah ke jack power di

13

board. Jika menggunakan baterai dapat disematkan pada pin GND dan Vin

di bagian power connector.

Gambar 2.3 Power Supply Arduino Port

Board Arduino dapat disuplai tegangan kerja antara 6-20V, apabila catu daya

dibawah tegangan standar 5V board tegangan akan tidak stabil, jika

dipaksakan ke tegangan regulator 12V board Arduino akan mengalami

overheat yang berujung kerusakan pada board. Tegangan yang

direkomendasikan antara 7-12V.

2.4 Sensor TGS 2611

Sensor gas TGS 2611 adalah sensor gas yang memiliki sensitifitas tinggi terhadap

adanya konsentrasi gas metan di sekitar sensor tersebut. Sensor gas TGS 2611 ini

akan memberikan perubahan resistansi apabila mendeteksi adanya gas metan di

sekitar sensor. Sensor gas TGS 2611 memiliki konsumsi arus yang rendah sehingga

14

dapat digunakan dalam waktu yang lama. Konsumsi arus utama dari sensor gas

TGS 2611 adalah bagian heater sensor yaitu 56 mA. Heater digunakan pada

pemanas internal dengan tujuan untuk menjaga elemen sensor pada suhu tertentu

yang optimal untuk pengukuran. Sensor gas TGS 2611 ini memiliki bentuk fisik

yang kecil sehingga dapat digunakan dalam peralatan detector gas yang praktis.

Sensor gas TGS 2611 ini membutuhkan sumber tegangan DC 5 volt yang

digunakan untuk mengoperasikan heater pada sensor gas dan memberikan output

perubahan tegangan dari perubahan resistansi pada sensor gas TGS 2611 tersebut.

a. b.

Gambar 2.4 Sensor TGS 2611. (a) Bentuk fisik sensor gas TGS 2611

(b) Rangkain dasar sensor Gas Metan[5]

15

Sensor ini membutuhkan 2 input tegangan yaitu,

1. Heater Voltage (VH) (5 ± 0,2 volt DC/ AC)

2. Circuit Voltage (Vc) (5 ± 0,2 volt DC/ AC)

Jangkauan deteksi gas Antara 500-10.000 ppm. Resistansi sensor (Rs) saat

konsentrasi metana 5000 ppm adalah 0.68⁓6,8 kΩ. Besar nilai R1 dipilih untuk

menjaga Power Dissipation (Ps) dibawah 15mW.

𝑃𝑆 =(𝑉𝑐 − 𝑉𝑟𝑙)2

𝑅𝑆 (2.1)

Dimana besarnya Rs dapat dihitung dari persamaan dibawah ini,

(2.2)

Sensitivitas sensor sebesar 0,6 ± 0,06 yang merupakan perbandingan rasio

𝑆 − 𝑅𝑠(9000𝑝𝑝𝑚)

𝑅𝑠(3000𝑝𝑝𝑚) (2.3)

Rs = Resistansi sensor

R0 = Resistansi sensor saat gas metan 5.000 ppm

Karakteristik sensitivitas dari sensor untuk jangkauan pengukuran 500 sampai

10.000 ppm dapat dilihat pada grafik dibawah ini,

16

Gambar 2.5 Sensitivitas sensor gas TGS 2611[4]

Pada grafik sensitivitas perbandingan antar resistansi sensor (Rs) dan resistansi

sensor saat mendeteksi metan pada 5.000 ppm (R0), terhadap konsentrasi gas 500

sampai 10.000 ppm, dapat dilihat bahwa sensor metan TGS 2611 sangat sensitiv

terhadap gas metan, hydrogen dan tidak mendeteksi gas-gas seperti udara, ethanol

dan iso-butanee.

2.5 Sensor DHT 11

DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di

sekitarnya. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama dengan Arduino. Memiliki

tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien

kalibrasi disimpan dalam OTP program memori, sehingga ketika internal sensor

mendeteksi sesuatu, maka modul ini menyertakan koefisien tersebut dalam

kalkulasinya, DHT11 ini termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai

17

dari respon, pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti-interference.

Ukurannya yang kecil, dan dengan tranmisi sinyal hingga 20 meter, dengan

spesipikasi : Supply Voltage: +5V, Temperature range : 0-50 oC error of ± 2 oC,

Humidity : 20-90%RH ± 5% RH error, dengan spesifikasi digital interfacing sistem.

Membuat produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasi-aplikasi pengukuran

suhu dan kelembaban.

Gambar 2.6 Sensor DHT 11 [4]

Spesifikasi dari DHT 11 adalah sebagai berikut :

i. Tegangan supply : + 5 Volt

ii. Range temperatur : 0 - 50 oC presisi pengukuran temperatur ± 2 oC

iii. Range kelembaban : 20 – 90% RH presisi pengukuran kelembaban

5%RH

iv. Output : Digital

18

2.6. Gas Metan (CH4) sebagai Gas Rumah Kaca

Emisi GRK adalah lepasnya GRK ke atmosfer pada suatu area tertentu dalam

jangka waktu tertentu. Tingkat emisi GRK adalah besarnya emisi GRK tahunan.

Perubahan iklim adalah berubahnya iklim yang diakibatkan langsung atau tidak

langsung oleh aktivitas manusia sehingga menyebabkan perubahan komposisi

atmosfer secara global dan selain itu juga berupa perubahan variabilitas iklim

adalah usaha pengendalian untuk mengurangi risiko akibat perubahan iklim

melalui kegiatan yang dapat menurunkan emisi/meningkatkan penyerapan GRK

dari berbagai sumber emisi.

Metan diproduksi secara alami dalam tanah melalui proses mikrobial. Proses

mikrobial alami ini berlangsung dalam kondisi anaerobik. Organisme tanah atau

metanogen dapat mengubah beberapa bahan organik tanah menjadi CH4 melalui

dua jalur berikut :

1) CH3COOH CH4 + CO2(g)

(Asam Asetat) (Metana) (karbondioksida)

2) CO2 + 4H2(g) CH4 + 2H2O

(karbondioksida) (Hidrogen) (Metana) (Air)

19

Emisi GRK ke atmosfer dari tanah sawah melibatkan berbagai proses

mikrobiologi. Sekelompok mikrobia metanogen, seperti Methanosarcina berperan

dalam degradasi senyawa organik kompleks. Metanogen ini merupakan penghasil

CH4 yang telah menjadi isu global beberapa tahun terakhir. Di zona perakaran

tanaman padi juga terdapat sekelompok mikroba lain yang berperan sebagai

metanotrof yang dapat mengoksidasi CH4 sebagai sumber karbon dan energinya.

Pelepasan CH4 dari tanah sawah ke atmosfer melalui tiga mekanisme, yaitu

melalui difusi, gelembung udara, dan melalui aerenkima tanaman yang terdapat

dalam jaringan tanaman padi. Pelepasan CH4 melalui aerenkima tanaman

merupakan media pengangkut yang paling utama, yang mencapai lebih dari 90%.

Emisi CH4 dipengaruhi oleh adanya perbedaan variabel internal yang meliputi

karakteristik tanah, varietas padi mikrobiologi tanah, sedangkan variabel eksternal

meliputi suhu tanah yang disebabkan radiasi surya, iklim, pengelolaan air

(irigasi/tadah hujan), dan pemupukan kandang.

Metan yang terbentuk dari proses dekomposisi bahan organik secara anaerob

merupakan salah GRK dengan efek 20-30 kali lipat dibandingkan dengan gas CO2.

Menurut L D Dany (2000) dalam sudarman (2010), gas metan yang dilepas ke

atmosfer sebagaian besar berasal dari aktivitas manusia (antropogenic) seperti

cara pengelolaan tanah dan irigasi, daripada hasil dari proses alami, termasuk

20

pembakaran biomasa dan beberapa kegiatan yang berasal dari dekomposisi bahan

organik dalam keadaan anaerob.[3]

Metan dikenal sebagai gas yang memiliki waktu tinggal di atmosfer selama 12

tahun. Selain tinggalnya yang lama, CH4 memiliki kemampuan memancarkan

panas 21 kali lebih tinggi dari pada CO2 sehingga mempunyai andil dalam

meningkatkan efek gas rumah kaca. Upaya untuk mengurangi atau mengendalikan

emisi gas metan atau gas rumah kaca lainnya dapat dilakukan dengan mengubah

ekosistem padi sawah dari sistem tergenang (anaerob) menjadi tidak tergenang.

III. METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di laboraturium Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Lampung, sedangkan waktu mulai dilaksanakan penelitian pada

bulan Mei 2016 sampai dengan penyelesaian penelitian pada bulan September

2016.

3.2 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang diperlukan pada penelitian Skripsi ini adalah sebagai

berikut :

3.2.1 Peralatan Instrumen dan Komponen Elektronika

Peralatan instrumen dan komponen elektronika yang diperlukan dalam

penelitian Skripsi ini adalah sebagai berikut :

1. Resistor

2. DHT 11

3. TGS 2611

4. Arduino Uno

22

5. LCD 2x16

6. Potensiometer

7. Panel surya

8. Data logger

3.2.2 Alat dan Bahan

1. PCB

2. Acrilic transparan

3. Bor PCB

4. Gerinda

5. Timah solder

6. Solder

7. Kabel penghubung

3.3 Metode Penelitian

Pada penelitian dan perancangan alat pemantau konsentrasi gas metan, suhu dan

kelembaban, adapun langkah-langkah kerja yang dilakukan dapat dilihat pada

Gambar 3.1.

23

3.3.2 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

24

3.4 Perancangan sistem

Pada tahap ini dilakukan perancangan sistem pemantauan. Pada Gambar 3.2

merupakan tahapan dalam pembuatan alat rancang bangun pemantauan gas

metan, suhu dan kelembaban. Hal ini dilakukan untuk memudahkan dalam

perancangan dan pembuatan Skripsi ini sehingga dapat dilaksanakan secara

sistematis.

Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan Sistem

25

3.5 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Perancangan blok diagram perangkat keras dibuat untuk mempermudah dalam

realisasi alat yang akan dibuat.

Gambar 3.3 Blok Diagram Sistem

Pembuatan sistem dimulai setelah semua komponen tersedia yaitu sensor gas

metan TGS 2611, sensor suhu dan kelembaban DHT 11. Sistem yang dibangun

terdiri atas pengiriman informasi berupa gas metan, suhu, kelembaban, serta

penerimaan informasi yang akan diproses pada mikrokontroller Arduino uno

dan semua data akan ditampilkan pada LCD.

26

3.6 Pengujian Sensor Suhu

Pengujian sensor DHT 11 yaitu menguji keakuratan sensor DHT 11 dalam

pengukuran suhu lingkungan dengan cara membandingkan nilai suhu yang

terukur oleh sensor dengan nilai suhu pada alat ukur Krisbow KW06-291.

Metode pengujian sensor suhu dengan cara variasi suhu yang diukur dengan

menggunakan heater berupa solder listrik.

Gambar 3.4 Metode Pengujian Sensor Suhu

Sensor kelembaban DHT 11 dan alat ukur Krisbow KW06-291 diletakkan pada

tempat yang sama yaitu dekat heater seperti Gambar 3.4 saat heater aktif maka

terjadi kenaikan suhu, kemudian nilai suhu pada alat ukur suhu Krisbow KW06-

291 dan sensor DHT 11 dibandingkan dan dimasukan ke dalam tabel pengujian.

27

3.7 Pengujian Sensor Kelembaban

Pengujian sensor DHT 11 yaitu menguji keakuratan sensor DHT 11 dalam

pengukuran kelembaban lingkungan dengan cara membandingkan nilai

kelembaban yang terukur oleh sensor dengan nilai kelembaban pada Krisbow

KW06-291. Metode pengujian sensor kelembaban dengan cara meletakkan air

dekat heater, sehingga kelembaban akan berubah karena kandungan uap air di

udara berubah. Keluaran dari DHT 11 berupa sinyal digital (1,0), sehingga

untuk pembacaan data sensor DHT 11 menggunakan mikrokontroler yang

mempunyai library khusus untuk sensor DHT 11. Adapun Gambar pengujian

kelembaban pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Metode pengujian sensor kelembaban

28

Sensor kelembaban DHT 11 dan Krisbow KW06-291 diletakkan pada tempat

yang sama yaitu dekat heater dan air seperti Gambar 3.5 saat heater aktif maka

terjadi kenaikan suhu dan kandungan uap air akan bertambah, sehingga

kelembaban akan mengalami perubahan. Nilai kelembaban yang terukur oleh

alat ukur Krisbow KW06-291 dan sensor DHT 11 disimpan pada tabel hasil

pengujian. Keluaran dari DHT 11 berupa sinyal digital (1,0), sehingga untuk

pembacaan data sensor DHT 11 menggunakan mikrokontroler yang

mempunyai library khusus untuk sensor DHT 11.

3.5 Analisa dan Kesimpulan

Analisa dilakukan dengan cara membandingkan hasil pengujian sistem ini baik

per bagian maupun secara keseluruhan dengan nilai yang diharapkan dari

literatur yang ada.

3.6 Pembuatan Laporan

Akhir dari tahap penelitian ini adalah pembuatan laporan dari semua kegiatan

penelitian yang telah dilakukan.

V. SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Berdasarkan hasil perancangan sistem pemantauan gas metan suhu dan kelembaban

yang telah dibuat, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Berdasarkan data yang didapat bahwasannya tanaman padi yang

menggunakan air tergenang menghasilkan gas metan yang cukup tinggi

yaitu dengan rata-rata 9000 ppm (part per million). Tanaman padi

menggunakan terasering merupakan salah satu cara untuk mengurangi

produksi gas metan.

2. Pada pengujian sistem pemantauan ini terbukti bahwa sensor DHT 11

berfungsi dengan baik sebagai pendeteksi suhu dan kelembaban dengan

nilai kesalahan rata-rata yang dihasilkan yaitu 0,15 0C dan 0,16 % RH.

3. Besaran emisi gas metan akan berbanding lurus dengan suhu dan

berbanding terbalik dengan kelembaban.

4. Pengukuran pada hari pertama memperoleh emisi gas metan terbesar

dibandingkan hari kedua dan hari ketiga.

5. Pengukurann pada hari kedua memperoleh nilai kelembaban terbesar

dibandingkan dari hari pertama dan hari ketiga.

63

5.2 Saran

Adapun saran yang dapat dilakukan untuk penelitian selanjutnya yaitu:

1. Pemilihan sensor harus diperhatikan lagi, dan seharusnya pada penelitian

ini sensor yang digunakan harus dapat mendeteksi konsentrasi gas dari 0

ppm agar sistem pemantauan gas dapat berjalan dengan baik.

2. Pada saat pengkalibrasian sensor, perlu adanya ruangan khusus

(laboratorium) yang berisikan gas dengan konsentrasi dapat diatur-atur

sesuai kebutuhan sehingga hasil pembacaan sensor lebih presisi terhadap

gas yang akan diukur menggunakan alat standar.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Prida, Aulia, 2013. Dinamika Emisi Metan (CH4) Pada Lahan Padi Sawah

Dengan Kombinasi Sistem Pengolaan Air. Universitas Sebelas Maret Surakarta.

[2] Ihsan, Muhammad Nur. 2016. Prototipe Sistem Pelanggaran Parkir Kendaraan

Berbasis Arduino. Jurusan Sistem Komputer Tangerang.

[3] Wahyudianto, Ikhwan. 2009. Perancangan dan Karakterisasi Sensor Gas

Metana pada Produksi Biogas. Jurusan Fisika ITS Surabaya.

[4] Muhammad Isra, Triyadana, Abdul Muid, Rismawan.2015. Jurnal Pendeteksi

Gas Lpg Dan Metana Dengan Sensor Tgs 2610 Dan Sensor Tgs 2611 Berbasis

Mikrokontroler Atmega328p. Jurusan Sistem Komputer, Fakultas MIPA

Universitas Tanjungpura.

[5] Apriliya, Kiki. 2016. Tugas Akhir Sistem Pemantauan Suhu Dan Kelembaban

Inkubator Telur Melalui Jaringan Global Sistem For Mobile Communication

Berbasis Short Message Service. Fakultas Teknik Universitas Lampung.

[6] Sidiq, Frida, Retno. Perangkat Sistem Pengukuran Konsentrasi Gass Metana

(CH4) Pada Biogas Dari Hasil Fermentasi Enceng Gondok (Eichornia

Crassipes) Berbasis Sensor TGS 2611. Jurusan Fisika Fakultas Sains dan

Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta.

[7] Fajar Kurniawan ,Osi Sabila, Leonardo Argita. 2014. Aplikasi Arduino Untuk

Pengatur Suhu Ruangan. Jurusan Elektro Politeknik Negeri Semarang