Gas Concentration Measuring-System (CH 4 , NH 3 , CO 2 ) Upon Cow Feces in an Encased-Space Based on Arduino Uno
Mu’hamad Asfi Romdon * , Dedy Hamdani, Rosane Medriati Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Bengkulu *Corresponding author: asfiromdon26@gmail.com
Abstract: The  goal  of  this  exploration  is  to  fabricate  an  estimating  instrument  for  perceiving  Methane, Smelling  salts,  and  Carbon  Dioxide  gas  concentrations  in  cow  feces  within  a  confined  space.  The feasibility of gas concentration detection devices using MQ-2 sensors, MQ-4 sensors, and Arduino Uno- based MQ-135 sensors will also be tested. This research relates to physics, particularly instrument physics. The research will employ hardware design, software design, and testing methodologies. The gas used for testing was produced from 500 grams of cow feces through three treatments: no treatment, addition of 50 grams of activated charcoal, and addition of 50 milliliters of EM4. The tool validation test was conducted by  three  experts,  and the  typical  worth  acquired  was  95.8%,  classified  as  entirely  achievable.  The experiment  yielded  the  highest  concentrations  of  CH4,  NH3,  and  CO2  gases  at  11:30  AM  (plus  EM4), 03:00 AM (plus EM4), and 24:00 AM (without treatment), respectively, with readings of 9.49 ppm, 26.89 ppm, and 4.57 ppm.
Keywords: Arduino uno, cow feces, MQ-2 sensor, MQ-4 sensor, MQ-135 sensor
Sistem Pengukur Konsentrasi Gas (CH 4 , NH 3 , CO 2 ) pada Feses Sapi dalam Ruang Tertutup Berbasis Arduino Uno
Abstrak: Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengembangkan  instrument  alat  ukur  konsentrasi  gas  Metana, Amonia, dan Karbondioksida pada feses sapi pada ruang tertutup, serta menguji kelayakan alat pendeteksi konsentrasi  gas  menggunakan  sensor  MQ-2,  sensor  MQ-4,  dan  sensor  MQ-135  berbasis Arduino  Uno . Penelitian  ini  berkaitan  dengan  fisika,  khususnya  fisika  instrumentasi.  Rancang  peralatan (hardware) , rancang program (software) ,  dan  pengujian  adalah teknik yang  digunakan  pada  penelitian ini.  Gas yang dipergunakan  untuk  uji coba adalah  gas  yang  dihasilkan  dari  500  gr  feses  sapi  dengan memberikan  tiga perlakuan  yaitu  tanpa  perlakuan, dicampur 50  gr arang aktif,  serta  dicampur  50 ml  EM4.  Dilakukan  uji validasi alat oleh tiga orang ahli, dan diperoleh rata-rata sebesar 95,8% dengan kategori sangat layak. Hasil percobaan  didapatkan  konsentrasi gas  CH 4 ,  NH 3 ,  dan  CO 2 paling  tinggi  berturut-turut  yaitu  9,49  ppm  di jam 11:30 (ditambah EM4); 26,89 ppm di jam 03:00 (ditambah EM4); dan 4,57 ppm di jam 24:00 (tanpa perlakuan).
Kata kunci: Arduino uno, feses sapi, sensor MQ-2, sensor MQ-4, sensor MQ-135

## PENDAHULUAN
Pencemaran  alam  atau  pencemaran  ekologi  adalah  bagian  dari  makhluk  hidup,  zat, energi, atau bagian yang mungkin dapat mempengaruhi lingkungan hidup  salah satunya akibat dari  gas yang dihaslkan oleh feses sapi  maupun  oleh kegiatan manusia sehingga kualitasnya  turun  sampai  ke  tingkat  tertentu  yang  menyebabkan  iklim  tidak  dapat berfungsi  sesuai  dengan  kewajibannya.  Salah  satu  komponen  yang  sangat  penting  bagi keberadaan  semua  makhluk  hidup  adalah  udara.  Jika  udara  yang  dihirup  tidak  bersih, kesehatan  manusia  dan  makhluk  hidup  lainnya  dapat  terganggu,  lebih  parahnya  hingga

## Kasuari: Physics Education Journal (KPEJ) Universitas Papua
Web: http://jurnal.unipa.ac.id/index.php/kpej
menyebabkan kematian. Ini termasuk gas CH 4 , NH 3 , dan CO 2 yang terdapat pada feses sapi,  Kontaminasi  udara  adalah  adanya  zat-zat  dalam  udara,  dalam  jumlah  yang  dapat mengganggu  kesehatan,  perasaan,  dan  kenyamanan  makhluk  hidup. Penurunan  kualitas udara  ke  level  tertentu  karena  masuknya  substansi  ke  udara  yang  berasal  dari  kegiatan manusia  baik  secara  langsung  maupun  tidak  adalah  arti  lain  dari  kontaminasi  udara (Nugroho et al., 2021). Ada beragam sebab terjadinya kontaminasi udara, salah satunya disebabkan oleh gas yang dihasilkan dari proses metabolisme hewan ruminansia.
Udara terbagi menjadi udara luar dan udara dalam ruangan. Hampir 90% keberadaan manusia  berada  di  dalam  ruangan,  baik  saat  bekerja  maupun  beristirahat,  yang  mana ketika  penyebaran  udara  terbatas  dan  buruk,  hal  ini  dapat  mempengaruhi  kesehatan manusia  itu  sendiri.  Peningkatan  suhu  di  seluruh  bumi  disebabkan  oleh  dampak  efek rumah  kaca,  yang  merupakan  agregasi  yang  diperluas  dari  zat-zat  yang  merusak  ozon, termasuk karbon dioksida dan jenis gas lain yang berbeda dengan metana (Handriyono et al.,  2019).  Laporan the  world  bank tahun  2007  menunjukkan  bahwa  Indonesia menempati  posisi  ketiga  di  dunia  dalam  hal  penghasil  bahan  perusak  ozon,  setelah Amerika Serikat dan Cina. Hal ini secara eksplisit dikaji dalam Conference of the Parties (COP)  ke-13  di  Bali  pada  bulan  Desember  2007,  kerusakan  ekologis  yang  diakibatkan oleh  deforestasi,  kebakaran  hutan,  dan  pembukaan  lahan  di  Indonesia (Najamuddin, 2014).
Zat  perusak  ozon  di  sektor  peternakan  berasal  dari  semua  spesies  makhluk  yang muncul  karena  proses  pemecahan  karbohidrat  dan  pengelolaan  kompos. Enterofermentasi adalah  jalannya metanogenesis (pembentukan  metana  oleh  mikroba), dan  pengelolaan  kompos  dari  campuran  pupuk nitrifikasi dan denitrifikasi nitrogen selama kapasitas (Handriyono et al., 2019). Pemecahan karbohidrat oleh mikroorganisme adalah siklus dalam sistem usus hewan ruminansia yang menghasilkan gas metana (CH 4 ) seperti sapi, domba, dan herbivora lainnya. Hewan pemamah biak ini menghasilkan lebih banyak gas metana (CH 4 ) daripada hewan non-ruminansia seperti kuda, kelinci, dan babi. Demikian  juga,  pengolahan  kompos  dapat  menghasilkan  metana  (CH 4 )  dan  dinitrogen oksida  (N 2 O)  (Nurhayati  &  Widiawati,  2017).  Beternak  sapi,  selain  memiliki  dampak positif, juga berdampak buruk pada iklim, khususnya sebagai penghasil zat perusak ozon yang dapat memicu kenaikan suhu bumi. Otoritas publik, melalui Departemen Pertanian, menerbitkan  SK  Menteri  Pertanian  RI  No.  237/1991  dan  No.  752/1994,  yang menyatakan  bahwa  peternakan  hewan  dengan  populasi  tertentu  harus  ditunjang  dengan pengaturan dan monitoring.
Gas metana diproduksi secara alami dalam kondisi anaerobik melalui proses dimana mikroba  sebagai  medianya.  Karena  peran  gas  metana  sebagai  bahan  bakar  dan penyumbang  gas  rumah  kaca  yang  kuat  maka  pengukuran  terhadap  gas  metana  sangat penting.  Sumber  alami  dari  gas  metana  yaitu  hewan ruminansia , sedimen  anaerobik , sistem  pembuangan,  tumpukan  kompos,  dan  tempat  pembuangan  sampah.  Laporan Fourth assesment report (AR4) pada IPCC 2006, potensi pemanasan global (GWP) gas metana  (CH 4 )  dinyatakan  25  kali  lebih  besar  dari  emisi  karbon  dioksida  (CO 2 )  yang setara (Nurhayati & Widiawati, 2017). Gas amonia memiliki aroma yang tajam, bersifat merusak,  dan  berbahaya.  Gas  amonia  yang  berbau  sangat  berbahaya  bagi  manusia  jika dalam  jumlah  yang  sangat  banyak,  karena  gas  ini  merupakan  zat  beracun  dan  dapat merusak sel-sel tubuh, merusak kulit dan mata, serta menyebabkan penyakit pernapasan. Bahkan,  amonia  dapat  mempengaruhi  dan  menghambat  perkembangan  dan  kesehatan makhluk hidup (Agustin et al., 2018). Karbon dioksida  berlebih selama sekitar 5 menit dapat  menyebabkan  dampak  pada  penglihatan,  fotofobia,  penurunan  penglihatan  saat gelap  hingga  kaburnya  pandangan,  migrain,  sulit  untuk  tidur,  dan  perubahan  karakter.
Terlepas  dari  kenyataan  bahwa  ada  oksigen  yang  cukup  untuk  menangkal  keracunan karena  karbon  dioksida,  jumlah  yang  tinggi  dapat  memiliki  dampak  serius  karena mengganggu  bagian  tubuh.  Dengan  jumlah  dan  lamanya  paparan,  kematian  akibat asfiksia dapat  terjadi  (Widodo  et  al.,  2017).  Tingkat  konsentrasi  gas  berbahaya  seperti metana (CH 4 ), gas amonia (NH 3 ), dan gas karbon dioksida (CO 2 ) harus diketahui untuk membatasi efeknya.
Informasi  mengenai  konvergensi  gas  metana,  gas  amonia,  dan  gas  karbon  dioksida dalam kotoran sapi  masih  sulit  diperoleh, dengan alasan bahwa saat  sekarang peralatan untuk  pengukuran  tingkat  kandungan  gas-gas  ini  terbatas.  Hasil  pengukuran  belum akurat  akibat  adanya  kesalahan  dalam  proses  penggukuran  (human error ).  Oleh  sebab itu,  sangatlah  penting  mengembangkan  alat  yang  dapat  mengukur  ketiga  gas  secara akurat.  Suatu  upaya  yang  dapat  dilakukan  untuk  menangani  masalah  di  atas  yakni menciptakan  alat  agar  dapat  mengukur  konsentrasi  ketiga  gas  tersebut.  Alat  yang dikembangkan dirancang dan dibuat dengan tujuan mengukur konsentrasi gas CH 4 , NH 3 , dan  CO 2 pada  feses  sapi  menggunakan  sensor  MQ-4  untuk  mengukur  konsentrasi  gas metana  (CH 4 );  sensor  MQ-135  untuk  mengukur  konsentrasi  gas  amonia  (NH3);  dan sensor  MQ-2  untuk  mengukur  konsentrasi  gas  karbon  dioksida  (CO 2 )  (Amsar  et  al., 2020).  Ketiga  sensor  ini  nantinya  akan  dihubungkan  pada Arduino  Uno ,  dan  hasil pengukuran  konsentrasi  gas  dapat  dimonitor  melalui  tampilan  LCD.  Tujuan  dari penelitian  ini  yaitu  mengukur  kadar  gas  yang  terdapat  pada  feses  sapi  serta  menguji kelayakan alat pengukur konsentrasi  gas (CH 4 , NH 3 , CO 2 ) pada feses sapi  dalam ruang tertutup berbasis arduino uno .

## METODE PENELITIAN Desain, tempat dan waktu
Rancang  peralatan (hardware) ,  rancang  program (software) ,  dan  pengujian  adalah teknik  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini.  Penelitian  ini  dilakukan  di  Program  Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Bengkulu pada semester  ganjil  tahun  ajaran  2023/2024  dari  bulan  Agustus  hingga  November.  Proses pengujiian dimulai dengan mengambil sampel, masing-masing sebanyak 500 gram feses sapi  yang  ditempatkan  pada  ruang  tertutup  dengan  perlakuan  ditambah  EM4,  ditambah arang aktif dan tanpa perlakuan. Kemudian diukur menggunakan alat pengukur gas untuk masing-masing perlakuan selama 24 jam.

## Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah kotoran sapi sebagai materi yang akan  diteliti,  EM4  dan  arang  aktif  yang  digunakan  untuk  perlakuan  pada  kotoran  sapi. Dari  bahan-bahan  tersebut  akan  dibuat  menjadi  tiga  sampel  percobaan,  sampel  yang pertama adalah dengan menggunakan sebanyak 500 gr feses sapi tanpa diberi perlakuan. Kedua adalah dengan menambahkan 50 gr arang aktif yang sudah dihaluskan pada 500 gr  feses  sapi. Ketiga  adalah  dengan  menambahkan  sebanyak  50  ml  EM4  pada  500  gr feses  sapi.  Alat  yang  digunakan  dalam  pengujian  ini  adalah  alat  untuk  mengukur konsentrasi gas (CH 4 , NH 3 , CO 2 ) dalam kotoran sapi di ruang tertutup. Cara kerja alat dimulai dari Arduino Uno akan berfungsi untuk mengukur konsentrasi gas  apabila  diberikan  sumber  tegangan  12V.  Setelah arduino aktif, arduino akan memerintahkan ketiga sensor untuk mengukur konsentrasi gas yang berbeda pada sampel perlakuan. Ketika  sensor mendeteksi  kadar gas tersebut, hasil pengukuran akan dikirim ke Arduino Uno . Hasil pengukuran akan diolah dan ditampilkan melalui LCD I2C 20x4. Blok diagram perangkat pengukur yang telah dibuat dapat diketahui dari Gambar 1.

## Gambar 1. Blok Diagram Rancangan Hardware
Alat  ini  terdiri  dari  hardware  dan  software.  Bagian-bagian  dari  alat  pengukur konsentrasi gas meliputi:

## Arduino Uno
Arduino adalah  program  dan  peralatan  yang  digunakan  untuk  mengontrol  berbagai komponen  elektronik,  misalnya,  sensor,  tampilan  LCD,  dan  mesin  (Kadir,  2016). Arduino dikenal  sebagai hardware  open  source yang  dilengkapi  dengan  berbagai  pin memungkinkan  digunakan  untuk  membaca  sensor  seperti  sensor  suhu  (Kadir,  2017). Pada  dasarnya Arduino  Uno adalah  pengontrol  yang  dapat  mengambil  keputusan  dan melakukan hal  yang berulang, dapat  berkomunikasi  dengan perangkat eksternal , seperti sensor  dan  motor  untuk  mengendalikan  pergerakan  (Rahmanto  et  al.,  2020).  Tampilan Arduino Uno dapat diketahui dari Gambar 2.

## Gambar 2. Tampilan Arduino Uno

## Sensor MQ-2
Sensor  ini  memiliki  pin  hasil  yang  terkomputerisasi  dan  sederhana.  Sensor  MQ-2 sangat  sensitif,  waktu  reaksi,  dan  estimasi  yang  cepat  dan  akurat.  Sensor  mengandung bahan  sensitif  yang  perubahan  resistansinya  berubah  saat  bersentuhan  dengan  gas. Penyesuaian nilai  hambatan ini digunakan untuk mengidentifikasi  gas  (Rombang et  al., 2022). Sensor gas MQ-2 ini digunakan untuk mengidentifikasi karbon dioksida (CO 2 ) di udara. Pengujian sensor MQ-2 dilakukan dengan memanfaatkan informasi analog dari 0 hingga  1023  (Amsar  et  al.,  2020).  Sensor  MQ-2  memiliki  4  pin,  di  mana  pin  VCC terhubung dengan pin 5V pada Arduino Uno , pin GND terhubung dengan pin GND pada Arduino  Uno ,  pin  A0  terhubung  dengan  pin  A1 pada Arduino  Uno ,  sedangkan  pin  D0 sensor MQ-2 tidak dipergunakan. Tampilan sensor MQ-2 dapat diketahui dari Gambar 3.
Sensor MQ-2 Sensor MQ-4 Sensor MQ-135 Arduino Uno Sampel Perlakuan LCD I2C 20x4 Sumber Tegangan 12V

## Sensor MQ-4
Sensor  MQ-4  adalah  semikonduktor  untuk  mengidentifikasi  keberadaan  gas  metana dengan  hasil  sinyal  analog.  Perubahan  jumlah  gas  metana  yang  diidentifikasi  akan merubah  resistansi  sensor.  Sensor  MQ-4  memiliki  4  pin,  di  mana  pin  VCC  terhubung dengan pin 5V pada Arduino Uno , pin GND terhubung dengan pin GND pada Arduino Uno , pin A0 terhubung dengan pin A0 pada Arduino Uno , sedangkan pin D0 pada sensor MQ-4 tidak dipergunakan. Sensor MQ-4 sebagaimana Gambar 4.
Gambar 4. Sensor MQ-4

## Sensor MQ-135
Sensor  MQ-135  merupakan  sensor  gas  yang  dilengkapi  untuk  mengenali  amonia (NH 3 ). Sensor MQ-135 mempunyai pin keluaran digital dan analog . Pada saat level gas melewati  batas  di  udara,  pin  terkomputerisasi  menjadi HIGH karena  pin  keluaran memberikan voltase analog yang dapat dimanfaatkan dalam mengukur level gas di udara (Rombang  et  al.,  2022).  Sensor  MQ-135  dapat  menentukan  konsentrasi  gas  amonia (Agustin  et  al.,  2018).  Sensor  MQ-135  memiliki  4  pin,  di  mana  pin  VCC  terhubung dengan pin 5V pada Arduino Uno , pin GND terhubung dengan pin GND Arduino Uno , pin A0 terhubung dengan pin A2 Arduino Uno , sedangkan pin D0 sensor MQ-135 tidak dipergunakan. Tampilan sensor MQ-135 dapat diketahui dari Gambar 5.
Gambar 5. Sensor MQ-135

## LCD I2C 20x4
LCD  ( Liquid  Crystal  Display )  digunakan  untuk  menampilkan  data  jumlah  gas  CH 4 , NH 3 ,  dan  CO 2 (ppm).  LCD  yang  digunakan  adalah  LCD  I2C  berukuran  20x4  yang digunakan  untuk  menampilkan  informasi  hasil  pengukuran  gas.  Jumlah  maksimum karakter  yang  dapat  ditampilkan  oleh  LCD  20x4  adalah  80,  yang  terdiri  dari  4  baris dengan  setiap  baris  menampilkan  sebanyak  20  karakter,  sehingga  pengguna  dapat mengetahui nilai lonjakan gas (Dari et al., 2022). Konfigurasi antara pin LCD I2C 20x4 dengan pin Arduino  Uno, yaitu  pin VCC terhubung dengan pin  5V pada Arduino  Uno , pin GND terhubung dengan pin GND Arduino Uno , pin SDA terhubung dengan pin A4 Arduino Uno , dan pin SCL terhubung dengan pin A5 Arduino Uno . Tampilan LCD I2C 20x4 dapat diketahui dari Gambar 6.
Gambar 6. LCD I2C 20x4

## Breadboard
Breadboard atau printed  circuit  board (PCB)  merupakan  papan  percobaan  yang berfungsi  untuk  rangkaian  elektronika. Breadboard digunakan  untuk  alat  bantu menyambungkan  dan  berbagi  koneksi  VCC  5V  (Arrahman  &  Bella,  2022).  Tampilan Breadboard dapat diketahui dari Gambar 7.

## Gambar 7. Breadboard
Perangkat Lunak (Software)
Tahap  berikutnya  adalah  konfigurasi  pemrograman,  dengan  memanfaatkan  aplikasi Arduino Integrated  Development  Equipment (Arduino  IDE). Arduino  IDE adalah software yang  berguna  untuk  pengembangan  program  dan  mengizinkan  program dipindahkan  ke  papan Arduino .  Program  adalah  bermacam-macam  instruksi  untuk mengendalikan komputer (Kadir, 2016). Sistem kerja dari alat pengukur konsentrasi gas CH 4 ,  NH 3 ,  dan  CO 2 pada  feses  sapi  diawali  dengan  menginisialisasi  perangkat,  baik hardware maupun software .  Kerja  sistem  akan  dimulai  dengan  membaca  informasi sensor, kemudian sensor akan mengirimkan informasi ke Arduino Uno , lalu Arduino Uno akan  mengirimkan  informasi  tersebut  ke  LCD  untuk  ditampilkan.  Diagram  alir  dari sistem kerja Alat Pengukur dapat diketahui dari Gambar 8.
Terima data sensor CH 4 , NH 3 , CO 2 ? Tampilkan hasil pengukuran gas pada LCD Inisialisasi Tidak Ya Baca Data Hasil Pengukuran Sensor Mulai Selesai
Penentuan  apakah  alat  yang  dikembangkan  untuk  mengukur  konsentrasi  gas  (CH 4 , NH 3 , CO 2 ) tersebut layak atau tidak, digunakan lembar angket validasi ahli dengan aspek penilaian yakni (1) efisiensi alat, (2) ketahanan alat, (3) estetika alat, (4) nilai presisi, (5) keamanan  bagi  pengguna,  angket  dibuat  dalam  bentuk  skala Likert dengan  pengaturan skor yang menyertainya. Aturan penilaian uji validitas ahli dapat diketahui dari Tabel 1.
Tabel 1. Kriteria evaluasi angket uji validasi ahli Nilai Penyataan 1 Sangat Tidak Layak (STL) 2 Tidak Layak (TL) 3 Layak (L) 4
Sangat Layak (SL)
(Dari et al., 2022)
Kemudian  informasi  yang  diperoleh  dari  angket  akan  diolah  dengan  menggunakan persamaan (1). Pengaturan konversi skor sebagaimana Tabel 2.
X = ∑x / n (1) Keterangan: X = Nilai rata-rata ∑x = Jumlah skor jawaban penilaian n = jumlah penilai Tabel 2. Konversi Skor Nilai Presentase (%) Penyataan 1 0 - 25 Sangat Tidak Layak (STL) 2 26 – 50 Tidak Layak (TL) 3 51 – 75 Layak (L) 4 76 – 100 Sangat Layak (SL)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tahap selanjutnya yaitu dilakukan pengujian dengan realisasi terhadap alat pengukur konsentrasi gas (CH 4 , NH 3 , CO 2 ) yang telah dibuat.
Realisasi alat pendeteksi konsentrasi gas (CH 4 , NH 3 , CO 2 )
Saat  pengguna  menghidupkan  alat  dengan  menghubungkan  kabel  USB  ke  sumber tegangan  12V.  Maka  pada  layar LCD  akan  muncul  “Alat  Pen deteksi Kotoran  Sapi”, “Kalibrasi  Sensor  MQ -2,  MQ-4,  MQ- 135”  secara  bergantian, setelah  menunggu beberapa  saat,  alat  pengukur  konsentrasi  gas  (CH 4 ,  NH 3 ,  CO 2 )  siap  digunakan.  Untuk realisasi alat pengukur konsentrasi gas CH 4 , NH 3 , CO 2 dapat diketahui dari Gambar 9.
(a) (b)
(c)
Gambar 9. a.) Alat Pengukur; b.) Alat secara keseluruhan; c.) Alat ketika dihidupkan
Pengukuran  Konsentrasi  Gas  (CH 4 ,  NH 3 ,  CO 2 )  pada  Feses  Sapi  di  dalam  Ruang Tertutup
Data  yang  diambil  adalah  hasil  pengukuran  pada  500  gr  feses  sapi  dengan  sampel feses sapi  yang tidak diberi  perlakuan, feses sapi yang diberi  perlakuan yaitu ditambah dengan 50 gr arang aktif, dan feses sapi yang diberi perlakuan dengan ditambah dengan 50  ml  EM4.  Pengukuran  konsentrasi  gas  dilakukan  pada  ruang  tertutup  dengan  ukuran diameter 19 cm, dan tinggi 19 cm. Percobaan untuk mengetahui konsentrasi gas metana (CH 4 ) pada 500 gr feses sapi  dengan menggunakan sensor MQ-4, dan  dilakukan setiap 30  menit  sekali  dalam  waktu  satu  hari  yang  dimulai  pada  pukul  12:00.  Disini  dapat dilihat pada pengukuran konsentrasi gas metana (CH 4 ) pada percobaan tanpa perlakuan, paling tinggi yaitu 7,80 ppm pada jam 10:00 hari minggu, 19 november 2023. Sedangkan konsentrasi gas metana paling rendah 4,07 ppm dijam 13:00 hari minggu, 19 November 2023. Konsentrasi gas metana (CH 4 ) pada percobaan dengan perlakuan ditambah arang aktif,  paling  tinggi  yaitu  7,09  ppm  pada  jam  11:30  hari  selasa,  21  November  2023. Sedangkan konsentrasi  gas metana  paling  rendah 4,36 ppm  di jam 20:00 hari senin, 20 November  2023.  Konsentrasi  gas  metana  (CH 4 )  pada  percobaan  dengan  perlakuan ditambah  EM4,  paling  tinggi  yaitu  9,49  ppm  pada  jam  11:30  hari  rabu,  22  November 2023  sedangkan konsentrasi gas metana paling rendah 3,11 ppm dijam 12:00 hari selasa, 21  November  2023.  Untuk  melihat  konsentrasi  gas  Metana  (CH 4 )  yang  terdapat  pada feses sapi dapat diketahui dari Gambar 10.
Gambar 10. Grafik Gas Metana (CH 4 )
Percobaan  untuk  mengetahui  konsentrasi  gas  amonia  (NH 3 )  pada  500  gr  feses  sapi dengan menggunakan sensor MQ-135, dan dilakukan setiap 30 menit sekali dalam waktu satu  hari  yang  dimulai  pada  pukul  12:00.  Disini  dapat  dilihat  pada  pengukuran konsentrasi gas amonia (NH 3 ) pada percobaan tanpa perlakuan, paling tinggi yaitu 24,54 ppm  pada  jam  01:00  hari  minggu,  19  November  2023.  Sedangkan  konsentrasi  gas amonia  paling  rendah  11,12  ppm  dijam  21:30  hari  minggu,  19  November  2023. Konsentrasi gas amonia (NH 3 ) pada percobaan dengan perlakuan ditambah arang aktif, paling tinggi yaitu 17,52 ppm pada jam 12:00 hari senin, 20 November 2023, sedangkan konsentrasi  gas amonia  paling  rendah 11,12 ppm  dijam  20:00 hari senin, 20  November 2023. Konsentrasi gas amonia (NH 3 ) pada percobaan dengan perlakuan ditambah EM4, paling tinggi yaitu 26,89 ppm pada jam 03:00 hari rabu, 22 November 2023. Sedangkan konsentrasi  gas  amonia  paling  rendah  9,40  ppm  dijam  12:00  hari  selasa,  21  November 2023. Untuk melihat konsentrasi gas Amonia (NH 3 ) yang terdapat pada feses sapi dapat diketahui dari Gambar 11.
Gambar 11. Grafik gas amonia (NH 3 )
Percobaan untuk mengetahui konsentrasi gas karbon dioksida (CO 2 ) pada 500 gr feses sapi  dengan  menggunakan  sensor  MQ-2,  dan  dilakukan  setiap  30  menit  sekali  dalam waktu  satu  hari  yang  dimulai  pada  pukul  12:00.  Disini  dapat  dilihat  pada  pengukuran konsentrasi  gas  Karbon  dioksida  (CO 2 )  pada  percobaan  tanpa  perlakuan,  paling  tinggi yaitu 4,57 ppm pada jam 00:00 hari minggu, 19 November 2023. Sedangkan konsentrasi gas  Karbon  dioksida  (CO 2 )  paling  rendah  2,18  ppm  dijam  12:00  hari  minggu,  19 November  2023.  Konsentrasi  gas  Karbon  dioksida  (CO 2 )  pada  percobaan  dengan perlakuan ditambah arang aktif, paling tinggi yaitu 4,57 ppm pada jam 12:30 hari senin, 20  November  2023.  Sedangkan  konsentrasi  gas  Karbon  dioksida  (CO 2 )  paling  rendah 3,55 ppm dijam 20:00 senin, 20 November 2023. Konsentrasi gas Karbon dioksida (CO 2 ) pada percobaan dengan perlakuan ditambah EM4, paling tinggi yaitu 4,11 ppm pada jam 08:00  rabu,  22  November  2023,  sedangkan  konsentrasi  gas  Karbon  dioksida  (CO 2 ) paling  rendah  1,44  ppm  dijam  12:30  selasa,  21  November  2023.  Untuk  melihat konsentrasi gas Karbon dioksida (CO 2 ) yang terdapat pada feses sapi dapat diketahui dari Gambar 12.
Gambar 12. Grafik gas karbon dioksida (CO 2 )
Berdasarkan  hasil  percobaan  yang  telah  dilakukan  menggunakan  alat  pengukur konsentrasi  gas,  dapat  dilihat  dari  ketiga  gambar  bahwa,  konsentrasi  gas  metana  pada feses sapi tanpa diberi perlakuan cenderung sedikit meningkat meskipun terjadi fluktuasi (naik-turun).  Untuk  konsentrasi  gas  amonia  relatif  meningkat,  dimana  saat  diawal percobaan  hingga  jam  20.00  konsentrasi  gas  amonia  yang  dihasilkan  cenderung  turun, kemudian  terjadi  peningkatan  hingga  mencapai  puncak  pada  jam  24.30,  kemudian setelah  itu  konsentrasi  gas  amonia  relatif  turun.  Sedangkan  konsentrasi  gas  karbon dioksida  cenderung  stabil,  meskipun  terjadi  fluktuasi  (naik-turun)  sekitar  jam  12.00 hingga jam 00.30, namun setelah itu relatif stabil.
Konsentrasi gas metana pada feses sapi dengan memberi perlakuan berupa ditambah arang  aktif  cenderung  meningkat.Untuk    konsentrasi  gas  amonia,  terjadi  penurunan  di awal  pengukuran,  mungkin  dikarenakan  alat  yang  belum  panas  untuk  digunakan pengukuran,  kemudian  setelah  itu  konsentrasi  gas  amonia  yang  dihasilkan  cenderung stabil  hingga  akhir  pengukuran.  Sedangkan  konsentrasi  gas  karbon  dioksida  cenderung terus  menurun,  hal  ini  sesuai  pernyataan  bahwa  arang  aktif  bersifat  hidrofob  atau  non- polar yang mampu mengikat karbon.
Konsentrasi gas metana pada feses sapi dengan memberi perlakuan berupa ditambah EM4  relatif  selalu  meningkat,  bila  dibandingkan  dengan  dua  perlakuan  sebelumnya. Kenaikan kandungan gas metana disebabkan oleh adanya aktivitas mikroorganisme yang lebih  cepat  karena  ditambahkan  dengan  katalis  berupa  EM4  serta  adanya  penyerapan suatu  substansi  pada zat  padat  (adsorbsi). Untuk  konsentrasi  gas amonia yang terukur, cenderung  terjadi  peningkatan  meskipun  terjadi  fluktuasi  (naik-turun).  Sedangkan konsentrasi  gas  karbon  dioksida  cenderung  naik  turun  di  awal  pengukuran,  kemudian setelahnya  relatif  meningkat.  Dengan  demikian  alat  dinyatakan  berfungsi  dengan  baik sebagaimana mestinya dan pengguna dapat mengetahui lonjakan gas. Setelah melakukan tahap pengujian, selanjutnya dilakukan validasi alat kepada tiga orang ahli untuk menguji kelayakan.  Hal  ini  dilakukan  sebagai  penentu  apakah  alat  layak  untuk  digunakan  atau tidak. Hasil validasi ahli pada alat pendeteksi gas (CH 4 , NH 3 , CO 2 ) dapat diketahui dari berdasarkan Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Uji Validitas Ahli Alat Pendeteksi Gas (CH 4 , NH 3 , CO 2 ) No Aspek Penilaian Validator Rerata (%) Kriteria 1 2 3 1.  Efisiensi Alat 100 83,3 100 94,4 Sangat Layak 2.  Ketahanan Alat 100 100 100 100 Sangat Layak 3.  Estetika Alat 100 87,5 100 95,8 Sangat Layak 4.  Nilai Presisi 95,8 100 95,8 97,2 Sangat Layak 5.  Keamanan bagi pengguna 100 75 100 91,6 Sangat Layak Rerata Niai Validasi (%) 99,1 89,1  99,1 95,8 Sangat Layak
Berdasarkan hasil  uji  validitas ahli dari tiga validator diperoleh nilai rata-rata  adalah 95,8% dengan kriteria sangat layak. Sesuai dengan aspek evaluasi yakni (1) efisiensi alat, (2) ketahanan alat, (3) estetika alat, (4) nilai presisi, (5) keamanan bagi pengguna. Dari hasil  pengujian  dan  hasil  validasi  yang  diperoleh,  penulis  menyatakan  alat  sistem pendeteksi gas (CH 4 , NH 3 , CO 2 ) pada feses sapi  dalam ruang tertutup berbasis Arduino Uno dapat  digunakan untuk  mendeteksi  kandungan atau konsentrasi  gas yang ada pada setiap  500  gr  kotoran  sapi  pada  ruang  tertutup. Hal  tersebut  sejalan  dengan  pengujian konsentrasi  gas  metana  yang  mencapai  >5,21  ppm  (Notosudjono,  2021).  Pengujian konsentrasi gas amonia pada jarak 100 – 40 cm mencapai 3,21 – 16,43 ppm. Sedangkan menurut  penelitian  lainnya,  kadar  gas  CO 2 hanya  berkisar  sekitar  15%,  namun  jika ditambah dengan absorben maka dapat menurunkan kadar gas CO2 tersebut.

## SIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan alat bekerja dengan baik sehingga tujuan dapat tercapai, yaitu  membuat  alat  untuk  memudahkan  pengguna  mendeteksi  konsentrasi  gas  metana, amonia,  dan  karbondioksida  pada  kotoran  sapi  pada  ruang  tertutup,  serta  menguji kelayakan alat pendeteksi konsentrasi gas menggunakan sensor MQ-2, sensor MQ-4, dan sensor MQ-135 berbasis Arduino Uno dengan hasil validasi uji kelayakan di dapat nilai rata-rata sebesar 95,8% pada kriteria sangat layak, dan alat dinyatakan dapat digunakan dalam mendeteksi konsentrasi gas (CH 4 , NH 3 , CO 2 ) pada feses sapi dalam ruang tertutup.

## DAFTAR PUSTAKA
Agustin,  E.,  Wahyu  Amrulloh,  D.,  &  Regita  Cahyani,  S.  (2018).  Aplikasi  Sensor  Gas untuk Sistem Peringatan Dini Deteksi Gas Amoniak. Jurnal J-Innovation , 7 (1), 1-6. Amsar,  A.,  Khairuman,  K.,  &  Marlina,  M.  (2020).  Perancangan  Alat  Pendeteksi  CO 2 Menggunakan  Sensor  MQ-2  Berbasis  Internet  of  Thing. Methomika  Jurnal Manajemen Informatika dan Komputerisasi Akuntansi , 4 (1), 73 – 79.
Arrahman,  R.,  &  Bella,  C.  (2022).  Rancang  Bangun  Pintu  Gerbang  Otomatis Menggunakan Arduino Uno R3. In Portaldata.org, 2 (2), 1-14.
Dari, G. U., Hamdani, D., & Setiawan, I. (2022). Rancang Bangun Alat Monitoring Gas Berbahaya  (CO,  CO 2 ,  CH 4 )  pada  Asap  Rokok  dalam  Ruang  Tertutup  Berbasis Arduino  Uno  dan  GSM  SIM  900  A. Journal  of  Research  and  Technology ,
8 (Desember), 289 – 302.
Handriyono, R. E. Sutanto, J. E., & Putra, G. R. G. (2019). Studi Beban Emisi Gas Metan (CH 4 ) dari Kegiatan Peternakan di Desa Gelengdowo Jombang. Jurnal Pengabdian Masyarakat Ipteks, 5 (2), 119-123. Kadir,  A.  (2016). Scratch  for  Arduino  (S4A)  untuk  Mempelajari  Elektronika  dan Pemrograman . Yogyakarta: Penerbit Andi. Kadir,  A.  (2017). Pemrograman  Arduino  dan  Processing .  Jakarta:  PT  Elex  Media
Komputindo.
Najamuddin, M. (2014). Strategi Mitigasi Emisi Gas Metan pada Budidaya Padi Sawah. Jurnal Agribisnis , 8 (2), 171 – 188. Notosudjono, D. (2021). Analisis Peningkatan Gas Metana (CH 4 ) pada Digester Portabel dengan  Kotoran  Sapi  sebagai  Sumber  Energi  Biogas  berbasis  Internet  of  Things (IoT) , Majalah Teknik, 22(1), 19 – 26.
Nugroho,  L.,  Saptono,  R.,  Hariyadi,  A.,  Elektro,  J.  T.,  &  Malang,  N.  (2021).  Sistem Monitoring Kadar Gas Metana (CH 4 ), Gas Amonia (NH 3 ) dan Gas Karbon Dioksida (CO 2 ) pada Tempat Pembuangan Sampah untuk Pencegahan Penyakit Ispa Berbasis Wireless Sensor Network. Jurnal Jaringan Telekomunikasi, 11 (4), 220-227. Nurhayati, I., & Widiawati, Y. (2017). Emisi Gas Rumah Kaca dari Peternakan di Pulau Jawa yang Dihitung dengan Metode Tier-1 IPCC (Greenhouse Gas Emissions from Livestock  in  Java  Island  Calculated  by  IPCC  Tier-1  Method). Prosiding  Seminar Nasional Teknologi Peternakan Dan Veteriner , 292 – 300.
Rahmanto, Y., Rifaini, A., Samsugi, S., & Riskiono, S. D. (2020). Sistem Monitoring pH Air pada Aquaponik Menggunakan Mikrokontroler Arduino Uno. Jurnal Teknologi dan Sistem Tertanam , 1 (1), 23.
Rombang, I. A., Setyawan, L. B., & Dewantoro, G. (2022). Perancangan Prototipe Alat Deteksi  Asap  Rokok  dengan  Sistem  Purifier  Menggunakan  Sensor  MQ-135  dan MQ-2. Techné : Jurnal Ilmiah Elektroteknika , 21 (1), 131 – 144. Widodo, S., Amin, M. M., Sutrisman, A. & Putra, A. A., (2017). Rancang Bangun Alat Monitoring  Kadar  Udara  Bersih  dan  Gas  Berbahaya  CO,  CO 2 ,  dan  CH 4 di  dalam Ruangan Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Pseudocode, 4 (2), 105-119.