## Sistem Pendeteksi Gas Amonia (Nh3) Untuk Keamanan Ruang Produksi Pada Industri Pengolahan Udang Berbasis Arduino
1 Burhanuddin Nur, 2 Untung Suryadhianto, 3 Charis Fathul Hadi
1 Teknik Elektro, Universitas PGRI Banyuwangi
2 Teknik Elektro, Universitas PGRI Banyuwangi
3 Teknik Elektro, Universitas PGRI Banyuwangi Email: 1 knocty64@gmail.com , 2 u.suryadhianto@gmail.com , 3 chariselektro@gmail.com
Abstract  - Obtain  the  design  ammonia  gas  detection  system (NH3)  for  and  obtain  information  on  the  performance  of  the ammonia  gas  detection  system  (NH3)  for  the  safety  of  the production  room  in  the  Atmega  328P-based  shrimp  processing industry.  The  software  design  will  be  carried  out  in  research includes software design for the microcontroller to the LCD and the fan circuit. The  microcontroller software of instructions that will  be  executed  by  the  microcontroller  for  controlling  ADC, LCD  and  fan  circuits.  This  research  software  is  made  using  the BASCOM  language  and  the  AvrOsp  II  compiler.  The  design  of the  ammonia  gas  detection  system  (NH3)  for  the  safety  of  the production  room  in  the  Arduino-based  shrimp  processing industry  can  already  be  used  because  it  has  passed  a  feasibility test  on  the  user  and  design  aspects  which  include  the  efficiency and  level  of  accuracy  of  the  sensor  on  the  Arduino-based Ammonia  gas  detection  system.  and  obtained  a  value  of  91.7% with a decent category. The feasibility test of all aspects assessed can be categorized as feasible with a percentage of 90.5%.

## Keywords - Ammonia, Arduino, Shrimp
Abstrak  -  Rancang  bangun  dari  sistem  pendeteksi  gas  amonia (NH 3 ) untuk  dan  mndapatkan  informasi  unjuk  kerja alat  sistem pendeteksi  gas  amonia  (NH 3 )  untuk  keamanan  ruang  produksi pada  industri  pengolahan  udang  berbasis  Atmega  328P.  berikut ini merupakan perancangan perangkat lunak pada mikrokontroler  ke  LCD  dan  rangkaian  kipas.  Perangkat  lunak mikrokontroler  merupakan  kendali  dari  ADC,  LCD  dan rangkaian  kipas.  Perangkat  lunak  yang  dibuat  dengan menggunakan  bahasa  C++  menggunakan  kompiler  Avr.  Hasil penelitian  menunjukkan  rancang  bangun  sistem  pendeteksi  gas amonia  (NH 3 )  untuk  keamanan  ruang  produksi  pada  industri pengolahan  udang  berbasis  Arduino  sudah  dapat  digunakan karena  sudah  melewati uji  kelayakan  pada aspek  pengguna  dan desain  yang meliputi efisiensi dan tingkat ketelitian sensor pada sistem  alat  pendeteksi  gas  Amonia  berbasis  Arduino  dan didapatkan  nilai  91,7%  dengan  kategori  layak.  Hasil  dari pengujian  kelayakan  dari  keseluruhan  aspek  yang  dinilai  dapat dikategorikan layak dengan persentase 90,5%.
Kata kunci  -  Amonia, Arduino, Udang

## I. Pendahuluan
Tingkat  kadar  kandungan  gas  dalam  udara  seperti  gas ammonia  (NH 3 )  yang  merupakan  senyawa  kimia  yang  ada pada  udara,  namun  jika  tingkat  gas  ammonia  (NH 3 )  di  udara tidak  seimbang  atau  berlebih  akan  memberikan  dampak- dampak  yang  sangat  merugikan  manusia  dan  bumi  sebagai tempat  tinggal  manusia[3].  Adapun  dampak  dari  gas  amonia ini jika terjadi kebocoran pada lingkungan sekitar pabrik akan membahayakan  kesehatan.Terlebih  jika  terjadi  kebocoran yang  berlebih  pada  area  industri  akan  merugikan  kesehatan pekerja  dan  masyarakat  yang  berada  di  sekitarnya  karena terkena  dampak  polusi  udara  dari  gas  amonia  tersebut. Amonia  memiliki  aroma  bau  yang  kurang  sedap  bila  terhirup dengan  kadar  (5-20  ppm)  dengan  nilai  ppm  yang  sudah  di anggap  sudah  cukup  tinggi  dapat  membahayakan  terhadap manusia dengan emisi dari ammonia tersebut maka dibuat alat agar  dapat  mengatur  dengan  baik  [4].  Dengan  Perkembangan teknologi  produk-produk  baru  yang  memudahkan  manusia dalam  sistem  kontrol  dan  pemantauan    seperti  sensor  dan  IC (Integrated Circuit) dapat tercipta dan lebih bersifat ekonomis dan  ramah  lingkungan  [5].  Berdasarkan  permasalahan tersebut,  maka  dibutuhkan  suatu    (1)  sistem  yang  dapat memonitoring konsentrasi gas ammonia dengan menggunakan sensor  MQ  -  135  sebagai  sensor  yang  peka  terhadap  gas ammonia (NH 3 ) berbasis arduino, (2) serta kinerja dari sistem pendeteksi gas NH 3 Dalam penelitian ini bertujuan untuk (1) mendapatkan  rancang  bangun  dari  sistem  pendeteksi  gas amonia,  (2)  mendapatkan  informasi  unjuk  kerja  dari  alat sistem  pendeteksi  amonia  pada  ruang  produksi  pengolahan udang.  Sedangkan  dalam  penelitian  ini  dibatasi  (1) menggunakan  mikrokontroller  dalam  pemrograman  alat,  (2) menggunakan  bahasa  pemrograman  c++,  (3)  menggunakan sensor gas MQ-135, (4) menggunakan LCD sebagai penampil data.

## II. Metode Penelitian

## A. Metode
Penelitian ini yang menjadi hal paling penting adalah bagaimana mendeteksi gas amonia yang membuat ketidakseimbangan  udara  sehingga  membahayakan  karyawan yang  berada  di  ruang  produksi  pabrik  udang  dan  dengan adanya  alat  ini  dapat  memberi  peringatan  dini  adanya  gas amonia  yang  berlebih  di  ruang  produksi  pabrik  udang. Penelitian  alat  pendeteksi  gas  ammonia  pada  ruang  produksi industri  pabrik  udang  ini    berbasis  arduino  sebagai  berikut: MQ 135 , microcontroller Arduino, LCD, buzzer .

## B. Diagram Alir Penelitian
Diagram  alir  penelitian  pada  pengujian  alat  pendeteksi gas  amonia  pada  ruang  produksi  insdutri  pabrik  udang  dapat bekerja sesuai dengan alur yang dibuat sebagai berikut:

## C. Skema Rangkaian
Gambar 1. Skema rangkaian
D. Layout PCB Gambar 2. Layout PCB

## E. Desain 3D Rangkaian
X1 CRYSTAL C1 22p C2 22p 1 2 3 4 J1 LCD 1 2 3 4 SENSOR 1 MQ-135 PB0/ICP1/CLKO/PCINT0 14 PB1/OC1A/PCINT1 15 PB3/MOSI/OC2A/PCINT3 17 PB2/SS/OC1B/PCINT2 16 PD6/AIN0/OC0A/PCINT22 12 PD5/T1/OC0B/PCINT21 11 PD4/T0/XCK/PCINT20 6 PD3/INT1/OC2B/PCINT19 5 PD2/INT0/PCINT18 4 PD1/TXD/PCINT17 3 PD0/RXD/PCINT16 2
PB4/MISO/PCINT4 18 PB5/SCK/PCINT5 19 PB7/TOSC2/XTAL2/PCINT7 10 PB6/TOSC1/XTAL1/PCINT6 9 PC6/RESET/PCINT14 1 PC5/ADC5/SCL/PCINT13 28 PC4/ADC4/SDA/PCINT12 27 PC3/ADC3/PCINT11 26 PC2/ADC2/PCINT10 25 PC1/ADC1/PCINT9 24 PC0/ADC0/PCINT8 23 AVCC 20 AREF 21 PD7/AIN1/PCINT23 13 U1 ATMEGA328P RL1 OSA-SH-205DM5 1 2 FAN FAN R1 330 OHM R2 330 OHM R3 330 OHM 1 2 J4 5 V 1 2 J5 RED 1 2 J6 YELLOW 1 2 J7 GREEN 1 2 3 4 SENSOR 2 MQ-135 1 2 3 4 SENSOR 3 MQ-135 1 2 3 4 J2 buzzer

## F. Subyek Uji Performa Prototype
(1) Akurasi MQ 135 Akurasi kepekaan sensor mendeteksi gas amonia  yang  disesuaikan  dengan  ruang  produksi  yang sesungguhanya  dengan  menguji  secara  persamaan  dengan menggunakan  gas  korek  api.dengan  gas  amonia  yang sebenarnya.  (2)  Ketepatan  Penampilan  Data  pada  LCD  Uji ketepatan  dilakukan  untuk  mendapatkan  data  keseimbngan udara  di  ruang  produksi  pabrik  udang,  agar  alat  keseluruhan berfungsi  dengan  benar.  (3)  Keandalan  Alat    ini  dibuat  agar mempermudah proses pendeteksi dini gas amonia yang sangat membahayakan  karyawan  di  ruang  produksi  alat  ini diharapkan  juga  member  ketepatan  peringatan  dini  melalui tampilan  LCD  dan buzzer yang  secara  otomatis  berbunyi memperingatkan kepada semua karyawan di ruangan produksi udang tersebut.

## G. Subyek Uji Performa Oleh Ahli
(1)  Ahli Materi adalah manager teknisi yang berperan sebagai penentu bahwa alat pendeteksi gas amonia ini sudah sesuai. (2)  Ahli  media  adalah  supervisor  IT  yang  menangani  hal desain alat. Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan angket  tentang  desain  alat  pendeteksi  gas  amonia  pada  ruang produksi  pabrik  udang,  serta  saran  untuk  nantinya  dapat digunakan  sebagai  bahan  untuk  mendesain  ulang  alat  ini.(3) Ahli  pengamat  gas  berbahaya  adalah  manager  teknisi  yang ahli dalam proses pengamatan gas yang langsung berhubungan dengan  karyawan  di  ruangan  produksi.  Pengambilan  data dilakukan  menggunakan  angket  yang  berisikan  penilaian kinerja  alat  dan  kemudian  saran-saran  untuk  pengembangan selanjutnya.

## III. Hasil dan Pembahasan

## A. Hasil Rancangan Perangkat Keras
Hasil  rancangan  perangkat  keras  ditunjukkan  pada gambar  6  dan  7.  Gambar  6  merupakan  hasil  rancangan  dari sistem.  Peneliti  menggunakan MQ135 ,  tombol reset  , akrilik sebagai pembatas alat dan pembacaan gas menggunakan LCD. Gambar  7  menunjukkan  perancangan  perangkat  keras  yang menunjukkan  gambar  sensor  yang  kemudian  diproses  oleh arduino  dan  menghasilkan output berupa  indikator  led, fan,buzzer, dan  tampilan  berupa  LCD  sebelum  disusun menjadi sebuah  prototipe seperti gambar 4.
Gambar 4. Hasil Rancangan Perangkat Keras

## B. Pengujian Fungsi Alat
Percobaan  alat  terdiri  atas  tiga  bagian  yaitu  :  (a)  Percobaan dengan  alat  ukur,  untuk  menguji  pembacaan  sensor,  (b) Pengujian  sistem  akuisisi  data,  untuk  mengetahui  sistem rangkaian  ini bekerja dengan baik atau tidak, (c) Pengujian perangkat  lunak,  untuk  mengetahui  apakah  program  sudah sesuai dengan yang diharapkan.
Pengujian dimulai dengan  menghidupkan peralatan terlebih  dahulu  sekitar  3  hingga  5  menit  untuk  membuat sensor  bekerja  dengan  kepekaan  normal.  Sistem  heater sensor  bekerja  membersihkan    ruangan  sensor  dari kontaminasi udara luar. Selanjutnya, gas amonia dimasukkan  ke  dalam  rumah  sensor  yang  tertutup  rapat. kemudian  dilakukan  penambahan  setiap  5  ppm  ke  dalam rumah  sensor.  Pengujian  ini  mendapatkan  hasil  nilai resistansi  dari  keluaran  sensor  dan  konsentrasi  alat  yang standar.
Tabel 1 . Hasil Uji Alat pada Udara Tanpa Gas Pencemar No Konsentrasi Amonia (ppm) V out pada MQ- 135 X 1 X 2 (V) 1 5,0 7 0,3 2 21,5 23 0,51 3 38,0 40 0,67 4 54,5 52 0,78 5 71,0 69 0,93 6 87,5 88 1,1 7 104,0 106 1,27 8 120,5 121 1,41 9 137,0 139 1,57 10 153,5 155 1,72 Jumlah rata-rata 79,25 80,00 0,96
Keterangan:
X 1 = Nilai ppm NH 3 (Alat Ukur Buatan Pabrikan) X 2 = Nilai ppm NH 3 (Alat Hasil Pembuatan Tugas Akhir) V out = Tegangan keluar dari sensor

## C. Unjuk kerja alat
Pada tabel 6 hasil unjuk  kerja alat  menunjukkan bahwa  alat  dapat  bekerja  sesuai  dengan  program  yang diperintahkan  oleh  sistem.  Hal  ini  ditunjukkan  dengan lampu  inikator  LED  yang  menyala  sesuai  kategori perintah  pada  bahasa  pemrograman  seperti  pada  gambar 6.  Berdasarkan  gambar    dapat  dijelaskan  bahwa konsentrasi  kadar  amonia  yang  ditunjukkan  pada  skala >=1    sampai  <=13  ppm  mampu  menyalakan  lampu indikator  led  pada  alat  dengan  warna  hijau  hal  ini menandakan  bahwa  kadar  amonia  masih  pada  ambang batas yang aman atau normal.

## Gambar 5. Hasil Uji Coba Lampu Indikator Alat
Pada  skala  >=  13  –  sampai  <=  18  ppm  mampu menyalakan  lampu  indikator  led  pada  alat  dengan  warna kuning  hal  ini  menandakan  bahwa  kadar  amonia  masih pada ambang batas yang aman atau normal. Pada skala >= 25  sampai  <=  50  ppm  mampu  menyalakan  lampu indikator  led  pada  alat  dengan  warna  merah  dan menghidukan buzzer dan fan, dan menampilkan output di LCD berupa tulisan “ warning ” hal ini menandakan bahwa kadar  amonia  masih  pada  ambang  batas  berlebih  atau berbahaya.
Hasil penelitian menunjukkan dari 6 kali pengambilan data  dengan  konsentrasi  amonia  yang  berbeda-beda  ,  alat dapat  bekerja  secara  optimal  hal  ini  dibuktikkan  alat  dapat mendeteksi  kadar  amonia  berlebih  pada  konsentrasi  25  ppm. Pada  konsentrasi  tersebut  alat  dapat  menyalakan  lampu indikator led berwarna merah serta membrikan output berupa tulisan  “warning”.  Selain  itu  fan  dapat  menyala  yang berfungsi  sebagai  penyedot  gas  kadar  amonia  dan  buzzer berfungsi sebagai alarm penanda bahaya. Pada konsentrasi  7- 19  ppm  alat  dapat  menyalakan  lampu  led  indikator  sesuai perintah tanpa ada kendala.
Tabel 2. Hasil uji coba alat
No NH 3 ppm Warna LED Indikator Fan & Buz zer Keterangan Hijau Kuning Merah 1 4 √ Off Aman 2 7 √ Off Aman 3 8 √ Off Aman 4 13 √ Off Aman 5 14 √ Off Aman 6 25 √ On Bahaya

## D. Pembahasan
Pada  perancangan  alat  sistem  pendeteksi  gas  amonia (NH 3 ) ini, Komponen utama sebagai alat kendali utama adalah Modul  Arduino  dengan  prosesor  IC  ATmega  328P,  dan menggunakan  sensor    MQ-135  untuk  pendeteksi  gas  amonia. kemudian  mengirim  data  ke  IC  dan  kemudian  ditampilkan  di LCD sebagai output dengan satuan ppm.
Berdasarkan  hasil  uji  coba  alat  dapat  membaca konsentrasi  kadar  amonia.  Dengan  adanya  alat  ukur  kadar amonia  yang  bekerja,  jika  lempengan  semikonduktor  pada sensor  terkena  gas  amonia  maka  elektron  akan  bergerak kemudian  mengalir  arus  dan  mempengaruhi  tegangan  pada sensor  tersebut.  Sensor  gas  amonia  MQ-135  mengeluarkan output berupa  tegangan  yang  menentukan  tingkat  kadar amonia  pada  tegangan  tertentu  seperti  pada  tabel  1  Untuk ditampilkan  dalam  satuan Part  Per  Million (PPM)  di  dalam LCD.
Berdasarkan hasil uji coba alat yaitu  hasil nilai dari pengukuran  alat  ukur  buatan  pabrik  dengan  alat  hasil pembuatan  tugas  akhir  ini  selisihnya  hanya  0,1  ppm,  jadi dengan ini dapat dinyatakan bahwa  tingkat kegagalan sebesar 10%,  dan  untuk  tegangan  yang  dikeluarkan  sensor  MQ-135 berfungsi  untuk  mengetahui  nilai  kadar  amonia  dimana  hasil pembacaan  sensor  bermakna  semakin    tinggi  nilai  kadar amonia  yang  dideteksi  maka  akan  semakin  besar  tegangan yang dikeluarkan dari sensor.
Gambar 6 . Hasil Pengujian Alat Ukur
Berdasarkan gambar garis warna merah menunjukkan hasil  pengukuran  nilai  konsentrasi  kadar  amonia  yang  dibaca oleh sensor MQ-135, sedangkan garis warna biru menunjukkan  hasil  pengukuran  nilai  konsentrasi  kaddar amonia  dari  pabrikan.  Alat  pabrikan  bertujuan  untuk  menguji keakuratan  sensor  dalam  membaca  kadar  emisi  amonia  di udara.  Cara  pengkalibrasian  alat  ukur  kadar  amonia  adalah dengan  cara  mengukur    kadar  amonia  menggunakan spektrofotometer.  Validasi  ahli  dilakukan  untuk  mengetahui respon  ahli  terhadap  kepekaan  sensor  Amonia  MQ135.  Uji coba alat dilakukan dengan metode kuisioner (angket). Teknik
kuisioner  digunakan  untuk  mengumpulkan  data  yang dibutuhkan  dari  sejumlah  pertanyaan  secara  tertulis  yang diajukan  kepada  ahli  yang  telah  direkomendasikan  oleh peneliti. Penilaian ini dilakukan oleh 3 ahli, yaitu ahli materi, ahli media, dan ahli pengemasan.
Penelitian  ini    menggunakan  instrumen  berupa kuisioner  (angket)  dengan  mengajukan  sejumlah  pertanyaan kepada  ahli  dengan  berpedoman  pada  indikator  yang  telah ditetapkan.  Pada  aspek  desain  mendapatkan  nilai  88,9% dengan  kategori  layak.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  alat pendeteksi  gas  amonia  untuk  keamanan  ruang  produksi  ini memiliki  desain  yang  cocok  dengan  ukuran  yang  minimalis sehingga  memudahkan  dalam  menempatkan  pada  suatu ruangan  dan  waktu  pengukuran  yang  sangat  efisien  hal  ini berimbas  pada  keevektivan  waktu  pada  saat  alat  bekerja.  Uji kelayakan  pada  aspek  pengguna  dilakukan  oleh  ahli  materi dan  ahli  pengemasan  yang  meliputi  efisiensi  dan  tingkat ketelitian  sensor  pada  sistem  alat  pendeteksi  gas  Amonia berbasis Arduino dan didapatkan nilai 91,7% dengan kategori layak.  Hasil  dari  pengujian  kelayakan  dari  keseluruhan  aspek yang  dinilai  dapat  dikategorikan  layak  dengan  persentase 90,5%.  Dari  hasil  tersebut  maka  dapat  dikatakan  bahwa  alat ini layak untuk digunakan atau layak untuk direkomendasikan untuk Home industry sehingga akan terus diperbarui darimulai desain dan cara kerja alatnya.

## IV. Kesimpulan
1. Rancang  bangun  sistem  pendeteksi  gas  amonia  (NH 3 ) untuk keamanan ruang produksi pada industri pengolahan  udang  berbasis  arduino  sudah  dapat  dibuat dengan menggunakan MQ-135 sebagai sensor pendeteksi gas,    tombol  reset,  akrilik  sebagai  pembatas  alat  dan pembacaan  gas  menggunakan  LCD  Panel  P10  dengan otak  utama  menggunakan  IC  Atmega328P-PU  yang diprogram mengunakan Arduino IDE
2. Rancang  bangun  sistem  pendeteksi  gas  amonia  (NH 3 ) untuk keamanan ruang produksi pada industri pengolahan  udang  berbasis  arduino  sudah  dapat
digunakan  karena  sudah  melewati  uji  kelayakan  pada aspek  pengguna  dan  desain    yang  meliputi  efisiensi  dan tingkat  ketelitian  sensor  pada  sistem  alat  pendeteksi  gas Amonia  berbasis  arduino  dan  didapatkan  nilai  91,7% dengan  kategori  layak.  Hasil  dari  pengujian  kelayakan dari  keseluruhan  aspek  yang  dinilai  dapat  dikategorikan layak  dengan  persentase  90,5%.  Maka  dapat  dikatakan bahwa  alat  ini  layak  untuk  digunakan  atau  layak  untuk direkomendasikan  untuk Home  industry sehingga  akan terus diperbarui darimulai desain dan cara kerja alatnya.

## V. Daftar Pustaka
[1]  Tanjung,  F.A.,”Rancang  Bangun  Alat  Pendeteksi Konsentrasi  Gas  Amonia  (NH 3 )  Pada  Ruangan  Berbasis Arduino  Dengan  Sensor  Mq135,  “Universitas  Sumatera Utara, Juli, 2017.
[2]    Syahminan,” Sensor Deteksi Gas Amonia Pada Kandang Ayam Pedaging Dengan Atemega32 Menggunakan MQ- 135,” Jurnal  Link ,  Vol  7,  No  1,  pp.  34-38,  Februari 2018.
[3]    Giancoli,  Dauglas.1998.  Fisika  Jilid  1  Edisi  Kelima Terjemahan. Jakarta : Erlangga
[4]   Raharjo,  A.S,  Jamal,  Z,”Rancang  Bangun  Pengendali Dan  Pengawasan  Gas  Amonia  Pada  Peternakan  Ayam Berbasis  Arduino  Mega  2560  R3,” Jurnal  Riset Rekayasa  Elektro ,  Vol.1,  No.2,  pp.71-78,  Desember 2019.
[5]  Putra,  M.F.,  Kridalaksana,  A.H,  Arifin,  Z.,”Rancang Bangun  Alat  Pendeteksi  Kebocoran  Gas  LPG  Dengan Sensor Mq-6 Berbasis Mikrokontroler Melalui Smartphone  Android  Sebagai  Media  Informasi,” Jurnal Informatika  Mulawarman ,  Vol.  12,  No.  1,  pp.  1-6, Februari 2017.
[6]   Y.  Septiana,  P,“Design  of  prototype  decision  support system  for  flood  detection  based  on  ultrasonic  sensor,” Jutrnal  MATEC  Web  of  Conferences ,  Vol.3,  No.  7,  pp. 42-48, 2018