KARAKTERISASI DAN PENGUJIAN SENSOR MQ-4 DAN MG-811 UNTUK PENGEMBANGAN SISTEM MONITORING KONSENTRASI GAS METANA DAN KARBON DIOKSIDA DI UDARA

I Gusti Ayu Isnaini Fatha Ramadhani; Widyaningrum Indrasari; Haris Suhendar; Mangasi Alion Marpaung

doi:10.21009/03.1201.FA12

Authors

I Gusti Ayu Isnaini Fatha Ramadhani Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Jakarta, Jakarta 13220, Indonesia
Widyaningrum Indrasari Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Jakarta, Jakarta 13220, Indonesia
Haris Suhendar Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Jakarta, Jakarta 13220, Indonesia
Mangasi Alion Marpaung Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Jakarta, Jakarta 13220, Indonesia

DOI:

https://doi.org/10.21009/03.1201.FA12

Abstract

Abstrak

Seiring dengan perkembangan zaman, berbagai kegiatan indrustrialisasi dan urbanisasi dapat memicu peningkatan gas CH₄ dan CO₂ yang dapat memperburuk kualitas udara di lingkungan. Salah satu upaya untuk mengetahui kualitas udara adalah dengan melakukan monitoring konsentrasi gas di udara. Konsentrasi gas CH₄ di udara dapat diukur menggunakan sensor MQ-4 sedangkan gas CO₂ diukur menggunakan sensor MG-811. Dalam penggunaannya, perlu dilakukan karakterisasi sensor dan pengujian sensor dengan tujuan untuk mendapatkan persamaan kalibrasi, kesalahan relatif pengukuran, dan rentang kerja dari masing-masing sensor. Maka pada penelitian ini dilakukan proses karakterisasi sensor dengan membandingkan hasil keluaran sensor MQ-4 dengan CH₄ Analyzer G2203 dan sensor MG-811 dengan CO₂ Analyzer G2301 Picarro. Adapun hasil karakterisasi menunjukkan bahwa sensor MQ-4 memiliki kesalahan relatif rata-rata sebesar 0,066%. Sedangkan sensor MG-811 memiliki kesalahan relatif rata-rata sebesar 0,047%. Sedangkan pengujian sensor dilakukan dengan melakukan pengukuran sampel berupa asap kendaraan bermotor menggunakan variasi waktu. Adapun hasil pengujian menunjukkan bahwa sensor MQ-4 dapat bekerja dengan baik dalam rentang 1,885-1,914 PPM, sedangkan sensor MG-811 dapat bekerja dengan baik dalam rentang 406,311-409,169 PPM. Hasil tersebut selanjutnya akan digunakan dalam pengembangan sistem monitoring konsentrasi gas CH₄ dan CO₂ di udara.

Kata-kata kunci: metana, karbon dioksida, MQ-4, MG-811, konsentrasi gas.

Abstract

Along with times, various industrialization and urbanization activities can trigger an increase in CH₄ and CO₂ gases which can improve air quality in environment. One effort to determine air quality is to monitor gas concentrations in air. Concentration of CH₄ gas in air can be measured using MQ-4 sensor and CO₂ gas is measured using MG-811 sensor. In use, it is necessary to characterize sensors and test sensors with aim of obtaining measured equations, relative measurement errors, and working distance of each sensor. So, in this research sensor characterization process was carried out by comparing output results of MQ-4 sensor with CH₄ Analyzer G2203 and MG-811 sensor with CO₂ Analyzer G2301 Picarro. Characterization results show that MQ-4 sensor has an average relative error of 0,066% and MG-811 sensor has an average relative error of 0,047%. While sensor testing is done by measuring samples in form of motorized vehicle smoke using time variations. The sensor testing results show that The MQ-4 sensor can work well in range of 1,885-1,914 PPM, while MG-811 sensor can work well in range of 406,311-409,169 PPM. These results will then be used in development of a monitoring system for CH₄ and CO₂ gases concentrations in air.

Keywords: methane, carbon dioxide, MQ-4, MG-811, gas concentration.

References

[1] H. Chojer et al., “Can data reliability of low-cost sensor devices for indoor air particulate matter monitoring be improved?-An approach using machine learning,” Atmospheric Environment, vol. 286, 2022, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2022.119251.
[2] S. Kabir et al., “An integrated approach of Belief Rule Base and Convolutional Neural Network to monitor air quality in Shanghai,” Expert Systems with Applications, vol. 206, 2022, https://doi.org/10.1016/j.eswa.2022.117905.
[3] X. Xiong et al., “Special Issue “Remote Sensing of Greenhouse Gases and Air Pollution,” Remote Sens, vol. 13, no. 11, 2021.
[4] Tampubolon, A. P. Christian, R. Boedisantoso, “Analisis Persebaran Polutan Karbon Monoksida dan Partikulat dari Kebakaran Hutan di Sumatera Selatan,” Jurnal Teknis ITS, vol. 5, no. 2, pp. 160-165, 2016.
[5] R. A. Lina, E. Sutrisno, H. S. Huboyo, “Kajian Emisi Gas Rumah Kaca (Co2, Ch4 dan N2o) Akibat Aktivitas Kendaraan,” Jurnal Teknik Lingkungan, vol. 5, no. 4, pp. C160-C165, 2016, http://ejournal-s1.undip.ac.id/index.php/tlingkungan.
[6] S. Widodo et al., “Rancang Bangun Alat Monitoring Kadar Udara Bersih dan Gas Berbahaya CO, CO2, dan CH4 di dalam Ruangan berbasis Mikrokontroler,” Jurnal Pseudocode, vol. 4, no. 2, pp. 105-119, 2017.
[7] H. Walach et al., “Carbon Dioxide Rises Beyond Acceptable Safety Levels in Children Under Nose and Mouth Covering: Results of an Experimental Measurement Study in Healthy Children,” Environmental Research, vol. 212, 2022, https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.113564.
[8] Syahruji, A. Ghofur, “Penggunaan Kuningan sebagai Bahan Catalytic Converter terhadap Emisi Gas Buang dan Performa Mesin Suzuki Shogun Axelo 125. Scientific Journal of Mechanical Engineering Kinematika, vol. 4, no. 2, pp. 67-78, 2019.
[9] N. G. P. Wibawa et al., “Perancangan Alat Ukur Gas HC dengan Sensor MQ4 berbasis Mikrokontroler AT89S52,” Buletin Fisika, vol. 17, no. 1, pp. 7-13, 2016.
[10] M. N. Alwan, “Sistem Mitigasi Emisi CO2 pada Ruangan Menggunakan Fotobioreaktor Mikroalga berbasis Sensor MQ-135,” Universitas Andalas, 2021.