Kalibrasi Sensor Gas MQ-7

Salah satu sensor yang sering digunakan dalam proyek-proyek elektronika adalah sensor gas MQ buatan Hanwei. Sering sekali saya melihat beberapa pertanyaan baik itu di forum tertentu ataupun pada suatu postingan yang ada di blog tentang bagaimana cara mengkalibrasi sensor gas MQ agar dapat melakukan pengukuran konsentrasi gas dalam satuan ppm (part per milion). Oleh karena itu, saya akan menceritakan pengalaman saya saat mengkalibrasi sensor MQ-7 dengan alat ukur gas standar.

Sekilas tentang MQ-7

MQ-7

Grafik Karakteristik Sensitivitas MQ-7

Jika kita melakukan analisa terhadap grafik diatas, maka terlihat bahwa rasio resistansi sensor gas MQ-7 (Rs/Ro) akan bernilai ≈ 1 pada saat konsentrasi gas CO ≈ 100 ppm. Artinya adalah pada saat konsentrasi gas CO ≈ 100 ppm maka nilai Rs = Ro. Hal ini dapat dibuktikan dengan persamaan berikut:

100 ppm CO=  Rs/Ro=1          (1)

Rs 100 ppm CO=Ro          (2)

Informasi inilah yang dapat dimanfaatkan untuk mendapatkan nilai Ro, karena nilai Ro secara definitif tidak dijelaskan pada lembar data sensor (Hanwei).

Pengujian MQ-7

Pengujian saya lakukan di laboratorium Balai HIPERKES dan K3 Yogyakarta dengan menggunakan alat ukur konsentrasi gas Karbon Monoksida (CO) “Krisbow KD09-224 Carbon Monoxide Meter” yang berfungsi sebagai kalibrator. Dalam pengujian ini rentang pengukuran disesuaikan dengan kebutuhan, yakni 20 – 200 ppm CO.

IMG_0258

Krisbow KD09-224 Carbon Monoxide Meter

Pada dasarnya nilai konsentrasi gas CO dalam satuan ppm dapat diketahui dengan cara mengambil beberapa data Rs (resistansi sensor MQ-7 pada tingkatan konsentrasi gas yang berbeda-beda) dan kemudian dicari model matematisnya (persamaan garis) terhadap setiap perubahan konsentrasi gas CO. Nilai pembacaan Rs yang dibaca oleh mikrokontroler dalam bentuk ADC kemudian diolah untuk mendapatkan nilai dari Vout, Rs dan Rs/Ro.

Vout = (RL/Rs +RL) . Vcc          (3)

Rs = (Vcc.RL/Vout) – RL          (4)

ADC1

Hasil pengujian sensor (ADC) dengan kalibrator (ppm)

Pada tabel diatas dapat dilihat bahwa nilai Rs pada saat konsentrasi gas CO 100 ppm adalah sebesar 6.89 kΩ. Sesuai dengan persamaan (2) maka nilai Ro secara definitif dapat langsung diketahui, yaitu sebesar 6.89 kΩ.

Selanjutnya hubungan antara ppm CO dan Rs/Ro dituangkan ke dalam bentuk grafik untuk kemudian dicari persamaan atau model matematisnya. Untuk memudahkan plotting data ke dalam grafik serta mencari persamaan tersebut maka saya menggunakan perangkat lunak MS.Excel.

ADC2

Grafik ppm co vs Rs/Ro

Dengan menggunakan regresi (trendline) power maka diperoleh persamaan (y = 96.311x^-1.239) yang merupakan hubungan antara ppm CO dengan Rs/Ro. Trendline tersebut dipilih karena melihat bentuk kurva pada grafik, selain itu juga dari sisi komputasi dengan menggunakan trendline tersebut akan lebih mudah diterapkan pada mikrokontroler.

Pada lembar data sensor MQ-7 (Hanwei) terdapat penjelasan mengenai karakteristik sensor sebagai berikut.

ADC3

Karakteristik sensitivitas MQ-7

Hasil Pengujian MQ-7

Berdasarkan pengujian didapat nilai resistansi sensor (Rs) saat konsentrasi gas CO sebesar 100 ppm adalah 6.89 kΩ. Karena pengujian sensor hanya sampai pada konsentrasi 200 ppm (Rs = 3.44 kΩ) maka untuk mengetahui nilai Rs saat konsentrasi CO sebesar 300 ppm dilakukan dengan menganalisa data pada tabel hasil pengujian. Nilai Rs semakin berkurang seiring bertambahnya konsentrasi gas CO. Oleh karena itu, dapat dipastikan bahwa nilai Rs saat konsentrasi CO sebesar 300 ppm adalah < 3.44 kΩ. Sebagai contoh digunakan nilai 3.40 kΩ sebagai perumpamaan dari nilai Rs saat konsentrasi CO sebesar 300 ppm.

Concentration slope rate : Rs (300 ppm) / Rs (100 ppm CO ) < 0.5
Concentration slope rate : ((3.40 kΩ) / 6.89 kΩ)) < 0.5
Concentration slope rate : 0.49 < 0.5

Dengan menggunakan perumpamaan tersebut nilai concentration slope rate sudah bernilai < 0.5. Maka dapat dipastikan bahwa nilai concentration slope rate pada saat konsentrasi gas CO sebesar 300 ppm akan bernilai < 0.49. Dengan demikian sensitivitas sensor MQ-7 yang digunakan sudah sesuai dengan karakteristik pada lembar data (Hanwei) .

ADC4

Hasil pengujian sesuai dengan karakteristik sensitivitas MQ-7

Contoh penggunaan model matematis sensor MQ-7 yang telah diperoleh (y = 96.311x^-1.239) pada kode Arduino dengan menggunakan fungsi pow.

R = Rs/Ro;
p = -1.239;
z = pow(R,p);
ppm = 96.311*z;

Untuk mendapatkan hasil maksimal, ada baiknya jika sensor dilakukan pengujian kembali untuk mengetahui akurasi pembacaan sensor terhadap konsentrasi gas CO dalam satuan ppm. Selamat mencoba dan semoga berhasil! 😀

Advertisements

55 thoughts on “Kalibrasi Sensor Gas MQ-7

    1. fathurmiftahudin Post author

      Mas Luthfan mungkin maksudnya PPM (part per million) ya? Dalam penggunaan sensor MQ kita hanya perlu mencari nilai Rs/Ro untuk mengetahui tingkat konsentrasi suatu gas (sesuai tipe sensornya) dalam satuan PPM

      Like

      Reply
    1. fathurmiftahudin Post author

      Terima kasih sudah berkunjung mas Yayan. Berikut kode untuk pemrograman di Arduino, tentunya banyak jalan dalam membuat program/algoritma sehingga kode berikut tidak menjadi patokan.

      float Vout; //Tegangan keluaran sensor
      float R; //Rasio resistansi sensor
      float Rs; //Resistansi sensor pada konsentrasi gas yang berbeda
      float p; //Variabel pendukung
      float z; //Variabel pendukung

      int Ro; //Resistansi sensor saat konsentrasi gas CO 100 ppm
      int RL; //Resitansi beban pada sensor (ada di datasheet sensor)
      int PPM; //Konsentrasi gas dalam satuan ppm (ini yang dicari)

      void setup(){
      // Setup atau inisialisasi sesuai kebutuhan
      }

      void loop() {
      Ro = X.X; // Didapat dari pengujian dengan alat ukur standar
      Vout = ADC Sensor*5/1023;
      Rs = (vcc.RL/Vout)-RL;

      //Memasukkan nilai-nilai yang sudah diperoleh ke dalam persamaan y = 96.311x^-1.239, y = ppm & x = Rs/Ro.
      R = Rs/Ro;
      p = -1.239;
      z = pow(R,p);
      PPM = 96.311*z; //Rumus (persamaan) untuk membaca konsentrasi gas CO dalam satuan ppm
      }

      Like

      Reply
    1. fathurmiftahudin Post author

      Terima kasih sudah berkunjung. Kebetulan saya belum pernah menggunakan sensor itu, tapi kalau melihat datasheet dari sensor tersebut pada prinsipnya sama, jika tujuannya adalah sensor ingin digunakan untuk membaca konsentrasi gas dalam satuan PPM maka sensor harus dikalibrasi terlebih dahulu. Akan lebih maksimal lagi jika sensor digunakan dengan sistem yang mampu melakukan toleransi terhadap perubahan suhu dan kelembapan. Karena kedua parameter tersebut juga mempengaruhi resistansi sensor.

      Like

      Reply
  1. andikaopp

    gan, untuk pembacaan grafik hubungan antara nilai RS/RO dan PPM itu gmn ya? kok saya masih bingung, misal di tabel agan kan disitu disebutkan bahwa nilai RS/RO pada 20 PPM adalah 2.95 .
    pertanyaan saya, padahal titik biru di grafik pada datasheet hubungan nilai RS/RO dan PPM paling kiri hanya pada batas 50 PPM, sedangkan untuk nilai 50 PPM kebawah tidak ada titik biru, mengapa di tabel agan nilai RS/RO 2.95 pada 20 PPM, saya masih bingung

    Like

    Reply
    1. fathurmiftahudin Post author

      Terima kasih andikaopp atas kunjungannya. Sebelumnya mohon maaf karna pada tulisan diatas saya belum menjelaskan alasan pemilihan rentang pengukuran pada tabel pengujian, jadi rentang tersebut (20-200 ppm) disesuaikan dengan kebutuhan penulis, terima kasih atas koreksinya. Menanggapi pertanyaan tsb, kebutuhan rentang pengukuran penulis dimulai dari 20 ppm sedangkan pada grafik hanya sampai 50 ppm, oleh sebab itu penulis memastikan nilai Rs/Ro pada ppm < 50 dengan melakukan pengujian.

      Liked by 1 person

      Reply
      1. andikaopp

        berarti nilai rs/ro pada tabel agan kan dari hasil pengukuran.
        untuk hasil pengukuran rs/ro itu didapat dari alat apa gan? dari mikrokontrollerny apa dari alat Krisbow KD09-224 Carbon Monoxide Meter. Btw kan output dari mikrokontrollernya kan vout dan rs, nah untuk output dari Krisbow KD09-224 Carbon Monoxide Meter itu sendiri apa?
        apakah hanya satuan gas ppm atau keluar output rs/ro.
        permasalahan yang masih saya bingungkan disini yaitu nilai rs/ro didapatkan darimana? dari mikrokontroller apa dari Krisbow KD09-224 Carbon Monoxide Meter?

        Like

      2. fathurmiftahudin Post author

        Terima kasih atas tanggapannya mas Andika. Pada tabel hasil pengujian terdapat keterangan “Hasil pengujian sensor (ADC) dengan kalibrator (ppm). Maka kolom ppm pada tabel merupakan hasil pembacaan gas CO dalam satuan ppm yang dilakukan oleh kalibrator (Krisbow KD09-224), sedangkan kolom rata2 ADC adalah pembacaan yang dilakukan oleh sensor MQ-7, dan tiga kolom berikutnya (Vout, Rs, Rs/Ro) adalah data yang diolah dari rata2 ADC. Dengan begitu Rs/Ro merupakan hasil pengukuran dari sensor MQ-7.

        Like

    1. fathurmiftahudin Post author

      Terima kasih Ravenrole atas kunjungannya. Mohon maaf sebelumnya, maksud pertanyaan nya itu jenis sensor yang digunakan untuk NH3 atau cara kalibrasi sensor gas untuk pengukuran NH3? Kalau metode untuk kalibrasi sensor gas, saya kira untuk semua jenis sensor gas sama saja, tinggal alat ukur standarnya yang disesuaikan dengan jenis gas yang akan diukur / diuji.

      Like

      Reply
      1. fathurmiftahudin Post author

        Untuk cara kalibrasi tetap sama, anda harus menyiapkan alat ukur standar (Ammonia Gas Detector) beserta gas NH3 nya. Untuk algoritma dan pemrogramannya saya kira relatif, anda bisa menggunakan berbagai macam persamaan (trendline) yang menurut anda mudah dan dari sisi komputasi tidak menyulitkan. Selebihnya hanya parameter Rs dan Ro nya saja yang berbeda, karena kedua parameter tersebut didapatkan dari pengujian langsung dan berhubungan dengan suhu dan kelembapan.

        Like

  2. Deny

    Mas mau tanya…
    Saya baru menyelesaikan skripsi saya tentang asap rokok…
    Yg sya mau tanyakan, bagaimana agar sensor mq itu agar bisa detect asap rokok saja?pdhl sensor mq kan bisa medetect semua jenis asap yg mngandung monoxida… mohon jawabnya 😀

    Like

    Reply
    1. fathurmiftahudin Post author

      Terima kasih sudah berkunjung Mas Agun.
      Jika kita melakukan analisa terhadap grafik sensor, maka terlihat bahwa rasio resistansi sensor gas MQ-7 (Rs/Ro) akan bernilai ≈ 1 pada saat konsentrasi gas CO ≈ 100 ppm. Artinya adalah pada saat konsentrasi gas CO ≈ 100 ppm maka nilai Rs = Ro. Informasi inilah yang sangat berguna untuk mendapatkan nilai Ro, karena nilai Ro secara definitif tidak dijelaskan pada lembar data sensor MQ (Hanwei).

      Like

      Reply
    1. fathurmiftahudin Post author

      Terima kasih Mas Miftahulhuda sudah berkunjung.
      Saya pribadi belum pernah menggunakan sensor MG811. Jika melihat grafik hubungan EMF (mV) dengan ppm, sensor bisa langsung digunakan dengan hanya membandingkan seberapa besar tegangan yang keluar (mV) dan mencocokan ppm nya pada grafik. Tidak seperti sensor MQ (Hanwei) yang mana nilai Ro secara definitif tidak ditampilkan pada datasheet, CMIIW.

      Like

      Reply
  3. Noviana Pratiwi

    mas saya masih belum paham..kan dari table percobaan ditemukan nilai ppm dari angka 20, masnya nentukan banyaknya sample gasnya bagaimana? sehingga menemukan nilai 20ppm? apakah dari alat krisbow tersebut?

    Like

    Reply
  4. altekunsoed

    Terima kasih mas fathurmiftahudin artikelnya sangat membantu? ini ada beberapa pertanyaan yang saya mau ajukan..
    1. Kalau tanpa kalibrasi apakah sensor yang bertipe mq bisa mendapatkan nilai ppm?
    2. kalibrasi itu untuk setiap sensor atau untuk penggunaan sensor ditempat tertentu? maksudnya kalau untuk setiap sensor kalau sudah didapatkan nilai Ro berarti cuma sekali kalibrasi aja. nah kalau ditempat tertentu berarti harus kalibrasi jika digunakan pada tempat yang berbeda-beda.
    3. Untuk rentang pengujian (20-200) ppm itu acuannya apa?

    Terima kasih banyak

    Like

    Reply
    1. fathurmiftahudin Post author

      Terima kasih altekunsoed sudah berkunjung,
      Saya coba menjawab pertanyaannya sebagai berikut:
      1) Tidak, jika sensor tidak dikalibrasi hanya akan mendapatkan keluaran sensor dalam bentuk tegangan. Sensor harus dikalibrasi untuk mendapatkan persamaan (regresi) yang mengubah nilai analog (tegangan) ke dalam satuan part per milion (ppm).
      2) Seperti jawaban sebelumnya, sensor harus dikalibrasi. Yang perlu digarisbawahi yakni: walaupun sensor sudah dikalibrasi, pada dasarnya sensor memiliki hubungan dengan suhu dan kelembaban udara sehingga diperlukan adjustmen pada suhu dan kelembaban tertentu. Hal ini dapat dilihat lebih jelas pada datasheet sensor.
      3) Rentang pengukuran tersebut (20-200 ppm) merupakan kebutuhan penulis semata.

      Like

      Reply
      1. sutriyono

        Terima kasih mas fathurmiftahudin atas jawabannya, ada pertanyaan lagi nih mas (masih ada yang mengganjal soalnya).
        1. Kalau diinginkan rentang pengukuran misal (20-500 ppm) apakah persamaan (y = 96.311x^-1.239) masih bisa digunakan?
        2. Maksunya ini apa ya “Dengan menggunakan regresi (trendline) power maka diperoleh persamaan (y = 96.311x^-1.239)” langsung keluar persamaannya atau ditentukan sendiri dengan melihat grafik?

        Like

      2. fathurmiftahudin Post author

        1) Persamaan itu diperoleh dari hasil pengujian dengan rentang pengukuran 20-200ppm, jika digunakan untuk rentang pengukuran yang berbeda maka menjadi tidak akurat.
        2) Itu jenis regresi yang saya pilih berdasarkan kurva lengkung yang dihasilkan dari pengujian, selain itu dari sisi komputasi pada controller lebih mudah dan tidak memakan banyak memori.

        Like

  5. Agus

    Terima kasih mas fathurmiftahudin artikelnya sangat membantu, mas saya mau tanya bagaimana cara mengetahui gas monoksida pada ruangan menggunakan senor MQ7

    Like

    Reply
    1. fathurmiftahudin Post author

      Wa’alaikumussalam, terima kasih mas Suhendrik atas kunjungannya. Saya anggap pertanyaannya menggunakan sensor yang baru dibeli dan belum diapa2kan. Setau saya sampai saat ini sensor gas (baik yang dilengkapi modul tambahan) yang berada dipasaran hanya diperuntukkan bagi project elektronika yang bersifat hobi / eksperimen sehingga pembacaan yang dihasilkan masih mentah alias belum dalam satuan part per million (ppm), untuk itu diperlukan improvisasi seperti pengujian maupun kalibrasi. CMIIW

      Like

      Reply
  6. lailatul mufida

    Mas, saat melakukan pengkalibrasian sensor dg membandingkan ppm nya.. bagaimana cara mengatur kluaran ppm sebesar 10-100 ppm mas? Menggunakan uji sumber gas apa mas? Bagaimana cara melakukan pengkalibrasiannya mas?? Terimakasih mas

    Like

    Reply
  7. Gunadi Adi

    asalamualaikum . mas, saya mau tanya.
    dalam mencari data saya mendapatkan nilai rs dari rumus yang ada di figaro (tgs2600), tapi saya masi bingung dalam mencari nilai rs/ro dan ppm? terimaksih

    Like

    Reply
  8. Abd Charis

    Assalamualaikum mas. Saya mau tanya.. Ini saya menggunakan sensor mq7 tp dalam bentuk modul dt-sense carbon monoksida sensor.. La output an pembacaan nya itu berupa digital bukan analog dikarenakan menggunakan i2c.. Jadi untuk kalibrasi ke ppm gimana ya mas kira2?? Mohon pencerahan nya.. hehe

    Like

    Reply
    1. fathurmiftahudin Post author

      Terima kasih sudah berkunjung, untuk pengukuran alkohol saya sarankan menggunakan MQ-3, karena sensor ini memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap alkohol. Grafik karakteristik sensitivitasnya juga sangat baik (bisa dilihat di datasheet) sehingga mudah untuk dikalibrasi, tidak seperti pengukuran alkohol yang menggunakan MQ-7 grafiknya cenderung linier. CMIIW.

      Like

      Reply
  9. Aldiansyah

    Mas kalo alat pembanding nya itu harganya berapa ya ,soalnya kalo mau pake perhitungan kaya punya Mas ini saya juga harus bikin tabel seperti punya Mas itukan ? Terimakasih

    Like

    Reply
    1. fathurmiftahudin Post author

      Terima kasih sudah berkunjung, harga alatnya saya kurang tau, yang jelas pasti mahal karna personal gas detector saja sudah 5jt an. Tabel tidak harus sama seperti itu, intinya saya hanya menampilkan hasil pembacaan alat ukur standar vs sensor yang saya gunakan.

      Like

      Reply
    1. fathurmiftahudin Post author

      Wsswrwb, terima kasih sudah berkunjung. Mengacu pada datasheet MQ-7 bahwa pre heating ‘No less than 48hrs’ ini menyatakan bahwa sensor telah diuji selama waktu tsb, ini mengarah pada performa sensor. Yang melakukan pengujian ini tentunya si pembuat sensor dalam hal ini Hanwei.

      Lantas kalau tidak diuji selama waktu tsb apakah sensor tidak bisa digunakan? Tentu tidak, sensor tetap dapat digunakan namun memang pembacaan yg dihasilkan tidak akan semaksimal pengujian yg dilakukan oleh produsen atau yg tertuang pada datasheet.

      Namun untuk penggunaan elektronika hobi, tugas akhir dsb saya kira sudah cukup hanya dengan membiarkan sensor menyala selama kurang lebih 30 menit dan kemudian membandingkan secara aktual dengan kalibrator atau alat ukur gas standar.

      Pada akhirnya, akan bergantunf juga seperti apa aplikasi sensornya, kompensasi terhadap suhu dan kelembaban juga sangat berpengaruh. CMIIW

      Like

      Reply
      1. Ibnu Adi Perdana

        bg, selain dengan menggunakan alat standar pembacaan PPM , ada tidak persamaan untuk mencari ppm? meskipun tidak akurat dibanding dengan menggunakan alat standar.

        kalau aku liat dari tabel abg diatas, RL nya 10k ya bg?

        Like

      2. fathurmiftahudin Post author

        Menurut saya cara yang paling efektif untuk menemukan persamaan adalah dengan melakukan pengujian secara langsung, apalagi jika konteksnya adalah ‘kalibrasi’ maka akan ideal jika dapat dibandingkan dengan alat ukur standar. Iya RL 10k

        Like

  10. ervan

    Assalamualaikum mas. Saya mau tanya . Dengan sensor mq-7 apakah bisa juga untuk deteksi tingkat gas oksigen? Mohon penjelasannya.. terimakasih

    Like

    Reply

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s