Tag Archives: Sensor

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