Model Sistem Pengontrol Karbon Monoksida Menggunakan Sensor MQ-7 dan Mikrokontroler ATMega328

Transkripsi

1 Model Sistem Pengontrol Karbon Monoksida Menggunakan Sensor MQ-7 dan Mikrokontroler ATMega328 Feriyansyah Awaludin, Prof. Dr.Ing. Soewarto Hardienata, Deden Ardiansyah, S.T, M.Kom feriyansyah209@gmail.com Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan ABSTRAK Pencemaran udara adalah kondisi dimana kualitas udara menjadi rusak dan terkontaminasi oleh zat-zat berbahaya. Pencemaran udara terjadi akibat pembakaran tidak sempurna dari mesin kendaraan maupun proses industri yang menghasilkan zat-zat yang tidak baik bagi kesehatan manusia. Model sistem pengontrol karbon monoksida menggunakan sensor MQ-7 dan mikrokontroler merupakan suatau alat yang berfungsi untuk mendeteksi gas karbon monoksida. Penelitian ini menggunakan sensor MQ-7 sebagai pendeteksi gas karbon monoksida. Sebuah kipas akan aktif apabila kadar karbon monoksida yang diterima oleh sensor melebihi batas normal yang telah ditetapkan. Untuk membersihkan dan meminimalisir ruangan garasi dari gas karbon monoksida digunakan sebuah fan DC sebagai kipas yang berguna untuk membersihkan ruangan garasi dari gas karbon monoksida. Dan untuk mengetahui kadar karbon monoksida akan ditampilkan melalui Liquid Crystal Display dan kadar karbon monoksida akan dikirim ke mobile phone menggunakan Gsm Shield melalui pesan singkat. Kata Kunci : Karbon monoksida, sensor MQ-7, mikrokontroler ATMega Pendahuluan Karbon monoksida adalah gas tidak berbau, tidak berwarna, tidak berasa dan tidak mengiritasi. Gas ini merupakan hasil pembakaran tidak sempurna dari kendaraan bermotor, alat pemanas, pembakaran gas, asap tembakau. Namun sumber yang paling umum berupa residu pembakaran mesin. Kebiasaan manusia pada umumnya jika menghidupkan mobil didalam garasi tertutup, sering tidak mengetahui adanya gas berbahaya yang memenuhi garasi tersebut. Maka gas beracun seperti karbon monoksida yang keluar dari hasil pembakaran mesin akan memenuhi ruangan garasi tersebut dan membahayakan bagi manusia itu sendiri. Apalagi jika tidak adanya sirkulasi udara yang baik didalam garasi tersebut. Untuk itu dibutuhkan suatu sistem pengontrol yang dapat meminimalisir bahaya dari gas karbon monoksida dan mengurangi konsentrasi gas karbon monoksida. Dengan latar belakang permasalahan tersebut maka dibuatlah Model Sistem Pengontrol Karbon Monoksida Menggunakan Sensor MQ-7 dan Mikrokontroler ATMega328. Kelebihan yang dimiliki oleh model sistem pengontrol karbon monoksida ini dapat mengetahui berapa kandungan gas karbon monoksida yang ada dalam garasi dengan menggunakan sensor MQ-7, setelah sensor aktif data yang diterima akan dikontrol mikrokontroler, Jika karbon monokoksida terditeksi sesuai pengklarifikasian maka sebuah kipas akan menyala sesuai pwm yang telah ditentukan motor driver untuk mengatur sirkulasi udara didalam garasi mobil tersebut, lalu kadar karbon monoksida ditampilkan pada LCD dan kemudian data dikirim GSM Shield ke mobile melalui pesan singkat. 1

2 Karbon Monoksida Karbon Monoksida adalah gas yang tidak berbau, dan tidak berwarna, akan tetapi gas ini sangat beracun karena mempunyai ikatan yang kuat dengan darah, yaitu hemoglobin. Sumber utama dari gas karbonmonoksida dalam ruangan (indoor) adalah hasil kegiatan manusia, seperti hasil pembakaran (kompor, oven, mesin-mesin elektrik, asap rokok). Dampak dari CO bervariasi, tergantung status kesehatan orang pada saat menghirup gas CO. Gas CO menghambat kerja molekul sel pigmen yang berfungsi membawa oksigen keseluruh tubuh, dalam jangka panjang dapat menyebabkan sakit jantung atau paru-paru, menyebabkan gangguan janin pada wanita, dan dalam jangka pendek dapat menyebabkan perubahan tekanan darah, meningkatkan denyut jantung, kerusakan pembuluh darah peripheral. Sensor MQ-7 Sensor gas MQ-7 merupakan sensor gas yang digunakan dalam peralatan untuk mendeteksi gas karbon monoksida (CO) dalam kehidupan sehari-hari, industri, atau mobil. Fitur dari sensor gas MQ7 ini adalah mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap karbon monoksida (CO), stabil, dan berumur panjang. yang digunakan untuk membuat dan memasukkan program ke dalam hardware arduino. Gsm Shield GSM Shield atau GPRS (General Packet Radio Service) Shield merupakan produk untuk keperluan wireless Arduino Anda. Beroperasi pada frekuensi GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz untuk keperluan pengiriman suara, SMS, dan data dengan konsumsi data yang rendah. Shield GPRS ini dikendalikan menggunakan AT commands (GSM 07.07,07.05 dan SIMCOM enhanced AT Commands). Kompatible dengan board Arduino UNO, Duemilanove, Seeeduino, dan Mega, dan Arduino kompatible lainnya. Beberapa fitur tambahan pada versi terbaru GPRS shield ini adalah adanya soft reset yang memudahkan saat inisialisasi jaringan, sehingga on-off shield lebih mudah. (Geraicerdas, 2015) Ardiuno Uno ATMega328 Arduino merupakan perangkat elektronik yang terdiri dari software dan hardware. Hardware arduino sama dengan mikrokontroler pada umumnya hanya pada arduino ditambahkan penamaan pin agar mudah diingat. Software arduino merupakan software Kipas atau fan Fan berfungsi untuk menghisap udara di dalam ruang untuk dibuang ke luar, dan pada saat bersamaan menarik udara segar di luar ke dalam ruangan. Fan 2

3 juga bisa mengatur volume udara yang akan disirkulasikan pada ruang. Supaya tetap sehat ruang butuh sirkulasi udara agar selalu ada pergantian udara dalam ruangan dengan udara segar dari luar luar ruangan. Dalam memilih fan perlu diperhatikan RPM yaitu rotation per minute atau putaran kipas per menit. phone. Output sistem yaitu berupa kipas, lcd dan indikator. 2. Metode Penelitian ini dilaksanakan mulai Bulan Maret 2016 sampai Mei Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Workshop Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan Bogor. Bahan Penelitian : 1. Sensor MQ-7 2. Arduino Uno ATMega GSM Shield 5. Kipas fan 12V 6. Motor driver L298N 7. LCD 12C 16x02 8. Kabel jumper dan konektor 9. Mobile phone 10. Lampu LED 11. Acrylic 12. Adapter 12V Alur Sistem Sistem ini menggunakan Arduino UNO yang berkomunikasi dengan komunikasi serial melalui GSM shield. Input sistem berupa sensor MQ-7 yang berfungsi sebagai komponen untuk mendeteksi gas karbon monoksida. Kontrol sistem menggunakan Arduino UNO dan GSM Shield yang nantinya akan mengirimkan pesan singkat ke mobile Model sistem pengontrol karbon monoksida ini memiliki prinsip kerja dengan memberi tegangan sebesar 12V ke modul mikrokontroler dan 12V ke motor driver. Kemudian indikator pada modul GSM Shield akan aktif, itu menandakan bahwa GSM Shield siap digunakan untuk mengirimkan pesan singkat ke mobile. Setelah itu sensor MQ-7 akan mendeteksi gas karbon monoksida dan data yang telah diterima sensor akan dikirim ke modul mikrokontroler untuk di proses sesuai kalibrasi sensor. Setelah di proses kadar karbon monoksida akan ditampilkan pada lcd 16x2. Jika kadar karbon monoksida normal maka kipas off dan led hijau akan menyala, jika kadar karbon monoksida waspada maka kipas akan berputar lambat dan led oren akan menyala, dan jika keadaan karbon monoksida berbahaya maka kipas akan berputar cepat dan led merah akan menyala. Setelah itu informasi kadar karbon monoksida akan dikirim ke mobile phone melalui pesan singkat menggunakan GSM Shield V1. Dan mobile phone menerima informasi data kadar karbon monoksida yang telah di proses. Penerapan Perhitungan PWM (Pulse Width Modulation) Komponen penggerak yang diimplementasikan pada model sistem pengontrol karbon monoksida adalah kipas DC, dimana untuk mengatur kecepatan putaran kipas DC perlu diterapkan kontrol 3

4 PWM (Pulse Width Modulation) yang berfungsi sebagai pengatur lebar pulsa (Duty Cycle) direpsentasikan dalam benttuk % (persentase) dengan range 0% sampai dengan 100%. Fitur PWM (Pulse Width Modulation) pada ATMega328 memiliki resolusi sebesar 8 bit = 2 8 jadi 100% dari PWM bernilai 256, dengan range Kondisi PWM yang diimplementasikan pada model pengontrol karbon monoksida adalah kencang =100%, sedang =50%, dan off =0%. Desain Mekanis 1. Penempatan komponenkomponen elektronik dibuat semaksimal mungkin untuk menghasilkan kinerja sistem yang optimal. 2. Masa keseluruhan sistem dibuat seminimal mungkin, karena itu model sistem pengontrol karbon monoksida dibuat dengan menggunakan bahan dasar akrilik. 3. Bentuk dan ukuran model sistem pengontrol karbon monoksida dibuat dengan bentuk persegi panjang yang di implementasikan sebagai garasi mobil untuk menghasilkan bentuk akhir yang ideal. Desain Elektrik Dalam desain sistem elektrik terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain : 1. Sumber catu daya Catu daya yang akan digunakan pada rangkaian model sistem pengontrol karbon monoksida ini menggunakan dua sumber catu daya, Sumber catu daya sebesar 12V digunakan pada modul driver l298n, dimana modul mikrokontroler model sistem pengontrol karbon monoksida bekerja pada arus 12V selanjutnya sumber catu daya akan menyuplai arus ke masing-masing komponen. Tegangan yang masuk ke sensor MQ-7 dan GSM Shield sebanyak 5V. Perancangan Hardware 4

5 Desain Perangkat Lunak Pembuatan perangkat lunak terdiri dari desain software pada model sistem pengontrol karbon monoksida. Berikut flowchart dari desain software. modul-modul elektronik memiliki performa dan fungsi yang sesui dengan rancangan. Pada pengujian Arduino UNO dilakukan dengan memberikan daya sebesar 12V dan 9V. Setelah itu ouput tegangan di cek pada pin 5V yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan pada negative pada multimeter. 3. Hasil Pembahasan Bagian utama pada model sistem pengontrol karbon monoksida, terdapat sensor MQ-7, arduino dan kipas untuk mengontrol karbon monoksida didalam garasi, yang terintegrasi dengan mobilephone sebagai komponen untuk mengirimkan kadar karbon monoksida dalam garasi. Tegangan Input 12V Output Tegangan 5 VDC Pada pengujian sensor MQ-7 dilakukan dengan cara memberikan tegangan 12V dan 0 V ke Arduino UNO yang ada pada model sistem pengontrol karbon monoksida dan menghubungkan pin A0, GND, dan VCC pada sensor MQ- 7. Setelah itu output tegangan dicek pada pin MQ-7 yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negatif multimeter. Dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat dapat berjalan dengan baik. Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah 5

6 Tegangan Input Tegangan Keterangan Arduino MQ-7 5V 4,69VDC Berfungsi Pada pengujian GSM Shield dilakukan dengan cara memberikan tegangan 5V dan 0V ke Arduino UNO dan menghubungkan seluruh pin pada arduino uno. Setelah itu output tegangan dicek pada pin GSM Shield yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negatif pada multimeter. Jika sensor MQ-7 mendeteksi, keadaan kadar karbon monoksida normal sesuai nilai yang ditentukan, maka arduino akan mengirim pesan sms berupa kata Normal, melalui GSM Shield ke mobilephone, kipas tidak berputar dan led hijau menyala. Tegangan Arduino Input Tegangan GSM Shield Keterangan 5V 5VDC Berfungsi Pada pengujian motor driver dilakukan dengan cara mengatur PWM kecepatan putaran kipas dari Arduino UNO dan menghubungkan pin pada motor DC seperti pin 1 motor 1, pin 2 motor 1. Setelah itu output tegangan dicek pada port VCC dan GND yang dihubungkan dengan pin positif dan pin negatif pada adaptor. Jika sensor MQ-7 mendeteksi, keadaan kadar karbon monoksida waspada sesuai nilai yang ditentukan, maka arduino akan mengirim pesan sms berupa kata Waspada, melalui GSM Shield ke mobilephone, kipas berputar pelan dan led oren menyala. Jika sensor MQ-7 mendeteksi, keadaan kadar karbon monoksida bahaya sesuai nilai yang ditentukan, maka arduino akan mengirim pesan sms berupa kata Bahaya, melalui GSM Shield ke mobilephone, kipas berputar kencang dan led merah menyala. 6

7 Uji Coba Validasi Gsm Shield Tahap uji coba validasi dilakukan dengan cara menguji dari nilai kemungkinan kesalahan yang dapat terjadi pada komponen-komponen yang diimplementasikan pada model sistem pengontrol karbon monoksida. 1. Uji Coba Validasi Gsm Shield Fungsi dari komponen Gsm Shield pada model sistem pengontrol karbon monoksida ini adalah untuk mengetahui kadar karbon monoksida didalam garasi mobil melalui pesan SMS yang dikirim ke mobilephone. Uji coba dilakukan dengan menguji kecocokan sistem yang telah dibuat dengan memvalidasi pada masing-masing blok rangkaian yang bertujuan untuk mendapatkan hasil yang sesuai. 4. Kesimpulan Model Sistem Pengontrol Karbon Monoksida Menggunakan Ssensor MQ-7 dan Mikrokontroler ATMega328 ini merupakan sebuah sistem yang menggabungkan antara komponenkomponen elektronik dengan sebuah mobile phone. Penelitian ini dalam implementasinya menggunakan Arduino Uno ATMega328, sensor karbon monoksida yaitu MQ-7, GSM Shield, motor driver L298N, kipas dan lcd. Model sistem pengontrol karbon monoksida ini berfungsi untuk mengetahui kadar karbon monoksida disebuah garasi, dimana Input sistem menggunakan sensor MQ-7 yang akan ditampilkan pada lcd 16x2 dan akan dikirim via pesan menggunakan gsm shield untuk mengetahui kadar karbon monoksida di dalam garasi. Terdapat tiga kondisi ketika arduino menerima inputan dari gsm shield yaitu kadar karbon monoksida normal, kadar karbon monoksida waspada, kadar karbon monoksida bahaya. Output sistem berupa kipas dan informasi kadar karbon monoksida yang ditampilkan pada lcd dan via pesan singkat. Berdasarkan hasil uji coba yang dilakukan, bahwa model sistem pengontrol karbon monoksida hanya dapat mengukur kadar karbon monoksida dibawah 600ppm. Setelah dilakukan 10 kali uji coba dalam waktu 15 meint didapatkan rata-rata 3,40 menit atau 4080 putaran kipas untuk menormalkan kadar karbon monoksida. Jadi di dapat kesimpulan, semakin banyak kadar karbon monoksida yang terdeteksi, semakin banyak pula waktu yang dibutuhkan untuk menormalkan kadar karbon monoksida tersebut. Saran Model Sistem Pengontrol Karbon Monoksida Menggunakan Mensor MQ-7 dan Mikrokontroler ATMega328 ini secara fungsi dapat bekerja dengan baik, namun masih memerlukan pengembangan lebih lanjut agar sistem pengontrol karbon monoksida semakin efisien. Beberapa saran yang dapat dikembangkan antara lain menambahkan jumlah kipas agar lebih cepat untuk menormalkan kadar karbon monoksida yang ada, sehingga sistem dapat bekerja secara optimal. 7

8 DAFTAR PUSTAKA Baskara MQ-7 Sensor Gas CO, ( 20 Dede Hendriono Arduino Itu Apa ( 20 Haris Aydin Ya kut Rancang Bangun Sistem Pengukur Gas Krbon Monoksida (CO) Menggunakan Sensor MQ-7 Bebasis Atmega 16A. Skripsi. Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya, Malang. Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Tanjungpura, Pontianak. Reni Afriyanti Makalah Teknik Kontrol Otomatis, ( 23 Wardhana, WA Dampak Pencemaran Lingkungan. Penerbit ANDI. Yogyakarta. Ihsan Irgam Elektronika Dasar ( 20 Irvan Adhi Eko Putro Rancang Bangun Alat Ukur Emisi Gas Buang, Studi Kasus: Pengukuran Gas Karbon Monoksida (CO). Skripsi. Program Studi D3 Teknik Instrumentasi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya. KABAPEDAL Pedoman Teknis Perhitungan dan Pelaporan Serta Informasi Indeks Standar Pencemaran Udara. ( 20 Lamudi Pengertian Fan dan Cara Memilihnya, ( 20 Leonard Agustinus Rancang Bangun Prototype Pendeteksi Kadar CO Sebagai Informasi Kualitas Udara Berbasis Mikrokontroler. Skripsi. Program Studi Sistem Komputer, Fakultas 8