means of controlling air circulation fan with carbon monoxide detection sensor and a temperature sensor

SISTEM ALAT PENGENDALI KIPAS SIRKULASI UDARA MENGGUNAKAN SENSOR DETEKSI

KARBONMONOKSIDA DAN SUHU

Dwi Setiawan

Prodi Sistem Komputer

Fakultas Teknik Informasi

Universitas Islam Balitar

I. Pendahuluan

Udara merupakan kebutuhan setiap manusia. Oleh karena itu, kualitas udara yang baik sangat diperlukan, termasuk kualitas udara di dalam ruangan. Kualitas udara di dalam ruangan sangat penting mengingat 80 – 90% manusia menghabiskan waktunya di dalam ruangan. Oleh karena itu lingkungan udara dalam ruangan memiliki efek penting pada kesehatan manusia dan efisiensi kerja (Yu et al, 2009). Lingkungan udara di dalam ruangan dipengaruhi oleh banyak faktor. Faktor-faktor tersebut meliputi suhu, kelembaban, tingkat pertukaran udara, pergerakan udara, ventilasi, polutan partikel, polutan biologi, dan polutan gas (Graudenz et al., 2005).

Merokok merupakan salah satu aktivitas manusia yang dapat menimbulkan polutan gas di dalam ruangan sebab di dalam asap rokok banyak mengandung zat-zat polutan diantaranya golongan oksida karbon (CO, CO2), oksida belerang (SO2,SO3), oksida nitrogen (NO, NO3), partikel (asap, debu, metal, garam sulfat), senyawa inorganik, hidrokarbon, energi panas atau suhu (Soedomo, 2001). Zat polutan tersebut sangat berbahaya bagi kesehatan dan dapat menambah resiko terjadinya penyakit kanker paru-paru (Bartel, 2001; Iyawe & Ebomoyi, 2005; Ugheoke et al, 2006). Oleh karena itu, perlu dilakukan sterilisasi udara dari asap rokok agar polutan udara di dalam ruangan dapat diminimalisir.

Sterilisasi asap rokok dapat dilakukan salah satunya dengan menggunakan alat pengendalian sirkulasi udara yang berteknologi. Proses tersebut dapat dilakukan dengan merancang alat pengontrolan sirkulasi udara yang menyala otomatis (Mudunuru et al, 2006; Kulkarni & Teja, 2014). Perancangan alat tersebut akan membutuhkan komponen mikrokontroller dan salah satu komponen mikrokontroller yang dapat digunakan adalah Arduino Uno (Heng et al, 2012; Sethuramalingam & Karthighairasan, 2012). Selain itu, perancangan alat ini juga dapat didukung dengan penggunaan MQ-2 sebagai sensor gas dan mendeteksi asap (Michael, 2013; Srinonchat, 2013) serta LCD (Liquid Cristal Display) sebagai penampil kadar udara.

Alat pengendali sirkulasi udara dapat memanfaatkan kipas sebagai alat sirkulasi udara. Pemakaian kipas ini diharpkan mampu meminimalisir efek negatif dari penggunaan AC sebagai alat sirkulasi udara otomatis (Seppanen & Fisk, 2002). Kipas dan lampu LED akan digunakan sebagai indikator. Sistem ini akan bekerja apabila sensor MQ-2 tersebut telah mendeteksi udara yang mengandung gas karbon monoksida, kemudian diproses oleh mikrokontroler dan diprogram dengan Arduino Pro. Setelah itu, kipas akan berputar secara otomatis untuk mengeluarkan asap rokok dan kipas akan mati jika asap rokok telah berkurang di ruangan tersebut. Kadar udara akan tampil pada LCD agar bisa dilihat dan diketahui oleh pengguna ruangan. Dengan kata lain, jika kualitas udara bersih, maka kipas tidak berputar tetapi jika udara terdapat polusi maka kipas akan berputar untuk mensirkulasikan udara agar kembali normal.kipas juga akan menyala saat sensor suhu DHT-11 mendeteksi kondisi suhu diatas 35 derajad celcius dan kipas akan berhenti berputar saat suhu dibawah 35 derajad celcius.

Beberapa penelitian yang pernah ada dan terkait dengan penelitian ini diantaranya Nyoman (2014) dan Amalia (2012). Nyoman (2014), dengan judul “Deteksi Asap Rokok Dan Penetralisir Asap Berbasis Mikrokontroler ATmega16”. Membahas tentang alat pendeteksi asap rokok dengan output kipas dan alarm, saat sensor mendeteksi adanya asap maka alarm akan berbunyi dan memutar kipas sampai asap ternetralisir. Dan Amalia,( 2012), dengan judul “Realisasi Alat Pendeteksi Kadar Oksigen dan Karbon Dioksida Untuk di Lubang Bawah Tanah”. Membahas tentang display penampil kadar oksigen dan karbon dioksida menggunakan mikrokontroler AVR ATmega8 serta sensor Oksigen KE-50 dan Karbon Dioksida CDM4161A.

Berdasarkan uraian dan permasalahan yang ditemukan maka penulis akan melakukan penelitian dengan judul “SISTEM ALAT PENGENDALI KIPAS SIRKULASI UDARA MENGGUNAKAN SENSOR DETEKSI KADAR KARBON MONOKSIDA DAN SUHU”, yang akan menggunakan sensor sensor karbon monoksida dan sensor suhu. Tujuan dari penelitian ini untuk merancang alat pengontrol sirkulasi udara yang mampu menguraikan asap dan menurunkan suhu ruangan.

II. Landasan Teori

a. Asap Rokok

Rokok merupakan campuran dari tembakau, cengkeh dan bahan lainnya yang dibungkus oleh kertas. Kandungan zat-zat yang ada pada rokok terdiri dari nikotin, karbon monoksida (CO), Tar yang bersifat karsinogenik dan radikal bebas, seperti radikal nitric oxide dan sebagainya.

Asap yang dihembuskan para perokok dapat dibagi menjadi dua macam yaitu asap utama (main stream smoke) dan asap samping (side stream smoke). Asap utama merupakan asap tembakau yang dihirup langsung oleh perokok, sedangkan asap samping merupakan asap tembakau yang disebarkan ke udara bebas yang akan dihirup oleh orang lain atau perokok pasif (Nindi Melianto,2014).

b. Suhu Ideal Ruangan

Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah termometer. Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. (SK/MENKES, 2002).

Manusia selalu berusaha mempertahankan keadaan normal tubuh dengan sistem tubuh yang sangat sempurna sehingga dapat menyesuaikan dengan perubahan yang terjadi diluar tubuhnya. Tubuh manusia menyesuaikan diri karena kemampuannya untuk melakukan proses konveksi, radiasi, dan penguapan juka terjadi kekurangan atau kelebihan yang membebaninya. Tetapi, kemampuan untuk menyesuaikan diri dengan temperatur luar jika perubahannya tidak melebihi 20% untuk kondisi panas dan 35% untuk kondisi suhu ideal suatu ruangan diantara 24 °C.sampai 30 °C (saripfelto,2013)

c. Arduino

Arduino adalah merupakan sebuah board minimum system mikrokontroler yang bersifat open source.Didalam rangkaian board arduino terdapat mikrokontroler AVR seri ATMega 328 yang merupakan produk dari Atmel. (Djuandi,F, 2011)

d. Sensor MQ-22

Sensor asap MQ-22 adalah sensor gas yang memiliki konduksifitas rendah jika berada di udara bersih. Konduktivitas sensor akan naik seiring dengan kenaikan konsentrasi gas. Untuk mengonversi terhadap kepekatan gas, sensor ini memerlukan suatu sirkuit listrik tambahan. Kelebihan dari sensor ini adalah: memiliki kepekaan yang baik terhadap gas berbahaya (Amonia, Sulfida, Benzena) dalam berbagai konsentrasi, Masa aktif yang lama, dan membutuhkan biaya yang lebih rendah (Anonim2, 2010). Dengan memanfaatkan prinsip kerja dari sensor MQ-22 ini, kandungan gas-gas tersebut dapat diukur.

e. LCD (Liquid Cristal display)

Liquid Crystal Display adalah modul tampilan berkonsumsi daya yang relatif rendah dan terdapat sebuah controller CMOS didalamnya (Wardhana, L, 2006). Seperti gambar 2.4 yang menunjukkan sebuah modul LCD untuk tipe LCD 2x16 yaitu LCD dengan 2 baris dan 16 kolom.

f. Sensor DHT 11

DHT-11 adalah chip tunggal kelembaban relatif dan multi sensor suhu yang terdiri dari modul yang dikalibrasi keluaran digital. Pada pengukuran suhu data yang dihasilkan 14 bit, sedangkan untuk kelembaban data yang dihasilkan 12 bit. Keluaran dari DHT-11 adalah digital sehingga untuk mengaksesnya diperlukan pemrograman dan tidak diperlukan pengkondisi sinyal atau ADC (Aosong, 2012). DHT memiliki banyak varian, salah satunya yaitu DHT22 (AM2302) dengan bentuk fisik .

g. Buzzer

Rangkaian buzzer atau yang biasa disebut sebagai rangkaian alarm pengingat pesan dan tanda pastinya sudah sering ditemukan di beberapa perangkat elektronik di pasar.

h. Blower

Penghisap udara atau yang kita kenal dengan Blower adalah sebuah alat untuk menyedot atau menyaring udara yang tidak kita inginkan supaya keluar, seperti udara sisa pembakaran atau udara saat kita memasak. Proses kerja dari blower sangatlah sederhana, dengan menggunakan kipas seperti kipas angin pada umum nya. Berbeda dengan kipas angin, blower memiliki lekukan kipas yang mengarah keluar karena fungsi nya adalah mengeluarkan udara dari dalam ruangan ( Yantiar, F, 2015).

i. Driver Motor L298

L298 aadalah driver motor berbasis H-Bridge, mampu menangani beban hingga 4A pada tegangan 6V – 46V. Dalam chip terdapat dua rangkaian H-Bridge. Selain itu driver ini mampu mengendalikan 2 motor sekaligus dengan arus beban 2 A. berikut gambar rangkaian driver motor L298 (Jhorobin, 2012).Rangkaian driver motor yang terlihat pada (), untuk outputmotor DC digunakan dioda, hal ini ditujukan agar driver motor dapat menahan arus balik yang datang dari motor DC. Input driver motor berasal dari mikrokontroler utama, untuk MOT 1A dan MOT 1B untuk menggerakan motor 1, ENABLE 1 untuk mengatur kecepatan motor 1 menggunakan PWM, selanjutnya untuk MOT 2A dan MOT 2B untuk menggerakan motor 2, ENABLE 2 untuk mengatur kecepatan motor 2 menggunakan PWM.

III. Perancangan Sistem

pada gambar Flowcart alat pengendali kipas sirkulasi udara menggunkan sensor deteksi karbonmonoksida dan suhu dapat dilihat dalam bahasan di bawah ini.

Gambar 3.1 Flowcart Sistem

1. mulai

2. Initialisasi sistem Pengecekan kondisi kadar CO dan suhu di dalam ruangan melebihi batas yang sudah ditentukan .

3. Cek suhu dalam ruangan jika melebihi standart aman yang sudah ditentukan yaitu tidak lebih dari 35 derajat celcius maka kipas akan menyala. Dan kipas akan berhenti jika di dalam ruangan kondisi suhu dibawah batas standart yang ditentukan.

4. Cek kadar karbonmonoksida di dalam ruangan jika melebihi 150 ppm maka kipas akan menyala. Dan kipas akan berhenti jika di dalam ruangan kadar CO dibawah batas standart yang ditentukan.

5. Sistem dimatikan.

Gambar 3.2 rangkaian alat pengendali kipas sirkulasi udara menggunakan sensor deteksi karbon monoksida dan suhu

1. tahap pertama dalam perangkaian alat yaitu identifikasi komponen. Diantaranya:

· Driver Motor L298D

· Arduino Uno

· Sensor Karbonmonoksida MQ-2

· Bridgeboard

· LCD 16 X 2

· Sensor Suhu Dan Kelembapan DHT-11

· Buzzer

· LED

· Potensiometer

· Drivermotor / Fan

· Resistor 4 ohm

2. Selanjutnya perangkaian tiap blok komponen arduino board, sensor MQ2, Sensor DHT 11, motor driver L298D dan kipas dihubungkan dengan kabel jumper warna dan brigde board

3. Yang terakir adalah memasukan program perintah atau coding yang telah dibuat dengan arduino pro ke dalam ic yang terdapat pada arduino board.

I. Implementasi dan pengujian

untuk impementasi dan pengujian peneliti meletakan alat pada sebuah ruangan yang berukuran 25cm x 25cm x 25 cm yang terbuat dari bahan acrylic transparan untuk memudahkan dalam pengamatan apakah alat pengendali kipas sirkulasi udara menggunakan sensor deteksi karbon monoksida dan suhu dapat mengontrol dan menjaga kualitas udara dan suhu didalam ruangan tersebut tetap dibawah 150 ppm dan dibawah 35 derajat celcius . Di dalam ruangan ini terdapat lubang yang berguna untuk memasukan asap untuk kadar karbonmonoksida dan headryer untuk meningkatkan suhu di dalam ruangan.

Setelah merangkai semua komponen dalam modul elektronik alat pengendalai kipas menggunakan sensor deteksi karbon monoksida dan suhu ruangan dan meletakkanya ke dalam ruangan 25cm x 25 cm x 25 cm maka langkah selanjutnya adalah menghubungkan modul tersebut ke PC. PC kemudian akan mendeteksi keberadaan arduino Uno R3 beserta dengan port yang digunakannya.

V Kesimpulan

Setelah dilakukan penelitian tentang alat pengendali kipas sirkulasi udara menggunakan sensor deteksi karbonmonoksida dan suhu, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

1. Perancangan alat pengendali kipas sirkulasi udara menggunakan sensor deteksi karbonmonoksida dan suhu, dibagi menjadi dua bagian yaitu perakitan komponen dan pemrograman sistem menggunakan arduino pro. Perancangan alat pengendali kipas sirkulasi udara menggunakan sensor deteksi karbon monoksida dan suhu mempunyai dua fungsi yaitu.

a. alat pengendali kipas sirkulasi udara menggunakan sensor deteksi karbon monoksida dan suhu dapat mengontrol kualitas udara dengan menguraikan kadar karbon monoksida saat mendeteksi kadar karbon monoksida diatas 150 ppm.

b. alat pengendali kipas sirkulasi udara menggunakan sensor deteksi karbon monoksida dan suhu dapat menurunkan suhu didalam ruangan saat mendeteksi suhu diatas 35 derajat celcius.

2. Implementasi alat pengendali kipas sirkulasi udara menggunakan sensor deteksi karbonmonoksida dapat dilakukan di setiap ruangan yang mengalami polusi asap dengan suhu yang melebihi suhu ruangan ideal.

3. Dari proses implementasi alat, diperoleh hasil bahwa alat ini mampu mampu memonitoring serta mengontrol kadar karbonmonoksida dan suhu ruangan dengan ketentuan sebagai berikut.

a. Saat sensor MQ-2 mendeteksi kadar karbonmonoksida diatas 150 ppm, kipas berputar menguraikan asap yang ada diruangan dan kipas berhenti ketika sensor MQ-2 mendeteksi kadar karbonmonoksida dibawah 150 ppm.

b. Saat sensor DHT-11 mendeteksi suhu diatas 35 derajat celcius, kipas berputar menurunkan suhu di dalam ruangan dan kipas berhenti ketika sensor DHT-11 mendeteksi suhu kurang dari 35 derajat celcius.

5.2 Saran

Dari perancangan alat pengendali kipas sirkulasi udara menggunakan sensor deteksi karbonmonoksida dan suhu inidiharapkan dapat dikembangkan untuklebih baik lagi ke depannya. Adapun saran yang dapat diberikan untuk alat ini adalah sebagai berikut:

1. Agar dilakukan penelitian lagi agar alat dapat diterapkan pada ruangan yang lebih luas.

2. perlu pengembangan dalam penggunaan sensor agar pengukuran kadar karbonmonoksida dan suhu lebih akurat.

3. Daftar Pustaka

4. Iyawe, V.I. and Ebomoyi, M.I. 2005. Current Developments In The Physiology And Smoking And Lung Function In Sawmill Workers Management Of Asthma. Nig. J. Physiol.Sci. 20: 19–29

5. Bartel, M. 2001. Health Effect Of Tobacco Use And Exposure. Monaldi Archives of Chest Diseases. 56: 545-550.