MODEL PENGATUR KECEPTAN KIPAS MENGGUNAKAN SENSOR ASAP BERBASIS ARDUINO UNO Encep Muhamad Syarif, Dr.Sri Setyaningsih, M.Si, Andi Chairunnas,S.Kom M.Pd E-mail :
[email protected] Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan ABSTRAK Dalam tugas akhir ini pebulis merancang dan membuat model pengatur kecepatan kipas menggunakan sensor asap berbasis arduino uno dan monitoring pada ruangan merokok yang memanfaatkan proses ionisasi untuk mengendapkan asap rokonya. Cara yang digunakan adalah dengan mengolah data yang dideteksi oleh sensor asap MQ2, kemudian ditampilkan jumlah atau kadar asap rokok didalam ruangan beserta kondisinya pada lcd/monitor. Perbandingan nilai pada sensor akan diperoses dengan mikrokontroler ATMega328 dan output dari mikrokontroler ATMega328 akan di inputkan coding pada software arduino IDE untuk mengendalikan kinerja kecepatan kipas exhaust atau fan sebagai respon pembuangan udara pada ventilasai area ruangan merokok. Proses mikrokontroler pada program sebagai pemgontrol dari seluruh komponen, kemudian coding akan mengontrol seluruh komponen sesuai yang diperintahakan coding dalam mikrokontroler dan pengendali tegangan pada inputan sensor asap dan output lcd dan kipas/exhaust. Hasil yang didapatkan dari proyek akhir ini adalah dapat mendeteksi keadaan udara pada ruangan merokok dari pencemaran asap rokok dan CO dari 0 ppm hingga <300 ppm dan pencemaran tersebut dapat dikurangi dengan cara mengatur kecepatan kipas sebagai ventilasi udara ruangan untuk meghindari pengendapan asap didalam ruangan dari asap rokok yang berbahaya sehingga lebih sehat dan aman untuk kesehatan. Kata Kunci : Sensor asap MQ2, Arduino uno.LCD dan fan/exhaust 1. PENDAHULUAN Udara merupakan salah satu sumber kehidupan manusia yang dapat diperoleh secara bebas. Baik buruknya kualitas udara dapat mempengaruhi kesehatan dan aktifitas manusia. Udara yang bersih dapat menyebabkan seseorang merasa nyaman berada di suatu tempat tertentu, sehingga dapat melakukan aktifitas secara baik dan menyenangkan. Sebaliknya kualitas udara yang buruk akibat adanya polusi, justru dapat menggangu aktifitas kehidupan karena tercemar berbagai macam bahan racun yang berasal dari polusi alam, polusi kendaraan maupun polusi asap rokok yang membahayakan bagi kesehatan manusia.
Dari permasalahan di atas, muncul suatu pemikiran untuk membuat sebuah Pengatur Kecepatan Kipas Menggunakan Sensor Asap Berbasis Arduino. Dengan perkembangan teknologi yang telah maju dan pesat dalam perkembangan dunia elektrinika dari hasil latar belakang permaslahan tersebut maka dibuatlah model Pengatur kecepatan kipas menggunakan sensor asap MQ2 berbasis Arduino Uno R3. Kelebihan yang dimiliki oleh pengukur kecepatan kipas ini, dapat membersihan ruangan berasap dan gas beracun sepeti ruang merokok oleh kipas yang terdeteksi oleh sensor Asap MQ-2 yang terintegrasi dengan mikrokontroler. Dimana nantinya
asap diidetifikasi dengan nilai persentase kadar asap dan kondisi asap diruangan oleh sensor asap dapat diketahui nilai asap dan gas yang ada diruangan sehingga kipas dapat berjalan untuk membersihan ruangan berasap dan bergas dengan kecepatan kipas tergantung banyaknya asap dan gas beracun diruangan tersebut. 2. DASAR TEORI Teori yang digunakan sebagai dasar prlaksanaan tugas akhir ini adalah: 2.1 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 karsinogenikdan radikal bebas, seperti radikal nitric oxide (-NO, -NO2) dan sebagainya.
Gambar 1. Rokok
2.2 SENSOR MQ2 Sensor asap MQ2 merupakan sensor yang biasanya digunakan untuk mengetahui kualitas udara atau untuk mengetahui kandungan yang terjadi dalam udara. Sensor MQ2 tersebut terbuat dari bahan peka gas yaitu SnO2.Jika sensor tersebut mendeteksi keberadaan gas tersebut di udara dengan tingkat konsentrasi tertentu, maka sensor akan menganggap terdapat asap rokok di udara. Ketika sensor mendeteksi keberadaan gas-gas tersebut, maka re-sistansi elektrik sensor akan turun. Dengan memanfaatkan prinsip kerja dari sensor MQ 2 ini, kandungan gas tersebut dapat diukur.
Gambar 2. Sensor asap mq2
2.3 ARDUINO UNO Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328. IC (integrated circuit) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM), 6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor, pin header ICSP,dan tombol reset. Hal inilah yang dibutuhkan untuk mensupport mikrokontrol secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power supply adaptor AC ke DC atau juga battery.
Gambar 3. Arduino uno 2.4 LCD (Liquid Crystal Display) Kegunaan LCD banyak sekali di dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan mikrokontroler LCD dapat berfungsi untuk menampilkan nilai suatu sensor ,menapilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler.
Gambar 4. LCD
2.5 FAN/EXHAUST
Kipas angin dipergunakan untuk menghasilkan angin. Fungsi yang umum adalah untuk pendingin udara, penyegar udara, ventilasi(exhaust fan), pengering (umumnya memakai komponen penghasil panas). Kipas angin juga ditemukan di mesin penyedot debu dan berbagai ornamen untuk dekorasi ruangan.
system berupa sensor MQ2 yang berfungsi sebagai komponen untuk memonitor Kadar Asap dan Gas-gas diruangan Merokok. Output system yaitu berupa kipas dan lcd. Sketsa alur sistem dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 8. Sketsa alur sistem Gambar 5. Fan/exhaust
3. METODOLOGI PENELITIAN Diagram blok merupakan gambaran dasar dari rangkaian sistem yang mempunyai fungsi masing - masing. Diagram blok dari rangkaian sistem yang dirancang adalah seperti pada gambar 6 dibawah ini:
Gambar 6. Diagram blok
Sistem ini menggunakan Arduino UNO yang Mengotrol Pemrosesan. Input system berupa sensor MQ2 yang berfungsi sebagai komponen untuk memonitor Kadar Asap dan Gas-gas diruangan Merokok. Output system yaitu berupa kipas dan lcd. 3.1 SKETSA ALUR SISTEM Sistem ini menggunakan Arduino UNO yang Mengotrol Pemrosesan. Input
Prinsip kerja model pengatur kecepatan kipas diruangan merokok ini memiliki prinsip kerja dengan memberi tegangan sebesar 9V ke modul microcontroller, data Asap dan Gas-gas diruangan akan terlihat pada layar lcd 16x2 jika sensor telah melakukan kalibrasi dan kemudian mendeteksi Asap dan Gas-gas. Jika Asap mencapai range yg telah ditentukan dan terdeteksi maka kipas akan otomatis berputar cepat sesuai dengan keadaan asap dan gas saat itu. Jika asap terdeteksi Normal maka kipas akan berputar lebih lambat, sedangkan jika tidak ada asap terdeteksi maka kipas akan off. 3.2 SKEMATIK RANGKAIAN Perancangan skematik rangkaian dibuat untuk menunjukan rangkaian yang terhubung pada komponen model pengatur kecepatan kipas diruangan merokok mengacu pada penempatan port yang terkoneksi pada setiap bagian dari sistem, skematik rangkaian dibuat menggunakan perangkatlunak Fritzing, seperti yang ditunjukan pada gambar 8 berikut.
Gambar 8. Skematik Rangkain
3.3 TAHAPAN KERJA SISTEM Penempatan komponen pada perancangan mekanis model pengatur kecepatan kipas menggunakan sensor asap di ruangan merokok.
Gambar 9. Flow chart system 4. PENGETESAN KOMPONEN
Gambar 8. Kinerja Sistem 3.4 FLOW CHART SISTEM Pembuatan perangkat lunak terdiri dari desain software pada model pengatur kecepatan kipas diruangan merokok. Berikut flowchart dari desain software pada microcontroller yang ditunjukan pada gambar 9.
Pengetesan komponen-komponen terhadap fungsi kerja masing-masing komponen yang akan dilakukan dengan dua tahap pengetesan yaitu menggunakan multimeter dan Arduino IDE melalui serial monitor: 1. Pengujian menggunakan multimeter meliputi pengujian tegangan input dan output setiap komponen. 2. Pengujian menggunakan Arduino IDE dilakukan dengan melihat output melalui serial monitor setiap komponen yang terhubung dengan Arduino melalui koneksi USB.
Gambar 10. Aduino IDE
4.1 PENGUJIAN ARDUINO
Pada pengujian Arduino UNO R3 dilakukan dengan cara memberikan tegangan 12 V. Setelah itu output tegangan dicek pada pin 5V yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negative pada multimeter. Tabel 1.Pengujian Arduino Uno Tegangan Input Output Tegangan 12V 5 VDC 4.2 PENGUJIAN SENSOR MQ2
Pada pengujian sensor MQ2 dilakukan dengan cara memberikan tegangan 12V dan 0 V ke Arduino UNO yang ada pada model pengatur kadar asap dan menghubungkan pin A0,GND, dan VCC pada sensor mq2. Setelah itu output tegangan dicek pada pin mq2 yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negatif multimeter. Tabel 2.Pengujian Sensor MQ2 Tegangan Input Arduino Tegangan Keterangan MQ2 5V 5VDC Aktif 0V 0VDC Tidak Aktif 4.3 PENGUJIAN KESELURAHAN
Uji coba struktural dilakukan untuk menguji apakah rangkaian sistem yang dibangun sudah sesuai berdasarkan jalurjalur pada konsep sistem yang direncanakan. Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah modulmodul elektronik sudah terhubung dengan benar sehingga sistem dapat berjalan berfungsi dengan baik dan memiliki performa serta fungsi yang sesuai dengan rancangan. Tabel 3. Pengujian keseluruhan
5. HASIL DAN ANALISIS
Pada tahap sebelumnya telah dijelaskan proses perancangan hingga implementasi Model Mengatur kecepatan kipas Menggunakan Sesor Asap Berbasis Arduino Uno. Model pengatur keceptan kipas diruangan merokok ini diimplementasikan dengan menggunakan modul modul elektronik yang berukuran kecil sehingga dalam penempatan komponen elektronik tidak banyak memakan tempat selain itu chasing model pengukur kadar asap diruangan merokok dibuat dengan berbahan dasar akrilik dengan ketebalan 3 mm dengan ukuran sisi 20cm x 20cm berbentuk kubus sesuai dengan ukuran standar besarnya ruangan merokok dengan ukuran 2m x 2m berbentuk kubus. 5.1 PENGUJIAN ASAP ROKOK Pengujian sisitem ini diakukan pengujian dengan memasukan sebatang rokok yang sudah dibakar kedalam ruangan model pengatur kecepatan kipas untuk mengetahui kadar asap rokok dan kondisi didalam ruangan, dan untuk menentukan waktu yang dibutuhkan alat untuk menetralisir asap didalam ruangan kondisi menjadi baik. Tabel 4. Pengujian Asap Rokok
5.3 ASAP BELERANG Pengujian meggunakan sistem dilakukan selama 6 hari di kawah merah gunung pancar sentul Kabupaten Bogor dan dilakukan selama ±6 jam, Penelitian dilakukan pada kadar belerang diruangan terbuka dan dilakukan pada pagi hari,siang hari, dan sore hari faktor cuaca sangat mempengaruhi tinggi rendahnya asap belerang dilokasi. Dari hasil pengujian diperoleh data kadar asap belerang di kawah merah dalam bentuk grafik yang sudah dirata-ratakan sebagai berikut :
Gambar 11. Grafik asap belerang Dari grafik diatas diperoleh data asap belerang dengan udara terbuka nilai tertinggi yaitu pada tanggal 30 mei 2016 dengan rata-rata asap 58 ppm dan terendah pada tanggal 31 mei dan 03 juni 2016 dengan rata-rata asap 55 ppm. Sedangkan kadar asap belerang dengan minim udara dengan nilai tertinggi yaitu pada tanggal 02 mei dan 04 mei 2016 dengan rata-rata kadar asap 42 ppm dan terendah pada tanggal 31 mei dan 03 juni 2016 dengan rata-rata kadar asap 42 ppm. Sesuai dengan ISPU (Indeks Standar Pencemaran Udara) Nomor KEP107/KABAPEDAL/11/1997 pasal 9 menyatakan bahwa angka dan kategori indeks standar pencemaran udara untuk gas karbon monoksida adalah sebagai berikut.
Tabel 5. Kadar dan Kategori Indeks Standar Kategori Kadar (dalam ppm) Baik 0-50 ppm Sedang 51-100 ppm Tidak Sehat 101-299 ppm Berbahaya <300 ppm Sumber : ISPU (Indeks Standar Pencemaran Udara) 6. KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 KESIMPULAN Kesimpulan dari penelitian ini, diterapkan dengan Model Pengatur Kecepatan Kipas Menggunakan Sensor Asap Berbasis Arduino UNO ini merupakan pembuatan sistem yang menghubungkan antara komponen-komponen elektronik. Penelitian ini dalam implementasinya menggunakan Ardunino UNO ATMega328, sensor asap MQ2, kipas/fan 12V DC, motor driver L298N dan LCD (Liquid Cristal Display). Berdasarkan hasil uji coba yang dilakukan dapat kesimpulan bahwa sistem model rangkaian yang dibuat berfungsi sebagai pembersih udara ruangan dari pengendapan dari kadar asap yang berbahaya, dimana input sistem emnggunakan sensor pendeteksi asap dimanan nantinya akan dilanjutkan pada mikrokontroler atmega328 dan akan menghidupkan kipas secara otomatis dan akan ditampilkan pada layar lcd sebagai informasi kondisi ruangan, Metedologi penelitian yang digunakan adalah metode penelitian bidang hardware programming. Kelebihan dari sistem pengatur kipas dengan sensor asap ini adalah memudahkan user dapat mudah membersihakan udara ruangan yang bersap yang dihasilkan dari asap pembakaran atau asp rokok yang berbahaya dan monitoring kondisi ruangan yang akan ditampilkan pada sebuah lcd yang terintegrasi dengan komponen sensor asap dan mikrokontreler atmega328, Kekurangan
dari sistem ini adalah adanya waktu kalibrasi yang menyebabkan sistem saat diaktifkan akan terjadi peroses inisalisan sensor asap dengan ruangan karena jarak sensitive dari sensor sangat terbatas hanya sekitar 1 meter dan faktor cuaca/udara ruangan sangat berpengaruh terhadap kepekatan kadar asap. 6.2 SARAN Pengembangan sitem dari model pengatur kecepatan kipas menggunkan sensor asap berbasis arduino uno ini ialah dapat mengganti sensor asap MQ2 yang model terbaru yang lebih sensitive dengan jarak radius yang lebih jauh. Sistem ini juga dapat dengan menambahakan GSM shild agar dapat memonitoring ruangan dari jarak jangkauan dari sistem dapat lebih jauh dari jangkauan yang dihasilkan untuk memberi informasi keserver untuk kondisi dan kadar asap didalam ruangan. DAFTAR PUSTAKA M Hudi. 2012. Rancang Bangun Sistem Pengendali Kadar Asap Pada Smoking Area Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535. Universitas Pembangunan Nasional "Veteran" Jawa Timur Fajri Septria Agung. 2012. Sistem Deteksi Asap Rokok pada Ruangan Bebas Asap Rokok dengan Keluaran juara.Teknik Komputer. AMIK GI MDP. V Ginting. 2014. Sistem Pengendalian Asap Rokok Multikanal Dengan Menggunakan Pwm Berbasis Mikrokontroler Atmega 8. FISIKA FMIPA USU M Aldi F. 2013. Perancangan dan Pembuatan Alat Pengurai Asap Rokok pada Smoking Room Menggunakan Kontroler PID. Universitas Brawijaya Moch. Rifai Syambera. 2014. Pengertian dari sensor asap mq-2 menurt ahli. Teknik
Elektronika, Universitas Politeknik Negeri Semarang Abdullah E. 2010. Rancang Bangun Pengatur Kecepatan Kipas Pembuangan Menggunakan Sensor Asap Af30 Berbasis Mikrokontroler Atmega8535. Universitas Diponegoro Semarang.
