Prototipe Pembersih UdaraPada Ruangan Merokok Dengan Sensor MQ5 Berbasis Mikrokontroller ATMega8535
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh
Dwi Pipit Hariyanto 10.21.0481
kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA 2012
2
Prototype Air Cleaner On Non Smoking With Microcontroller-Based Sensor MQ 5 ATMega8535 Prototipe Pembersih Udara Pada Ruangan Merokok Dengan Sensor MQ5 Berbasis Mikrokontroller ATMega8535
Dwi Pipit Hariyanto Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM YOGYAKARTA ABSTRACT Where the government appealed to all people to not smoke in public places and air-conditioned, and therefore the government provides a special smoking area for those places. With available space smoking, smokers can smoke without harming people around who do not smoke This system detects carbon monoxide from cigarette smoke in a room. Concentration of carbon monoxide (CO) is detected the system will play a fan appropriate level of pollution. The system was designed using three levels of contamination are low, medium and highly contaminated. Automated circulation system of the player is using a microcontroller ATmega 8535 as the manager of the data from the sensors mq5 as gas detector and clean the room in the form of a fan and a LED indicator. Fan works to clean up a contaminated room. In the basic programming language used controllers using software BASCOM AVR. The system is based on the level of work equipment of air pollution that occurs in the smoking room. If the level of contamination in the lower level conditions then only 1 fan are on, and if the pollution level is the level of being the 2 fan will turn on, if the pollution level is very polluted level the fan that lights there are 3 fans that will turn to clean the room, the fan will turn off automatically when the air is not polluted. Keywords :air pollution, cigarette smoke, mq5 sensor, microcontroller, air cleaners, carbon monoxide.
3
1. Pendahuluan Perkembangan teknologi informatika semakin hari
semakin bertambah maju.
Dalam dunia industri, informatika memegang peranan penting dalam proses produksi. Seiring dengan lajunya percepatan teknologi, membuat banyak orang menjadi termotifasi untuk membuat sesuatu hal yang baru, sesuatu yang dapat dikendalikan secara otomatis dengan menggunakan suatu sistem yang mudah dioperasikan. Pada kenyataannya, informatika juga dapat mengurangi beban pemerintah dalam hal penghematan energi listrik, dengan alat-alat yang dapat menghemat listrik atau pun sumber daya lainnya seperti mengurang pencemaran udara dikawasan smoking area dengan menggunakan rangkaian elektronika. Contohnya dalam hal,pembersih udara diruang merokok.Apalagi pada jaman sekarang ini, dimana pemerintah menghimbau kepada setiap masyarakat untuk tidak merokok di tempat-tempat umum dan ruang ber-AC, maka dari itu pemerintah menyediakan ruangan merokok khusus untuk tempat-tempat tersebut.Dengan disediakan ruang khusus merokok, perokok dapat merokok tanpa merugikan orang disekitarnya yang tidak merokok. Dengan latar belakang itulah, penulis memilih judul “Protipe Pembersih Udara Pada Ruangan Merokok Dengan Sensor mq5 Berbasis Mikrokontroller ATmega 8535” Dengan sistem ini, kita tidak perlu khawatir terhadap kualitas udara yang ada diruang merokok tersebut. Ketika sistem diaktifkan, dimana dalam hal ini pembersih udara aktif, maka pengontrolan terhadap udara di ruang itu dimulai, untuk selanjutnya kipas yang berfungsi untuk mengeluarkan udara akan aktif sampai dengan kondisi udara normal. 2. Landasan Teori 2.1 Asap Rokok Ada dua macam asap rokok yang mengganggu kesehatan, yaitu asap tama (main stream) dan asap sampingan (side stream). Asap utama (main tream) adalah asap yang dihisap oleh si perokok. Asap sampingan (side stream) adalah asap yang merupakan pembakaran dari ujung rokok yang kemudian menyebar ke udara. Asap sampingan memiliki konsentrasi yang lebih tinggi, karena tidak melalui proses penyaringan yang cukup, dengan demikian pengisap asap sampingan memiliki resiko yang lebih tinggi untuk menderita gangguan kesehatan.
4
2.2 Mikrokontroler Secara sederhana mikrokontroler merupakan suatu IC yang didalamnya berisi CPU , ROM, RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler dapat melakukan proses „berfikir‟ berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya. Mikrokontroler banyak ditemukan pada peralatan elektronik yang serba otomatis. Misalnya mesin cuci otomatis, microwave oven, mesin fax sampai ke mesin foto copy. Mikrokontroler digunakan sebagai pusat pengontrol peralatan – peralatan elektronik tersebut. Karena itu sangat dibutuhkan suatu mikrokontroler yang berukuran cukup kecil dan berdaya rendah sehingga memungkinkan didayai dengan menggunakan baterai. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa periferal yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital (ADC) dan sebagainya hanya menggunakan sistem minimum yang tidak rumit atau kompleks. Ada beberapa vendor yang membuat mikrokontroler diantaranya Intel, Microchip, Winbond, Atmel, Philips, Xemics dan lain lain.
Dari
beberapa
vendor
tersebut,
yang
paling
populer
digunakan
adalah
mikrokontroler buatan Atmel.
2.3 Sensor MQ5 Sensor asap ini mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan ouputs membaca sebagai tegangan analog. Sensor dapat mengukur konsentrasi gas dan asap dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Sensor ini dapat beroperasi pada suhu dari -20 sampai 50 ° C dan mengkonsumsi kurang dari 150 mA pada 5V.Sensor asap ini menangkap asap hasil pembakaran dari rokok lalu hasil pengukuran itu akan ditampilkan di lcd. 2.4 Analog Digital Converter ADC adalah proses pengubahan sinyal analog menjadi sinyal digital. Penggunaan ADC sangat banyak, terutama dalam bidang pengukuran. Banyak keluaran sensor yang masih berupa analog yang harus dikonversi ke digital agar dapat diolah oleh mikrokontroler. Fungsi dasar dari pengubah analog ke digital adalah mengubah tegangan analog ke dalam bentuk biner, sehingga dapat diolah oleh mikrokontroler. data analog yang merupakan masukan ADC dapat berasal dari sensor, dan akan diubah kebentuk digital yang akan ditampilkan pada layar Lcd.
5
2.5 Bascom Avr Bascom AVR adalah salah satu tool untuk pengembangan / pembuatan program untuk kemudian ditanamkan dan dijalankan pada mikrokontroler terutama mikrokontroler keluarga AVR . Langkah awal penulisan program adalah dengan menentukan file register, kristal yang digunakan, yakni dengan menuliskan : $regfile ="m8535.dat" $crystal = 4000000 Dimana "m8535.dat" adalah nama file yang berisi konfigurasi alamat register pada mikrokontroler AVR ATMEGA 8535. Sedangkan $crystal = 4000000 adalah frekuensi denyut kristal yang digunakan, satuannya adalah dalam Hertz (4000000 = 4MHz). 2.6 Downloader Downloader berfungsi untuk memasukkan bahasa pemrograman yang telah dibuat kedalam mikrokontroler.
Downloader mempunyai beberapa macam merk, namun
spesifikasi kegunaannya secara umum adalah sama. Kami menggunakan downloader dengan merk K-125i. K-125i merupakan USB Atmel AVR ISP Programmer / downloader untuk semua Tipe AVR. Downloader K-125i dilengkapi dengan komunikasi USB to Serial TTL. Cara penggunaan downloader yaitu pada ujung konektor usb di sambungkan ke port usb komputer maupun laptop sedangkan pada ujung satunya adalah port ISP disambungkan dengan mikrokontroler 2.7 Lcd Pada pembersih udara ini menggunakan lcd sebagai penampil kadar udara yang tercemar pada ruangan merokok.lcd yang digunakan yaitu lcd 16 x 2 Untuk penggunaan LCD harus diinisialisikan terlebih dahulu menurut instruksi yang terdapat di LCD. Display difungsikan sebagai alamat yang dihubungkan dengan bus data, dan dengan bantuan software maka dapat ditampilkan karakter yang diinginkan pada display
6
2.8 Kipas Exhaust Kipas ini berfungsi sebagai penghisap asap rokok yang ada dalam ruangan merokok.kipas bekerja berdasarkan tingkat kepekatan asap rokok, semakin banyak asap rokok semakin banyak kipas yang akan menyala. Pada pembuatan alat ini menggunakan 3 buah kipas dan tegangan yang dibutuhkan oleh masing-masing kipas yaitu 12 volt 3. PERANCANGAN SISTEM 3.1 Rancangan Sistem Rancangan sistem meliputi rancangan miniatur ruangan merokok, perangkat keras (hardware), dan rancangan perangkat lunak (software). Miniature ruangan merokok dirancang dengan mengadopsi ruangan yang sebenarnya dengan dilakukan memperkecil ukuran. 3.2 Rancangan keseluruhan Rancangan ruang rokok ini merupakan gabungan dari semua alat yang dibutuhkan dalam perancangan mekanik yaitu sensor mq5, acliric sebagai miniatur ruangan dan kipas sebagai pengisap udara yang tercemar. Ukuran miniature ruangan ini adalah 30cm x 25cm x 25cm. Cara kerja dari perancangan mekanik keseluruhan diatas yaitu sensor mq5 mendeteksi pencemaran udara dan mengirimkan sinyal ke mikrokontroller. Selanjutnya data akan diproses oleh mikrokontroler sesuai dengan program yang telah dimasukkan.
7
3.1 Rancangan keseluruhan
3.3 Rancangan perangkat keras Keluaran sistem terdiri dari 3 macam perangkat keras yaitu keluaran user interface, kipas, dan lampu led indikator. Keluaran user interface yang berupa LCD 16x2. LCD ini berfungsi untuk menampilkan tampilan pengukuran besarnya kadar pencemaran saat program dijalankan. Keluaran kedua adalah motor kipas exhaust yang berjumlah 3 buah. Ke tiga buah kipas ini untuk menghisap udara ke luar ruangan merokok. kipas standar 12 Volt arus DC dengan menggunakan driver motor yang didalamnya terdapat rangkaian transistor yang berfungsi sebagai switching. Keluaran ketiga adalah 3 buah lampu yang di gunakan indikator kipas yang berputar. Secara garis besar, rancangan cara kerja sistem adalah dengan terus – menerus mengamati kondisi tingkat pencemaran udara yang dihasilkan asap rokok. Kemudian hasil pembacaan sensor mq5 di
ruangan
merokok dijadikan sebagai masukan feed back bagi kontrol sebagai pengendali utama. Program utama berisi kontrol sebuah kondisi yang mengendalikan motor kipas. Berikut blok diagram rancangan perangkat keras.
8
3.4 Perancangan Program Berikut adalah skema perancangan program dari Prototipe sistem kendali kanal air menggunakan
mirkokontroler
ATMEGA8535.
Dimana
program
akan
dibuat
menggunakan Bascom AVR.
gambar 3.2Diagaram alur system Pada diagram alur system menjelaskan perancangan program alat pembersih udara diruang merokok menggunakan kondisi if then dengan kondisi sebagai berikut:
Posisi awal jika melakukan setting,memasukkan nilai max, sedang, rendah untuk kondisi tingkat pencemaran, jika tidak melakukan setting,maka akan baca max, sedang, rendah setting sebelumnya.
Pada saat pencemaraan udara pada level rendah maka kipas yang nyala 1buah.
9
Pada saat pencemaran udara pada level sedang maka kipas yang akan berputar ada 2 buah kipas
Pada saat pencemaran berada pada level maximal maka kipas yang akan berputar ada 3 buah kipas yang akan berputar.
Kipas akan berhenti berputar saat kondisi udar normal kembali 4. Implementasi dan Pembahasan Pembersih udara diruang merokok ini dibuat agar membantu membersihkan udara yang telah terkontaminasi asap rokok agar udara kembali bersih dengan menghemat energy karena kipas yag bekerja berdasarkan kepekatan asap yang ada. 4.1 Tampilan menu utama Pada saat pertama kali dinyalakan akan muncul tampilan menu utama seperti pada gambar 4.1. Apabila pengguna masuk menu ya akan dialihkan ke menu pelevelan akan tetapi apabila memilih menu tidak maka alat akan mengambil data yang tersimpan sebelumnya.
gambar 4.1 Tampilan Menu Utama
10
4.2 Tampilan menu setting batas bawah Setting batas bawah ini berfungsi mengatur pelevelan kipas untuk kondisi rendah. Jadi apabila nilai batas bawah terpenuhi maka kipas 1 akan berputar.
gambar 4.2 Tampilan Menu setting batas Bawah
4.3 Tampilan menu setting batas tengah Pada batas tengah ini menandakan kondisi pencemaran berada di tingkat sedang. Apabila nilai tengah terpenuhi maka kipas 2 akan berputar
gambar 4.3 Tampilan Menu setting batas tengah
4.4 Tampilan menu setting batas atas
11
Pada batas atas ini menandakan kondisi pencemaran berada di tingkat sangat tercemar Apabila telah mencapai ambang batas atas ini maka kipas akan berputar semua sampai nilai pencemaran menurun
gambar 4.4 Tampilan Menu setting batas Atas
4.5 Tabel pengujian Ambang
waktu
Jumlah kipas
Hasil pengukuran
1menit
3kipas berputar
Udara masih
batas 300-370
25detik 225-300
1menit
tercemar 2kipas berputar
Tingkat pencemaran
10detik
sedang 150-225
1 menit
1kipas berputar
Masih terdapat asap pencemaran
0-90
Kipas mati
Udara kembali
semua
bersih /normal
tabel 4.1 tabel pengujian Pada percobaan yang dilakukan menggunakan nilai batas bawah 150 ppm, batas tengah 225 ppm, dan batas atas 300 ppm. Pada dimensi ruang 25 cm x 25 cm x 30 cm
12
5. Penutup 5.1 Kesimpulan Dari uraian rangkaian mulai dari proses pengajuan masalah, perancangan, pembuatan dan pengujian yang telah dilakukan dalam rangka penyusunan laporan ini dapat ditarik beberapa kesimpulan penting dalam kaitannya pada perancangan alat ini antara lain : 1. Alat dapat bekerja akan tetapi masih ada beberapa kekurangan yang terjadi pada alat ini, diantaranya masih belum akuratnya alat pada waktu proses kalibrasi. 2. Dengan adanya alat ini diharapakan dapat menjadi satu alternative untuk selalu menjaga kebersihan atau kualitas udara yang ada didalam rumah kita, dan untuk mengurangi polutan itu sendiri. 3. Tingkat ketelitian yang belum mencapai taraf yang diharap kan dapat mengganggu proses system untuk bekerja maksimal. 4. Mikrokontroler sebagai chip serbaguna diharapkan dapat membantu dalam pengembangan dan kemajuan khususnya duniateknologi. Serta contoh implementasi nyata yang masih banyak lagi yang dapat dikembangkan semaksimal mungkindari sebuah mikrokontroler. 5.2 Saran Dalam pembuatan alat masih adanya kekurangan yang sekiranya dapat lebih disempurnakan kedepannya, diantaralain : 1. Tingkat ketepatan yang belum mencapai nilai sempurna, dikarenakan tidak adanya alat pengukur paten dari gas-gas yang dibutuhkan, sehingga proses kalibrasi menjadi satu-satunya cara yang digunakan dalam pengambilan nilai. 2. Media tampilan keluaran / output yang digunakan berupa LCD 16 x 2 sangat minimalis sehingga output yang muncul masih berupa nilai. 3. Sensitifitas alat yang masih sangat sulit menemukan titik nilai yang tepat menjadi kendala yang cukup berarti. 4. Diharapakan peletakan sensor kedepan dapat lebih baik dengan melihat kegunaan dari sensor itu sendiri, agar lebihbaiklagi.
14
Penulis sangat mengharapkan sumbangan ilmu berupa kritik dan saran dari pembaca,karena penulis sadar keterbatasan kemampuan sehingga diharapkan masukan agar
dapat
lebih
berkembang
lagi
dan
mengharapkan
kedepan
ada
yang
mengembangkan alat ini jauh lebih baik. Dan semoga karya ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Daftar Pustaka Heryanto M. ary
& Adi wisnu.2008. Pemrograman Bahasa C untuk
mikrokontroler
ATMega8535. Andi Offset Yogyakarta . Wahyudi didin.2007. Belajar Mudah Mikrokontroler AT89S52 dengan Bahasa Basic Menggunakan Baskom-8051. Andi Offset Yogyakarta. Malik Moh.ibnu.2003. Belajar Mikrokontroler PIC16F84. Gava Media Yogyakarta. http://id.wikipedia.org/wiki/Pengendali_mikro#Jenis_mikrokontroler, Jenis mikrokontroler ( diakses tanggal 20 maret 2012 pukul 23:00 ) www.indomicron.co.cc/adc , Analog to Digital Converter ( diakses tanggal 20 maret 2010 pukul 23:45 ) www.klinikrobot.com/downloder, Downloader ( diakses tanggal 22 maret 2012 pukul 00:31)
15
