PENDETEKSI KADAR ALKOHOL
Laurensius Davin R.P.; Mario Pratama; Yudi Jatmika Putra; Rudy Susanto
Computer Engineering Department, Faculty of Engineering, Binus University Jln. K.H. Syahdan No. 9, Palmerah, Jakarta Barat 11480
rsusanto@binus.edu
ABSTRACT
The excessive use of alcohol often causes traffic accidents. Usually to check the levels of alcohol in a person’s body blood tests or urine tests are used. However, the two methods take a long time, about 2 hours. In this research we made an idea to create an alcohol detector that can detect the level of contaminated alcohol in the body. Therefore, this tool can be used both as a safety means and a checking means for human. This test can give the final result with a relatively short time within only 15 seconds. This tool can detect alcohol gas up to 780ppm. The results of this experiment has been compared 99% similar in terms of sensor response to what other typical tools result in.
Keywords: levels of alcohol, alcohol detector, alcohol gas, human’s body
ABSTRAK
Penggunaan alkohol yang berlebihan saat mengemudi seringkali menjadi penyebab utama kecelakaan lalu lintas. Biasanya untuk mengecek kadar alkohol di dalam tubuh dilakukan pengecekan dengan tes darah atau tes urin,tetapi cara ini membutuhkan waktu yang lama, yaitu sekitar 2 jam. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk membuat alat yang bisa mendeteksi kadar alkohol di dalam tubuh. Sehingga alat ini bisa dijadikan baik sebagai pengaman maupun alat pengecekan pada manusia. Tes ini dapat memberikan hasil akhirnya dalam waktu relatif singkat, yaitu 15 detik. Alat ini dapat mendeteksi gas alkohol sebanyak 780ppm. Hasil percobaan ini sudah di perbandingkan dengan alat yang dijual di pasaran dari segi reaksi sensor dan hasilnya 99% sama.
PENDAHULUAN
Konsumsi alkohol (etanol) kini sudah menjadi lazim dan diterima dalam pergaulan sosial. Namun apabila berlebihan dapat menjadi penyebab utama berbagai tindak kriminal, karena saat dikonsumsi secara berlebih dapat menimbulkan gejala euforia sehingga menimbulkan rasa tidak segan bagi pemakainnya. Kecelakaan lalu lintas merupakan bagian dari implikasi lain penggunaan alkohol. Konsumsi alkohol yang terlalu tinggi menurunkan kinerja dalam mengemudi, yang dapat mengurangi peluang kelangsungan hidup dalam berkendara. Sekitar 40% total kematian lalu lintas berkaitan dengan alkohol. Persentase ini berarti sekitar 16.000 jumlah kematian di Amerika Serikat per tahunnya (sumber: http://www.madd.org/statistics/).
Muncul ide untuk membuat suatu alat pendeteksi alkohol yang dapat mendeteksi kadar alkohol yang terkontaminasi di dalam tubuh. Sehingga alat ini dapat dijadikan sebagai pengaman atau sebagai alat pengecekan pada manusia. Tes ini dapat memberikan hasil akhirnya dengan waktu yang relatif singkat dibandingkan dengan tes kesehatan seperti tes darah atau urin.
Sensor alkohol adalah salah satu jenis sensor yang digunakan dalam rangkaian ini. Sensor alkohol yang digunakan adalah TGS 2620. Sensor alkohol dengan tipe TGS 2620 berfungsi sebagai pendeteksi alkohol output yang dikeluarkan dari sensor berupa tegangan analog. Rangkaian sensor hanya berupa TGS 2620 pengubah besaran kadar alkohol ke besaran listrik.
Sensor TGS 2620 dapat digunakan untuk mendeteksi dan mengukur ada atau tidaknya kandungan alkohol dalam tubuh manusia melalui bau mulut atau nafasnya. Bau mulut harus ditiupkan langsung ke sensor pada jarak tertentu. Bau mulut yang ditiupkan harus berasal dari paru-paru bukan dari mulut yaitu dengan mengambil nafas dalam-dalam sebelum meniup.
Ruang lingkup dari alat yang dirancang adalah: (1) alat ini digunakan untuk memberi peringatan kepada pengendara kendaraan; (2) batasan dari alat ini adalah kadar alkohol yang terkandung dalam darah berada pada range 0,00% - 0,3% (dalam satuan BAC); (3) cara pengehembusan nafas dilakukan dengan nafas paru-paru dengan kata lain menggunakan tarikan nafas melaui bagian dada; (4) jarak ideal untuk penghembusan nafas adalah 3-10 cm dari sensor alkohol.
METODE
Alat yang dirancang dalam penelitian ini terdiri dari sejumlah komponen yang dirangkai. Komponen-komponen tersebut adalah sensor alkohol, IC regulator, buzzer, LCD dan Mikrokontroler.
walaupun tidak ada tegangan yang dialirkan ke mikrokontroler tersebut, 32-Kbyte Flash Memory
yang dapat dihapus dan diprogram kembali sampai 10.000 kali, 1024-Byte EEPROM (Electronic Erasable Programable Read Only Memory) yang dapat ditulis dan dihapus sebanyak 100.000 kali, 2K Byte internal SRAM (Static Random Access Memory), RTC (Real Time Clock) dengan osilator terpisah, empat jalur PWM (Pulse Width Modulation), 10 bit ADC (Analog to Digital Converter), 32 jalur input / output yang dapat diprogram yang dibagi menjadi empat buah port, yaitu port A,
port B, port C dan port D.
Gambar 1. Konfigurasi Pin AVR ATMEGA 8535L.
Komponen power yang diberikan IC 7805 agar digunakan untuk menghasilkan tegangan yang bernilai 5 volt.
Sensor alkohol diletakan pada pin 40, kaki ADC pada mikrokontroler, gunanya saat sensor mulai mendeteksi adanya gas maka tegangan sensor yang berupa analog akan di konversikan menjadi digital. Buzzer juga terhubung pada pin ADC agar dapat memberikan logic 1 sehingga
buzzer dapat aktif.
LCD dihubungkan pada Port C dan Port D. Port C digunakan untuk memberikan data pada kaki 8-bit LCD, sedangkan Port D digunakan untuk memberikan instruksi pada LCD.
Skematik untuk rangkaian secara total dapat terlihat pada Gambar 2.
Sistem yang dirancang mempunyai spesifikasi (1) menggunakan baterai 6 volt (empat buah baterai AA) untuk operasi sistem; (2) menggunakan microcontroller selain sensor untuk mengenali jenis alkohol yang diuji, sehingga sistem dapat membedakan alkohol yang berasal dari minuman dengan alkohol yang digunakan oleh industri (parfum, pengharum ruangan, obat kumur). Di bawah ini adalah gambar Blok diagram sistem (Gambar 3) dan bentuk alat jadi (Gambar 4).
Gambar 2. Skematik modul sistem pedeteksi kadar alkohol.
(a) (b)
Gambar 4. Bentuk alat jadi.
Pada mulanya, sistem akan diinisiasi. Kemudian heater dalam sensor akan mulai aktif, lalu
input logic dari sensor akan dibaca oleh sistem. Bila tidak terdapat gas alkohol, hasil pada LCD akan menunjukan nilai 0.00% BAC dan kondisi Safe. Jika hasil 0.03% - 0.07% akan menunjukan kondisi Warning maka buzzer akan mulai aktif . Untuk hasil di atas 0.08% BAC, kondisinya menjadi Danger dan buzzer juga akan aktif. User dapat mengulang kembali pendeteksian dengan menekan Reset atau menonaktifkan alat tersebut. Berikut adalah diagram alir sistemnya (Gambar 5).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Implementasi sistem dilakukan dengan mengadakan uji coba sistem yang telah dikembangkan dan diintegrasikan. Tujuannya adalah untuk menguji tingkat keberhasilan dari sistem yang dibuat dan menentukan sebuah set-point minimal untuk sistem agar dapat berfungsi dalam suhu dan lingkungan tropis.
Uji implementasi awal dilakukan dengan menguji ketahanan baterai dan efisiensi tenaga yang digunakan. Pengujian dilajutkan dengan cara perbandingan dengan sensor gas yang telah jadi dan dilakukan di dalam kabin mobil. Perbandingan ini akan dilakukan dengan cara menguji sistem yang ada dengan pengharum ruangan yang mengandung alkohol dengan uap minuman keras yang berada dalam kabin mobil.
Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh kinerja respon pada sensor TGS2620 kemudian diperbandingkan dengan sensor lain. Pengambilan data dilakukan di dalam kabin mobil meliputi ketahanan baterai (Gambar 6), sensitifitas sensor terhadap jarak (Gambar 7), terhadap persentase dari kadar alkohol (Gambar 8), dan perbandingan data pada sensor lain yang di pasarkan di Indonesia (Jakarta).
Pengujian–pengujian yang telah dilakukan dalam penelitian ini adalah pengujian akurasi dan presisi pada sensor, di mana tingkat akurasi sensor TGS 2620 tersebut dapat menampilkan hasil yang sesuai dengan BAC calculator yang diperoleh melalui situs internet sedangkan pada tingkat presisi pada sensor sangat baik, sebab nilai outputnya tidak berubah-ubah dalam skala waktu tertentu. Sistem alat ini juga dapat dibandingkan dengan sistem alat yang sudah ada dan di pasarkan di Indonesia.
Gambar 5. Diagram alir sistem.
10 10,5
o
0,00% 0,02% 0,04% 0,06% 3 7 10 14 Jarak (cm) BA C BAC
Gambar 7. Grafik respon sensor terhadap jarak.
0 0,05 0,1 0,15 0,2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 % Kadar Ethanol % BA C BAC
Gambar 8. Respon sensor terhadap gas alkohol.
Berikut adalah hasil percobaan yang dilakukan dalam beberapa kondisi kabin mobil (Gambar 9 – 12). 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 10 20 30 40 Waktu (Menit) % BA C Sensor Lain TGS 2620
Gambar 9. Percobaan pada kabin mobil tanpa mengkonsumsi alkohol.
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0 20 40 Waktu (Menit) %
BAC Sensor Lain
TGS 2620
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0 50 100 Waktu (Menit) %
BAC Sensor Lain
TGS 2620
Gambar 11. Percobaan kabin mobil tanpa pengharum dengan mengkonsumsi alkohol.
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0 50 100 Waktu (Menit) % BAC Sensor Lain TGS 2620
Gambar 12. Percobaan kabin mobil dengan pengharum dan mengkonsumsi alkohol.
Pada percobaan 4.5.3 dilakukan pencampuran etanol 98 % dengan air sebagai pelarut untuk menghasilkan kadar etanol 5 % - 70 %. Teknik pencampuran ini kami peroleh dari situs internet, dan sudah di konsultasikan ke ahli kimia. Contoh: Volume cairan sebesar 10 ml dengan kadar etanol 98%.
( )
ml ml air Volume ml alkohol Volume ml cairan Volume ml cairan Volume ml air Volume ml ml air Volume ml alkohol Volume ml alkohol Volume 8 . 9 196 8 . 9 196 %) 5 ( 5 100 8 . 9 % 5 2 . 0 8 . 9 10 8 . 9 100 98 10 = − = = = × = = − = = × =SIMPULAN
Berdasarkan evaluasi hasil uji coba pada penelitian ini, dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain: (1) alat yang dirancang dapat mendeteksi kadar alkohol antara 0,00% - 0,3%; (2) berdasarkan data percobaan, jarak terjauh antara permukaan sensor dengan mulut manusia adalah 10 cm; (3) hasil pendeteksian gas alkohol dengan sensor gas TGS2620 dipengaruhi oleh besarnya tekanan dan jumlah gas yang mengenai permukaan sensor. Hal ini dapat terlihat dari fluktuasi hasil data beberapa pengujian dengan menggunakan bau mulut manusia dan penguapan alkohol; (4) alat ini dapat pula mendeteksi alkohol yang terkandung dalam parfum atau pewangi selama tidak di semprotkan langsung ke sensor maka hasilnya tidak akan terlalu mengganggu kerja sensor.
DAFTAR PUSTAKA
Bejo, Agus. (2008). C dan Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler ATMEGA8535. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Figaro Group. (2000). Technical Information for TGS2620. Diakses dari http://www.figarosensor.com/products/2620Dtl.pdf
Madd. (2011). Statistics. Diakses dari http://www.madd.org/statistics/
University Of Oklahoma Police Department. (2009). The Police Notebook . diakses dari http://www.ou.edu/oupd/bac.htm
