SISTEM PENGURAI ASAP ROKOK OTOMATIS PADA SMOKING ROOM MENGGUNAKAN PENDATAAN
ONLINE BERBASIS ARDUINO UNO
Dadan Nurdin Bagenda, S.T., M.T 1 , Wildan Humam Lestiono 2
1Program Studi Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung
2 Program studi Teknik Informatika, STMIK LPKIA Bandung
Jln. Soekarno Hatta No. 456 Bandung 40266, Telp. +62 22 75642823, Fax. +62 22 7564282
1dadannb@polban.ac.id , 2humam.wildan@fellow.lpkia.ac.id
ABSTRAKSI
Udara yang sehat dan bersih hak bagi setiap orang, sehingga segala kegiatan yang dapat menyebabkan pencemaran udara perlu dicegah, termasuk yang bersumber dari asap rokok. Rokok merupakan salah satu zat adiktif yang bila digunakan dapat mengakibatkan bahaya kesehatan bagi individu dan masyarakat baik selaku perokok aktif maupun perokok pasif. Smoking room merupakan fasilitas umum hanya berupa ruangan tanpa adanya sistem sirkulasi udara yang baik dan sedikit sekali yang menggunakan kipas angin sebagai ventilasi (exhaust fan). Asap rokok yang tertahan pada ruangan itu akan menimbulkan masalah kesehatan tambahan bagi mereka yang menghisap nya.
Dengan permasalahan diatas perlu adanya solusi pengembangan sistem berupa penguraian asap rokok dengan menggunakan rangkaian alat yang disebut electrostatic precipitator yang dapat menyelesaikan masalah yang timbul, sistem pengurai asap ini nantinya akan dikendalikan oleh Arduino uno sebagai pengelola dan pemrosesan data dari sensor-sensor yang dikirim yaitu dari sensor MQ-2 sebagai deteksi kadar asap dan MQ-7 sebagai deteksi kadar gas CO (karbon monoksida). Dari data-data kadar yang di deteksi oleh sensor tersebut akan di kelola oleh Arduino uno untuk dikirim datanya ke dalam database ke pendataan online nya melalui WifiESP8266 sebagai pendataan atau data collection.
Hasil dari penelitian ini memiliki banyak manfaat karena dengan diterapkannya sistem ini para perokok atau yang menggunakan ruangan smoking room sebagai aktifitas merokoknya tidak perlu merasa cemas akibat asap yang berkumpul di dalam ruangan tersebut, karena asap rokok tersebut akan diuraikan dan disirkulasikan melalui sirkulasi udara yang telah diterapkan dengan cukup baik.
Kata kunci : sistem pengurai asap rokok, smoking room, Arduino uno, sensor asap (mq2 dan mq7), WifiESP8266, electrostatic precipitator.
I. PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang
Udara merupakan salah satu elemen penting untuk berlangsung nya kehidupan manusia. Baik buruknya kualitas udara dapat mempengaruhi aktivitas manusia bahkan dapat mempengaruhi kesehatan manusia. Kualitas udara yang baik dan bersih dapat memberikan efek kenyamanan bagi manusia untuk melakukan aktivitas sehari-hari [1]. Sebaliknya apabila kualitas udara kurang baik maka aktivitas akan terganggu bahkan kesehatan pun ikut terganggu. Kualitas udara yang buruk dapat terjadi akibat beberapa faktor salah satunya adalah polusi asap rokok.
Rokok merupakan hal yang sangat berbahaya bagi kesehatan. Setiap batang rokok mengandung berbagai zat beracun diantaranya karbon monoksida, nikotin, hydrogen sianida, hydrogen sulfide, asam format, dan lain-lain. Zat-zat tersebut tidak hanya berbahaya bagi orang yang merokok tapi juga berbahaya bagi orang yang ikut menghirup asap rokok tersebut. Sering dijumpai ruangan atau tempat publik dipenuhi asap rokok [2]. Hal tersebut sangat berbahaya bagi kesehatan karena bisa jadi kadar
konsentrasi asap rokok sudah di atas ambang batas dan kualitas udara di dalam ruangan tersebut kurang baik.
Smoking room merupakan fasilitas umum hanya berupa ruangan tanpa adanya sistem sirkulasi udara yang baik dan sedikit sekali yang menggunakan kipas angin sebagai ventilasi (exhaust fan). Asap rokok yang tertahan pada ruangan itu akan menimbulkan masalah kesehatan tambahan bagi mereka yang menghisap nya. Kandungan asap rokok yang pekat pada ruangan akan membuat kadar oksigen yang terus menurun dan meningkatnya kadar CO (karbon monoksida) pada ruangan sehingga dapat mengganggu pernafasan dan berdampak serius pada kesehatan bagi setiap orang yang berada di ruangan tersebut.
Berdasarkan penjelasan di atas, perlunya suatu sistem yang dapat membantu dalam mengelola sirkulasi udara di tempat smoking room dan memberikan informasi kualitas udara di ruangan tersebut serta pendataan yang dilakukan untuk me monitoring keadaan ruangan dalam keadaan normal
atau membutuhkan perawatan (maintenance) dilihat dari pendataan yang dilakukan.
I.2 Identifikasi Permasalahan
Berdasarkan latar belakang yang telah di kemukakan, maka dapat mengidentifikasikan beberapa permasalahan nya sebagai berikut : 1. Cara untuk merancang suatu alat yang dapat
menguraikan asap rokok dalam ruang tertutup pada tempat smoking room?
2. Cara mengetahui kadar udara pada tempat smoking room tersebut untuk informasi bahwa kadar udara di dalam ruangan itu normal atau kurang baik?
3. Cara memonitoring tempat smoking room tersebut untuk mengetahui apakah ruangan tersebut dalam kondisi baik atau memerlukan perawatan ruangan (maintenance)?
I.3 Ruang Lingkup Permasalahan
Karena luasnya ruang lingkup kajian, maka perlu adanya batasan masalah serta ruang lingkup permasalahan untuk lebih memfokuskan pembahasan yang menjadi batasan dalam penelitian ini. Adapun beberapa batasan masalah serta ruang lingkupnya sebagai berikut:
1. Berfokus pada penguraian asap rokok.
2. Sistem pengurai asap rokok ini berfokus untuk tempat Smoking room.
3. Berfokus pada pendataan yang dilakukan yaitu berupa pendataan kadar CO (karbon monoksida) berupa ppm (part per million).
4. Optimasi program yang digunakan menggunakan level option compiler (3).
I.4 Tujuan Perancangan
Tujuan dari pembuatan rancangan sistem ini untuk menjelaskan dalam proses yang akan dibangun ataupun dihasilkan. Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini yaitu:
1. Menghasilkan siklus sirkulasi udara dan membuat sistem pengurai asap rokok dengan alat pengurai zat gas CO (karbon monoksida) yang terkandung dalam rokok menggunakan electrostatic precipitator.
2. Menghasilkan informasi berupa kadar gas CO (karbon monoksida) di dalam ruangan berupa perhitungan satuan ppm (part per million) dan data dari informasi tersebut akan di lakukan sistem pendataan.
3. Menggunakan sistem pendataan yang berguna untuk menerima data-data yang diolah dari mikrokontroler berupa informasi ke dalam sistem tersebut, yang nantinya informasi tersebut dapat diketahui kondisi ruangan smoking room dalam kondisi baik atau membutuhkan perawatan (maintenance).
I.5 Metodologi Penelitian
Metodelogi yang digunakan dalam penelitian ini yaitu menggunakan metode Kuantitatif Eksperimental karena metode ini dianggap cukup efektif dengan adanya peninjauan masalah dari data hasil penelitian yang telah ada maupun hasil penelitian yang dibuat atau tahap pengujian.
Sedangkan teknik pengumpulan data yang dilakukan diantaranya pengamatan dan studi pustaka/literatur.
II. DASAR TEORI
II.1 Definisi Pengurai Asap Rokok
Pengurai asap rokok adalah memisahkan kandungan zat berbahaya yang terdapat pada rokok. Pada dasarnya alat pengurai asap rokok ini menggunakan suatu ilmu yang disebut Flyback transformer merupakan salah satu komponen yang terdapat pada sebuah monitor komputer atau televisi yang menggunakan teknologi CRT atau layar tabung.
Trafo flyback ini dioperasikan dengan switching frekuensi tinggi (10KHz – 50KHz) [4]. Dalam sistem pengurai asap rokok ini diharapkan kandungan zat gas berbahaya pada asap rokok dapat berkurang bahkan menghilang dan menjadikan udara yang bersih bebas polusi asap rokok.
Gambar II.1 Flyback Transformer TV (sumber:
http://www.partandproducts.net/satvfltrfc.html) Flyback dengan type FCM 20B061N memiliki 10 pin, penjelasannya sebagai berikut: [9]
Pin 1: H / HV Pin 6: HT Pin 2: B+110 Pin 7: NC
Pin 3: GND Pin 8: ABL
Pin 4: 180 Pin 9: +12
Pin 5: NC Pin 10: -12
Gambar II.2 Data Travo Flyback FCM-20B061N [9]
II.2 Definisi Electrostatic Precipitator (ESP) Electrostatic Precipitator (ESP) adalah sebuah teknologi untuk menangkap abu hasil proses
pembakaran dengan jalan memberi muatan listrik padanya. Prinsip kerja ESP yaitu dengan memberi muatan negatif kepada abu-abu tersebut melalui beberapa elektroda (biasa disebut discharge electrode). Jika abu tersebut dilewatkan lebih lanjut ke dalam sebuah kolom yang terbuat dari plat yang memiliki muatan lebih positif (biasa disebut collecting electrode), maka secara alami abu tersebut akan tertarik oleh plat-plat tersebut. Setelah abu terakumulasi pada plat tersebut, sebuah sistem rapper khusus akan membuat abu tersebut jatuh ke bawah dan keluar dari sistem ESP. [8] Ilustrasi sistem ESP berikut ini:
Gambar II.3 Prinsip Kerja Electrostatic Precipitators [8]
II.3 Arduino Uno
Arduino Uno adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas sebagai ‘otak’ yang mengendalikan input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik. [3].
Gambar II.4 Arduino Uno R3 Atmega328 [5]
II.4 Sensor MQ-7
Sensor MQ-7 merupakan sensor gas karbon monoksida yang berfungsi untuk mengetahui konsentrasi gas karbon monoksida. Dimana sensor ini salah satunya dipakai dalam memantau gas karbon monoksida. Sensor ini memiliki sensitivitas tinggi dan waktu respon yang cepat. Sensor ini dapat mendeteksi konsentrasi gas CO mulai dari 20 hingga 2000 ppm. Module sensor ini sudah dilengkapi dengan potensiometer untuk mengatur sensitifitas.
Kondisi lingkungan yang disarankan untuk penggunaan sensor ini adalah suhu antara -25 hingga 50 derajat celcius, kelembaban tidak lebih dari 95%, dan kadar oksigen (02) adalah 21%. Sensor MQ7 ini
memerlukan adjustmen pada tingkat suhu dan kelembaban tertentu. [6]
Gambar II.5 Sensor MQ-7
(sumber: http://artofcircuits.com/product/mq7-gas- sensor-carbon-mono-oxide-sensor) II.5 SensorMQ-2
Sensor gas asap MQ-2 ini mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trim pot. Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat dideteksi diantaranya: LPG, i-butane, propane, methane, alcohol, Hydrogen, smoke. Sensor ini memiliki sensitivitas yang tinggi dan waktu respon yang cepat, dan sensitivitas terhadap gas yang diukur dapat disesuaikan dengan memutar potensiometer. [7]
Gambar II.6 Sensor MQ-2
(sumber: http://artofcircuits.com/product/mq2-gas- sensor)
II.6 Metodologi Yang Digunakan
Metodologi yang digunakan pada ini adalah Kuantitatif experimental, dimana penelitian ini dilakukan pengujian, pengukuran dan pembacaan per modul, lalu penggabungan, pengujian ulang dan perbaikan sampai didapatkan hasil yang diharapkan.
Untuk mencapai tujuan, dapat diurutkan bahwa tahapan rencana penelitian dan indikator kinerja seperti berikut, dan masing-masing pengujian ini dilakukan di berbagai modul.
Gambar II.7 Tahapan rencana penelitian dan indikator kinerjanya
III. ANALISIS DAN PERANCANGAN
Gambar III.1 Blok Diagram Sistem Keseluruhan Berikut adalah use case diagram utama dalam perangkat yang dibuat,
Gambar III.2 Use Case Diagram
III.1 Permodelan Data, Perilaku Sistem, dan Analis sistem
Berikut Permodelan Data, Perilaku Sistem, dan Analis sistem
Gambar III.3 Class Diagram
Gambar III.4 State Diagram
Gambar III.5 Flowchart Diagram IV. IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN IV.1 Rencana Implementasi
Daftar Kegiatan
Adapun aktivits-aktivitas yang dilakukan dalam tahapan implementasi adalah sebagai berikut:
Tabel IV.1 Daftar Aktifitas Imlementasi
Berdasarkan Tabel IV.1 maka dapat digambarkan Gantt chart sebagi berikut:
Gambar IV.1 Gantt Chart aktifitas implementasi IV.2 Implementasi
IV.2.1 Implementasi Hardware
Implementasi ini yaitu hasil dari analisis perancangan Hardware yang telah dilakukan sebelumnya, di implementasikan dalam suatu Prototipe Smoking room dengan Modul Sensor.
Gambar IV.2 Perancangan hardware dan modul sensor
Gambar IV.3 Prototype Smoking Room IV.2.2 Implementasi Software
Perangkat lunak yang dipakai adalah perangkat lunak website yang diakses secara online maupun local, yang berguna untuk melakukan pendataan.
Gambar IV.4 Implementasi Website online dan local
Gambar IV.5 Implementasi mengakses pendataan online
Gambar IV.6 Implementasi mengakses pendataan online melalui smartphone
IV.3 Pengujian
Pengujian dilakukan untuk menemukan kesalahan dan memastikan bahwa input yang dimasukkan memberikan hasil aktual yang sesuai dengan output yang dibutuhkan.
Tabel IV.2 Rencana Pengujian Kelas
Uji Butir Uji
Tingka t Penguj
ian
Ket
Pengguna Ardui
no Uno
Mengecek semua pinI/O yang dimiliki oleh Arduino Uno
Modul I/O
Sensor MQ-2 dan Sensor MQ-7
Perbandingan antara sensor kadar asap dengan gas CO
Modul Input
Wifi ESP82 66
Mengirim data
dummy ke
database dan jarak, waktu replay dan jumlah
RTO(request time out) wifi ESP8266
Modul Komuni kasi
LCDI 2C
Uji menampilkan karakter dengan ukuran 16x2
Modul Output
Sistem Pengu rai
Menguji
penguraian asap rokok dengan menggunakan FlybackTransfor merTV
Modul Output
V. KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan
Setelah melakukan perencanaan dan membuat suatu sistem pengujian beserta analisanya, maka dapat diambil beberapa kesimpulan dari kinerja keseluruhan sistem pengurai asap rokok dengan pendataan ini baik dari segi Perangkat Keras maupun Perangkat Lunak adalah sebagai berikut :
1. Sistem penguraian yang dilakukan dengan menguankan flyback transformer tv untuk mengasilkan High Voltage (HV) listrik yang di dapatkan untuk dijadikan penguraian pengurangan kadar polutan asap di dalam ruangan tersebut, dari data uji dapat dihasilkan bahwa sistem pengurai dengan metode electrostatic precipitator ini cukup baik dengan kadar asap > 200ppm sampai menjadi normal <
60ppm dan gas CO > 100 sampai menjadi normal < 50ppm tingkat penguraian kurang lebih mencapai 78% akan tetapi membutuhkan waktu cukup lama untuk menyelesaikan penguraian asap tersebut membutuhkan kurang lebih 5menit dengan ukuran smoking room 30x30cm.
2. Sistem mendeteksi kadar asap dan gas CO di dalam ruangan merokok (smoking room) dapat dikatakan cukup bagus dengan data-data kadar asap dari pengujian yang dilakukan dengan dasar nilai ppm yang di dapat, cara kerja alat yang di dapatkan apabila kadar asap > 200 dan kadar co > 100 maka fan dan flyback transformer tv akan menyala untuk melakukan penguraian asap rokok melalui sirkulasi udara yang ada serta apabila kadar asap dan gas co kurang dari yang ditentukan maka fan dan flyback tersebut akan berhenti.
3. Cara memonitoring area smoking room tersebut dilakukan dengan melalui pendataan yang telah di uji beberapa tahapan untuk mendapatkan hasil berupa nilai kadar asap dari sensor MQ-2 berupa satuan ppm dan gas CO sensor MQ-7 berupa ppm yang ditampilkan secara online melalui internet.
V.2 Saran
Setelah melihat hasil uji coba dan kesimpulan dari sistem pengurai asap rokok dengan pendataan berbasis Arduino ini, maka penulis berharap agar sistem ini dapat lebih dikembangkan lagi menjadi sebuah sistem yang lebih baik dan memiliki nilai jual agar dapat terus bersaing di zaman kecanggihan teknologi sekarang ini. Adapun hal – hal yang masih dapat dikembangkan dari sistem ini yaitu sebagai berikut:
1. Diharapkan melakukan ujicoba dengan menggunakan lebih dari satu prototype smoking room terpisah, yang mampu melihat data-data kadar asap dan gas CO yang lebih terlihat untuk dijadikan bahan perbandingan.
2. Mengembangkan Sistem pendataan yang dilakukan yang mampu menampung berbagai
data dari berbagai tempat area smoking room yang berbeda.
3. Diharapkan tidak hanya menggunakan FlybackTV saja untuk menhasilkan High voltage (HV) dalam memanfaatkan penguraian asap rokok yang dilakukan, dapat juga menggunakan alat-alat elektronik lain yang mengasilkan hal yang sama yaitu mengalirkan tegangan HV. Salah satunya menggunakan Delco.
DAFTAR PUSTAKA
[1]https://www.academia.edu/24703486/Proposal_
TA_Muh.Taupik_3A, di akses pada tanggal 9 April 2017 Pukul 09:34 WIB
[2] Nindya Narwasti, Uke Kurniawan Usman, Bambang Sugiarto Mt 2012 "SISTEM APLIKASI DETEKSI KONSENTRASI ASAP ROKOK
DENGAN MENGGUNAKAN WIRELESS
SENSOR NETWORK" Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom [3]https://www.it-jurnal.com/pengertian-dan- kelebihan-arduino/, di akses pada tanggal 11 Agustus 2017 Pukul 09:37 WIB
[4] Slachsa Dikman, Ir Hendik Eko H S, MT, Renny Rakhmawati, S.T.MT 2010 “PROTOTYPE PEMBERSIH DAN MONITORING ASAP
ROKOK PADA RUANGAN TERTUTUP
MENGGUNAKAN FUZZY LOGIC
CONTROLLER” ITS Surabaya
[5]https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3, di akses pada tanggal 27 Agustus 2017 Pukul 10:22 WIB
[6]http://www.geraicerdas.com/sensor/analog-gas- sensor-mq7-carbon-monoxide-detail, di akses pada tanggal 28 agustus 2017 Pukul 14:10 WIB
[7]http://www.geraicerdas.com/sensor/gas/mq2- sensor-v2-detail, di akses tanggal 28 Agustus 2017 Pukul 17:21 WIB
[8]http://artikel-teknologi.com/electrostatic- precipitator-teknologi-mengendalikan-polusi-abu- fly-ash-dari-boiler/, di akses tanggal 31 Agustus 2017 10:12 WIB
[9]http://panduanteknisi.com/bagian-dan-fungsi- pin-kaki-flyback.html, di akses tanggal 16 September 2017 10:35 WIB
