Fakultas Ilmu Komputer
7927
Pengembangan
Low Power System Monitoring
Karbon Monoksida (CO)
Menggunakan Metode
State Machine
Raka Bagas Perdana1, Dahnial Syauqy2, Agi Putra Kharisma3
Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya Email: 1rakabagasbuduran@gmail.com, 2dahnial87@ub.ac.id, 3agi@ub.ac.id
Abstrak
Indonesia merupakan negara berkembang yang warganya sangat bergantung dengan adanya kendaraan bermotor. Belakangan ini banyak kasus yang menewaskan secara tiba-tiba di dalam mobil dengan keadaan terparkir namun kondisi mobil menyala. Penggunaan kendaraan (mobil) dan menurut berita disebabkan oleh keracunan gas Karbon monoksida (CO). Dengan adanya alat monitoring ini diharapkan dapat mengurangi risiko kematian yang sering terjadi. Untuk dapat membedakan mobil sedang kondisi jalan dan berhenti di gunakan sensor gyro yang di letakkan pada handbrake mobil. Untuk mengetahui polutan yang ada pada kendaraan menggunakan Sensor MQ-07. Dalam pembuatan sistem monitoring akan dibuat beberapa state seperti state sleep atau wake dan harus dapat berpindah state
dengan inputan dari pengguna sehingga diterapkan statemachine untuk mekanisme low power pada sistem monitoring karbon monoksida. Dikarenakan sistem ini akan bekerja dalam jangka waktu yang cukup lama, maka digunakanlah metode low power untuk mengurangi beban penggunaan sumber daya dari power bank. Kinerja low power diperlukan agar sistem dapat bertahan lebih lama karena daya yang digunakan relatif rendah ketika sistem sedang tidak digunakan. Fitur dari low power itu sendiri salah satunya adalah Sleep mode power down yang mematikan beberapa fungsionalitas ATmega328P. Pengujian arus yang dilakukan menghasilkan, bahwa arus yang digunakan pada sistem berjalan normal adalah 181,02 mA sedangkan ketika sistem dalam keadaan Sleep hanya memiliki arus sebesar 138,2 mA. Sehingga sistem berhasil mereduksi arus yang digunakan sebesar 42 mA.
Kata kunci
: Karbon monoksida, MQ-7,
Low Power, Finite State Machine
, ATmega 328p,
Mobil
Abstract
Indonesia is a developing country that citizens rely heavily by the presence of a motor vehicle. Recently many cases which killed unexpectedly in a car with parked car burning conditions, however. The use of vehicles (cars) and according to news of the gas poisoning caused by carbon monoxide (CO). The existence of this monitoring tool is expected to reduce the risk of death is often the case. To be able to differentiate the car are road conditions and stopped at the gyro sensor use in put on the handbrake of automobiles. To find out the pollutants on the vehicle using Sensor MQ-07. In making the monitoring system will be made some state such as sleep or wake state and should be able to switch state with input from users so that applied the state machine for the low power mechanism in carbon monoxide monitoring system. Due to this system will work in quite a long period of time, then the unambiguous method of low power to reduce the burden of resource use power bank. Performance low power is required so that the system can last longer because of the relatively low power used when the system is not in use. Features of low power itself one is Sleep mode power down deadly ATmega328P some functionality. Current testing being performed generates, that the current used on the system running normally is 181.02 mA whereas when the system is in a State of Sleep only has a current of 138.2 mA. So the system is successfully reducing the current use of 42 mA.
Keywords: Carbonmonoxide, MQ- 7, Low Power, Finite State Machine, ATmega 328p, Car
1. PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara berkembang yang warganya sangat bergantung dengan
oleh keracunan gas Karbon monoksida (CO). Faktor yang menyebabkan terjadinya keracunan bisa dari faktor umur dari kendaraan atau kelalaian pengguna kendaraan itu sendiri. Seringkali pengguna menyalakan kendaraan walaupun sedang terparkir.
Zat karbon monoksida merupakan gas bentuknya tidak terlihat tidak mempunyai warna dan bau yang di hasilkan tidak menyengat sehingga sulit terdeteksi oleh mata awam dan indra lainnya (Wardhana, 2004). Masyarakat tidak pernah menyadari ketika gas sudah terhirup namun efek yang di hasilkan cukup berbahaya.
Dengan semakin meningkatnya kebutuhan terdapat beberapa permasalahan. Salah satu permasalahan yang terjadi adalah dengan sumber daya yang terbatas, sistem diharapkan mampu menjalankan berbagai proses. Begitu pula jika sistem digunakan untuk pemantauan secara teratur dan terus-menerus, maka konsumsi energi atau energi yang diperlukan akan bertambah semakin besar. Untuk itulah diperlukan manajemen sumber daya yang baik agar sistem dapat berjalan dalam waktu yang cukup lama dengan sumber daya yang sedikit. Selain dari sisi manajemen sumber daya baterai, penekanan konsumsi energi dapat dilakukan juga dari segi komponen atau hardware yang digunakan pada Mikrokontroler (Pratama, 2017)
Ketika pembuatan sistem monitoring akan dibuat beberapa state yang akan menggambarkan sebuah pemodelan sistem Finite State Machine. Dalam sistem ini memerlukan state sleep untuk pengolahan sistem masuk ke dalam mode sleep dan state wake untuk pengolahan sistem dalam state wake. Untuk mekanisme low power pada sistem monitoring karbon monoksida. State Machine
merupakan pemodelan dari perilaku sebuah sistem atau obyek yang kompleks dengan beberapa kondisi atau mode yang terdefinisikan dimana mode transisi berubah sesuai dengan keadaan (Matahari Bhakti Nendya, 2015). Maka digunakan state machine sebagai mekanisme power pada sistem monitoring karbon monoksida. Dengan adanya mekanisme low power yang diterapkan dapat dilakukan monitoring karbon monoksida secara berkala tanpa memerlukan banyak waktu untuk mengisi ulang baterai dari perangkat karena konsumsi daya yang rendah
2. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM
Perancangan sistem ini terdapat 3 bagian yaitu input, proses dan output.
Gambar 1 Diagram Blok Sistem
Pada blok diagram di atas dapat dilihat sistem dirancang menjadi 3 yaitu bagian Input yang terdiri dari 2 sensor yaitu Sensor MPU 6050 dan Sensor MQ-7, otak dari sistem terdapat Mikrokontroler ATmega 328p dan Output yang terdapat dari sistem ada 2 macam yaitu led rgb sebagai parameter polutan dan buzzer sebagai peringatan sistem jika polutan yang terdeteksi melebihi ambang batas aman.
2.1. Perancangan Perangkat Keras
Pada perancangan perangkat keras ditampilkan yaitu pada gambar 2 dibawah ini.
Gambar 2 Skematik Perancangan Perangkat Keras
memberikan stimulus pada mikrokontrolleragar sistem dapat berpindah dari state Power down Sleep menjadi state Wake. Sensor MQ-7 membaca polutan yang ada pada kabin mobil, sensor MQ-7 membaca polutan di saat sistem pada kondisi state Wake, sensor MQ-7 terhubung dengan mikrokontrollerpada pin analog. Untuk menampilkan data sistem mempunyai LED RGB
untuk menampilkan informasi yang telah diolah oleh sistem. LED RGB terhubung dengan mikrokontroller menggunakan pin digital. Ada Buzzer sebagai outputan jika polutan melebihi batas toleransi yang di tetapkan oleh sistem, buzzer sendiri menggunakan pin digital sebagai
inputannya
2.2. Perancangan Perangkat Lunak
Pada perancangan perangkat lunak sistem akan dibahas mengenai metode state machine
yang digunakan, pengaturan power down sleep mode dari mikrokontroler. Perangkat monitoring
yang dirancang menggunakan state machine
dengan beberapa state yang bertransisi ke state
lainnya berdasarkan stimulus yang diberikan dan juga dari sistem itu sendiri dengan mengatur
interval waktu tertentu.
Gambar 3 State Diagram Finite State Machine
2.2.1 Perancangan Motion Detection
Motionn detection merupakan sebuah metode pengecekan gerakan yang dihasilkan oleh sensor MPU 6050. Untuk logika awal sensor ini menggunakan logika high ketika standby dan ketika adanya gerakan sesuai threshold yang ditentukan maka sensor memberi inputan low pada sistem agar sistem yang semulanya sleep akan berubah ke state wake. Pin yang berfungsi sebagai pemicu sistem adalah pin interrupt. Logika di buat dengan alasan karena ATmega harus menggunakan logika low ketika tertidur, ketika terbaca gerakan yang mencapai Flowchart motion detection dapat dilihat pada gambar 4 dibawah ini
Gambar 4 Flowchart Motion Detection
2.2.2 Perancangan Perangkat Lunak Sensing
Perangkat lunak MQ-7 akan dieksekusi
ketika purwarupa sistem dalam posisi state
SENS Pertama dilakukan deklarasi dan insialisasi variabel yang digunakan di Atmega 328p, Selanjutnya hitung nilai resistansi MQ 7, Setelah mendapat nilai resistansi maka lanjut ke proses perhitungan nilai kadar gas, saat kadar gas telah ditentukan maka dilakukan kalibrasi dari pin ADC ke satuan PPM dilanjutkan perhitungan nilai Raw ADC dan nilai PPM telah berhasil ditemukan dan di tentukan dan di tampilkan saat state sens Flowchart dapat dilihat pada Gambar 5
2.2.3 Perancangan Perangkat Lunak Low Power
Untuk dapat mengaktifkan fitur low power pada sistem maka harus ada pin interrupt yang difungsikan oleh sensor MPU 6050. Ketika sistem mengecek kondisi handbrake sedang di tarik atau di dorong, jika kondisi handbrake dengan kondisi di tarik maka sistem akan masuk kondisi wake dan ketika handbrake dengan kondisi di bawah atau di dorong maka sistem akan masuk state sleep.Fitur yang dimatikan pada penelitian ini yaitu fitur ADC, timer, TWI, SPI dan BODS.
Flowchart daapat dilihat pada gambar 6
Gambar 6 Flowchart Low Power
2.3. Implementasi Perangkat Keras
Dalam Implementasi Perangkat keras Monitoring CO ini menggunakan PCB Matrix untuk menempatkan seluruh komponen yang digunakan dalam sistem. Implementasi dapat dilihat pada gambar 8 dan 9.
Gambar 8 Implementasi Perangkat Keras Induk sistem
Gambar 9 Implementasi Perangkat Keras MPU 6050
3. PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pengujian yang di gunakan dibagi menjadi
6 bagian dan akan di analisis hasilnya.
3.1. Pengujian Sensor MPU 6050
Untuk menguji sensor MPU 6050 yang menghasilkan keluaran sudut dari pengguna ke sistem. Dari sini akan diketahui fungsionalitas sensor MPU 6050 dalam membaca perubahan posisi di Handbrake Mobil.
Hasil Pengujian Sensor pada Handbrake Mobil
Tabel 1 Hasil Pengujian sensor MPU 6050
Peng
ditarik 70 Wake Berhasil
2 Handbrake
Turun -1 Sleep Berhasil
3 Handbrake
ditarik 69 Wake Berhasil
4 Handbrake
Turun -3 Sleep Berhasil
5 Handbrake
ditarik 71 Wake Berhasil
6 Handbrake
Turun -1 Sleep Berhasil
7 Handbrake
ditarik 70 Wake Berhasil
Berdasarkan analisis Tabel 1 Handbrake berhasil memicu sistem karena perpindahan posisi tuas Handbrake
3.2 Pengujian sensor gas MQ-7
Untuk menguji sensor MQ-7 yang mendeteksi adanya polutan di dalam mobil. Dalam masa pengujian dilakukan menggunakan kondisionalitas ketika mobil ada di dalam ruangan dan di luar ruangan agar dapat di ketahui perbedaannya.
Tabel 2 Hasil Pengujian sensor gas MQ7
No
Kondisi
Pengujian
Ke-
Berdasarkan analisis Tabel 2 Kondisi sekitar berpengaruh pada pengecekan kadar gas sehingga di bedakan menjadi 3 kondsi pengujian.
3.3 Pengujian notifikasi LED RGB
Untuk menguji LED RGB yang dapat menghasilkan keluaran warna yang sudah di sesuaikan oleh keinginan pembuat program. Dari sini akan di uji apakah keluaran warna LED sesuai dengan program yang di buat.
Berdasarkan analisis Tabel 3, Karena sudah di atur pin dan parameternya keluaran dari led sesuai dengan inputan ppm yang masuk ke sistem.
3.4 Pengujian notifikasi Buzzer
Untuk menguji Buzzer yang menghasilkan keluaran suara ketika sistem mengisyaratkan adanya polutan yang berbahaya di dalam kabin. Dari sini akan di uji apakah keluaran sesuai dengan yang diharapkan sistem
Tabel 4 Hasil Pengujian notifikasi Buzzer
No. Pengujian
Berdasarkan analisis pada Tabel.4. Karena sudah di atur parameter dan pin yang di gunakan oleh buzzer sudah benar maka outputan buzzer sesuai yang diharapkan
3.5 Pengujian Arus Sistem ketika Wake dan Sleep
Agar mengetahui konsumsi daya yang di gunakan oleh sistem maka harus menggunakan multimeter. Dilakukan pengujian ketika sistem pada kondisi wake dan di ukur kembali ketika sistem pada kondisi sleep. Kemudian dilihat hasil dari pengujian 2 kondisi sistem tersebut dan akan di bandingkan berapa banyak arus yang digunakan sistem ketika wake dan berapa banyak arus yang di gunakan ketika sleep.
Tabel 5 Pengujian Arus ketika Wake dan Sleep
Berdasarkan analisis Tabel 5. Ketika kondisi
wake arus yang di gunakan cukup besar dikarenakan semua fungsi sistem aktif namun ketika fitur yang tidak digunakan di nonaktifkan maka arus menurun sehingga meknaisme low power berhasil di terpakan.
3.6 Pengujian Keseluruhan Sistem
Untuk Pengujian keseluruhan sistem akan dilakukan pengujian fungsionalitas dari rangkaian yaitu fungsi dari Sensor Gyro, Sensor Gas, Mikrokontroller yang dapat di sleep dan outputan berupa led dan buzzer yang berfungsi ketika dijalankann
Tabel 6 Pengujjian Seluruh Sistem
Tabel 7 Lanjutan Pengujian Seluruh Sistem
1 Status Sleep LED RGB Buzzer
2 - merah high
3 - -
4 - hijau low
5 - -
6 - merah high
7 - -
8 - hijau low
9 - -
10 - biru low
- - - -
Berdasarkan analisis Tabel.6 dan 7 Seluruh sistem berjalan dengan semestinya Inputan sensor dan keluaran sistem sesuai dengan yang din harapkan peneliti.
4. PENUTUP
Hasil pengujian dari keseluruhan sistem yang masing masing di ujikan lebih dari 5 kali dengan beberapa kondisi pengujian berhasil di implementasikan dalam bentuk purwarupa.
Dalam melakukan proses perancangan dan implementasi dapat di simpulkan ATmega dapat sleep sesuai yang diharapkan oleh peneliti.
Power down sleep di pilih karena sistem ini menggunakan interrupt external untuk membangunkan sistem ketika kondisi sleep.
Metode Finite state machine yang digunakan dalam penelitian ini sudah berjalan sesuai yang dihapkan peneliti karena ketika mode standby sensor dapat berkalibrasi, ketika state masuk kondisi sleep maka seluruh fungsi yang di nonaktifkan tidak dapat beroperasi dan ketika sensor memberi interrupt sistem berhasil
wake dan masuk ke kondiri wake.
Performa pengukuran kepada pengujian yang telah dilakukan mendapat hasil yang sesuai
sebagai acuan bekerjanya sistem. Sensor gas yang dapat mendeteksi gas CO, Sensor gyro yang dapat menentukan kondisi mobil sedang berjalan atau berhenti. Sistem dapat menentukan ketika berhenti harus Wake dan ketika jalan harus Sleep. Sistem berhasil mereduksi daya sekitar 42 mA karena saat kondisi Wake di dapat rata-rata 139,2 mA dan ketika Sleep mendapat rata rata 181,2 mA.
5. DAFTAR PUSTAKA
Arduino. (2014). ArduinoCC. Dipetik mei selasa, 2018, dari www.Arduino.cc
Kuswara. (2006). Jurnal Teknik Lingkungan 3.
Inventori Emisi Polutan CO, Nox, HC dan SPM, 215-224.
Liputan6. (2018). Pria Tewas di Dalam Mobil, Diduga Keracunan Mesin Pendingin.
Jakarta: Rio Audhitama Sihombing.
Matahari Bhakti Nendya, S. G. (2015). Journal of Animation and Games Studies.
Pemetaan Perilaku Non-Playable Character Pada Permainan, 1, 2.
Munawar, A. (1999). Traffic Accident Database Management Systen in Indonesia.
Pratama, R. P. (2017). Rancang Bangun Low Power Sensor Node Menggunakan MSP430 Berbasis NRF24L01, 3.
SOEDOMO, M. (2003). Dalam KUMPULAN KARYA ILMIAH PENCEMARAN UDARA. BANDUNG: ITB PRESS.
Wardhana, A. W. (2004). J&J Learning Yogyakarta. Dampak Pencemaran Lingkungan.
