INOVASI SENSOR GAS MQ-135 UNTUK MENDETEKSI KUALITAS UDARA DALAM RUANGAN
INOVASI
SENSOR GAS MQ-135 UNTUK MENDETEKSI KUALITAS UDARA DALAM RUANGAN
𝐀𝐥𝐝𝐢𝐧𝐨
𝐒𝐮𝐥𝐭𝐚𝐧𝐬𝐲𝐚𝐡𝟏),
𝐇𝐚𝐟𝐢𝐳𝐡 𝐈𝐛𝐧𝐮
𝐊𝟐), 𝐌 𝐒𝐚𝐭𝐫𝐢𝐨
𝐀𝟑), 𝐒𝐲𝐞𝐢𝐟𝐚
𝐀𝐧𝐝𝐡𝐢𝐤𝐚 𝐍𝟒)
Jurusan Teknik Elektro, Prodi Teknologi
Rekayasa Elektronika, Politeknik Negeri Semarang 2024
Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kec.
Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah, 50275
Abstrak
Proyek ini bertujuan untuk merancang
dan mengembangkan alat pendeteksi gas karbondioksida (CO2) dalam ruangan
menggunakan sensor MQ-135 dan mikrokontroler Arduino Nano. Alat ini dirancang
untuk memberikan informasi real-time mengenai kualitas udara dengan mendeteksi
konsentrasi CO2, yang penting untuk kesehatan manusia. Dengan menggunakan
sensor MQ-135, alat ini dapat mengukur kadar gas berbahaya dan memberikan
output dalam bentuk nilai ppm (parts per million). Proses pengembangan mencakup
perancangan rangkaian elektronik, kalibrasi sensor, serta pemrograman
mikrokontroler untuk mengolah data yang diperoleh. Hasil pengujian menunjukkan
bahwa alat ini mampu berfungsi dengan baik dalam mendeteksi gas CO2, memberikan
peringatan ketika kadar gas melebihi ambang batas yang aman. Proyek ini
diharapkan dapat meningkatkan kesadaran masyarakat tentang pentingnya memantau
kualitas udara dan berkontribusi terhadap upaya menjaga kesehatan lingkungan.
Kata kunci: Gas sensor, Arduino Nano, Microcontroller
I.
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Kualitas udara yang baik sangat
penting untuk kesehatan manusia dan lingkungan. Dalam konteks kehidupan
sehari-hari, banyak sumber polusi udara yang dapat mempengaruhi kesehatan,
seperti emisi kendaraan, asap industri, dan penggunaan bahan kimia rumah tangga.
Gas karbondioksida (CO2) adalah salah satu gas yang perlu dipantau karena dapat
menimbulkan efek negatif pada kesehatan jika terakumulasi dalam ruangan. Oleh
karena itu, pengembangan alat pendeteksi gas CO2 menggunakan mikrokontroler
Arduino Nano dan sensor gas MQ-135 menjadi sangat relevan.
Sensor
MQ-135 merupakan sensor yang dirancang untuk mendeteksi berbagai jenis gas
berbahaya dan polutan, termasuk CO2,
amonia (NH3), benzena, dan asap. Sensor ini memiliki sensitivitas tinggi dan
dapat memberikan output digital dan analog, yang memungkinkan pengguna untuk
memantau kualitas udara secara real-time.
Dengan menggunakan Arduino Nano
sebagai mikrokontroler, alat ini dapat diprogram untuk mengolah data dari
sensor dan memberikan informasi mengenai kualitas udara di dalam ruangan.
Penggunaan Arduino Nano menawarkan
keunggulan dalam hal ukuran yang kompak dan kemudahan dalam pemrograman. Alat
ini dapat digunakan di berbagai lingkungan, seperti rumah, kantor, atau pabrik,
untuk memberikan peringatan dini jika tingkat gas berbahaya melebihi ambang
batas yang aman. Selain itu,
alat ini juga dapat dikembangkan lebih lanjut dengan menambahkan fitur-fitur
seperti tampilan LCD untuk menampilkan data secara visual.
Dengan fokus pada pengembangan alat
pendeteksi gas CO2 ini, diharapkan dapat membantu meningkatkan kesadaran
masyarakat tentang pentingnya kualitas udara dan kesehatan lingkungan. Proyek
ini tidak hanya bertujuan untuk menciptakan alat yang fungsional tetapi juga
untuk mendidik pengguna mengenai bahaya polusi udara serta cara-cara untuk
meminimalkan dampaknya.
B. RUMUSAN MASALAH
Dalam pengembangan alat pendeteksi gas karbondioksida
menggunakan sensor MQ-135 dan mikrokontroler Arduino Nano, beberapa rumusan
masalah yang perlu diidentifikasi adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana cara merancang sistem pendeteksi
gas karbondioksida yang efektif menggunakan sensor MQ-135?
• Penelitian
ini bertujuan untuk memahami langkah-langkah teknis dalam merakit dan
memprogram alat sehingga dapat berfungsi dengan baik dalam mendeteksi
konsentrasi CO2.
2. Bagaimana cara mengolah data yang diperoleh
dari sensor dan menampilkannya secara real-time?
• Pengolahan
data dari sensor menjadi informasi yang dapat dipahami oleh pengguna adalah
aspek kunci dalam proyek ini. Ini mencakup pemrograman mikrokontroler serta
penggunaan tampilan LCD atau aplikasi lain untuk menampilkan hasil pengukuran.
3. Apa dampak dari konsentrasi gas
karbondioksida yang terdeteksi terhadap kesehatan manusia dan lingkungan?
• Penelitian
ini juga akan membahas konsekuensi kesehatan dari paparan gas CO2 dalam
ruangan, serta bagaimana alat ini dapat berkontribusi dalam meningkatkan
kualitas udara.
Rumusan masalah ini bertujuan untuk
memberikan arah yang jelas dalam pengembangan alat pendeteksi gas CO2, serta
membantu dalam mencapai tujuan penelitian yang lebih luas terkait dengan
kualitas udara dan kesehatan masyarakat.
C. BATASAN MASALAH
Dalam pengembangan alat pendeteksi
gas karbondioksida menggunakan sensor MQ-135 dan mikrokontroler Arduino Nano,
terdapat beberapa batasan masalah yang harus ditentukan untuk menjaga fokus dan
efektivitas proyek. Batasan-batasan tersebut meliputi:
1. Jenis Gas yang Dideteksi: Alat ini akan
difokuskan hanya pada deteksi gas karbondioksida (CO2) dan tidak akan mencakup
deteksi gas lain seperti amonia (NH3), karbon monoksida (CO), atau gas
berbahaya lainnya yang juga dapat dideteksi oleh sensor MQ-135.
2. Lingkungan Pengujian: Pengujian alat
akan dilakukan di dalam ruangan dengan kondisi tertentu, seperti suhu dan
kelembapan yang terkontrol, untuk memastikan hasil yang konsisten dan akurat.
Variasi lingkungan luar, seperti polusi udara dari sumber eksternal, tidak akan
diperhitungkan dalam pengujian ini.
3. Output Data: Data yang dihasilkan oleh
alat ini akan ditampilkan dalam bentuk nilai konsentrasi CO2 dalam satuan ppm
(parts per million) tanpa menambahkan analisis lebih lanjut tentang dampak
kesehatan atau rekomendasi tindakan berdasarkan hasil pengukuran.
4. Waktu Pengoperasian: Untuk penggunaan
alat ini dapat digunakan dalam waktu yang relatif lama tergantung bagaimana
keadaan disuatu ruang/lingkungan digunakannya alat tersebut.
Dengan batasan-batasan ini,
diharapkan proyek dapat berjalan dengan lebih terarah dan menghasilkan alat
yang efektif untuk mendeteksi gas karbondioksida dalam ruangan.
D. TUJUAN
Tujuan dari proyek pembuatan alat
pendeteksi gas karbondioksida dalam ruangan menggunakan sensor gas MQ-135 dan
mikrokontroler Arduino Nano adalah sebagai berikut:
1. Mengembangkan
alat yang dapat secara akurat mendeteksi konsentrasi gas karbondioksida (CO2)
di dalam ruangan, sehingga dapat memberikan informasi yang berguna bagi
pengguna mengenai kualitas udara.
2. Memberikan
edukasi kepada masyarakat mengenai pentingnya memantau kualitas udara dan
dampak negatif dari akumulasi gas CO2 yang berlebihan terhadap kesehatan
manusia.
3. Mengimplementasikan
sistem yang mampu menampilkan data konsentrasi CO2 secara real-time, sehingga
pengguna dapat segera mengambil tindakan jika kadar gas melebihi batas aman.
Dengan tujuan-tujuan ini, proyek
diharapkan dapat berkontribusi dalam upaya peningkatan kualitas udara dan
kesehatan masyarakat, serta memberikan solusi praktis untuk mendeteksi
pencemaran gas di lingkungan tertutup.
II. METODOLOGI
Tahap pertama dimulai dengan
perancangan sistem yang meliputi pemilihan sensor gas, serta penggunaan
mikrokontroler Arduino untuk mengendalikan sistem. Tahap kedua perancangan pada
tahap ini penulis dapat menentukan komponen apa saja yang akan digunakan dalam
pembuatan alat, dengan membaca beberapa referensi dari internet, yang menunjang
teknologi yang digunakan, cara kerja perangkat yang digunakan. Sehingga pada
tahap perancangan dapat ditentukan peralatan yang digunakan. Penentuan alat dan
bahan yang tepat dan efisien perlu diperhatikan agar nantinya alat bekerja
dengan semestinya tanpa gangguan dan kendala. Kemudian dilanjutkan perancangan
prototype yang akan dilakukan pada masingmasing komponen yang telah diprogram
pada Software arduino IDE . Lalu dilakukan kalibrasi sensor untuk memastikan
akurasi. Langkah berikutnya adalah mengintegrasikan semua komponen elektronik
dan memprogram mikrokontroler agar dapat membaca data dari sensor serta
menentukan ppm yang keluar apakah aman bagi kondisi ruangan tersebut. Sistem
kemudian diinstal dan diuji coba. Setelah diuji coba dan berhasil maka
perancangan alat akan dikemas dalam bentuk yang lebih kompleks.
III. KAJIAN PUSTAKA
Pembahasan dalam bagian ini meliputi perancangan dan komponen apa saja yang digunakan dalam projek ini.
1.SENSOR
MQ-135
MQ-135 adalah sensor gas yang dapat mendeteksi
sejumlah gas, termasuk amonia (NH3), benzena, alkohol, karbon dioksida (CO2),
nitrogen oksida (NOx), dan asap. Sensor ini memiliki dua jenis output: output digital dan output analog. Output digital dapat disesuaikan sensitivitasnya
menggunakan trimpot, sedangkan output analog memberikan sinyal langsung yang
dapat dihubungkan ke converter analog-ke-digital (ADC) untuk pemrosesan lebih
lanjut. Dengan kemampuannya untuk mendeteksi
berbagai gas berbahaya, sensor ini menjadi
alat penting dalam usaha menjaga kesehatan masyarakat dan lingkungan.
2.BREADBOARD
Breadboard adalah papan yang dilengkapi dengan
lubanglubang untuk menghubungkan komponen elektronik seperti resistor,
kapasitor, dan IC (Integrated Circuit). Alat ini memungkinkan pengguna untuk
merakit sirkuit dengan mudah dan cepat, serta melakukan pengujian dan
modifikasi tanpa kerumitan yang terkait dengan penyolderan. Di bawah permukaan breadboard terdapat
strip logam yang menghubungkan lubang-lubang di atasnya. Biasanya, ada dua
jenis koneksi: vertikal (untuk
sumber daya) dan horizontal (untuk
komponen). Setiap
baris horizontal di bagian tengah terhubung secara elektrik, sedangkan kolom di sisi breadboard biasanya digunakan untuk menghubungkan sumber daya (positif dan negatif).
3.ARDUINO NANO
Arduino Nano adalah sebuah papan mikrokontroller yang
dirancang oleh tim Arduino. Ini merupakan alternatif yang populer bagi Arduino
Uno karena ukurannya yang lebih kecil dan fitur-fiturnya yang unggul. Arduino Nano dilengkapi dengan
kemampuan komunikasi serial menggunakan FTDI FT232RL, yang memungkinkannya
untuk berkomunikasi melalui USB. Protokol komunikasi yang didukung termasuk
UART TTL, SPI, dan IIC/TWI. Arduino
Nano sangat cocok digunakan dalam proyekproyek elektronika, sistem embedded,
robotika,
otomatisasi rumah, sensor
interface, dan aplikasi industri lainnya. Ukurannya yang compact dan
fleksibilitasnya membuatnya populer di kalangan para desainer elektronik dan
mahasiswa teknik. Arduino Nano menggunakan mikrokontroller ATmega328P dari
famili AVR 8-bit. 5V, dengan input voltase yang dapat berkisar antara 7V hingga
12V. Total pin I/O sebanyak 22, dengan 14 digital pins dan 6 analog pins. Flash memory sebesar 32 KB dengan
bootloader yang menggunakan 2 KB dari kapasitas tersebut, SRAM sebanyak 2 KB,
dan EEPROM sebanyak 1 KB.
4.POTENSIO 1K
Potensio 1K, atau potensiometer 1K, adalah komponen
elektronik yang digunakan untuk mengatur resistansi dalam sirkuit. Potensio 1K adalah jenis resistor
variabel yang memiliki nilai resistansi maksimum sebesar 1 kilo-ohm (1KΩ).
Komponen ini sering digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, seperti
pengaturan volume pada perangkat audio, pengaturan kecerahan lampu, dan sebagai
bagian dari rangkaian sensor. Resistansi
berubah secara linear dengan rotasi knob. Cocok untuk aplikasi yang
memerlukan kontrol presisi. Resistansi berubah secara logaritmik,
sering digunakan dalam kontrol audio karena lebih sesuai dengan persepsi
pendengaran manusia.
5.LED (2Buah)
Lampu LED (Light Emitting Diode)
adalah jenis lampu yang menggunakan dioda untuk menghasilkan cahaya. Lampu LED terdiri dari chip
semikonduktor yang memancarkan cahaya ketika arus listrik mengalir melaluinya.
Lampu ini dikenal karena efisiensinya yang tinggi dan umur pakai yang panjang,
jauh lebih baik dibandingkan dengan lampu pijar dan lampu neon. Lampu LED hanya memerlukan sekitar 10%
dari energi yang dibutuhkan oleh lampu pijar untuk menghasilkan jumlah cahaya
yang sama, sehingga dapat menghemat biaya listrik.
Lampu LED memiliki umur pakai yang lebih lama, sering kali mencapai
25.000 hingga 50.000 jam, tergantung pada kualitas dan penggunaannya. Tidak memerlukan waktu pemanasan untuk
mencapai kecerahan penuh, sehingga memberikan cahaya segera setelah dinyalakan. Tidak mengandung merkuri dan dapat
didaur ulang, menjadikannya pilihan yang lebih baik untuk lingkungan.
6.LCD 16x2
LCD 16x2 adalah jenis layar
kristal cair yang umum digunakan dalam berbagai proyek elektronik, terutama
yang melibatkan mikrokontroler seperti Arduino.
LCD 16x2 memiliki dua baris dan masing-masing baris dapat menampilkan
hingga 16 karakter. Ini adalah salah satu jenis tampilan karakter yang paling
banyak digunakan dalam aplikasi pemrograman dan pengendalian perangkat. 16 kolom dan 2 baris, Kompatibel dengan driver Hitachi
HD44780, yang memungkinkan kontrol yang mudah melalui berbagai platform,
termasuk Arduino. Tersedia dalam
mode 4-bit dan 8bit. Mode 4-bit menggunakan lebih sedikit pin I/O dari
mikrokontroler, sehingga lebih efisien untuk proyek yang membutuhkan banyak
komponen.
7.Kabel jumper
Kabel pelangi adalah jenis kabel yang memiliki warnawarni
dan sering digunakan dalam berbagai aplikasi elektronic, seperti proyek
Arduino, perangkat keras, dan instalasi listrik. Kabel pelangi sering digunakan
dalam proyek-proyek Arduino karena membantu identifikasi jalur kabel dengan
mudah. Contohnya, kabel jumper pelangi dapat digunakan untuk menghubungkan
komponen-komponen pada breadboard dengan cara yang visual dan intuitif. Selain
itu, kabel pelangi juga digunakan sebagai kabel jumper dalam circuit-board
maupun sebagai kabel tembaga
untuk aplikasi tertentu. Misalnya, kabel jumper pelangi 15 cm dapat dibeli
dalam jumlah besar dan digunakan untuk berbagai proyek elektronik.
8.Kabel USB type C
USB Type-C, sering disingkat USB-C, adalah jenis konektor
USB yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan perangkat modern dengan berbagai
peningkatan dibandingkan dengan konektor USB sebelumnya. USB Type-C adalah konektor yang memiliki desain simetris dan
dapat dipasang dalam dua arah, menghilangkan kesulitan dalam menemukan
orientasi yang benar saat menyambungkan kabel. Konektor ini memiliki 24 pin dan
mendukung berbagai protokol, termasuk transfer data, video, dan audio. USB Type-C telah menjadi
standar baru dalam konektivitas perangkat modern berkat
kemudahan penggunaan, kecepatan transfer data tinggi, dan kemampuan pengisian
daya yang efisien. Konektor USB-C dapat dipasang tanpa memperhatikan arah,
membuatnya lebih mudah digunakan dibandingkan dengan konektor USB-A atau
micro-USB. USB-C mendukung kecepatan transfer
data yang lebih tinggi, mulai dari 5 Gbps hingga 40 Gbps dengan dukungan
Thunderbolt 3. Ini memungkinkan transfer file besar
dengan cepat. Dengan teknologi Power Delivery (PD), USBC dapat mengalirkan daya
hingga 100 watt, cukup untuk mengisi daya laptop dan perangkat lainnya dengan
cepat. USB-C mendukung berbagai protokol dan
dapat digunakan untuk menghubungkan perangkat yang berbeda, termasuk
smartphone, laptop, dan monitor. Ini juga kompatibel dengan standar USB
sebelumnya. Desainnya yang kecil memungkinkan
penggunaan di perangkat yang lebih tipis dan ringan, seperti smartphone dan
ultrabook.
9.Laptop dengan aplikasi Arduino IDE terinstall
Arduino IDE (Integrated Development Environment) adalah
perangkat lunak yang digunakan untuk menulis, mengedit, dan mengupload kode
(dikenal sebagai "sketches") ke papan Arduino. Arduino IDE memungkinkan pengguna untuk menulis kode dalam
bahasa pemrograman C/C++ dan menguploadnya ke berbagai jenis papan Arduino.
Kode yang ditulis disimpan dengan ekstensi ‘.ino’.
Terdapat dua versi utama dari Arduino IDE: IDE 1.x dan IDE 2.x.
Versi 2.x menawarkan antarmuka yang lebih modern, fitur
autocompletion, dan debugger
bawaan, serta perbaikan dalam kinerja dibandingkan dengan versi sebelumnya. Arduino IDE adalah alat yang sangat
berguna bagi pemula maupun profesional dalam pengembangan proyek berbasis
Arduino. Dengan antarmuka yang sederhana dan banyaknya sumber daya serta
komunitas yang mendukung, Arduino IDE memudahkan pengguna untuk belajar
pemrograman dan elektronika. Setelah
menulis kode, pengguna dapat menghubungkan papan Arduino melalui USB dan
mengupload sketch dengan menekan tombol upload. Proses ini akan mengkompilasi
kode dan mengirimkannya ke papan. Arduino IDE memungkinkan pengguna untuk
mengimpor library eksternal yang memperluas fungsionalitas proyek mereka,
seperti komunikasi dengan sensor atau modul lain.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A.Gambar Alat
B.Cara kerja
• Sensor
MQ-135 mendeteksi kadar gas CO2 melalui perubahan nilai ADC.
• Microcontroller
Arduino Uno memproses perintah konversi dari nilai perubahan ADC menjadi kadar
CO2 dalam satuan ppm.
• Kadar
co2 akan ditampilkan pada lcd
• Jika
kadar CO2 melewati jumlah tertentu, maka led atau buzzer akan menyala.
C. Hasil
.jpeg)
D. Flowchart
E. Diagram Blok
F. Program
G. Gambar Schematic
H. Gambar Pengawatan
V. KESIMPULAN
Proyek pembuatan alat pendeteksi gas
karbondioksida (CO2) menggunakan sensor MQ-135 dan mikrokontroler Arduino Nano
berhasil dilakukan dengan baik. Alat ini mampu mendeteksi konsentrasi CO2 dalam
ruangan secara real-time dengan akurasi yang memadai. Hasil pengujian
menunjukkan bahwa alat efektif dalam memantau kualitas udara, memberikan
informasi yang penting bagi pengguna untuk menjaga kesehatan di lingkungan
tertutup. Selain itu, proyek ini membuka peluang untuk pengembangan lebih
lanjut, seperti penambahan fitur IoT , untuk meningkatkan fungsionalitas alat.
Secara keseluruhan, alat ini berkontribusi dalam meningkatkan kesadaran akan
pentingnya kualitas udara dan kesehatan masyarakat.
VI. VIDEO PROJECT
VII. REFERENSI
https://www.brontoseno.com/product/mq-135-mq135-gas-sensor-air-quality-sensor-kualitasudara-arduino/
https://iotkece.com/cara-mudah-mengakses-sensor-mq-135-pendeteksi-kualitas-udara/
https://etd.umy.ac.id/id/eprint/42584/4/Bab%20I.pdf https://repository.pnj.ac.id/id/eprint/12982/1/bab1-5.pdf
https://semnas.univbinainsan.ac.id/index.php/escaf/article/download/452/275
http://download.garuda.kemdikbud.go.id/article.php?article=772792&title=DETEKTOR+GA
S+PENCEMARAN+UDARA+MENGGUNAKAN++MIKROKONTROLER+ATMEGA+25
60&val=12613
https://news.kalibrasi.com/air-quality-monitor-co2/
https://repository.uksw.edu/handle/123456789/30075?mode=full
http://eprints.pktj.ac.id/1667/6/20031051-KKW-BAB_5.pdf
VII. PROFIL PENULIS
Apabila memiliki kritik, saran dan pertanyaan mengenai pelenitian ini, bisa melalui via email aldinosultansyah02@gmail.com
Penulis atas nama Hafizh Ibnu Khairy dilahirkan di Jakarta, 24 September 2005. Penulis telah menempuh Pendidikan formal di SDIT Baabut Taubah Kota Bekasi, SMPIT Gameel Akhlaq Kota Bekasi, dan MAN 2 Kota Bekasi. Pada tahun 2023 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru Sarjana Terapan di salah satu perguruan tinggi yaitu Politeknik Negeri Semarang pada Jurusan Teknik Elektro, Program Studi S.Tr. Teknologi Rekayasa Elektronika dengan NIM 4.34.23.0.10
Apabila memiliki kritik, saran dan pertanyaan mengenai pelenitian ini, bisa melalui via email hafizhkhairy49040@gmail.com
Apabila memiliki kritik, saran dan pertanyaan mengenai pelenitian ini, bisa melalui via email muhammadadhy100@gmail.com
Apabila memiliki kritik, saran dan pertanyaan mengenai pelenitian ini, bisa melalui via email syeifaandhikanugroho765@gmail.com
Komentar
Posting Komentar