1

Model Sistem Pengontrol Karbon Monoksida Menggunakan

Sensor MQ-7 dan Mikrokontroler ATMega328

Feriyansyah Awaludin, Prof. Dr.Ing. Soewarto Hardienata, Deden Ardiansyah, S.T, M.Kom

Email : feriyansyah209@gmail.com

Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan

ABSTRAK

Pencemaran udara adalah kondisi dimana kualitas udara menjadi rusak dan

terkontaminasi oleh zat-zat berbahaya. Pencemaran udara terjadi akibat pembakaran tidak

sempurna dari mesin kendaraan maupun proses industri yang menghasilkan zat-zat yang

tidak baik bagi kesehatan manusia. Model sistem pengontrol karbon monoksida

menggunakan sensor MQ-7 dan mikrokontroler merupakan suatau alat yang berfungsi

untuk mendeteksi gas karbon monoksida. Penelitian ini menggunakan sensor MQ-7

sebagai pendeteksi gas karbon monoksida. Sebuah kipas akan aktif apabila kadar karbon

monoksida yang diterima oleh sensor melebihi batas normal yang telah ditetapkan. Untuk

membersihkan dan meminimalisir ruangan garasi dari gas karbon monoksida digunakan

sebuah fan DC sebagai kipas yang berguna untuk membersihkan ruangan garasi dari gas

karbon monoksida. Dan untuk mengetahui kadar karbon monoksida akan ditampilkan

melalui Liquid Crystal Display dan kadar karbon monoksida akan dikirim ke mobile phone

menggunakan Gsm Shield melalui pesan singkat.

Kata Kunci : Karbon monoksida, sensor MQ-7, mikrokontroler ATMega328

1. Pendahuluan

Karbon monoksida adalah gas tidak

berbau, tidak berwarna, tidak berasa dan

tidak mengiritasi. Gas ini merupakan hasil

pembakaran tidak sempurna dari

kendaraan bermotor, alat pemanas,

pembakaran gas, asap tembakau. Namun

sumber yang paling umum berupa residu

pembakaran mesin. Kebiasaan manusia

pada umumnya jika menghidupkan mobil

didalam garasi tertutup, sering tidak

mengetahui adanya gas berbahaya yang

memenuhi garasi tersebut. Maka gas

beracun seperti karbon monoksida yang

keluar dari hasil pembakaran mesin akan

memenuhi ruangan garasi tersebut dan

membahayakan bagi manusia itu sendiri.

Apalagi jika tidak adanya sirkulasi udara

yang baik didalam garasi tersebut. Untuk

itu dibutuhkan suatu sistem pengontrol

yang dapat meminimalisir bahaya dari gas

karbon monoksida dan mengurangi

konsentrasi gas karbon monoksida.

Dengan latar belakang permasalahan

tersebut maka dibuatlah Model Sistem

Pengontrol Karbon Monoksida

Menggunakan Sensor MQ-7 dan

Mikrokontroler ATMega328. Kelebihan

yang dimiliki oleh model sistem

pengontrol karbon monoksida ini dapat

mengetahui berapa kandungan gas karbon

monoksida yang ada dalam garasi dengan

menggunakan sensor MQ-7, setelah sensor

aktif data yang diterima akan dikontrol

mikrokontroler, Jika karbon monokoksida

terditeksi sesuai pengklarifikasian maka

sebuah kipas akan menyala sesuai pwm

yang telah ditentukan motor driver untuk

mengatur sirkulasi udara didalam garasi

mobil tersebut, lalu kadar karbon

monoksida ditampilkan pada LCD dan

kemudian data dikirim GSM Shield ke

mobile melalui pesan singkat.

2

Karbon Monoksida

Karbon Monoksida adalah gas yang

tidak berbau, dan tidak berwarna, akan

tetapi gas ini sangat beracun karena

mempunyai ikatan yang kuat dengan

darah, yaitu hemoglobin. Sumber utama

dari gas karbonmonoksida dalam ruangan

(indoor) adalah hasil kegiatan manusia,

seperti hasil pembakaran (kompor, oven,

mesin-mesin elektrik, asap rokok).

Dampak dari CO bervariasi, tergantung

status kesehatan orang pada saat

menghirup gas CO. Gas CO menghambat

kerja molekul sel pigmen yang berfungsi

membawa oksigen keseluruh tubuh, dalam

jangka panjang dapat menyebabkan sakit

jantung atau paru-paru, menyebabkan

gangguan janin pada wanita, dan dalam

jangka pendek dapat menyebabkan

perubahan tekanan darah, meningkatkan

denyut jantung, kerusakan pembuluh darah

peripheral.

Sensor MQ-7

Sensor gas MQ-7 merupakan sensor

gas yang digunakan dalam peralatan untuk

mendeteksi gas karbon monoksida (CO)

dalam kehidupan sehari-hari, industri, atau

mobil. Fitur dari sensor gas MQ7 ini

adalah mempunyai sensitivitas yang tinggi

terhadap karbon monoksida (CO), stabil,

dan berumur panjang.

Ardiuno Uno ATMega328

Arduino merupakan perangkat

elektronik yang terdiri dari software dan

hardware. Hardware arduino sama

dengan mikrokontroler pada umumnya

hanya pada arduino ditambahkan

penamaan pin agar mudah diingat.

Software arduino merupakan software

yang digunakan untuk membuat dan

memasukkan program ke dalam hardware

arduino.

Gsm Shield

GSM Shield atau GPRS (General

Packet Radio Service) Shield merupakan

produk untuk keperluan wireless Arduino

Anda. Beroperasi pada frekuensi

GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz

untuk keperluan pengiriman suara, SMS,

dan data dengan konsumsi data yang

rendah. Shield GPRS ini dikendalikan

menggunakan AT commands (GSM 07.07

,07.05 dan SIMCOM enhanced AT

Commands). Kompatible dengan board

Arduino UNO, Duemilanove, Seeeduino,

dan Mega, dan Arduino kompatible

lainnya. Beberapa fitur tambahan pada

versi terbaru GPRS shield ini adalah

adanya soft reset yang memudahkan saat

inisialisasi jaringan, sehingga on-off shield

lebih mudah. (Geraicerdas, 2015)

Kipas atau fan

Fan berfungsi untuk menghisap

udara di dalam ruang untuk dibuang ke

luar, dan pada saat bersamaan menarik

udara segar di luar ke dalam ruangan. Fan

3

juga bisa mengatur volume udara yang

akan disirkulasikan pada ruang. Supaya

tetap sehat ruang butuh sirkulasi udara

agar selalu ada pergantian udara dalam

ruangan dengan udara segar dari luar luar

ruangan. Dalam memilih fan perlu

diperhatikan RPM yaitu rotation per

minute atau putaran kipas per menit.

2. Metode

Penelitian ini dilaksanakan mulai

Bulan Maret 2016 sampai Mei 2016.

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium

Workshop Program Studi Ilmu Komputer

FMIPA Universitas Pakuan Bogor.

Bahan Penelitian :

1. Sensor MQ-7

2. Arduino Uno ATMega328

4. GSM Shield

5. Kipas fan 12V

6. Motor driver L298N

7. LCD 12C 16x02

8. Kabel jumper dan konektor

9. Mobile phone

10. Lampu LED

11. Acrylic

12. Adapter 12V

Alur Sistem

Sistem ini menggunakan Arduino

UNO yang berkomunikasi dengan

komunikasi serial melalui GSM shield.

Input sistem berupa sensor MQ-7 yang

berfungsi sebagai komponen untuk

mendeteksi gas karbon monoksida.

Kontrol sistem menggunakan Arduino

UNO dan GSM Shield yang nantinya akan

mengirimkan pesan singkat ke mobile

phone. Output sistem yaitu berupa kipas,

lcd dan indikator.

Model sistem pengontrol karbon

monoksida ini memiliki prinsip kerja

dengan memberi tegangan sebesar 12V ke

modul mikrokontroler dan 12V ke motor

driver. Kemudian indikator pada modul

GSM Shield akan aktif, itu menandakan

bahwa GSM Shield siap digunakan untuk

mengirimkan pesan singkat ke mobile.

Setelah itu sensor MQ-7 akan mendeteksi

gas karbon monoksida dan data yang telah

diterima sensor akan dikirim ke modul

mikrokontroler untuk di proses sesuai

kalibrasi sensor. Setelah di proses kadar

karbon monoksida akan ditampilkan pada

lcd 16x2. Jika kadar karbon monoksida

normal maka kipas off dan led hijau akan

menyala, jika kadar karbon monoksida

waspada maka kipas akan berputar lambat

dan led oren akan menyala, dan jika

keadaan karbon monoksida berbahaya

maka kipas akan berputar cepat dan led

merah akan menyala. Setelah itu informasi

kadar karbon monoksida akan dikirim ke

mobile phone melalui pesan singkat

menggunakan GSM Shield V1. Dan

mobile phone menerima informasi data

kadar karbon monoksida yang telah di

proses.

Penerapan Perhitungan PWM (Pulse

Width Modulation)

Komponen penggerak yang

diimplementasikan pada model sistem

pengontrol karbon monoksida adalah kipas

DC, dimana untuk mengatur kecepatan

putaran kipas DC perlu diterapkan kontrol

4

PWM (Pulse Width Modulation) yang

berfungsi sebagai pengatur lebar pulsa

(Duty Cycle) direpsentasikan dalam

benttuk % (persentase) dengan range 0%

sampai dengan 100%. Fitur PWM (Pulse

Width Modulation) pada ATMega328

memiliki resolusi sebesar 8 bit = 28 jadi

100% dari PWM bernilai 256, dengan

range 0-255. Kondisi PWM yang

diimplementasikan pada model pengontrol

karbon monoksida adalah

“kencang”=100%, “sedang”=50%, dan

“off”=0%.

Desain Mekanis

1. Penempatan komponen-

komponen elektronik dibuat

semaksimal mungkin untuk

menghasilkan kinerja sistem yang

optimal.

2. Masa keseluruhan sistem dibuat

seminimal mungkin, karena itu

model sistem pengontrol karbon

monoksida dibuat dengan

menggunakan bahan dasar akrilik.

3. Bentuk dan ukuran model sistem

pengontrol karbon monoksida

dibuat dengan bentuk persegi

panjang yang di implementasikan

sebagai garasi mobil untuk

menghasilkan bentuk akhir yang

ideal.

Desain Elektrik

Dalam desain sistem elektrik

terdapat beberapa hal yang harus

diperhatikan, antara lain :

1. Sumber catu daya

Catu daya yang akan digunakan pada

rangkaian model sistem pengontrol

karbon monoksida ini menggunakan

dua sumber catu daya, Sumber catu

daya sebesar 12V digunakan pada

modul driver l298n, dimana modul

mikrokontroler model sistem

pengontrol karbon monoksida bekerja

pada arus 12V selanjutnya sumber

catu daya akan menyuplai arus ke

masing-masing komponen. Tegangan

yang masuk ke sensor MQ-7 dan

GSM Shield sebanyak 5V.

Perancangan Hardware

5

Desain Perangkat Lunak

Pembuatan perangkat lunak terdiri

dari desain software pada model sistem

pengontrol karbon monoksida. Berikut

flowchart dari desain software.

3. Hasil Pembahasan

Bagian utama pada model sistem

pengontrol karbon monoksida, terdapat

sensor MQ-7, arduino dan kipas untuk

mengontrol karbon monoksida didalam

garasi, yang terintegrasi dengan

mobilephone sebagai komponen untuk

mengirimkan kadar karbon monoksida

dalam garasi.

Dilakukan untuk mengetahui apakah

sistem yang dibuat dapat berjalan dengan

baik. Pada tahap ini dilakukan pengujian

yang bertujuan untuk mengetahui apakah

modul-modul elektronik memiliki

performa dan fungsi yang sesui dengan

rancangan.

Pada pengujian Arduino UNO dilakukan

dengan memberikan daya sebesar 12V dan

9V. Setelah itu ouput tegangan di cek pada

pin 5V yang dihubungkan dengan phobe

positif dan pin GND yang dihubungkan

pada negative pada multimeter.

Tegangan Input Output Tegangan

12V 5 VDC

Pada pengujian sensor MQ-7

dilakukan dengan cara memberikan

tegangan 12V dan 0 V ke Arduino UNO

yang ada pada model sistem pengontrol

karbon monoksida dan menghubungkan

pin A0, GND, dan VCC pada sensor MQ-

7. Setelah itu output tegangan dicek pada

pin MQ-7 yang dihubungkan dengan

phobe positif dan pin GND yang

dihubungkan dengan negatif multimeter.

6

Tegangan

Arduino

Input

Tegangan

MQ-7

Keterangan

5V 4,69VDC Berfungsi

Pada pengujian GSM Shield

dilakukan dengan cara memberikan

tegangan 5V dan 0V ke Arduino UNO dan

menghubungkan seluruh pin pada arduino

uno. Setelah itu output tegangan dicek

pada pin GSM Shield yang dihubungkan

dengan phobe positif dan pin GND yang

dihubungkan dengan negatif pada

multimeter.

Tegangan

Arduino

Input

Tegangan

GSM

Shield

Keterangan

5V 5VDC Berfungsi

Pada pengujian motor driver

dilakukan dengan cara mengatur PWM

kecepatan putaran kipas dari Arduino

UNO dan menghubungkan pin pada motor

DC seperti pin 1 motor 1, pin 2 motor 1.

Setelah itu output tegangan dicek pada

port VCC dan GND yang dihubungkan

dengan pin positif dan pin negatif pada

adaptor.

Jika sensor MQ-7 mendeteksi,

keadaan kadar karbon monoksida normal

sesuai nilai yang ditentukan, maka arduino

akan mengirim pesan sms berupa kata

“Normal”, melalui GSM Shield ke

mobilephone, kipas tidak berputar dan led

hijau menyala.

Jika sensor MQ-7 mendeteksi,

keadaan kadar karbon monoksida waspada

sesuai nilai yang ditentukan, maka arduino

akan mengirim pesan sms berupa kata

“Waspada”, melalui GSM Shield ke

mobilephone, kipas berputar pelan dan led

oren menyala.

Jika sensor MQ-7 mendeteksi,

keadaan kadar karbon monoksida bahaya

sesuai nilai yang ditentukan, maka arduino akan mengirim pesan sms berupa kata

“Bahaya”, melalui GSM Shield ke

mobilephone, kipas berputar kencang dan

led merah menyala.

7

Uji Coba Validasi Gsm Shield

Tahap uji coba validasi dilakukan

dengan cara menguji dari nilai

kemungkinan kesalahan yang dapat terjadi

pada komponen-komponen yang

diimplementasikan pada model sistem

pengontrol karbon monoksida.

1. Uji Coba Validasi Gsm Shield

Fungsi dari komponen Gsm Shield

pada model sistem pengontrol

karbon monoksida ini adalah untuk

mengetahui kadar karbon

monoksida didalam garasi mobil

melalui pesan SMS yang dikirim ke

mobilephone. Uji coba dilakukan

dengan menguji kecocokan sistem yang telah dibuat dengan

memvalidasi pada masing-masing

blok rangkaian yang bertujuan

untuk mendapatkan hasil yang

sesuai.

4. Kesimpulan

Model Sistem Pengontrol Karbon

Monoksida Menggunakan Ssensor MQ-7

dan Mikrokontroler ATMega328 ini

merupakan sebuah sistem yang

menggabungkan antara komponen-

komponen elektronik dengan sebuah

mobile phone. Penelitian ini dalam

implementasinya menggunakan Arduino

Uno ATMega328, sensor karbon

monoksida yaitu MQ-7, GSM Shield,

motor driver L298N, kipas dan lcd. Model

sistem pengontrol karbon monoksida ini

berfungsi untuk mengetahui kadar karbon

monoksida disebuah garasi, dimana Input

sistem menggunakan sensor MQ-7 yang

akan ditampilkan pada lcd 16x2 dan akan

dikirim via pesan menggunakan gsm

shield untuk mengetahui kadar karbon

monoksida di dalam garasi. Terdapat tiga

kondisi ketika arduino menerima inputan

dari gsm shield yaitu ”kadar karbon

monoksida normal”, ” kadar karbon

monoksida waspada”, ” kadar karbon

monoksida bahaya”. Output sistem berupa

kipas dan informasi kadar karbon

monoksida yang ditampilkan pada lcd dan

via pesan singkat.

Berdasarkan hasil uji coba yang

dilakukan, bahwa model sistem pengontrol

karbon monoksida hanya dapat mengukur

kadar karbon monoksida dibawah

600ppm. Setelah dilakukan 10 kali uji

coba dalam waktu 15 meint didapatkan

rata-rata 3,40 menit atau 4080 putaran

kipas untuk menormalkan kadar karbon

monoksida. Jadi di dapat kesimpulan,

semakin banyak kadar karbon monoksida

yang terdeteksi, semakin banyak pula

waktu yang dibutuhkan untuk

menormalkan kadar karbon monoksida

tersebut.

Saran

Model Sistem Pengontrol Karbon

Monoksida Menggunakan Mensor MQ-7

dan Mikrokontroler ATMega328 ini secara

fungsi dapat bekerja dengan baik, namun

masih memerlukan pengembangan lebih

lanjut agar sistem pengontrol karbon

monoksida semakin efisien. Beberapa

saran yang dapat dikembangkan antara

lain menambahkan jumlah kipas agar lebih

cepat untuk menormalkan kadar karbon

monoksida yang ada, sehingga sistem

dapat bekerja secara optimal.

8

DAFTAR PUSTAKA

Baskara. 2013. MQ-7 Sensor Gas CO,

(https://www.baskara.com 20

Februari 2016).

Dede Hendriono. 2014. Arduino Itu Apa

(https://www.Hendriono.com 20

Februari 2016).

Haris Aydin Ya’kut. 2013. Rancang

Bangun Sistem Pengukur Gas

Krbon Monoksida (CO)

Menggunakan Sensor MQ-7

Bebasis Atmega 16A. Skripsi.

Program Studi Fisika, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam, Universitas Brawijaya,

Malang.

Ihsan Irgam. 2012. Elektronika Dasar

(https://www.academia.edu 20

Februari 2016).

Irvan Adhi Eko Putro. 2012. Rancang

Bangun Alat Ukur Emisi Gas

Buang, Studi Kasus: Pengukuran

Gas Karbon Monoksida (CO).

Skripsi. Program Studi D3 Teknik

Instrumentasi, Fakultas Teknologi

Industri, Institut Teknologi Sepuluh

November, Surabaya.

KABAPEDAL. 1997. Pedoman Teknis

Perhitungan dan Pelaporan Serta

Informasi Indeks Standar

Pencemaran Udara.

(https://www.cets-uii.org 20

Februari 2016).

Lamudi. 2013. Pengertian Fan dan Cara

Memilihnya,

(https://www.lamudi.co.id 20

Februari 2016).

Leonard Agustinus. 2015. Rancang

Bangun Prototype Pendeteksi

Kadar CO Sebagai Informasi

Kualitas Udara Berbasis

Mikrokontroler. Skripsi. Program

Studi Sistem Komputer, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam, Universitas Tanjungpura,

Pontianak.

Reni Afriyanti. 2012. Makalah Teknik

Kontrol Otomatis,

(https://www.academiat.edu 23

Februari 2016).

Wardhana, WA. 1995. Dampak

Pencemaran Lingkungan. Penerbit

ANDI. Yogyakarta.