Pengembangan Low Power System Monitoring Karbon Monoksida (CO) Menggunakan Metode State Machine

  Vol. 3, No. 1, Januari 2019, hlm. 7927-7933 http://j-ptiik.ub.ac.id

  

Pengembangan Low Power System Monitoring Karbon Monoksida (CO)

Menggunakan Metode State Machine

_{1 2 3} Raka Bagas Perdana , Dahnial Syauqy , Agi Putra Kharisma

  Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya _{1 2 3} Email: rakabagasbuduran@gmail.com, dahnial87@ub.ac.id, agi@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 state machine 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.

  adanya kendaraan bermotor. Belakangan ini

   PENDAHULUAN

  banyak kasus yang menewaskan secara tiba-tiba Indonesia merupakan negara berkembang di dalam mobil (Liputan6, 2018). Penggunaan yang warganya sangat bergantung dengan kendaraan (mobil) menurut berita disebabkan

  Fakultas Ilmu Komputer Universitas Brawijaya

7927 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 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

  Perangkat keras akan di rancang menjadi suatu sistem yang terdiri dari inputan, otak sistem dan outputan sistem. Mikrokontroler yang di gunakan ATmega 328p dan rangkaian pendukung untuk menjalankan sistem yaitu kapasitor 22 pf dan Kristal 16 Mhz. Tegangan yang digunakan adalah DC 5V. Terdapat 2 sensor untuk Inputan sistem yang akan di rangkai Sensor yang pertama yaitu sensor MPU 6050 sebagai inputan awal sistem untuk acuan berpindahnya state sistem. Sensor yang kedua yaitu sensor MQ-7. Sensor MPU 6050 digunakan sebagai pendeteksi gerakan untuk

PERANCANGAN DAN

  Gambar 4 Flowchart Motion Detection

  memberikan stimulus pada mikrokontroller agar sistem dapat berpindah dari state Power down

  2.2.2 Perancangan Perangkat Lunak Sensing Sleep menjadi state Wake. Sensor MQ-7

  membaca polutan yang ada pada kabin mobil, Perangkat lunak MQ-7 akan dieksekusi sensor MQ-7 membaca polutan di saat sistem pada kondisi state Wake, sensor MQ-7 terhubung dengan mikrokontroller pada 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

  input annya 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.

  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

  Gambar 3 State Diagram Finite State Machine

  proses perhitungan nilai kadar gas, saat kadar gas telah ditentukan maka dilakukan kalibrasi

2.2.1 Perancangan Motion Detection

  dari pin ADC ke satuan PPM dilanjutkan perhitungan nilai Raw ADC dan nilai PPM telah

  Motionn detection merupakan sebuah

  berhasil ditemukan dan di tentukan dan di metode pengecekan gerakan yang dihasilkan tampilkan saat state sens Flowchart dapat dilihat oleh sensor MPU 6050. Untuk logika awal pada Gambar 5 sensor ini menggunakan logika high ketika

  Gambar 5 Flowchart MQ-7 Sensing 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

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

  Gambar 8 Implementasi Perangkat Keras Induk

  kondisi di bawah atau di dorong maka sistem

  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 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.

  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 10 Pengujian pada Handbrake

• 1 Sleep Berhasil

  7 Handbrake ditarik

  Berdasarkan analisis Tabel 2 Kondisi sekitar berpengaruh pada pengecekan kadar gas sehingga di bedakan menjadi 3 kondsi pengujian.

  4 2 ppm 5 4 ppm 6 3 ppm 7 2 ppm

  Ketika Mobil nyala dan Kaca Dibuka 3 3 ppm

• 3 Sleep Berhasil

  Tabel 3 Hasil Pengujian notifikasi LED RGB Pengujian Ke -

  PPM Warna Led Keterangan

  1

  45 Merah Berhasil

  2

  46 Merah Berhasil

  Berdasarkan analisis Tabel 1 Handbrake berhasil memicu sistem karena perpindahan posisi tuas Handbrake

  70 Wake Berhasil

  6 Handbrake Turun

  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.

  71 Wake Berhasil

  5 Handbrake ditarik

  4 Handbrake Turun

  69 Wake Berhasil

  3 Handbrake ditarik

  2 Handbrake Turun

  70 Wake Berhasil

  1 Handbrake ditarik

  Siste m Keterang an

  Hasil Acz Kondi si

  Tabel 1 Hasil Pengujian sensor MPU 6050 Peng ujian ke- Kondisi

  Hasil Pengujian Sensor pada Handbrake Mobil

  3.3 Pengujian notifikasi LED RGB

• 1 Sleep Berhasil

3.2 Pengujian sensor gas MQ-7

  1 66 ppm 2 47 ppm 3 45 ppm 4 44 ppm 5 43 ppm 6 44 ppm 7 44 pm 3. 1 3 ppm 2 2 ppm

  3 Hijau Berhasil

  22 Biru Berhasil

  6

  21 Biru Berhasil

  7

  23 Biru Berhasil

  1

  2 Hijau Berhasil

  2

  3

  22 Biru Berhasil

  2 Hijau Berhasil

  4

  2 Hijau Berhasil

  5

  2 Hijau Berhasil

  6

  3 Hijau Berhasil

  7

  4 Hijau Berhasil

  5

  4

  2. Ketika Mobil Nyala dan Gas Masuk Kabin

  5

  Ada Gas 1 0 ppm 2 0 ppm 3 0 ppm 4 0 ppm 5 0 ppm 6 0 ppm 7 0 ppm

  1. Ketika Mobil Tidak Dinyalakan dan Tidak

  Ke- Hasil Rata- rata

  Tabel 2 Hasil Pengujian sensor gas MQ7 No Kondisi Pengujian

  3

  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.

  4

  44 Merah Berhasil

  45 Merah Berhasil

  23 Biru Berhasil

  6

  43 Merah Berhasil

  7

  42 Merah Berhasil

  1

  22 Biru Berhasil

  2

  21 Biru Berhasil

  3

  44 Merah Berhasil Berdasarkan analisis Tabel 3, Karena

  Tabel 5 Pengujian Arus ketika Wake dan

  sudah di atur pin dan parameternya keluaran dari Sleep led sesuai dengan inputan ppm yang masuk ke

  Arus Arus sistem. Pengujian Selisih Kondisi Kondisi ke- Arus

  Sleep Wake

3.4 Pengujian notifikasi Buzzer

  1 139,0 mA 181,1 mA 42,1 mA

  Untuk menguji Buzzer yang menghasilkan

  2 138,9 mA 181,2 mA 42,3 mA

  keluaran suara ketika sistem mengisyaratkan adanya polutan yang berbahaya di dalam kabin.

  3 139,0 mA 181,2 mA 42,2 mA

  Dari sini akan di uji apakah keluaran sesuai

  4 138,9 mA 181,2 mA 42,3 mA

  dengan yang diharapkan sistem

  5 138,9 mA 181,1 mA 42,2 mA Tabel 4 Hasil Pengujian notifikasi Buzzer

  6 139,0 mA 181,1 mA 42,2 mA 7 138,9 mA 181,2 mA 42,3 mA No. Pengujian Output PPM Keterangan ke- Buzzer 8 138,9 mA 181,2 mA 42,3 mA

  1

  46 High Berhasil Rata-Rata 139,2 mA 181,2 mA 42 mA

  2

  43 High Berhasil

  3

  45 High Berhasil

  Berdasarkan analisis Tabel 5. Ketika kondisi 1.

  4

  45 High Berhasil wake arus yang di gunakan cukup besar

  5

  43 High Berhasil

  dikarenakan semua fungsi sistem aktif namun ketika fitur yang tidak digunakan di nonaktifkan

  6

  42 High Berhasil

  maka arus menurun sehingga meknaisme low

  7

  44 High Berhasil power berhasil di terpakan.

  1 Low Berhasil

  3.6 Pengujian Keseluruhan Sistem

  2

  2 Low Berhasil

  Untuk Pengujian keseluruhan sistem akan

  3

  2 Low Berhasil

  dilakukan pengujian fungsionalitas dari 2.

  4

  3 Low Berhasil

  rangkaian yaitu fungsi dari Sensor Gyro, Sensor Gas, Mikrokontroller yang dapat di sleep dan

  5

  4 Berhasil Low

  outputan berupa led dan buzzer yang berfungsi

  6

  3 Low Berhasil

  ketika dijalankann

  7

  2 Low Berhasil Tabel 6 Pengujjian Seluruh Sistem

  Berdasarkan analisis pada Tabel.4. Karena

  Pembacaan Pembacaan

  sudah di atur parameter dan pin yang di gunakan Pengujian State

  sensor sensor ke - FSM

  oleh buzzer sudah benar maka outputan buzzer

MPU 6050 MQ-7

  sesuai yang diharapkan

  1

  70

  45 Sens

3.5 Pengujian Arus Sistem ketika Wake dan

• 2 -1 Sleep

  Sleep

  3

  70 Sens 4 -1 Sleep -

  Agar mengetahui konsumsi daya yang di

  5

  69

  50 Sens

  gunakan oleh sistem maka harus menggunakan

• 6 -2 Sleep

  multimeter. Dilakukan pengujian ketika sistem

  7

  71

  2 Sens

  pada kondisi wake dan di ukur kembali ketika

• 8 -1 Sleep

  sistem pada kondisi sleep. Kemudian dilihat

  9

  2

  15 Sens

  hasil dari pengujian 2 kondisi sistem tersebut dan akan di bandingkan berapa banyak arus yang

  10 -2 Sleep -

  digunakan sistem ketika wake dan berapa banyak arus yang di gunakan ketika sleep.

  5. DAFTAR PUSTAKA

  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

  Jakarta: Rio Audhitama Sihombing. Matahari Bhakti Nendya, S. G. (2015). Journal of Animation and Games Studies.

  Liputan6. (2018). Pria Tewas di Dalam Mobil, Diduga Keracunan Mesin Pendingin.

  Inventori Emisi Polutan CO, Nox, HC dan SPM , 215-224.

  Arduino. (2014). ArduinoCC. Dipetik mei selasa, 2018, dari www.Arduino.cc Kuswara. (2006). Jurnal Teknik Lingkungan 3.

  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.

  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.

  menggunakan interrupt external untuk membangunkan sistem ketika kondisi sleep.

  Power down sleep di pilih karena sistem ini

  Dalam melakukan proses perancangan dan implementasi dapat di simpulkan ATmega dapat sleep sesuai yang diharapkan oleh peneliti.

  Hasil pengujian dari keseluruhan sistem yang masing masing di ujikan lebih dari 5 kali dengan beberapa kondisi pengujian berhasil di implementasikan dalam bentuk purwarupa.

  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

  Wardhana, A. W. (2004). J&J Learning Yogyakarta. Dampak Pencemaran Lingkungan .

  Berdasarkan analisis Tabel.6 dan 7 Seluruh sistem berjalan dengan semestinya Inputan sensor dan keluaran sistem sesuai dengan yang din harapkan peneliti.