ISSN 2615-5788  Print (2615-7764) JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER TRIAC https://journal.trunojoyo.ac.id/triac Vol 10 No. 2 2023 Hal. 65-68 @  2023  Zindhu  Maulana  Ahmad  Putra,  Purwidi  Asri,  Faiz
Romadloni, Raimundus Risa Arnestanta

## Detektor Otomatis Gas Karbon Monoksida dan Gas Benzene pada Ruangan Tertutup Berbasis ATMega328
Arief Budi Laksono 1 , Affan Bachri 2 , Sigit Dwi Prakoso 3 , 1, 2, 3 Prodi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan, Jl.Veteran Nomer 35A, Kabupaten Lamongan Email : ariefbl@unisla.ac.id 1 , affanbachri@unisla.ac.id 2 , sigitprakoso1801@gmail.com 3
Abstrak —Karbon  monoksida  (CO)  memiliki  dampak  yang signifikan pada tubuh manusia karena mengikat oksigen dalam aliran  darah,  mengurangi  kadar  oksigen  dalam  organ-organ penting  seperti  jantung  dan  otak.  Sebaliknya,  gas  benzene sangat  berbahaya  karena  memiliki  sifat  karsinogenik  yang dapat mengakibatkan kerusakan langsung pada DNA(deoxyribonucleic  acid)  dan  menyebabkan  perubahan genetik  pada  jaringan  pernapasan,  yang  dapat  menyebabkan kanker.
Pengujian sirkuit detektor gas beracun dibagi menjadi tiga fase  utama.  Pertama,  sistem  input  dalam  bentuk  sensor  MQ7 dan  sensor  MQ135.  Kedua,  mikrokontroler  mengalami pengujian,  memastikan  fungsinya  berjalan  dengan  baik. Terakhir, sistem output yang mencakup SIM 800L, LCD, LED, Buzzer  serta  motor  servo.  Untuk  memfasilitasi  pengujian  ini, digunakan  sebuah  kotak  berbahan  lembaran  akrilik  dengan menetapkan ambang  batas  sebesar  25  ppm  untuk  CO  dan 10 ppm  untuk  benzena.  Evaluasi  ini  melibatkan  enam  bahan  uji yang berbeda, termasuk udara normal, asap rokok, gas buang kendaraan, pembakaran kertas, bensin dari korek api, dan obat anti nyamuk.
Desain detektor gas beracun ini utamanya berfungsi sebagai langkah  keamanan  untuk  mengurangi  paparan  gas  karbon monoksida  dan  benzena.  Sensor  dalam  desain  ini  memiliki tingkat kesalahan yang rendah ketika mendeteksi paparan gas, mendekati  perhitungan  yang  dilakukan  oleh  peneliti sebelumnya  menggunakan  analisis  gas.  Rata-rata  tingkat kesalahan  untuk  deteksi  gas  karbon  monoksida  adalah  0,845 ppm,  sementara  untuk  gas  benzena,  tingkat  kesalahannya adalah  0,57  ppm.  Diharapkan alat  ini  dapat  secara  signifikan mengurangi  risiko  kematian  akibat  paparan  gas  benzena  dan CO dalam ruangan.

## Kata Kunci— Benzene, CO, MQ135, MQ7

## I. P ENDAHULUAN
Gas CO atau karbon monoksida merupakan zat berbahaya karena terbentuk  selama proses pembakaran sumber-sumber seperti minyak, gas, atau bahan bakar lainnya seperti kayu, dan sejenisnya.  Saat  seseorang  terpapar  gas  karbon  monoksida dalam  jumlah  yang  berlebihan,  gas  tersebut  akan  berikatan dengan  molekul  oksigen,  menggantikan  oksigen  yang seharusnya  diangkut oleh darah ke  jantung, otak, dan organ pernapasan.  Hasilnya  adalah  berkurangnya  kadar  oksigen dalam tubuh manusia, yang dapat memiliki konsekuensi serius pada kesehatan [1].
Benzena adalah zat kimia yang berwujud cair tetapi mudah menguap.  Sifat  karsinogenik  dari  gas  benzena  membuatnya menjadi  zat  yang  berbahaya  karena  dapat  menyebabkan kanker  dengan  merusak  DNA.  sehingga  gas  ini  dianggap berbahaya. Sebagian besar bahan lem mengandung benzena, dan  jika  terpapar  sinar  matahari,  benzena  dapat  menguap dengan  mudah.  Selain  itu,  senyawa  yang  terdapat  dalam sistem  pendingin  udara  juga  mengandung  benzena.  Oleh karena itu, terdapat banyak kasus di mana orang kehilangan kesadaran atau bahkan meninggal karena terperangkap dalam mobil yang terpapar sinar matahari, karena gas benzena dapat
mengganggu  fungsi  sel  darah  merah  dan  menyebabkan anemia.
Gas karbon monoksida (CO) dan  benzena telah menjadi penyebab berbagai insiden keracunan, termasuk satu peristiwa tragis pada tanggal 15 Juni 2023, sebuah keluarga di Meksiko, Amerika Utara, ditemukan tidak bernyawa setelah bermalam di dalam mobil dengan mesin yang masih menyala dan  AC ( Air  Conditioning )  yang  aktif.  Diduga  mengalami  insiden keracunan  akibat  gas  karbon  monoksida  (CO)  dan  benzena saat tidur di dalam kendaraan tersebut. Oleh karena itu, telah disusun  laporan  penelitian  yang  membahas  pengembangan perangkat  detektor  gas  berbahaya  yang  dapat  diterapkan dalam  ruangan  tertutup.  Alat  ini  mengadopsi  teknologi berbasis  mikrokontroler  dan  memiliki  tujuan  untuk mengurangi  risiko  kejadian  yang  disebabkan  oleh  eksposur terhadap gas karbon monoksida dan gas benzena [2].
Penelitian ini akan mendesain alat yang dapat mendeteksi kadar  gas  benzena  dan  gas  karbon  monoksida  serta memberikan  peringatan  kepada  pengguna  jika  kedua  gas tersebut telah melebihi standar.

## II. METODE PENELITIAN
Dalam rangka penelitian ini, digunakan komponen yang mencakup mikro Atmega328, MQ135, MQ7, display LCD, lampu LED, buzzer, motor servo, serta modul GSM( Global System for Mobile Communications ) .
Proses  penelitian  ini  melibatkan  serangkaian  langkah yang mencakup pengujian  setiap  komponen  secara  terpisah serta  pembuatan  blok  diagram  untuk  menggambarkan hubungan antara komponen-komponen tersebut.

## A. Diagram Blok
Dimulai  dengan  perencanaan hardware dan software , tahap  pertama  yang  harus  dilakukan  adalah  merancang komponen-komponen  fungsional  sistem  dalam  bentuk diagram blok. Diagram blok ini bertujuan untuk memberikan gambaran  menyeluruh  tentang  cara  seluruh  sistem  alat  ini akan  berfungsi  secara  keseluruhan.[3]  Dengan  demikian, pelaksanaan penelitian dapat dilakukan dengan rincian yang terperinci.  Gambaran  keseluruhan  blok  fungsional  sistem dapat ditemukan dalam ilustrasi di bawah ini.

## Gambar 1 Blok Diagram Alat
B. Cara Kerja Rangkaian
Gambaran  cara  kerja  rangkaian  ini  mengilustrasikan bagaimana  rangkaian  bekerja  dari  awal  hingga  akhir,
memberikan  pemahaman  menyeluruh  tentang  prosesnya. Gambaran cara kerja rangkaian dapat ditemukan pada ilustrasi pada gambar 2.
Gambar 2 Cara Kerja Sistem
C. Desain Software (Perangkat Lunak ) Program mikrokontroler Atmega328
ditulis menggunakan  perangkat  lunak  Arduino  IDE  dan  mengacu pada  diagram  alur  di  bawah  ini  sebagai  dasar  untuk mengembangkan sketch .

## Gambar 3 Desain Perangkat Lunak
D. Desain Hardware (Perangkat Keras)
1) Desain Rangkaian MQ135
Sensor  ini  didesain  untuk  mendeteksi  tingkat  gas benzena  dalam  ruangan  yang  tertutup.  Saat  ada peningkatan  konsentrasi  benzena,  sensor  akan  aktif. Peningkatan  level  ini  akan  mengakibatkan  sensor menghasilkan sinyal tegangan yang akan diterima oleh mikrokontroler[4]–[6].

## Gambar 4 Desain Implementasi MQ135
2) Desain Rangkaian Sensor MQ7 MQ7  difungsikan  untuk  mengidentifikasi  tingkat gas karbon monoksida (CO) dalam suatu ruangan yang tertutup  [6].  Sensor  akan  beroperasi  saat  terdeteksi peningkatan konsentrasi karbon monoksida.
Peningkatan  tingkat  ini  akan  mengakibatkan  sensor menghasilkan  sinyal  tegangan  yang  selanjutnya diteruskan ke mikrokontroler.

## Gambar 5 Desain Rangkaian Sensor MQ7
3) Desain rangkaian LCD ( Liquid Crystal Display ) Layar  LCD  telah  dikonfigurasi  untuk menampilkan  nilai  ppm  (part  per  million)  karbon monoksida  dan  gas  benzena  dalam  suatu  ruangan yang tertutup [7]- [8]. Agar data dapat ditampilkan, layar LCD harus terhubung dengan mikrokontroler sesuai dengan skema pada gambar 6 berikut.

## Gambar 6 Desain rangkaian LCD
4) Desain LED ( Light Emiting Diode ) LED digunakan sebagai indikator dalam sistem ini. Jika  konsentrasi  gas  dalam  ruangan  tetap  berada  di bawah  ambang  batas  yang  ditentukan,  LED  akan menyala dengan warna hijau. Namun, ketika tingkat CO dan  benzena  di  suatu  kamar  sampai  standar  maksimal yang  telah  ditetapkan,  LED  akan  berubah  menjadi warna merah.

## Gambar 7 Desain Lampu LED
5) Desain Rangkaian Alarm (Buzzer) Alarm  atau  indikator  yang  akan  aktif  dan mengeluarkan  bunyi  saat  konsentrasi  gas  karbon monoksida  dan  benzena  melewati  ambang  batas  yang telah  ditetapkan.  Alarm  ini  akan  berhenti  berbunyi ketika kadar gas karbon monoksida atau kualitas udara telah  kembali  ke  kondisi  normal.  Diagram  rangkaian buzzer dapat ditemukan pada gambar di bawah ini.
Gambar 8 Desain Komponen  Buzzer 6) Desain Rangkaian Modul GSM
Modul  GSM  SIM  800L  berfungsi  sebagai indikator  dengan  kemampuan  mengirimkan  pesan  ke handphone peneliti.  Ketika  konsentrasi  gas  karbon monoksida  dan  benzena  melebihi  setting  yang ditentukan,  modul  ini  secara  otomatis  akan mengirimkan  pesan  SMS  ke  nomor  yang  telah dihubungkan sebagai tindakan peringatan [9].

## Gambar 9 Desain Modul GSM
7) Desain Motor Servo
Motor  servo  telah  dimasukkan  ke  dalam  sistem sebagai  komponen  dari  mekanisme power  window . Motor servo yang digunakan adalah model standar yang memiliki  kemampuan  putaran  hingga  180  derajat. Gerakan motor servo dikendalikan melalui mekanisme yang  mirip  dengan  sistem  mekanis  power  window. Penyesuaian  putaran  motor  servo  dilakukan  melalui perintah-perintah  dalam  program  yang  berjalan, memungkinkan  motor  servo  untuk  mengendalikan pembukaan  dan  penutupan  jendela  sesuai  dengan kebutuhan [4], [10]- [11].

## Gambar 10. Gambar desain motor servo

## III. P EMBAHASAN
1. Tes Rangkaian MQ135
Penelitian  ini  dilaksanakan  untuk  mengukur konsentrasi  gas  benzena,  dengan  menggunakan metode menghubungkan kaki sensor ke pin Arduino. Berikut  adalah  tabel  yang  mencatat  hasil  dari pengujian yang telah dilakukan oleh penulis.
Table 1 Hasil Tes MQ135
Data  dalam  tabel  menunjukkan  bahwa  kadar  gas benzena tertinggi terdeteksi pada uji menggunakan bensin dari  korek  api,  dengan  nilai  sebesar  34,6  ppm  dalam interval waktu 5 detik. Sementara itu, kadar gas benzena yang  paling  rendah  tercatat  saat  menguji  asap  obat nyamuk,  dengan  nilai  sebesar  1.94  ppm.  Jika  dihitung mean dari  kesalahan  tes  pengujian,  maka  nilai  rata-rata errornya adalah sekitar 0.57 ppm.

## 2. Tes Rangkaian MQ7
Pengujian  sensor  MQ7  telah  dilakukan  dengan  tujuan untuk mengukur konsentrasi gas CO (karbon monoksida), dan berikut adalah hasil dari pengujian tersebut.

## Tabel 2 Tes Rangkaian MQ7
Dari  data  dalam  tabel  dapat  disimpulkan  bahwa Konsentrasi  gas  karbon  monoksida  (CO)  yang  terdapat dalam  asap  rokok  memiliki  tingkat  yang  sangat  tinggi, mencapai 67.8 ppm, sementara asap yang dihasilkan dari pembakaran  lilin  masih  berada  di  bawah  ambang  batas dengan  pengukuran  sekitar  9.07  ppm.  Saat  menghitung nilai  rata-rata  kesalahan  (error),  hasilnya  sekitar  0.84 ppm.
3. Tes Rangkaian LCD ( Liquid Crystal Display ) Tes  rangkaian  LCD  dilakukan  untuk  mengamati tampilan  Hasil  dari  kedua  sensor  diproses  dengan menghubungkan  modul  I2C  ke  layar  LCD,  yang selanjutnya  terhubung  ke  mikrokontroler.  Hal  ini bertujuan  untuk  memvisualisasikan  dan  menampilkan data hasil pengukuran dari kedua sensor pada layar LCD dengan bantuan modul I2C.

## Gambar 11 Tes Rangkaian LCD
4. Uji Keseluruhan Sistem Tes ini dilakukan untuk memastikan semua komponen rangkaian  beroperasi  dengan  baik  dan  sesuai  dengan
ekspektasi.  Berikut  adalah  tabel  yang  mencatat  hasil pengujian untuk keseluruhan rangkaian.

## Table 3 Hasil Tes Sistem
Berdasarkan  data  di  tabel  pengujian,  diambil kesimpulan bahwa jika konsentrasi gas beracun melebihi ambang batas yang telah ditentukan, yaitu 25 ppm untuk karbon monoksida dan 10 ppm untuk gas benzena, maka secara otomatis perangkat keluaran akan aktif. Perangkat tersebut  mencakup  LED  sebagai  penanda  visual,  motor servo  untuk  menggerakkan  pintu  atau  jendela,  buzzer sebagai alat penghasil suara peringatan, dan modul GSM 800L  yang  bertugas  mengirimkan  pesan  pemberitahuan kepada pengguna.

## Gambar 12 Uji Keseluruhan Alat Yang Dirancang
Dalam konteks ruangan tertutup, standar keselamatan  atau  K3  menetapkan  kebutuhan  akan adanya  komponen  sirkulasi  udara  yang  dapat  dengan mudah  dibuka  dan  ditutup,  mirip  dengan  penggunaan jendela,  Tujuan  utamanya  adalah  memastikan  bahwa jika  konsentrasi  gas  beracun dalam  ruangan  mencapai tingkat  yang  berpotensi  membahayakan,  komponen sirkulasi  udara  tersebut  dapat  dibuka  untuk mengeluarkan gas berbahaya tersebut dari dalam kotak. Juga  diperlukan  buzzer  yang  berfungsi  sebagai  tanda adanya  gas  beracun,  serta  kipas blower untuk mempercepat pergantian udara dalam ruangan.
Dalam konteks waktu respons sensor, sensor MQ7 membutuhkan  waktu  sekitar  5  menit  untuk  berfungsi dengan  baik.  Hal  ini  disebabkan  oleh  rendahnya  daya pemanasan pada sensor ini, sehingga dibutuhkan waktu agar  sensor  mencapai  suhu  kerja  yang  optimal  dan deteksi CO dengan baik. Sementara itu, MQ135 butuh
15 detik, sehingga dengan baik dan cepat mengenali gas benzena.

## IV. KESIMPULAN
Dari penguijian didapatkan kesimpulan berikut ini:
a) Alat ini terbuat dari akrilik transparan dengan dua sensor yang mendeteksi gas berbahaya (benzene dan CO). Ketika batas  gas  terlampaui, motor  servo membuka  pintu,  LED berkedip merah, buzzer berbunyi, dan SIM 800L mengirim pemberitahuan. Saat aman, LED menyala hijau dan SIM 800L memberi tahu pengguna.
b) Alat ini telah mengalami pengujian dengan beragam jenis bahan  uji,  seperti  udara  biasa,  asap  dari  rokok,  emisi knalpot,  bensin  dari  korek  api,  asap  dari  obat  nyamuk, pembakaran kertas, dan asap dari obat nyamuk. Ambang batas  yang  ditetapkan  untuk  karbon  monoksida  (CO) adalah 25 ppm, sedangkan untuk benzene adalah 10 ppm. Hasil  pengukuran  gas  yang  diperoleh  dari  sensor  dalam perangkat ini menunjukkan tingkat kesalahan yang rendah, sehingga data yang dihasilkan mendekati hasil perhitungan yang  dilakukan  oleh  alat  analisis  gas  yang  sudah dikalibrasi sebelumnya oleh peneliti. Mean galat untuk CO adalah  sekitar  0,84  ppm,  sedangkan  untuk  gas  benzene adalah sekitar 0.57 ppm.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Setiyawan,  “Pengembangan  deteksi  online  gas  karbondioksida menggunakan CO2 meter voltcraft CM-100,” J. Chem. Inf. Model. , vol. 53, no. 9, pp. 1689–1699, 2019.
[2] Christine Ayu, “Kronologi Satu Keluarga Tewas usai Menginap di Mobil dengan AC Nyala, Pakar Beber Penyebabnya,” Surya.co.id , 2023.
[3] Ahmad  Fauroq,  “Rancang  Bangun  Tongkat  Cerdas  untuk penyandang tunanetra berbasis Mikrokontroler,” vol. 5, p. 7, 2018, [Online]. Available: https://garuda.kemdikbud.go.id/documents/detail/896956 [4] M.  A.  Kurniawan,  Z.  Abidin,  A.  B.  Laksono,  and  A.  Bachri, “Detektor  Karbondioksida  (Co2)  Sebagai  Pengaman  Internal Mobil  Berbasis  Mikrokontroller,” J.  Tek. ,  vol.  12,  no.  2,  p.  55, 2020, doi: 10.30736/jt.v13i2.478.
[5] R.  A.  Gustavia  and  E.  Nurraharjo,  “Rancang  Bangun  Sistem Multiple Warning Deteksi Asap Rokok,” Pros. SINTAK 2018 , pp. 278–282, 2018.
[6] K. B. K. Sai, S. Ramasubbareddy, and A. K. Luhach, “IOT based air  quality  monitoring  system  using  MQ135  and  MQ7  with machine learning analysis,” Scalable Comput. , vol. 20, no. 4, pp. 599–606, 2019, doi: 10.12694/scpe.v20i4.1561.
[7] R.  Syafrialdi,  “Rancang  Bangun  Solar  Tracker  Berbasis Mikrokontroler ATmega8535 dengan Sensor LDR dan Penampil LCD,” J. Fis. Unand , vol. 4, no. 2, pp. 113–122, 2019.
[8] R.  B.  Nugroho,  E.  Susanto,  and  U.  Sunarya,  “Wireless  sensor network for prototype of fire detection,” 2014 2nd Int. Conf. Inf. Commun.  Technol.  ICoICT  2018 ,  pp.  469–474,  2014,  doi: 10.1109/ICoICT.2014.6914107.
[9] D.  Andesta  and  R.  Ferdian,  “Sistem  Keamanan  Sepeda  Motor Berbasis  Mikrokontroler  dan  Modul  GSM,” J.  Inf.  Technol. Comput.  Eng. ,  vol.  2,  no.  02,  pp.  51–63,  2018,  doi: