## Monitoring dan Kontrol Gas CO Dalam Ruangan Berbasis Pemrograman LabVIEW dan Mikrokontroler
Andrizal 1* ,Yul Antonisfia 2 , Rusfandi 3 , Rivanol Chadry 4
123 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang, Jl. Limau Manih Padang, 25164, Indonesia
4 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang Jl. Limau Manih Padang, 25164, Indonesia *Corresponding Author, email : andrizal@pnp.ac.id
Abstrak—  Karbondioksida  merupakan  gas  pada  udara  yang  dihasilkan  oleh  polusi  industri  dan  emisi  gas  buang kendaraan bermotor. Udara dikatakan bersih dan sehat untuk manusia beraktifitas jika kadar CO tidak melebihi 15 ppm.  Polusi  industri  atau  polusi  kendaraan  bermotor  tidak  hanya  mencemari  udara  diluar  ruangan,  tetapi  sangat mungkin juga mencemari udara dalam ruangan. Untuk itu telah dirancang sebuah sistem yang mampu memonitor dan mengontrol  kadar  CO  yang  ada  dalam  ruangan  agar  aman  bagi  pengguna  saat  beraktifitas.  Tahapan  menelitian dilakukan  dengan  pembuatan  rangkaian  sensor  untuk  mendeteksi  gas  CO  dan  selanjutnya  rangkaian  sensor dihubungkan dengan mikrokontroller Arduino UNO sebagai interface dengan PC. Program yang digunakan adalah pemrograman LabVIEW sebagai pemrograman grafis untuk menampilkan Virtual Instrument sebagai media display. Output system adalah sistem pembersih udara yang berfungsi membersihkan udara dalam ruangan ketika kadar CO lebih  15  ppm.    Berdasarkan  hasil  uji  coba  dan  analisa  yang  dilakukan,  respons  sistem  sensor  mampu  mendeteksi perubahan gas CO dalam waktu 7 detik. Rata-rata hasil  monitoring kadar CO ketika dilakukan pengamatan sebanyak 30 kali adalah 11,47 ppm.  Respons waktu sistem  kendali  mengembalikan  kadar CO dalam ruangan sesuai ambang batas maksimal 15 ppm dalam waktu  tercepat 3 menit dan 22 detik.

## Kata kunci: kontrol, polusi, ruangan.
Abstract— Carbon dioxide is a gas produced by industrial pollution and motor vehicle exhaust emissions. The air is declared clean and healthy for human activities if the CO level does not exceed 15 ppm. Industrial pollution or motor vehicle pollution does not only pollute the outdoor air, but it is very likely to pollute the indoor air. For this reason, a system that is able to monitor and control CO levels in the room has been designed so that it is safe for users when doing activities. The research stage is carried out by making a series of sensors to detect CO gas and then the sensor circuit is connected to the Arduino UNO microcontroller as an interface with a PC. The program used is LabVIEW programming as a neural programming for displaying Virtual Instruments as display media. The output system is an air purifier system that cleans the indoor air when the CO level more than 15 ppm. Based on the results of trials and analyzes that have been carried out, the response of the sensor system is able to detect changes in CO gas within 7 seconds. The average monitoring of CO levels result when observed  30  times  was  11.47  ppm.  The  air  purifier  response  time  is  able  to  restore  indoor  CO  levels  to  the  threshold  a maximum of 15 ppm in the fastest time of 3 minutes and 22 seconds.
Keywords:  control, pollution, room.
© 2021 Elektron Jurnal Ilmiah
I. PENDAHULUAN Aktifitas  industri,  transportasi  dan  penggunaan teknologi  yang  semakin  meningkat  memiliki  dampak yang signifikan terhadap terjadinya penurunan kualitas lingkungan  termasuk  pencemaran  udara,  baik  yang terjadi di dalam ruang maupun di luar ruang  [1] - [3]. Polusi  udara  tidak  hanya  terjadi  pada  udara  diluar ruangan,  dan  sangat  mungkin  juga  terjadi  ada  udara dalam ruangan tempat beraktivitas.  Aktivitas  manusia pada ruangan hampir bisa dilakukan selama 24 jam, dan jika pengguna selalu menghirup udara yang tidak sehat, maka efek yang tidak baik bagi kesehatan bahkan bisa menimbulkan  kematian  [4]  -  [7].    Ketika  sejumlah orang berkumpul dan beraktivitas dalam suatu ruangan dalam  waktu  yang  lama,  maka  secara  langsung  kadar CO dalam ruang tersebut akan meningkat. Peningkatan kadar  CO  memberikan  dampak  ketidaknyamanan orang-orang  yang  beraktivitas  dan  akan  menggangu kesehatan  [8]-[10].  Kadar  CO  diudara  dikatakan berbahaya dan dapat menimbulkan kematian jika lehih
dari  15  ppm.  Pada  umumnya  pengguna  ruang  tidak menyadari adanya peningkatan kadar CO dalam ruang tersebut  ketika  beraktifitas  apalagi  dalam  waktu  yang lama,  dan  baru  menyadari  ketika  ada  dampak  bagi kesehatan baik jangka pendek maupun jangka panjang berupa terganggunya kesehatan.
Indeks kualitas udara pada ruang terbuka ditentukan dengan  ISPU  atau  Indeks  Standar  Pencemar  Udara yang  dilaporkan  secara  berkala  oleh  instansi pemerintah  yang  berwenang.  Sementara  untuk  ruang tertutup  tidak  dilakukan  pengukuran  atau  pengamatan secara masif, pengukuran hanya dilakukan pada ruang tertutup tertentu dan untuk kebutuhan  khusus. Potensi bahaya  akibat pencemaran udara kebanyakan ditemui di ruang tertutup ( confined spaces ) seperti kekurangan oksigen,  terpapar  gas  CO  atau  CO2,  adanya  gas  yang mudah terbakar, dan jenis gas berbahaya lainnya. Maka ketika  melakukan  pekerjaan  diruang  terbatas  atau ruangan  tertutup,  diperlukan  aturan  khusus  untuk
memberikan  jaminan  perlindungan  terhadap  pekerja dan aset lainnya [11], [12].
Untuk  memberikan  jaminan  dan  perlindungan khususnya terhada pengguna ruangan, maka diperlukan sistem yang mampu memonitor dan mengontrol kadar CO  dalam  ruangan  agar  pengguna  dapat  beaktivitas dengan  nyaman  dan  kesehatannya  tidak  terganggu. Untuk membuat sistem ini dapat dilakukan dengan cara mendeteksi  gas  CO  diudara  menggunakan  komponen elektronika  berupa  sensor  yang  sensitif  terhadap  gas CO  tersebut.  Penggunaan  sensor  elektronik  sebagai sistem  deteksi  dikenal  dengan  istilah  penciuman elektonik  atau electronic  nose .  Prinsip  kerja  dari electronic nose adalah meniru tindakan hidung manusia dengan mengenali pola respon terhadap aroma tertentu [13].
Penelitian ini mengimplementasikan sistem kontrol dan  monitoring  kadar  CO  menggunakan  sensor elektronik yang terintegrasi dengan mikrokontroler dan sistem  komputer  berbasis  pemrograman  LabVIEW. Hasil  yang  diinginkan  adalah  agar  kadar  CO  dalam ruangan  selalu  berada  pada  ambang  batas  kesehatan manusia atau ambang batas yang diizinkan pemerintah khususnya  ditempat  kerja  maksimal  25  ppm  (part  per million)  sesuai Peraturan  Menteri  Tenaga  Kerja Dan  Transmigrasi  Republik  Indonesia  Nomor Per.13/Men/X/2011 .  Sementara  udara  dikatakan bersih berdasarkan standar World Health Organization (WHO) jika kadar CO diudara kurang dari 5 ppm.
Prinsip  dasar  sistem  yang  dibuat  ini  adalah  jika terdeteksi  kadar  CO  meningkat,  maka  sistem mendeteksi dan pembersih udara aktif  jika diperlukan untuk  membersihkan  udara  agar  kadar  CO  kembali berada  pada  ambang  batas  yang  ditentukan.  Aktivasi sistem  pembersih  udara  menggunakan  prinsip  kendali loop  tertutup  dengan  proses  aktivasi  kontrol  ON/OFF [14].  Dengan  adanya  sistem  ini,  pengguna  yang beraktifitas  dalam  ruangan  tertutup  tetap  merasa nyaman dan selalu menghirup udara bersih, segar dan tanpa ada polusi CO yang berbahaya bagi kesehatan.
II. METODE
Tahapan  penelitian  dimulai  pembuatan  rangkaian sensor.  Installasi  software  LabVIEW  dan software interface antara  LabVIEW  dengan  mikrokontroler yaitu Linx  Maker  HUB .  SSistem  yang  dirancang  ini menggunakan  komponen  sensor  MICS  4514  sebagai komponen untuk mendeteksi gas CO [15]. Mikrokontroler  Arduino  UNO  digunakan  sebagai interface dengan Personal Computer (PC) dalam hal ini Laptop.  Sistem  pengkondisi  sinyal  yang  ada  pada rangkaian  sensor  akan  mendefinisikan  besaran tegangan  analog  yang  ketika  adanya  perubahan  unsur dan senyawa gas CO [16]. Hasil tegangan analog diolah melalui  program  LabVIEW    pada  PC.  Output  dari sistem berupa display kadar CO yang ditampikan dalam bentuk  tampilan  grafik  dan  satuan parts  per  million (ppm)  dan  sistem  pembersih  udara  yang  akan  aktif membersihkan  udara  dalam  ruangan  jika  kadar  CO terdeteksi  melebihi  ambang  batas  yang  ditetapkan. Prinsip kerja alat yang dibuat dijelaskan pada gambar 1 berupa algoritma proses sistem dari awal sampai akhir proses.
Untuk  membuktikan  kemampuan  sistem  atau kinerja  sistem  dalam  memonitoring  dan  mengontrol kualitas  udara  dalam  ruangan.  Maka  dilakukan pengujian  di  ruang  Dosen  yang  ada  di  laboratorium Mikroprosesor  dan  Komputer  Politeknik  Negeri Padang.  Tempat  pengujian  berupa  ruangan  berukuran 42  M3  yang  merupakan  ruang  kerja  dosen  dengan kapasitas  6  orang  dan  dilengkapi  dengan  pendingin udara  serta  ventilasi  yang  cukup.  Tahapan  pengujian dimulai  dengan  uji  respon  sensor  terhadap  perubahan kadar CO dalam ruangan dengan perlakuan pendingin udara ruangan pada posisi ON dan posisi OFF . Untuk menaikkan kadar CO dalam ruangan dilakukan dengan memasukkan asap pembakaran kertas. Selanjutnya uji respons  sensor  dilakukan  terhadap  ruang  yang dimasukkan  asap  kendaraan  bermotor  atau  emisi  gas buang motor 4 tak bahan bakar bensin atau sejenis

## Gambar 1. Algoritma sistem

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sensor  gas  CO  dengan  kode  MICS  4514 merupakan  input  yang  akan  mendeteksi  kadar  unsur dan  senyawa  gas  CO  pada  udara  dalam  ruangan  dan diintegrasikan  dengan  mikrokontroller  Arduino  UNO sebagai  interface  dengan  Labtop  sebagai  pemroses utama  [17],  [18].  Gambar  2  menampilkan  komponen, peralatan  dan  bahasa  pemrograman  yang  digunakan pada penelitian ini.
Gambar  3  memperlihatkan  front  panel  dalam bentuk Virtual Instrument (VI).  VI dilengkapi dengan
display  yang  memudahkan  user  untuk  membaca  data dan mengamati proses yang terjadi. VI juga dilengkapi dengan indikator berupa alarm bahaya ketika nilai CO melebihi  ambang  batas  yang  ditentukan.  Indikator  ini juga sekaligus menjadi indikasi aktivasi dari pembersih udara  saat  membersihkan  ruangan  ketika  kadar  CO melebihi ambang batas.
Gambar  4  merupakan  blok  diagram  program LabVIEW  dalam  bentuk  pemrograman  grafik  yang mendiskripsikan  hubungan  system  mulai  dari  sensor, mikrokontroler  Arduino  UNO,  dan  Laptop  sebagai sistem display utama.
Gambar 3. Virtual Instrument pada front panel.
Gambar 4. Blok diagram program LabVIEW
Gambar 5. Respon sensor menangapi perubahan kadar CO terhadap waktu.

## A. Uji Respons Sensor
Uji respons sensor ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan sensor yang digunakan menanggapi perubahan kadar  CO  pada  udara  dalam  ruangan.  Hasil  pengujian  ditunjukkan  pada  gambar  5.  Dari  grafik  respons  sensor terhadap  waktu  didapatkan  respons  maksimum  untuk  menanggapi  perubahan  kadar  CO  adalah  7    detik.  Pada pengujian ini sensor sudah dipanaskan selama 60 detik sebelum dilakukan pembacaan data sensor.
Gambar 6. Hasil uji pembacaan data sensor gas CO sebanyak 30 kali pengujian.
0 2 4 6 8 10 12 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Nilai ppm Nilai ppm
0 2 4 6 8 10 12 14 16 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 CO (ppm) Uji ke Nilai ppm detik
Gambar 7. Respons kendali On/Off pembersih udara terhadap waktu
Tabel 1 Hasil pengujian monitoring kadar CO dan aktivasi pembersih udara ruang ketika pendingin udara ruangan ( Air Conditioner/ AC ) ON/OFF dengan setting point sistem kendali 15 ppm.
Uji Ke CO maks (ppm) Pembersih Udara ( Air Purifier) Lama Aktif Keterangan 1 20,7 ON 15 menit dan 33 detik Ruangan dalam keadaan kosong diberi asap pembakaran kertas AC OFF . 2 16,1 ON 11 menit dan 38 detik Ruangan dalam keadaan kosong diberi asap pembakaran kertas AC ON . 3 23,65 ON 22 Menit dan 52 detik Ruangan dalam keadaan kosong diberi emisi gas buang sepeda motor 4 tak AC OFF . 4 18,8 ON 3 Menit dan 22 detik Ruangan dalam keadaan kosong diberi emisi gas buang sepeda motor 4 AC ON . 5 13,1 OFF (sampai pengamatan 1 jam) 0 Ruang diisi dengan 5 orang beraktifitas didalamnya dan AC OFF . 6 10,4 OFF (sampai pengamatan 1 jam) 0 Ruang diisi dengan 10 orang beraktifitas didalamnya dan
AC ON .
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 CO(ppm) Set Point waktu Nilai ppm

## B. Uji Responsibility Sensor
Uji selanjutnya adalah  uji kemampuan  pembacaan data sensor jika dilakukan pengukuran atau pembacaan data  berulang-ulang  dalam  interval  waktu  tertentu. Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  ketelitian pembacaan  data  alat  yang  dibuat  ketika  dilakukan pembacaan  data  berulang-ulang.  Jumlah  pengujian dilakukan  sebanyak  30  kali  dan  interval  setiap  kali pengujian adalah 10 menit. Hasil pengujian ditampilkan pada gambar  6. Rata-rata hasil pembacaan sensor adalah 11,47 ppm, dengan rata-rata penyimpangan sebesar 1,5 ppm. Hal ini menunjukkan bahwa  sensor  yang  digunakan  mampu  menunjukkan hasil pengukuran  yang relative sama  ketika dilakukan pengukuran berulang-ulang.

## C. Uji Respons Aksi Kendali ON/OFF
Gambar  7  memperlihatkan  bentuk  respon  kendali on / off pembersih  udara  terhadap  waktu.  Setting  point aktivasi pembersih udara untuk gas CO di buat pada 15 ppm.  Pembersih  udara  aktif  ( ON )  setelah  7  detik  saat terjadi  peningkatan  kadar  CO  menjadi  18,9  ppm  dan selanjutnya pembersih udara tidak aktif ( OFF ) setelah kadar  CO  turun  menjadi  14,2  ppm  dalam  waktu  23 menit dan 55 detik.

## D. Uji Aktivasi Pembersih Udara
Pengujian  selanjutnya  dilakukan  uji  aktivasi pembersih udara ruangan jika terjadi peningkatan kadar CO.  Pengujian  dilakukan  pada  ruangan  simulator dengan  adanya  beberapa  pengguna  dalam  ruangan. Dari  hasil  pengujian  didapatkan  bahwa  sistem pembersih  udara  mampu  mengembalikan  kadar  CO dalam  ruangan  sesuai  dengan  ambang  batas  yang ditentukan.  Lama  waktu  pembersih  udara  tergantung kepada jumlah orang yang beraktifitas didalamnya dan dipengaruhi  oleh  kondisi  pendingin  ruangan  apakah pendingin udara ruang ON atau OFF . Hasil pengujian ditunjukan pada tabel 1.

## IV. KESIMPULAN
Dari hasil uji coba dan analisa yang telah dilakukan dapat disimpulkan, sensor    yang digunakan  memiliki respons  time  untuk  menanggapi  perubahan  kadar  CO adalah  7  detik.  Sistem  memiliki  penyimpangan  atau deviasi rata-rata 1,5 ppm untuk 30 kali pengujian dalam rentang  waktu  tertentu.  Sistem  ini  mampu  memonitor dan  mengontrol  kadar  CO  dalam  ruang  tetap  berada pada  ambang  batas  yang  diizinkan.  Aktif  atau  tidak pendingin  ruangan  ( air  conditioner) memengaruhi peningkatan  kadar  CO.  Untuk  mengimplentasikan sistem dalam ruangan seperti ruangan isolasi pasien di rumah  sakit,  ruang  pembangkit  listrik  tenaga  diesel ( Power  House )  dan  ruang  tertutup  lainnya  diperlukan pengujian yang lebih lanjut dan lebih spesifik.

## UCAPAN TERIMA KASIH
(ACKNOWLEDGEMENT)
Terima  kasih  kepada  P3M  Politeknik  Negeri  Padang yang  telah  mendanai  penelitian  ini  pada  tahun  2020. Disamping itu juga ucapan terima kasih kepada rekan- rekan Tim Laboratorium Mikroprosesor dan Komputer Program Studi DIV Teknik Elekronika Industri Jurusan Teknik  Elektro  Politeknik  Negeri  Padang  tempat penelitian ini dilaksanakan.

## REFERENSI
[1] Agusta  Kurniawan.  Pengukuran  Parameter  Kualitas  Udara (CO,  NO 2 ,  SO 2 ,  O 3 Dan  PM  10)  Di  Bukit  Kototabang Berbasis ISPU. Jurnal Teknosain UGM , Vol 7 No 1, pp 1-13, 2017.
[2] Slamet  Widodo,  M.Miftakhul  Amin,  Adi  Sutrisman,  Aldo Aziiz  Putra.  Rancang  Bangun  Alat  Monitoring  Kadar  Udara Bersih  Dan  Gas  Berbahaya  CO,  CO 2 ,  Dan  CH4  Di  Dalam Ruangan Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Pseudocode , Vol IV No 2. pp 105-119, , 2017.
[3] Safiatur  Nur  Rahmah.  Hubungan  Paparan  Gas  Co  (Karbon Monoksida)  Di  Udara  Dengan  Kadar  Cohb  Darah  Petugas Parkir Basement Di Mall Surabaya. Jurnal  Kesehatan Lingkungan , Vol. 11 No. 3, pp 225-233, 2019.
[4] ST.Mu`tamirah,  dan  Baharuddin  Sunu.  Kemampuan  Alat Penyaring  Udara  Dengan  Media  Pelepah  Pisang  Dan  Zeolite Untuk Menurunkan Kadar Karbon Monoksida (Co) Di Udara. Jurnal  Sulolipu  :  Media  Komunikasi  Sivitas  Akademika  dan Masyarakat, Vol. 19 No.1, pp 137-143 , 2019.
[5] S Huboyo, Titik I, Endro S. Kualitas Udara Dalam Ruang Di Daerah  Parkir  Basement  Dan  Parkir  Upperground  (Studi Kasus  Di  Supermarket  Semarang. Jurnal  PRESIPITASI , Vol.13 No. 1, pp 8-12, , 2016.
[6] Farraia,  Mariana  V,Cavaleiro  RThe  electronic  nose technology  in  clinical  diagnosis:  A  systematic  review. Porto Biomedical Journal :  - Volume 4 - Issue 4, July-August 2019.
[7] Nini  Firmawati,  Kuwat  Triyana.  Kelayakan  Teknologi Electronic  Nose  Untuk  Mendeteksi  Urin  Yang  Mengandung Metadon  Dengan  Menggunakan  Principal  Component Analysis (PCA). JURNAL ILMU FISIKA (JIF) , Vol 8 No 1, pp 45-51, 2016.
[8] Basaria  Talarosha.  Jendela  dan  Dampaknya  terhadap Konsentrasi  CO2  di  dalam  Ruang  Kelas,  Kajian  Literatur Window  and  Its  Impact  on  the  CO2  Concentration  in  the Classroom,  A  Literature  Review. Jurnal  Lingkungan  Binaan Indonesia .13, 46-53, 2018.
[9] Baskara,  Soca  &  Lelono,  Danang  &  Widodo,  Triyogatama. Pengembangan  Hidung  Elektronik  untuk  Klasifikasi  Mutu Minyak  Goreng  dengan  Metode  Principal  Component Analysis.  IJEIS  (Indonesian  Journal  of  Electronics  and Instrumentation Systems). 6. 221. 10.22146/ijeis.15347., 2016
[10] Devi  Anggar  O,&Corie  Indria  P.  Kualitas  Fisik  Dan  Kimia Udara, Karakteristik Pekerja, Serta Keluhan Pernapasan Pada
Pekerja Percetakan Di Surabaya. Jurnal Kesehatan Lingkungan.8 (2), 195-205, 2015.
[11] Evert  N,  &David  P,  &  Janny  O.  W.  Rancang  Bangun  Alat Pengukur  Gas  Berbahaya  CO  Dan  CO2  di  Lingkungan Industri. E-Journal Teknik Elektro dan Komputer, 3(4), 65-72, 2014.
[12] Masribut,  &Samuel  Clinton.  Analisis  Prosedur  Pelaksanaan Pada  Pekerjaan  Di  Ruang  Terbatas  (Confined  Spaces)  Pada Perbaikan Tangki Cpo Di Pt. Tunggal Perkasa Plantations Air Molek.  Jurnal  Ilmu  Kesehatan  Masyarakat,  STIKES  Al- Insyirah Pekanbaru, 5(2), 41-49, 2016.
[13] Nini  Firmawati,  &Kuwat  Triyana.  Kelayakan  Teknologi Electronic  Nose  Untuk  Mendeteksi  Urin  Yang  Mengandung Metadon  Dengan  Menggunakan  Principal  Component Analysis (PCA). Jurnal Ilmu Fisika (JIF), Vol 8 No 1, pp 45- 51., 2016.
[14] Andrizal  ,  Dodon  Yendri.  Pengendali  Pompa  Pengisi  Galon Air Berbasis  Sensor  Waterflow  Dan  Mini  PC.  JURNAL
RESTI (Rekayasa Sistem dan Teknologi Informasi), Vol 1 no 2, pp 106-113, 2017.
[15] Prasetyawan, I., Maslukah, L., &Rifai, A. Pengukuran Sistem Karbon Dioksida (Co2) Sebagai Data Dasar Penentuan Fluks Karbon Di Perairan Jepara. Buletin Oseanografi Marina, 6(1), 9-16, 2017.
[16] Andrizal,  &Rivanol.C,  &Ade  Irma.S..  Embedded  System Using  Field  Programmable  Gate  Array  (FPGA)  myRIO  and LabVIEW  Programming  to  Obtain  Data  Patern  Emissionof Car Engine Combustion Categories', JOIV , 2(2), 56-62,  2018.
[17] Henrick, A.Nadia, Andrizal, Identifying Tubercolosis through Exhaled  Breath  by  Using  Field  Programmable  Gate  Array (FPGA) myRIO, Vol 3 No 6, JOACE, page 470-474, 2015.
[18] Andrizal,  Rivanol  Chadry,  Budhi    Bachtiar,  Detection Combustion  Data  Pattern  on  Gasoline  Fuel  Motorcycle  with Carburetor System, Vol 6, No 1, IJASEIT, page 107-111, 2016.