Rancang Bangun Alat Ukur Konsentrasi Massa Pm2.5 Berbasis Optik

Abstract

Abstrak Bandung Raya memiliki keunikan dari segi topografi yang dikeliling oleh pegunungan sehingga membentuk cekungan yang dapat mengakibatkan terjebaknya berbagai polutan di udara, seperti partikulat berukuran kurang dari 2,5 μm (PM2.5). Saat ini, low-cost sensor banyak digunakan sebagai alternatif untuk mendeteksi partikel polutan dari PM10-PM1.0 karena biayanya yang relatif lebih murah dan bentuknya yang portabel dibandingkan dengan instrumen utama, seperti TEOM. Walaupun demikian, low-cost sensor memiliki kekurangan yaitu tidak mampu mendeteksi partikel lebih kecil dari 0,3 μm . Penelitian ini bertujuan untuk membuat alat ukur yang memiliki kemampuan seperti instrumen utama yang mampu mendeteksi keberadaan PM2.5 sampai dengan ukuran 0,1 μm dengan desain yang portabel dan harga yang lebih murah berbasis low-cost sensor. Alat dibuat dengan memanfaatkan diode laser (NWM-960448) dengan panjang gelombang 405 nm serta foto detektor (PDA25K) yang mampu mendeteksi cahaya pada panjang gelombang dari 150-550 nm dan memiliki variasi gain dari 0-70 dB. Cahaya laser yang bertabrakan dengan partikel berukuran < 1 μm akan terhambur, dan hamburan cahaya ditangkap foto detektor. Luaran foto detektor berupa tegangan yang selanjutnya dikonversi menjadi konsentrasi massa partikel. Terdapat dua kondisi pengukuran yang dilakukan yaitu pada saat lingkungan udara bersih tanpa ada partikel polutan (clean Air) dan pada saat lingkungan udara terbuka yang memiliki partikel polutan (ambient air). Pengukuran clean air memanfaatkan pompa bersih, HEPA filter, chamber dan SKU SEN0177 untuk mendapatkan kondisi pengukuran udara bersih. Pengukuran ambient air memanfaatkan SKU SEN0177 untuk membandingkan hasil pengukuran Alat ukur yang dibuat. Pengukuran clean air menghasilkan nilai linierisasi data y = 0.1994 (x) – 273.2 yang digunakan untuk mengonversi tegangan menjadi konsentrasi massa. Pengukuran ambient air dilakukan di dua tempat yaitu di dalam dan luar ruangan. Pengujian di dalam ruangan menunjukkan alat ukur yang dibuat memiliki tren yang cukup sama dengan alat pembanding SKU SEN0177. Nilai pembacaan alat uji mulai tidak akurat ketika konsentrasi massa partikel di atas 60 ï­g/ð‘š3 . Tidak-akuratan dikarenakan perlunya optimalisasi flow-rate pada pompa yang digunakan. Kata kunci: foto detektor, kualitas udara, laser diode, low-cost sensor, PM2.5 Abstract Bandung Raya has a unique topography. It is surrounded by mountains forming a basin which results in pollutant trappings. Besides conventional instruments such as TEOM which is pricy, lowcost sensors are often used as an alternative to detect pollutant particles of PM10 to PM1.0 because of their relatively lower cost and portable size. However, low cost sensors have a disadvantage of being unable to detect particles smaller than 0.3μm. This study aims to build a low cost portable instrument that is able to detect the presence of PM2.5 up to 0.1 μm. The instrument consists of a 405 nm NWM-960448 laser diode and a PDA25K photodetector that is able to detect light at wavelengths from 150-550 nm and has a gain variation of 0-70 dB. The laser light that collides with particles <1 μm is scattered and captured by the photodetector. The photodetector output is voltage which is then converted to a particle mass concentration. There are two measurement conditions that are carried out, namely when the air environment is clean without any pollutant particles (Clean Air) and when the open air environment has pollutant particles (Ambient Air). Clean Air measurement utilizes a clean pump, HEPA filter, chamber and SKU SEN0177 to obtain the clean air conditions. Ambient air measurement uses SKU SEN0177 to compare the measurement results. The Clean Air measurement resulting a linear data value y = 0.1994 (x) - 273.2 which is used to convert voltage to mass concentration Ambient Air measurements were carried out in two places, indoors and outdoors. The indoor test shows that the measuring instrument has a trend that is quite similar as SKU SEN0177. The reading of the test equipment begins to be inaccurate when the mass concentration of the particles is above 60 ï­g/ð‘š3 . Inaccurate measurement is due to the un-optimal flow-rate of pump. Keywords: air quality, laser diode, low-cost sensor, photodetektor, PM2.5