PENDETEKSI KEBOCORAN GAS LPG DAN RF SEBAGAI MEDIA TRANSMISI

Transkripsi

1 PENDETEKSI KEBOCORAN GAS LPG DAN RF SEBAGAI MEDIA TRANSMISI Daniel Binus University, Jakarta, DKI Jakarta, Indonesia dan Jimmy Linggarjati Binus University, Jakarta, DKI Jakarta, Indonesia ABSTRAK Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membantu dalam keamanan dari kebocoran gas LPG yang terdapat di setiap rumah, apartemen, atau gedung bertingkat lainnya. Alat pendeteksi gas LPG ini berbasis mikrokontroler arduino dengan sensor gas MQ-6 yang terhubung dengan modem RF, sehingga dapat dipantau dari komputer pusat. Dengan adanya alat pendeteksi gas LPG ini, kita dapat mengetahui dengan cepat ruangan yang sedang mengalami kebocoran gas LPG. Metode perancangan yang digunakan adalah metode pustaka yaitu mencari bahan/informasi dari buku, artikel dan sumber-sumber lainnya. Metode perancangan dengan merancang alat dan sensor yang sesuai dengan gas LPG. Dan terakhir metode eksperimen dengan melakukan pengujian alat dengan gas LPG. Dilakukan pengujian dengan sensor gas Jikimi dan sensor MQ6, setelah pengujian, dapat dinyatakan sensor MQ6 memiliki respon terhadap kebocoran gas adalah kurang dari 1 detik. Dan dari hasil percobaan modem RF yang digunakan dapat mencapai jarak kurang lebih 18 meter pada ruang terbuka dan 3 meter pada ruang tertutup dengan data yang diterima 100%. Kata Kunci : Arduino, sensor MQ-6, modem RF, gas LPG ABSTRACT The purpose of this research is to assist in the safety of LPG gas leak in every home, apartment, or other buildings. This LPG gas detector is designed with the Arduino microcontroller MQ-6 gas sensor that is connected to the RF modem, so it can be monitored from a central computer. With the LPG gas detector, we can find out quickly that the room was having a LPG gas leak. Design method used is the method of finding library materials / information from books, articles and other sources. Design method by designing tools and sensors in accordance with LPG gas. And last experiment with a method of testing tools with LPG gas. Testing with Jikimi gas sensors and sensormq6, after testing, it can be stated MQ6 sensors have a response to gas leakage is less than 1 second. And from the results of experiments that used RF modem can reach a distance of approximately 18 meters in open space and 3 meters in a closed space with 100% data received. Keywords: Arduino, sensor MQ-6, RF modem, LPG gas

2 Pendahuluan Di Indonesia ini, terjadi kebijakan konversi dari minyak tanah ke gas elpiji, disebabkan karena kelangkaan minyak tanah yang terjadi di berbagai daerahbaik kota-kota besar maupun pedesaan. Harga minyak tanahpun menjadi melambung karena berbagai hal, seperti masalah distribusi, penimbunan minyak, dan sebab-sebab lainnya. Namun masih banyak dari masyarakat kita ini belum mengerti tentang penggunaan LPG yang benar dan aman, sehingga masih sangat rawan bagi masyarakat awam. Bahaya yang ditimbulkan bisa menyebabkan ledakan hingga kebakaran, karena kandungan di dalam gas LPG ini bersifat flameable. Pada sistem-sistem pendeteksi kebocoran LPG yang telah dibuat terdahulu, biasanya pendeteksi tersebut hanya berbunyi jika terjadi kebocoran gas LPG, sistem ini masih memiliki kekurangan, jika di rumah tersebut tidak ada orang, maka bunyi alarm saja sangat tidak efektif. Gambar 1 Gas Leak Monitor Sistem yang dibuat sekarang ini yaitu pendeteksi kebocoran gas LPG dengan menggunakan modem RF. Keunggulannya disini adalah memakai modem RF, yang artinya dapat dipasang dimanapun lokasinya tanpa menggunakan kabel. Dan juga dapat diimplementasikan lebih dari 1 sensor. Dengan ini kita dapat memonitor banyak ruangan dengan ditampilkan pada 1 PC saja. Metode Penelitian Untuk membuat sistem ini, diperlukan juga beberapa cara penelitian untuk menyempurnakannya. Dibawah ini adalah berbagai cara yang digunakan dalam melakukan penelitian. Metode Pustaka, mencari informasi dari sumber-sumber pustaka, berupa buku, artikel dan datasheet ataupun data module yang digunakan dalam penelitian. Dan mencari informasi tentang penggunaan sensor, pemograman mikrokontroler, serta cara berkomunikasi antar mikrokontroler dengan komputer. Metode Perancangan, melakukan perancangan sebuah alat yang sesuai dengan batasan masalah yang telah dibuat. Mencocokan sensor yang dipakai dengan gas yang akan menjadi bahan percobaan. Metode Eksperimen, setelah melakukan perancangan, maka sistem ini akan dilakukan eksperimen atau pengujian dengan menggunakan gas yang akan disemprotkan ke sensor tersebut. Sehingga akan didapatkan hasil data untuk mengukur kebocoran gas dan menentukan sampai titik mana gas tersebut telah dipastikan bocor. Sensor gas MQ6, dengan menggunakan sensor MQ6 ini, dapat mendeteksi kandungan gas propana dan butana, yaitu kandungan utama pada gas LPG. Disini dilakukan pengujian dengan mengkalibrasi sensor MQ6 dan sensor gas Jikimi (sensor gas Jikimi adalah sensor gas yang sudah jadi).

3 Modem RF 433Mhz, modul ini adalah modem RF yang digunakan untuk pengiriman data melalui udara. Pada tahap awal dilakukan pengujian jarak yang dapat dicapai pada modem RF ini. Setelah pengujian jarak telah didapatkan, maka dapat digabungkan dengan sensor gas MQ6. Arduino Uno R3, modul ini yang digunakan sebagai board utama yang untuk menghubungkan sensor gas MQ6 dan modem RF 433Mhz. Selain itu, board ini juga digunakan untuk membaca data serial dan analog yang dihasilkan dari sensor gas MQ6 dan Modem RF 433Mhz. Perancangan Sistem Gambar 2 Blok Diagram Pada Diagram blok diatas (gambar 2) dapat dilihat cara kerja sistem yang dibuat. Pada gambar tersebut terdapat 2 ruangan yang telah dipasangkan Gas Leak Monitor. Cara kerja pada sistem ini adalah jika pada setiap ruangan terjadi kebocoran gas LPG, maka Sensor gas MQ6 akan mendeteksi gas tersebut, kemudian arduino akan membaca data out yang dikirim dari sensor gas MQ6 yang memberi tanda bahaya bahwa gas telah bocor, kemudian arduino tersebut akan mengaktifkan sensor terlebih dahulu untuk memberikan alarm bahaya pada tempat kejadian. Kemudian data yang telah diterima arduino tersebut akan dikirim melalui RF modem transmitter yang kemudian akan diterima oleh RF modem receiver. Arduino yang telah terhubung dengan Receiver ini juga dihubungkan dengan komputer yang disebut dengan komunikasi serial, sehingga pada komputer dapat membaca data yang telah diterima oleh receiver RF pada arduino tersebut dan pada komputer dapat dilihat data tersebut dengan serial monitor. Pada tahap akhir, serial data yang sudah dapat diterima oleh komputer akan ditampilkan dalam bentuk GUI dengan software QT untuk menampilkan status normal atau bahaya.

4 Gambar 3 Diagram Alir Program Utama Gambar 4 Diagram Alir Gas Leak Monitor Pada gambar 3 adalah diagram alir program utama, pada awalnya akan dilakukan inisialisasi sensor gas MQ6, modem RF, dan Serial. Setelah proses inisialisasi selesai, maka arduino akan mendapat alamat sensor dan sensor gas mulai memberikan data tentang keadaan gas pada tempat tersebut. Kemudian arduino menerima data sensor gas dan melakukan pengecekan dengan mencocokan algoritma pada arduino tersebut yang menandakan bahwa data yang didapatkan dari sensor gas tersebut pada kondisi aman atau berbahaya. Setelah arduino mendapatkan data dari sensor gas tersebut, arduino akan mengirim data melalui outputnya yang terdiri dari buzzer dan modem RF Transmitter. Jika arduino mendapatkan data sensor gas dalam keadaan berbahaya, maka output pada arduino yang merupakan buzzer akan berbunyi. Jika tidak berbahaya, arduino akan tetap melanjutkan pengiriman ke outputnya yang merupakan modem RF Transmitter. Pada sisi lain, Arduino yang sudah terpasang dengan modem RF Receiver akan menerima data dari RF transmitter tersebut. Data yang diterima tersebut akan diterjemahkan oleh arduino sehingga data tersebut dapat dibaca oleh komputer yang sudah tersambung secara komunikasi serial dengan arduino. Data yang telah diterima oleh komputer dapat juga ditampilkan dengan aplikasi QT dengan tampilan GUI yang dapat memudahkan dalam pembacaan status kondisi pada sensor gas tersebut. Pada gambar 4 adalah diagram alir Gas Leak Monitor, program Gas Leak Monitor ini dibuat dengan QT, cara kerjanya adalah menggunakan arduino yang terhubung dengan modem RF receiver dan hanya dapat menerima data dari modem RF receiver. pada program ini, pertama akan dilakukan inisialisasi modem RF, dan Serial. Setelah proses inisialisasi, maka modem RF receiver akan menerima data dari modem RF transmitter yang akan diteruskan kepada arduino. Selanjutnya arduino membaca data dari modem RF receiver,sehingga mendapatkan data dari sensor gas LPG. Arduino akan memulai pengecekan dengan melihat data dari sensor gas LPG tersebut sedang normal atau berbahaya dengan algoritma yang sudah terprogram pada arduino tersebut. Setiap selang waktu yang telah ditentukan arduino akan memperbarui data yang telah didapat dari sensor gas LPG dan akan menampilkan status normal atau berbahaya pada Gas Leak Monitor sesuai dengan algoritma yang telah diprogram pada arduino.

5 Prosedur Pengoperasian Untuk menjalankan sistem ini, pertama menghubungkan setiap modul yang akan digunakan. Setelah itu Mengaktifkan modul transmitter dan modul receiver, modul transmitter dapat terhubung dengan baterai atau listrik. Modul receiver terhubung dengan komputer. Menghubungkan modul receiver dengan komputer dengan kabel serial usb 4 pin, untuk membaca serial monitor yang akan diterima. Menginstall program Gas Leak Monitor pada komputer. Isi pada 1 folder dengan Gas Leak Monitor.exe, QtCore4.dll, QtGui4.dll. Dan jalankan file.exe untuk memulai mendeteksi kebocoran gas LPG. Jika Gas Leak Monitor sudah dijalankan, maka akan muncul window pada pc dan akan menampilkan kondisi pada setiap ruangan. Bila di salah satu ruangan terdeteksi kebocoran gas, pada Gas Leak Monitor akan memberi informasi dengan menampilkan warning dengan warna merah pada ruangan tersebut. Pengujian Kalibrasi Sensor Gas MQ6 dengan Sensor Jikimi Waktu Sensor Gas Sensor Kondisi Jikimi MQ 6 (VTD-2005) 0s Aman 1s Bahaya 2s Bahaya 3s Bahaya 4s Bahaya 5s Bahaya Tabel 1 Kalibrasi Sensor Gas MQ6 dengan Sensor Jikimi Pada tahap pengujian ini dilakukan untuk mencari nilai akurasi dan presisi pada sensor gas. Untuk mengecek keakuratannya, telah disiapkan sensor gas yang yang sudah jadi dengan merk Jikimi, di kalibrasi dengan sensor gas MQ6. Kedua pengujian tersebut dilakukan tes dengan memembocorkan gas dari korek api gas pada kotak ukuran 5 x 10 cm. Pada tabel diatas, didapatkan hasil dari sensor gas Jikimi dan sensor MQ6, pada waktu 0s, korek api gas belum dinyalakan. Dengan kondisi sensor gas Jikimi tidak nyala dan sensor MQ6 menunjukkan nilai 221 yang artinya keadaan masih aman. Pada waktu korek api gas sudah dinyalakan pada detik pertama, sensor gas Jikimi langsung aktif dengan alarm yang berbunyi, dan sensor MQ6 menunjukkan nilai 950. Pada kondisi ini terlihat korek api gas sudah nyala dan dapat dinyatakan ada kebocoran gas. Pada waktu 0s 5s sensor MQ6 menunjukan nilai stabil diantara 980, yaitu nilai yang dapat dikatakan gas sedang bocor dan belum berhenti.

6 Pengujian Modem RF pada Ruang Terbuka dan Ruang Tertutup Waktu Jarak Data yang Kondisi diterima 10s 0m 10x Good 10s 3m 10x Good 10s 6m 10x Good 10s 9m 10x Good Waktu Jarak Data yang diterima Kondisi 10s 12m 10x Good 10s 0m 10x Good 10s 15m 10x Good 10s 18m 10x Good 10s 3m 10x Good 10s 6m 8x Bad 10s 21m 8x Bad 10s 23m 5x Bad 10s 9m 5x Bad 10s 26m 0x Bad 10s 12m 0x Bad Tabel 2 Uji Jarak Modem RF Ruang Terbuka Tabel 3 Uji Jarak Modem RF Ruang Tertutup Pada tahap pengujian dilakukan untuk mengetahui jarak terjauh yang didapatkan oleh modem RF yang digunakan pada sensor gas. Pengujian awal ini dilakukan pada ruang terbuka (Tabel 2) yang tidak terhalang oleh apapun. Cara pengambilan data diatas, yaitu mengirim data setiap detik untuk satu data dan dikirim sebanyak sepuluh kali. Terlihat pada jarak 0 meter, data yang diterima utuh yaitu kesepuluh datanya diterima semua, pada kondisi ini dapat dikatakan sinyal yang didapat masih kuat dan baik. Pada jarak 21 meter terlihat hanya delapan data yang dapat diterima, kondisi ini sudah dapat dinyatakan sinyal kurang baik, karena tidak dapat menerima semua datanya. Dan pada titik paling ujung yaitu 26 meter, data sudah tidak dapat diterima sama sekali, yang artinya sudah diluar jangkauan dari modem RF. Pada pengujian jarak modem RF yang kedua ini dilakukan pada kondisi ruang tertutup (Tabel 3). Dengan kondisi penghalang seperti pintu berbahan kayu dan tembok beton. Pada jarak 3 meter sinyal yang didapat masih baik, yaitu dapat menerima semua datanya. Sampai pada jarak 6 meter sudah mulai terlihat, data yang diterima tidak utuh lagi yaitu hanya delapan data yang dapat diterima. Hingga pada jarak terujung yaitu 12 meter, data tidak dapat diterima sama sekali.

7 Pengujian Delay Sensor No. Sensor 1 Sensor 2 (3, 15)*13ms (4, 16)*17ms 1 39ms 68ms 2 52ms 85ms 3 65ms 102ms 4 78ms 119ms 5 91ms 136ms 6 104ms 153ms 7 117ms 170ms 8 130ms 187ms 9 143ms 204ms ms 221ms ms 238ms ms 255ms ms 272ms Tabel 4 Pengujian Delay Sensor Pada tahap ini dilakukan untuk menentukan delay sensor yang dibutuhkan. Delay sensor yang digunakan harus seminimal mungkin, guna untuk mendapatkan hasil mendekati real time. Untuk tahap awal, dilakukan pencarian data dari kecepatan data yang dikeluarkan oleh sensor MQ6, sehingga didapatkan hasil yaitu 22 ms. Selanjutnya tinggal menentukan delay sensor yang diinginkan dan dipastikan harus diatas 22 ms. Delay sensor pertama, ditentukan dengan nilai interval antara angka 3 sampai 15 dan dikalikan dengan bilangan prima dengan angka 13. Sehingga didapatkan 13 data untuk dijadikan random delay. Delay sensor kedua, ditentukan dengan interval antara angka 4 sampai 16 dan dikalikan dengan bilangan prima angka 17. Digunakan bilangan prima, karena agar perkalian yang didapatkan dari kedua delay sensor tersebut tidak ada yang sama. Dapat dilihat dari data tersebut, pada saat sensor MQ6 mendeteksi terjadinya kebocoran gas LPG dengan range delay 39ms 272ms, maka sudah dapat diperhitungkan waktu dari sensor gas MQ6 mendeteksi sampai program Gas Leak Monitor memberikan warning adalah kurang dari 1 detik.

8 Pengujian Keadaan Gas Minimum sampai Maksimum Value Gambar 5 Pengujian Keadaan Gas Minimum sampai Maksimum Pada grafik diatas, terlihat data yang didapatkan dari sensor MQ6 stabil diantara nilai 200 sampai detik ke 21. Pada kondisi ini dinyatakan sedang tidak terdapat gas yang bocor. Pada saat gas bocor, di detik ke 22 langsung meningkat nilainya secara signifikan dan didapatkan nilai stabil pada nilai 900. Sehingga pada nilai 900 dapat dinyatakan sedang terjadi kebocoran gas. Hasil dan Bahasan Dibawah ini adalah hasil dari percobaan yang telah dilakukan dengan Gas Leak Monitor. Gambar 6 Tampilan Gas Leak Monitor Pada gambar diatas adalah setelah arduino yang terhubung dengan modem RF receiver disambungkan secara komunikasi serial melalui port usb yang terdapat pada arduino dan komputer. Terlihat bahwa pada ruang 1 memiliki status dengan kotak berwarna netral, yaitu pada ruangan tersebut artinya tidak terdapat

9 kebocoran gas LPG. Sebaliknya pada ruang 2 memiliki status dengan kotak berwarna merah, yaitu pada ruang tersebut artinya sedang terjadi kebocoran gas LPG. Simpulan dan Saran Setelah sistem ini didapatkan hasil dari pengujian dan pengambilan data, Sistem Gas Leak Monitor ini dapat bekerja dengan baik, seperti pada pengujian kalibrasi sensor gas MQ6 dengan sensor gas Jikimi, dapat dilihat sensor gas MQ6 dapat mengimbangi kecepatan respon dari sensor gas Jikimi. Untuk Jarak yang dapat dicapai pada ruang terbuka, Gas Leak Monitor ini dapat mencapai jarak kurang lebih 18 meter dan pada ruang tertutup 3 meter untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Pada tahap pengujian delay sensor, dapat dilihat Gas Leak Monitor ini dapat mendeteksi kebocoran gas kurang dari 1 detik. Adapun saran-saran yang dapat diberikan untuk membuat sistem ini menjadi lebih baik lagi yaitu dengan menambahkan data logging ke database untuk menyimpan data sensor MQ6 dan dapat dicatat waktunya. Referensi 1. Oxer, J.& Blemings, H. (2009).Practical Arduino: Cool Projects for Open Source Hardware:Apess. 2. Banzi, Massimo.(2009). Getting Started with Arduino. Amerika: O'Reilly. 3. Budiharto, Widodo. (2005). Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler. Jakarta: Elex Media Komputindo. 4. Kadir, Abdul. (2001). Pemrograman C++. Yogyakarta: Andi Offset. 5. Blanchette, Jasmin. Mark,Summerfield (2006), C++ GUI Programming with Qt4. San Francisco: Prentice Hall. 6. Andrianto, H. (2008). Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA328 Menggunakan Bahasa C (Codevision AVR). Jakarta: Informatika diakses pada 5 April diakses pada 10 April diakses pada 17 April diakses pada 17 April diakses pada 28 Agustus 2013