Vol. I, No. 1 April 2015 ISSN PENDETEKSI DAN PENGAMAN KEBOCORAN GAS LPG BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA 16. Habibullah.

Transkripsi

1 Vol. I, No. 1 April 2015 ISSN PENDETEKSI DAN PENGAMAN KEBOCORAN GAS LPG BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA 16 Habibullah Abstract LPG gas leak detection and safety ATmega16 Microcontroller-based is using TGS 2610 sensor is used to detect leakage of LPG gas. This appliance is equipped with a buzzer and LCD as indicator in case of leakage, servo motor serves to close the valve on the gas hose and fan will blow the gas out of the room. Sensor on this tool can detect a leak of gas in 2,5 second which placed 3 cm from source of the leak. This sensor works with 1,9 volt output voltage, the greater concentration of the gas that comes out, greater the output voltage of the sensor. this tool work according to the designed parameters of each component in the circuit. To get a better setting, servo motor speed needs to be considered based on the volume of gas that comes out. Keywords: Atmega 16 Microcontroller, Sensor TGS 2610, LCD, Buzzer, 12 volt DC Fan and Servo Motors Pendahuluan Kebocoran gas LPG membuat orang yang ragu meninggalkan rumah karena tidak memiliki alat pendeteksi dan pengaman yang dilengkapi dengan indikator peringatan. Dalam kondisi ini bisa saja terjadi hal-hal yang tidak diinginkan seperti kebakaran yang disebabkan oleh kebocoran gas LPG (Liquefied Petroleum Gas). Oleh karena itu diperlukan alat yang dapat mendeteksi dan mengamankan apabila terjadi kobocoran gas. Ini sangat berguna karena dapat memberikan peringatan kepada pemilik rumah apabila ada gas yang bocor dan dan dapat langsung diamankan sehingga pemilik rumah terhindar dari bahaya kebakaran. Pada penelitian ini dibuat suatu alat yang dapat mendeteksi dan mengamankan apabila terjadi kebocoran gas LPG. Sistem ini menggunakan Atmega 16 sebagai pengontrol untuk semua sistem dan untuk mendeteksi adanya gas LPG digunakan sensor TGS Apabila sensor mendeteksi adanya gas, maka mikrokontroler akan memberikan perintah ke buzzer dan kipas untuk aktif, motor servo untuk menutup dan pada LCD akan tampil tulisan berbahaya dan konsentrasi gas yang keluar dalam satuan ppm. Buzzer dan LCD berfungsi untuk memberikan peringatan kepada pemilik rumah, sedangkan motor servo berfungsi untuk mengamankan apabila ada gas yang bocor dengan cara menutup katup pada selang gas dan kipas akan menghembuskan gas keluar dari ruangan. Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah dapat mengaplikasikan mikrokontroler sebagai pengontrol sistem kebocoran gas LPG, dapat mengaplikasikan sensor TGS 2610 sebagai pendeteksi adanya kebocoran gas LPG dan dapat mengaplikasikan motor servo untuk mengamankan apabila terjadinya kebocoran gas LPG. Gas LPG LPG merupakan gas yang diproduksi oleh kilang minyak dan Kilang gas, yang terdiri dari 99% campuran gas propana (C 3H 8) dan butana (C 4H 10) dan 1% gas pentana (C 5H 12) yang dicairkan. Masa jenis LPG lebih berat dari udara dengan berat jenis sekitar 2.01 dan tekanan uap LPG cair dalam tabung sekitar Kg/cm2. Komposisi gas propana (C3H8) dan butana (C4H10) adalah 30 : 70. Zat mercaptane ditambahkan ke LPG untuk memberikan bau yang khas, sehingga kebocoran gas dapat dideteksi dengan cepat. Gas LPG mempunyai sifat dan kelakuan yang sangat berbahaya karena mudah terbakar atau mudah meledak. Pendeteksi Dan Pengaman Kebocoran Gas Lpg Berbasis Mikrokontroler Avr Atmega 16 (Habibullah) 39

2 Elpiji akan terbakar atau meledak apabila memenuhi 3 unsur yang disebut dengan Segitiga Api yaitu: 1. Hydrocarbon (BBM atau BBG) 2. Oxigen (terdapat di dalam udara yang kita hirup untuk bernafas) 3. Panas atau api (korek api, pematik, loncatan bunga api, dan elektrik statis) Mikrokontroler Atmega 16 Atmega 16 merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving, ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial. Sensor TGS 2610 Figaro TGS2610 (Tin Oxide Gas Sensor 2610) adalah sebuah sensor kimia atau sensor gas seperti ethanol, hidrogen, methana isobutana/propana. Sensor ini mempunyai resistansi Rs yang akan berubah bila terkena gas dan mempunyai sebuah pemanas (heater) yang digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasi udara luar. Sensor ini mempunyai sensitivitas yang sangat tinggi terhadap propana dan butana. dari gas LPG maka semakin kecil resistansinya dan sebaliknya. Motor Servo Motor servo adalah sebuah motor DC dengan sistem umpan balik tertutup dimana posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor Servo yang digunakan adalah motor servo jenis standar. Motor servo dikendalikan dengan cara mengirimkan pulsa yang lebar pulsanya bervariasi, biasanya lebar pulsanya sebesar 20mS. Lebar pulsa inilah yang menyebabkan motor servo ini bergerak. Apabila pulsa yang dikirim ke servo kurang dari 1,5 ms, servo akan berputar counterclockwise menuju posisi tertentu dari posisi netral. Sedangkan apabila pulsa yang diberikan lebih dari 1,5 ms, maka servo akan berputar clockwise. METODE PENELITIAN Diagram Blok Sistem Pada perancangan alat ini, sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar 3 dibawah ini. Gambar 1 Bentuk Fisik Sensor TGS 2610 Spesifikasi dari sensor ini dapat mendeteksi gas Butana dan LPG dalam range ppm. Sensor ini membutuhkan nilai pemanas sebesar 56mA. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan gas terhadap resistansi dari sensor tersebut. Semakin besar kandungan 40 JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional), Vol. I, No. 1 April 2015

3 Vol. I, No. 1 April 2015 ISSN Sensor Gas TGS 2610 Mikrok ontroller AVR ATME GA 16 Push Botton Manual Motor Servo LCD Tabung Gas Tombol Start Driver Kipas DC Driver Buzzer Gambar 2. Diagram Blok Sistem Prinsip kerja alat ini adalah apabila tombol start ditekan, maka sensor, mikrokontroler akan aktif dan katup motor servo akan membuka. Pada dasarnya yang dibaca oleh sensor bukan cairan gas LPG, tetapi gas yang terkandung di dalam cairan LPG tersebut. Jika sensor membaca kadar kandungan gas, maka sensor akan mengeluarkan output berupa tegangan. Tegangan tersebut masuk ke rangkaian signal conditioning ADC (Analog Digital Converter) kemudian diproses mikrokontroller. Jika sensor telah mendeteksi bahwa di dalam ruangan tersebut terdapat gas, maka mikrokontroler akan memprosesnya. Mikrokontroler akan memberikan perintah kepada motor servo untuk menutup katupnya sehingga gas tidak akan keluar, menghidupkan kipas yang berfungsi menghembuskan gas ke ruang terbuka, memberikan tanda bahaya dengan mengaktifkan buzzer dan LCD (Liquid Crystal Display) yang akan menampilkan tulisan BERBAHAYA dan jumlah kandungan gas LPG bocor yang terdeteksi dalam satuan ppm. Perancangan Hardware Rangkaian Sensor TGS 2610 Rangkaian dasar untuk aplikasi terlihat pada gambar 3. Dimana pada gambar tersebut sensor membutuhkan 2 buah tegangan input, yaitu Tegangan Pemanas (VH) sebesar 5 volt DC dan Tegangan Rangkaian (VC) sebesar 5 volt DC juga. Tegangan Pemanas ini digunakan untuk mengintegrasi agar bisa mempertahankan elemen sensor pada suhu tertentu. Gambar 3 Rangkaian Sensor TGS Rangkaian Motor Servo Motor servo yang digunakan memiliki rentang nilai pulsa yaitu ms. Untuk memutar motor servo searah dengan jarum jam atau untuk membuka katup diberi nilai pulsa sebesar 2200 ms. Sedangkan untuk memutar motor servo berlawanan arah jarum jam atau untuk menutup katup diberi nilai pulsa sebesar 1300 ms dan delaynya 20 ms. Untuk pengujian motor servo ini tidak dapat dilakukan secara Pendeteksi Dan Pengaman Kebocoran Gas Lpg Berbasis Mikrokontroler Avr Atmega 16 (Habibullah) 41

4 menual, harus dibuat program tersendiri yang akan didownloadkan ke mikrokontroller. Rangkaian Kipas dan Buzzer Buzzer yang digunakan diberi tegangan maksimum, sehingga suara buzzer ini akan terdengar sejauh lebih dari 10 meter. Untuk mengendalikan kipas tidak dapat langsung dikendalikan oleh mikrokontroler, tetapi harus memakai driver terlebih dahulu. Pada saat relay bekerja maka tegangan 12V DC akan disalurkan dan apabila terjadi kobocoran gas, kipas akan aktif dan mengontrol Exhaust agar gas yang terdapat dalam box tabung gas dapat terbuang keluar. Gambar 4 Rangkaian Driver Buzzer dan Kipas Perancangan software Pada perancangan software, bahasa pemprograman yang digunakan adalah bahasa C, sedangkan compiler pada mikrokontroler menggunakan Code Vision AVR. Berikut ini merupakan Flowchart Sistem secara keseluruhan. START INITIALISASI PORT INPUT SENSOR TGS 2610 KIRIM DATA KE LCD NILAI PPM SENSOR >=85 T Y Y TUTUP(); BUZZER AKTIF; DELAY KIPAS AKTIF; BUKA(); BUZZER TIDAK AKTIF; DELAY KIPAS TIDAK AKTIF; lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" BERBAHAYA! "); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" NORMAL "); STOP 42 JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional), Vol. I, No. 1 April 2015

5 Vol. I, No. 1 April 2015 ISSN Gambar 5. Flowchart Sistem Secara Keseluruhan HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Sensor TGS 2610 Pengujian terhadap sensor ini dilakukan dengan cara memberikan gas LPG ke sensor, setelah sensor bekerja tegangan keluarannya dapat diukur. Pada saat keadaan normal, output sensor TGS 2610 sebesar 1,10 volt pada konsentrasi gas 60 ppm. Tabel 1 Hasil Pengujian dan Pengukuran Tegangan Keluaran No Pengujian Sensor Besarnya Tegangan (Volt) 1 Dalam keadaan normal, belum ada gas yang terdeteksi 2 Sudah ada gas yang terdeteksi Pada saat keadaan normal nilai resistansi sensor sangatlah besar karena belum terdapat kandungan gas LPG di udara. Berdasarkan data hasil pengukuran di atas, nilai resistansi sensor dan konsumsi daya oleh sensor dapat dihitung menggunakan rumus :...(1.1) Keterangan : Vc : Tegangan Masuk (volt) Vout: Tegangan keluaran Sensor (volt) R L : Resistansi Beban (Ω) Rs : Resistansi Sensor (Ω) Jumlah gas yang Keluar (Ppm) Nilai Rs yang terukur (KΩ) 1, ,64 4, ,68 4, ,43 3, ,21 2, ,92 1, ,69 Pengujian ADC ADC merupakan bagian yang memiliki peranan penting, karena berfungsi untuk mengkonversi tegangan keluaran sensor yang berupa data analog menjadi data digital. Keluaran dari ADC berupa data 8 bit bilangan biner yang berlogika 1 atau 0. Berikut ini merupakan tabel hasil perhitungan nilai ADC : Tabel 2 Hasil Perhitungan ADC Nilai Tegangan Output Sensor 4,32 V Output Desimal 132 Output Biner Output Hexa 84 Keterangan : Ps Vc V RL Rs...(1.2) : Daya Sensor (watt) : Tegangan Masuk (volt) : Tegangan Keluaran (volt) : Resistansi Sensor (Ω) Setelah resistansi sensor dihitung, gas apa yang dikandung oleh LPG dapat diketahui dengan cara membandingkan antara resistansi gas dengan resistansi udara. Hasil perbandingan ini dapat digambarkan dalam bentuk grafik, berikut ini merupakan grafik karakteristik sensor. Untuk mengkonversikan nilai ADC dapat digunakan rumus berikut:...(1.3) Keterangan : Vin : Tegangan Masukan (volt) Vref : Tegangan Referensi (volt) PENUTUP Kesimpulan Setelah melakukan pengujian hardware, software, dan menganalisa Rangkaian Pendeteksi dan Pengaman Kebocoran Gas LPG Menggunakan AVR Atmega 16, maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut: Pendeteksi Dan Pengaman Kebocoran Gas Lpg Berbasis Mikrokontroler Avr Atmega 16 (Habibullah) 43

6 a. Alat pendeteksi dan pengaman kebocoran gas LPG berbasis mikrokontroler AVR Atmega 16 ini dapat mendeteksi adanya gas LPG pada saat konsentrasi gas lebih dari 85 ppm. b. Kemampuan sensor untuk mendeteksi kebocoran gas LPG dipengaruhi oleh jarak antara sensor dengan titik kebocoran. Sistem ini mendeteksi adanya kebocoran gas dalam waktu 2,5 detik yang diletakkan 3 cm dari titik kebocoran dan sensor akan bekerja apabila tegangan keluaran 1,9 volt. c. Prinsip kerja motor servo yaitu motor servo akan menutup apabila diberi pulsa sebesar 1300 ms dan akan membuka apabila diberi pulsa sebesar 2200 ms. Ogata, Katsuhiko Teknik Kontrol Automatik Jilid 1 Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga. Setiawan, Afrie Mikrokontroler ATMEGA 8535 dan ATMEGA 16 menggunakan BASCOM AVR. Yokyakarta: Andi. Taufik Prinsip Kerja Sensor Gas LPG. 12/pengertian-adcdac.html. Diakses 7 Juli Zaid, Nofriandi Pendeteksi Kebocoran Gas Elpiji dengan Sensor TGS 2610 Menggunakan Mikrokontroler. Skripsi. Universitas Andalas. DAFTAR PUSTAKA Adrianto, Heri Pemprograman Mikrokontroler AVR ATMEGA 16 Menggunakan Bahasa C (Code Visison AVR). Bandung: Informatika Bandung. Fahmizal Sensor Gas LPG TGS /02/26/sensor-gas-lpg-tgs-2610/. Diakses 7 juli Farid, Bony M Pendeteksi dan Pengaman Kebocoran Gas LPG Butana Berbasis Mikrokontroler Melalui SMS sebagai Media Informasi. Skripsi. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Hadi, Mokh. Sholihul Mengenal Mikrokontroler AVR ATMEGA 16. Ilmu Komputer.com. Diakses 6 Juli 2012 Heryanto, M. Ary Pemprograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMEGA Yokyakarata: Andi. Hermanto, Heri Pemprograman Mikrokontroler AVR ATMEGA 16 Menggunakan Bahasa C (Code Vision AVR). Bandung: Informatika Bandung. 44 JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional), Vol. I, No. 1 April 2015