1 Prototype Perangkat Detector Kebocoran Gas LPG berbasis Arduino (ATMEGA328) Andhy Suyatno; Primayudha Adi Nugraha; Rudy Susanto 1 andhysuyatno@gmail.com primayudha.adinugraha@gmail.com Jurusan Jurusan Sistem Komputer,Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Bina Nusantara Jln. K.H. Syahdan No.9, Kemanggisan, Palmerah, Jakarta Barat 11480 1 rsusanto@binus.edu ABSTRACT Leak Detector LPG Gas in particular on the market today can only detect if there is a leak area only. Another important factor regarding prevention or factors to minimize the danger of fire / explosion due to gas leaks are rare to come by and despite its use is still too complex, and the use of communication to the user actuator systems still exist, therefore the author seeks to make Leak Detector gas (LPG). By using the Arduino Uno is already integrated with the ATmega328 microcontroller and using sensor QM-NG1 as the primary sensor for gas detection, as well as sensor LM35 temperature sensor for indoor gas leak detectors are not only capable of detecting a leak but was able to prevent fires bank tube gas by using actuators that existing in the system as an additional feature of this tool. This tool has been tested and successfully detected the gas and turn the features of existing actuators. Keywords: Leak Detector LPG ABSTRAK Alat Pendeteksi Kebocoran Gas khususnya Gas LPG yang ada di pasaran saat ini hanya dapat mendeteksi apabila ada kebocoran didaerah tertentu saja. Faktor penting lain mengenai pencegahan ataupun faktor untuk meminimalisasi bahaya kebakaran / ledakan gas akibat dari kebocoran tersebut masih jarang didapat dan walaupun ada penggunaannya masih terlalu kompleks, serta penggunaan sistem aktuator komunikasi ke user masih belum ada oleh karena itu penulis berupaya untuk membuat alat perangkat Detector Kebocoran Gas (Gas LPG). Dengan menggunakan sistem Arduino Uno yang sudah terintegrasi dengan microcontroller Atmega328 serta menggunakan Sensor QM-NG1 sebagai sensor utama untuk pendeteksi Gas, serta sensor LM35 sebagai sensor temperatur untuk ruangan alat pendeteksi kebocoran Gas ini tidak hanya mampu mendeteksi kebocoran tetapi mampu mencegah terjadinya kebakaran ataupu meledaknya tabung gas dengan menggunakan aktuator yang sudah ada sebagai fitur tambahan dalam sistem alat ini. Alat ini telah di ujicoba dan berhasil mendeteksi Gas dan menghidupkan fitur aktuator yang ada. Kata Kunci: Pendeteksi Kebocoran Gas LPG
2 PENDAHULUAN Sejak abad ke-20 inovasi di dalam teknologi instrumentasi dan kendali berkembang dengan cepat, hal ini selaras dengan perkembangan karakteristik masyarakat yang memiliki mobilitas tinggi yang menginginkan layanan yang fleksibel, mudah, memuaskan, efisien, dan aman tak terkecuali di bidang industry, [1]. [2]. [3]. Hasil dari data pengamatan kami terhadap sistem yang sudah dibuat sebelumnya menjelaskan sistem pendeteksi kebocoran gas yang sudah ada hanya memiliki fitur indikator terhadap adanya indikasi kebocoran Gas LPG, selain itu masih banyak kekurangan fitur khususnya dalam segi pengamanan dalam hal ini sistem aktuator. Sebagai contoh sistem yang dibuat oleh Tias Harfiansyah Akbar [4]. Penelitian ini dibuat sistem yang mampu mendeteksi jika terjadi kebakaran indikasi tersebut biasanya ditandai dengan adanya perubahan suhu yang melebihi suhu normal dan terdapat kepulan asap sedangkan sistem akan mendeteksi kebocoran gas yang ditandai dengan terdeteksinya gas LPG yang memenuhi ruangan dan kepekatan dari gas LPG tersebut melebihi ambang batas dalam sutau ukuran ruangan tertentu. Selain itu penulis juga membandingkan dengan produk yang sudah ada dipasaran, khususnya produk yang sudah ada di Indonesia. Adanya alat ini diharapkan resiko kebakaran akibat kebocoran gas LPG dapat ditekan seminim mungkin. Sistem Aplikasi dalam pembuatan alat pendeteksi kebocoran ini menggunaka Arduino UNO berbasis ATMEGA328 sebagai controller utama dalam sistem tersebut, menggunakan DFR0049(MQ-NG1) sebagai sensor Gas LPG dan LM35 sebagai fitur tambahan untuk mengecek suhu di suatu ruangan, serta konektifitas PC dan Modem untuk bisa mengirim SMS dengan System Pendeteksi Kebocoran Gas LPG. METODE Pada penelitian ini menggunakan 2 sensor yaitu sensor LM35 sebagai sensor suhu dan QM-NG1 sebagai sensor Gas LPG, Data yang dihasilkan pada LCD adalah nilai yang didapatkan dari sensor suhu dan sensor Gas yang ada dalam sistem tersebut yang sudah terlebih dahulu mengalamai kalibrasi oleh mikrokontroller, data nilai yang didapat dari sensor suhu dan sensor gas tersebut akan tersimpan di data logger, sebagai penyimpan datadata yang diterima. Sistem aktuator yang dirancang akan bekerja apabila kondisi dari data yang didapat telah memenuhi syarat kondisi yang telah ditentukan sebelumnya. Metodologi yang digunakan pada penelitian ini adalah studi kepustakaan dan penelitian lapangan. Studi kepustakaan dilakukan dengan cara membaca buku-buku,dan artikel- artikel yang mendukung yang berhubungan dengan masalah-masalah yang ada dalam merancang pendeteksi kebocoran Gas LPG, seperti artikel dari internet, buku literatur, data sheet [10] dan sumber-sumber lainnya. pengembangan sistem ini bertujuan untuk menghindari terjadinya ledakan atau kebakaran akibat dari kebocoran gas LPG.
3 RANCANGAN SISTEM Gambar 1 Blok Diagram System yang berjalan Sistem utama pada perangkat pendeteksi kebocran gas LPG ini diatur oleh Arduino yang didalamnya terintegrasi oleh mikrokontroller, Input mikrokontroller ini dapat di peroleh dari sensor LM35 yang berfungsi sebgai sensor suhu, sedangkan untuk sensor Gas LPG penulis menggunakan sensor QM- NG1 untuk mendapatkan kepekatan Gas LPG yang terdeteksi. Data dari sensor tersebut akan ditampilkan nilainya pada LCD dan Monitor Komputer serta data-data tersebut dapat tersimpan secara otomatis dalam SD-CARD sebagai data logger sehingga jika kita ingin melihat data-data yang terekam kita bisa mengakses SD-Card yang sudah terisi data tersebut. Ketika Keadaan Suhu menjadi terlalu tinggi, dan telah mencapai batas diatas normal atau kepekatan dari Gas LPG yang keluar karena bocor di suatu tempat sudah melebihi ambang normal maka sistem aktuator yang sudah dirancang seperti sirine, alarm, rotary lamp, dan fan/exhaust akan berjalan sampai suhu atau kepekatan gas LPG kembali dalam keadaan normal, selain itu sistem modem GSM akan mengirim SMS secara otomatis yang berisi peringatan kebocoran gas LPG atau suhu ruangan diatas normal serta mengirim data nilai dari Kadar Gas LPG dan suhu ke user, dan juga terdapat sistem pemutusan arus listrik secara otomatis di suatu ruangan tersebut jika terjadi kebakaran ataupun kebocoran
4 gas LPG yang sebelumnya telah di konfigurasi panel kelistrikannya di ruangan tersebut dengan sistem pendeteksi kebocoran gas ini. Selain itu kita juga dapat memonitoring kondisi kepekatan dan suhu di ruangan yang telah dipasangi sensor ini melalui PC dengan Serial Monitor yang didapat dari software arduino UNO. Rangkaian Keseluruhan Gambar 2. Hasil Rangkaian Sistem Gambar 2 menunujukkan hasil dari rangkaian sistem keseluruhan, dari prototype perangkat detector kebocoran gas LPG berbasis Arduino (Atmega328). Sistem aktuator yang ada seperti sirine, rotary lamp, fan, GSM module, dan pemutusan otomatis aliran arus listrik berfungsi sebagai fitur keamanan jika terjadi indikasi bahaya kebocoran gas LPG. HASIL DAN PEMBAHASAN
5 1.Pengujian Pembacaan Sensor Gas LPG dengan jarak tertentu Tabel 1 Hasil Pengujian Sensor Gas LPG terhadap Jarak Percobaan Jarak Gas Terukur (mg) 1 10 cm 38.375 ppm 2 20 cm 34.500 ppm 3 40 cm 32.000 ppm 4 60 cm 28.750 ppm 5 100 cm 19.000 ppm 6 120 cm 8000 ppm 7 140 cm 6800 ppm 8 150 cm 6500 ppm 9 160 cm 5000 ppm 10 200 cm 5000 ppm Pengambilan data percobaan diatas bertujuan untuk melihat seberapa jauh jarak deteksi sensor Gas LPG terhadap sumber Gas LPG yang bocor, Hasil Pengambilan data di tabel 1 diambil dengan cara memberikan Keluaran Gas LPG yang sama kadar tekanannya yaitu ± 40.000 ppm setiap percobaan. Dari tabel percobaan diatas bisa dijelaskan, bahwa sensor Gas LPG bisa mendeteksi dengan jarak efisien ± 1 meter, lebih dari itu daya deteksi sensor kurang maksimal kinerjanya. 2. Pengujian Akurasi Pengukuran Gas LPG Tabel 2 Data Akurasi Pengukuran Gas LPG Percobaan Kadar Gas disemprot (PPM) Data yang terbaca (PPM) 1 ±62200 ppm ±61250 ppm 1.5 2 ±54320 ppm ±53800 ppm 0.95 3 ±51980 ppm ±49970 ppm 0.99 Kesalahan (%)
6 4 ±43228 ppm ±42997 ppm 0.5 5 ±39430 ppm ±38890 ppm 1.3 6 ±35400 ppm ±35187 ppm 0.6 7 ±29770 ppm ±29590 ppm 0.6 8 ±24190 ppm ±23989 ppm 0.8 9 ±20230 ppm ±19967 ppm 1.3 10 ±11213 ppm ±10989 ppm 1.9 P engambilan data percobaan diatas bertujuan untuk melihat seberapa bagus tingkat akurasi deteksi sensor Gas LPG terhadap sumber Gas LPG yang bocor, hasil Pengambilan data di tabel.2 diambil dengan cara memberikan Keluaran Gas LPG yang kadar tekanannya telah diukur sebelumnya dan sistem akan membaca gas LPG tersebut dan akan ditampilkan di LCD. Dari tabel percobaan diatas bisa dijelaskan, bahwa tingkat akurasi sensor Gas LPG sangat tinggi, dan memiliki kesalahan rata-rata data sangat keci yaitu ± 1,1 % 3. Pengujian sensor Gas LPG terhadap Waktu Tabel 3 Respon waktu sensor LPG Percobaan Tekanan Gas yang di semprot Luas Ruangan tempat penyemprotan Waktu terdeteksi hinggaa mencapai batas tidak normal Waktu Gas Habis (tidak ada kadar gas ) 1 ± 60.000 ppm 2,5m x 2,5 m 7 detik 20 detik 2 ± 50.000 ppm 2,5m x 2,5 m 7 detik 20 detik 3 ± 45.000 ppm 2,5m x 2,5 m 5 detik 20 detik 4 ± 40000 ppm 2,5m x 2,5 m 5 detik 20 detik 5 ± 30.000 ppm 2,5m x 2,5 m 5 detik 10 detik 6 ±25.000 ppm 2,5m x 2,5 m 3 detik 10 detik 7 ±20.000 ppm 2,5m x 2,5 m 2 detik 10 detik 8 ±15.000 ppm 2,5m x 2,5 m 2 detik 8 detik 9 ±13.000 ppm 2,5m x 2,5 m 2 detik 8 detik 10 ±10.000 ppm 2,5m x 2,5 m 2 detik 5 detik P
7 engambilan data percobaan diatas bertujuan untuk melihat seberapa cepat respon sensor dalam mendeteksi adanya gas LPG, selain itu pengujian ini juga bertujuan untuk melihat seberapa cepat efisiensi sistem aktuator exhaust dalam penyerapan gas LPG untuk dikeluarkan di suatu ruangan di banding dengan tanpa menggunakan sistem aktuator. Selain pengambilan respon waktu sensor, di dalam tabel 3 menjelaskan seberapa besar efisiensi waktu dari penyerapan gas LPG menggunakan sistem aktuator Exhaust dengan tanpa menggunakan sistem aktuator Exhauts, dari data diatas bisa dilihat dengan adanya sistem aktuator Exhaust Penyerapan gas buang LPG bisa lebih cepat ±15 detik di banding dengan tanpa menggunakan sistem aktuator exhaust. 4 Pengujian Sistem Aktuator Tabel 4.Hasil sitem aktuator keseluruhan berjalan dengan benar Percobaan Temperatur suhu Ruangan Kadar Gas LPG Aktuator Hexaust Sirine Rotary Lamp SMS Pemutusan arus Listrik 1 26 C 6700 ppm No no No No No 2 26 C 12000 ppm No no No No No 3 27 C 17000 ppm No no No No No 4 32 C 23000ppm Yes yes Yes yes Yes 5 32 C 26000ppm Yes yes Yes yes Yes 6 51 C 15000ppm Yes yes Yes yes Yes 7 43C 21000 ppm Yes yes Yes yes Yes 8 28 C 20000 ppm Yes yes Yes yes Yes 9 29 C 7000ppm No no No No No
8 Gambar 2.Tampilan hasil pengiriman peringatan Gas Bocor atau kebakaran dengan SMS Pengujian diatas menjelaskan dengan kondisi tertentu berdasarkan parameter kondisi yang sudah ditetapkan untuk tekanan gas LPG terdeteksi > 20000 ppm atau suhu ruangan > 45 o C sistem aktuator akan berjalan. Dilihat dari hasil tabel 4 bisa disimpulkan bahwa sistem aktuator yang terpasang dalam sistem bekerja sesuai dengan yang diharapkan. 5. Pengujian Akurasi sensor Suhu LM35 Sensor suhu LM 35 merupakan sensor suhu yang digunakan peneliti untuk melihat suhu yang ada di dalam alat penetas telur, cara peneliti untuk mengujinya sensor LM35 adalah dengan mengukur output LM35 dengan menggunakan multimeter kemudian membandingkan nilainya dengan nilai yang ada pada lcd yang merupakan hasil konversi oleh microcontroller serta membandingkannya dengan suhu hasil bacaan alat ukur temperature. Peneliti menggunakan alat ukur temperature digital yang sudah dikalibrasi. Tabel 5 Hasil Akurasi Sensor Output Suhu Setelah Suhu Bacaan Kesalahan Sensor(Volt) Konversi( 0 C) Alat Ukur % ( 0 C) 0.25 25.5 25 0.9 0.28 28.3 28 0.7 0.31 31 31 0.8 0.34 34.5 34 0.8 0.38 38.2 38 0.6 0.39 39.1 39 0.8
9 Rata-rata suhu hasil konversi microcontroller = Jumlah suhu hasil konversi microcontroller / banyak data Kesalahan = Perbedaan suhu hasil konversi microcontroller dan suhu alat ukur / rata- rata suhu hasil bacaan alat ukur x 100% Kesalahan = (32.8-32.5) / 32.5 x 100% Kesalahan = 0.923% Berdasarkan hasil tabel 5, selisih pembacaan nilai suhu rata-rata antara instrument dengan kalibrator hanya 0,923%, selisih pembacaan rata-rata temperatur 0,3 0 C. SIMPULAN Dari penelitian ini menghasilkan beberapa simpulan sebagai berikut Sistem yang dibuat memilki daya serap gas LPG dengan optimal kurang dari 1 meter, hal tersebut telah dibuktikan dengan 10 kali percobaan.pertama sistem pendeteksi gas LPG memiliki tingkat akurasi yang baik, dengan kesalahan data hanya sekitar 1,1%, serta tingkat akurasi suhu ruangan yang baik dengan kesalahan data hanya 0,9 % dengan pengujian masing-masing diambil sampling 10 kali percobaan. Kedua sistem aktuator seperti exhaust, sirine, rotary lamp, Modul Gsm untuk pengiriman sms otomatis ke user, serta pemutusan aliran lisrik sementara berjalan sesuai dengan sistem yang dibuat.ketiga Fitur data logger sebagai penyimpan data berjalan dengan baik dan menyimpan data secara real time.
10 Daftar Pustaka 1. Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral, 2012, Konversi Gas LPG. Ganesha Prima. Jakarta 2. http://pertamina.com/2010/07/17/tips-mencegah-meledaknya-tabung-elpiji-lpg-pertamina 3. Ito Sumardi.2010. Gas LPG Untuk Masyarakat. Salemba Medika. Jakarta 4. Akbar, Harfiansyah.2010.Pendeteksi Kebocoran Tabung Gas Dengan Menggunakan Sensor Gas Figarro TGS 2610 Berbasis Mikrokontroler AT89S52. Universitas Gunadharma. Jakarta 5. Tias Harfiansyah Akbar. Pendeteksi Kebocoran Tabung Gas LPG dengan Menggunakan Sensor Gas Figarro TGS 2610 Berbasis Mikrokontroller AT89S52. E-Journal Komputer. Edisi : 8 Mei 2012. 2012 6. www.arduino.cc/arduino description/board uno( januari 2012) 7. www.datasheet.com/lm_35/description 8. Jan Axelson. (2007). Serial Port Complete. Second Edition. Madison: Lakeview Research LLC 9. Andrianto, H. (2008). Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA328 Menggunakan Bahasa C (Codevision AVR). Jakarta: Informatika 10. Datasheet. 2012. ALL DATA SHEET http://www.alldatasheet.com/