DETEKSI KEBOCORAN GAS LPG BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega8535 Rusgianto
Abstract. An electronic system based on Atmega8535 microcontroller for detecting LPG gas has been done. The system was employed a gas sensor, a temperature sensor DS18S20, Op-amp LM358, IC voice ISD25120, a microcontroller, and LCD display. The microcontroller was programmed with Basic program that suitable for the device. The system was supported a gas sensor and a temperature sensor to get the main signal the gas available on air surrounded gas tube and temperature condition. All of the system was controlled by microcontroller. The signal from the microcontroller is send to LCD and IC vice ISD 25120. It was concluded that the system work well well since the all parameter were displayed on monitor simultaneously. Keywords: ATMega8535, sensor DS18S20, ISD25120
PENDAHULUAN
Tabung gas tiga kilogram subsidi
Kebakaran akibat kebocoran gas
pemerintah
dibuat
lebih
sederhana
tabung
gas
nonsubsidi
LPG sering terjadi sekarang ini, disaat
dibanding
pemerintah sedang memperkenalkan
termasuk
program pengalihan minyak ke gas,
pengaman tabung ini berupa karet
yang
peluncuran
penyekat yang mudah lepas tanpa ulir.
tabung gas tiga kilogram pada tahun
Meskipun pemasangan penyambungan
2008-2009. Tabung gas tiga kilograman
selang dari tabung menuju kompor
sering
menggunakan
terkenal
menjadi
dengan
sasaran
penyebab
perangkatnya.
Sistem
konektor
kebakaran pada masa tersebut karena
mudah
jumlah kebakaran hampir 90 persen
karena tidak membutuhkan ulir namun
melibatkan
penyambungan tersebut membutuhkan
tabung
tiga
kilograman.
dilakukan
Jumlah pemilik tabung gas jenis ini
ketelitian
sangat
masyarakat
dipastikan
pelosok karena jenis ini bersubsidi dari
tradisional
pemerintah.
kebanyakan
banyak
hingga
Kebanyakan
pengguna
dan
oleh
regulator pengguna
pengawasan
tidak
bocor.
pengguna
agar Secara
tabung
menggunakan
gas indra
tabung gas ini adalah masyarakat
penciuman untuk mengenal bau gas
kalangan bawah dan awam terhadap
bocor. Cara seperti ini tidak bisa dijamin
perangkat
aman karena indra peciuman manusia
kompor
gas
sebagai
pengganti kompor konvensional.
terbatas untuk mengenal bau gas.
Dosen JurusanTeknik Elektro Universitas Muhammadiyah Jember
80
81 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 10 No. 3, Pebruari 2013 (80 – 89) Kemajuan elektronika
teknologi
bidang
diperlukan adalah sensor gas khusus
teknologi
informasi
untuk gas LPG sehingga tidak mudah
sumbangan
dalam
terganggu oleh gas lain. Unit pengontrol
dan
memberikan
pendeteksian kebocoran gas. Sensor
diperlukan
gas LPG sudah dibuat. Komponen
pengukuran.
elektronika berupa mikrokontroler yang
menggunakan display LCD atau suara
dapat difungsikan berdasarkan suatu
dengan
kebutuhan
terdeteksi.
tertentu,
menanamkan
yaitu
program
di
dengan dalamnya
sebagai unit pengontrol.
untuk
mengatur
Sistem
harapan
agar
sistem penampil
cepat
untuk
Pada penelitian ini, komponen yang digunakan terdiri dari sensor gas,
Sistem pendeteksian kebocoran
sensor
suhu,
unit
pengontrol
dari
gas LPG dalam ruang sekitar tabung
mikrokontroler ATMega8535, op-amp
gas dapat dibuat secara elektronik
LM358,
memerlukan sensor pengenal gas yang
TGS2610 berfungsi sebagai penghasil
bersangkutan.
sinyal utama adanya gas dan sensor
Indikator
hasil
monitor
LCD.
pendeteksian agar dapat mudah dikenali
suhu
perlu
sensor panas untuk pendukung.
ditampilkan
di
monitor
dan
DS18S20
Sensor
digunakan
gas
sebagai
perangkat suara. Perangkat tambahan yang
diperlukan
pengontrol.
Semua
yaitu
perangkat
perangkat
METODE PENELITIAN
yang
Artikel
ini
melaporkan
hasil
yang
berorientasi
pada
terdiri dari sensor, unit pengolah sinyal,
penelitian
unit pengontrol, penampil dan perangkat
perancangan dan pembuatan sistem
suara
dalam
deteksi. Gambar 1 menunjukkan blok
suatu modul yang diletakkan di sekitar
diagram sistem deteksi yang dirancang
tabung gas. Sistem kelistrikan yang
dalam perancangan dan pembuatan
memberikan
sistem pendeteksi kebocoran gas LPG.
semuanya
berasal
daya
sumber
terintegrasi
listrik
rangkaian
arus
searah
dikondisikan terisolasi sehingga aman
Sensor gas LPG
untuk tidak menjadi pemicu kebakaran (Robert
L.
1991).
Dengan
alasan
Sensor gas dimanfaatkan untuk mendeteksi gas LPG menjadi sinyal-
tersebut peneliti membuat suatu sistem
sinyal
pendeteksi kebocoran gas LPG yang
sesuai dengan konsentrasinya. Hambatan
direncanakan untuk pengguna tabung
ini kemudian dirubah menjadi tegangan
gas
yang besarnya tergantung pada nilai
bersubsidi.
Komponen
yang
listrik
(perubahan hambatan)
Rusgianto, Deteksi Kebocoran Gas Lpg.....................82
konsentrasi gas LPG yang berada
Sensor
disekitar
penelitian ini adalah TGS 2610.
sensor (Robert L. 1991).
Sensor Temperatur
digunakan
dalam
ISD2590
ATMega8535 5ransmiter
Sensor gas LPG
yang
Audio Amplifier ifierKawat
LCD Speaker
Gambar 1. Blok diagram rangkaian pendeteksi kebocoran gas Sensor temperatur
Penampil LCD
Sensor temperatur dimanfaatkan untuk
mendeteksi
perubahan
LCD
digunakan
menampilkan hasil
untuk
kerja alat, yaitu
temperatur dan merubahnya menjadi
berupa data tingkat konsentrasi kadar
sinyal-sinyal listrik (tegangan) untuk
LPG di udara yang terdeteksi oleh
mendukung
sensor.
yang
adanya
mengarah
pada
Sensor
temperatur
adalah
DS18S20
sensor
gas
kebakaran.
yang
digunakan
dengan
berupa tegangan. keluaran
kebocoran
keluaran
Kedua sinyal dari gas
dan
Perangkat Suara ISD2590 Divais ISD2590 digunakan untuk memberikan
indikasi
suara
ketika
sensor
adanya terdeteksi. Di dalam devais ini
temperatur diumpan ke mikrokontroler
terdapat memori yang dapat diisi suara
Atmega8535.
sesuai pengalamatannya. Agar dapat bekerja perangkat tambahan berupa pengeras suara (speaker) dan penguat
Rangkaian Mikrokontroler Rangkaian
mikrokontroler
ini
(amplifier) sinyal ditambahkan.
berfungsi sebagai pusat pengendali alat yang di dalamnya sudah dilengkapi
Prinsip Kerja Alat
dengan pengubah analog ke digital
Pada saat sensor mendeteksi
(ADC) sehingga masukannya berupa
gas LPG , maka sinyal keluaran dari
sinyal analog dan keluaran berupa
rangkaian sensor yang masih berupa
sinyal
tegangan analog akan diterima dan
digital.
menggunakan Amega8535.
Rangkaian IC
ini
mikrokontroler
dikondisikan
oleh rangkaian penguat
instrumentasi sinyal untuk selanjutnya
83 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 10 No. 3, Pebruari 2013 (80 – 89) dirubah menjadi data digital oleh dalam
mikrokontroler
di
Atmega8535
yang masukannya berupa tegangan analog.
Variasi
konsentrasi
gas
dikonversi menjadi variasi tegangan. Sinyal ini kemudian mikrokontroler
diterima
bersama
oleh
sinyal
dari
sensor temperatur untuk diolah di dalam mikrokontroler. akan
segera
memberikan
digital hasil olahan periodik
ke
selama
Mikrokontroler
yang
Gambar 2. Rangkaian sensor gas LPG
data bersifat
Agar dapat bekerja, sensor LPG
LCD dan divais suara
kurun
ditentukan
yang
TGS 2442 diberi catu daya tegangan
bahasa
masuk (VC) dan tegangan heater (VH),
pendeteksian
resistansi sensor RS akan turun secara
waktu
di dalam
mikrokontroler.
Hasil
adanya gas ditampilkan di LCD dan di
cepat
perangkat divais suara.
melintasi naik
sehingga
tegangan
yang
tahanan beban ( RL) akan
secara
cepat
pula
kemudian
HASIL DAN PEMBAHASAN
turun sesuai dengan naiknya nilai RS
Pembuatan rangkaian Sensor
kembali sampai mencapai nilai yang
Sistem menggunakan gas LPG (Gambar 2)
yang
sensor dapat
stabil. Rs
mendeteksi adanya gas gas yang ada
VC V o RL Vo
(1)
di udara sekitar sensor. Jika terdapat gas LPG yang terdeteksi oleh sensor, maka konduktifitas dari sensor akan meningkat
tergantung
konsentrasi
gasnya.
pada Rangkaian
Pembuatan tegangan
Rangkaian
Rangkaian (Gambar
3)
penguat berfungsi
Penguat tegangan untuk
untuk
memperbesar tegangan yang dihasilkan
konduktifitas
menjadi
oleh sensor. Besarnya nilai penguatan
tegangan
adalah
dengan
dapat dihitung dengan rumus:
menambahkan
tahanan
elektronik
yang digunakan
mengubah
beban
pada sensor (Robert L. 1991).
RL
Vout Rs 1 Vin R1
(2)
Rusgianto, Deteksi Kebocoran Gas Lpg.....................84
Rs R2 R3
(3)
21 2.56 23.56
Dan
Vout Rs 1 Vin R1
Untuk Vout= 5 volt, Vin= 1.56 volt, dan R1= 1 kΩ diperoleh Rs= 23.56 kΩ volt. Gambar 3. Rangkaian penguat tegangan
Rangkaian
penguat
tegangan
mengubah tegangan dari 1.56 volt agar Berdasarkan
hasil
pengukuran
diperoleh besarnya tegangan keluaran
sesuai dengan kebutuhan tegangan yang dibutuhkan oleh ADC.
maksimum dari sensor adalah sebesar 1.56 volt pada kadar LPG sebesar 40 ppm.
Untuk
penguatan
mendapatkan
sebesar
3.5
kali
Rangkaian Sensor Suhu DS18S20 Sensor suhu DS18S20 (Gambar
nilai dari
4)
merupakan
sensor
suhu
digital
tegangan input, maka perlu diketahui
buatan Dallas Semiconductor dengan
besarnya
Dari
antarmuka 1-Wire, jadi sensor hanya
persamaan (2) maka didapatkan nilai
memerlukan 1 (satu) pin port I/O
resistansi dari Rs sebesar :
mikrokontroler.
hambatan
Rs.
Gambar 4 Rangkaian Sensor Suhu DS18S20
Pin 1 pada sensor yaitu DQ
sebesar 5V. Proses pengkonversian
(data in/out) dihubungkan ke port A.0
suhu pada sensor DS18S20 akan
pada mikrokontroler untuk pengiriman
terlaksana
bila
data dan perintah. Sensor akan bekerja
ATmega8535
mengirimkan
bila pin VDD diberi suplai tegangan
konversi [44h]. Data suhu dari sensor
mikrokontroler perintah
85 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 10 No. 3, Pebruari 2013 (80 – 89) berupa 2-byte angka biner yang akan
Serial UART RS-232 yang sudah
dikirim secara serial ke mikrokontroler
disempurnakan. Lengkap dengan rangkaian reset dan
ATmega8535.
tombol manual reset. Menggunakan tegangan input 9 - 12
Mikrokontroler ATmega8535 Rangkaian mikrokontroler yang dipakai telah berbentuk sebuah modul
VDC dan memiliki tegangan output 5 VDC.
yaitu DT-AVR Low Cost Micro System yang merupakan modul single chip
Rangkaian ISD2590
mikrokontroler ATmega8535 dengan 8
Pada rangkaian ISD2590 yang
Kbyte Flash Memory, 512 byte SRAM,
ditunjukkan oleh Gambar 5, sebelum
dan 512 byte EEPROM. Modul ini
digabung
cocok untuk aplikasi-aplikasi sederhana
ATmega8535, perekaman suara pada
dan menengah, salah satunya untuk
ISD2590
aplikasi
manual menggunakan saklar DIP-SW.
pengukur
suhu.
Berikut
dengan
mikrokontroler
dilakukan
dahulu
secara
spesifikasi dari modul DT-AVR Low
Gambar
Cost Micro System:
rangkaian perekam ISD2590, devais ini
Mendukung varian AVR® 40 pin
memiliki kapasitas penyimpan suara
antara
lain:
AT90S8535,
ATmega8535L,
ATmega16(L),
ATmega8515(L), AT90S8515, dan ATmega162(L) (Seri AVR® yang tidak memiliki ADC membutuhkan
hingga 90 detik. Proses perekaman dilakukan dengan menentukan alamat pin
A0-A7
dengan
menggunakan
DIP-SW lalu menghubungkan pin CE dan P/R ground dan pin PD ke Vcc
suara melalui mic, sedangkan untuk
Memiliki
fasilitas
In-System
Programming
untuk
mendukung,
dilengkapi
IC
yang LED
Programming Indicator. hingga
35
pin
jalur
cara menghubungkan pin P/R ke Vcc. Setelah prose perekaman selesai, maka A0-A7
dihubungkan
ke
mikrokontroler ATmega8535 yaitu pada port B.0-B.7 untuk memproses alamat
Lengkap dengan osilator 4 MHZ dan kemampuan
pemutaran kembali suara, yaitu dengan
pin
input/output.
memiliki
menunjukkan
kemudian dengan memberikan input
converter socket).
Memiliki
dibawah
komunikasi
mana pada ISD2590 yang file suaranya akan
dikeluarkan,
lebih
lengkapnya
dapat dilihat pada Gambar 6.
Rusgianto, Deteksi Kebocoran Gas Lpg.....................86
Gambar 5 Rangkaian Perekam ISD2590 Vcc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B.0 B.1 B.2 B.3 B.4 B.5 B.6 B.7
ATmega8535
23 24 27 25 22 26
C.0 C.1
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
28 VCCD 16 VCCA C6
C7
0.1uF 12 VSSD VSSA 13
SP+ SP-
14 15
AUX IN
11 20 21
CE PD P/R EOM OVF XLCK
C8
0.1uF
22uF
SPEAKER C3
R6 5.1K
0.1uF
C1 Vcc
ISD2590
R3 10K
R1 1K R2 470K
C5
0.1uF
0.1uF
MIC
C2 C4 4.7uF 220uF R5 10K
Gambar 6 Rangkaian ISD2590 Terhubung Pada Mikrokontroler Perancangan Perangkat Lunak
sistem yang dibuat, dapat ditentukan
Hal yang harus dilakukan dalam
berapa jumlah input dan output yang
perancangan program yang pertama
digunakan. Bahasa pemrograman yang
kali
sistem
digunakan mikrokontroller ATmega8535
berdasarkan diagram alur (flowchart),
sebagai bagian untuk merealisasikan
setelah
alat pada penelitian ini ini yaitu bahasa
adalah
menganalisa
mendiskripsikan
kerja
dari
87 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 10 No. 3, Pebruari 2013 (80 – 89) pemrograman BASCOM AVR dengan
terbaca oleh sensor. Pengiriman data
pengantar
ke LCD ada dua macam yaitu sebagai
bahasa
BASIC
(Roger,
instruksi dan sebagai data character
1995).
yang
akan
ditampilkan.
Keduanya
Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
dibedakan oleh sebuah kaki yang diberi
Rangkaian LCD yang digunakan
logika = ‘1’ (High) maka data yang
seperti Gambar 7. LCD digunakan
diterima LCD adalah data character,
sebagai penampil besarnya exposure
sedangkan bila RS=’0’ (Low) maka data
yang terukur oleh sensor. Karakter
yang
yang ditampilkan berupa angka dan
instruksi.
huruf.
inisialisasi
Perubahan
angka
yang
nama RS (Register Select) dimana bila
diterima
LCD
adalah
data
Instruksi diperlukan
untuk
LCD,
untuk
meletakkan
ditampilkan oleh LCD identik dengan
cursor pada baris dan kolom tertentu,
perubahan besarnya illuminasi yang
untuk menghapus layer.
DOT MATRIX LCD 2X16 CHARACTER TYPE 1632
VS V V S C E C E
DATA BUS
RS R E W
0 1 2 3 4 5 6 7
A
K 5V
5V
P0.0
P0.7
5V 10K
P1.0
P1.1
Gambar 7 Rangkaian LCD Perancangan
Software
(Perangkat
Hasil Pengujian dan Pembahasan
Lunak) Pada
Rangkaian elektronik mulai dari dan
sensor hingga penampil telah dibuat
penting
kemudian diuji. Hasil pengujian sistem
diperhatikan adalah perangkat lunak
menunjukkan pengukuran lebih dari
sistem. Pembuatan perangkat lunak
angka 40 ppm pada suara terdengar
menggunakan bahasa pemrograman
suara ada gas, sedangkan jika angka
assembler
yang
kurang dari 40 ppm suara terdengar
digunakan versi windows yaitu RIDE ID
tidak ada gas. Dalam perencanaan
for windows.
angka
pembuatan
perancangan alat,
dan
hal
yang
software
40
ppm
didasarkan
pada
Rusgianto, Deteksi Kebocoran Gas Lpg.....................88
kemampuan minimum sensor gas yang
mendeteksi
digunakan yaitu pada pengukuran 40
paparan gas di udara minimum 40 ppm.
ppm. Hasil pengujian ditunjukkan pada
Untuk paparan gas dari 40 ppm keatas,
Tabel 1. Berdasarkan hasil pengujian
monitor memberikan tulisan ada gas
tampak
dan suara juga menunjukkan ada gas.
alat
yang
dibuat
dapat
keberadaan
gas
bila
Tabel 1. Hasil pengujian Paparan gas LPG (ppm) 30 40 50 60 70 80
Keluaran monitor LCD Tidak ada gas Ada gas Ada gas Ada gas Ada gas Ada gas
Keluaran Suara Tidak ada gas Ada gas Ada gas Ada gas Ada gas Ada gas
Tabel 2 Hasil pengujian tampilan temperatur Temperatur (⁰C) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Nilai
Keluaran monitor LCD 30 41 52 61 70 82 91 98 111 121
minimum
Selisih pengukuran (⁰C) 0 1 2 1 0 2 1 2 1 2
pengukuran
temperatur dari 30⁰C hingga 120⁰C.
bergantung pada kemampuan deteksi
Hasil pengujian sistem ini seperti pada
dari
Tabel 2. Berdasarkan hasil pengujian
sensor.
Sebagai
pendukung
rangkaian elektronik deteksi adanya
tampak
gas LPG selain sensor adanya gas juga
mendeteksi temperatur dari 30 ⁰C
dilengkapi dengan sensor temperatur yang
berfungsi
untuk
mendeteksi
alat
yang
dibuat
dapat
hingga 100 ⁰C dengan kesalahan ratarata 1 %. Dengan demikian keberadaan
kebocoran gas yang diikuti dengan
gas minimum 40 ppm maupun yang
kebakaran.
diikuti dengan awal kebakaran dapat
temperatur
Sistem ini
pendeteksian
dirancang
untuk
terdeteksi.
89 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 10 No. 3, Pebruari 2013 (80 – 89) KESIMPULAN Berdasarkan uraian di atas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Telah deteksi
dibuat
rangkaian
kebocoran
sistem
gas
menggunakan
sensor
mikrokontroler,
dan
LPG gas,
penampil
DAFTAR PUSTAKA Bishob Owen 2004. Dasar-dasar Elektronika. Jakarta. Penerbit : Erlangga. Leach Malvino 1987. Prinsip-prinsip dan Penerapan Digital. Jakarta. Penerbit : Erlangga.
komponen devais voice dan LCD untuk menghasilkan tampilan suara dan tulisan huruf. 2. Dari hasil pengujian, sistem dapat bekerja
pada
kandungan
gas
minimum 40 ppm ke atas yang diterjemahkan
pada
tampilan
sebagai tidak ada gas dan ada gas. 3. Pendeteksi temperatur digunakan sebagai pelengkap pada saat ada kebakaran akibat adanya gas bocor.
Saran Perlu pengembangan lebih lanjut untuk pengaturan jumlah paparan gas yang lebih banyak
Robert, L. 1991. Komunikasi Elektronika Edisi Lima. Jakarta. Penerbit : Erlangga Roger, T 1995. Elektronika Digital. Jakarta. Penerbit : Erlangga Wasito 1991. Data Sheet Book I. Jakarta. Penerbit : PT Elek Media Komputindo. http://www.alldatasheet.com/TC9148P. html http://www.alldatasheet.com/TC9149P. html http://www.alldatasheet.com/74LS74. html http://www.alldatasheet.com/TLP5211.html
