TUGAS AKHIR
DETEKTOR LPG MENGGUNAKAN SENSOR MQ-2 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 328
TANDER RISARD LOWONGAN
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN-BALI 2015
TUGAS AKHIR
DETEKTOR LPG MENGGUNAKAN SENSOR MQ-2 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 328
TANDER RISARD LOWONGAN NIM. 0904405030
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN-BALI 2015
ii
DETEKTOR LPG MENGGUNAKAN SENSOR MQ-2 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328
Skripsi Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana
TANDER RISARD LOWONGAN NIM. 0904405030
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015
iii
iii
UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas kasih dan anugerah-Nya, Tugas Akhir yang berjudul “Detektor LPG Menggunakan Sensor MQ-2 Berbasis Mikrokontroler ATMega328” dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Penyusunan Tugas Akhir ini, banyak pihak yang telah membantu. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D. sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT. sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro dan Komputer, Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Bapak Pratolo Rahardjo, ST., MT. sebagai Dosen Pembimbing I yang telah memberikan banyak petunjuk, waktu, dan bimbingan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Yoga Divayana, Ph.D. sebagai Dosen Pembimbing II yang juga telah memberikan banyak pengarahan, waktu, dan bimbingan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini. 5. Kedua orang tua penulis yang penulis cintai dan banggakan sebagai inspirasi utama penulis, Bapak Samuel Yusuf Lowongan dan Ibu Mariaty Magdalena. Terima kasih untuk doa, tenaga, waktu, nasehat, dan dedikasi yang luhur yang telah diberikan dengan penuh cinta kasih, kesabaran dan kepercayaan. 6. Kedua saudara yang penulis sayangi, Ronald Nelson Lowongan, S.E. dan Georges Rockles Lowongan dan seluruh keluarga penulis yang telah mendoakan dan memberi dukungan kepada penulis selama ini. 7. Sahabat-sahabat penulis yang selalu memberi semangat dalam suka maupun duka drh. Sri Rezeki Tampubolon., S.KH, Bayu Indrayana, Fitrah Faisal Zamli, Sugiri Arnawa, S.T., Swantara Budi Darma, Bayu Pranata,
v
Nova Priana, S.T., Putu Nugraha, dan Komang Ardika, S.T., serta rekanrekan seperjuangan angkatan 2009.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu segala bentuk ide pengembangan, kritik, ataupun saran yang konstruktif dari berbagai pihak sangat dihargai dan diharapkan oleh penulis. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.
Denpasar, September 2015
Penulis
vi
ABSTRAK
Penggunaan LPG sebagai bahan bakar memasak sudah sangat lazim di masyarakat, karena dinilai lebih efisien bila dibandingkan dengan minyak tanah. LPG memiliki kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan minyak tanah. Kelebihan LPG yaitu lebih mudah terbakar untuk memasak dan praktis dalam penggunaannya namun LPG memiliki kekurangan yaitu mudah meledak apabila ada percikan api di daerah sekitarnya. Kebocoran tabung LPG juga telah menjadi salah satu penyebab terjadinya kebakaran di kalangan masyarakat, untuk mencegah terjadinya kebakaran tersebut maka dibuatlah perangkat detektor LPG agar kebakaran dapat dicegah dan kita dapat mengetahui kadar LPG di udara. Detektor LPG menggunakan sensor MQ-2 berbasis mikrokontroler ATMega 328 merupakan suatu alat yang dibuat untuk dapat mengetahui kondisi (bocor atau tidaknya) tabung LPG. Perangkat detektor ini menghasilkan data berupa skala nilai LPG yang terdeteksi oleh sensor yang ditampilkan oleh LCD. Detektor ini menggunakan papan Arduino Uno, Mikrokontroler ATMega 328 sebagai otaknya, sensor MQ-2 sebagai input data, buzzer, kipas DC, dan LCD. Metodologi pengumpulan data dalam pembuatan detektor ini didapat dari datasheet, jurnal, buku dan artikel dari beberapa situs internet yang mendukung pembuatan detektor LPG. Dalam pembuatan detektor ini juga dibagi menjadi dua bagian yaitu pertama pembuatan perangkat keras (hardware) dan juga pembuatan perangkat lunak (software). Hasil dari detektor adalah pengguna dapat mengetahui kadar LPG dalam skala 0 – 1000, dimana 1000 merupakan batas maksimum saturasi sensor agar dapat menghindari adanya kebakaran akibat bocornya Tabung LPG. Simpulan yang dapat ditarik dari detektor ini adalah kebocoran LPG dapat diketahui melalui keluaran sensor MQ-2 berupa nilai kadar LPG yang ditampilan pada LCD, hidupnya buzzer serta kipas. Kata kunci : Sensor MQ-2, Mikrokontroler ATMega 328, Arduino, LPG
vii
ABSTRACT
The purpose LPG as cooking fuel has been commonly used people all over the world, because it’s considered more efficient when compared to kerosene. LPG is more flammable than kerosene in practical use to cooking, but the disadvantage of LPG is it could be exploded when there’s spark while the LPG leaked. Leakages of LPG cylinder also has become one of the main cause of fires in houses, shopping complex, restaurant and market in the communities, in order to prevent occurrences of such fires, that is caused by LPG cylinder leakage, we develop LPG leakage detector to measure the PPM (part per million) LPG in the air to increases awareness of fires. We developed LPG leakage detector using MQ-2 sensor and microcontroller based on ATMega 328. The detector device delivers value data that detected from sensor MQ-2 display it into LCD. The detector uses an Arduino Uno board, ATMega 328 as the brain, MQ-2 sensor, buzzer, LCD, and DC fan. Methodologies of data collection are obtained from datasheets, journal, book, and articles from internet which supports the development of LPG detector. In order to make the detector also divided into two parts which are we have to make the hardware and the software. Result of the detector is user could know the state of LPG level to avoid any fire caused by leaking LPG. Passwords: MQ-2 sensor, Microcontroler ATMega 328, Arduino, LPG
viii
DAFTAR ISI SAMPUL DALAM............................................................................................
i
PERNYATAAN ORISINALITAS...................................................................
ii
PRASYARAT GELAR.....................................................................................
iii
LEMBAR PENGESAHAN ..............................................................................
iv
UCAPAN TERIMAKASIH..............................................................................
v
ABSTRAK .........................................................................................................
vii
ABSTRACT ........................................................................................................
viii
DAFTAR ISI .....................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL .............................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR.........................................................................................
xiii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ......................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah..................................................................................
2
1.3 Tujuan ...................................................................................................
2
1.4 Manfaat .................................................................................................
2
1.5 Batasan Masalah ...................................................................................
3
1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................
3
BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir ................................................................................
5
2.2 Tinjauan Pustaka ..................................................................................
6
2.2.1 Pengertian Mikrokontroler ..........................................................
6
2.2.2 Mikrokontroler Board Arduino UNO REV3 (ATMega328).......
7
2.2.2.1 Empat Belas pin IO Digital (0-13) .................................... 10
ix
2.2.2.2 USB ................................................................................... 10 2.2.3 Sensor MQ2................................................................................. 11 2.2.4 Buzzer.......................................................................................... 12 2.2.5 Kipas DC ..................................................................................... 13 2.2.6 LCD ............................................................................................. 14 2.2.6.1 Fitur LCD 16x2 ........................................................................ 15 2.2.7 Relay............................................................................................ 15 2.2.8 Resistor ........................................................................................ 16 2.2.9 Adaptor ........................................................................................ 17 BAB III
METODE DAN PERANCANGAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................... 18 3.2 Data ....................................................................................................... 18 3.2.1 Sumber Data ................................................................................ 18 3.2.2 Metode Pengumpulan Data ......................................................... 18 3.3 Bahan .................................................................................................... 18 3.4 Peralatan Kerja ...................................................................................... 19 3.5 Metode Perancangan ............................................................................. 19 3.5.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ................................. 20 3.5.1.1 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega 328 .... 22 3.5.1.2 Rangkaian LCD ........................................................................ 23 3.5.1.3 Rangkaian Saklar Transistor (Relay)........................................ 24 3.5.1.4 Rangkaian Sensor MQ-2 .......................................................... 26 3.5.1.5 Rangkaian Buzzer..................................................................... 27 3.5.1.6 Rangkaian Detektor LPG menggunakan sensor MQ2 Berbasis Mikrokontroler ATMega328........................................ 28 3.5.2 Perancangan Perangkat Lunak............................................................ 29 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Realisasi Hasil Perancangan Detektor LPG .......................................... 33 4.2 Pengujian Dan Pembahasan Hasil Detektor LPG.................................. 34
x
4.2.1 Pengujian Dan Pembahasan Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega 328 ............................................................................. 34 4.2.2 Pengujian Dan Pembahasan Sensor MQ-2.................................. 36 4.2.3 Pengujian Dan Pembahasan Liquid Crystal Display (LCD) ...... 38 4.2.4 Pengujian Dan Pembahasan Rangkaian Buzzer........................... 39 4.2.5 Pengujian Dan Pembahasan Kipas DC........................................ 43 4.3 Pengujian Dan Pembahasan Keseluruhan Detektor LPG Menggunakan Sensor MQ-2 Berbasis Mikrokontroler ATMega 328 ..................... 43 4.3.1 Pengujian Dan Pembahasan Detektor LPG Pada Ruangan Tertutup............................................................................................ 44 4.3.2 Pengujian Dan Pembahasan Detektor LPG Pada Ruangan Terbuka ......................................................................................................... 48 4.3.3 Listing Program Detektor Secara Keseluruhan ........................... 49
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan ................................................................................................ 55 5.2 Saran ...................................................................................................... 55 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 56 LAMPIRAN......................................................................................................... 57
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Penjelasan Dari Diagram Blok Detektor LPG Berbasis Mikrokontroler Atmega 328 ........................................................................................................... 20 Tabel 3.2 Tampilan Kondisi Kebocoran LPG Pada LCD..................................... 23 Tabel 4.1 Spesifikasi Detektor LPG Menggunakan Sensor MQ-2 Berbasis Mikrokontroler Atmega 328 ................................................................................. 33 Tabel 4.2 Putaran Head Regulator Diputar Sebesar 1/3 ..................................... 48 Tabel 4.3 Putaran Head Regulator Diputar Sebesar 2/3 ..................................... 48 Tabel 4.4 Putaran Head Regulator Diputar Sebesar 3/3 ..................................... 48
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mikrokontroler ..................................................................................
6
Gambar 2.2 Diagram Blok Mikrokontroler ATMega328 .....................................
9
Gambar 2.3 Papan Arduino Uno........................................................................... 10 Gambar 2.4 USB B pada Board Arduino.............................................................. 10 Gambar 2.5 Sensor MQ-2 ..................................................................................... 11 Gambar 2.6 Struktur dan Konfigurasi Sensor Gas MQ 2 ..................................... 11 Gambar 2.7 Buzzer ................................................................................................ 12 Gambar 2.8 Struktur Buzzer.................................................................................. 12 Gambar 2.9 Kipas DC ........................................................................................... 13 Gambar 2.10 PCB dan Core Kipas DC................................................................. 14 Gambar 2.11 Impeller dan Motor.......................................................................... 14 Gambar 2.12 Bentuk Fisik LCD 16 x 2 ............................................................... 15 Gambar 2.13 Bentuk Relay .................................................................................. 16 Gambar 2.14 Skema Relay SPDT ......................................................................... 16 Gambar 2.15 Resistor............................................................................................ 17 Gambar 2.16 Adaptor............................................................................................ 17 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Sensor LPG Berbasis Mikrokontroler ATMega 328......................................................................................................................... 20 Gambar 3.2 Diagram Alur Cara Kerja Rangkaian Detektor LPG Menggunakan Sensor MQ-2 Berbasis Mikrokontroler Atmega 328 ............................................ 21 Gambar 3.3 Skema Rangkaian Minimum Sistem Atmega 328 ............................ 23 Gambar 3.4 Skema Rangkaian LCD..................................................................... 24 Gambar 3.5 Skema Rangkaian Saklar Transistor (Relay)..................................... 26 Gambar 3.6 Rangkaian Pemasangan Sensor MQ-2 pada Board Arduino Uno .... 27 Gambar 3.7 Rangkaian Pemasangan Buzzer Pada Board Arduino Uno .............. 27 Gambar 3.8 Rangkaian Detektor LPG Menggunakan Sensor MQ2 Berbasis Mikrokontroler Atmega 328. ................................................................................ 28 Gambar 3.9 Diagram Alur Rancangan Perangkat Lunak Detektor LPG Menggunakan Sensor MQ2 Berbasis Mikrokontroler Atmega 328 ..................... 29
xii
Gambar 3.10 Tampilan Awal Dari Software Arduino .......................................... 30 Gambar 3.11 Memasukan Listing Program Sensor Gas LPG Berbasis Atmega 328 ............................................................................................................................... 31 Gambar 3.12 Cara Compile Program Pada Software Arduino.............................. 32 Gambar 4.1 Perangkat Detektor Kebocoran Tabung LPG.................................... 33 Gambar 4.2 Diagram Blok Pengujian Sistem Minimum Atmega 328.................. 34 Gambar 4.3 Tampilan Pengujian Pembacaan EEPROM Pada Serial Monitor Software Arduino ............................................................................................... 36 Gambar 4.4 Diagram Blok Pengujian Sensor MQ-2 ............................................ 36 Gambar 4.5 Tampilan Pengujian Sensor MQ-2 Pada Serial Monitor................... 37 Gambar 4.6 Diagram Blok Pengujian LCD .......................................................... 38 Gambar 4.7 Tampilan Kalimat Pada Pengujian LCD ........................................... 39 Gambar 4.8 Diagram Blok Pengujian Rangkaian Buzzer ..................................... 40 Gambar 4.9 Skema Pengujian Kipas DC .............................................................. 43 Gambar 4.10 Skematik Pengukuran PPM LPG .................................................... 45 Gambar 4.11 Tampilan Kadar LPG Pada Ruangan Tertutup Sebelum Diberi LPG ............................................................................................................................... 46 Gambar 4.12 Tampilan Kadar LPG Pada Ruangan Tertutup Sesudah Diberi LPG ............................................................................................................................... 46 Gambar 4.13 Pengujian Detektor Pada Ruangan Tertutup ................................... 47 Gambar 4.14 Tampilan Kadar LPG Pada Ruangan Terbuka Sebelum Diberi LPG ............................................................................................................................... 49 Gambar 4.15 Tampilan Kadar LPG Pada Ruangan Terbuka Sesudah Diberi LPG ............................................................................................................................... 50 Gambar 4.16 Kipas Berputar, Buzzer Berbunyi Dan LCD Menampilkan Kondisi Kadar LPG ............................................................................................................ 50
xiii
