Jurnal Coding, Sistem Komputer Untan Volume 03, No.1 (2015), hal 11-21
PENDETEKSI GAS LPG DAN METANA DENGAN SENSOR TGS 2610 DAN SENSOR TGS 2611 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA328P [1]
Muhammad Isra Triyandana, [2]Abdul Muid, [3]Tedy Rismawan Jurusan Sistem Komputer, Fakultas MIPA Universitas Tanjungpura [2] Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Universitas Tanjungpura Jalan Prof. Dr. H. Hadari Nawawi, Pontianak Telp./Fax.: (0561) 577963 [1] [2] e-mail :
[email protected],
[email protected], [3]
[email protected] [1][3]
ABSTRAK Gas mempunyai manfaat yang banyak bagi kehidupan manusia, akan tetapi gas dapat menyebabkan bahaya apabila terjadi kebocoran gas. Pada penelitian ini telah dibuat alat pendeteksi gas LPG dan metana untuk membantu manusia mendeteksi keberadaan gas LPG dan metana pada suatu ruangan. Penelitian ini menggunakan sensor gas TGS 2610 sebagai pendeteksi gas LPG dan TGS 2611 sebagai pendeteski gas metana. Sebagai indikator keberadaan gas maka digunakan Buzzer dan LCD Nokia 5110. Buzzer akan berbunyi dan LCD akan menampilkan tulisan terdapat gas sebagai tanda bahwa alat mendeteksi adanya gas di lingkungan sekitar alat. Berdasarkan pengujian yang dilakukan dengan memberikan stimulus berupa gas LPG dan metana, alat berhasil mendeteksi keberadaan gas dengan jarak terjauh 50cm dari sumber gas. Dalam penggunaannya alat dapat diatur tingkat sensitifitasnya, sehingga tingkat sensitifitas alat akan semakin tinggi jika pengaturan sensitifitas pada alat semakin rendah.
Kata Kunci : Gas LPG dan Metana, Sensor gas, Mikrokontroler 1. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi yang diciptakan oleh manusia berguna untuk memudahkan pekerjaan manusia dalam semua bidang, termasuk di bidang kimia. Contoh teknologi dibidang kimia adalah alat yang mampu mendeteksi kebocoran gas sehingga mencegah terjadinya kebakaran dan ledakan. Penelitian Bony (2011) tentang pendeteksi gas LPG (Butana) menggunakan sensor gas TGS 2610. Pemilihan sensor tersebut di-karenakan sensitifitas yang tinggi terhadap gas LPG (propana dan butana) dengan konsumsi daya rendah dan tahan lama. Pada kenyataannya belum ada alat yang dapat mendeteksi dua jenis gas sekaligus, misalnya LPG dan metana. Pada penelitian ini dibuat alat menggunakan sensor gas TGS 2610 dan TGS 2611 dengan berbasis mikrokontroler Atmega328p untuk mendeteksi keberadaan gas LPG dan metana. Alat pendeteksi gas ini dirancang dengan ukuran relatif kecil dan mudah dibawa kemana-mana
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Gas Gas alam merupakan gas yang diperoleh dari reservoir alami bawah tanah baik sebagai gas bebas maupun sebagai gas yang berkaitan dengan crude oil. Gas alam mengandung sebagian besar gas metana (CH4) dan hidrokarbon lainnya dalam jumlah sedikit. Gas alam mengandung impuritas seperti H2S, N2, dan CO2 yang bercampur dengan gas alam tersebut.[1] Gas alam adalah campuran hidrokarbon dan gas impurities pengotor (O2, N2, H2S, CO2) dengan metana sebagai komponen hidrokarbon utama. Gas alam memiliki sifat mudah terbakar.[2] LPG (Liquefied Petroleum Gas) adalah gas hidrokarbon yang dicairkan dengan tekanan untuk memudahkan penyimpanan, pengangkutan, dan penanganannya yang pada dasarnya terdiri atas propana (C3H8), butana (C4H10), atau campuran keduanya. LPG digunakan sebagai pengganti freon, aerosol, bahan pendingin (refrigerant/cooling agent), kosmetika, dan bahan bakar.[3] 11
Metana adalah hidrokarbon paling sederhana yang berbentuk gas dengan rumus kimia CH4. Metana murni tidak berbau, tapi jika digunakan untuk keperluan komersial, biasanya ditambahkan sedikit bau belerang untuk mendeteksi kebocoran yang mungkin terjadi. Metana termasuk salah satu gas atmosfir yang memberikan efek rumah kaca (green house gas). Komposisi metana di atmosfir lebih rendah dibandingkan dengan gas karbondioksida (CO2) yaitu hanya 0,5% dari jumlah CO2, namun koefisien daya tangkap panas metana jauh lebih tinggi, yaitu 25 kali gas CO2, sehingga 15% pemanasan global disumbang dari gas metana. [4] 2.2 Sensor Gas TGS 2610 dan TGS 2611 Sebagai pendeteksi keberadaan gas atau tidak di lingkungan sekitar alat digunakan dua sensor, yaitu TGS 2610 untuk mendeteksi LPG dan TGS 2611 untuk mendeteksi metana. Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi sinyalsinyal energi fisika, energi kimia, maupun energi biologi dan mengubahnya menjadi tegangan dan arus listrik. Keluaran dari sensor yang berupa sinyal analog diubah menjadi sinyal digital oleh ADC yang kemudian diolah oleh mikrokontroler.[5]
Gambar 1 Sensor Ga (a) (b) Gambar 1 (a) Sensor gas TGS 2610 (b) Sensor Gas TGS 2611 (Sumber: Datasheet TGS 2610)
Gambar 2 Sensitifitas Sensor TGS 2610 (Sumber: Datasheet TGS 2610)
Keterangan: Rs: Resistansi sensor pada konsentrasi beberapa gas Ro: Resistansi sensor pada kadar 1800 ppm iso-butana
Sumbu Y diindikasikan sebagasi rasio resistansi sensor (Rs/Ro)
Pada gambar 3 digambarkan grafik sensitifitas sensor TGS 2611 terhadap beberapa jenis gas.
Gambar 3 Sensitifitas Sensor TGS 2611 (Sumber: Datasheet TGS 2610) Keterangan: Rs: Resistansi sensor terhadap beberapa gas Ro: Resistansi sensor pada 5.0000ppm metana Sumbu Y diindikasikan sebagasi rasio resistansi sensor (Rs/Ro) 2.3 Mikrokontroler Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang dikhususkan untuk instrumentasi dan kendali. Contoh aplikasi kendali motor, berperan seperti PLC (Programable Logic Controller), pengaturan pengapian dan injeksi bahan bakar pada kendaraan bermotor atau alat mengukur suau besaran, seperti suhu, tekanan, kelembaban dan lain–lain.[6] Mikrokontroler Atmega328p digunakan sebagai pengolah data pada alat pendeteksi ini. Pemilihan jenis mikrokontroler yang berukuran 5x5mm ini dikarenakan fitur-fitur yang ada pada mikrokontroler Atmega328p sesuai dengan kebutuhan alat yang digunakan. Memiliki 32 pin, 8 ADC channels dan fiturfitur lainnya. 2.4 Bahasa C Bahasa C merupakan bahasa umum yang sering digunakan sebagai bahasa pemograman standar. Kelenturan bahasa C yang mudah untuk dimodifikasi dan dihubungkan dengan bahasa pemograman lainnya membuat bahasa C semakin cepat berkembang. Pada kenyataannya, C mengkombinasikan elemen dalam beraras tinggi dan bahasa beraras rendah. Kemudahan dalam membuat program yang ditawarkan pada bahasa aras tinggi dan kecepatan eksekusi dari bahasa beraras rendah 12
merupakan tujuan diwujudkannya C. Mikrokontroler Atmega328p menggunakan bootloader arduino uno yang dapat diprogram dengan bahasa C. Penggunaan bahasa C ini didukung oleh library-library arduino yang bisa didapat secara gratis. Melalui pemograman bahasa C yang telah diunggah dengan arduino maka alat dapat melakukan intruksi-intruksi sesuai dengan yang diinginkan.
saklar. Langkah pertama dalam membangun sistem pendeteksi gas ini adalah dengan mendesain blok diagram perangkat-perangkat tersebut. Melalui desain blok diagram ini kita dapat mengidentifikasi komponen-komponen yang akan digunakan pada sistem. Gambar 4
adalah diagram blok rancang bangun sistem pendeteksi gas ini GAS LPG
2.5 Pemrograman Arduino Uno Arduino adalah sebuah platform open source yang terdiri dari dua bagian utama, yaitu bagian papan sirkuit fisik dan perangkat lunak atau IDE. Dalam penelitian ini kita menggunakan bootloader arduino untuk memasukan data program kedalam mikrokontroler Atmega328p. Arduino Uno dapat diprogram dengan menggunakan software Arduino. Software ini bisa didapatkan secara gratis dari website resmi Arduino. Software Arduino yang akan digunakan adalah driver dan IDE.[7] 2.6 Liquid Crystal Display (LCD) Sebagai alat penampil pada alat maka digunakan sebuah LCD. LCD merupakan kristal cair pada layar yang digunakan sebagai tampilan dengan memanfaatkan listrik untuk mengubah-ubah bentuk kristal-kristal cairnya sehingga membentuk tampilan angka dan atau huruf pada layar. Pada alat ini digunakan LCD Nokia 5110 dikarenakan kemampuan LCD yang mampu menampilkan lebih banyak karakter dan gambar yang menarik.[8] 3. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini memakai dua metode, yaitu metode studi literatur dan metode eksperimen. Metode studi literatur pada penilitian ini adalah mencari data, bahan dan penelitian sebelumnya mengenai pendeteksi gas. Metode eksperimen yang dimaksud adalah merancang, merakit dan menguji alat. 4. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM 4.1 Perancangan Sistem Sistem pendeteksi gas LPG dan metana merupakan alat yang dirancang sedemikian rupa agar alat tersebut dapat mengidentifikasi suatu ruangan apakah terdapat gas LPG dan metana atau tidak. Sistem ini terdiri dari beberapa bagian pendukung yakni, bagian display LCD, bagian mikrokontroler, bagian sensor, bagian regulator dan bagian indikator serta
GAS METANA
Sensor TGS2610 Sensor TGS2611
Analog DIGITAL
Buzzer 5V
ATMega 328P
Analog
DIGITAL
Skalar Push Button
Digital
Mikrokontroler AVR ATMEGA 328P
LCD NOKIA 5110
5 Volt 5 Volt 78xx
DC Regulator
5 Volt
Gambar 4 Diagram Blok Sistem 4.2 Perancangan Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras merupakan tahap kedua dari membangun sistem pendeteksi gas LPG dan metana. Adapun di dalam perancangan perangkat keras ini mengunakan acuan perancangan blok diagram sistem. Perancangan perangkat keras ini terdiri dari rangkaian mikrokontroler, rangkaian buzzer, rangkaian LCD, rangkaian sensor dan rangkaian DC regulator. Pada penelitian ini digunakan satu papan PCB yang terdiri dari beberapa rangkaian. Tujuan dari penggabungan rangkaian menjadi satu PCB ini adalah untuk menekan terjadinya kesalahan-kesalahan perkabelan. Gambar 5 adalah layout rangkaian keseluruhan.
Gambar 5 Layout Rangkaian Keseluruhan Regulator merupakan sumber tegangan dan arus ke setiap blok. Setiap blok akan mendapatkan konsumsi tegangan serta arus yang sesuai dengan yang dibutuhkan. Langkah awal dalam merancang regulator adalah dengan mengetahui terlebih dahulu secara garis besar tegangan serta arus yang diperlukan 13
Gambar 6 Skematik Rangkaian DC Regulator
Minimum sistem mikrokontroler Atmeg328p berfungsi untuk mengolah data. Alat ini membutuhkan sebuah perangkat yang memiliki fitur yang lengkap serta dapat menjalankan sistem yang dirancang. Pada penelitian ini mengunakan mikrokontroler seri AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) Atmega328p untuk menjalankan fungsi tersebut. Pemilihan Atmega328p pada tugas akhir ini dikarenakan Atmega328p merupakan mikrokontroler dengan fitur yang cukup lengkap, memiliki ADC internal, kecepatan proses eksekusi yang tinggi 16Mhz, dilengkapi I2C, SPI, PWM dan fitur lainnya. Atmega328p juga dapat diprogram menggunakan beberapa bahasa seperti assembler, basic, pascal maupun C. Selain itu, mikrokontroler ATMega328p dipatok dengan harga yang cukup terjangkau serta mudah didapat dipasaran. Mikrokontroler membutuhkan sumber clock serta sistem reset pada pin reset di mikrokontroler Atmega328p. Sumber clock yang digunakan adalah cristal clock sebesar 16Mhz sebagai sumber clok external dari cristal osilator. Sistem reset mikrokontroler Atmega328p akan bekerja jika pin nomor 3 dan 5 mendapatkan tegangan 0V. Pin 29 pada mikrokontroler ditambahkan resistor sebesar 10KΩ agar mikrokontroler dapat bekerja, karena sistem reset mikrokontroler akan aktif jika pin 29 (reset) berlogika 0.
Pada alat pendeteksi gas ini terdapat dua buah sensor yakni sensor LPG (TGS 2610) dan sensor metana (TGS 2611). Kedua sensor ini memiliki karakteristik yang sama, baik dari susunan pin maupun dari cara kerjanya. TGS 2610 adalah sensor yang dapat mendeteksi besarnya kadar kandungan gas LPG di udara yang kemampuan deteksi kadar LPG di udara sebesar 500-10.000ppm. Adapun konsumsi daya yang dibutuhkan oleh sensor sebesar 280mW dengan nilai tegangan kerja sebesar 5V. Untuk memicu lempengan metal agar mudah bereaksi dengan gas LPG maka dibutuhkan pemanas pada sensor tersebut. Sedangkan untuk sensor TGS 2611 mampu mendeteksi kadar gas kontaminasi seperti gas (hydrogen, etanol ) dengan jarak pembacaan 150Cm dari sumber metana. (+)
3
(+)
4 Heater
setiap blok. Hal ini bertujuan supaya alat tidak mengalami tegangan yang drop.
VH
GAS RS
VCC
1 2
(-)
R1
VRL
(-)
Gambar 8 Ilustrasi Rangkaian Sensor TGS 2610 dan TGS 2600 Pada gambar 9 terlihat bagian dalam sensor yang terdapat elemen pemanas yang terhubung dengan pin 1 dan pin 4 serta resistor (RS) yang terbuat dari lempengan metal. Sensor ini dapat bekerja dengan baik apabila VCC (sumber tegangan) diberi tegangan 5V sedangkan R1 sebesar 10KΩ ini mengacu pada datasheet dari sensor tersebut, sedangkan untuk menentukan besarnya tegangan VRL dapat mengunakan rumus pembagi tegangan seperti pada persamaan (1) berikut ini: VRl
R1 xVCC R1 RS
(1)
Data keluaran sudah tidak memerlukan driver lagi karena besarnya tegangan serta arus yang mengalir pada Vrl dapat dibaca oleh ADC oleh Atmega328p. Lebih jelas dapat dilihat pada gambar 10. Gambar 7 Rangkaian Minimum Sistem Atmega328p 14
Cara untuk menghitung nilai resistansi R1 dan R2 pada rangkaian tersebut, dapat dicari dengan persamaan (2) berikut ini.
VR 2
Gambar 9 Rangkaian Sensor TGS 2610 dan TGS 2611 Keluaran dari sensor TGS 2610 dan TGS 2611 merupakan tegangan analog sehingga diperlukan ADC didalam proses konversi dari data analog ke digital. Bentuk tegangan analog sangat rentan terhadap gangguan atau noise baik itu dari baterai maupun dari komponen sensor sendiri. Gangguan atau noise ini akan menganggu hasil pembacaan data digital sensor karena nilai tegangan keluaran sensor yang tidak stabil. Oleh sebab itu maka untuk mendapatkan sinyal tegangan analog yang stabil maka diperlukan sebuah filter. Saat ini filter terdiri dari filter hardware (elektronika) dan filter software (program). Pada penelitian ini digunakan filter software untuk mengurangi noise dari keluaran sensor yang tidak stabil. Komponen dasar dari sensor tegangan yaitu pembagi tegangan resistor. Jumlah resistor yang aman dalam alat ini adalah dua buah resistor yang disusun secara seri, hasil tegangan yang disusun secara seri lalu dihubungkan kedalam pin 24 yang merupakan channel ADC pada mikrokontroler Atmega328p. Gambar 11 adalah rangkaian sensor tegangan baterai.
R2 xVCC R1 R2
(2)
Nilai R1 telah ditentukan sebelumnya yakni 47KΩ sedangkan tegangan keluaran diatur sebesar 3Volt. Hal ini bertujuan agar ketika sumber tegangan yang diukur telah melebihi ambang batas maka tegangan keluaran masih dibawah 5Volt. Nilai dari tegangan masukan baterai sebesar 7,4Volt.
R2 xV CC R1 R 2
(
(3)
R2 x7.4Volt 47000 R2
(
(4)
VR2
3V
Dari persamaan (3) dan (4) maka didapat nilai R2 pada resistor pembagi tegangan bernilai 33KΩ. Model keypad yang akan digunakan pada alat adalah model saklar yang digunakan sebagai pemberi informasi kepada unit mikrokontroler sehingga data-data penekanan saklar akan diolah oleh mikrokontroler atmega328p. Saklar keypad yang digunakan sebanyak dua buah, yakni saklar keypad untuk menu atau ok dan saklar yang digunakan untuk mengatur sensitifitas dari sistem tehadap konsentrat gas LPG dan metana. Rangkaian kedua saklar tersebut terhubung pada portB.3 dan portB.4. Perhatikan gambar 12 rangkaian saklar keypad berikut.
Gambar 11 Rangkaian Saklar Keypad Gambar 10 Skematik Sensor Tegangan Baterai
Saklar keypad bekerja dengan model konsep aktif LOW artinya jika tombol ditekan 15
maka port atau pin mikrokontroler yang sebelumnya berlogika 1 menjadi berlogika 0 dan jika tombol di lepas kembali maka pin atau port tersebut kembali berlogika 1. Buzzer yang digunakan adalah buzzer Piezo dengan tegangan kerja sebesar 5Volt. Agar mikrokontroler dapat menghidupkan atau mematikan buzzer tersebut maka diperlukan driver sebagai penghubung antara buzzer ke mikrokontroler. Solusi dari permasalahan tersebut, maka digunakan IC MIC4424 sebagai driver buzzer. IC MIC4424 ini akan menyesuaikan tegangan masukan dengan tegangan keluaran, sedangkan tegangan kontrol berasal dari pin mikrokontroler Atmega328p. Pada dasarnya IC MIC4424 merupakan IC buffer yang mampu menghantarkan arus sebesar 3A dengan tegangan kerja maksimum 18Volt. Gambar 4.10 adalah skematik driver buzzer menggunakan IC MIC4424.
Gambar 12 Rangkaian Buzzer Bagian ini berfungsi sebagai display atau penampil dari alat yang dibuat. Pengunaan LCD Nokia 5110 bertujuan agar tampilan alat yang dibuat lebih menarik dan memiliki ukuran yang minimalis. LCD Nokia 5110 membutuhkan tegangan kerja sebesar 3,3Volt. LCD nokia 5110 telah dilengkapi dengan modul driver-nya sehingga cukup dengan memberikan tegangan kerja 5Volt saja maka LCD sudah dapat digunakan. Sistem interface antara mikrokontroler dengan LCD membutuhkan 5 jalur data sedangkan untuk jenis komunikasi yang digunakan tidak diketahui, karena LCD nokia 5110 mengunakan jenis protokol atau komunikasi data tersendiri sesuai dengan data sheet LCD tersebut. LCD nokia 5110 mem-
butuhkan 5 jalur perkabelan, dapat lebih jelas dilihat pada gambar 13.
Gambar 13 Rangkaian Interface LCD Nokia 5110 LCD nokia 5110 adalah perangkat tampilan dengan ukuran layar 84x48 pixel yang cocok dengan alat yang yang dibuat sehingga alat tersebut dapat membuat tulisan maupun angka serta gambar dengan format monocrom (hitam dan putih). 4.3 Desain Template Dan Icon Sistem Sistem menggunakan LCD Nokia 5110 dengan ukuran 84x48 pixel, menyebabkan desain tampilan GUI (grafik user interface) sistem harus terintegrasi dengan layar berukuran 84x48 pixel. Tampilan LCD dengan GUI diperlukan beberapa icon agar tampilan lebih menarik dan mudah dipahami. Proses pembuatan icon gambar membutuhkan beberapa aplikasi pendukung seperti aplikasi grafik editor dan Bipmp Convert. 4.4 Flowchart Sistem Flowchart merupakan alur dari kode program yang dibuat berdasarkan referensi atau acuan dari proses alur kerja sistem. Flowchart ini merupakan alur kerja secara umum untuk mempermudah didalam proses pembuatan kode program. Gambar 15 adalah gambar flowchart dari sistem deteksi gas LPG dan metana dengan menggunakan mikrokontroler. Sistem yang dibangun ini memiliki GUI tersendiri maka diperlukan flow template consep (FTC). FTC ini akan mempermudahkan di dalam proses pembuatan program berbasis grafik.
16
Gambar 14 Flowchart Sistem Detektor gas LPG dan Metana 50% Buzzer
FOUND
50% Buzzer
ON
FOUND
ON
Terdeteksi gas Metana
Button 1 KLIK
Bateri 0%
50% Buzzer
SCAN
OFF
50% Buzzer
Terdeteksi Gas LPG
FOUND
ON
Button 2 KLIK
Button 1 KLIK
Button 2 KLIK
Button 2 KLIK Button 1 KLIK
Button 2 KLIK
MENU SETT ING
MENU SETT ING
Se nsit ifita s
75
Button 1 KLIK
Se nsit ifita s
%
Button 2 KLIK
55
Si ste m Aka n Nonaktif Dala m
10
%
Deti k
Button 1 KLIK
Kembali
MENU SETT ING Menyimpan Data
Berhasil
Idle sistem
Button 1 KLIK
Gambar 15 Flow Template consept (FTC) sistem 17
5. PENGUJIAN DAN ANALISA Proses pengujian sistem dilakukan pada tiap bagian sesuai dengan blok diagram sistem. Hal ini dimaksudkan agar dapat mengetahui apakah sistem yang telah dirancang berjalan dengan baik atau belum. Pengujian dibagi menjadi dua bagian yakni pengujian hardware (perangkat keras) dan pengujian sistem keseluruhan. Pengujian bagian perangkat keras lebih menekankan terhadap pengukuran tegangan pada titik-titik tertentu pada setiap blok. Pengujian sistem secara keselurahan dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja sistem secara keseluruhan, sehingga diperoleh parameter-parameter uji sistem. Gambar 17 adalah gambar alat yang akan diuji.
Pengujian rangkaian mikrokontroler bertujuan untuk mengetahui apakah kode program yang telah dibuat dapat dijalankan oleh mikrokontroler atau tidak dan proses pengunduhan program berhasil dengan ditandai indikator tulisan “Done uploading”. Proses pengujian rangkaian ini terbagi menjadi dua tahap yakni tahap pengukuran tegangan dan tahap pembacaan data digital dari tegangan analog tersebut. Rangkaian
Gas Metana
Tabung Gas LPG
Gambar 18 Gas LPG dan gas Metana Gambar 16 Gambar Alat Keseluruhan 5.1. Pengujian Bagian Perangkat Elektronik Pengujian blok regulator adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui bagian sistem yang berperan sebagai pengatur tingkat kestabilan tegangan. Pengujian blok regulator ini sebagai langkah awal didalam pengujian rangkaian elektonika karena blok regulator berperanan sebagai sumber tegangan dan arus untuk bagian-bagian perangkat elektronik yang lainnya. Apabila blok ini bermasalah maka dapat dipastikan blok lain tidak mendapatkan sumber arus dan tegangan yang diinginkan.
Blok Regulator
Gambar 17 Tampilan Blok Regulator
Tabel 1 Hasil Pengujian Sensor Gas TGS 2610 No. Kondisi Data ADC 1.
Tidak Ada GAS LPG
130
2.
Ada Gas LPG
590
Data ADC yang terdapat pada tabel 1 dan 2 sesuai dengan rumus: ADC = (Vin / Vref) x 1024 (5) Tabel 2 Hasil pengujian sensor gas TGS 2611 No. Kondisi Data ADC Tidak Ada GAS METANA 240 1. Ada Gas METANA 800 2. Dimana Vin adalah tegangan keluaran sensor, Vref adalah tegangan referensi (5Volt) dan 1024 adalah jumlah total bit pada ADC atmega328p yaitu 10bit. Pada penelitian ini, pengujian kedua sensor gas ini hanya menggunakan referensi pembanding gas seperti LPG dan metana dengan kondisi ruangan saat itu serta level indikator juga dibagi hanya 2 (ada gas dan tidak ada gas). Penggunaan level indikator ini dikarenakan saat ini panel instrumentasi untuk mengukur kadar gas LPG dan metana dalam satuan ppm sulit ditemukan di wilayah Kalimantan Barat.
18
Adapun algoritma dari pendeteksian gas adalah dengan membandingkan satuan persentase. Cara ini digunakan untuk memudahkan dalam pembuatan koding program. Alasan mengubah nilai pembacaan sensor menjadi nilai persentase dikarenakan nilai pembacaan ADC kedua sensor tidak sama. TGS 2610 mempunyai rentang pembacaan ADC dari 130 sampai 590 sedangkan sensor TGS 2611 memiliki rentang pembacaan ADC dari 240 sampai 800. Perbedaan rentang pembacaan ADC inilah yang menyulitkan di dalam membandingkan data sensor dengan data sensitifitas. Sehingga untuk memudahkan proses pembandingan data ADC ini maka rentang kedua sensor dijadikan dalam satuan persentase. Perhatikan gambar 20 konversi nilai ADC menjadi persentase. TGS2610 800
0%
240
Data ADC
100%
Nilai Konversi
130
100%
Nilai Konversi
Data ADC
590
TGS2611
0%
Gambar 19 Konversi Nilai ADC Menjadi Persentase
Rangkaian Sensor Baterai
dengan baik. Indikator keberhasil dari pengujian LCD 5110 adalah cukup dengan menampilkan sebuah tulisan sesuai dengan yang dinginkan pada layar LCD.
Gambar 21 Foto Dokumentasi Pengujian interface LCD Nokia 5110 Pengujian rangkaian buzzer bertujuan untuk mengetahui apakah rangkaian buzzer yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik atau tidak. Proses pengujian rangkaian dapat mengunakan multimeter untuk melakukan pengukuran tegangan keluaran dari IC driver buzzer tersebut. Indikasi dari keberhasilan pengujian rangkaian buzzer adalah tegangan buzzer mendekati nilai 5Volt dan buzzer mengeluarkan suara ketika masukan rangkaian diberi trigger.
Rangkaian Buzzer
Gambar 20 Letak Sensor Tegangan Baterai Pada tahap pengujian blok ini digunakan sumber tegangan adaptor yang dapat diatur nilai keluaran tegangannya. Caranya dengan mengatur tegangan keluaran adaptor sebesar 7.4Volt (menyerupai tegangan baterai lipo), kemudian tegangan keluaran yang ada pada rangkaian sensor baterai tersebut diukur. Hasil pengukuran tegangan keluaran yang telah dikonversi dari analog ke digital diambil sebagai data dan dibuat dalam satuan persentase. Pengujian rangkaian interface LCD Nokia 5110 adalah bertujuan untuk memastikan bahwa rangkaian yang dibuat dapat berjalan
Gambar 22 letak Rangkaian Buzzer 5.2. Pengujian Sistem Keseluruhan Pengujian akhir dari alat yang dibuat adalah untuk melihat unjuk kerja dari sistem tersebut. Alat akan diberikan stimulus dalam bentuk gas LPG dan metana. Pemberian stimulus ini bertujuan untuk mengetahui bagian-bagian mana saja yang kerjanya kurang sempurna. Pengujian dilakukan secara bertahap untuk menentukan parameter-paramter dan indikator dari pengujian itu sendiri. 19
Tabel 3 Hasil Pengujian Rangkaian Sensor No.
Pengujian
Parameter
Indikator
Keterangan
1.
Program untuk mengkonfigurasi perangkat keras
Perangkat keras seperti LCD dan sensor dapat terkonfigurasi oleh mikrokontroler
Berhasil
2.
Pengujian aplikasi GUI
Tombol menu dan Up ditekan
3.
Pengujian sensor LPG
Gas LPG dihembuskan pada sensor
4.
Pengujian sensor metana
5.
Pengujian sensor LPG dan metana
Gas metana dihembuskan pada sensor Gas LPG dan metana dihembuskan pada sensor
6.
Pengujian sensor baterai (Sistem dihidupkan terus menerus hingga baterai habis) Pengujian jarak deteksi sensor dengan sumber LPG
Baterai 100% Baterai 50% Baterai 10% Baterai 5% Baterai 1%
1. LCD menampilan tulisan sesuai dengan yang diinginkan 2. Buzzer aktif sesaat ketika tombol ditekan Display LCD menampilkan tampilan sesuai dengan yang diprogram Buzzer menyala dan tampilan di LCD menampilkan bahwa terdeteksi gas LPG Buzzer menyala dan tampilan di LCD menampilkan bahwa terdeteksi gas Metana Buzzer menyala dan tampilan di LCD menampilkan bahwa terdeteksi gas Metana dan LPG Sistem tetap menyala Sistem tetap menyala Sistem tetap menyala Sistem mati Sistem mati
20cm 50cm 80cm 120cm 150cm 20cm 50cm 80cm 120cm 150cm
Buzzer aktif Buzzer aktif Buzzer nonaktif Buzzer nonaktif Buzzer nonaktif Buzzer aktif Buzzer aktif Buzzer nonaktif Buzzer nonaktif Buzzer nonaktif
Berhasil Berhasil Gagal Gagal Gagal Berhasil Berhasil Gagal Gagal Gagal
7.
8.
Pengujian jarak deteksi sensor dengan sumber metana
6. Kesimpulan Setelah melalui beberapa pengujian pada alat maka dapat disimpulkan: 1. Alat dapat bekerja dengan baik. Hal ini ditunjukkan dengan berfungsinya alat saat diberikan dua jenis gas, yaitu gas LPG dan metana. Buzzer berbunyi dan layar menampilkan tulisan “Gas LPG FOUND” atau “Gas Metana FOUND” 2. Alat ini dapat mendeteksi gas dari sumber gas diradius kurang dari 50cm. 3. Tingkat sensitifitas alat akan semakin tinggi jika pengaturan sensitifitas pada alat semakin rendah.
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil
7. Saran Adapun saran untuk perbaikan dan pengembangan dari tugas akhir ini adalah: 1. Menggunakan alat yang standar sebagai alat pembanding, supaya alat ini dapat berkembang tidak hanya dapat mendeteksi keberadaan gas tapi juga dapat mengukur kadar konsentrasi gas. 2. Sebaiknya digunakan komponen-komponen yang jauh lebih murah agar biaya pembuatan dapat ditekan. 3. Sebaiknya bekerjasama dengan pihak-pihak terkait, seperti Dinas peternakan, Pertamina, Prodi Kimia, instansi swasta dan negeri lainnya agar alat pendeteksi gas ini dapat ber20
kembang sesuai dengan kebutuhan masyarakat. Daftar Pustaka [1] Istadi, D., 2013, Chemical Engineering, http://tekim.undip.ac. id/staf/istadi/files/2013/09/01introduction-natural-gas-processing .pdf, diakses tanggal 1 Oktober 2013. [2] Yudiastuti, U, 2011, Anasilis Kapasitas Slug Catcher di Stasiun Bojonegoro pada Proyek South Sumatra-West Java Gas Pipeline, UAJY, Hal 7. [3] Bony M. Farid, 2009, Pendeteksi dan Pengaman Kebocoran Gas LPG (Butana) Berbasis Mikrokontroler Melalui SMS Sebagai Media Informasi, EEPIS, Hal. 3. [4] Yunilas, 2011, Eliminasi Gas Metana (CH4) Asal Ternak Melalui Ekstrak Tanaman, ROAR, hal 1. [5] Lindawati, 2012, Sensor Ultrasonik Sebagai Pengontrol Jarak Aman Pada Kendaraan Roda Empat, TEKNOMATIKA, nomor 1, vol 2, hal 18. [6] Sumardi, 2013, Mikrokontroler, Graha Ilmu, Yogyakarta. [7] Astari, S., 2014, Kran Air Wudhu’ Otomatis berbasis Arduino Atmega328, UMRAH. [8] Nasrullah, E., 2012, Rancang Bangun Sistem Penyiraman Tanaman Secara Otomatis Menggunakan Sensor Suhu LM35 Berbasis Mikrokontroler Atmega8535, ELECTRICIAN.
21
