Oleh :
RANDI SIDABARIBA NIM. 4113240021 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 18 Agustus 1992 di Silalahi, Sumatera
Utara. Ayah bernama Simon Sidabarib dan Ibu bernama Dameria br Sianturi, dan
merupakan anak ke empat dari empat bersaudara. Tahun 1999, penulis masuk
SDN034796 Silalahi, Kab. Dairi dan lulus pada tahun 2005. Tahun 2005, penulis
melanjutkan pendidikan sekolah di SMPN 3 Sumbul, dan lulus padatahun 2008.
Tahun 2008 penulis melanjutkan jenjang pendidikan di SMAN 1 sumbul dan lulus
pada tahun 2011. Pada tahun yang sama,penulis diterima di Program Studi Fisika
Jurusan Fisika, Fakultas Metematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Negeri Medan. Adapun kegiatan ekstrakulikuler yang pernah di ikuti Ikatan
Keluarga Besar Kristen Fisika (IKBKF) dan Himpunan Muda Mudi Silalahi
iii
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KEBOCORAN DINI GAS LPG MENGGUNAKAN SENSOR TGS 2610 DENGAN
MIKROKONTROLER ATMEGA8535 BERBASIS LIQUID CRISTAL DISPLAY
RANDI SIDABARIBA (4113240021)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk merancang bangun alat pendeteksi kebocoran dini gas LPG menggunakan sensor TGS 2610 dengan mikrokontroler
ATmega8535 berbasis liquid cristal display dan melakukan pengujian pada alat. Alat pendeteksi kebocoran dini gas LPG dilengkapi dengan indikator audivisual yang terdiri dari LED dan buzzer. Setting kerja dari indikator dengan syarat, jika konsentrasi gas ≥ 1179 ppm maka LED merah akan menyala dan buzzer akan berbunyi. Jangkauan pengukuran alat ini sampai 5000 ppm. Alat pendeteksi ini mampu mendeteksi gas yang keluar disekitarnya dengan memberikan tanda suatu bunyi dari alarm tersebut. Sistem pendeteksian gas LPG dilakukan berdasarkan perbandingan tegangan keluaran dari sensor gas terhadap kadar gas yang dideteksi sensor. Hasil dari penelitian ini adalah telah terancangnya detektor kebocoran dini tabung gas LPG yang lebih praktis dan sensitive dalam mendeteksi gas LPG. Jarak maksimal yang mampu dideteksi oleh alat ini adalah sejauh dua meter. Sensor akan mampu mendeteksi tergantung pada kadar konsentrasi gas. Semakin besar kadar konsentrasi gas yang bocor, alat ini akan bekerja dengan baik dalam mendeteksi gas. Sensor TGS2610 akan mendeteksi gas LPG jika tegangan keluaran dari sensor sekian volt. Selanjutnya data diubah dari analog ke digital oleh ADC yang nantinya akan diolah oleh mikrokontroller dan akan dikeluarkan lewat indikator buzzer.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, yang
telah menyertai, memberikan kekuatan dan kesempatan kepada penulis sehingga
penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik dan diajukan sebagai salah satu
syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains. Tema yang dipilih daalam penelitian
ini adalah, detektor gas dengan judul "Rancang Bangun Alat Pendetekti
Kebocoran Dini Gas Menggunakan Sensor TGS 2610 dengan Mikrokontroler
ATmega8535 Berbasis Liquid Cristal Display"
Dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada
kedua orangtua saya ayah saya tercinta Simon Sidabariba dan ibu saya tercinta
Dameria br Sianturi yang telah berjuang keras untuk saya. Terimakasih juga untuk
kedua kakak saya dan abang saya yang selama ini memberikan dukungan.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah
membantu menyelesaikan skripsi ini, antara lain kepada Bapak Drs. Khairul
Amdhani, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi, serta Bapak Prof..Dr. Nurdin
Bukit, M.Si selaku dosen pembimbing akademik, Bapak Alkhafi Maas Siregar,
M.Si, Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Si dan Ibu Erniwati Halawa, M.Si selaku
dosen penguji yang telah banyak memberikan saran dan masukan dalam
penyelesaian skripsi ini.
Disamping itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada
teman-teman satu angkatan 2011 yang selalu bekerja sama selama perkuliahan. Kepada
teman seperjuangan Iwan hutagalung, Randy wempay silalahi, Sunda hutasoit dan
Ade joyo simanjorang, saya ucapkan terimakasih yang ikut membantu dalam
penyelesaian skripsi ini. Dan juga abang-abang saya yang selalu membantu dan
mendukung saya terkhusus buat bang Vikar mendofa, bang Philipson munte, bang
Biduan nainggolan, bang Putra aritonang. Penulis juga mengucapkan terimakasih
kepada teman-teman satu kos 109A terkhusus buat Paulus depari, ronius pasaribu,
Henry Silalahi, Ronal panggabean yang selalu menemani dan membantu disaat
v
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kelemahan dalam
penyusunan skripsi ini, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang
membangun dari pembaca untuk perbaikan dan penyempurnaan skripsi ini.
Akhir kata penulis berharap agar skripsi ini dapat memberikan manfaat
baru pembaca sehingga skripsi ini memberikan suatu kontribusi bagi fisika serta
dapat menjadi langkah menuju penelitian-penelitian seterusnya. semoga skripsi ini
dapat bermanfaat dan menjadi masukan dalam perkembangan dunia sains
terutama generasi penerus kajian fisika instrumentasi.
Medan, 13 Juni 2016
Penulis
DAFTAR ISI
2.1.3. Dasar Teori Mikrokontroler 9
2.1.4. Mikrokontroler ATmega 8535 11
2.1.5. Konstruksi ATmega8535 12
2.1.6. Pin-pin pada Mikrokontroler ATmega8535 13
2.1.7. Sensor TGS 2610 16
2.1.8. Sfesisifikasi Sensor TGS 2610 18
2.1.9. Liquid Cristal Display (LCD) 18
vii
2.1.11.Buzzer 22
2.1.12.Codevision AVR 23
2.1.13.Analog to Digital Converter 27
2.2. Kerangka Konsep 30
3.6. Diagram Alir Penelitian 36
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian 38
4.1.1. Deskripsi Data Penelitian 38
4.1.2. Deskripsi Data Pengujian 41
4.2. Pembahasan 46
4.2.1. Gambar Rangkaian 46
4.2.1. Karakteristik sensor 48
4.1.4. Perbandingan Detektor Gas dengan Penelitian
Sebelumnya 52
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 54
5.2. Saran 55
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATmega 8535 13
Gambar 2.2. Sensor TGS 2610 17
Gambar 2.3. Rangkaian sensor LPG TGS 2610 18
Gambar 2.4. LCD 4 x 20 karakter 21
Gambar 2.5. Buzzer 23
Gambar 2.7. Kecepatan sampling 27
Gambar 2.8. Rangkaian ADC tipe successive-approximation 29
Gambar 3.1. Perancangan Perangkat Keras 33
Gambar 3.2. Diagram Alir Perancangan Perangkat Lunak 34
Gambar 4.1. Tampilan awal detektor 39
Gambar 4.2. Tampilan detektor keadaan normal 40
Gambar 4.3. Sampel A 41
Gambar 4.4. Sampel B 41
Gambar 4.5. Grafik hubungan jarak deteksi terhadap
konsentrasi gas LPG pada sampel A 43
Gambar 4.6. Grafik hubungan jarak deteksi terhadap
konsentrasi gas LPG pada sampel B 45
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Fungsi Khusus Port B 14
Tabel 2.2. Fungsi Khusus Port C 15
Tabel 2.3. Fungsi Khusus Port D 15
Tabel 2.4. Deskripsi Pin Pada LCD 22
Tabel 3.1. Alat Penelitian 31
Tabel 3.2. Bahan Penelitian 32
Tabel 3.3. Pengumpulan Data 35
Tabel 4.1. Data pengujian sampel A pada detector 42
Tabel 4.2. Data pengujian sampel B pada detektor 44
Tabel 4.3. Data tahanan sensor pada sampel A 41
Tabel 4.4. Data tahanan sensor pada sampel B 48
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A Rancangan Rangkaian 52
Lampiran B Dokumentasi Penelitian 53
Lampiran C Bahasa C (codevision AVR) 57
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A Rancangan Rangkaian 52
Lampiran B Dokumentasi Penelitian 53
Lampiran C Bahasa C (codevision AVR) 57
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang terjadi dengan cepat
pada akhir–akhir ini menyebabkan semakin dibutuhkannya sumber daya energi,
Manusia sangat banyak menggunakan minyak bumi untuk keperluan sehari–hari,
seperti untuk memasak, bahan bakar minyak untuk kendaraan bermotor, namun
pada akhirnya manusia sadar bahwa minyak bumi jika terus menerus diambil
maka akan habis, dan dibutuhkan waktu sangat lama untuk dapat
memperbaharuinya lagi. Maka dari itu manusia berusaha untuk mencari
alternative lain menggantikan minyak bumi dalam keperluan sehari-harinya,
sehingga ditemukanlah gas alam yang setelah di uji didalam laboratorium bisa
menggantikan minyak bumi (Akbar, 2010).
Liquefied Petroleum Gas (LPG) merupakan gas hasil produksi dari kilang
minyak (Kilang BBM) dan Kilang gas, yang komponen utama adalah gas propana
(C3H8) dan butana (C4H10) lebih kurang 99 % dan selebihnya adalah zat
pembau. LPG lebih berat dari udara dengan berat jenis sekitar 2.01 (dibandingkan
dengan udara). Selain mengghasilkan efek positif terdapat beberapa efek negatif
yang sampai saat ini dirasakan dari hasil konversi minyak tanah ke Gas LPG,
salah satunya ialah kebakaran akibat kebocoran gas LPG tersebut . Ada beberapa
faktor yang mengakibatkan terjadinya kebocoran gas dari tabung gas LPG, salah
satunya buruknya regulator dan selang Gas LPG, ataupun karena faktor kualitas
yang sudah menurun dari alat regulator yang dipakai, sehingga menyebabkan
kebocoran gas yang tidak terduga. Kebocoran Gas yang terjadi sangat sulit
terdeteksi sejak dini, masyarakat mengetahui kebakaran setelah api menjadi besar
dan sulit dipadamkan dan mengetahui kebocoran gas setelah bau gas LPG sudah
tercium atau tabung gas LPG meledak. Sistem dikatakan baik untuk mendeteksi
kebocoran gas jika ada sensor yang mampu mendeteksi kebocoran gas sejak ini.
Efek yang sangat sering terjadi akibat dari kebocoran Gas LPG ialah seringnya
terjadi ledakan Gas karena Gas yang keluar dan tidak adanya sirkulasi udara
2
sehingga mengakibatkan kebakaran karena gas LPG tersebut telah melampaui
batas kepekatan normal sehingga sensitif terhadap arus listrik.
Maraknya kebakaran dan kecelakaan yang disebabkan oleh bocor dan
meledaknya tabung gas elpiji, menjadi hal yang menakutkan bagi masyarakat
pengguna gas tersebut. Maraknya kejadian tersebut tidak hanya menimbulkan
kontroversi tapi juga ancaman dari berbagai kalangan terhadap pemerintah yang
telah melakukan konversi gas. Elpiji sudah tidak lagi menjadi barang mewah, dan
telah menjelma menjadi barang kebutuhan rumah tangga modern. Meskipun
demikian, kewaspadaan saat menggunakan gas elpiji tidak boleh dilupakan.
Apalagi belakangan ini telah banyak beredar tabung gas palsu tanpa logo Standar
Nasional Indonesia (SNI). Salah satu resiko penggunaan gas elpiji adalah
terjadinya kebocoran pada sela-sela tabung atau instalasi gas tersebut (Kusuma,
2013).
Pada awalnya gas elpiji tidak berbau, tetapi bila demikian akan sulit di
deteksi apabila terjadi kebocoran pada tabung gas. Menyadari hal tersebut,
pertamina menambahkan gas mercaptane, yang baunya khas dan menusuk hidung.
Langkah ini sangat berguna untuk mendeteksi bila ada kebocoran tabung gas.
Melalui gas mercaptane tersebut masyarakat sudah dapat menghindari ledakan gas
elpiji, yaitu dengan cara pendeteksian bau gas dengan indra pencium/hidung.
Namun karena terkadang tidak dihiraukan dan tidak menjadikannya waspada
sehingga kecelakaan yang diakibatkan oleh kebocoran tabung gas pun tidak dapat
dihindari. Gas elpiji terkenal dengan sifatnya yang mudah terbakar sehingga
kebocoran peralatan elpiji beresiko tinggi terhadap kebakaran. Dikarenakan
sifatnya yang sangat sensitif, maka perlu adanya perhatian khusus terhadap bahan
bakar jenis ini.
Untuk dapat mengurangi bahaya akibat kebocoran gas masyarakat perlu
mengetahui tanda-tanda kebocoran seperti, tercium bau gas menyengat, dan
terdapat bunyi mendesis pada saluran gas. Selain itu juga harus mengambil
tindakan pencegahan terjadinya ledakan dan kebakaran sedini mungkin. Tindakan
tersebut dapat dilakukan dengan segera mungkin melepas regulator dan membawa
bau gas masih ada pada ruangan. Namun, kebocoran gas tidak selalu diketahui
orang dengan cepat dan segera mengambil tindakan pencegahan ledakan dan
kebakaran (Danur, 2007).
Pada penelitian Kusuma (2013) menjelaskan bahwa ketika kebocoran gas
LPG terdeteksi oleh sensor gas kemudian Peringatan tanda bahaya dari kebocoran
gas akan ditampilkan melalui indikator LED dan bunyi dari buzzer. Sensor yang
digunakan pada perancangan penelitian ini menggunakan tipe TGS2610 dimana
sistem pendeteksian gas Elpiji dilakukan berdasarkan perbandingan tegangan
keluaran dari sensor gas terhadap kadar gas yang ada di udara. Pada
pengembangan sistem ini masih memiliki kekurangan dalam sistem tampilan dan
penggunaan bahasa perintah, dimana pada penelitian ini tidak menggunakan LCD.
Pada penelitian Akbar (2010) menjelaskan bahwa pada saat sensor gas
mendeteksi bahwa kadar gas lebih banyak dibandingkan dari oksigen, maka input
akan diolah oleh mikrokontroler dan output yang akan dikeluarkan berupa speaker
yang mengeluarkan suara, LED berwarna merah akan menyala dan lcd akan
memberikan informasi berupa tampilan bahwa tabung gas ada yang bocor. Tetapi
ketika setelah beberapa waktu kotak di tutup, tapi sensor juga tidak mendeteksi
kadar gas yang lebih banyak dari oksigen, maka led warna putih akan menyala
dan lcd akan memberikan informasi berupa tampilan bahwa tabung gas tidak
bocor.
Berdasarkan hal yang dipaparkan maka dilakukan penelitian untuk
memberikan solusi atas permasalahan tersebut. Sehingga para pemakai tabung gas
menjadi lebih nyaman pada saat memakainya. Dugaan sementara solusinya adalah
dengan cara pendeteksian gas yang bocor oleh sensor gas kemudian
mengaktifkan buzzer saat kondisi gas bocor dan menampilkan pengukuran
konsentrasi pada layar LCD.
Dengan demikian, peneliti menambahkan sistem yang dapat mendeteksi
kebocoran gas LPG memberi tanda bahaya dengan mengaktifkan buzzer dan LED
indikator serta menampilkan pengukuran konsentrasi gas bocor. Sehingga peneliti
4
menggunakan Sensor TGS 2610 Dengan Mikrokontroler ATmega8535 Berbasis
Liquid Cristal Display”.
1.2Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas peneliti mengidentifikasi masalah
sebagai berikut :
1. Belum adanya alat pendeteksi dini yang diinstruksikan pemerintah.
2. Belum adanya pengunaan alat pendeteksi kebocoran gas yang efektif dan
praktis.
3. Belum adanya penelitian menggunakan detektor kebocoran tabung gas
menggunakan TGS 2610 dengan mikrokontroler ATmega8535 berbasis LCD
menggunakan codevision AVR.
1.3 Batasan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, penelitian dibatasi pada :
1. Rancang Bangun Pendeteksi Kebocoran gas LPG menggunakan sensor
TGS 2610 berbasis LCD.
2. Listing program menggunakan codevision AVR.
3. Tanda bahaya dari kebocoran gas akan ditampilkan melalui LCD berupa
nilai konsentrasi gas dengan satuan ppm (part per million) dan buzzer
sebagai sistem peringatan dini.
1.4 Rumusan Masalah
Mengacu pada permasalahan yang ada, maka dalam perencanaan dan
pembuatan alat ini diutamakan pada hal-hal sebagai berikut:
1. Bagaimana rancangan sebuah alat yang mampu mendeteksi kebocoran gas
LPG menggunakan sensor TGS 2610 dengan mikrokontroler ATmega8535
berbasis Liquid Cristal Display?
2. Bagaimana melisting program pada alat yang dirancang agar buzzer dan
LCD berfungsi sebagai indikator menggunakan codevision AVR?
indikator konsentrasi gas?
1.5 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penilitian ini, yaitu :
1. Untuk membuat alat pendeteksi kebocoran gas LPG menggunakan sensor
TGS 2610 dengan mikrokontroler ATmega8535 berbasis LCD.
2. Untuk membuat listing program pada alat yang dirancang agar buzzer dan
LCD berfungsi sebagai indicator menggunakan codevision AVR.
3. untuk mengetahui karakteristik sensor TGS 2610 yang dihasilkan dari
penelitian
4. Untuk mengetahui hasil tampilan buzzer sebagai indikator suara dan LCD
sebagai indikator konsentrasi gas.
1.6 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan untuk memberikan alternatif perangkat detektor
dini kebocoran tabung gas LPG yang murah, efektif, praktis dan mudah
54
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Telah dilakukan pembuatan rancangan fisik Pendeteksi kebocoran dini gas
LPG menggunakan mikrokontroler ATmega8535dengan sensor TGS 2610
berbasis LCD. Rangkaian detektor kebocoran gas LPG yang telah dirancang
bekerja dengan baik sesuai dengan susunan listing program pada codevision
AVR.
2. Sensor TGS 2610 dipengaruhi oleh banyaknya kadar konsentrasi gas dari
sampel. Sensor gas akan mendeteksi dari kebocoran gas LPG. Semakin dekat
jarak, maka akan semakin pekat gas akan terdeteksi karena sensor akan
mencium kadar gas yang ada di udara. Jika Nilai masukannya besar maka nilai
keluaran dari sensor akan semakin besar dan sebaliknya nilai masukan kecil
maka nilai keluaran sensor akan semakin kecil.
3. Dari hasil karakteristik terhadap sensor pada penelitian ini diperoleh beberapa
variabel karakteristik yaitu Dari grafik tersebut dapat ditentukan beberapa
variabel karakteristik sensor yaitu: fungsi transfer , y=0,0003x + 2,8797, nilai
sensitivitas gas sebesar 0,0003 Volt/ppm, dan offsetnya sebesar 2,8797 Volt.
4. Alat pendeteksi kebocoran dini gas LPG menggunakan sensor TGS 2610
dilengkapi dengan indikator audiovisual yang terdiri dari LED dan buzzer.
Jika konsentrasi gas melewati batas ambang 1179 ppm maka buzzer berbunyi
'beep' dan LED Merah akan menyala.
5.2. Saran
Berdasarkan pengalaman yang diperoleh selama perancangan dan
pembuatan alat ini, ada beberapa kendala yang dihadapi dan disini akan
disampaikan beberapa saran yang bermanfaat untuk mengembangkan dan
menyempurnakan hasil karya berikutnya:
1. Alat ini hanya mampu mendeteksi kebocoran gas pada jarak maksimal dua
meter dari gas yang bocor. Dalam perancangan alat selanjutnya diharapkan
mampu merancang alat pendeteksi dengan jarak pendeteksian yang jauh
lebih luas.
2. Dalam pengembangan alat selanjutnya diharapkan untuk menambah
antisipasi dalam kebocoran gas LPG yang menyebabkan kebakaran,
dengan menggunakan media pemadaman api sendiri apabila terjadi
kebakaran.
3. Perancangan detektor kebocoran dini tabung gas LPG selanjutnya dapat
menambah notifikasi melalui phone seluler dalam bentuk short massage
56
DAFTAR PUSTAKA
Akbar, T., (2010), Pendeteksi Kebocoran Tabung Gas Dengan Menggunakan Sensor Gas Figgaro TGS2610 Berbasis Mikrokontroler AT89S52, Jakarta : FIKTI – Universitas Gunadarma
Anonym., (2016), Mikrokontroler, http://guru-indonesia.net/admin/file/ f9346mikrokontrl.pdf. (diakses 14 Januari 2015)
Anonym., (2014), Elpiji, http://id.wikipedia.org/wiki/elpiji dipost pada Pukul 10:54, Tanggal 14 Januari 2016
Anonym., (2012), Bitstream, http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/ 35027/3/Chapter%20II.pdf
Anonym., (2011), Mikrokontroler, http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/ File:Connect_DFR0049.png.
Bejo, A., (2007), C&AVR Rahasian Kemudahan Bahasa C Dalam Mikrokontroler ATMega8535. Graha Ilmu: Yogyakarta.
Danur, B., D., (2007), SIstem pendeteksi Kebocoran Gas LPG Menggunakan Mikrokontroler, Padang: FTI-UNAND dan FT Komputer-Politeknik Negeri Padang
Eva., (2012), Elpigi Sebagai Bahan Bakar Alternatif http://sangsaintis 08.wordpress.com/2011/01/31/elpiji-sebagai-bahan-bakar-alternatif/.
Diposted Tanggal 31 Januari 2011
Ganef., (2011), Peracangan Sistem Pendeteksi Asap Rokok Dan Gas LPG
Berbasis Mikrokontroler AVR Atmega16, Yokyakarta: STMIK AMIKOM
YOGYAKARTA.
Harja, I., (2012), Pengertian Buzzer. http://indraharja.wordpress.com/ 2012/01/07/pengertian-buzzer/. Diposted tanggal 07 Januari 2012
Ilham., (2009), ADC (Analog to Digital Converter), http://www.oocities.org /ilham_aez/artikel/analog/ADC.html (diakses Oktober 2009)
Kusuma., (2013), Rancang Bangun Alat Pendeteksi dan Penanggulangan Kebocoran Gas LPG Berbasis Sensor TGS2610, Jurnal Teknik Elektro, Universitas Komputer Indonesia, Vo. 1 no. 1 hal 51
Perangin-angin, B., (2013), Mikrokontroler. Responsitory.usu.ac.id/bitstream/ 123456789/35001/4/Chapter%20II.pdf.Medan. Medan:USU
