Desain dan Konsep Implementasi Sistem Pe

(1)

(2)

Number 5

ISSN: 2085-6350

PROCEEDINGS OF

CONFERENCE ON

INFORMATION TECHNOLOGY

AND ELECTRICAL ENGINEERING

SESI NASIONAL

Keisyaratan dan Sistem Elektronis

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF ENGINEERING

(3)

Conference on Information Technology and Electrical Engineering (CITEE)

Organizer

Steering Commitee

• Adhi Susanto (UGM)

• Hamzah Berahim (UGM)

• Thomas Sri Widodo (UGM)

• Dadang Gunawan (UI)

• Heri Mauridi (ITS)

• Yanuarsyah Harun (ITB)

• Anto Satrio Nugroho (BPPT)

• Son Kuswadi (PENS)

Advisory Board

• Tumiran (UGM)

• Lukito Edi Nugroho (UGM)

• Anto Satrio Nugroho (BPPT)

• Son Kuswadi (PENS)

General Chair

• Bambang Sutopo

Organizing Chairs

• Risanuri Hidayat

• Sri Suning Kusumawardhani

• Ridi Ferdiana

• Adha Imam Cahyadi

• Budi Setiyanto

Program Chairs

• Prapto Nugroho

• Agus Bejo

• Cuk Supriyadi Ali Nandar (BPPT)

• Yusuf Susilo Wijoyo

Publication Chair

• Enas Dhuhri K

Finance Chairs

• Eny Sukani Rahayu

• Maun Budiyanto

• Roni Irnawan

Secretariats

• Astria Nur Irfansyah

• Lilik Suyanti

(4)

Proceedings of CITEE 2009 Number 5 ISSN: 2085-6350

Desain dan Konsep Implementasi

Sistem Peringatan Dini Kebocoran Gas LPG

Berbasis Mikrokontroler ATMega8535

Arif Syamsul Iskandar, Arwin Datumaya Wahyudi Sumari

Departemen Elektronika, Akademi Angkatan Udara Jl. Laksda Adisutjipto, Yogyakarta – 55002

[email protected], [email protected]

Abstrak— Penggunaan energi gas semakin dibutuhkan dari

waktu ke waktu. Hal tersebut memicu pengalihan penggunaan Bahan Bakar Minyak (BBM) ke Bahan Bakar Gas (BBG) dalam bentuk Liquified Petroleum Gas (LPG). Pengonversian ini dari satu sisi dapat menimbulkan beberapa permasalahan yang disebabkan baik karena kesalahan manusia maupun kerusakan alat sehingga dapat menimbulkan dampak dan kerugian yang tidak diinginkan diantaranya adalah kebocoran gas. Salah satu upaya untuk meminimalkan dampak tersebut diperlukan suatu sistem yang mampu melakukan deteksi dini kebocoran gas LPG yang disebut dengan Sistem Peringatan Dini Kebocoran Gas (SPDKG) LPG. SPDKG akan diimplementasikan menggunakan sensor gas TGS2610 dengan mikrokontroler ATMega8535 sebagai pusat pengendalian dengan keluaran berupa tingkat keamanan kondisi gas yang dipresentasikan melalui tampilan Liquid Crystal Display (LCD), buzzer, dan tampilan Light Emitting Diode (LED). SPDKG akan menampilkan informasi berupa tingkat konsentrasi gas di udara dengan cara mengubah hasil penginderaan sensor gas ke bentuk status kondisi aman, waspada, dan bahaya.

Kata kunci— liquified petroleum gas, mikrokontroler

ATMega8535, SPDKG

I. PENDAHULUAN

Menipisnya bahan bakar berbasis fosil berimbas pada harga Bahan Bakar Minyak (BBM) yang fluktuatif di pasar global. Seiring dengan hal tersebut, dilakukan upaya-upaya untuk menghemat penggunaan BBM yang salah satu diantaranya adalah melakukan konversi ke Bahan Bakar Gas (BBG). Upaya ini selaras dengan kebijakan Pemerintah Republik Indonesia di bidang konversi energi yang telah dimulai beberapa tahun lalu. Salah satu BBG yang banyak digunakan oleh masyarakat adalah jenis Liquified Petroleum

Gas (LPG).

Proses konversi ke BBG bukanlah pekerjaan mudah dan telah banyak peristiwa yang menimbulkan korban jiwa dan materiil terjadi sebagai dampak dari proses tersebut baik karena kesalahan manusia (human error) maupun karena ketidaksempurnaan alat karena rusak atau cacat produksi. Salah satu penyebab dari peristiwa-peristiwa tersebut adalah kebocoran gas yang terlambat untuk diantisipasi.

Sebagai salah satu upaya pencegahan dini terhadap kegagalan perangkat BBG, dalam makalah ini akan disampaikan konsep desain dan implementasi Sistem Peringatan Dini Kebocoran Gas (SPDKG) LPG, disingkat

SPDKG-LPG. Sistem ini ditujukan untuk memberikan informasi keadaan perangkat BBG dengan mendeteksi kemunculan LPG di udara dan menampilkan informasi ke layar serta membunyikan tanda peringatan bila kadar LPG di udara menuju ke arah yang membahayakan.

Terkait dengan hal tersebut, susunan makalah adalah sebagai berikut. Pada Bagian I disampaikan latar belakang masalah yang akan dibahas di dalam makalah dan diikuti oleh Bagian II dimana akan disampaikan beberapa hal dasar terkait sistem yang akan didesain dan diimplementasikan. Bagian III mencakup desain dan konsep implementasi SPDKG-LPG. Makalah ditutup dengan beberapa catatan penting pada Bagian IV.

II. PENGENALAN PADA LPG,SENSOR GAS DAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535

Sebelum mendesain SPDKG-LPG, adalah penting untuk mengetahui terlebih dulu karakteristik dari LPG sebagai masukan utama sistem, prinsip kerja dari sensor gas yang dipilih dan pertimbangan-pertimbangan memiliki mikrokontroler ATMega8535 sebagai “otak” dari sistem.

A. LPG

LPG adalah gas hasil produksi dari kilang gas yang komponen utamanya adalah gas propana dan butana. LPG yang juga dikenal sebagai bahan bakar cair dapat dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan pada komposisi gas propana dan butana yang menjadi penyusunnya sebagai berikut :

• LPG propana, dengan komposisi terbesar adalah C3.

• LPG butana, dengan komposisi terbesar adalah C4.

• LPG campuran (mixed), kombinasi C3 dan C4. Secara umum, sifat-sifat LPG adalah sebagai berikut :

• Memiliki berat jenis lebih besar dari udara.

• Tidak memiliki sifat pelumas terhadap metal.

• Pelarut yang baik untuk karet.

• Tidak berwarna.

• Tidak berbau.

(8)

212 Proceedings of CITEE, August 4, 2009

• Bila menguap di udara bebas akan membentuk lapisan karena kondensasi.

• 1 kg LPG bentuk cair setara dengan kurang lebih 500 liter LPG bentuk gas.

B. Sensor Gas

.TGS 2610 adalah sensor yang memiliki kepekaan terhadap LPG. Bentuk fisik dari TGS 2610 ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. TGS 2610[9]

C. Mikrokontroler ATMega8535

Mikrokontroler didefinisikan sebagai sebuah rangkaian-terintegrasi (integrated-circuit atau chip) yang telah memiliki sebuah Central Processing Unit (CPU),

Read-Only Memory (ROM), atau Flash Memory, Random Access Memory (RAM), pewaktu (clock) dan bagian kendali

masukan-keluaran (input-output control unit). Dengan memperhatikan kelengkapan perangkat tersebut, mikrokontroler disebut juga sebagai sebuah komputer pada sebuah rangkaian-terintegrasi [10].

Mikrokontroler ATMega8535 adalah sebuah mikrokon-troler 8-bit yang dilengkapi dengan In-System

Self-Programmable (ISP) Flash 8 Kbyte. Mikrokontroler ini

hanya memerlukan satu siklus waktu untuk mengeksekusi sebuah instruksi. Hal ini ditujukan untuk optimisasi pilihan antara konsumsi daya dan kecepatan pengolahan data. Komponen-komponen utamanya terdiri dari tiga buah pewaktu/penghitung, sebuah CPU 32-bit, sebuah Static RAM (SRAM) 512 byte, sebuah Electrically Erasable

Programmable ROM (EEPROM) 512 byte dan sebuah Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter

(USART) yang dapat deprogram untuk komunikasi serial. Spesifikasi detil dari mikrokontroler ATMega8535 dapat dilihat pada[10].

D. BASCOM AVR

BASCOM AVR adalah kompiler berbasis bahasa BASIC seperti QBASIC yang biasa digunakan untuk pemrograman produk-produk AVR keluaran Atmel. Kompiler ini dapat dijalankan dengan komputer dengan sistem operasi windows 95/98/NT/2000 dan XP. BASCOM AVR menggunakan Integrated Development Environment (IDE) yang mendukung pemrogram untuk menulis dan mengedit program, mengetes hasilnya dengan simulator, dan terakhir mendownloadnya ke dalam mikrokontroler.

III. DESAIN SISTEM PERINGATAN DINI KEBOCORAN GAS LPG

Gambar blok diagram dari rangaian deteksi dini

kebocoran gas LPG berbasis mikrokontroler ATMega 8535 dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 2. Diagram blok rangkaian

A. Blok Sensor

Sensor mendapat rangsangan berupa paparan gas LPG kemudian mengubahnya menjadi nilai tegangan. Sensor gas TGS 2610 buatan Figaro ini memiliki tahanan dalam sensor (Rs) yang nilainya berubah seiring dengan perubahan rangsangan yang diberikan. Nilai tegangan ini akan menjadi masukan pada ADC yang terintegrasi dalam mikrokontroler AVR ATMega8535. Perubahan nilai tahanan dalam sensor (Rs) diperoleh melalui perhitungan yang melibatkan nilai tegangan keluaran sensor. Karena itu terlebih dahulu harus dilakukan pengukuran nilai tegangan keluaran sensor. Selanjutnya, mikrokontroler mengendalikan semua kerja alat dan mengolah hasil bacaan ADC menjadi tingkat kadar Gas LPG. Hasilnya akan ditampilkan pada LCD, nyala lampu (LED) dan suara sirine (buzzer) berdasarkan kondisi yang telah diprogramkan.

Untuk sumber LPG menggunakan tabung yang biasa digunakan pada kompor mini. Sehingga pengaturan besar kecilnya kadar gas berdasarkan pada katup atau kepala lubang. Sensor dengan keadaan pada suhu udara kamar. Sensor diberi rangsang dangan jarak sumber gas yang bervariasi, dengan sedikit banyaknya rangsang berdasarkan penekanan pada kepala tabung tanpa ada takaran tertentu dan berada di depan kepala sensor.

Sensitivitas sensor terhadap rangsang berubah seiring jarak, karena terpengaruh gas-gas lain yang ada disekitar sebelum diterima sensor. Semakin jauh jarak sumber gas, maka kenaikannya semakin kecil. Karena jarak yang semakin jauh maka gas yang terdeteksi sensor sedikit dan terpengaruh gas-gas lain selama perjalanan dari sumber gas ke sensor sehingga apabila terdeteksi harus diberikan penekanan yang ekstra agar paparan gas dari sumber dapat mencapai sensor.

(9)

Proceedings of CITEE, August 4, 2009 213

Conference on Information Technology and Electrical Engineering (CITEE) ISSN: 2085-6350

B. Blok Pengolah

Sistem ini menggunakan ADC internal dari mikrokontroler AVR ATMega8535. Tegangan keluaran sensor adalah tegangan sebagai masukan ADC mikrokontroler untuk mengetahui kesesuaian konversi tegangan analog menjadi sinyal digital oleh ADC internal. Konsentrasi gas yang telah ditangkap oleh sensor masih berupa nilai tahanan. Tahanan sensor akan berubah seiring perubahan konsentrasi gas LPG. Data berupa nilai tahanan tersebut kemudian data disimpan dalam dua buah register, yaitu ADCH dan ADCL.

C. Blok Penampil

LCD digunakan sebagai penampil level konsentrasi LPG. Dispay LPG menampilkan karakter-karakter menggunakan display LCD 16x2. Pada LCD dibuat 3 tingkat kadar gas LPG yang membagi kadar gas. Dengan tingkat pertama sebagai kondisi aman, tingkat kedua sebagai kondisi waspada, tingkat ketiga sebagai kondisi bahaya. Tingkatan ini akan ditampilkan setelah mendapatkan data dari mikrokontroler yang berupa data tampilan kondisi yang sebelumnya telah diprogram pada kondisi apa gas tersebut. Dengan melihat besarnya tegangan dari gas yang ditangkap oleh sensor TGS 2610. Mikrokontroler juga mengirimkan data ke buzzer. Apabila dalam keadaan aman buzzer tidak berbunyi. Apabila keadaan waspada dan bahaya buzzer akan berbunyi.

Mulai

Inisialisasi Port, pin ATMega dan

system ADC

Konversi bacaan ADC ke nilai tegangan Deklarasi Variabel

Tampilkan LCD, LED, Buzzer Baca ADC

Selesai Subrutin pengolahan nilai tahanan sensor

menjadi tingkat kadar gas

Gambar 3. Diagram Alir

LED hanya menampilkan berupa nyala lampu. Lampu yang akan dipakai adalah lampu sirine mirip sirine pada mobil polisi atau ambulance. Apabila ada suatu kondisi yang akan ditampilkan pada buzzer atau LCD maka LED juga akan ikut menampilkan. Sebelumnya telah diprogram terlebih dahulu dimikrokontroler untuk menampilkan hasil dari kondisi gas yang telah diindera. Dengan beberapa macam kondisi dan dengan beberapa macam tampilan pada tiap-tiap kondisi. Skematik dari rangkaian deteksi dini kebocoran gas LPG berbasis mikrokontroler ATMega8535 ditunjukkan pada gambar 4.

Gambar 4. Skematik rangkaian deteksi dini kebocoran gas LPG berbasis Mikrokontroler ATMega 8535

IV. KESIMPULAN

Alat Pendeteksi Kebocoran Gas LPG dengan menggunakan Sensor TGS 2610 Berbasis Mikrokontroler ATMega8535 mengkategorikan kondisi menjadi tiga tingkat. Tingkatan tersebut antara lain: kondisi aman dengan konsentrasi 0 ppm, kondisi waspada dengan <500 ppm dan kondisi bahaya dengan konsentrasi >500 ppm[12].

Sesuai konsep dengan keadaan pada suhu udara kamar (27ºC) dan tidak ada hembusan angin, sensor diberi rangsang jarak sumber gas yang bervariasi. Sedikit banyaknya rangsang berdasarkan penekanan pada kepala tabung tanpa ada takaran tertentu yang berada di depan kepala sensor.

Pada penelitian kali ini, peneliti hanya memusatkan masalah pada konsep dan implementasi SPDKG-LPG. Oleh karena itu, sasaran peneliti berikutnya adalah mengaplikasikan hasil dari penelitian kali ini dalam bentuk alat kerja berbasis mikrokontroler ATMEGA8535.

REFERENSI

[1] W.A. Kurniawan. 2007. “Fabrikasi Prototipe Sensor Gas yang

Diuji dengan Gas Karbon Monoksida”. UGM, Yogyakarta. Didownload pada 16 Mei 2009.

[2] W. Budiharjo. 2009. “Sistem Alarm Kebakaran dengan Sensor Suhu dan Asap Berbasis Mikrokontroler AVR 8535”.

[3] D. Handoko dan Adisto, A.A. 2008. “Otomatisasi Sistem Penanganan Kebakaran Berbasis Mikrokontroler IC ATMega 8535”. Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II, UI, Jakarta. Didownload pada 3 Mei 2009.

[4] R. Indrawati. 2009. “Rancang Bangun Alat Pendeteksi Pencemaran

Udara Berbasis Mikrokontroler AVR ATMega 8535”. Politeknik Negeri Sriwijaya, Palembang. Didownload pada 13 Mei 2009.

[5] T. Irfan. 2009. “Sistem Kebocoran pada Tabung Gas Berbasis

Mikrokontroler”. UII, Jakarta. Didownload pada 3 Mei 2009.

[6] E. Mustofa. 2005. “Pendeteksi Gas Alkohol dengan Menggunakan

(10)

214 Proceedings of CITEE, August 4, 2009

ISSN: 2085-6350 Conference on Information Technology and Electrical Engineering (CITEE)

[7] N. Sriwihajriyah. 2009. Aplikasi Sensor Gas pada Alat Pendeteksi

Pencemaran Udara Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535”. Politeknik Negeri Sriwijaya, Palembang. Didownload pada 13 Mei 2009.

[8] H. Widyanara. 2008. Sistem Pendeteksi Kebocoran dan Pengamanan

Dini pada Kompor LPG Berbasis FPGA”. STIKOMP, Surabaya. Didownload pada 10 Mei 2009.

[9] Technical Information for Conbustible Gas Sensors.

http://www.figaro.co.jp. Didownload pada 12 April 2009. [10] http://www.atmel.com

[11] TGS 2610 : For The Detection of Combustible Gases.

http://www.bsn.co.id. Didownload pada 12 April 2009.

[12] Nilai Ambang Batas (NAB) Zat Kimia.

Desain dan Konsep Implementasi Sistem Pe

Number 5

ISSN: 2085-6350

PROCEEDINGS OF

CONFERENCE ON

INFORMATION TECHNOLOGY

AND ELECTRICAL ENGINEERING

SESI NASIONAL

Keisyaratan dan Sistem Elektronis

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF ENGINEERING

Conference on Information Technology and Electrical Engineering (CITEE)

Organizer

Steering Commitee

•

Adhi Susanto (UGM)

•

Hamzah Berahim (UGM)

•

Thomas Sri Widodo (UGM)

•

Dadang Gunawan (UI)

•

Heri Mauridi (ITS)

•

Yanuarsyah Harun (ITB)

•

Anto Satrio Nugroho (BPPT)

•

Son Kuswadi (PENS)

Advisory Board

•

Tumiran (UGM)

•

Lukito Edi Nugroho (UGM)

•

Anto Satrio Nugroho (BPPT)

•

Son Kuswadi (PENS)

General Chair

•

Bambang Sutopo

Organizing Chairs

•

Risanuri Hidayat

•

Sri Suning Kusumawardhani

•

Ridi Ferdiana

•

Adha Imam Cahyadi

•

Budi Setiyanto

Program Chairs

•

Prapto Nugroho

•

Agus Bejo

•

Cuk Supriyadi Ali Nandar (BPPT)

•

Yusuf Susilo Wijoyo

Publication Chair

•

Enas Dhuhri K

Finance Chairs

•

Eny Sukani Rahayu

•

Maun Budiyanto

•

Roni Irnawan

Secretariats

•

Astria Nur Irfansyah

•

Lilik Suyanti

Table of Contents

Desain dan Konsep Implementasi

Sistem Peringatan Dini Kebocoran Gas LPG