Perancangan Alat Pendeteksi Kebocoran Gas LPG Berbasis Mikrokontroler ATMega 16.

(1)

Universitas Kristen Maranatha

Perancangan Alat Pendeteksi Kebocoran Gas LPG Berbasis

Mikrokontroler ATMega16

Design of LPG Gas Leak Detectors Based on ATMega16

Microcontroller

Disusun Oleh : Yosefin 0822091

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl.Prof.Drg.Suria Sumantri MPH no.65 Bandung, Indonesia.

Email : angel_virinaco@yahoo.com.my

ABSTRAK

Berita kebakaran sering terdengar sebagai akibat tabung gas LPG meledak, penyebab meledaknya tabung gas ini karena kebocoran pada selang, tabung atau pada regulatornya yang tidak terpasang dengan baik. Pada saat terjadi kebocoran akan tercium gas yang menyengat, gas inilah yang nantinya akan meledak apabila ada percikan api. Pada intinya ledakan dapat dihindarkan apabila terdapat penanganan dini saat gas keluar atau pada saat kebocoran gas terjadi.

Pada penelitian ini dibuat sebuah alat untuk mendeteksi kebocoran gas dengan memanfaatkan sensor gas MQ 6. Sistem yang dirancang dilengkapi dengan LCD sebagai informasi konsentrasi gas bocor yang dideteksi sensor. Sistem untuk membuka dan menutup katup pada selang diregulator yaitu dengan menggunakan solenoid valve.

Waktu yang dibutuhkan sensor untuk mendeteksi gas bocor mempengaruhi penutupan pada solenoid valve. Sedangkan waktu yang dibutuhkan oleh sensor untuk membaca nilai gas PPM maksimal (10.009 PPM) sampai nilai gas PPM normal (204 PPM) ialah membutuhkan waktu respon rata-rata 300 detik.

Kata kunci : Mikrokontroler, Kebocoran gas, Sensor gas MQ6, Solenoid Valve.

(2)

Perancangan Alat Pendeteksi Kebocoran Gas LPG Berbasis

Mikrokontroler ATMega 16

Design Of LPG Gas Leak Detectors Based Microcontroller

ATMega16

Composed By : Yosefin 0822091

Electrical Engineering, Maranatha Christian University Jl.Prof.Drg.Suria Sumantri MPH no.65 Bandung, Indonesia,

Email : angel_virinaco@yahoo.com.my

ABSTRACT

News fire is often heard as a result of LPG gas cylinders exploded, causing the explosion was due to gas cylinder leak in the hose, tube or the regulator is not installed properly. In the event of a leak will smell a pungent gas, gas that later will explode if a spark. In essence explosion can be avoided if there is early treatment when the gas out or when the gas leak occurred.

In this study created a tool to detect gas leaks by utilizing gas sensor MQ 6. Designed system is equipped with a LCD as information leak is detected gas concentration sensor. System to open and close the valve on the hose diregulator is by using a solenoid valve.

The time required to detect a gas leak sensor affect the closing solenoid valve. While the time required by the sensor to read the maximum value of gas PPM (10,009 PPM) PPM gas until normal values (204 PPM) is the response takes an average of 300 seconds.

Keywords: Microcontroller, gas leak, gas sensor MQ 6, Solenoid Valve.

(3)

Universitas Kristen Maranatha 1.1. Latar Belakang Masalah………... 1

1.2. Identifikasi Masalah... 1

1.3. Rumusan Masalah... 2

1.4. Tujuan………... … 2

1.5. Pembatasan Masalah………. 2

1.6. Sistematika Penulisan... 3

BAB II LANDASAN TEORI 2.1. LPG... 4

2.1.1. Gas Propana... 5

2.1.2. Gas Butana... 6

2.2. Mikrokontroler AVR ATMega16... 6

2.2.1. Mikrokontroler... 7

2.2.2. AVR... 7

2.2.2.1. AVR ATMega 16 ... 8

2.3. LCD... 12

(4)

2.5. LED... 15

2.4. Sensor MQ 6... 15

2.4.1. Prinsip Operasi Sensor MQ 6...………...……….. 17

2.4.2. Spesifikasi Sensor...………...………... 18

2.5. Solenoid Valve………..……….... 20

2.5.1 Spesifikasi Solenoid Valve.………. 21

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1. Perangkat Lunak... 26

3.1.1 Code Vision AVR………..………... 26

3.2. Perangkat Keras... 29

3.3. Perancangan Sistem Uji Alat... 31

3.3.1. Ruang Uji... 31

3.3.2. Selang Regulator... 31

3.3.3. Driver Solenoid Valve... 32

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISA 4.1. Pengujian Parameter - Parameter………..………...…...34

4.1.1. Uji Selektifitas...………... 34

4.1.2. Uji Sensitifitas ………...… 34

4.1.3. Uji Resolusi.... ………...… 35

4.1.4. Uji Ukur... ………...… 35

4.2. Data Pengamatan………... 35

(5)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan... 41 2.2. Saran... 41 DAFTAR PUSTAKA... ... 43

(6)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jenis Mikrokontroler AVR……...……,,,,.………...7

Tabel 2.2.1 Fungsi Khusus PORT B ...………...………...9

Tabel 2.2.2 Fungsi Khusus PORT C...10

Tabel 2.2.3 Fungsi Khusus PORT D ...…...………...10

Tabel 2.3 Fungsi Pin-Pin LCD...13

Tabel 2.3 Tabel Spesifikasi Sensor...18

Tabel 4.1 Uji Selektifitas………...35

Tabel 4.2 Uji Sensitifitas...………....36

Tabel 4.3 Waktu valve menutup dengan jarak sensor berbeda....…...………...37

Tabel 4.4 Jumlah PPM maksimum dengan batasan jarak sensor dan waktu...38

Tabel 4.5 Uji Ukur...………...39

Tabel 4.6 maksimum 10.009 PPM kembali normal 204 PPM...40

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konfigurasi Kaki ATMega16 ...………...…...…... 8

Gambar 2.2 LCD...………...…. 12

Gambar 2.3 Tampilan LCD (2X16)...….…. 14

Gambar 2.4 LED... 15

Gambar 2.5 Sensor MQ 6………...………...……... 16

Gambar 2.6 Rangkaian MQ 6...………...………... 16

Gambar 2.7 Model of inter-grain potential barrier…...………... 17

Gambar 2.8 Sensitivity Characteristik...……….. 19

Gambar 2.9 Solenoid Valve DC 24V………... 20

Gambar 2.10 Rangkaian dalam Solenoid Valve……….….. 22

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem...……….. 23

Gambar 3.2 Flow Chart Program...………..……….… 25

Gambar 3.3 Sensitivity Characteristik MQ 6…...………. 27

Gambar 3.4 Rangkaian Skematik Alat Ukur Konsentrasi LPG Berbasis Mikrokontroler ATMega16...…………...………... 30

Gambar 3.5 Ruang Uji...……….………... 31

Gambar 3.6 Selang LPG...………..………..………. 31

Gambar 3.7 Driver Solenoid Valve...………..………..………. 33

(8)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A

PROGRAM CODE VISION AVR...A-1 LAMPIRAN B

TAMPILAN PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI KEBOCORAN GAS

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16...B-1

(9)

LAMPIRAN A

(10)

Universitas Kristen Maranatha /*****************************************************

This program was produced by the CodeWizardAVR V1.25.3 Standard Automatic Program Generator

Project : TA Version :

Date : 04/03/2013

Author : F4CG Company : F4CG

Chip type : ATmega16 Program type : Application Clock frequency : 11,059200 MHz Memory model : Small

External SRAM size : 0 Data Stack size : 256

(11)

Universitas Kristen Maranatha *****************************************************/

#include <mega16.h>

// Alphanumeric LCD Module functions #asm

.equ __lcd_port=0x18 ;PORTB #endasm

#include <lcd.h> #include <stdio.h> #include <delay.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)

{

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0); //Menunggu konversi selesai ADCSRA|=0x10;

(12)

Universitas Kristen Maranatha return ADCW; // 10 bit

}

// Declare your global variables here unsigned int temp;

float vin ;

int output,A;

char s[33];

void main(void) {

A=0;

PORTB=0x00; // Keluaran Port B sebagai logik low (0) DDRB=0xFF; // Port B sebagai output (LCD)

PORTC=0xFF; //Aktifi pull up resistor Port C

DDRC=0xFF; //Port C sebagai output (Solenoid Valve) ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x87; lcd_init(16);

(13)

(14)

Universitas Kristen Maranatha lcd_gotoxy(2,1);

sprintf(s, " PPM :% d",output); lcd_puts(s);

delay_ms(1000);

// Program solenoid dan LED If ( output >= 3000 )

{ PORTC = 0; A=A+1; }

If ( A>0 ) { PORTC = 0; PORTD = 255; }

};

}

(15)

LAMPIRAN B

(16)

Universitas Kristen Maranatha (a)

(b)

(17)

Universitas Kristen Maranatha B-2 Solenoid Valve

(18)

Universitas Kristen Maranatha (a)

(b)

B-3 (a) Tampilan LCD dan (b) Rangkaian Sensor

(19)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai Latar Belakang, Identifikasi Masalah,

Perumusan Masalah, Tujuan, Pembatasan Masalah, Metodologi, dan Sistematika

Penulisan.

1.1 Latar Belakang Masalah

Saat ini banyak orang yang memakai kompor LPG(Liquefied Petroleum

Gas) disebabkan karena pengaruh dari program pemerintah yang mengkonversi

dari minyak tanah ke LPG sebagai bahan bakar kompor. Walaupun LPG lebih

praktis penggunaannya dari pada minyak tanah, tetapi masih memiliki kekurangan

yaitu bahaya yang dapat ditimbulkan LPG jika terjadi kebocoran.

Untuk dapat mengurangi bahaya kebocoran ini masyarakat perlu

mengetahui tanda-tanda kebocoran seperti tercium bau gas menyengat, terdapat

bunyi mendesis dari area LPG, dll. Berdasarkan bahaya tersebut maka diperlukan

suatu alat yang dapat mendeteksi kebocoran serta menanggulanginya secara tepat.

Sensor LPG MQ 6 berfungsi mendeteksi kebocoran gas LPG , kebocoran

gas LPG berada di ruang yang berbeda dengan tabung LPG. Untuk menghentikan

aliran gas LPG yang bocor maka didesain Solenoid Valve pada selang regulator

dengan tambahan Driver Solenoid Valve yang berfungsi untuk menutup atau

membuka katup di selang regulator tersebut.

1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, masalah utama pada Tugas Akhir ini

adalah merancang suatu Alat Pendekteksi Kebocoran Gas LPG Berbasis

(20)

2

1.3 Perumusan Masalah

Dalam Tugas Akhir ini, terdapat beberapa perumusan masalah guna

mendukung kelancaran dari Tugas Akhir ini, yaitu :

1. Bagaimana merancang dan merealisasikan alat yang dapat mendeteksi

kebocoran LPG ?

2. Bagaimana Mikrokontroler dapat membaca data dari sensor MQ 6 lalu

mengontrol Solenoid Valve agar menutup jika terjadi kebocoran gas ?

1.4 Tujuan

1. Merancang dan merealisasikan alat yang dapat mendeteksi kebocoran

LPG dengan memakai sensor LPG MQ 6.

2. Menanggulangi kebocoran LPG dengan cara menghentikan aliran gas

pada selang dengan solenoid valve yang telah didesain di selang

regulator.

1.5 Pembatasan Masalah

Dalam Tugas Akhir ini, sistem yang akan dibuat dibatasi pada hal-hal

sebagai berikut :

1. Perangkat keras yang digunakan menggunakan Mikrokontroler

ATMega16.

2. Gas yang diuji merupakan gas yang mengandung propana (C3H8) dan

butana (C4H10).

3. Area yang dideteksi kebocoran gas berada di ruang (ukuran 3x3m) yang

berbeda dengan lokasi tabung gas, karena kalau lokasinya sama dengan

peralatan elektronik akan terjadi percikan api.

4. Sensor yang digunakan adalah sensor LPG MQ 6.

5. LCD hanya sebagai display untuk menampilkan konsentrasi gas LPG.

(21)

3

1.6 Sistematika Penulisan

Penyusunan laporan Tugas Akhir terdiri dari 5 bab sebagai berikut :

 BAB I. PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai Latar Belakang, Perumusan Masalah,

Identifikasi Masalah, Tujuan, Pembatasan Masalah, Metodologi dan

Sistematika Penulisan.

 BAB II. LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan dibahas teori-teori yang akan digunakan untuk

Perancangan Alat Pendeteksi Kebocoran Gas LPG Berbasis

Mikrokontroler ATMega16 meliputi LPG, Mikrokontroler, LCD, LED,

Sensor MQ 6, dan Solenoid Valve.

 BAB III. PERANCANGAN DAN REALISASI

Pada bab ini dijelaskan mengenai diagram blok, dan flow chart program

serta perangkat keras maupun perangkat lunak yang dipakai.

 BAB IV. DATA PENGAMATAN DAN ANALISA

Pada bab ini berisi tentang hasil pengamatan yang telah dilakukan

terhadap sensor pendeteksi kebocoran LPG serta Solenoid Valve.

 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang

(22)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari hasil penelitian dan analisis dari Tugas Akhir ini serta saran bagi pihak yang terkait berkenaan dengan pembuatan “ Alat Pendeteksi Kebocoran Gas LPG Berbasis Mikrokontroler ATMega 16 ”.

5.1 Kesimpulan

Pada Tugas akhir ini dititikberatkan pada pendeteksian kebocoran LPG dan antisipasi yang dilakukan oleh Solenoid Valve yang diimplementasikan pada Mikrokontroler Atmega16. Setelah dilakukan perancangan alat dan pengujian sistem maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa:

1. Alat pendeteksi kebocoran gas LPG telah berhasil direalisasikan dan dapat bekerja sesuai dengan tujuan awal yaitu mendeteksi kebocoran gas LPG dan melakukan penutupan katup pada Solenoid untuk menghentikan kebocoran pada aliran gas.

2. Waktu menutup Solenoid Valve ketika terjadi kebocoran gas dipengaruhi oleh jarak sensor terhadap sumber kebocoran , semakin dekat jarak kebocoran dengan sensor maka Solenoid Valve akan cepat menutup dan sebaliknya. Serta waktu nilai gas PPM maksimum ke PPM minimum rata-rata 300 detik

5.2 Saran

Dengan memperhatikan beberapa kelemahan dan kekurangan dari Tugas Akhir ini secara keseluruhan diberikan saran untuk sekiranya Tugas Akhir ini dapat dikembangkan pada masa yang akan datang agar lebih sempurna dan dapat langsung diaplikasikan ke masyarakat pengguna kompor LPG. Adapun beberapa saran tersebut yaitu:

(23)

Universitas Kristen Maranatha 42 1. Persamaan untuk konsentrasi nilai gas dalam PPM sebaiknya menggunakan pendekatan regresi linier, untuk memperkecil nilai error pada pembacaan nilai gas PPM.

(24)

43 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

1. Andrianto, Heri.2008, Mikrokontroler AVR ATMega 16, Informatika Bandung.

2. Sears, Zemansky, FISIKA untuk Universitas 1 Mekanika, Panas,dan Bunyi, Binacipta, Jakarta.

3. Raharjo, Budi, Pemrograman C++, Informatika, Bandung.

4. Tiurma, Rosida, Teknik Penulisan Karya Ilmiah, IKAPI, Bandung. 5. Bird, Torry, KIMIA FISIK UNTUK UNIVERSITAS, Gramedia, Jakarta. 6. http://yuniorsamanta.wordpress.com/arif-iv/ Maret 2013

7. http://wiring.org.co/learning/basics/airqualitymq135.html Maret 2013

8. http://www.rhydolabz.com/index.php?main_page=product_info&products_id =317 Maret 2013