OSN
2014
PROPOSAL PROYEK SAINS
JUDUL
Rancang Bangun Sistem Monitoring Kebocoran Pipa
Gas
LPG
Berbasis Jaringan Nirkabel
Zigbee
SP020201
Nama Peserta Tim :
1.
Bambang Herdiansyah
(Ketua)
2.
Zikri Noer
(Anggota)
3.
Khairuddin
(Anggota)
Program Studi/Departemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Tahun 2014
1
ABSTRAK
Liquefied Petroleum Gas (LPG) adalah salah satu hal yang sering
kita temui dalam kehidupan sehari-hari. LPG digunakan sebagai bahan
bakar dalam berbagai aplikasi termasuk peralatan memasak (kompor
gas), aplikasi industri, dalam kendaraan dan sebagai propelan (bahan
pembakar) dan refrigeran. Pipa gas merupakan bagian vital yang
berperan dalam transmisi dan distribusi gas di industri dan keperluan
rumah tangga. Akibat kebocoran pipa gas LPG, menghasilkan dampak
berbahaya bagi manusia dan juga untuk makhluk hidup lainnya serta
dapat menimbulkan bahaya kebakaran. Oleh karena itu perlu dirancang
suatu prototipe alat yang mampu mendeteksi kebocoran pipa gas LPG
dan dapat dimonitoring menggunakan jaringan nirkabel zigbee agar
lebih praktis sehingga mampu mencegah terjadinya kebakaran akibat
kebocoran pipa gas.
Alat ini di desain menggunakan teknik lokalisasi sensor yang
berdasarkan pada jarak antar sensor, dimana sensor akan tersebar
secara acak dalam suatu area tertentu pada pipa yang digunakan, range
jarak sensor inilah yang menentukan apakah sensor dapat mendeteksi
sesuatu atau tidak sehingga dapat diketahui titik kebocoran pada area
monitoring.
Alat ini mampu secara sistematis mendeteksi adanya kebocoran
gas LPG dan dapat memonitoring parameter seperti konsentrasi gas LPG
yang berbasis mikrokontroler, sensor gas LPG (DT-Sense LPG Sensor),
dan menggunakan jaringan nirkabel zigbee (Xbee Pro ZB) sebagai media
transmisi data yang dapat diakses melalui aplikasi Visual Basic (VB)
pada PC (Personal Computer) dan juga dapat ditampilkan pada LCD
untuk memberi informasi apabila pipa gas mengalami kebocoran
sehingga akan mengaktifkan sistem peringatan (Buzzer Alarm).
2
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Ketergantungan masyarakat terhadap alam seperti minyak bumi
sangatlah banyak untuk keperluan sehari-hari mulai dari memasak,
hingga bahan bakar minyak untuk kendaraan transportasi dan
penggunaan lainnya yang terus mengalami peningkatan, sehingga
menyebabkan bahan bakar fosil ini menjadi terbatas. Perkembangan
ilmu pengetahuan dan teknologi yang terjadi dengan cepat dewasa ini
berhasil menemukan energi alternatif lain yang bisa menggantikan
minyak bumi dalam berbagai kebutuhan yaitu sering disebut sebagai
Liquefied Petroleum Gas (LPG).
Salah satu resiko penggunaan LPG adalah terjadinya kebocoran
gas yang dapat menyebabkan kebakaran jika terpicu oleh api yang
berada di sekitarnya. Dalam industri atau instalasi gas, pipa merupakan
aspek penting untuk mendistribusikan gas dari suatu tempat ke tempat
yang lain, sehingga pipa gas tidak boleh sampai bocor. Oleh karena itu,
dibutuhkan suatu perangkat sistem monitoring menggunakan jaringan
nirkabel zigbee sehingga lebih praktis dan lebih akurat sebagai bentuk
pencegahan dini dari kebakaran.
1.2. Topik Projek
Projek ini termasuk dalam projek rancang bangun alat instrumentasi
elektronik berbasis pemrograman yang dapat mendeteksi dan
memonitoring dengan menggunakan jaringan nirkabel zigbee untuk
mencegah kebakaran akibat kebocoran gas LPG pada suatu pipa
3 1.3. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan di atas maka dapat
dirumuskan beberapa permasalahan yang akan diselesaikan, yaitu
sebagai berikut:
1. Mengurangi terjadinya kebakaran karena pipa gas yang digunakan
bocor.
2. Menemukan desain alat Sistem Monitoring Kebocoran Pipa Gas LPG
yang dapat bekerja secara sistematis berbasis mikrokontroler.
3. Mendapatkan kepraktisan dalam melakukan monitoring karena alat
ini dilengkapi dengan tampilan aplikasi Visual Basic pada Personal
Computer.
1.4. Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:
1. Menciptakan alat yang mampu mencegah terjadinya kebakaran
akibat kebocoran gas.
2. Menciptakan alat yang mampu mendeteksi dan memonitoring
kebocoran pipa gas.
3. Menghasilkan prototipe alat yang dapat bekerja sesuai rancangan
pada skala industri atau instalasi gas.
1.5. Manfaat
Keberhasilan dalam projek ini dapat memberikan berbagai manfaat,
diantaranya:
1. Mempermudah pekerjaan dalam memonitoring pipa gas LPG secara
akurat dan praktis.
2. Mengurangi kemungkinan terjadinya kebakaran akibat kebocoran
pipa gas LPG.
3. Memberikan sumbangan untuk perkembangan ilmu pengetahuan
dan teknologi yang pada akhirnya mampu mendukung dunia
4 1.6. Hipotesa
1. Alat ini mampu mendeteksi adanya kebocoran pipa gas LPG yaitu
berdasarkan konsentrasi gas (PPM) dan juga dapat memonitoring
data keluaran sensor ke dalam PC yang dapat diakses pada aplikasi
Visual Basic agar mendapatkan kepraktisan.
2. Pendeteksian yang dimaksud adalah apabila terdapat kandungan
gas LPG dalam udara, maka secara otomatis hal tersebut akan
terdeteksi oleh sensor dan akan diolah dalam mikrokontroler.
3. Alat ini di konstruksi menggunakan teknik lokalisasi sensor
berdasarkan jarak antar sensor, dimana sensor akan tersebar secara
acak di sepanjang pipa konstruksi sehingga dapat diketahui titik
5
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1. Gas LPG
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.
2.2. Modul Wireless Radio Frekuensi 2,4 GHz Xbee PRO
Radio Frequency Transceiver atau pengirim dan penerima frekuensi
radio ini berfungsi untuk komunikasi secara nirkabel (wireless). Salah
satu modul komunikasi wireless dengan frekuensi 2.4Ghz adalah
Xbee-PRO ZB ZigBee/IEEE 802.15.4 2,4 GHz. Radio frequency tranciever ini
merupakan sebuah modul yang terdiri dari RF receiver dan RF
transmiter.
Gambar 2.1. Modul XBee PRO
2.3. Sensor Gas DT-Sense LPG Sensor
DT-SENSE LPG SENSOR merupakan modul sensor yang bereaksi
terhadap kadar gas LPG, iso-butana, propana dan LNG dalam udara dan
cocok digunakan untuk aplikasi pendeteksian serta penanggulangan
kebocoran gas pada lingkungan rumah tangga maupun industri.
6 2.4. Mikrokontroler ATMega32
Dalam pembuatan alat ini digunakan mikrokontroler sebagai
pengontrol dan penanaman programnya. Mikrokontroler ATMega32
adalah sebuah IC mikrokontroler yang diproduksi oleh Atmel.
Mikrokontroler ini memiliki clock dan kerjanya tinggi sehingga mampu
bekerja dengan baik dan cepat, sangat memadai untuk berinteraksi
dengan LCD, menunjang penggunaan bahasa pemrograman tingkat
tinggi (contohnya bahasa C), buffer untuk komunikasi data, dan stack.
Gambar 2.3. ATMega32
2.5. Bahasa Pemrograman Mikrokontroler (CodeVisionAVR)
CodeVisionAVR merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated
Development Environment (IDE), dan Automatic Program Generator yang
di desain untuk mikrokontroler buatan atmel seri AVR yang
memungkinkan Anda untuk melakukan transfer program ke dalam chip
mikrokontroler setelah melakukan kompilasi/assembli secara otomatis.
Gambar 2.4. CodeVisionAVR
2.6. Visual Basic
Microsoft Visual Basic (VB) merupakan sebuah bahasa
pemrograman yang menawarkan Integrated Development Environment
(IDE) visual untuk membuat program perangkat lunak dengan
menggunakan model pemrograman (COM).
7
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Jenis Penelitian
Jenis penelitian pada kali ini merupakan rancang bangun sebuah
alat instrumentasi yang mana pada tahap awal ini akan dibangun
sebuah prototipe alat yang bekerja dalam skala laboratorium terlebih
dahulu dan sehingga untuk pengembangan lebih lanjut bisa mendukung
skala industri.
3.2. Tempat Pelaksanaan
Pelaksanaan proyek ini akan dilakukan di Laboratorium Ilmu
Dasar dan Umum (LIDA) Fisika, Universitas Sumatera Utara.
3.3. Bahan dan Alat
3.3.1.Bahan
1. Mikrokontroler ATMega32
2. Xbee Pro Series 2
3. DT-Sense LPG Sensor
4. Pipa PVC
5. Gas LPG 3 kg + Regulator
6. LCD 16x4 Karakter
7. Max/RS232
8. Serial to USB Kabel
9. Connector DB9
10. Kabel Tunggal & Serabut
8
23. Kapasitor
24. Akrilik
25. Perekat akrilik
26. FeCl3
27. Timah Solder
28. Baut & mur
29. Baterai Li-Po
30. Trafo CT
3.3.2.Alat
1. Solder listrik
2. Vacum desolder
3. Cutter Akrilik
4. Mini drill
5. Penggaris
6. Multimeter
7. Bor listrik
3.4. Pendekatan Desain
Sebagai pendekatan desain prototipe alat yang akan di rancang
bangun, ditunjukkan pada Gambar 3.1
Gambar 3.1. Konsep Prototipe Alat
Seperti yang telah diterangkan pada bagian awal, alat ini memiliki
dua buah sensor gas LPG yang tersebar secara acak pada sepanjang
9 penerimaan data, LCD sebagai interface untuk menampilkan bacaan
sensor yang menyatakan kadar gas dan tanda bahaya. Buzzer berguna
sebagai tanda peringatan apabila terjadi kebocoran dan ada kadar gas
yang terdeteksi. Aplikasi Visual Basic pada PC berfungsi sebagai
penampil dan pengolah data yang memudahkan bagian kontrol untuk
melakukan monitoring.
3.5. Teknik Perancangan
Teknik perancangan untuk alat ini digambarkan dalam diagram
blok berikut ini:
Mempersiapkan Alat Komponen atau BahanMempersiapkan
Membuat skematik
Membuat form dan program dengan Visual Basic 6.0
Monitoring dengan PC
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian
3.6. Teknik Pengujian
Dalam pengujian kinerja alat, pada alat ini menggunakan 2 buah
sensor yang terletak secara acak pada pipa yang telah dialiri oleh gas
LPG. Apabila terjadi kebocoran gas pada salah satu titik di sepanjang
pipa, maka kedua sensor akan segera mendeteksi adanya gas LPG yang
akan langsung dibaca dan diolah oleh mikrokontroler dan selanjutnya
10 peringatan akan berbunyi, serta pada LCD akan ditampilkan indikator
kebocoran dan dapat juga ditampilkan hasil pengukuran konsentrasi gas
melalui konversi ADC ke ppm (part per million).
3.7. Teknik Analisa Data
Dalam menganalisa data hasil pengukuran, dapat dilihat pada PC
yang akan menampilkan data konsentrasi gas dari kedua sensor
sehingga lebih praktis dalam memonitoring. Dalam menganalisis titik
kebocoran pada pipa adalah dengan perbedaan bacaan data dari
keluaran kedua sensor. Sensor mana yang mampu mendeteksi
kebocoran dengan lebih sensitif, maka dapat disinyalir bahwa di titik
itulah terjadi kebocoran sehingga dapat segera dilakukan
11
DAFTAR PUSTAKA
Digi. 2010. ”Xbee/Xbee-Pro ZB RF Modules”. Digi International Inc : Minnetonka.
Eady, Fred. “Hands-On ZigBee Implementing 802.15.4 with
Microcontrollers”, Elsevier Ltd, 2007.
Farid, Bony M. “Pendeteksi dan Pengaman Kebocoran Gas LPG (Butana)
Berbasis Mikrokontroler Melalui SMS Sebagai Media Informasi”. PENS-ITS. Surabaya.
P.Deepthi Priya, CH.Tirupathi Rao. 2014. “Hazardous Gas Pipeline Leakage Detection Based on Wireless Technology”. International Journal of Professional Engineering Studies, India, Vol. 2, Issue 1.
Prasetia Retna, Widodo Catur E. 2007. “Teori dan Praktek Interfacing Port Paralel dan Port Serial Komputer Dengan Visual Basic 6.0”. Penerbit Andi : Yogyakarta.
Sagar Shinde, S.B.Patil, A.J.Patil. 2012. “Development of Movable Gas Tanker Leakage Detection Using Wireless Sensor Network Based
on Embedded System”. International Journal of Engineering
Research and Applications, India, Vol. 2, Issue 6.
URL : http://www.atmel.com/products/microcontrollers/avr/
URL : http://www.beyondlogic.org/serial/
URL : http://www.id.wikipedia.org/wiki/Elpiji
12
LAMPIRAN
–
LAMPIRAN
Diagram blok prinsip kerja rangkaian
Sistem Minimum Mikrokontroler
ATMega 32 LCD
Power Supply
Sensor Gas LPG
1 Op-Amp
Zigbee Transmitter
Sensor Gas LPG 2 Op-Amp
Driver
Relay Buzzer
MAX 232
PC (Monitoring dengan Visual
Basic 6.0)
Zigbee Receiver Converter
DB9 to USB
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Kode Peserta : SP020201
Nama (Ketua Tim) : Bambang Herdiansyah
Nomor Mahasiswa : 110801041
Jenis Kelamin : Laki-laki
Tempat/Tanggal Lahir : Medan, 01 September 1994
Alamat Rumah : Jl. Setia Budi Gang Tengah No. 36 C.
Tanjung Sari, Medan
No. Telp/HP : 082367699698/087768691743
Alamat Email : bambangherdyansyah@gmail.com
Asal Universitas : Universitas Sumatera Utara
Fakultas/Jurusan/Prodi : Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam/Fisika S1
Semester : 7 (Tujuh)
Riwayat Pendidikan : SD Swasta Mulia Medan (1999-2005)
SMP Swasta Mulia Medan(2005-2008)
SMA Swasta Pencawan Medan (2008-2011)
S1 Fisika USU (2011-sekarang)
Karya-karya Ilmiah yang
pernah dibuat
: -
Penghargaan-penghargaan
Ilmiah yang pernah diraih
: Instruktur pada kegiatan Training
Pembuatan Rangkaian Sensor Analog
Program Studi D-III Fisika USU (2013).
Instruktur pada kegiatan Training
Pembuatan Rangkaian Sensor Analog
Program Studi S-2 Ilmu Fisika USU
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Kode Peserta : SP020201
Nama (Anggota Tim) : Zikri Noer
Nomor Mahasiswa : 110801049
Jenis Kelamin : Laki-laki
Tempat/Tanggal Lahir : Medan, 21 Januari 1994
Alamat Rumah : Jl. Gatot Subroto Gang Bandung No. 30,
Medan
No. Telp/HP : 085373735194
Alamat Email : zikrinoer@gmail.com
Asal Universitas : Universitas Sumatera Utara
Fakultas/Jurusan/Prodi : Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam/Fisika S1
Semester : 7 (Tujuh)
Riwayat Pendidikan : SD Negeri 060834 Medan (1999-2005)
SMP Negeri 1 Medan (2005-2008)
SMA Negeri 1 Medan (2008-2011)
S1 Fisika USU (2011-sekarang)
Karya-karya Ilmiah yang
: Instruktur pada kegiatan Training
Pembuatan Rangkaian Sensor Analog
Program Studi D-III Fisika USU (2013).
Instruktur pada kegiatan Training
Pembuatan Rangkaian Sensor Analog
Program Studi S-2 Ilmu Fisika USU
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Kode Peserta : SP020201
Nama (Anggota Tim) : Khairuddin
Nomor Mahasiswa : 110801017
Jenis Kelamin : Laki-laki
Tempat/Tanggal Lahir : Medan, 08 November 1992
Alamat Rumah : Jl. STM/Suka Agung No. 2, Medan
No. Telp/HP : 085362989409
Alamat Email : khairuddin81192@gmail.com
Asal Universitas : Universitas Sumatera Utara
Fakultas/Jurusan/Prodi : Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam/Fisika S1
Semester : 7 (Tujuh)
Riwayat Pendidikan : SD Negeri 067775 Medan (1999-2005)
SMP Swasta YPK Medan (2005-2008)
SMA Swasta ERIA Medan (2008-2011)
S1 Fisika USU (2011-sekarang)
Karya-karya Ilmiah yang
: Instruktur pada kegiatan Training
Pembuatan Rangkaian Sensor Analog
Program Studi S-2 Ilmu Fisika USU