RANCANGAN SISTEM PENGONTROLAN DAN PENGAMANAN
KEBOCORAN LPG BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA32 DENGAN MENGGUNAKAN
MEDIA INFORMASI SMS
SKRIPSI
ZIKRI NOER
110801049
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
RANCANGAN SISTEM PENGONTROLAN DAN PENGAMANAN
KEBOCORAN LPG BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA32 DENGAN MENGGUNAKAN
MEDIA INFORMASI SMS
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai
gelar Sarjana Sains
ZIKRI NOER
110801049
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
i
PERSETUJUAN
Judul : Rancangan Sistem Pengontrolan dan Pengamanan
Kebocoran LPG Berbasis Mikrokontroler ATMega32 dengan Menggunakan Media Informasi SMS
Kategori : Skripsi
Nama : Zikri Noer
Nomor Induk Mahasiswa : 110801049
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA)
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Mei 2015
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2, Pembimbing 1,
Drs. Takdir Tamba, M. Eng, Sc DR. Bisman Perangin-angin, M. Eng, Sc
NIP: 196006031986011002 NIP: 195609181985031002
Diketahui/Disetujui oleh
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU
ii
PERNYATAAN
RANCANGAN SISTEM PENGONTROLAN DAN PENGAMANAN KEBOCORAN LPG BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32
DENGAN MENGGUNAKAN MEDIA INFORMASI SMS
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2015
iii
PENGHARGAAN
Puji dan syukur kehadirat Allah Subhanahu wa Ta’ala, yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang yang berkat rahmat dan nikmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Rancangan Sitem Pengontrolan dan Pengamanan Kebocoran LPG Berbasis Mikrokontroler ATMega32 dengan Menggunakan Media Informasi SMS yang dilaksanakan di Laboratorium Terpadu Fisika USU. Shalawat serta salam Allah limpahkan kepada Rasulullah shallallahu ‘alaihi wa sallam serta kepada Kelurga dan para Sahabatnya.
Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Sains pada Fakultas Matematika & Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Saya menyadari bahwa tanpa bantuan berbagai pihak, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu pada kesempatan ini, saya mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara (FMIPA-USU)
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang., selaku ketua Departemen dan bapak
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc., selaku sekretaris Departemen Fisika S1 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara (FMIPA-USU)
3. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M. Eng, Sc., sebagai dosen pembimbing pertama yang telah berkontribusi dalam meluangkan waktu, memberikan masukan-masukan, pemikirannya dalam membahas hasil penelitian ini, serta ilmu yang telah diberikan kepada saya kuliah yakni Elektronika Dasar, Sistem Digital, Jaringan Komputer dan Akuisisi Data yang diaplikasikan dalam penelitian ini.
4. Bapak Drs. Takdir Tamba, M. Eng, Sc., sebagai dosen pembimbing kedua yang turut meluangkan waktu, menuangkan pemikirannya dalam membahas hasil penelitian ini serta ilmu yang telah diberikan semasa kuliah tentang Bahasa Assembly dan Jaringan Komputer yang juga diaplikasikan dalam penelitian ini.
5. Terkhusus kepada ayahanda Dr. Nasruddin Noer M. Eng, Sc dan ibunda
iv
Ilham Noerzahri dan Muhammad Hafiz Noer, serta keponakan Umair Al-Harits dan Rumaizha Hanifah yang selalu menghibur dan mengisi hari-hari saya dalam penulisan skripsi ini.
6. Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc., Bapak Ir. Tono Heri, Abangda Oki Handinata, S.Si., Maizal Isnen, S.Si., Muhammad Fathurrahman, A.Md., Kak Pepi Ernawati, S.E., Kak Melly Frizha Nasution, M.Si., Muhammad Iqbal, Muhammad Balyan atas bimbingannya menyelesaikan penelitian ini.
7. Oktia Kiki Triana yang selalu memberikan dukungan dan semangat dalam penulisan skripsi ini, abangda Gunawan Syahputra, Irhami Hasballah, S.T., Hasnani Hasballah, S.Psi., Harlina Hasballah yang banyak memberikan motivasi dan pelajaran-pelajaran berharga kepada saya.
8. Teman-teman yang menemani saya selama hampir 4 tahun di jurusan fisika Bambang Herdiansyah, Khairuddin, Adimas Agung, Fauzi Handoko, Tirto Adhiatma Syahid, Darma Juliandri, Fahmi Ilham, Ichsan Handinata, Shelly Maharani, Suci Purnama Sari, Khairani Nasution, Kartika Sari, Meilia Krisanti, Yuni Aulia Ummi, Deanita Deslia Sari, Dhina Haderani, Fakhrunniza, Wulan Tari, Sri Juliyanti JM, kak Annisa Fitri, kak Tiara, kak Nur Habibah, kak Zulniati.
9. Asisten Laboratorium Fisika Dasar (LIDA USU) angkatan 2012 & 2013 Roby, Adin, Halim, Ari, Rudi, Gias, Eva, Dina, Hardi, Yosatria, Muzakky, Siti Rahma, Miska, Roza, Fitri, Nur Rahma, Yara, Widya, Mona.
10. Tim Lajnah Dakwah Medan, kru Rasyaad TV, kru radio streaming Kajian Online Medan, tim Safari Dakwah UB, Medan Moslem Fighting Club Aikido, Ustadz Ali Nur, Ustadz Abu Ihsan Al-atsary, Ustadz Abdul Fattah, Ustadz Abu ‘Aliyah, Pak Tono, Bapak Mayor Dafri, Bang Dolly, Bang Teguh, Bang Ulung, Bang Bagus, Yusuf, Murtado, Azhar yang setia memberikan semangat diluar kegiatan kampus.
11. Sahabat seperjuangan di Departemen Fisika serta seluruh teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Terimakasih atas saran dan dukungannya.
Akhirnya ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, dukungan dan doanya, apabila ada kesalahan dan kekurangan pada penulisan skripsi ini kepada Allah saya mohon ampun dan kepada pembaca saya mohon maaf, semoga tulisan ini mampu menjadi sumber ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi kemajuan pendidikan dan penelitian di Indonesia.
Medan, Mei 2015 Penulis
v
RANCANGAN SISTEM PENGONTROLAN DAN PENGAMANAN KEBOCORAN LPG BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32
DENGAN MENGGUNAKAN MEDIA INFORMASI SMS
ABSTRAK
Telah dirancang sistem pengontrolan dan pengamanan kebocoran LPG berbasis mikrokontroler ATMega32 dengan menggunakan media informasi sms sebagai komunikasi jarak jauh dua arah. Untuk mencegah terjadinya kebakaran atas kebocoran gas yang terjadi, solenoid valve yang telah di program dalam sistem secara otomatis akan menutup aliran gas. Kontrol melalui SMS akan memerintahkan sistem untuk mematikan buzzer dan mengaktifkan kipas sampai konsentrasi gas dibawah 800 ppm. Alat ini menggunakan mikrokontroler ATMega32 sebagai pengolah data dari rangkaian DT-Sense LPG sensor MQ-6. Komunikasi yang dilakukan sistem mnggunakan RS-232 yang terintegrasi dengan modul GSM Wavecom Fastrack M1306b yang berupa pengiriman dan penerimaan SMS. Berdasarkan hasil pengujian, sistem yang merespon kebocoran gas menunjukkan nilai maksimum pembacaan sensor sebesar ±3500 ppm dan ketika tidak terdapat kebocoran gas sistem menunjukkan nilai minimum 500 ppm. Untuk mencapai pembacaan konsentrasi gas yang stabil, DT-Sense LPG sensor MQ-6 membutuhkan waktu selama ±90 sekon. Dengan mengaktifkan kipas, waktu yang diperlukan untuk kembali ke keadaan normal setelah terjadi kebocoran adalah ± 400 sekon.
vi
DESIGN OF CONTROL AND SCURITY SYSTEM OF LPG-GAS LEAKAGE BASED ON ATMEGA32 MICROCONTROLLER WITH
SHORT MESSAGE SERVICE (SMS) AS INFORMATION MEDIA
ABSTRACT
A research has been designed of the control and scurity system of LPG-Gas leakage based on ATMega32 microcontroller with short message services (SMS) media as dual direction and long distance communication. To preventing the fire of gas leakage, programmed solenoid valve in the system would be blocking the gas flow automatically. A control by SMS would command the system to turning off the buzzer and actifying the fan until the gas consentration reduce to under 800 ppm. The equipment used ATMega32 microcontroller as data processor of DT-Sense LPG sensor MQ-6 circuit. The communication method of the electronics system used RS-232 integrated with GSM Wavecom Fastrack M1306b module to sending and receiving the instructuion by SMS. Base on testing result, the system which detected the leakage of gas showed the maximum value of sensor reading for ±3500 ppm and without gas leakage showed minimum value i.e. 500 ppm. To reaching the stable reading of gas consentration, DT-Sense LPG sensor MQ-6 needed ±90 second. By actifying the fan, time used to recovery in normal condition after the leakage were ± 400 second.
vii
2.3.1. Mikrokontroler ATMega32 ... 10
2.3.2. Konfigurasi PIN ATMega32 ... 12
2.3.3. Port-port ATMega32 & Fungsinya ... 13
2.3.3.1. Port A ... 13
viii
2.5. MAX/HIN/RS-232 ... 17
2.6. Liquid Crystal Display (LCD) ... 18
2.7. Relay ... 19
2.8. Perangkat tanda peringatan suara (Buzzer) ... 20
2.9. Solenoid Valve ... 20
2.10. AT-Command ... 21
BAB 3 Metode Penelitian 3.1. Diagram Blok ... 22
3.2. Rangkaian Mikrokontroler ATMega32 ... 23
3.3. Modul Sensor Gas MQ-6 ... 24
3.10. Diagram Alir Pemrograman ... 31
3.11. Skematik Rangkaian Keseluruhan Sistem ... 33
BAB 4 Hasil dan Pembahasan 4.1. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega32 ... 34
4.2. Pengujian Sensor Gas LPG MQ-6 ... 35
4.3. Pengujian Rangkaian LCD ... 37
4.4. Pengujian Rangkaian RS-232 ... 39
4.5. Pengujian Modul GSM Wavecom Fastrack M1306b ... 40
4.5.1. Pengujian Transmitter pada Modul GSM ... 42
4.5.2. Penguian Receiver pada Modul GSM ... 43
4.6. Pengujian Rangkaian Driver Relay Kipas DC ... 44
4.7. Pengujian Rangkaian Driver Relay Solenoid Valve ... 45
4.8. Pengujian Rangkaian Buzzer ... 46
4.9. Pengujian Alat Secara Keseluruhan ... 47
BAB 5 Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan ... 50
5.2. Saran ... 50
ix
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1. Komponen sensor gas MQ-6 ... 6
2.2. Fungsi pin-pin port B ... 13
2.3. Fungsi pin-pin port C ... 14
2.4. Fungsi pin-pin port D ... 14
2.5. Jenis perintah AT-Command ... 21
4.1. Nilai pembacaan keberadaan gas ... 35
4.2. Data pemanasan sensor ... 36
x
3.2. Skematik sistem minimum ATMega32 ... 23
3.3. Skematik modul sensor gas MQ-6 ... 24
3.4 Skematik driver LCD 16x2 karakter ... 25
3.5. Skematik RS-232 ... 26
3.6. Skematik modem wavecom GSM Fastrack M1306b ... 27
3.7. Skematik driver relay kipas DC ... 29
3.8. Skematik driver relay solenoid valve ... 30
3.9. Skematik buzzer ... 31
3.10. Diagram alir pemrograman ... 32
3.11. Skematik rangkaian keseluruhan sistem ... 33
4.1. Tampilan software PROGISP (Ver 1.72) ... 34
4.2. Pengujian mikrokontroler menggunakan PROGISP (Ver 1.72) ... 35
4.3. Grafik pemanasan DT-Sense LPG Sensor ... 37
4.4. Display LCD 16x2 ... 38
4.5. Pengujian rangkaian driver RS-232 menggunakan Tera Term ... 40
4.6. Tampilan hasil pengujian RS-232 ... 40
4.7. Pengkoneksian Modul GSM dengan PC ... 41
4.8. Tampilan LCD saat gas bocor ... 46
4.9. Tampilan LCD saat menerima balasan SMS ... 47
11
DAFTAR SINGKATAN
A = Ampere
A/D = Analog / Digital AC = Alternating Current ADC = Analog to Digital Control
ASCII = American Standart Code for Information Interchange BBM = Bahan Bakar Minyak
Bps = Bit per Second
CISC = Complex Instruction Set Computer
CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor
CO = Change Over
CPU = Central Proccesing Unit DAC = Digital to Analog Control
dB = Desible
DC = Dirrect Current
DCE = Data Communication Equipment DDR = Data Direction Register
DTE = Data Terminal Equipment
EEPROM = Electrically Erasable Programable Read-Only Memory EMI = Electromagnetic Interference
FAX = Facsimile
GND = Ground
GPRS = General Packet Radio Service
GSM = Global System for Mobile Communication HDM = High Definition Multimedia
HP = Handphone
I/O = Input / Output
I2C = Inter Integrated Circuit IC = Integrated Circuit
IDE = Integrated Development Environment IPTEK = Ilmu Pengetahuan & Teknologi ISP = In System Programming
kHz = Kilo Heartz
LCD = Liquid Crystal Display LED = Light Emitting Diode LNG = Liquified Natural Gas LPG = Liquified Petroleun Gas
mA = Mili Ampere
12
Ms = Mili Second
NC = Normally Close
NO = Normally Open
PCI = Peripheral Component Interconnect Ppm = Part per Million
RAM = Random Access Memory
RISC = Reduced Instruction Set Computer
ROM = Read Only Memory
RST = Reset
Rx = Receiver
SCL = Serial Clock SDL = Sentinel Dual
SMS = Short Massage System
SRAM = Static Random Acces Memory TOSC = Timer Oscillator
TTL = Time to Live
Tx = Transmitter
UART = Universal Asynchronous Receiver-Transmitter USB = Universal Serial Bus
V = Voltage
13
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
1. Tabel data normalisasi lemari tabung LPG dari alat ... 52
2. Tabel data normalisasi lemari tabung LPG secara teori ... 53
3. Kode program CodeVisionAVR ... 55
4. Gambar alat secara keseluruhan saat proses pengujian ... 67
