ALARM KEBAKARAN BERBASIS IoT DENGAN SUMBER LISTRIK TENAGA SURYA
SKRIPSI
RITA ZUANA 180801060
PROGRAM STUDI S1 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2022
ALARM KEBAKARAN BERBASIS IoT DENGAN SUMBER LISTRIK TENAGA SURYA
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
RITA ZUANA 180801060
PROGRAM STUDI S1FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2022
PERNYATAAN ORISINALITAS
ALARM KEBAKARAN BERBASIS IoT DENGAN SUMBER LISTRIK TENAGA SURYA
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 16 Agustus 2022
Rita Zuana
180801060
i PENGESAHAN SKRIPSI
ALARM KEBAKARAN BERBASIS IoT DENGAN SUMBER LISTRIK TENAGA SURYA
ABSTRAK
Peristiwaokebakaran dapat terjadi dimana dan kapan saja. Tindakan-pencegahan adalah hal yang diperlukan sebagai upaya -menjauhi, menanggulangi dan memperkecil terjadinya kebakaran. Penelitian ini bertujuan untuk merancang-dan membangun sistem deteksi asap serta api berbasis sensor, dan IoT yang bisa digunakan untuk meninjau adanya kemampuan bahaya kebakaran dengan menggunakan sumber listrik tenaga surya.
Metode-penelitian dalam perancangan sistem ini menunjuk pada model penerapan secara langsung. Komponen yang digunakan diantaranya adalah sensor api yaitu flame sensor, sensor asap dan gas yaitu sensor mq2, mikrokontoler yaitu arduino uno, LED, mini motor siren, yang terhubung denganoplafform IoT Blynk. Ketika alat dihidupkan, maka sistem akan menginisialisasi input dan output pada alat. Lalu, flame sensor akan bekerja sesuai fungsinya untuk memeriksa apakah ada api begitupun sensor mq2 yang akan memeriksa apakah ada asap. Hasil-penelitian-berupa-percobaan sensor mq2 yang mendeteksi nilai gas dari 1950 ppm hingga 2750 ppm, percobaan flame sensor yang hanya mampu mendeteksi api dari jarak 100 cm hingga 250 cm, serta pengujian keseluruhan yang telah dilakukan berjalan dengan baik. Alat ini bisa digunakan untuk membantu mengetahui dan menjauhkan dari kesanggupan-terjadinya-dampak dari suatu kebakaran. Tetapi, sensor mq2 yang digunakan terlalu rentan mengalami kerusakan jika digunakan secara terus menerus. Jadi, sensor mq2 bisa dirubah ke sensor yang memiliki sensitivitas yang lebih tinggi.
Kata kunci : Alarm Kebakaran, oFlame Sensor, Sensor MQ2, Blynk, Tenaga Surya
ii
IoT-BASED FIRE ALARM WITH SOLAR POWER
ABSTRACT
Fire events can occur anywhere and anytime. Precautions are things that are needed to avoid, overcome and minimize the occurrence of fires. This study aims to design and build a sensor-based smoke and fire detection system, and IoT that can be used to assess the presence of fire hazard capabilities using solar power sources. The research methods in designing this system refer to the direct application model. The components used include fire sensors, namely flame sensors, smoke and gas sensors, namely MQ2 sensors, microcontrollers, namely Arduino Uno, LEDs, and mini motor sirens, which are connected to the Blynk IoT platform. When the device is turned on, the system will initialize the input and output on the device. Then, the flame sensor will work according to its function to check if there is a fire as well as the mq2 sensor which will check if there is smoke. The results are in the form of a mq2 sensor experiment that detects gas values from 1950 ppm to 2750 ppm, an experiment with a flame sensor that is only able to detect fire from a distance of 100 cm to 250 cm, and overall tests that have been carried out are running well. This tool can be used to help identify and prevent the occurrence-impact of a fire. However, the mq2 sensor used is too susceptible to damage if used continuously.
So, the mq2 sensor can be changed to a sensor that has a higher sensitivity.
Keywords: Fire Alarm, Fire Sensor, Smoke Sensor, Blynk, Solar Power
iii
PENGHARGAAN
Bismillahirrahmanirrahim
Alhamdulillah, alhamdu lillahi rabbil alamin, segala puji bagi Allah tuhan semesta alam yang selalu memberikan nikmat dan rahmat nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul “Alarm Kebakaran Berbasis IoT Dengan Sumber Listrik Tenaga Surya”. Shalawat beriringan salam disampaikan kepada Nabi Muhammad S.A.W sebagai suri teladan manusia yang menuntun ke jalan yang benar dan memiliki ilmu pengetahuan. Tulisan ini bertujuan untuk menyelesaikan tugas akhir untuk meraih gelar Sarjana Sains di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam prodi S1-Fisika Universitas Sumatera Utara, Medan.
Dalam penulisan ini, penulis banyak mendapat bimbingan, arahan, masukan dan bantuan yang bersifat moral maupun materi dari banyak pihak. Yang pertama sekali penulis menyampaikan terima kasih kepada Allah SWT yang tentunya paling banyak membantu penulis dalam segala hal. Penulis juga tentunya sangat berterima kasih kepada kedua orangtua, Bapak (Yusri) dan Ibu (Seh Handayani) yang selalu memberikan nasihat, motivasi, dan dukungan dalam segala hal – hal yang baik serta kepada kakak dan adik ku.
Terimakasih kepada Ibu Dr. Nursahara Pasaribu, M.Sc selaku Dekan FMIPA USU, Bapak Dr.Tulus Ikhsan Nasution, S.Si., M.Sc selaku Kaprodi S1-Fisika USU sekaligus Dosen Pembimbing saya yang tentunya juga sangat banyak membantu selama proses penulisan skripsi ini, Bapak Awan Maghfirah, S.Si., M.Si selaku Sekretaris Prodi S1-Fisika USU, dan kepada seluruh Dosen dan Staff Pengajar beserta Pegawai dan Staff di Prodi Fisika USU yang telah memberikan fasilitas kepada penulis selama perkuliahan hingga selesai.
Terima kasih juga kepada sepupu – sepupu saya, teman – teman seangkatan saya di fisika, dan teman – teman SD, SMP, dan SMA yang selalu memberikan dukungan, bantuan, waktu untuk saya.
iv Penulis tidak lupa juga menyampaikan rasa terimakasih kepada semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah memberikan dukungan, nasehat dan motivasi serta saran kepada penulis selama menyelesaikan skripsi ini
Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat untuk perkembangan ilmu pengetahuan kedepannya khusunya dalam dunia Fisika itu sendiri. Kritik dan saran membangun sangat dibutuhkan dan diharapkan untuk menyempurnakan skripsi ini dalam tahap lanjutan nantinya sehingga dapat dikembangkan untuk selanjutnya.
Medan, 16 Agustus 2022
Rita Zuana
v
DAFTAR ISI
PENGESAHAN SKRIPSI ... i
ABSTRAK ... ii
ABSTRACT ... iii
PENGHARGAAN ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR LAMPIRAN ... ix
DAFTAR SINGKATAN ... x
BAB I ... 1
PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Tujuan Penelitian ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
BAB II ... 4
TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Panel Surya ... 4
2.1.1 Prinsip Kerja Sel Surya ... 5
2.1.2 Karakteristik Panel Surya ... 6
2.1.3 Jenis - jenis Panel Surya-: ... 7
2.2 Flame Detector ... 8
2.3 Sensor MQ-2 ... 9
2.4 Arduino Uno- ... 10
2.5 Mini Motor Sirene ... 12
2.6 Modem GSM SIM 800L ... 12
2.7 Internet of Things ... 13
2.8 Aplikasi Blynk ... 13
vi
BAB III ... 14
METODE PENELITIAN ... 14
3.1 Diagram Blok ... 14
3.2 Flowchart ... 16
3.3 Keterangan Flowchart ... 17
3.4 Rangkaian Keseluruhan ... 17
BAB IV ... 18
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 18
4.1 -Pengujian Pada Sensor MQ-2 ... 18
4.2 Pengujian-Sensor MQ-2 Pada Gas LPG ... 19
4.3 Pengujian Delay Hardware ke Software ... 21
4.4 Pengujian Sistem Waktu Sebenarnya ... 22
BAB V ... 24
KESIMPULAN DAN SARAN ... 24
5.1 Kesimpulan ... 24
5.2 Saran ... 24
DAFTAR PUSTAKA ... 25
LAMPIRAN ... 27
vii
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel Judul Halaman
2.1 Spesifikasi Flame Detector 20
2.2 Spesifikasi Sensor MQ-2 21
2.3 Sensitivitas Sensor MQ-2 21
4.1 Pengujian Sensor MQ-2 29
4.2 Pengujian Pada Flame Sensor 30
4.3 Pengujian Delay Hardware ke Software 31
4.4 Pengujian Sistem Waktu Sebenarnya 32
viii
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman Gambar
2.1 Panel Surya 5
2.2 Skema sinar matahari datang menuju panel surya 6
2.3 Rangkaian Persamaan Panel Surya 7
2.4 (a) arus terhadap tegangan (b) daya terhadap tegangan 8
2.5 Flame Detector 10
2.6 Sensor MQ-2 11
2.7 Arduino Uno 12
2.8 Tampilan Software Arduino IDE 13
2.9 Mini Motor Sirene 14
3.1 Diagram Blok 15
3.2 Flowchart 17
3.3 Rangkaian Keseluruhan 18
4.1 Notifikasi Blynk 21
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman Gambar
1 Alat Penelitian 27 2 Program Arduino 28
x
DAFTAR SINGKATAN
PLN = Perusahaan Listrik Negara LPG = Liquified Petroleum Gas
PLTS = Pembangkit Listrik Tenaga Surya AC = Alternating Current
DC = Direct Current
AO = Analog Output
DO = Digital Ouput USB = Universal Seria Bus
TX = Transmit
RX = Receive
LED = Light Emitting Diodes PWM = Pulse Width Modulation
GSM = Global System for Mobile Communicationv GPRS = General Packet Radio Servicev
CDMA = Code Division Multiple Accessv PDU = Protocol Data Unit
SMSC = Short Message Service Centre
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peristiwa kebakaran bisa terjadi dimana saja dan kapan saja. Pada dasarnya, kebakaran di tandai dengan adanya api yang membesar dan asap yang mengepul di suatu tempat tertutup ataupun terbuka. Di tempat tertutup seperti gedung sekolah, perumahan, Mall, dan tempat lainnya pun sangat rentan terjadi kebakaran. Sebagai contoh, gedung Prodi S1 Fisika di Universitas Sumatera Utara yang saat ini belum memiliki sistem keamanan yang mampu mengetahui terjadinya peristiwa kebakaran yang dapat merusak bangunan serta memakan korban jiwa. Saat ini sudah banyak penelitian mengenai penggunaan alarm kebakaran berbasis sensor di gedung - gedung kampus, seperti yang dilakukan oleh Indriani D (2021) yaitu hasil perancangan menunjukkan bahwa sistem kerja rangkaian alarm kebakaran yang didasarkan objek terhadap api dan gas yang memiliki sistem input yang terhubung pada arduino, sistem yang digunakan yakni sensor flame detector dan sensor MQ-2.
Penelitian mengenai perlunya tenaga surya dalam kegiatan dikampus oleh (Dita dkk, 2018) untuk mengoptimalkan penggunaan fasilitas dan sarana prasarana dalam proses kegiatan dikampus, membutuhkan pasokan energi listrik yang tidak sedikit, energi listrik yang stabil sangat diperlukan untuk mendukung kinerja serta proses kegiatan belajar. Namun, energi listrik yang dipasok oleh jaringan PLN terkadang mengalami kendala dengan terputusnya aliran listrik yang menimbulkan gangguan pada penggunaan fasilitas belajar yang menggunakan energi listrik, yang dapat menghambat proses belajar dan kegiatan yang bersifat teknis maupun non teknis. Ide Internet of Thing (IoT) merupakan ide yang bertujuan untuk memperluas konektivitas dari internet yang terhubung sepanjang waktu.
Pengaplikasian IoT ini dalam kehidupan kita sehari – hari dapat memudahkan dan membantu setiap kegiatan. Adanya aplikasi android sebagai pendukung dari pengaplikasian konsep IoT semakin membuat konsep IoT ini berkembang dan menjadi
2
sebuah teknologi yang digunakan dalam menghadapi berbagai macam hal (Pujaningrum, A. 2021). Pada penelitian ini digunakan sumber listrik tenaga surya untuk mencegah apabila terjadi kebakaran yang disebabkan oleh hubungan arus pendek pada listrik, sehingga alarm tetap berfungsi. Berbasis IoT untuk memberikan informasi secara cepat melalui notifikasi pada handphone apabila terjadi kebakaran sehingga penanganan lebih cepat. Berdasarkan penelitian yang sudah ada sebelumnya, maka penulis melakukan penelitian dengan judul “Alarm Kebakaran Berbasis IoT Dengan Sumber Listrik Tenaga Surya”.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka rumusan masalah yang dikemukakan adalah sebagai berikut :
1. Penggunaan sumber listrik tenaga PLN menjadi hambatan karena terkadang terjadi pemadaman listrik sehingga sensor dan alarm menjadi tidak berfungsi.
2. Pengiriman data atau pemberitahuan notifikasi menggunakan kabel memiliki hambatan maupun keterlambatan sehingga dengan sistem IoT diharapkan bisa lebih cepat dalam proses pengiriman data.
1.3 Batasan Masalah
1. Penggunaan alat menggunakan sumber listrik dari tenaga surya.
2. Program mikrokontroler yang dibuat menggunakan software ARDUINO.
3. Menggunakan MQ-2 sebagai pendeteksi asap dan sensor gas.
4. Menggunakan Flame Detector sebagai pendeteksi api.
5. Menggunakan Mini Motor Siren sebagai alarm.
6. Gas yang dideteksi adalah gas LPG, i-butane, propane, methane ,alcohol, Hydrogen, smoke.
7. Menggunakan aplikasi Blynk
8. Tidak membahas tentang pemrograman pada mikrokontroler secara lebih jelas.
3
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin di raih dari penelitian ini adalah :
1. Untuk membuat alarm kebakaran berbasis IOT dengan sumber listrik tenaga surya.
2. Dengan sistem yang sederhana, diharapkan masyarakat dapat menginstal alarm kebakaran ini.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Untuk mengetahui lebih awal adanya kebakaran dan memberikan peringatan secara cepat untuk menghindari terjadinya kebakaran yang lebih besar.
2. Dapat membantu masyarakat dalam menangani masalah kebakaran.
3. Dapat digunakan sebagai acuan untuk penelitian berikutnya terkait alarm kebakaran.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Panel Surya
Sel surya adalah sebuah komponen yang mengubah energi cahaya matahari menjadi listrik menggunakan prinsip efek photovoltaic. Efek photovoltaic yang di maksud ialah timbulnya tegangan pada listrik karena adanya dua elektroda yang di sambungkan dengan sistem cairan atau padatan saat mendapatkan energi cahaya (Evalina dkk. 2021).
Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sebuah sel surya sangat kecil, sekitar 0,6V tanpa beban atau 0,45V dengan beban. Untuk mendapatkan tegangan listrik yang besar sesuai keinginan diperlukan beberapa sel surya yang tersusun secara seri. Jika 36 keping sel surya tersusun seri, akan menghasilkan tegangan sekitar 16V. Tegangan ini cukup untuk digunakan mensuplai aki 12V. Untuk mendapatkan tegangan keluaran yang lebih besar lagi maka diperlukan lebih banyak lagi sel surya. Gabungan dari beberapa sel surya ini disebut Panel Surya atau modul surya (Purwoto dkk. 2018).
Gambar 2.1 Panel Surya
Belakangan ini Panel Surya mulai popular didalam pandangan para peneliti di seluruh belahan bumi. Selain mulai menipisnya cadangan energi fosil dan global warming yang terjadi saat ini, energi yang dihasilkan juga sangat murah karena sumber energi (matahari) biasa didapatkan secara gratis. Panel Surya meiliki banyak aplikasi, terutama cocok untuk digunakan bila tenaga listrik dari grid tidak tersediah, seperti wilayah terpencil, satelit pengorbit bumi ,pompa air dll (Putriani dkk. 2019). Daya Panel Surya adalah hasil kali diantara tegangan dan arus yang mengalir, untuk mencapai nilai daya
5
diperlukan data tegangan dan arus,berikut ini adalah rumus mencari daya yang ditunjukkan pada persamaan dibawah ini:
𝑃 = 𝑉 𝑥 𝐼 (2.1)
Keterangan : 𝑃 = Daya (Watt) 𝑉 = Tegangan (Volt)
𝐼 = Arus (Ampere)
Skema rangkaian sinar matahari menjadi energi listrik
Gambar 2.2 Skema rangkaian sinar matahari menjadi energi listrik
2.1.1 Prinsip Kerja Sel Surya
Sel surya terbuat dari rangkaian-dua atau lebih lapisan semikonduktor yang didukung oleh-piranti lain untuk meningkatkan efisiensinya. Berdasarkan konfigurasi semikonduktor yang menyusunnya, secara umum sel surya. -Pada tipe p-n junction sel surya terdiri dari dua lapisan-semikonduktor yaitu tipe n (sebagai window) dan tipe p(sebagai adsorber). Tebal lapisan window berkisar-antara 0,6 - 1 μm sedangkan tebal lapisan adsorber berkisar antara 1-2 μm.
Semikonduktor sendiri ialah suatu-material yang dapat bersifat sebagai konduktor dan insulator pada-kondisi tertentu. Contoh semikonduktor yang paling terkenal ialah silikon. Silikon memiliki empat elektron valensi sehingga agar dapat stabil silikon harus melepas empat elektron terluarnya atau justru-menangkap empat elektron.
Jadi pada silikon murni, material memiliki-kecenderungan yang sama untuk menangkap atau melepas elektron.Semikonduktor-semacam ini disebut semikonduktor intrinsik (tipe 1) (Putriani dkk. 2019).
6
2.1.2 Karakteristik Panel Surya
Panel surya menerima-variasi intensitas cahaya yang berbeda-beda dan masing masing panel surya memiliki karakteristik panel surya-yang berbeda pula. Karakteristik panel surya tersebut dapat digambarkan melalui grafik I-V. Panel surya berfungsi sebagai sumber arus jika pada-rangkaian-tertutup. Berikut adalah gambar rangkaian pengganti yang setara dengan panel -surya (sumber arus) yang ditunjukkan pada Gambar 2.3 berikut:
Panel surya-memiliki karakteristik yang-unik pada kurva arus terhadap tegangannya. Terdapat-sebuah nilai daya maksimum untuk nilai intensitas-tertentu. Daya panel surya sendiri-merupakan fungsi dari pada tegangan. -Berikut ini adalah gambar kurva karakteristik panel surya 2.4 (a) arus-terhadap tegangan (b) daya terhadap-tegangan yang ditunjukkan pada berikut.
Pada Gambar 2.4 memperlihatkan kurva pada panel surya. Untuk kurva daya terhadap tegangan, kurva berbentuk seperti bukit, dan juga terdapat puncak. Puncak tersebut
Gambar 2.3 Rangkaian Persamaan Panel Surya.
Gambar 2.4 (a) arus terhadap tegangan (b) daya terhadap tegangan
7
merupakan nilai daya tertinggi yang mampu disalurkan panel surya untuk beban (Putriani dkk. 2019).
2.1.3 Jenis - jenis Panel Surya-:
1. Monokristal (Mono-crystalline) -
Merupakan panel yang paling-efisien yang dihasilkan dengan teknologi terkini &
menghasilkan-daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Monokristal dirancang untuk penggunaan yang-memerlukan konsumsi listrik besar pada tempat-tempat yang beriklim ekstrim-dan dengan kondisi alam yang sangat ganas.
Memiliki efisiensi sampai dengan-15%. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik-ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan-turun drastis dalam cuaca berawan.
2. Polikristal (Poly-Crystalline) - Merupakan Panel Surya yang-memiliki susunan kristal acak karena dipabrikasi dengan proses pengecoran. Tipe ini memerlukan luas-permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan jenis monokristal untuk-menghasilkan daya listrik yang sama. Panel surya jenis ini memiliki-efisiensi lebih rendah dibandingkan tipe monokristal, sehingga memiliki harga yang cenderung lebih-rendah.
3. Thin Film Photovoltaic-
Merupakan Panel-Surya (dua lapisan) dengan struktur lapisan tipis mikrokristal silicon dan amorphous dengan efisiensi modul-hingga 8.5% sehingga untuk luas permukaan yang diperlukan per-watt daya yang dihasilkan lebih besar daripada monokristal & polykristal. Inovasi terbaru adalah Thin Film Triple Junction Photovoltaic (dengan tiga lapisan) dapat berfungsi-sangat efisien dalam udara yang sangat berawan dan dapat menghasilkan-daya listrik sampai 45% lebih tinggi dari panel jenis lain dengan-daya yang ditera setara (Purwoto dkk. 2018).
Beberapa studi dan penelitian sudah dilakukan dan berkaitan dengan analisis karakteristik hubungan kurva arus (I) dan tegangan (V). Pengujian dan pemodelan daya maksimum sistem PLTS menggunakan metode Marcelo Gradella Vilalva yang dilakukan menggunakan persamaan tiga titik hubungan non – linier yaitu arus hubungan singkat I𝑆𝐶, tegangan rangkaian terbuka VOC dan daya keluaran maksimum. Diuji dengan
8
menggunakan DC logger dan sistem monitoring secara real time. Perangkat DC logger dibangun berbasis mikrokontroler (Iskandar HR. 2020)
2.2 Flame Detector
Detektor kebakaran memiliki peran besar dalam proteksi kebakaran dan menghadirkan elemen dasar dari semua sistem secara real time yang dirancang untuk pengukuran kejadian material dan energik. Detektor kebakaran dapat diklasifikasikan menurut berbagai faktor dan kriteria yang berbeda. Kebakaran dari beberapa bahan menghasilkan api cukup cepat. Nyala api itu diikuti dengan jumlah asap yang sangat kecil, kadang-kadang bahkan tidak ada sama sekali. Oleh karena itu, satu-satunya solusi yang praktis dan efektif untuk mendeteksi jenis kebakaran tersebut adalah flame detector.
Flame detector juga dapat digunakan di ruang terbuka dan objek dengan langit-langit tinggi. Alasan utamanya adalah ketidakmungkinan deteksi asap dalam contoh yang diberikan (masalah terbesar adalah pengenceran asap dan pendinginan aliran konvektif).
Jenis api seperti itu menyebar dengan cepat, jadi penting agar flame detector bereaksi dengan cepat. Untuk deteksi nyala, bagian spektrum elektromagnetik inframerah dan ultraviolet dapat digunakan.
Flame detector sebagai jenis khusus dari detektor api, harus memiliki beberapa karakteristik. Pertama-tama, kepekaan nyala api harus sangat tinggi untuk memberikan deteksi di area yang diawasi. Flame detector harus tidak peka terhadap radiasi yang bukan milik api untuk menghilangkan alarm palsu. Alarm palsu dapat disebabkan oleh berbagai
Gambar 2.5 Flame Detector
9
sumber: pengelasan busur, afterburner mesin jet, suar, benda panas yang berbeda, kilat, dll. Selain itu, kecepatan respon Flame detector harus cukup untuk mendeteksi kebakaran dengan perkembangan cepat pada tahap paling awal (Jevtić, et al. 2021).
Tabel 2.1 Spesifikasi Flame Detector
Mendeteksi api dari panjang gelombang 760 nm - 1100 nm
Jarak deteksi kurang dari 1 meter Deskripsi Deteksi suhu 60 derajat celcius,
sensitif terhadap spektrum cahaya
Tegangan beroperasi 3.3 V – 5 V Deskripsi Keluaran atau output berupa digital
dan analog
2.3 Sensor MQ-2
(Datasheet Sensor Gas Dan Asap MQ-2 2011).Sensor gas asap MQ-2 ini mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpot. Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat dideteksi
Gambar 2.6 Sensor MQ-2
10
diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane ,alcohol, Hydrogen, smoke (Liandy A.
2017).
Sensor ini dapat mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan keluarannya berupa tegangan analog. Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari - 20°C sampai 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V.
Spesifikasi Sensor MQ-2 :
Tabel 2.2 Spesifikasi Sensor MQ-2
Nomor Pin Nama Pin
1 VCC (5V)
2 Ground
3 DO (Digital Output)
4 AO (Analog Ouput)
Tabel 2.3 Sensitivitas Sensor MQ-2 No Jenis Gas Alam Tingkat Sensitivitas
1 LPG dan Propana 200 – 5000 ppm
2 I-Butana 300 – 5000 ppm
3 Metana 5000 – 10000 ppm
4 Hidrogen 300 – 5000 ppm
5 Etanol / Alkohol 100 – 2000 ppm
2.4 Arduino Uno-
Arduino UNO-mempunyai sejumlah fasilitas untuk-komunikasi dengan sebuah komputer, Arduino lainnya atau-mikrokontroler lainnya. Atmega 328 menyediakan serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan-1 (TX). Sebuah
11
Atmega 16U2 pada channel board serial-komunikasinya melalui USB dan muncul sebagai sebuah port virtual ke software-pada komputer. Firmware 16U2 menggunakan driver USB COM standar, dan tidak ada driver eksternal yang-dibutuhkan (Rochim, F dkk. 2017).
Gambar 2.7 Arduino Uno
Software-Arduino mencakup sebuah serial monitor yang-memungkinkan data tekstual terkirim ke dan dari board Arduino. LED RX dan-TX pada board akan menyala ketika data sedang ditransmit melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB pada komputer tapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0-dan sebuah Software Serial library memungkinkan untuk-komunikasi serial pada-beberapa pin digital UNO. Atmega
Gambar 2.8 Tampilan Software Arduino IDE
328 juga mensupport-komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Software Arduino mencakup sebuah Wire library untuk memudahkan-menggunakan bus I2C (Rochim, F dkk. 2017).
Arduino UNO mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5, setiapnya memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda). Secara default, 6 input
12
analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 Volt, dengan itu mungkin untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analog Reference.
2.5 Mini Motor Sirene
Sirene mini (Mini Motor Sirene) berfungsi sebagai output audio untuk memperingatkan orang setempat jika pemantauan mencapai keadaan berbahaya melalui peringatan visual. Sirene mini secara teoritis dioperasikan dengan memaksa udara dari susunan bilah kipas melalui desain bukaan untuk menciptakan tekanan suara tinggi yang bisa mencapai sekitar 120db, tekanan suara itu setara dengan petir pada jarak dekat.
Konsumsi tegangan rendah dari sirene mini harus cukup sebagai output yang dapat didengar, tegangan kerja minimal 5 V hingga maksimum 12 V (Hashim, Y. 2018).
Gambar 2.9 Mini Motor Sirene (Hasyim, Y. 2018)
2.6 Modem GSM SIM 800L
Modul-SIM800L-GSM/GPRS merupakan bagian yang berfungsi untuk berkomunikasi-antara-pemantau utama menggunakan Handphone. ATCommand merupakan perintah yg dapat diberikan modem GSM/CDMA misalnya mengirim &
mendapat data berbasis GSM/GPRS, atau mengirim & mendapat SMS. SIM800L GSM/GPRS-dikendalikan-melalui perintah AT. -SMS atau Short-Messaging System
13
merupakan pengiriman SMS dari dan ke PC perlu-dilakukan terlebih dahulu koneksi ke SMSC. Koneksi PC ke SMSC-adalah menggunakan terminal berupa GSM modem ataupun ponsel yg terhubung menggunakan PC. Dengan-memakai ponsel, SMS yg mengalir dari atau ke SMSC wajib berbentuk PDU (Protocol Data Unit). PDU berisi bilangan – bilangan heksadesimal yg-mencerminkan bahasa I/O (kode). PDU sendiri terdiri atas beberapa bagian yg tidak sama antara mengirim & mendapat SMS menurut SMSC. Format data PDU ini dikirimkan ke PC dalam bentuk teks (string) yang memperlihatkan nilai heksadesimalnya. Jadi ketika ponsel mengirim data heksadesimal F (0FH), maka yg diterima sang PC merupakan teks F (Kurniawan, Mayda. 2020).
2.7 Internet of Things
Internet of Things atau biasanya disingkat dengan IoT, adalah suatu konsep yang bertujuan untuk memperluas manfaat dari konektivitas internet yang tersambung secara terus – menerus (Kurniawan, Mayda. 2020). Atau singkatnya adalah Internet of Things itu sebagai konsep dari benda-benda di sekitar yang mampu berkomunikasi dan saling berbagi data antara satu dengan yang lain melalui sebuah jaringan seperti internet (Fitriani W, Muft. 2018).
2.8 Aplikasi Blynk
Blynk adalah platform untuk IOS atau ANDROID yang digunakan untuk mengendalikan module arduino, Rasbery Pi, Wemos dan module sejenisnya melalui internet. Aplikasi ini sangat mudah digunakan bagi orang yang masih awam. Aplikasi ini memiliki banyak fitur yang memudahkan pengguna dalam memakainya. Cara membuat projek di aplikasi ini terbilang mudah. Blynk tidak terkait dengan module atau papan tertentu. Dari aplikasi inilah kita dapat mengontrol apapun dari jarak jauh dimana pun kita berada dengan catatan terhubung dengan internet (Artiyasa M dkk. 2020).
14
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Blok
3.1.1 Keterangan Tiap Blok 1. Panel Surya
Alatoyang dapat mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik.
2. Charge Controller
Berfungsiomencegah pengisian energi baterai yang berlebihan dengan membatasi jumlah dan laju pengisian daya ke baterai.
3. Baterai
Energi listrikoyang dihasilkan akan disimpan ke dalam baterai, yang dapat digunakan sesuai kebutuhan.
4. Flame Detector
Mendeteksioradiasi sinar ultraviolet yang dihasilkan oleh nyala api.
5. Sensor MQ-2
Mendeteksi keberadaanoasap tertentu dan dapat mengaktifkan suara peringatan.
Gambar 3.1 Diagram Blok
15
6. Arduino Uno
Membuat programountuk mengendalikan berbagai komponen elektronika.
7. Relay
Untuk mengendalikanodan mengalirkan listrik.
8. Alarm
Memberikan sinyaloberupa suara apabila ada tanda bahaya. H 9. Lampu Indikator
Akan menyalaojika terjadi adanya tanda bahaya.
16
3.2 Flowchart
Dalam pembuatan sistem yang dilakukan, menghasilkan flowchart sebagai berikut
Gambar 3.2 Flowchart
17
3.3 Keterangan Flowchart
Berdasarkan diagram diatas dapat dijelaskan bahwa cara kerja alat dimulai dengan inisialisasi nilai awal, oyaitu nilai input pin sensor asap dan pin sensor api serta nilai output pin alarm dan pin lampu. Lalu, sensor apioakan mendeteksi api melaui panjang gelombang sesuai dengan karakteristiknya yaitu panjang gelombang dengan kisaran 760 nm sampai 1100 nm.
3.4 Rangkaian Keseluruhan
Berikut gambarorangkaian alat pada penelitian ini :
Gambar 3.3 Rangkaian Alat
18
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian iniodilakukan untuk melihat tingkat sensitivitas flame sensor dan sensor mq2 yang kemudian akan menghidupkan alarm serta memberikan notifikasi melalui handphone.
4.1 -Pengujian Pada Sensor MQ-2
Pengujian dilakukan untukomengetahui kinerja-dari sensor Mq2, omeliputi nilai ADC- (Analog Digital Converter), -Tegangan dan kadar gas PPM.
1. Menentukan NilaioVolt
2. Menentukan NilaioKonstanta Sensor
3. Menentukan kadarogas PPM
Keterangan :
ADC : NilaioAnalog Digital Converter pada pembacaan sensor---- Range- : Padaodatasheet sensor-100 - 10000 PPM
X- : Menentukanokosntanta sensor Vin - : Teganganoinput
Vref- : Teganganoreferensi Bit - : 0-1023-/-1024
19
Tabel 4.1 Pengujian Sensor-Mq2
-Pengujian Ke-- -ADC- -Tegangan- -PPM-
1 200 0,97 V 1950
2 210 1,02 V 2050
3 220 1,07 V 2150
4 230 1,12 V 2250
5 240 1,17 V 2350
6 246 1, 20 V 2410
7 -257- 1,25 V -2500-
8 267 -1,30 V- 2589
9 271 1,32 V 2650
-10- 282 1,37 V 2750
4.2 Pengujian-Sensor MQ-2 Pada Gas LPG
Pengujian sensor MQ2 dilakukan agar mengetahui apakah sensoroMQ2 berjalan dengan baik atau tidak saat merespon kadar LPG
Table 4.2 Pengujian Sensor MQ-2 Pada Gas LPG
No Tegangan
(Volt)
Kadar Gas Standar (ppm)
Kadar Gas Uji Coba (ppm)
1 2,8 560 555
2 3,4 680 675
3 3,8 760 759
4 4,6 925 916
5 4,9 960 950
20
4.3 Pengujian Sensor MQ-2 Pada Asap Kendaraan
Pengujian dilakukan menggunakan asapopada kendaraan yang menghasilkan Karbon Monoksida (CO). Dimanaosensor dihadapkan pada knalpot dari kendaraan.
Table 4.3 Pengujian Sensor MQ-2 Pada Asap Kendaraan
No Tegangan (Volt) Kadar gas (ppm) Alarm, Notifikasi Blynk
1 5 9 Mati, tidak terdeteksi asap
2 5 20 Mati, tidak terdeteksi asap
3 5 60 Hidup, Terdeteksi Asap
4 5 90 Hidup, Terdeteksi Asap
5 5 200 Hidup, Terdeteksi Asap
4.4 Pengujian Flame Sensor
Pengujianoini dilakukan-untuk-mengukur jarak yang bisa-di deteksi oleh Flame Sensor. Flame sensor memiliki keluaranosinyal digital yang-berupa 1 dan 0 atau High dan low.
Table 4.4 Pengujian Pada Flame Sensor
No Jarak Alarm, Notifikasi Blynk
1 100 cm Hidup, Terdeteksi Api
2 150 cm Hidup, Terdeteksi Api
3 200 cm Hidup, Terdeteksi Api
4 250 cm Hidup, Terdeteksi Api
5 300 cm Tidak Hidup, Tidak Teredeteksi Api
6 350 cm Tidak Hidup, Tidak Teredeteksi Api
21
Berdasarkan tabel 4.1odapat disimpulkan bawah flame sensor atau sensor api dapat mendeteksi adanya api hingga jarak 250 cm. Dimanaopada jarak 300 cm, sensor api sudah tidak dapat mendeteksi adanya api. Ketika ada apioyang terdeteksi di sekitar sensor api, maka alarm akanoberbunyi dan aka nada notifikasi ke handphone malalui aplikasi Blynk.
Gambar 4.1 Notifikasi pada Blynk
4.3 Pengujian Delay Hardware ke Software
Perlu dilakukan beberapa pengujian untuk memperolehodata lamanya waktu koneksi antara hardware dengan software yaitu aplikasi Blynk. Berikut adalah tabelohasil pengujian delay hardware ke software.
Table 4.3 Pengujian DelayoHardware ke software
-Percobaan- -Hardware- -Software- -Delay-
1. -00:00:00- -00.00.02- -00.00.02-
2. -00.00.02- -00.00.03- -00.00.01-
3. -00.00.03- -00.00.04- -00.00.01-
22
-4. - -00.00.04- -00.00.06- -00.00.02-
-5. - -00.00.06- -00.00.08- -00.00.02-
-6. - -00.00.08- -00.00.09- -00.00.01-
-7. - -00.00.09- -00.00.10- -00.00.01-
-8. - -00.00.10- -00.00.12- -00.00.02-
-9. - -00.00.12- -00.00.13- -00.00.01-
-10. - -00.00.13- --00.00.014- -00.00.01-
-Rata-rata delay- 14 /10 = -
1.4 mili detik
4.4 Pengujian Sistem Waktu Sebenarnya
Pengujian Sistem waktu sebenarnya hanya digunakan unuk mengetahui apakah sistem bekerja denganonormal, seperti menguji respon perangkat keras, pengujian ini dilakukan secara langsung dengan waktu yang tepat
Tabel 4.4 Pengujian Sistem Waktu Sebenarnyao
Input/Pengujian Fungsi Output/Next
State
Hasil Uji Pemberian
daya listrik
Menghubungkan perangkat dengan arus
listrik
Perangkat tersambung dengan
arus listrik, dan semua lampu indikator menyala
Berhasil
23
Pengujian Sensor MQ2 (Sensor gas)
Sensor MQ2 membaca gas
Sensor membaca gas Buzzer dan
lampu merah menyala , dan mengirimkan
notifikasi ke smartphone
“ASAP : ADA”
Berhasil
Pengujian Flame Sensor
Flame Sensor membaca adanya
apio
Sensor membaca adanya api, Buzzer
dan lampu merah menyala, o mengirimkan
notifikasi ke smartphone “API :
ADA”
Berhasil
24
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Alat ini bisa berfungsi untuk pemberitahuan awal lewat handphone, jika ada terjadi kebocoran gas ataupun kebakaran. Penggunaan sensor MQ2 dan flame sensor untuk memeriksa kebocoran gas serta kebakaran berbasis iot ini berjalan dengan baik dan sesuai yang diinginkan. Semua ini terlihat jelas dengan pengujian sistem waktu nyata, pengujian nilai sensor MQ2 terhadap perhitungan manual, pengujian flame sensor, dan yang terakhir pengujian delay dari hardware ke aplikasi. Jarak flame sensor hanya 1- 2,5 meter dari titik api yang dibuat.
Sumber listrik dari alat ini menggunakan arus listrik tenaga surya dengan adaptor sebagai perantaranya. Jika ada pemadaman listrik PLN maka alat akan tetap berfungsi.
Alat ini juga harus tersambung ke internet, Jika tidak terhubung maka tidak dapat mengirimkan notifikasi ke handphone.
Dari hasil penelitian serta pengujian, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Tenaga surya bekerja dengan baik dalam memberikan sumber listrik yang digunakan oleh alarm kebakaran, sehingga alarm kebakaran juga bekerja dengan baik tanpa adanya hambatan yang disebabkan oleh sumber listriknya 2. Pengiriman data atau pemberitahuan notifikasi dengan sistem IoT (Internet of
Things) lebih cepat dan dapat di jangkau darimana saja. Tidak ada jarak tertentu untuk kita dapat mengakses pemberitahuan notifikasi.
5.2 Saran
Pada hasil akhir yang telah didapat pada tugas akhir ini, penulis menyadari masih banyaknya kekurangan pada penelitian ini. Sehingga saran untuk untuk penelitian berikutnya iyalah Sensor asap (sensor MQ2) bisa diganti ke sensor asap lain agar pendeteksian lebih jelas atau spesifik.
25
DAFTAR PUSTAKA
Agung. D, 2017. Sistem Deteksi Dini Kebakaran Berbasis Wireless Sensor Network Menggunakan Mikrokontroler Arduino. Universitas Sumatera Utara : Medan. 7 – 9.
Evalina dkk, 2021. Implementasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya Kapasitas 200 WP Dengan Sistem Solar Carger Pada Beban Kipas Angin.
Harahap, P., dkk, 2021. PLTS 200 Wp to Meet Energy Needs at the Taqwa Muhammadiyah Mosque, Sei Litur Village, Sawit Sebrang Langkat District Journal of Innovation and Community Engagement, Vol 1, No 1. 60 – 71.
Hashim. Y, 2018. The Design and Implementation of a Wireless Flood Monitoring System, Vol 10, No 3 – 2. 10 Universiti Malaysia Pahang : Malaysia.
Hutapea H, Yano, 2021. Rancang Bangun Sistem Alarm Kebakaran Terintegrasi Berbasis Arduino. Jurnal Kajian Teknik Elektro, Vol 6, No 1,. 42 – 48. Diakses 26 November 2021, dari Universitas 17 Agustus 1945 Jakarta.
Indriani dkk, 2021. Sistem Alarm Kebakaran Berbasis Arduino Menggunakan Flame Detector dan Sensor MQ – 2. Jurnal Pendidikan STKIP Bima, Vol 3, No 2. 18 – 19.
Iskandar HR, 2020. Praktis Belajar Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Deepublish : Yogyakarta. 166 – 194.
Jannah, M., 2017. Rancang Bangun Alat Pendeteksi Asap Kebakaran Menggunakan Sensor MQ-2 Berbasis Arduino. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam : Universitas Sumatera Utara.
Jevtić, R, 2021. On A Flame Detector, Vol 1, No XI. 38 – 51.
Kali, M.M, 2016. Sistem Alarm Kebakaran Menggunakan Sensor Infra Red dan Sensor Suhu Berbasis Arduino Uno. Jurnal Fisika : Fisika Sains dan Aplikasinya, Vol 1, No 1 : 25 – 31.
Liandy, A, 2017. Rancang Bangun Pemantauan Gas Berbahaya dan Suhu Pada Ruangan Melalui Website Berbasis Arduino. Teknik Informatika : Institut Teknologi Malang.
Noorfirdaus, Sakti, 2020. Sistem Pendeteksi Kebakaran Dini Menggunakan Sensor Mq-2 Dan Flame Sensor Berbasis Web. Program Studi Teknik Informatika : Universitas Budi Luhur. 407 – 408
26
Panunggul D, Boedoyo M, Sasongko N, 2018. Analisa Pemanfaatan Energi Terbarukan Di Universitas Pertahanan Sebagai Pendukung Keamanan Pasokan Energi (Studi Kasus : Energi Surya Dan Angin). Jurnal Ketahanan Energi, Vol 4, No 2 : 76 – 77
Pujaningrum, A. 2021. Perancangan Sistem Mikrokontroler Pendeteksi Kebakaran Ruko berbasis Aplikasi Android. Jurusan Teknik Elektro : Politeknik Negeri Jakarta. 14 Purwoto, B., dkk, 2018. Efisiensi Penggunaan Panel Surya Sebagai Sumber Energi
Alternatif. Jurnal Teknik Elektro : Universitas Muhammadiyah Surakarta. Vol 8, No 1. 10 – 14.
Putra et al., 2021. The Home Security Monitoring System with Passive Infrared Receiver, Temperature Sensor and Flame Detector Based on Android System, Vol 6, No 1.
81 – 89.
Putriani dkk., 2019. Sistem Monitoring Alat Uji Karakteristik Panel Surya Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Tektro, Vol 3, No 1. 102 – 104.
Rochim, F dkk., 2017. Simulasi Alat Pendeteksi Kebakaran Menggunakan Sensor Asap MQ2, Sensor Suhu LM35, Dan Modul Wifi ESP8266 Berbasis Mikrokontroler Arduino. Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah : Jember. 3 – 4.
Sianipar, R., 2017. Dasar Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya, Vol 12, No 1.
Universitas Trisakti : Jakarta Barat.
Sibarani, F, 2018. Alat Pendeteksi Kebocoran Gas Menggunakan Sensor MQ-2 Berbasis Arduino Uno dan Buzzer. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam : Universitas Sumatera Utara
Sohibun dkk., 2021. MQ-2 Gas Sensor using Micro Controller Arduino Uno for LPG Leakage with Short Message Service as a Media Information. Journal of Physics:
Conference Series.
27
LAMPIRAN
ALAT PENELITIAN
Lampiran 1. Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Lampiran 2. Panel Box Lampiran 3 3.1. Mini Motor Siren
3.2 Box Sensor Api dan Sensor Asap
28
PROGRAM ARDUINO
29
30
31
