Kendali Kompor Gas dengan Pemantik dan Timer Otomatis Berbasis Arduino

(1)

TUGAS AKHIR

Kendali Kompor Gas dengan Pemantik dan Timer Otomatis Berbasis Arduino

Diajukan untuk memenuhi salah syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun Oleh :

AGUSTINA DWI URBANINGRUM NIM : 175114031

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2022

(2)

FINAL PROJECT

Gas Stove Control with Lighter and Auto Timer using Arduino

Submitted to fulfill one of the conditions obtained a Bachelor of Engineering degree in

Electrical Engineering Study Program Electrical engineering major

Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University

Arranged by:

AGUSTINA DWI URBANINGRUM NIM : 175114031

ELECTRONIC ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

2022

(3)

(4)

(5)

MOTTO

:

Sometimes you find out what you are supposed to be doing by doing the things you are not supposed to be -

(Oprah Winfrey).

Skripsi ini saya persembahkan untuk…

Tuhan Yesus Kristus Ayah, Ibu, kakak dan adik saya Seluruh sahabat

(6)

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Agustina Dwi Urbaningrum

Nomor Mahasiswa : 175114031

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Santa Dharma karya ilmiah yang berjudul :

Kendali Kompor Gas dengan Pemantik dan Timer Otomatis Berbasis Arduino

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dan bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 25 Oktober 2021

(Agustina Dwi Urbaningrum)

(7)

INTISARI

Di era modern yang serba digital ini masih banyak barang yang tidak bisa digunakan oleh semua kalangan masyarakat terutama dalam hal rumah tangga. Barang rumah tangga yang seharusnya bisa meringankan beban anggota keluarga dalam menjalankan kewajiban dalam tugas rumah tangga. Khususnya dalam hal masak memasak yaitu menggunakan kompor gas yang memang banyak atau bahkan belum ada yang memiliki kompor gas dengan fasilitas yang disesuaikan dengan perkembangan teknologi.

Fasilitas yang disesuaikan dengan teknologi ini dimaksudkan agar dapat mencegah adanya kebakaran atau kecelakaan lain yang bisa disebabkan oleh kompor. Seperti kompor yang ada dan banyak digunakan yaitu kompor yang belum menggunakan timer, sensor api, sensor gas dan pemantik otomatis.

Pada kesempatan kali ini penulis tergerak untuk membuat sebuah rancangan sistem otomatis dalam kompor gas berbasis arduino untuk meningkatkan tingkat efisien dan efektif dalam alat rumah tangga dan mencegah adanya kecelakaan kebakaran. Dengan menambahkan motor servo sebagai penggerak pemantik, keypad sebagai masukan dan LCD sebagai keluaran. Sistem otomatis yang akan dibuat ini berhubungan dengan adanya tambahan seperti timer otomatis yang biasanya terdapat pada microwave dan sensor yang dapat mendeteksi adanya hal yang tidak berjalan dengan baik sesuai dengan setting program.

Hasil alat yang dibuat ini diperoleh pengujian setiap bagian yang sudah dilakukan antara lain kerja sensor api dan sensor gas, LCD, motor servo dan keypad namun dalam hasil keseluruhan belum terjadi untuk pengendalian kompor.

Kata Kunci : Kompor gas, Arduino, Sensor

(8)

ABSTRACT

In this modern era that is all digital there are still many goods that cannot be used by all circles of society, especially in terms of households. Household goods that should be able to relieve the burden of family members in carrying out obligations in household duties. Especially in terms of cooking that is using a gas stove that is indeed a lot or even no one has a gas stove with facilities adapted to technological developments. Facilities adapted to this technology are intended to prevent fires or other accidents that could be caused by stoves. Like existing and widely used stoves that do not yet use timers, fire sensors, gas sensors and automatic lighters.

On this occasion the author was moved to create an automatic system design in arduino-based gas stoves to increase the level of efficiency and effectiveness in household appliances and prevent fire accidents. By adding a servo motor as a lighter drive, a keypad as input and lcd as output. The automatic system that will be created is related to the additions such as automatic timers that are usually found in the microwave and sensors that can detect things that are not running properly in accordance with the program settings.

The results of this tool are obtained testing every part that has been done, including the work of fire sensors and gas sensors, LCDs, servo motors and keypads but in the overall results have not occurred for stove control.

Keywords : Gas stove, Arduino, Sensor

(9)

(10)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karunia-Nya sehingga penyelesaian tugas akhir dengan judul “Kendali Kompor Gas dengan Pemantik dan Timer Otomatis Berbasis Arduino” dapat terselesaikan dengan baik dan lancar. Dalam penyelesaian tugas akhir ini penulis mendapat banyak dukungan moril dan materi dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa telah memberikan kesempatan untuk mengerjakan dan menyelesaikan tugas akhir hingga selesai.

2. Bapak Ir. Tjendro, M.Kom., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si, M.T., selaku Dosen Pembimbing yang membimbing dengan penuh kesabaran, meluangkan waktu, memberikan ide, kritik, saran dan motivasi kepada penulis dalam masa pengerjaan tugas akhir ini.

4. Bapak Petrus Setyo Prabowo, M.T., dan Martanto S.T,M.T., selaku penguji yang telah bersedia menguji dan memberikan masukan kepada penulis selama pengerjaan tugas akhir.

5. Ayah dan ibu selaku orangtua yang selalu memberikan dukungan moril dan materi, nasihat serta semangat kepada penulis.

6. Seluruh dosen dan laboran Teknik Elektro yang telah membantu dan memberikan ilmu yang bermanfaat kepada penulis selama kuliah.

7. Seluruh teman – teman Teknik Elekteo yang memberikan banyak cerita dan juga semanagat selama masa perkuliahan hingga selesai. Khususnya buat Deo, Della, Ellen dan Christoper yang sudah ikut membantu dalam proses penyelesaian tugas akhir.

8. Para sahabat (Ellen, Silfanny, Dewi, Eda, Della, Christoper, Gian, Hanada, Diko, Akhsa, Alif, Rakan, Arum, Maxi, Syahrul, Tiara, Desha, Andre, dan Aryo) yang senantiasa menjadi pendengar setia, penyemangat, penolong dan pemberi masukan saat penulis mengalami masa – masa sulit dalam proses pengerjaan tugas akhir.

9. Semua pihak yang belum sempat penulis sebutkan satu per satu atas bantuan, kritikan dan saran.

10. Diri sendiri yang sudah tetap percaya pada kemampuan yang dimiliki, yang tetap bekerja keras, yang memutuskan untuk tidak berhenti, yang tidak takut untuk mencoba, yang memutuskan untuk tetap berusaha dan tidak putus asa, dan tetap memberikan diri untuk menerima waktu healing disela kesibukan mengerjakan skripsi.

(11)

Proses penyusunan dan penulisan tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis dengan rendah hati menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak terkait yang telah membantu menyelesaikan naskah skripsi ini. Penulis juga memohon maaf apabila terdapat kekeliruan atau kesalahan dalan penulisan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penyusun dan pembacanya. Terima kasih.

Yogyakarta, 3 November 2021

Agustina Dwi Urbaningrum

(12)

DAFTAR ISI

TUGAS AKHIR ... i

FINAL PROJECT ... ii

MOTTO...v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI... vi

INTISARI ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ...x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL... xvii

BAB I ...1

1.1. Latar Belakang ...1

1.2. Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian ...2

1.3. Batasan Masalah ...2

1.4. Metode Penelitian ...3

BAB II ...5

2.1. Kompor Gas [3] ...5

2.1.1. Prinsip Kerja ...5

2.1.2. Spesifikasi Kompor Gas [3]...6

2.2. Arduino Uno R3 [4] ...6

2.2.1. Spesifikasi Arduino [5]...7

2.3. Sensor[6] ...9

2.3.1. Sensor Api ( Flame Detector KU-4 FD ) [7] ...9

2.3.2. Sensor Gas ( Gas Sensor Module MQ-2) ... 10

2.4. Buzzer (Alarm) ... 11

(13)

2.5. LCD I2C 16x2 ... 12

2.6. Pulse Width Modulation (PWM)... 13

2.7. Motor Servo ... 14

2.8. Interupsi Waktu (Timer Interrupt) [14] ... 15

2.9. Switch ... 18

2.10. LED ( Light Emitting Diode) ... 18

2.11. Keypad 4x4 Matrix ... 19

2.12. Pemantik Gas Elektrik ... 20

2.13. Relay 5 V [18] ... 20

2.14. Regulator Tegangan (LM 7805) [19]... 21

BAB III ... 22

3.1. Proses Kerja Sistem ... 22

3.2. Perancangan Sistem Perangkat Keras (Hardware) ... 25

3.3. Keterangan Pin Komponen Pada Arduino Uno ... 26

3.4. Perancangan LED ( Light Emitting Diode ) ... 26

3.5. Perancangan Keypad 4x4 Matrix ... 27

3.6. Perancangan Modul I2C dan LCD 16x2 ... 28

3.7. Perancangan Flame Sensor (Sensor Api KU-4 FD) ... 28

3.8. Perancangan Gas Sensor Module MQ-2 (Sensor Gas) ... 29

3.9. Perancangan Buzzer ... 29

3.10. Perancangan Tampilan pada LCD ... 30

3.11. Rancangan Regulator Tegangan (LM 7805) ... 30

3.12. Rancangan Motor Servo LF- 20 MG ... 31

3.13. Rancangan Perangkat Lunak ... 31

3.13.1. Rancangan Perangkat Lunak Proses Sensor Api ... 34

3.13.2. Rancangan Perangkat Lunak Proses Sensor Gas ... 35

(14)

BAB IV ... 36

4.1. Perubahan Perancangan ... 36

4.1.1. Kompor ... 36

4.1.2. LED ... 36

4.2. Implementasi Hardware Kompor Gas Dengan Timer Otomatis Berbasis Arduino .. 37

4.3 Hasil Pengamatan Sistem ... 38

4.3.1 Data Pengamatan Proses Kerja Sensor Api ... 38

4.3.2 Data Pengamatan Proses Kerja Sensor Gas ... 43

4.4 Impementasi Software... 45

4.4.1 Program Sensor api ... 45

4.4.2 Program Sensor Gas ... 47

4.4.3 Program LCD I2C dan Keypad matrix 4x4 ... 48

4.4.4 Program Motor Servo ... 50

BAB V ... 54

5.1 Kesimpulan ... 54

5.2 Saran ... 54

DAFTAR PUSTAKA ... 55

LAMPIRAN ... 57

(15)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Diagram blok perancangan...3

Gambar 2.1 Arduino Uno…...7

Gambar 2.2 Schematic modul KU-4 FD[8] ...9

Gambar 2.3 Gambar gas sensor module MQ-2.[9] ... 10

Gambar 2.4 Pin pada gas sensor module MQ2 [9] ... 10

Gambar 2.5 Grafik Sensor MQ-2 ... 11

Gambar 2.6 Gambar Buzzer [10] ... 11

Gambar 2.7 Komponen I2C [11] ... 12

Gambar 2.8 Bentuk Fisik LCD 16x2 [11] ... 12

Gambar 2.9 Bentuk gelombang kotak dengan kondisi high 5 V dan low 0 V [12]... 13

Gambar 2.10 Model Fisik Motor Servo [13] ... 14

Gambar 2.11 Cara Pengontrolan Pulsa Motor Servo [12] ... 15

Gambar 2.12 Clock Select Bit Description [14] ... 16

Gambar 2.13 Prescaler Setup 1 [14] ... 16

Gambar 2.14 Prescaler Setup 2 [14] ... 17

Gambar 2.15 Simbol Switch[15] ... 18

Gambar 2.16 Bentuk fisik LED [16]... 18

Gambar 2.17 Bentuk fisik Keypad 4x4 Matrix [17] ... 19

Gambar 2.18 Pemantik Elektrik ... 20

Gambar 2.19 Module Relay 5 pin, 5 V [18] ... 21

Gambar 2.20 Pin pada LM 7805 [19] ... 21

Gambar 3. 1 Sistem secara keseluruhan pada kompor gas otomatis...23

Gambar 3. 2 Prototype Kompor Gas ... 24

Gambar 3. 3Prototype Box Pengendali ... 25

Gambar 3. 4 Skema Elektronis ... 25

Gambar 3. 5 Rangkaian Perancangan LED ... 27

Gambar 3. 6 Rangkaian Perancangan Keypad 4x4 Matrix ... 27

Gambar 3. 7 Wiring Arduino dengan Modul I2C dan LCD 16x2 ... 28

Gambar 3. 8 Wiring Flame Sensor ke Arduino ... 28

Gambar 3. 9 Wiring Gas SensorModule MQ-2 ke Arduino ... 29

Gambar 3. 10 Wiring Buzzer ... 29

Gambar 3. 11. Perancangan Tampilan pada LCD ... 30

Gambar 3. 12 Perancangan Regulator Tegangan (LM 7805) ... 30

Gambar 3. 13 Perancangan Motor Servo LF-20 MG ... 31

Gambar 3. 14 Perancangan Perangkat Lunak Keseluruhan ... 33

Gambar 3. 15 Rancangan Perangkat Lunak Proses Sensor Api ... 34

Gambar 3. 16 Rancangan Perangkat Lunak Proses Sensor Gas ... 35

Gambar 4.1 Kompor bagian atas…...37

(16)

Gambar 4.2 Box Pengendali ... 37

Gambar 4. 3 Program Arduino Sensor Api Pengambilan Data Pertama ... 46

Gambar 4. 4 Program Arduino Sensor Api Pengambilan Data Kedua ... 46

Gambar 4. 5 Program Arduino Sensor Gas ... 47

Gambar 4. 6 Program LCD I2C dan Keypad matrix 4x4 ... 48

Gambar 4. 9 Program Motor Servo ... 50

Gambar 4. 10 Program Motor Servo... 50

Gambar 4. 14 Program Timer ... 52

(17)

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Spesifikasi Arduino Uno ...7

Tabel 2. 2 Rumus Duty Cycle ... 13

Tabel 3. 1 Penghubung Komponen Pada Arduino Uno…...26

Tabel 4. 1 Keterangan Implementasi Kompor Bagian Atas...37

Tabel 4. 2 Keterangan Implementasi Kompor Bagian Depan ... 38

Tabel 4. 3 Data Hasil pengamatan proses sensor api pada kompor dengan api warna orange ... 39

Tabel 4. 4 Data Hasil pengamatan sensor api pada kompor dengan api warna biru ... 39

Tabel 4. 5 Data Hasil Pengamatan sensor api dengan jarak 7 cm... 40

Tabel 4. 8 Data Hasil pengamatan proses sensor gas pada kompor dengan gas yang bekerja baik (tanpa adanya kebocoran) ... 44

Tabel 4. 9 Data Hasil pengamatan proses sensor gas pada kompor dengan gas yang mengalami kebocoran ... 44

(18)

(19)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kompor merupakan salah satu barang yang diperlukan dalam rumah. Setiap rumah pasti memiliki kompor yang digunakan dalam hal masak memasak. Sebagai kebutuhan rumah tangga kompor selalu dipakai sehari hari. Dipakainya alat ini bukan berarti selalu aman dan nyaman dipakai serta tidak menimbulkan kecelakaan. Kompor terdapat beberapa jenis, yaitu kompor listrik dan kompor gas. Jenis yang berbeda juga akan menimbulkan akibat kecelakaan yang berbeda juga. Penyebab kebakaran kompor lisrik biasanya dari konsleting listrik, untuk kompor gas biasanya terjadi karena gas yang meledak. Menurut data pada Badan Statistik Indonesia, tingkat kebakaran di Indonesia terkhusus untuk kota Boyolali dan Surabaya mengalami naik turun yang cukup signifikan. Data kebakaran yang terjadi di Surabaya pada tahun 2014 mencapai 596 kasus dan untuk Boyolali mencapai 19 kasus pada tahun 2014(Badan Statistik Indonesia,2014)[1]. Kasus-kasus kebakaran yang terjadi tersebut kebanyakan terjadi pada rumah, dengan berbagai hal penyebab seperti gas yang meledak dan konsleting listrik. Oleh karena itu, tidak bisa dipungkiri kebakaran yang terjadi di Indonesia ini akan selalu terjadi. Namun, dengan banyaknya kejadian di atas dapat di cegah pembuatan inovasi kompor yang disesuaikan dengan modernisasi atau perkembangan teknologi yang terjadi di Indonesia.

Perkembangan teknologi di seluruh dunia semakin maju tahun ke tahun. Disertai modernisasi yang mulai merambah ke seluruh dunia dengan banyak hal yang sudah beralih menjadi otomatis. Dengan adanya perkembangan teknologi dan otomatisasi yang semakin maju di negeri ini dapat dimanfaatkan untuk mencegah dan mengurangi tingkat kasus kebakaran yang terjadi di Indonesia. Dengan masuknya Indonesia pada masa reformasi industry 4.0 inilah yang banyak di gemari oleh generasi milenial untuk mengembangkan banyak hal. Terutama dalam hal otomatisasi kompor gas yang dilengkapi elemen pendukung lain.

Pada penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Fernando Sibari [2] mengenai alat pendeteksi kebocoran gas dengan sensor M-Q2 berbasis arduino uno dan buzzer menghasilkan alat pendeteksi kebocoran gas dengan sensor M-Q2 yang efektif dan cukup

(20)

mudah diterapkan. Berdasarkan dua referensi diatas, penulis ingin membuat tugas akhir yang berjudul “Kendali Kompor Gas dengan Pemantik dan Timer Otomatis Berbasis Arduino”, yang menggunakan konsep perancangan sensor gas M-Q2 sebagai pendeteksi kebocoran gas pada kompor. Arduino Uno sebagai kontroler utama yang mengendalikan dua komponen tersebut dan komponen lainnya.

1.2.

Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Membuat kompor gas yang memiliki timer otomatis dan pemantik otomatis dengan menggunakan kontroler arduino.

Manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Mengurangi resiko kebakaran yang disebabkan oleh kompor gas dengan cara membuat kendali kompor gas dengan timer dan pemantik otomatis berbasis arduino dapat digunakan oleh semua kalangan salah satunya rumah tangga dengan waktu yang dapat disetting oleh user sesuai yang diiginkan.

1.3.

Batasan Masalah

Spesifikasi alat yang akan dirancang sebagai berikut : a. Arduino UNO R3 sebagai kontroler utama.

b. Menggunakan kompor gas.

c. Pemantik elektrik (KU-4 IGN) sebagai pembuat api.

d. LCD 16x2 sebagai penampil setting waktu dan setting api.

e. Push button sebagai kendali timer.

f. Sensor api (KU-4 FD) dan sensor gas (MQ-2 Gas Sensor) sebagai pendeteksi kesalahan dalam hal api dan gas pada kompor.

g. Keypad 4x4 Matrix sebagai input timer.

h. Alarm (buzzer) sebagai penginformasi dengan suara dari kesalahan pada kompor bagian nyala api dan gas.

i. Terdapat lampu LED sebagai indicator tambahan untuk menginformasikan dengan cahaya jika terdapat kesalahan pada kompor bagian api dan gas.

j. Motor servo sebagai pengatur besar kecilnya gas pada tuning kompor.

(21)

1.4. Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam tugas akhir ini sebagai berikut : 1. Studi Pustaka

Mencari pustaka yang berhubungan dengan cara kerja pemantik elektronik, literature/jurnal yang berhubungan dengan timer, dan pengendalian valve elektronis.

2. Perancangan hardware dan software

Pada tahapan ini merupakan perancangan desain kompor gas beserta skema rangkaian pendukung dan pembuatan flowchart software untuk memprogram arduino. Gambar 1.1 memperlihatkan blok model hardware yang akan dirancang.

KEYPAD ARDUINO UNO

BUZZER

LCD (TIMER)

MOTOR SERVO

PEMANTIK ELEKTRIK

KOMPOR

SENSOR GAS

SENSOR API BATERAI 12 V

Gambar 1.1 Diagram blok perancangan

3. Pembuatan hardware dan software

Dalam tahapan ini berisi pembuatan kompor gas dengan pendukung yang sudah tertera pada flowchart yang sudah dirancang. Pada perancangan kontroler arduino system pengendali otomatis kompor gas ini akan mengatur kerja push button (dalam bentuk saklar), timer, sensor, LCD dan keypad. Dengan di tekan push button maka seluruh system akan on dan kompor gas akan menyala beserta timer yang sudah di setting. Jika ada kesalahan pada api atau gas maka alarm akan menyala sebagai peringatan. Pada proses perancangan arduino melakukan uji coba timer, sensor, alarm dan motor servo sebagai acuan awal.

(22)

4. Proses pengambilan data.

Tahap pengambilan data dilakukan dengan mengambil data pada alat, melihat respon yang terjadi pada system kerja alat. Pengaturan waktu, kerja sensor diambil dalam bentuk ppm (pulse position modulation), alarm (buzzer) dan motor servo sesuai setting yang diinginkan (dalam hal sudut yang sudah diatur pada program) .

5. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan.

Pada tahap analisis dan penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan pengukuran waktu dari perancangan dengan waktu real, membandingkan keluaran api dari regulator sebagai akibat dari posisi sudut motor servo, respon sensor terhadap perubahan di sekitarnya dan respon alarm sebagai akibat dari respon sensor.

(23)

BAB II DASAR TEORI

2.1. Kompor Gas [3]

Kompor gas adalah kompor yang dilengkapi dengan pemantik elektrik atau pemantik mekanik dan terhubung pada gas sebagai sumber daya untuk menghasilkan api yang biasa digunakan dalam rumah tangga.

2.1.1. Prinsip Kerja

Kompor gas terdiri dari beberapa komponen yang mejadi kesatuan kompor gas. Bagian utama yang terdapat pada kompor gas antara lain pemantik elektrik dan pipa gas yang akan menekan gas untuk dialirkan ke tungku kompor, dan tuning yang akan mengatur besar kecilnya gas yang akan mengalir ke tungku kompor.

Terdapat bagian- bagian tambahan yang menjadi salah satu inovasi kompor gas otomatis, antara lain switch (saklar on off), solenoid valve, sensor api, sensor gas, timer, keypad dan alarm.

Pada instalasi semi otomatis, dibutuhkan komponen-komponen tersebut untuk menyalakan api. Cara kerja kompor dimulai dengan menghidupkan switch.

Melakukan setting timer dengan masukkan dalam bentuk keypad. Timer ini dapat diatur hingga waktu 20 menit dengan beberapa selektor antara lain dengan pengaturan waktu 2 menit, 5 menit, 10 menit dan 20 menit. Setelah mengatur waktu kerja/nyala kompor, tekan push button start pada keypad. Saat kompor menyala maka sensor api juga akan menyala yang menandakan terdapat api yang terbentuk dari pemantik yang bertemu dengan gas. Api dapat terbentuk dari gas yang mengalir dari regulator (pipa mengalirnya gas) dan bertemu dengan pemantik elektrik. Ketika gas mengalir, sensor gas tidak mendeteksi apapun. Sensor gas ini mendeteksi jika pada kompor terdapat kebocoran gas, jika hal tersebut terjadi maka sensor gas akan menyala. Dengan tidak bekerjanya dengan baik gas atau api pada kompor yang dideteksi oleh sensor, maka alarm (buzzer) akan berbunyi yang menjadi peringatan.

Jika waktu yang berjalan pada timer yang diatur sudah habis, otomatis kompor akan mati. User dapat mengatur lagi timer yang dibutuhkan ketika waktu awal yang diatur sudah habis. Namun jika saat waktu yang diatur terlalu lama, maka

(24)

pengguna (user) juga dapat mematikan kompor dengan menekan push button stop pada keypad. Besar kecilnya api pada kompor juga dapat diatur dengan 3 level, normal, medium, dan maksimum. Besar kecilnya api ini diatur oleh sudut putar pada motor servo yang berpengaruh pada besar kecilnya gas yang mengalir.

2.1.2. Spesifikasi Kompor Gas [3]

Kompor gas adalah kompor yang biasa digunakan dalam rumah tangga.

Banyak kekurangan dan kemungkinan yang dapat terjadi ketika menggunakan kompor gas ini. Kemungkinan kebakaran dan kebocoran gas sering terjadi jika menggunakan kompor gas. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa factor, antara lain :

a. Pemantik elektrik pada kompor mengalami kerusakan.

b. Regulator gas (selang gas) tidak baik atau tidak ber-SNI.

c. Komponen yang digunakan dalam rangkaian kompor gas tidak memenuhi syarat atau sudah tidak layak pakai.

Dengan adanya resiko tersebut, kompor gas ini dapat dilengkapi dengan fitur tambahan untuk meminimalisir adanya kecelakaan/kebakaran pada kompor gas.

Seperti dapat dipasang beberapa sensor dan alarm untuk mengetahui kesalahan atau kejanggalan yang dapat menyebabkan kebakaran. Beberapa hal yang menjadi spesifikasi utama pada kompor gas :

a. Pemantik elektrik sebagai penghasil percikan api.

b. Kompor gas dangan sumber daya gas LPG.

c. Tabung baja LPG dan katup tabung baja LPG.

d. Regulator gas untuk tabung baja LPG.

2.2. Arduino Uno R3 [4]

Arduino Uno R3 adalah salah satu rangkaian yang berupa papan development kitmikrokontroler yang berbasis ATmega328 yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Rangkaian elektronik yang bersifat open source dan mempunyai piranti keras dan lunak yang mudah untuk digunakan. Mikrokontroler ini merupakan produk dari Atmel. Biasanya arduino memiliki 14 pin input/output antara lain reset, SDA-SDL, GND, Pin digital input/output, TX, USB, Power, Output 3.3 V, Output 5 V, Input 9- 12 V, dan pin analog input.

a. 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM.

(25)

b. 6 pin sebagai analog input.

c. Osilator Kristal 16 MHz.

d. 1 Koneksi USB.

e. 1 Power Jack.

f. 1 ICSP Header.

g. Tombol reset.

Arduino Uno mampu mensupport mikrokontroler secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power supply adaptor AC to DC maupun dengan battery.

Gambar 2. 1 Arduino Uno

2.2.1. Spesifikasi Arduino [5]

Spesifikasi yang digunakan dalam arduino dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2. 1 Spesifikasi Arduino Uno

Spesifikasi Keterangan

Mikrokontroler ATmega328P

Beroperasi pada tegangan 5V

(26)

Tabel 2.1. Spesifikasi Arduino Uno [Lanjutan

Spesifikasi Keterangan

Tegangan masukan (rekomendasi) 7-12 V

Tegangan masukan (Batas)

6-20V

Digital pin I/O 14 (Dengan 6 bisa digunakan untuk

keluaran PWM)

Masukan pin analog 6

Arus DC per pin I/O 40 mA

Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA

Flash Memori 32 KB (ATmega328P)

yang mana 0.5 KB digunakan untuk bootloader

SRAM 2 KB (ATmega328P)

EEPROM 1 KB (ATmega328P)

Clock Speed 16 MHz

(27)

9

2.3. Sensor

[6]

Sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi perubahan besaran fisik seperti tekanan, gaya, besaran listrik, cahaya, gerakan, kelembaban, suhu, kecepatan dan fenomena-fenomena lingkungan lainnya. Setelah mengamati terjadinya perubahan, input yang terdeteksi tersebut akan dikonversi menjadi output yang dapat dimengerti oleh manusia baik melalui perangkat sensor itu sendiri ataupun ditransmisikan secara elektronik melalui jaringan untuk ditampilkan atau diolah menjadi informasi yang bermanfaat bagi penggunanya.

2.3.1. Sensor Api ( Flame Detector KU-4 FD ) [7]

Schematic modul KU-4 FD ditunjukkan pada Gambar 2.2, KU-4 FD (sensor api) adalah peralatan pendeteksi nyala api yang bekerja berdasarkan ionisasi.

Karateristik KU-4 FD :

1. Tegangan (terhubung pada relay internal) maksimal 12 Volt.

2. Tegangan (tidak terhubung pada relay internal) minimum 3 Volt dan maksimal 25 Volt.

3. Arus 3 mA sampai dengan 40 mA.

4. Pin Out 9, 19 dengan arus source (on) minimum 20 mA dengan type 40 mA.

5. Pin Out 9, 19 dengan arus sink (off) minimum 10 mA dengan type 20 mA.

6. Pin Out 20 (Open Collector) arus sink (on, Vi=12 V) 46 mA.

7. Daya pada pin out 20 sebesar 500 mWatt.

8. Relay dengan arus (Vi= 12 V) type 30 mA.

9. Waktu reaksi minimum 1 detik sampai 4 detik.

10. Temperatur sebesar 70 °C.

Gambar 2. 2 Schematic modul KU-4 FD[8]

(28)

2.3.2. Sensor Gas ( Gas Sensor Module MQ-2)

Sensor gas ( MQ-2 Gas Sensor ) ditunjukkan pada Gambar 2.3 adalah sebuah modul sensor yang dapat digunakan untuk mendeteksi asap atau gas yang mudah terbakar pada konsentrasi antara 200 ppm – 10.000 ppm.[8] Pin - pin gas sensor module MQ2 ditunjukkan pada Gambar 2.4 terdiri dari pin-pin vcc, ground, digital out dan analog out. Karateristik sensor MQ-2: [9]

1. Tegangan minimum 4,9 Volt dan maximum 5,1 Volt.

2. Konsumsi pemanasan (Heating consumption) 0,5 - 800 mWatt.

3. Resistansi beban dapat disesuaikan.

4. Resistansi pemanas dengan type 33 ohm.

5. Sensing resistansi 3 – 30 kOhm.

Gambar 2. 3 Gambar gas sensor module MQ-2.[9]

Gambar 2. 4 Pin pada gas sensor module MQ2 [9]

(29)

11

Gambar 2. 5 Grafik Sensor MQ-2

2.4. Buzzer (Alarm)

Buzzer adalah salah satu komponen elektronika yang dapat menghasilkan suara atau bunyi yang ditunjukkan pada Gambar 2.5. Melalui tegangan yang diberikan ke buzzer akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut akan diubah menjadi suara/bunyi yang dapat didengar oleh manusia dengan menggunakan resonato dan diafragma. Frekuensi yang dapat dihasilkan oleh buzzer ketika bekerja dengan baik adalah berkisar 1-5 kHz hingga 100 kHz yang biasa digunakan untuk aplikasi ultrasound. Tegangan yang dibutuhkan untuk mengoperasikan buzzer berkisar diantara 3 V – 12 V.

Gambar 2. 6 Gambar Buzzer [10]

(30)

Spesifikasi buzzer:[10]

a. Tegangan 6 VDC.

b. Tegangan operasinya 4-8 VDC. c. Arus < 30 mA.

2.5. LCD I2C 16x2

Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C yang ditunjukkan pada Gambar 2.6 adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya. Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C bus dapat dioperasikan sebagai master dan slave. Master adalah piranti yang memulai transfer data pada I2C bus dengan membentuk sinyal start, mengakhiri transfer data dengan membentuk sinyal stop, dan membangkitkan sinyal clock.

Slave adalah piranti yang dialamati master.[11]

Gambar 2. 7 Komponen I2C [11]

Bentuk fisik LCD ditunjukkan pada Gambar 2.7, LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada disekeliling terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit.

LCD berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk huruf, angka ataupun grafik. [12] . LCD dot matrik dengan karakter 16x2 berfungsi penampil.

Gambar 2. 8 Bentuk Fisik LCD 16x2 [11]

(31)

13

2.6. Pulse Width Modulation (PWM)

PWM merupakan sebuah mekanisame untuk membangkitkan sinyal keluaran yang periodenya berulang antara high dan low dimana kita dapat mengontrol durasi sinyal high dan low sesuai yang kita inginkan. Pulse Width Modulation menggunakan gelombang kotak dengan duty cycle tertentu untuk menghasilkan berbagai nilai rata-rata dari suatu bentuk gelombang. Bentuk gelombang kotak dengan kondisi high 5 V dan low 0 V ditunjukkan pada Gambar 2.8, gelombang kotak inilah yang akan menghasilkan nilai rata – rata dengan duty cycle. Duty cycle merupakan prosentase periode sinyal high dan peride sinyal, prosentase duty cycle akan berbanding lurus dengan tegangan rata-rata yang dihasilkan.[12]

Gambar 2. 9 Bentuk gelombang kotak dengan kondisi high 5 V dan low 0 V [12]

Sinyal PWM memiliki waktu ON (saat keadaan sinyal paling tinggi) dan waktu OFF (saat keadaan sinyal paling rendah). Lama kondisi ON ini ditentukan oleh pengendalian siklus kerja atau duty cycle PWM. Kondisi sinyal yang selalu dalam kondisi ON disebut 100% duty Cycle (siklus kerja 100%), sedangkan kondisi sinyal yang selalu dalam kondisi OFF (mati) disebut dengan 0% duty cycle (siklus kerja 0%).

Tabel 2. 2 Rumus Duty Cycle

Duty cycle = TON / (TON + TOFF) (2.1)

Duty cycle = TON/TTotal (2.2)

TTotal = TON + TOFF (2.3)

Vout = D x Vin , sehingga: Vout = TON / (TON + TOFF) x Vin

(2.4)

(32)

TON adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi dan TOFF adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi rendah.TTotal

adalah jumlahan waktu siklus TON dan TOFF.[12]

Tegangan keluaran dapat bervariasi dengan duty cycle, dapat dirumuskan sebagai berikut pada Tabel 2.2. Dari rumus diatas dapat disimpulkan bahwa tegangan keluaran dapat diubah secara langsung dengan mengubah nilai TON. Jika TON = TTotal, Vout = Vin atau nilai maksimum. [12]

2.7. Motor Servo

Motor servo merupakan motor DC yang sudah dilengkapi dengan sistem kontrol didalamnya. Pada aplikasinya, motor servo sering digunakan sebagai kontrol loop tertutup, sehingga dapat mengangani perubahaan posisi secara tepat dan akurat. [12]

Gambar 2. 10 Model Fisik Motor Servo [13]

Bentuk fisik motor servo dapat dilihat pada Gambar 2.9. Pada motor servo terdapat 3 pengkabelan atau 3 bagian yaitu Vcc, Gnd, dan PWM (yang terhubung pada pin output). PWM di motor servo berperan dalam menggerakkan motor servo pada posisi tertentu lalu berhenti. Pemberian nilai PWM juga merupakan kontrol posisi.

Motor servo terdapat 2 jenis motor servo antara lain, motor servo standar 180° dan motor servo continuous. Kedua jenis ini dibedakan dengan sudut putar, jika motor servo standar 180° memiliki defleksi sudut hingga 180° dan hanya bisa bergerak dua arah ( CW dan CCW), jika motor servo continuous tidak memiliki defleksi sudut dan hanya bisa bergerak dua arah (CW dan CCW).

(33)

15

Gambar 2.11 Cara Pengontrolan Pulsa Motor Servo [12]

Cara pengontrolan pulsa pada motor servo ditunjukkan pada Gambar 2.10, pengontrolan pulsa pada motor servo dilakukan dengan pemberian nilai PWM pada bagian kontrol posisinya. Pada PWM harus menentukan/ mengatur duty cycle yang pada motor servo akan menentukan perubahan posisi. Pada gambar 2.10 menunjukkan pulsa yang dihasilkan yaitu 20 ms. Hal ini dikarenaka frekuensi pada motor servo sebesar 50 Hz. Lebar pulsa yang berbeda beda akan menentukan posisi atau sudut yang tersetting pada motor servo.

2.8. Interupsi Waktu (Timer Interrupt) [14]

Interupsi pengatur waktu dapat melakukan tugas pada interval waktu yang sangat spesifik. Dengan menggunakan arduino interupsi pengatur waktu memungkinkan untuk menjeda sejenak urutan normal peristiwa yang terjadi pada fungsi loop () pada imterval waktu yang tepat saat menjalankan serangkaian perintah terpisah. Interupsi ini berguna untuk :

a. Mengukur sinyal masuk pada interval jarak yang sama (frekuensi

(34)

sampling konstan).

b. Menghitung waktu antara dua kejadian.

c. Mengirimkan sinyal dengan frekuensi tertentu.

d. Secara berkala memeriksa data serial yang masuk.

Clock select bit description dapat dilihat pada Gambar 2.13, yang menunjukkan pengaturan clock bit yang dapat digunakan. Terdapat beberapa cara untuk melakukan interupsi, salah satunya yang fleksibel disebut clear timer on compare match atau CTC Mode. Arduino uno memiliki tiga timer yang disebut timer0, timer1, dan timer2. Setiap pengatur waktu memiliki penghitung yang bertambah pada setiap detak jam pengatur waktu. Interupsi pengatur waktu CTC dipicu saat penghitung mencapai nilai yang ditentukan, disimpan dalam register pertandingan perbandingan. Setelah penghitung waktu mencapai nilai ini, penghitung akan dihapus (disetel ulang ke nol) pada detik berikutnya dari jam pengatur waktu, kemudian penghitung akan terus menghitung hingga nilai perbandingan pertandingan lagi. Dengan memilih nilai perbandingan yang cocok dan mengatur kecepatan di mana pengatur waktu menaikkan penghitung, Anda dapat mengontrol frekuensi interupsi pengatur waktu.

Gambar 2.12 Clock Select Bit Description [14]

Gambar 2.13 Prescaler Setup 1 [14]

(35)

17

Gambar 2.14 Prescaler Setup 2 [14]

Timer pada arduino berjalan pada 16MHz, ini merupakan kecepatan tercepat yang dapat meningkatkan penghitung waktu. Pada 16MHz setiap detak penghitung mewakili 1 / 16.000.000 detik (~ 63ns), jadi penghitung akan membutuhkan 10 / 16.000.000 detik untuk mencapai nilai 9 (penghitung 0 diindeks), dan 100 / 16.000.000 detik untuk mencapai nilai dari 99. Terdapat 3 timer pada arduino uno, timer 0 dan timer 2 adalah pengatur waktu 8 bit, dan timer 1 adalah pengatur waktu 16 bit. 8 bit yang dapat menyimpan nilai pencacah maksimum 255 dan 16 bit dapat menyimpan nilai pencacah maksimum 65535.

Setelah penghitung mencapai maksimum, penghitung akan kembali ke nol, hal ini disebut overflow. Kecepatan kenaikan penghitung juga dapat diatur dengan menggunakan prescaler. Pengaturan prescaler (prescaler setup) dapat dilihat pada Gambar 2.14 dan Gambar 2.15. Prescaler menentukan kecepatan pengatur waktu dengan persamaan. berikut :

(kecepatan timer (Hz)) = (Kecepatan clock Arduino (16MHz)) / prescaler Jadi 1 prescaler akan menaikkan penghitung pada 16MHz, prescaler 8 akan menaikkannya pada 2MHz, 64 prescaler = 250kHz, dan seterusnya. Prescaler bisa sama dengan 1, 8, 64, 256, dan 1024. Frekuensi interupsi dapat dihitung dengan persamaan berikut :

frekuensi interupsi (Hz) = (Kecepatan clock Arduino 16.000.000Hz)/ (prescaler

* (bandingkan daftar pertandingan + 1))

bandingkan daftar pertandingan = [16.000.000Hz / (prescaler * frekuensi interupsi yang diinginkan)] - 1

Saat menggunakan timer 0 dan timer 2, angka atau nilai yang digunakan harus kurang dari 256 dan kurang dari 65535 untuk timer 1.

(2.6)

(2.7) (2.5)

(36)

2.9. Switch

Simbol switch dapat dilihat pada Gambar 2.16, switch atau biasa disebut saklar merupakan komponen listrik yang dapat memutus dan menyambung jalur konduksi dalam suatu rangkaian listrik, juga mengalihkan arus listrik yang mengalir dari satu konduktor ke konduktor lainnya.

Gambar 2.15 Simbol Switch[15]

2.10. LED ( Light Emitting Diode)

Bentuk fisik LED ditunjukkan pada Gambar 2.17, LED adalah sumber cahaya semikonduktor dua kaki yaitu katoda dan anoda, yang memancarkan cahaya saat diaktifkan / ketika dialiri tegangan maju. Terdiri dari dua Ketika tegangan yang sesuai diterapkan ke terminal LED, maka elektron dapat bergabung kembali dengan lubang elektron di dalam perangkat dan melepaskan energi dalam bentuk foton.

Efek ini dikenal sebagai electroluminescence. LED memancarkan satu warna cahaya (monokromatik) dengan bentuk cahaya elektromagnetik (koheren). Warna LED ditentukan oleh celah pita energi semikonduktor.[16]

Gambar 2.16 Bentuk fisik LED [16]

LED memiliki banyak warna, setiap warna memiliki tegangan yang berbeda-beda. Dari range tegangan 1,63 V hingga 4,4 V. Spesifikasi dari LED secara umum sebagai berikut :

a. Ketahanan cuaca yang unggul.

(37)

19 b. 5mm Round Standard Directivity.

c. Proxy tahan UV.

d. Arus maju : 30mA.

e. Tegangan Maju (VF): 1.8V hingga 2.4V.

f. Tegangan Balik: 5V.

g. Suhu Operasional: -30 ℃ hingga + 85 ℃.

h. Suhu Penyimpanan: -40 ℃ hingga + 100 ℃.

i. Intensitas Luminous: 20mcd.

2.11. Keypad 4x4 Matrix

Bentuk fisik keypad 4x4 matrix ditunjukkan pada Gambar 2.18, keypad 4x4 matrix adalah komponen elektronika yang berbentuk seperti barisan dan kolom button yang berupa 8 terminal, terdiri dari 4 baris matriks dan 4 kolom matriks.

Tersusun dari 16 digit alfanumerik yang membentuk formasi matriks.

Gambar 2. 17 Bentuk fisik Keypad 4x4 Matrix [17]

Berikut spesifikasi dari keypad 4x4 matrix : [17]

a. Tegangan Maksimum di setiap segmen atau tombol: 24V.

b. Arus Maksimum melalui setiap segmen atau tombol: 30mA.

c. Suhu pengoperasian maksimum: 0 ° C hingga + 50 ° C.

d. Desain sangat tipis.

e. Dukungan perekat.

f. Antarmuka yang mudah.

g. Dapat digunakan dalam waktu yang lama.

(38)

2.12. Pemantik Gas Elektrik

Pemantik gas elektrik bertegangan DC menggunakan baterai dengan tegangan 1,5 V. Pemantik ini dengan 2 output ignition igniter infrared burner 1,5 VDC. Pemantik ini lebih praktis dan juga sudah dipakai pada kompor biasanya.

Dengan tegangan 3 V untuk 2 output, pemantik ini dapat bekerja dengan baik. Bisa juga dihubungkan dengan relay dan arduino untuk mengatur nyala pemantik secara otomatis. Pemantik gas menggunakan prinsip piezo untuk menghasilkan loncatan listrik. Piezo merupakan kristal yang mengubah tekanan (pressure) menghasilkan tegangan. Saat kristal mendapat tekanan yang besar maka menghasilkan tegangan yang besar pula. Tegangan yang terjadi bisa mencapai kilo volt. Tegangan yang besar ini akan meloncat dan loncatan ini akan membakar gas yang keluar dari valve tabung gas.

Gambar 2. 18 Pemantik Elektrik

2.13. Relay 5 V [18]

Relay adalah komponen elektronik yang berfungsi sebagai perangkat switching yang umum digunakan dalam dunia elektronik. Komponen listrik ini memiliki beberapa jenis yang sering dipakai, antara lain jenis SPST, SPDT, DPST,dan DPDT. Jenis-jenis tersebut berdasarkan jumlah pole dan throw.

Beberapa relay biasanya tipe normal terbuka (NO) dan tipe normal tertutup (NC).

Juga terdapat relay dengan trigger 5 V, 3 V, 6 V, dan 12 V. Relay yang digunakan dalam perancangan ini adalah relay 5 V dengan 5 pin pada konstruksinya. Pin-pin

(39)

21

yang terdapat pada konstruksi relay ditunjukkan pada Gambar 2.19. adalah coil 1, coil 2, NC (Normally Close), NO (Normally Open) dan COM.

Gambar 2. 19 Module Relay 5 pin, 5 V[18]

2.14. Regulator Tegangan (LM 7805) [19]

Regulator tegangan adalah salah satu komponen listrik yang memiliki output positif sebesar 5 V. Regulator tegangan LM 7805 merupakan seri regulator tegangan yang positif. Terdapat 3 pin pada regulator LM7805 yaitu pin output, GND, dan VCC yang dapat dilihat pada Gambar 2.20.

Gambar 2. 20 Pin pada LM 7805 [19]

(40)

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Proses Kerja Sistem

Perancangan alat ini terdapat beberapa komponen utama, yaitu arduino uno, timer, LCD, buzzer, sensor gas, sensor api, solenoid valve gas, motor servo, keypad, dan kompor gas yang dilengkapi dengan pemantik elektrik. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya gas yang mengalir pada solenoid valve gas adalah gas sensor module MQ-2 dan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya api pada kompor adalah flame detector KU-4 FD.

Catu daya arduino menggunakan baterai 12 V yang terhubung pada saklar sebagai on-off system. Cara kerja system yaitu mula-mula menekan timer atau mengatur waktu pada keypad 4x4 matrix yang dibutuhkan pengguna dalam menggunakan kompor yang akan ditampilkan pada LCD 16x2. Setelah mengatur timer, pengguna harus memilih level dari besar kecilnya api dengan menekan keypad dan terdapat 3 level api, yaitu normal, medium, dan besar. Button start dan stop juga terdapat pada keypad. Proses selanjutnya, menekan button start untuk menjalankan system pada kompor gas. Saat button start di tekan, maka pemantik elektrik akan menyala dan solenoid valve gas akan mengalirkan gas melalui motor servo yang akan mengatur besar kecilnya gas yang mengalir sesuai pengaturan yang sudah dipilih pengguna. Pemantik yang mengenai gas akan menghasilkan api maka kompor akan menyala dengan api yang sudah dipilih pengguna dan waktu yang sudah berjalan sesuai dengan setting yang dilakukan pengguna. Kompor akan mati disaat waktu sudah habis, jika pengguna ingin mematikan kompor saat waktu yang disetting masih berjalan dapat menekan push button stop. Sensor api akan menyala/mendekteksi jika ada api yang terbentuk pada kompor. Hal tersebut juga berlaku untuk sensor gas, untuk mendeteksi adanya kesalahan/ kebocoran gas yang terjadi pada valve atau pada kompor yang dapat menyebabkan kebakaran maka buzzer dan LED akan menyala. Ketika buzzer dan LED menyala sebagai tanda peringatan, otomatis timer pada kompor akan mati dan semua system juga akan mati.

(41)

23

KEYPAD ARDUINO UNO

BUZZER

LCD (TIMER)

MOTOR SERVO

PEMANTIK ELEKTRIK TUNNING

KOMPOR GAS

KOMPOR

LAMPU INDIKATOR

SENSOR GAS

SENSOR API BATERAI 12 V

Gambar 3. 1 Sistem secara keseluruhan pada kompor gas otomatis

Diagram blok pada gambar 3.1 diatas menunjukkan urutan cara kerja system secara keseluruhan dari kompor gas otomatis. Terdapat beberapa bagian diantaranya :

1. Arduino Uno sebagai kontroler utama yang mengendalikan komponen lain dalam system kerja tersebut.

2. Sensor api ( Flame Detector KU-4 FD ) digunakan untuk mendeteksi adanya api yang terbentuk pada kompor karena bertemunya gas yang mengalir pada solenoid valve gas dan pematik elektrik yang menyala.

3. Sensor gas ( Gas Sensor Module MQ-2 ) digunakan untuk mendeteksi adanya gas yang mengalir dari solenoid valve gas menuju kompor agar dapat bersentuhan dengan pemantik elektrik dan menghasilkan api.

4. Buzzer digunakan untuk peringatan jika terjadi kejanggalan atau kesalahan pada sensor gas dan api, jika kesalahan terjadi maka buzzer akan menyala.

5. I2C dan LCD 16x2 sebagai penampil timer dan penampil pengaturan besar kecilnya api.

6. Motor servo, untuk mengatur gas yang keluar dari tabung gas yang dipasang pada tuning kompor gas dengan mengatur sudut putar motor servo.

7. Pemantik elektrik digunkan untuk membuat api, jika pemantik ini mengenai gas yang mengalir maka akan terbentuk api sehingga kompor bisa menyala.

8. Keypad 4x4 Matrix digunakan sebagai input timer dan pilihan mengatur besar kecilnya api.

9. Lampu indicator gas dan api digunakan untuk mengindikasikan gas mengalir dengan baik atau adanya gas yang mengalir dan api yang terbentuk pada kompor.

(42)

Gambar 3. 2 Prototype Kompor Gas

Prototype kompor gas tertera pada Gambar 3.2, pada gambar tersebut terdapat beberapa bagian yang akan mengendalikan kompor gas dan juga kompor gas yang sepasang dengan gas.

Keterangan :

1. Kompor gas yang terdapat baterai untuk pemantik elektrik 2. Gas

3. Regulator gas 4. Motor servo

5. Box pengendali, yang terdapat beberapa bagian : a. 12C dan LCD

b. Keypad 4x4 Matrix c. Saklar (switch) d. Baterai 12 V e. LED

f. Buzzer

(43)

25

Gambar 3. 3 Prototype Box Pengendali

Pada Gambar 3.3 tertera prototype box yang akan mengendalikan system kerja dari arduino dan juga beberapa komponen yang akan mengatur kerja kompor gas dengan input keypad. Beberapa komponen yang terdapat pada box adalah saklar (switch), LCD, LED dan buzzer.

3.2. Perancangan Sistem Perangkat Keras (Hardware)

Gambar 3. 4 Skema Elektronis

(44)

Pada Gambar 3.4 menunjukkan skema elektronis yang menjelaskan mengenai wiring yang terhubung pada arduino. Arduino sebagai kontrol utama dalam mengendalikan kerja sensor MQ-2, sensor api, keypad, motor servo,I2C dan LCD serta buzzer.

3.3. Keterangan Pin Komponen Pada Arduino Uno

Tabel 3. 1 Penghubung Komponen Pada Arduino Uno

No. Nama Komponen Kaki Komponen Pin Arduino Uno

1. Keypad 4x4 Matrix 1 2

2 3

3 4

4 5

5 6

6 7

7 8

8 9

2. Motor Servo Vcc 5 V

Gnd Gnd

Out 10

3. Flame Sensor Vcc 5 V

Gnd Gnd

Pin A5

4. Buzzer Gnd Gnd

Out 12

5. I2C dan LCD SCL SCL

SDA SDA

Vcc 5 V

Gnd Gnd

6. Sensor MQ-2 (Gas Sensor Module)

Vcc 5 V

Gnd Gnd

Out A2

3.4. Perancangan LED ( Light Emitting Diode )

Pada tahapan ini, merancang LED dengan resistor yang akan mengendali LED merah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.5. LED yang dipakai pada perancangan berwarna merah. Tegangan kerja pada LED merah adalah 1,7 V – 2,2 V. Arus maksimal yang mengalir pada LED adalah 30 mA. Untuk menentukan nilai resistor yang digunakan maka dapat dihitung dengan rumus berikut.

Perhitungan ini dilakukan agar tidak terjadi kerusakan pada LED yang disebabkan besarnya arus yang mengalir pada LED.

(45)

27

Gambar 3. 5 Rangkaian Perancangan LED

3.5. Perancangan Keypad 4x4 Matrix

Pada bagian ini merupakan perancangan keypad yang ditunjukkan pada Gambar 3.6. Keypad ini akan dirancangan dan dihubungkan pada arduino sebagai input timer dan 2 button lain akan berperan sebagai button start dan stop. Berikut rangkaiannya :

Gambar 3. 6 Rangkaian Perancangan Keypad 4x4 Matrix

(46)

Keterangan :

a. Button angka 1 hingga 0 akan menjadi input angka untuk timer.

b. Button (*) akan menjadi input untuk reset/menghapus jika terjadi kesalahan saats setting timer.

c. Button (#) dan (D) akan menjadi input button start dan stop.

d. Button A, B dan C akan menjadi input button untuk mengatur api.

3.6. Perancangan Modul I2C dan LCD 16x2

Gambar 3. 7 Wiring Arduino dengan Modul I2C dan LCD 16x2

Wiring ditunjukkan pada gambar 3.7 yaitu, kabel biru terhubung pada pin SCL, kabel warna ungu terhubung pada pin SDA, kabel merah terhubung pada VCCdan kabel hitam terhubung pada GND. Nilai tegangan sebesar 5 V. LCD akan menampilkan setting timer dan api.

3.7. Perancangan Flame Sensor (Sensor Api KU-4 FD)

Gambar 3. 8 Wiring Flame Sensor ke Arduino

(47)

29

Wiring flame sensor ditunjukkan pada gambar 3.8 yaitu, GND terhubung pada GND, output terhubung pada pin A5 dan VCC terhubung pada VCC.

Tegangan yang terdapat pada VCC sebesar 5 V. Sensor api akan mendeteksi ada tidaknya api yang terbentuk pada pemantik elektrik, jika tidak maka alarm akan berbunyi dan kompor otomatis akan mati.

3.8. Perancangan Gas Sensor Module MQ-2 (Sensor Gas)

Gambar 3. 9 Wiring Gas SensorModule MQ-2 ke Arduino

Wiring sensor gas MQ-2 ditunjukkan pada gambar 3.9 yaitu VCC terhubung pada VCC. GND terhubung pada GND. Pin out terhubung pada pin A2.

Sensor ini akan mendeteksi ada tidaknya gas yang bocor pada kompor, ketika terdapat kebocoran gas maka alarm akan berbunyi. Setelah alarm berbunyi, kompor akan otomatis mati.

3.9. Perancangan Buzzer

Gambar 3. 10 Wiring Buzzer

(48)

Wiring pada buzzer ditunjukkan pada gambar 3.10 yaitu pada GND yang terhubung pada GND dan pin out pada pin 12. Buzzer akan menjadi alarm ketika terdapat kesalahan pada api (pematik elektrik) dan ketika terdapat kebocoran gas.

3.10. Perancangan Tampilan pada LCD

Gambar 3. 11. Perancangan Tampilan pada LCD Keterangan dari Gambar 3.11 :

a. Blok 1

 Timer : untuk memasukkan setting waktu pada kompor sesuai dengan selektor.

 Pilihan untuk mulai, berhenti, atau mengatur waktu.

b. Blok 2

 Pilihan level api.

 Tampilan ketika waktu mulai.

3.11. Rancangan

Regulator Tegangan (LM 7805)

Pada tahap perancangan regulator ini ditunjukkan pada Gambar 3.12, regulator ini akan digunakan untuk mengatur tegangan yang masuk ke arduino dari baterai 12 V.

Gambar 3. 12 Perancangan Regulator Tegangan (LM 7805) Timer 2/5/10/20

Start/Stop, Set

A/B/C 04 : 59

(49)

31

3.12. Rancangan Motor Servo LF- 20 MG

Pada tahap perancangan motor servo ini ditunjukkan pada Gambar 3.13, motor servo yang digunakan yaitu motor servo LF-20MG yang berfungsi mengatur tunning besar kecilnya api pada kompor.

Gambar 3. 13 Perancangan Motor Servo LF-20 MG

3.13. Rancangan Perangkat Lunak

Pada tahap perancangan perangkat lunak ini merupakan proses pembuatan diagram alir (flowchart) untuk mempermudah dalam pembuatan program Arduino Uno yang akan digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.14. masukan berupa tegangan dan arus pada adaptor dan switch. Proses perangkat lunak pada kendali kompor gas ini tertera pada Gambar 3.14 ini keadaaan saat switch sudah on. Ketika switch on, maka user harus menginput timer pada keypad. Setting ini akan ditampilkan pada LCD. Setelah timer sudah disetting, waktu akan berjalan dan seluruh system hardware akan aktif seperti pemantik elektrik, solenoid valve dan kompor akan menyala. Termasuk semua sensor juga akan menyala, dari sensor gas, sensor api, dan lampu indicator. Ketika waktu sudah habis maka kompor otomatis akan mati. User akan kembali menginput timer atau akan membiarkan kompor tetap mati. Hal ini akan berlangsung berulang dengan cara atau alur yang sama.

Pemrograman arduino akan menggunakan aplikasi arduino dengan bahasa pemrograman adalah bahasa C. Flowchart pemrograman keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 3.14.

Perancangan subrutin dari proses sensor ditunjukkan pada Gambar 3.14.

Pada flowchart ini menjelaskan proses kerja sensor saat kompor sudah menyala.

Ketika kompor menyala, sensor api akan mendeteksi ada tidaknya api yang terbentuk pada kompor. Apabila terdapat api yang terbentuk maka LED akan

(50)

berkedip sebanyak 5 kali jika tidak ada api yang terbentuk maka LED tidak menyala. Sensor gas juga mendeteksi ada tidaknya gas yang bocor, jika tidak ada kebocoran gas maka LED dan buzzer akan menyala secara otomatis kompor akan mati. Bila tidak ada kebocoran gas, maka kompor akan tetap menyala dan LED serta buzzer akan tetap mati.

(51)

33 Start

User memilih

waktu

User menekan

tombol start : timer diaktifkan

Pemantik Elektrik aktif : motor servo

aktif

Waktu habis : motor servo pada kondisi 0

derajat

Ingin mengakhiri

kompor ?

Tekan tombol stop

Tidak

Ya

End

Proses sensoring

Gambar 3. 14 Perancangan Perangkat Lunak Keseluruhan

(52)

3.13.1. Rancangan Perangkat Lunak Proses Sensor Api

Pada perancangan flowchart bagian ini merupakan proses sensor api yang bekerja pada saat kompor mennyala. Sensor api ini akan mendeteksi on – off nya pemantik elektrik pada kompor gas. Pemantik yang digunakan akan menimbulkan percikan listrik dan akan menyala menjadi api jika berkenaan dengan gas. Jika pemantik menyala dengan baik atau tidak, maka sensor api ini akan mendeteksi ada tidaknya api yang terbentuk pada saat pemantik menyala dengan memberikan informasi kepada user melalui lampu LED. Rancangan tersebut ditunjukkan pada Gambar 3.15.

Inisialisasi Pemantik elektrik on

P=1

Sensor api menyala START

Apakah pemantik on?

LED menyala 5 detik

Kompor mati Buka valve gas :

kompor menyala

STOP

Tidak

Ya

Gambar 3. 15 Rancangan Perangkat Lunak Proses Sensor Api

(53)

35

3.13.2. Rancangan Perangkat Lunak Proses Sensor Gas

Rancangan perangkat lunak proses kerja sensor gas ini ditunjukkan pada Gambar 3.16. Sensor gas ini akan bekerja pada saat kompor gas mengalami kesalahan terutama pada bagian gas. Permasalahan pada kompor yang sering terjadi yaitu kebocoran gas. Jika terdapat kebocoran gas yang terjadi maka sensor gas ini akan mendeteksi dan menginformasikan kepada user dengan adanya bunyi alarm pada buzzer dan otomatis kompor akan pada kondisi netral atau mati.

Inisialisasi Motor

servo M=1

Sensor gas menyala START

Apakah gas

bocor? Buzzer on

Kompor mati Kompor tetap

menyala

STOP

Tidak

Ya

Gambar 3. 16 Rancangan Perangkat Lunak Proses Sensor Gas

(54)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini akan menjelaskan mengenai implementasi dan hasil perancangan alat yang sudah dibuat. Berisikan tentang hasil percobaan dan pembahasan mengenai kesesuaian dari perancangan dan implementasi berdasarkan alat yang sudah dibuat. Pada bab 4 ini akan dibagi menjadi beberapa sub bab yaitu perubahan pada perancangan alat yang sudah dirancang sebelumnya, implementasi hardware, implementasi software, dan hasil pengamatan pada alat yang sudah jadi. Pada hasil pengamatan terdiri dari kinerja sensor api, sensor gas, buzzer dan motor servo dengan komponen input dan output.

4.1. Perubahan Perancangan

Bagian 4.1 ini menjelaskan mengenai perubahan pada alat yang akan dibuat sesdengan implementasi sistem yang terjadi selama pembuatan alat baik hardware maupun software.

4.1.1. Kompor

Pada bagian ini membahas mengenai perubahan perancangan pada kompor yang digunakan daam pembuatan alat tugas akhir. Awal perancangan yang terdapat pada Gambar 3.2 yang menggunakan kompor gas dalam implementasinya pada bagian tunning untuk mengendalikan api terlalu sulit untuk dikendalikan oleh motor servo dikarenakan pada penggunaannya, tunning ini harus ditekan terlebih dahulu agar pematik bisa mematikan percikan listrik hingga mengenai gas yang sedang mengalir melalui regulator.

Hal tersebut dalam implementasinya sulit untuk dikendalikan oleh motor servo. Sehingga, kompor gas akan diganti dengan kompor portabel.

4.1.2. LED

Pada bagian ini membahas mengenai perubahan perancangan pada bagian LED yang akan digantikan dengan buzzer pada kedua komponen yaitu sensor gas dan sensor api. Hal ini dikarenakan buzzer lebih efektif dengan pengunaan port yang bisa dipasang ke arduino dan dengan adanya suara dari buzzer pengguna juga dapat mengerti adanya kesalahan yang terjadi pada sensor gas dan sensor api.

(55)

37

4.2. Implementasi Hardware Kompor Gas Dengan Timer Otomatis Berbasis Arduino

Pada subbab ini menjelaskan mengenai implementasi hardware yang telah dibuat sebelumnya. Hardware terdiri dari flame sensor, sensor gas, buzzer, LCD, dan keypad serta semua rangkaian komponen prototipe secara keseluruhan. Berikut tata letak komponen yang tertera diatas pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.

Gambar 4.1 Kompor bagian atas

Tabel 4. 1 Keterangan Implementasi Kompor Bagian Atas

Gambar 4.2 Box Pengendali No. Keterangan

1. Box (Box pengendali) 2. Sensor Flame

3. Sensor Gas MQ2 4. Motor servo 1

2 3

4

1

2

3

(56)

Tabel 4. 2 Keterangan Implementasi Kompor Bagian Depan

Penjelasan pemasangan dan letak perbagian yang terdapat pada alat :

a. Sensor api, sensor ini diletakkan di tungku api kompor gas dan lebih dekat ke api yang bertujuan agar dapat mendeteksi api dengan baik. Jarak antara api dan sensor 7 cm.

b. Sensor gas, sensor ini diletakkan di lubang dari tempat gas dipasang.

c. Motor servo, pemasangan dari motor servo ini ditempelkan dengan tuas pada kompor yang ditambahkan dengan adanya penyangga sehingga motor servo dapat bekerja dengan baik.

d. Black box, yang berisi keypad dan LCD I2C diletakkan dibagian depan kompor gas sehingga user bisa mengatur waktu pada keypad dan akan muncul pada LCD 12C.

4.3 Hasil Pengamatan Sistem

Pada bagian ini akan dijelaskan keseluruhan kerja sistem mulai dari proses input menghubungkan adaptor ke listrik. Hasil data yang diambil berdasarkan uji coba yang telah dilakukan pada sistem. Sistem utama terdiri dari mekanisme keseluruhan sistem dari proses awal hingga akhir. Data yang akan diambil pada sistem adalah respon sensor api dan sensor gas, keypad, LCD dan motor servo.

4.3.1 Data Pengamatan Proses Kerja Sensor Api

Pada bagian ini akan dijelaskan bagaimana keseluruhan kerja sistem pada sensor api yang terdapat pada alat ini. Data (ppm) yang diambil akan berdasarkan pada kondisi aktif dari tiap komponen. Berdasarkan pengamatan pada aktifnya semua komponen, data akan diambil pada hardware dan arduino pada saat sistem aktif bekerja. Data yang diambil berupa kondisi aktif dari setiap komponen input dan output pada bagian sensor. Data hasil pengamatan proses respon sensor api dapat dilihat pada tabel 4.3 untuk api berwarna orange dan tabel 4.4 untuk api berwarna biru. Data tambahan mengenai proses kerja sensor api juga perlu ditambahkan yaitu dengan adanya tambahan jarak peletakan sensor api

No. Keterangan 1. Lubang wiring 2. Keypad 4x4 3. LCD

(57)

39

dengan api yang akan di deteksi, dengan jarak antara lain 7 cm, 5 cm dan 3 cm yang diukur dari batas tungku kompor dengan kompor dalam kondisi hidup dapat dilihat pada tabel 4.5 untuk jarak 7 cm, tabel 4.6 untuk jarak 5 cm dan tabel 4.7 untuk jarak 3 cm. Api yang terbentuk pada kompor ini berwarna biru keorangean, dan kesensitivan dari sensor juga semakin besar sehingga nilai yang muncul di serial monitor berbeda saat pengambilan data pada pertama kali.

Tabel 4. 3 Data Hasil pengamatan proses sensor api pada kompor dengan api warna orange

No. Data (ppm) Keterangan

1. 572 Api tidak terdeteksi

Tabel 4. 4 Data Hasil pengamatan sensor api pada kompor dengan api warna biru

No. Data (ppm) Keterangan