58146231 Skripsi Sistem Deteksi Kebocoran Gas Elpiji 6w3r6u

SISTEM PERINGATAN DINI KEBOCORAN GAS ELPIJI DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR HS-133 BER BASIS MIKROKONTROLER ATmega8 Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1 Program Studi Fisika Diajukan oleh: FURKONUDIN 06620010 Kepada PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGER I SUNAN KALIJAGA YOGYAKARTA 2011

i

PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah di ajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu Perguruan Tinggi, dan sepanjan g pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis a tau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Yogyakarta, 16 Februari 2011 Furkonudin ii

KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Wr.Wb Alhamdulillahirobbil ‘alamin, penulis bersyukur kehadirat All ah SWT yang Maha Pengasih dan Penyayang serta senantiasa mencurahkan Rahmat dan Hidayah kepada hamba-Nya sehingga penulisan Skripsi ini dapat terselesaikan. Sem oga keselamatan dan kesejahteraan senantiasa terlimpah kepada Nabi Muhammad SAW, yang telah memandu manusia menuju jalan kebenaran di dunia dan akhirat. Dalam p enyusunan Skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, m ulai dari persiapan hingga Skripsi ini selesai dikerjakan. Untuk itu dalam kesem patan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Musa Asyari e, selaku Rektor UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta. 2. Prof. Drs. H. Akh. Minhaji, M .A.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta . 3. Bapak Thaqibul Fikri Niyartama, M.Si selaku Kepala Jurusan Program Studi Fi sika, sekaligus sebagai Dosen Penasehat Akademik Penulis. 4. Ibu Widayanti, M.Si selaku Dosen Pembimbing I penulisan skripsi penulis, terimakasih atas waktu dan saran yang telah diberikan. 5. Ibu Retno Rahmawati, M.Si selaku Dosen Pembimbin g II penulisan skripsi penulis, terimakasih atas motivasi untuk segera lulus, sa ran dan koreksi yang telah diberikan. iii

6. Dosen Program Studi Fisika Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yo gyakarta yang telah mengajarkan dan membagikan ilmunya. 7. Seluruh staf dan kary awan dibagian Tata Usaha Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Kalijaga Yogyaka rta. 8. Ayah dan ibunda tercinta yang selalu memberi dukungan, do’a dan nasihat ke pada penulis, nasihat ayah dan ibu kan ku ingat dan kukerjakan. 9. Kang Amir yan g menjadi motivator bagiku untuk dapat terus menuntut ilmu. 10. Adikku I’ing dan A my mengingatmu membuatku malu tuk berlama-lama duduk dibangku kuliah. 11. Chayan g Roik yang setia menemani walau bagaimanapun keadaanku. 12. Seluruh teman-teman Fisika angkatan 2006, Yamyam Suriba, Jheng Tom2, Say, Mumun, Pak Danang, Muse, Fuad, Dyas, Madeceng, semoga kebersamaan kita selama ini akan terus terjalin. De ngan segala keterbatasan penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam p enyusunan skripsi ini. Untuk itu Saran dan kritik yang konstruktif dari semua pi hak sangat penulis harapkan demi perbaikan dan peningkatan skripsi ini. Akhirnya , penulis hanya bisa mendoakan semoga Allah membalas semua kebaikan-kebaikan mer eka selama ini. Aamiin…. Yogyakarta, 16 Februari 2011 Penulis iv

PERSEMBAHAN Motto: 1. “Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu”. (Qs. Al-Baqarah : 45). 2. “Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya, dia me ndapat pahala dari kebaikan yang dilakukannya dan mendapat siksa dari kejahatan yang diperbuatnya” (QS Al-Baqarah : 286) 3. Sebelum tidur, maafkan seluruh manusia , cuci hati dengan pemaafan sebanyak tujuh kali, dan untuk yang kedelapan kaliny a lumurilah dengan ampunan, niscaya akan mendapatkan kedamaian hati. 4. Ilmu itu teman akrab dalam kesepian, sahabat dalam keterasingan, pengawas dalam kesendir ian, penunjuk jalan kearah yang benar, penolong disaat sulit dan simpanan setela h kematian Skripsi ini kupersembahkan untuk 1. Ayah dan ibunda tercinta 2. Kang Amir dan ke dua adikku “Amy” n “I’ing” 3. Chayang Roik yang setia menemani bagaimanapun keadaanku 4. S eluruh Ummat manusia yang peduli dan ingin maju dengan pendidikan v

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGESAHAN................................................ .......................... HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN ......................... ........................... KATA PENGANTAR ..................................... ................................................ PERSEMBAHAN ................... ......................................................................... DAFTAR ISI ........................................................................... ......................... DAFTAR TABEL ......................................... ................................................... DAFTAR GAMBAR .............. ......................................................................... DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................... .............. INTISARI ........................................................ ................................................ i ii iii v vi viii ix x xi BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah ................................... .......................................... I.2 Rumusan Masalah ................. ...................................................................... I.3 Batas an Masalah ..................................................................... .................... I.4 Tujuan Penelitian ..................................... ................................................... I.5 Manfaat Penelitian ..... ................................................................................ . I.6 Keaslian Penelitian ...................................................... ............................... 1 3 3 4 4 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Tinjauan Pustaka .................................. ..................................................... II.2 Landasan Teori ...... ................................................................................ .... II.2.1 Liquified Petroleum Gas (LPG) ...................................... ................ II.2.2 Mikrokontroler ATmega8 ................................. .............................. II.2.2.1 U (Central Processing Unit) .......... ................................ II.2.2.2 Bagian Masukan/Keluaran (I/O) ........ ................................. II.2.2.3 Special Function (SFR) ..... ................................... II.2.3 Sensor .............................. ................................................................ 5 6 6 8 13 13 1 4 14 vi

II.2.3.1 Karakteristik Statik Sensor ........................................... ...... II.2.3.2 Sensor HS-133 .................................................. .................. 15 21 BAB III METODE PENELITIAN III.1 Alat dan Bahan ................................. ....................................................... III.2 Desain Blok ...... ................................................................................ ........ III.3 Prosedur Kerja Penelitian........................................ ................................. III.4 Rangkaian Power Supply Adaptor (PSA) ... ............................................. III.5 Rangkaian Minimum Mikrokontr oler ATmega8 ..................................... III.6 Rangkaian Buzzer/Alarm ......................................................................... III.7 Rangkaian Interface LCD ........................................................ ................ III.8 Konversi Tegangan Output Menjadi Satuan ppm (part per mil lion) ....... III.9 Langkah Pengujian Sistem Deteksi Gas Elpiji ................ ........................ III.10 Cara Kerja Sistem .............................. .................................................... 25 26 28 29 29 30 31 32 34 35 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Hasil Pengujian ............................... ......................................................... 36 IV.1.1 Pengujian Deteksi Stimulus Pada Hasil Perancangan Sistem Sensor 36 IV.1.2 Karakterisasi Sistem Sensor.................................................... ....... IV.2 Pembahasan......................................................... ..................................... 38 43 BAB V KESIMPULAN V.1 Kesimpulan ................................................ ............................................... V.2 Saran ...................... ................................................................................ .... 47 47 DAFTAR PUSTAKA ................................................................. .................... LAMPIRAN .................................................. .................................................. 49 51 vii

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Bagian Dalam Sensor HS-133 ........................................... .............. Tabel 4.1 Data pengujian jarak deteksi terhadap konsentrasi gas e lpiji (ppm) Tabel 4.2 Output tegangan sensor (V) dan konsentrasi gas (ppm) ..... .............. Tabel 4.3 Karakteristik Sistem Sensor HS-133..................... ........................... 23 37 38 45 viii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konfigurasi pin Mikrokontroler ATmega8 .............................. .... Gambar 2.2 Presisi dan Akurasi ............................................ ........................... Gambar 2.3 Grafik penentuan error repeatability sens or ................................ Gambar 2.4 Grafik linieritas dan nonlinierit as ................................................. Gambar 2.5 Grafik sensitivi tas sensor HS-133 ................................................ Gambar 2.6 St ruktur bagian dalam sensor HS-133 ......................................... Gamb ar 2.7. Rangkaian pengukuran parameter listrik H-133 ......................... G ambar 3.1 Desain blok sistem deteksi ........................................... ................ Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian ............................ ................................... Gambar 3.3 Rangkaian Power Supply Adaptor (P SA) .................................... Gambar 3.4 Rangkaian Minimum Mikrokontr oler ATmega8 ......................... Gambar 3.5 Rangkaian Buzzer/Alarm........ ...................................................... Gambar 3.6 Rangkaian Inte rface LCD ............................................................ Gambar 3. 7 Rangkaian Sensor HS-133 ...................................................... ..... Gambar 3.8 Diagram alir cara kerja sistem peringatan dini kebocoran gas... .. Gambar 4.1 Tampilan sistem saat mendeteksi gas elpiji ....................... .......... Gambar 4.2 Grafik hubungan jarak deteksi terhadap konsentrasi gas (pp m) .. 9 16 17 21 22 22 24 26 28 29 30 31 32 33 35 36 37 Gambar 4.3 Grafik hubungan tegangan sensor terhadap konsentrasi gas (ppm) 39 Gam bar 4.4 Grafik Hasil karaktersisasi sistem sensor .............................. ...... 43 ix

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Surat Persetujuan Skripsi ........................................... ................... Lampiran 2 Perhitungan karakteristik sensor dengan metode le ast square ..... Lampiran 3 Proses Pembuatan Alat .............................. ................................... Lampiran 4 Listing Program Menggunakan Bahas a C .................................... Lampiran 5 Kode ASCII Bahasa C ........ .......................................................... Lampiran 6 LPG Gas Se nsor HS-133 Spesifications ....................................... Lampiran 7 AT MEL Data Sheet ................................................................. ..... 51 52 53 56 63 65 69 x

SISTEM PERINGATAN DINI KEBOCORAN GAS ELPIJI DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR HS-133 BER BASIS MIKROKONTROLER ATmega8 Furkonudin 06620010 INTISARI Telah berhasil dibuat seperangkat sistem sensor peringatan dini kebocor an gas elpiji dengan menggunakan sensor HS-133. Sistem sensor ini mampu mendetek si dan menampilkan konsentrasi gas elpiji yang terdeteksi melalui LCD dalam satu an ppm. Sistem sensor yang menggunakan sensor HS-133 yang telah dihasilkan dari penelitian ini kemudian dikarakterisasi agar dapat digunakan sebagai alat pendet eksi gas elpiji. Penelitian ini menggunakan mikrokontroler ATmega8 sebagai siste m kontrol dari sinyal masukan dan keluaran. Hasil akuisisi data dari penelitian ini dianalisis dengan menggunakan pendekatan metode kuadrat terkecil (least squa re). Dari hasil analisis data diperoleh variabel karakterisasi antara lain: nila i sensitivitas sebesar 0,000107 Volt/ppm, galat taksiran standar sebesar 0,41933 8, error repeatability sebesar 5,645%, jangkauan pengukuran sampai dengan 20.000 ppm, dan Zero of Set sebesar 0,6 Volt. Kata kunci: Gas elpiji, Sensor HS-133, M ikrokontroler ATmega8 xi

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah Maraknya kebakaran dan kecelakaan yang disebabkan ole h bocor dan meledaknya tabung gas elpiji akhir-akhir ini, menjadi hal yang menak utkan bagi masyarakat pengguna gas tersebut. Maraknya kejadian tersebut tidak ha nya menimbulkan kontroversi tapi juga kecaman dari berbagai kalangan terhadap pe merintah yang telah melakukan konversi gas. Bagi sebagian kalangan, pemerintah d ianggap telah mengirimkan bom waktu bagi rakyatnya. Elpiji sudah tidak lagi menj adi barang mewah, dan telah menjelma menjadi barang kebutuhan rumah tangga moder n. Meskipun demikian, kewaspadaan saat menggunakan elpiji tidak boleh dilupakan. Apalagi belakangan ini telah banyak beredar tabung gas palsu tanpa logo SNI (St andar Nasional Indonesia). Salah satu resiko penggunaan gas elpiji adalah terjad inya kebocoran pada tabung atau instalasi gas tersebut. Pusat Laboratorium Foren sik (Puslabfor) Mabes Polri menyatakan, kasus ledakan yang dipicu tabung gas elp iji ukuran 3 Kg diberbagai wilayah di Indonesia murni disebabkan karena faktor h uman error. Ito Sumardi (2010) menjelaskan selain faktor human error, ditemukan laporan kebocoran tabung gas yang disebabkan tabung sudah mengalami korosi. Peny ebab lainnya adalah adanya upaya pengoplosan yang membuat rusaknya aksesori sepe rti selang, valve, dan regulator pada tabung gas. 1

2 Pada awalnya, gas elpiji tidak berbau, tetapi bila demikian akan sulit dideteksi apabila terjadi kebocoran pada tabung gas. Menyadari hal tersebut, Pertamina me nambahkan gas mercaptane, yang baunya khas dan menusuk hidung. Langkah itu sanga t berguna untuk mendeteksi bila terjadi kebocoran tabung gas. Melalui gas mercap tane tersebut masyarakat sudah dapat menghindari ledakan gas LPG, yaitu dengan cara pendeteksian bau gas dengan indra pencium/hidung. Namun karena keterbatasan dari indra pencium tersebut, bau gas yang tercium terkadang tidak dihiraukan dan tidak menjadikannya waspada. Akibatn ya kecelakaan yang diakibatkan oleh kebocoran tabung gas pun tidak dapat dihinda ri. Elpiji merupakan campuran dari berbagai hidrokarbon, sebagai hasil penyuling an minyak mentah yang berbentuk gas. Dengan menambah tekanan atau menurunkan suh unya sehingga elpiji menjadi berbentuk cair. Gas elpiji terkenal dengan sifatnya yang mudah terbakar sehingga kebocoran peralatan elpiji beresiko tinggi terhada p kebakaran. Dikarenakan sifatnya yang sensitif, maka perlu adanya perhatian khu sus terhadap bahan bakar jenis ini. Pada penelitian sebelumnya telah dibuat suat u alat yang dapat mendeteksi kebocoran gas elpiji. Namun pada penelitian tersebu t hanya sebatas membunyikan sirine sebagai tanda peringatan dan hanya mampu mena mpilkan level kondisi (level aman, level waspada, level bahaya) pada tampilan di splaynya. Pada penelitian ini dibuat sistem pendeteksi bau gas dengan fasilitas display LCD (Liquid Cristal Display) yang menampilkan konsentrasi gas berbasiska n mikrokontroler ATmega8 dan sensor HS-133.

3 Sistem ini memiliki kelebihan dalam sistem komunikasi yaitu memberikan informasi konsentrasi gas, agar dapat selalu diamati oleh pengguna. Selain itu sistem jug a dilengkapi dengan buzzer sebagai sirine dan LED indikator jika terdeteksi adan ya gas. I.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas dapat dirumuskan suatu ma salah yang relevan dengan judul yang ada yaitu: 1. Bagaimanakah membuat seperang kat sistem peringatan dini kebocoran gas elpiji dengan menggunakan sensor HS-133 ? 2. Bagaimanakah karakteristik sensor HS-133 yang dihasilkan dari penelitian in i agar dapat digunakan sebagai alat pendeteksi gas elpiji? I.3 Batasan Masalah Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka penelitian ini diba tasi pada hal-hal berikut ini: 1. Sensor yang digunakan dalam penelitian ini ada lah sensor HS-133. 2. Sistem berbasis mikrokontroller ATmega8 yang bertugas untu k mengatur seluruh kegiatan sistem yang dirakit. 3. Tanda bahaya dari kebocoran gas akan ditampilkan melalui LCD berupa nilai konsentrasi gas dengan satuan ppm (part per million) dan buzzer sebagai sistem peringatan dini.

4 I.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Me rancang dan mengimplementasikan suatu sistem yang dapat memantau dan mendeteksi adanya kebocoran gas elpiji dengan menggunakan sensor HS-133 2. Mengkarakterisas i sistem sensor HS-133 yang dihasilkan dari penelitian ini agar dapat digunakan sebagai alat pendeteksi gas elpiji. I.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini antara lain sebagai berikut: 1. Menanggulangi kebakaran yang diakibatkan oleh kebocoran gas elpiji. 2. Menghi ndari kecelakaan akibat kebocoran dan meledaknya tabung gas elpiji 3. Mengurangi human error akibat salah dalam melakukan pengukuran konsentrasi gas. I.6 Keaslian Penelitian Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini tidak terda pat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Pergu ruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau penda pat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara te rtulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Tinjauan Pustaka Risdianto Yuli Hermansyah, (2006): Sistem Pemantau Keadaan Rumah dan Kantor dari Bahaya Kebakaran dan Penyusup, Skripsi Jurusan Fisika Ele ktronika dan Instrumentasi, FMIPA UGM. Penelitian ini berlatar belakang maraknya kebakaran yang terjadi akhir-akhir ini. Sensor yang digunakan dalam penelitian ini adalah sensor suhu yaitu LM35. SMS dapat digunakan untuk dapat menyampaikan informasi tanda bahaya kebakaran kepada pemilik dengan memasang sensor LM35 pada sistem. Sistem ini dilengkapi fiture SMS, sehingga informasi keadaan rumah dari bahaya kebakaran dan penyusup dapat secara langsung diketahui pemilik rumah mel alui pesan SMS. Kesimpulan dari skripsi ini adalah telah berhasil dibuat suatu s istem/alat yang dapat memantau keadaan rumah dari bahaya kebakaran dan penyusup berbasis mikrokontroller dan SMS. Fito Wigunanto Herminawan, (2009): Prototype S istem Peringatan Dini Kebocoran Liquified Petroleum Gas Menggunakan Sensor Gas T GS 2610, Skripsi Jurusan Fisika Elektronika dan Instrumentasi, FMIPA UGM. Sistem tersebut dibuat dengan tujuan untuk mendeteksi kebocoran gas LPG (Liquid Petrol eum Gas) dengan menggunakan mikrokontroler sebagai pusat pengendali yang menghas ilkan keluaran berupa level kondisi. Sistem ini tidak dapat menampilkan konsentr asi gas secara kuantitatif, tapi dalam bentuk level 5

6 konsentrasi gas. Level aman, waspada dan bahaya disajikan melalui LCD, buzzer/si rine, dan lampu peringatan. Penelitian yang akan dilakukan oleh penulis berbeda dengan penelitian sebelumnya. Penulis akan membuat seperangkat sistem peringatan dini yang dapat mendeteksi apabila ada kebocoran gas LPG dengan menggunakan sen sor gas HS-133. Sistem ini memiliki kelebihan dalam sistem komunikasi yaitu memb erikan informasi konsentrasi gas agar dapat selalu diamati oleh pengguna. Selain itu sistem juga dilengkapi dengan buzzer sebagai sirine dan LED indikator jika terdeteksi adanya gas. II.2 Landasan Teori II.2.1 Liquified Petroleum Gas (LPG) Liquified Petroleum Gas (LPG), merupakan gas hasil produksi dari kilang minyak atau kilang gas, yang ko mponen utamanya adalah gas propane (C3H8) dan butane (C4H10) kurang lebih 97% da n selebihnya adalah gas pentane (C5H12) yang dicairkan. Pertamina memasarkan LPG sejak tahun 1969 dengan merk dagang ELPIJI. Perbandingan komposisi, propane (C3 H8) dan butane (C4H10) adalah sebesar 30:70. Zat mercaptane biasa ditambahkan ke pada LPG untuk memberikan bau yang khas, sehingga kebocoran gas dapat dideteksi dengan cepat. Elpiji lebih berat dari udara dengan berat jenis sekitar 2.01 (dib andingkan dengan udara), tekanan uap Elpiji cair dalam tabung sekitar 5.0 – 6.2 Kg /cm2. 1 1 Buku Pintar Petunjuk Aman Penggunaan Elpiji 3 Kg Pertamina, halaman 2.

7 Berdasarkan komposisi propane dan butane, LPG dapat dibedakan menjadi tiga macam , yaitu: • • • LPG propane, yang sebagian besar terdiri dari C3 LPG butane, yang sebag ian besar terdiri dari C4 Mix LPG, yang merupakan campuran dari propane dan buta ne. Berdasarkan cara pencairannya, LPG dibedakan menjadi dua macam, yaitu: 1. LPG Re frigerated LPG Refrigerated adalah LPG yang dicairkan dengan cara didinginkan (t itik cair Propana adalah + -42°C, dan titik cair Butana adalah + -0.5°C). LPG jenis in i umum digunakan untuk mendistribusikan LPG dalam jumlah besar (misalnya, mengir im LPG dari negara Arab ke Indonesia). Dibutuhkan tangki penyimpanan khusus yang harus didinginkan agar LPG tetap dapat berbentuk cair serta dibutuhkan proses k husus untuk mengubah LPG Refrigerated menjadi LPG Pressurized. 2. LPG Pressurize d LPG Pressurized adalah LPG yang dicairkan dengan cara ditekan (45 kg/cm2). LPG jenis ini disimpan dalam tabung atau tangki khusus yang bertekanan. LPG jenis i nilah yang banyak digunakan dalam berbagai aplikasi di rumah tangga dan industri , karena penyimpanan

8 dan penggunaannya tidak memerlukan handling khusus seperti LPG Refrigerate. Elpi ji memiliki sifat yang khas antara lain sebagai berikut: 1. Sensitif terhadap ap i 2. Bersifat flammable (mudah terbakar) 3. Tidak berwarna dan tidak berbau 4. T ekanan gas LPG cukup besar, sehingga bila terjadi kebocoran LPG akan membentuk g as secara cepat, dan memuai 5. LPG menghambur di udara secara perlahan sehingga sukar mengetahuinya secara dini 6. Berat jenis LPG lebih besar dari pada udara s ehingga cenderung bergerak kebawah 7. Daya pemanasannya cukup tinggi, namun tida k meninggalkan debu dan abu (sisa pembakaran).2 II.2.2 Mikrokontroler ATmega8 ATmega8 merupakan seri mikrokontroler 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semu a instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 genera l-purpose, timer/counter, fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter), PWT (Progr ammable Watchdog Timer), dan 2 PT. Aptogaz Indonesia. www.aptogaz.com

9 mode power saving, ADC (Analog to Digital Converter) dan PWM (Pulse-width modula tion) internal. Keluarga AVR juga mempunyai In System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI (Serial Programmable Interface). Mikrokontroler Atmega8 memi liki 28 Pin dengan internal ADC (Analog to Digital Converter)3. Konfigurasi PIN ATmega8 dapat diperlihatkan pada gambar 2.1 berikut ini: Gambar 2.1 Konfigurasi pin Mikrokontroler ATmega8 (Sumber: Data Sheet ATMEL No. Rev.2486V–AVR–05/09) Mikrokontroler ATmega8 sebagaimana diperlihatkan pada gambar 2.1 memiliki feature sebagai berikut4: • Kecepatan beroperasi mulai dari 0 Hz -16 MHz 3 4 Data Sheet ATMEL No. Rev.2486V–AVR–05/09, halaman 3-4 Data Sheet ATMEL No. Rev.2486V–A VR–05/09, halaman 1

10 • Memori: 8 Kb flash memory, 512 bytes EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) , 1 Kb internal SRAM (Static Random-Access Memory) • Time/Counter Dua buah 8 bit timer/counter, Satu buah 16 bit timer/counter, • ADC (Analog to Digital Converter) internal dengan spesifikasi: Delapan kanal yan g dapat digunakan secara bergantian, Resolusi mencapai 10 bit, Tersedia 2,56 V t egangan referensi internal. • Tegangan operasi mulai 4.5 volt sampai 5.5 volt Deskripsi dan fungsi dasar dari pin-pin mikrokontroler ATmega8 adalah sebagai be rikut: 1. VCC (Common-Collector Voltage) Berfungsi sebagai penyuplai tegangan di gital. Besarnya tegangan berkisar antara 4,5V – 5,5V 2. GND Ground, sebagai refere nsi nol suplai tegangan digital. 3. PORT B (PB7 sampai dengan PB0) PORTB adalah port I/O dua-arah (bidirectional) 8-bit dengan resistor pull-up internal yang da pat dipilih. Buffer keluaran port ini memiliki karakteristik yang simetrik ketik a digunakan sebagai source ataupun

11 sink. Ketika digunakan sebagai input, pin yang dipull-low secara eksternal akan memancarkan arus jika resistor pull-up-nya diaktifkan. Pin-pin PORTB akan berada pada kondisi tri-state ketika RESET aktif, meskipun clock tidak running. 4. POR T C (PC5 sampai dengan PC0) PORTC adalah port I/O dua-arah (bidirectional) 7-bit dengan resistor pull-up internal yang dapat dipilih. Buffer keluaran port ini m emiliki karakteristik yang simetrik ketika digunakan sebagai source ataupun sink . Ketika digunakan sebagai input, pin yang dipull-low secara eksternal akan mema ncarkan arus jika resistor pull-up-nya diaktifkan. Pin-pin PORTC akan berada pad a kondisi tri-state ketika RESET aktif, meskipun clock tidak running. 5. PC6 / R ESET Jika Fuse RSTDISBL (Reset Disable) diprogram, maka PC6 berfungsi sebagai pi n I/O akan tetapi dengan karakteristik yang berbeda dengan PC5 sampai dengan PC0 . Jika fuse RSTDISBL (Reset Disable) tidak diprogram, maka PC6 berfungsi sebagai masukan reset. Sinyal low pada pin ini dengan lebar minimum 1,5 mikrodetik akan membawa mikrokontroler ke kondisi reset, meskipun clock tidak running. 6. PORT D (PD7 sampai dengan PD0) PORTD adalah port I/O dua-arah (bidirectional) 8-bit d engan resistor pull-up internal yang dapat dipilih. Buffer keluaran port ini mem iliki

12 karakteristik yang simetrik ketika digunakan sebagai source ataupun sink. Ketika digunakan sebagai input, pin yang dipull-low secara eksternal akan memancarkan arus jika resistor pull-up-nya diaktifkan. Pin-pin PORTD akan berada pada kondis i tri-state ketika RESET aktif, meskipun clock tidak running. 7. RESET Berfungsi sebagai pin masukan reset. Sinyal low pada pin ini dengan lebar minimum 1,5 mik rodetik akan membawa mikrokontroler ke kondisi reset, meskipun clock tidak runni ng. Sinyal dengan lebar kurang dari 1,5 mikrodetik tidak menjamin terjadinya kon disi reset. 8. AVCC (Analog Common-Collector Voltage) AVCC adalah pin suplai teg angan untuk ADC, PC3, PC0, dan ADC7 sampai dengan ADC6. Pin ini harus dihubungka n dengan VCC, meskipun ADC tidak digunakan. Jika ADC digunakan, VCC harus dihubu ngkan ke AVCC melalui low- filter untuk mengurangi noise. 9. AREF (Analog Re ference) Berfungsi sebagai pin analog reference untuk ADC. 10. ADC7 sampai denga n ADC6 Berfungsi sebagai anaput ADC.

13 II.2.2.1 U (Central Processing Unit) Bagian ini berfungsi mengendalikan seluru h operasi pada mikrokontroler. Unit ini terbagi atas dua bagian, yaitu unit peng endali atau CU (Control Unit) dan unit aritmatika dan logika atau ALU (Aritmetic Logic Unit) Fungsi utama unit pengendali adalah mengambil instruksi dari memori (fetch) kemudian menterjemahkan susunan instruksi tersebut menjadi kumpulan pro ses kerja sederhana (decode), dan melaksanakan urutan instruksi sesuai dengan la ngkah-langkah yang telah ditentukan program (execute). Unit aritmatika dan logik a merupakan bagian yang berurusan dengan operasi aritmatika seperti penjumlahan, pengurangan, serta manipulasi data secara logika seperti operasi AND, OR, dan p erbandingan5. II.2.2.2 Bagian Masukan/Keluaran (I/O) Bagian ini berfungsi sebagai alat komunik asi serpih tunggal dengan peranti di luar sistem. Ada dua macam peranti I/O yang digunakan, yaitu peranti untuk hubungan serial UART (Universal Asynchronous Rec eiver Transmitter) dan peranti untuk hubungan paralel yang disebut dengan PIO (P aralel Input Output)6. 5 6 Data Sheet ATMEL No. Rev.2486V–AVR–05/09, halaman 11 Data Sheet ATMEL No. Rev.2486V–AV R–05/09, halaman 51-52

14 II.2.2.3 Special Function (SFR) Mikrokontroler mempunyai sebuah peta me mori yang disebut sebagai Special Function (SFR) . Port 0 berada di ala mat 80h, port 1 90h, port 2 A0h dan P3 di alamat B0h. Sedangkan SBUF (Serial Buf fer) untuk komunikasi serial berada pada alamat 99h. II.2.3 Sensor Pada sistem elektronis, sensor dipandang sebagai sebuah perangkat atau device yang berfungsi untuk mengubah suatu besaran fisik menjadi besaran li strik, sehingga keluarannya dapat diolah dengan rangkaian listrik atau sistem di gital. Terkait dengan perkembangan teknologi yang begitu luar biasa, pada saat i ni banyak sensor telah difabrikasi dengan ukuran sangat kecil sampai orde nanome ter sehingga menjadikan sensor sangat mudah digunakan dan dihemat energinya.7 Fr aden (2003) mendefinisikan sensor sebagai “Peranti yang menerima sebuah stimulus d an meresponnya dengan sebuah sinyal listrik”. Lebih jauh Fraden mendefinisikan sti mulus, atau rangsangan, sebagai kuantitas, sifat, atau kondisi tertentu yang dap at dirasakan dan diubah menjadi sinyal listrik. Tujuan dari sebuah sensor adalah merespon sejenis masukan dan mengubah masukan tersebut menjadi sinyal listrik. Keluaran (output) dari sensor dapat berupa arus atau beda potensial. Iwan Setiawan, S.T, M.T. 2009. Buku Ajar Sensor dan Transd, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Semarang. halaman 1. 7

15 Setiap sensor pada prinsipnya adalah pengubah energi (energy converter). II.2.3.1 Karakteristik Statik Sensor Karakterisasi sensor dilakukan adalah untuk mengetahui ”performance” dari sensor yang telah dirancang. Dalam hal ini sensor dia nggap sebagai ”black box” yang karakteristiknya ditentukan oleh hubungan antara siny al keluaran dan sinyal masukan. Karakteristik statis sebuah sensor dapat dicirik an sebagai berikut: a. Akurasi (Accuracy) Akurasi menyatakan kedekatan nilai has il pengukuran dengan nilai sesungguhnya (true value) atau nilai yang dianggap be nar (accepted value). Akurasi bisa diekspresikan dalam inakurasi (Inaccuracy). b . Presisi (Precision) Presisi dapat diartikan dengan ketepatan dan sangat erat h ubungannya dengan akurasi, atau definisi lainnya yaitu kedekatan nilai hasil pen gukuran berulang. Semakin dekat nilai-nilai hasil pengulangannya maka semakin pr esisi nilai pengukuran tersebut. Jika hasil pengukuran saling berdekatan (mengumpul) maka dikatakan mempunyai presisi tinggi dan sebaliknya ji ka hasil pengukuran menyebar maka

16 dikatakan mempunyai presisi rendah. Presisi diindikasikan dengan penyebaran dist ribusi probabilitas. Distribusi yang sempit mempunyai presisi tinggi dan sebalik nya. Ukuran presisi dapat dinyatakan sebagai standar deviasi (σ). Presisi tinggi m empunyai nilai standar deviasi kecil dan sebaliknya. Presisi dan akurasi dapat d iperlihatkan pada gambar 2.2 di bawah ini: Gambar 2.2 (a). Presisi dan akurasi tinggi, (b). Presisi rendah, akurasi tinggi, (c). Presisi tinggi akurasi rendah, (d). Presisi dan akurasi rendah.8 8 Alan S. Morris. 2001. Measurement and Instrumentation Principles, Third Edition. Plant A Tree. Britain. halaman 18

17 c. Repeatability Repeatability yaitu kemampuan sensor untuk menghasilkan nilai yang sama pada kondisi yang berbeda. Kedekatan hasil berturut -turut diperoleh dengan metode dan kondisi yang sama dalam interval waktu yang s ingkat. Besarnya persamaan: error repeatability dapat dituliskan dalam δ = dengan: ∆ x100% FS (2.1) δ ∆ FS : Error repeatability : Nilai Maximum – Nilai Mininimum : Full Scale Grafik untuk menentukan error repeatability sensor disajikan dalam gambar 2.3 berikut ini: Gambar 2.3 Grafik penentuan error repeatability sensor (Sumber: Handbook of Mode r Sensor, Third Edition (2003))

18 d. Sensitivitas (Sensitivity) Sensitivitas dapat diartikan sebagai kepekaan sens or terhadap kuantitas yang diukur, yaitu perbandingan kenaikan keluaran atau res pon instrumen terhadap kenaikan masukan atau variabel yang diukur. Linieritas da ri sensor juga mempengaruhi sensitivitas sensor. Apabila tanggapannya linier terhadap stimulus yang diberikan, maka sensitivitasnya akan sama untuk jangkauan pengukuran secara keseluruhan. Untuk fungsi transfer yang l inear, sensitivitas sensor dapat diperoleh dari slope grafik. Fungsi transfer ad alah karakteristik sensor yang menggambarkan hubungan keluaran yang dihasilkan ( Yi) terhadap stimulus yang diberikan (Xi). Fungsi tersebut bisa dalam bentuk tab el, grafik atau persamaan matematis. Hubungan dari fungsi transfer dapat berhubu ngan secara linier atau nonlinier. Persamaan fungsi transfer linier (2.2) Persam aan fungsi transfer logaritmik Y = a + b ln X Persamaan fungsi transfer eksponen sial Y = aebX (2. 4) (2.3) Kuantifikasi galat regresi linier dilakukan dengan menggunakan persamaan jumlah total kuadrat (St) dan

19 jumlah kuadrat residual (Sr), yang masing masing dinyatakan melalui persamaan be rikut ini: St = ∑ Sr = ∑ dengan Deviasi standar total : Sy = (2.7) (2.5) (2.6) Galat taksiran standar : Sy/x : r2 = (2.8) Koefisien korelasi Keterangan: Xi Yi a b = (2.9) : Stimulus/rangsangan : Tanggapan/respon : Intersep : Slope e. Linieritas (Linierity) Linieritas yaitu kemampuan sensor untuk membentuk hubu ngan antara output dan input yang diwujudkan dalam persamaan garis lurus. Linier itas sangat diharapkan karena segala perhitungan dapat dilakukan dengan mudah ji ka sensor dapat diwujudkan dalam persamaan garis lurus.

20 Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu. Sebagai contoh , sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan panas yang diras akannya. Dalam kasus seperti ini, dapat diketahui secara tepat bagaimana perubah an keluaran dibandingkan dengan masukannya melalui sebuah grafik. Pendekatan sif at linieritas sensor dapat dilakukan dengan metode kuadrat terkecil (least squar e), yaitu dengan cara menentukan konstanta regresinya. Untuk menentukan slope (b ) dan intersep (a) dapat digunakan persamaan sebagai berikut: a= ∑Y ∑ X − ∑ X ∑ X Y n∑ X − (∑ X ) 2 i i i 2 2 i i i i (2.10) b= n ∑ X iYi − ∑ X i ∑ Yi n∑ X i − (∑ X i ) 2 2 (2.11) dengan a b Xi Yi n : Intersep : Slope : Stimulus : Tanggapan/respon : Jumlah dat a : Jumlahan dari n. ∑

21 Adapun grafik linier dan nonlinieritas disajikan pada gambar 2.4 berikut ini: (a) (b) Gambar 2.4 (a). Grafik linieritas, (b) grafik nonlinieritas9 (Sumber: Measuremen t and Instrumentation Principles, Third editions (2001)) II.2.3.2 Sensor HS-133 Sensor HS-133 adalah suatu jenis semikonduktor oksida logam film tebal yang mena warkan biaya cukup rendah, daya tahan yang lama, sensitivitas yang bagus terhada p gas (target) yang disensor dengan menggunakan rangkaian elektronik yang sederhana. Sensor ini sangat cocok untuk aplikasi dalam mendeteksi kebocoran gas elpiji, isobutana, propana dan metana.10 Adapun grafik sensitivitas sensor HS-1 33 dapat diperlihatkan pada gambar 2.6 di bawah ini: Jacob, Fraden. 2003. Handbook Of Modern Sensor, Third Edition. AIP Press, New Yo rk. halaman 21 10 Suprayitno, 2009. Artikel tentang “Perancangan dan Realisasi Ala t Pendeteksi Konsentrasi (kandungan) Gas LPG”, Perpustakaan Institut Teknologi Tel kom. Bandung. 9

22 Gambar 2.5 Grafik sensitivitas sensor HS 133 (Sumber: Data Sheet HS-133 05/09) a. Struktur dan konfigurasi sensor HS-133 Struktur dan konfigurasi sensor dapat diperlihatkan pada gambar 2.7 berikut ini: Gambar 2.6 Struktur Bagian dalam Sensor HS 133 (Sumber: Data Sheet HS-133 05/09)

23 Masing-masing bagian sensor HS 133 tersebut disajikan dalam tabel 2.1 berikut in i: Tabel 2.1 Bagian dalam Sensor HS-133 Bagian Material Gas sensing layer SnO2 M easurement electrode Au Measurement electrode ignited line Pt Heater Ni-Cr alloy Tubular ceramic basic body Al2 O3 100 dual layer Anti-explosion network stainle ss steel (SUS316) Clamp ring materials valcanized Ni Basic seat Bakelite Tube fo ot materils valcanized Ni Seri 1 2 3 4 5 6 7 8 9 b. Cara Kerja Sensor HS-133 Pencium utama pada rangkaian pendeteksi gas ini adalah sebuah sensor gas HS-133 yang didalamnya terdapat kawat pemanas (heater) dari bahan nichrome yang berbent uk miniatur dengan nilai resistansi nominal 33 , permukaan sensor dilapisi dengan dioxide (SnO2) yang tahan terhadap panas. HS-133 ini sangat peka terhadap LPG dan cara kerjanya sederhana. Jika molekul gas menyentuh permukaan sensor ma ka satuan resistansinya akan mengecil sesuai dengan konsentrasi gas. Sebaliknya, jika konsentrasi gas menurun akan diikuti dengan semakin tingginya resistansi m aka tegangan keluarannya akan menurun. Dengan demikian perubahan konsentrasi gas dapat mengubah nilai resistansi sensor dan juga akan mempengaruhi tegangan kelu arannya juga, perbedaan inilah

24 yang dijadikan acuan bagi pendeteksi gas elpiji ini. Rangkaian pengukuran parame ter listrik sensor HS-133 ini dapat diperlihatkan pada gambar 2.8 berikut ini: Gambar 2.7 Rangkaian pengukuran parameter listrik HS-133 (Sumber: Data Sheet HS133 05/09) Keterangan: Vc Vout RL A B f : circuit voltage : output voltage : load resistanc e : fetch signal A : fetch signal B : heater

BAB III METODE PENELITIAN

III.1 Alat dan Bahan a. Alat Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: • • • • • • • • • Komputer Multitester Solder Obeng Bor Wadah pengaduk/pela SP er Eagle software Code Vision software 1 Unit 1 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Buah Versi 5.10 Versi 2.03 b. Bahan Sedangkan bahan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: • • • • Sensor HS-133 Mikrokontroler Atmega8 LCD 2x16 Karakter Buzzer 12 Volt 1 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Buah 25

26 • • • • • • • • • • • • • • • • • • PCB Single layer Larutan feri chloride Adaptor 12 Volt DC Tenol Korek gas LED me rah LED kuning LED hijau Kapasitor 4700 µF 35 Volt Kapasitor 470 µF 16 Volt Resistor 150 Resistor 10.000 Resistor 4.300 Resistor 330 Resistor 47 Transistor jenis NP N Dioda Dioda bridge 1 Buah 1 Buah 1 Gulung 1 Buah 3 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Buah 5 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Buah III.2 Desain Blok Gambar 3.1 Desain blok sistem deteksi

27 Keterangan dari masing-masing blok pada gambar 3.1 di atas adalah sebagai beriku t: a. Blok Sensor Bagian ini berfungsi untuk mendeteksi adanya gas elpiji sehing ga data akan dikirimkan ke ADC dan diproses oleh Mikrokontroler. Sensor yang dig unakan untuk mendeteksi adanya gas elpiji ini adalah HS-133. b. Blok Pengolah Me rupakan blok pusat yang berfungsi untuk mengolah dan memproses data. Blok ini me rupakan blok Mikrokontroler ATmega8 yang didalamnya sudah terdapat ADC internal. c. Blok Peringatan Berfungsi sebagai indikator atau peringatan yang menandakan adanya gas elpiji yang terdeteksi disekitar sistem. d. Blok Penampil Berfungsi u ntuk menampilkan keadaan aman dan menampilkan konsentrasi gas jika ada gas elpiji yang terdeteksi.

28 III.3 Prosedur Kerja Penelitian Prosedur kerja pada penelitian ini dapat diperli hatkan pada diagram alir pada gambar 3.2 di bawah ini: Desain Skematik & Layout PCB Pelarutan PCB dengan Feri Chloride Merangkai dan Soldering Tes alur rangkaian program ke Mikro Pengujian Alat Karakterisasi Sistem Sensor Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian

29 III.4 Rangkaian Power Supply Adaptor (PSA) Rangkaian ini berfungsi untuk memberi kan supply tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat sat u keluaran, yaitu 5 volt yang digunakan untuk men mensupply tegangan ke seluruh rangkaian. Rangkaian PSA dilengkapi dengan LED merah sebagai indikator bahwa PSA men mensupply tegangan. Rangkaian power supply ditunjukkan pada gambar 3.3 beri kut ini ini: Gambar 3. Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA) 3.3 III.5 Rangkaian Minimum Mikrokontroler ATmega8 Rangkaian mikrokontroller AT ATme ga8 ini merupakan sistem kontrol yang mengatur fungsi kerja sistem pengukuran. D alam penelitian ini, mikrokontroler digunakan sebagai sistem kontrol input dan output saja. Input (ma sukan) pada rangkaian sistem kontrol ini dihubungkan dengan sensor HS133. Sedang kan output (keluaran) dihubungkan dengan piranti tampilan berupa LCD, dan buzzer sebagai peringatan dini. Rangkaian mikrokontroler . ditunjukkan pada gambar 3.4 berikut ini:

30 Gambar 3.4 Rangkaian Minimum Mikrokontroler ATmega8 III.6 Rangkaian Buzzer Buzzer/Alarm Rangkaian alarm pada sistem ini berfungsi un tuk memutuskan atau ataupun menghubungkan sumber tegangan 12 Volt dengan buzzer. Rangkaian alarm ini dihubungkan ke mikrokontroler melalui PORTB3. Gambar rangka ian alarm hubungkan ini ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut ini:

31 Gambar 3.5 Rangkaian buzzer/alarm III.7 Rangkaian Interface LCD Rangkaian Interface LCD pada sistem ini berfungsi untuk menampilkan keadaan gas dan nilai konsentrasi gas terpantau dalam satuan p pm (part per million) saat terdeteksi adanya gas. LCD yang digunakan pada sistem ini adalah LCD berukuran 2x16 karakter. Rangkaian interface ini dihubungkan ke mikrokontroler melalui PORT D, yaitu D0, D1, D2, D4, D5, D6, dan D7. Gambar rang kaian Interface LCD ini diperlihatkan pada gambar 3.6 berikut ini:

32 Gambar 3.6 Rangkaian Interface LCD III.8 Konversi tegangan output menjadi satuan ppm (part per million) Pada proses pendeteksian LPG, nilai resistansi Rs pada sensor akan berkurang sesuai dengan nilai konsentrasi LPG yang terdeteksi. Sensor, untuk melakukan pendeteksian, mem erlukan dua tegangan yang sama antara Vh (untuk heater) dengan Vc (untuk R) yait u masing-masing sebesar (5,0 0,1)V seperti diperlihatkan pada gambar 3.7. Cara m engkonversi dari besar tegangan output VRL ke dalam satuan konsentrasi gas ppm ( part per million) memerlukan nilai referensi R0 sebesar 3000 serta RL sebesar 30 00 .

33 Gambar 3.7 Rangkaian Sensor HS-133 Diketahui saat RS/R0 = 0,9 dengan konsentrasi gas sebesar 2000 ppm. Nilai RS dapat dihitung menggunakan persamaan yaitu: RS = x RL (3.1) Karena perbandingan RS/R0 berbanding terbalik dengan nilai konsentrasi gas, maka : = Saat RS/R0=0,9, maka 0,9 = Perhitungan konversi ke satuan konsentrasi ppm dilaku kan dengan cara: Jika, (3.2) (3.3) (3.4)

34 Dengan memasukkan persamaan 3.1 ke dalam persamaan 3.4, diperoleh: (3.5) Berdasarkan persamaan 3.2 dan persamaan 3.3, maka: , (3.6) III.9 Langkah Pengujian Sistem Deteksi Gas Elpiji Adapun langkah pengujian siste m deteksi adalah sebagai berikut: 1. Sistem dihubungkan dengan arus listrik samp ai lampu indikator hijau menyala. 2. Setelah sistem standby selama 5 detik, diuk ur tegangan awal sensor saat sebelum terdeteksi adanya gas. 3. Diberikan rangsan gan gas terhadap sensor kemudian mencatat tegangan sensor dan konsentrasi gas ya ng terpantau pada tampilan LCD. Langkah ini dilakukan pada suatu wadah tertutup, supaya memudahkan dalam penambahan konsentrasi gas. 4. Jumlah konsentrasi gas d itambahkan dan mencatat nilai yang terpantau dalam tampilan LCD. 5. Langkah ters ebut diatas diulangi untuk mendapatkan beberapa data yang dibutuhkan.

35 III.10 Cara kerja sistem Cara kerja sistem peringatan dini ini dapat dilihat mel alui diagram alir pada gambar 3.8 di bawah ini: Mulai Inisialisasi Port LED Indikator Hijau Menyala Apakah ada Bau Gas? Gas Terdeteksi > 3 detik? Tampilkan “Detektor Gas” Oleh: Furqonudin • LED Merah Nyala Kedip • Hidupkan Buzzer • Tampilkan “Awas Bahaya Gas” Kadar: ... PPM • LED Kuning Nyala Kedip • Buzzer OFF • Tampilkan “Waspada” Kadar: … PPM Gambar 3.8 Diagram Kerja Sistem Detektorperingatan dini kebocoran gas Diagram Al ir Cara alir cara kerja sistem Kebocoran Tabung Gas

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Hasil Penelitian IV.1.1 Pengujian Deteksi Stimulus Pada Hasil Perancangan S istem Sensor Pengujian deteksi stimulus pada sistem sensor dilakukan dengan cara menguji keseluruhan sistem sensor yang dirancang sesuai dengan gambar 3.1. Peng ujian ini dilakukan dengan memberikan rangsangan gas elpiji di dekat sensor. Hal ini dilakukan dalam suatu ruang tertutup sebagaimana diperlihatkan pada lampira n 3. Melalui hasil penelitian yang diperoleh, bahwa sistem yang dibuat telah dap at mendeteksi gas elpiji dan mampu menampilkan konsentrasi gas yang terpantau me lalui LCD disertai tanda peringatan berupa LED dan buzzer, seperti disajikan pad a gambar 4.1 berikut ini: Gambar 4.1 Tampilan sistem saat mendeteksi gas elpiji 36

37 Data hasil pengujian deteksi stimulus pada hasil perancangan sistem sensor diper lihatkan pada tabel 4.1 berikut ini: Tabel 4.1 Data pengujian jarak deteksi (cm) terhadap konsentrasi gas elpiji (ppm) No Jarak deteksi (cm) Konsentrasi Gas (pp m) 1 0 19865 2 1 19800 3 2 19450 4 3 19000 5 4 18000 6 5 17000 7 6 16500 8 7 160 00 9 8 15000 10 9 14500 11 10 14000 12 12 12700 13 15 11500 14 20 9350 15 25 700 0 16 30 4950 17 35 3682 18 40 2561 19 45 1000 20 50 115 Berdasarkan tabel 4.1 di atas, maka dapat dibuat grafiknya sebagai berikut: Gambar 4.2 Grafik hubungan jarak deteksi (cm) terhadap konsentrasi gas elpiji (p pm)

38 Melalui grafik pada gambar 4.2 di atas, dapat dilihat bahwa grafik yang terbentu k berbanding terbalik antara jarak sensor terhadap gas elpiji yang terdeteksi. S emakin dekat sistem sensor terhadap rangsangan, maka semakin tinggi konsentrasi yang terdeteksi. Sebaliknya, semakin jauh sistem terhadap rangsangan, maka semak in kecil pula konsentrasi yang terdeteksi oleh sistem sensor. Hal ini menunjukka n bahwa sistem sensor ini lebih sensiti apabila didekatkan dengan sumber rangsan gan. IV.1.2 Karakterisasi Sistem Sensor Setelah sistem yang dibuat sudah dapat diguna kan untuk mendeteksi gas elpiji, tahapan selanjutnya adalah menentukan kerakteri stik sistem sensor. Karakterisasi sistem sensor dapat dilakukan dengan membuat g rafik hubungan antara tegangan sensor (Volt) terhadap konsentrasi gas (ppm). Has il akuisisi data dalam penelitian ini ditampilkan pada tabel 4.2 berikut ini: Ta bel 4.2 Output tegangan sensor (V) dan konsentrasi gas (ppm) No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Konsentrasi Gas (ppm) 0 122 245 312 1037 1524 2021 2881 5161 5968 Tegangan Output Sensor (V) Pengujian 1 Pengujian 2 0.60 0.60 0.80 0.80 1.00 0.90 1.10 1.1 0 1.40 1.30 1.60 1.60 1.80 1.80 2.00 2.00 2.50 2.50 2.56 2.60

39 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 6694 7903 9032 10000 12619 14048 15238 16190 18095 20000 2.60 2.67 2.75 2.80 2.85 2.88 2.91 2.93 2.97 3.01 2.65 2.75 2.80 2.80 2.86 2.90 2.92 2.93 2.94 3.00 Berdasarkan tabel 4.2 di atas maka grafik hubungan tegangan (V) dengan konsentra si gas (ppm) dapat ditunjukkan pada gambar 4.3 berikut: Gambar 4.3 Grafik Hubungan Tegangan sensor (V) terhadap Konsentasi Gas (ppm)

40 Berdasarkan grafik hubungan tegangan output sensor (V) terhadap konsentrasi gas (ppm) pada gambar 4.3 di atas, dapat ditentukan beberapa variabel karakteristik sistem sensor sebagai berikut: a. Sensitivitas sistem sensor Penentuan sensitivi tas sistem sensor dilakukan dengan menggunakan pendekatan linier. Metode yang digunakan dalam penentuan sensitivita s ini adalah metode kuadrat terkecil (Least square). Sensitivitas sistem sensor dapat dicari dengan menggunakan persamaan 2.11. b= n ∑ X iYi − ∑ X i ∑ Yi n∑ X i − (∑ X i ) 2 2 dengan: b Xi Yi n ∑ : slope : stimulus : tanggapan/respon : jumlah data : jumlahan dari n. Dengan memasukkan data-data hasil penelitian pada tabel 4.2 kedalam persamaan di atas, diperoleh konstanta slope sebesar 0,000107, sehingga sensitivitas dari si stem sensor ini adalah sebesar 0,000107 Volt/ppm.

41 Galat taksiran standar diperoleh dengan persamaan: Sy/x = dengan Sr =∑ (4.2) (4.1) Keterangan: Sy/x : galat taksiran standar Sr : jumlah kuadrat residual n : jumla h data Xi : stimulus Yi : tanggapan/respon a b : intersep : slope Nilai a (intersep) diperoleh dengan menggunakan persamaan: ∑Y ∑ X − ∑ X ∑ X Y a= n∑ X − (∑ X ) 2 i i i 2 2 i i i i (4.3) Dengan memasukkan data eksperimen pada tabel 4.2 ke dalam persamaan 4.3 diperole h nilai a (Intersep) sebesar: 1,385277 dan Sr (jumlah kuadrat residual) adalah s ebesar: 3,165191. sehingga galat taksiran standarnya adalah: Sy/x =

42 = 3,165191 = 0,419338 b. Repeatabilitas Penentuan repeatabilitas dapat diperoleh dengan membaca grafik yang terbentuk dari pengulangan proses analisis data pada waktu yang berbeda. B esarnya error repeatability dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut : δ = dengan: ∆ x100% FS (4.4) δ : error repeatability ∆ : nilai maximum – nilai mininimum FS : full scale dengan demikian dapat ditentukan besarnya error repeatability ya itu: δ = δ = ∆ x100% FS 9032 − 7903 x100% 20000 δ = 0,05645 x100 % δ = 5,645% sehingga secara lengkap hasil karakterisasi sistem sensor yang telah dihasilkan dari penelitian ini disajikan pada gambar 4.4 berikut ini:

43 Gambar 4.4 Grafik hasil karakterisasi sistem sensor IV.2 Pembahasan Rangkaian penguat instrumentasi dibangun dengan menambahkan komponen transistor jenis NPN (Negative Positive Negative) pada rangkaian sensor. Fungsi dari penamb ahan komponen ini adalah sebagai penguat tegangan, arus kecil yang memasuki basi s pada emiter dikuatkan dan dikeluarkan melalui kolektor. Selain menambahkan tra nsistor jenis NPN, rangkaian sensor juga ditambahkan resistor dengan nilai 330 , namun pada saat sistem telah jadi dan dinyatakan telah berhasil dilakukan pengujian, sistem mengalami reset (nilai yang terdeteksi selalu kembali kembali ke titik semula) meskipun telah ditambahkan kadar konsentrasi gasnya. Resistor sebesar 4700 ditam bahkan kembali dalam rangkaian sensor, hal ini dimaksudkan untuk menyesuaikan arus listrik yang melalui rangkaian sensor

44 dan mengendalikan nilai tegangan listriknya. Dalam penelitian ini tegangan offse t diatasi dengan perangkat lunak atau program yang diisikan ke dalam mikrokontro ller sehingga tampilan yang muncul pada layar LCD sesuai dengan konsentrasi gas yang terpantau. Tegangan analog yang masuk, diolah melalui ADC internal yang ada dalam mikrokontroler ATmega8 yang kemudian dikonversi menjadi tegangan digital 8 bit. Mikrokontroler menyimpan data untuk sementara pada alamat tertentu untuk ditampilkan ke interface LCD. Proses penampilan data ke LCD diawali dengan prose s inisialisasi LCD. Inisialisasi LCD diperlukan untuk menentukan modus kerja dar i LCD. Kerja dari LCD dikendalikan oleh mikrokontroller dengan mengirimkan instr uksi-instruksi ke pin kontrol dari LCD. Data dari mikrokontroller dikirimkan ke LCD melalui PORTD. Pengujian deteksi stimulus pada sistem sensor dilakukan denga n mendekatkan sensor pada sumber gas. Adapun sumber yang digunakan untuk penguji an ini adalah korek gas, karena kandungan yang terdapat pada korek tersebut meng gunakan hidrokarbon cair seperti n-butana, isobutana, dan propana yang mempunyai tekanan pada 24C melebihi 104 kPa.1 Penggunaan korek gas ini sudah cukup untuk m elakukan pengujian deteksi stimulus pada sistem sensor agar dapat mendeteksi gas elpiji. Namun karena keterbatasan kadar gas dan perubahan konsentrasi yang fluk tuatif, sehingga hasil yang diperoleh kurang maksimal. Sumber gas tersebut dapat menghasilkan jangkauan pengukuran sampai dengan 20.000 ppm seperti yang telah 1 SNI 19-7120-2005 - ICS 13.120 Halaman 1

45 diperlihatkan pada gambar 4.4. Nilai ini masih berada di bawah jangkauan referen si yaitu sebesar 30.000 ppm. Berdasarkan hasil akuisisi data penelitian ternyata diperoleh grafik yang tidak linier, hal ini sudah sesuai dengan referensi (liha t lampiran 6 hal. 67). Hasil karakterisasi sistem sensor yang telah dirancang da lam penelitian ini menghasilkan beberapa karakteristik seperti ditunjukkan pada tabel 4.3 berikut ini: Tabel 4.3 Karakteristik sistem sensor HS-133 No 1 2 3 4 5 Sensitivitas Error repeatability Jangkauan pengukuran Zero of set Galat taksira n standar Karakteristik Nilai terukur 0,000107 Volt/ppm 5,645% 20.000 ppm 0,6 Vo lt 0,419338 Berdasarkan tabel 4.3 dapat dilihat bahwa nilai sensitivitas sistem sensor adala h sebesar 0,000107 Volt/ppm.. Hal ini menunjukkan bahwa setiap kanaikan konsentr asi gas sebesar 1 ppm, menghasilkan tegangan output pada sistem sebesar 0,000107 Volt. Nilai sensitivitas ini cukup kecil, dengan galat taksiran standar cukup b esar, yaitu sebesar 0,419338. Hal ini dikarenakan perhitungan sensitivitas dilak ukan dengan menggunakan metode Least Square, sedangkan grafik yang terbentuk dar i hasil akuisisi data pada penelitian ini tidak linier. Berdasarkan hasil terseb ut dapat dikatakan bahwa penggunaan metode least square kurang tepat untuk menga nalisis hasil akuisisi data pada penelitian ini.

46 Melalui pengukuran berulang terhadap sistem sensor ini menghasilkan nilai penguk uran yang hampir sama dengan error repeatability sebesar 5,645%. Persentase ini cukup kecil (<10%), sehingga sistem ini dapat digunakan berulang (repeatability) . Dengan sifat yang dimiliki ini, sistem akan secara otomatis kembali dalam kead aan normal ketika sudah tidak terdeteksi adanya gas lagi. Pada saat kondisi norm al tanpa adanya gas, suhu heater sensor adalah kurang dari 20o C namun pada saat sensor mendeteksi adanya gas, sensor memanas.

BAB V KESIMPULAN V.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah diberikan pada bab sebelumnya, maka dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu: 1. Telah berh asil dibuat seperangkat sistem peringatan dini kebocoran gas elpiji dengan mengg unakan sensor HS-133 yang mampu mendeteksi sekaligus menampilkan nilai konsentra si gas elpiji yang terdeteksi dalam satuan ppm. 2. Dari hasil karakterisasi terh adap sistem sensor pada penelitian ini diperoleh beberapa variabel karakteristik antara lain: nilai sensitivitas sebesar 0,000107 Volt/ppm dan galat taksiran st andar sebesar 0,419338, error repeatability sebesar 5,645%, jangkauan pengukuran sampai dengan 20.000 ppm, dan Zero of Set sebesar 0,6 Volt. V.2 Saran Berdasarkan hasil penelitian yang telah diperoleh disadari bahwa siste m deteksi kebocoran gas LPG yang telah dibuat memiliki beberapa kekurangan. Oleh sebab itu, untuk mengembangkannya menjadi alat yang akurat dan presisi disarank an untuk dilakukan beberapa hal sebagai berikut: 47

48 1. Sebaiknya hasil pengukuran konsentrasi gas LPG dibandingkan dengan alat ukur yang sudah terkalibrasi agar sistem sensor ini dapat digunakan sebagai alat ukur konsentrasi LPG. 2. Agar diperoleh hasil karakterisasi sistem sensor yang baik, sebaiknya menggunakan sumber gas yang memiliki konsentrasi di atas 30.000 ppm d an perubaha konsentrasinya tidak fluktuatif. 3. Disarankan untuk menambahkan sis tem informasi kebocoran gas melalui sms agar kondisi gas dapat selalu terpantau secara real time.

DAFTAR PUSTAKA Agus Bejo. 2008. ”C & AVR” Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler ATMEGA8. Yogyakarta: Graha Ilmu. Akbar, T.H. 2008. Pendeteksi Kebocoran Tabung Gas Dengan Menggunakan Sensor Gas Figarro TGS 2610 Berbasis Mikrokontroler AT89S52. Jurusa n Sistem Komputer Universitas Gunadharma, Depok. Atmoko, P.T. 2006. Sistem Pende teksi Gas Elpiji. Skripsi Fakultas Teknik UNNES, Semarang. Chandra,F. 2010. Jago Elektronika, Rangkaian Sistem Otomatis. Surabaya: Kawan Pustaka. Firmansyah, M. dkk. __. Rancang Bangun Pendeteksi dan Penanggulangan Kebocoran Gas LPG Berbasis Mikrokontroler (Perangkat Lunak). Jurusan Teknik Elek tro Industri ITS, Surabaya. Fraden, J. 2003. Handbook of Modern Sensors physics, designs, and aplications. Sandiego, California: AIP Press. Hermansyah, R.Y. 200 6. Sistem Pemantau Keadaan Rumah dan Kantor dari Bahaya Kebakaran dan Penyusup. Skripsi Jurusan Fisika Elekronika dan instrumentasi FMIPA-UGM, Yogyakarta. Hermi nawan, Fito Wigunanto. 2009. Prototype Sistem Peringatan Dini Kebocoran Liquifie d Petroleum Gas Menggunakan Sensor Gas TGS 2610. Skripsi Jurusan Fisika Elektron ika dan Instrumentasi, FMIPA UGM. Yogyakarta. 49

50 Hutabarat, M.T, dkk. 2010. Sistem Mikroprocesor. Bandung: Laboratorium Dasar Tek nik Elektro ITB. Morris, A.S. 2001. Measurement and Instrumentation Principles, Third editions. Britain: Plant A Tree. Setiawan, I. 2009. Buku Ajar Sensor dan T ransd. Semarang: Program Studi Sistem Komputer UNDIP. Suprayitno. 2009. Arti kel tentang “Perancangan dan Realisasi Alat Pendeteksi Konsentrasi (kandungan) Gas LPG”, Perpustakaan Institut Teknologi Telkom, Bandung. Ito Sumardi, www.hukumonli ne.com [diakses pada tanggal 15 October 2010, jam 11:42:44 WIB] PT. Pertamina. B uku Pintar Petunjuk Aman Penggunaan Elpiji 3 Kg Pertamina PT. Aptogaz Indonesia. Www.aptogaz.com [diakses pada tanggal 18 Januari 2011, jam 10:02:10 WIB] SNI 19 -7120-2005 - ICS 13.120. Keselamatan Korek Api Gas Www.atmel.com/dyn/resources/p rod_documents/doc2486.pdf ATMEL Atmega8 No seri: 2486V-AVR-05/09) Www.Material.I tb.ac.Id/MTM/eminex 2004/ eminex-200 [diakses pada tanggal 22 July 2010, jam12:2 3:30 WIB] Www.digitdude.com/2010/10/minimum-system-atmega8skematic-pcb.html [dia kses pada tanggal10 November 2010, jam 22.23 WIB] Www.labdasar.ee.itb.ac.id/lab/ EL2140/0809/modul%20baru/Apendiks.pdf [diakses pada tanggal 24 Desember 2010, ja m 15:25 WIB] (Data Sheet