29

BAB 3

PERANCANGAN SISTEM3.1. Gambaran Umum SistemSistem yang dibuat ini memiliki fungsi untuk mencegah terjadinya kebocoran gas LPG, dengan cara Buzzer yang berbunyi pada posisi user dan status warning yang ditampilkan pada komputer server yang terhubung dengan receiver. Sistem ini menggunakan sensor gas LPG MQ6 sebagai pengukur dari konsentrasi gas LPG. Sensor MQ6 ini akan dipasang dekat dengan tabung gas LPG.

Sensor ini akan mengirim data secara terus-menerus kepada receiver dengan delay yang telah ditentukan. Selanjutnya, data yang telah diterima receiver pada arduino, akan menerjemahkan data tersebut untuk ditampilkan pada komputer dengan tampilan GUI yang menampilkan status warning.

Data yang diterima, ditampilkan pada komputer dengan gambaran status normal jika keadaan tidak ada gas, dan status bahaya jika ruangan tersebut sedang terkandung gas. Pada status bahaya, buzzer yang diletakan bersamaan dengan sensor gas LPG tersebut akan berbunyi menandakan tanda bahaya.3.1 Perancangan Perangkat Keras1.1.1. Blok DiagramBerikut blok diagram sistem pendeteksi kebocoran gas LPG, ditunjukan pada gambar 3.2.Gambar 3.0 Diagram Blok SistemPada gambar diatas, terlihat gas LPG sedang menyebar dan kemudian terdeteksi oleh sensor gas MQ6. Pada saat ini, sensor MQ6 akan mendapatkan data yang meningkat karena terdapat kandungan gas LPG.

Sensor MQ6 sudah terhubung dengan arduino dan buzzer, pada saat ini arduino sudah dapat membaca data sensor bahwa sensor MQ6 sedang mengandung gas LPG, yang kemudian akan mengaktifkan buzzer sebagai tanda bahaya gas LPG.

Kemudian data yang telah diterima oleh arduino akan dikirimkan dengan transmitter RF untuk diterima oleh receiver RF. Receiver RF disini juga telah terhubung ke arduino.

Arduino yang telah terhubung dengan Receiver ini juga dihubungkan dengan komputer yang disebut dengan komunikasi serial, sehingga pada komputer dapat membaca data yang telah diterima oleh receiver RF pada arduino tersebut dan pada komputer dapat dilihat data tersebut dengan serial monitor.

Pada tahap akhir, serial monitor yang sudah dapat diterima oleh komputer akan ditampilkan dalam bentuk GUI dengan software QT untuk menampilkan status normal atau bahaya.

1.1.1. Skematik Perangkat Keras

Gambar 3.1 Gambaran Skematik Perangkat Keras

Pada sistem diatas, terlihat skematik perangkat keras, yang pertama adalah rangkaian arduino yang dihubungkan dengan sensor gas MQ6 dan modem RF 433Mhz.

Sensor MQ6 membutuhkan input 5v dan ground yang dihubungkan dengan arduino. Dan memiliki output berupa data analog yang terhubung dengan analog input A0 pada arduino. Disini data dari sensor tersebut akan dikonversi dari analog ke digital oleh arduino.

Pada gambar kedua, terlihat rangkaian modul arduino dan modem RF Receiver. Modem RF Receiver ini digunakan untuk menerima sinyal dengan frekuensi 433Mhz. Rangkaian modem RF Receiver juga membutuhkan input 5v dan ground yang terhubung dengan arduino dan memiliki data ouput yang akan diterjemahkan oleh arduino yang terhubung dengan pin digital 7.

1.1. Pemilihan Perangkat Keras

3.1.1. Arduino Uno R3Pada sistem pendeteksi gas ini menggunakan arduino sebagai mikrokontolernya. Karena arduino adalah sebuah modul kit open source yang dapat dirancang dan memudahkan setiap orang untuk membuat atau mengembangkan perangkat elektronik yang dapat berinteraksi dengan bermacam-macam sensor serta pengendali lainnya.

Bahasa yang digunakan arduino adalah bahasa C, sehingga merupakan bahasa pemograman yang sudah umum, tidak seperti bahasa assembly yang relatif sulit.

Arduino adalah modul mikrokontroler buatan Italia, dapat digunakan oleh semua orang termasuk para peneliti dan orang awam. Arduino menggunakan bahasa pemograman yang sederhana dan mudah dimengerti dibandingan bahasa pemograman mikrokontroler yang lain. Arduino banyak mendukung dalam pembuatan perangkat keras apapun dan dapat diprogram sesuai keingingan. Karena arduino adalah open-source board.

Pada pendeteksi gas ini, dipilih arduino uno R3 karena sudah memiliki kualifikasi yang cukup untuk digunakan pada sistem ini. Disini digunakan serial to usb converter yang sudah onboard dengan arduino, yaitu dapat mengirim dan membaca data serial melalui port usb sebagai pengganti port RS232. Fitur ini sangat memudahkan transimi data yang digunakan.

Arduino uno R3 ini menggunakan mikrokontroler ATmega328 yang memiliki 14 pin I/O digital (6 pin diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 analog dan clock yang digunakan 16MHz (xtal), port usb, jack power supply, dan tombol reset.Arduino memiliki input 14 pin digital yang dapat berfungsi sebagai input dan output. Tegangan input yang dibutuhkan arduino adalah 5V, dan dapat menghasilkan atau menerima arus sebesar 40mA.

Gambar 3.2 Rangkaian Modul Arduino Uno R3http://arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf

1.1.1. Sensor MQ6

Nilai resistansi MQ6 dapat diubah sesuai dengan keinginan, untuk mencocokan perbedaan dari berbagai jenis dan konsentrasi gas. Jadi jika ingin menggunakan komponen ini, diusahakan untuk menyesuaikan sensitifitas dan mengkalibrasi sensor MQ6 dengan detektor gas lainnya. Ketika ukuran sensitifitas sudah akurat, maka titik alarm dapat dibuat dengan tepat untuk mendeteksi gas.

Sensor yang digunakan pada sistem ini adalah sensor MQ6, yaitu sensor yang dapat bereaksi terhadap kandungan gas LPG yang diantaranya adalah senyawa butana dan propana. sensor ini akan mengeluarkan data sehubungan gas LPG yang terdeteksinya.

sensor ini telah dipilih dan sangat cocok untuk diaplikasikan terhadap sistem pendeteksi gas LPG ini. Sensor MQ6 ini juga memiliki sensifitas yang tinggi dan waktu respon yang sangat cepat dalam mendeteksi gas LPG.

Sensor terdiri dari tabung keramik mikro berbahan AL2O3, lapisan sensitif SnO2(Tin Dioxide), elektroda pengukur dan kawat pemanas yang dibungkus dalam jaring besi dan plastik. Ketika molekul gas menyentuh permukaan lapisan sensitif SnO2 , maka satuan resistansi dari kawat pemanas (heater) akan mengecil sesuai dengan konsentrasi gas. Sebaliknya, jika konsentrasi gas menurun akan menyebabkan semakin tingginya resistansi kawat pemanas (heater) sehingga tegangan keluarannya akan menurun. Dengan demikian perubahan konsentrasi gas dapat mengubah nilai resistansi sensor dan juga akan mempengaruhi tegangan keluarannya juga, hal inilah yang dijadikan acuan bagi pendeteksian gas LPG. Gambar 3.3 Rangkaian Modul MQ-6http://elektrocode.com/?p=3541.1.2. RF modem

Sistem ini menggunakan RF modem sebagai transmisi data serial secara nirkabel antara transmitter dan receiver. Perangkat ini dapat digunakan untuk mengirim dan menerima data dari sensor gas MQ6 yang kemudian akan diterima oleh komputer. RF modem ini memiliki frekuensi 433mhz, yang artinya dapat saling berkomunikasi antar semua modem yang memiliki frekuensi yang sama.

Pada sistem ini menggunakan 2 buah transmitter yang masing-masing terhubung dengan sensor gas MQ6 yang dapat mengirimkan data yang telah terdeteksi oleh sensor gas tersebut dan 1 buah receiver yang terhubung dengan komputer server.Modem RF transmitter ini berbentuk PCB kecil yang mampu mentransmisikan gelombang radio dan gelombang modulasi yang membawa data. Modem RF ini dapat diimplementasikan bersama dengan mikrokontroler yang digunakan pada sistem ini yaitu arduino uno r3, yang dapat mentransfer data dari mikrokontroler untuk dipancarkan melalui RF modem transmitter ini.Modem RF ini cara kerjanya seperti perangkat radio frekuensi yang lain, kinerja modem RF ini bergantung kepada sejumlah faktor. Misalnya dengan meningkatkan kekuatan pemancar, maka jarak komunikasi akan bertambah lebih jauh. Namun ini juga akan menggunakan daya listrik yang lebih tinggi pada perangkat transmitter ini, yang dapat menyebabkan kinerja alat akan lebih menguras tenaga dan apabila perangkat menggunakan tenaga baterai. Dengan menggunakan daya pemancar lebih tinggi maka akan membuat sistem lebih rentan terkena gangguan dengan perangkat modem RF lainnya.

Pada range frekuensi 430-440Mhz adalah frekuensi yang digunakan oleh Organisasi Amatir Radio Indonesia (ORARI). ORARI adalah frekuensi radio 2 arah yang digunakan untuk kegiatan melatih diri saling berkomunikasi antar radio, tanpa bermaksud untuk komersial. Amatir radio ini digunakan untuk tujuan pribadi tanpa mendapatkan keuntungan serta mendapat izin resmi untuk mengoperasikan frekuensi radio tersebut.

Gambar 3.4 Skema Modem RF 433MhzPada bagian receiver juga dapat ditingkatkan sensitivitas untuk menerima sehingga akan meningkatkan jangkauan komunikasi yang efektif, tetapi juga dapat berpotensi menimbulkan kerusakan atas gangguan perangkat modem Rf lainnya. Kinerja sistem secara keseluruhan juga dapat ditingkatkan dengan menggunakan antena yang cocok pada setiap jalur komunikasi nya.

Jarak yang dapat dicapai dari modem RF ini dapat diukur pada keadaan ruangan terbuka tanpa gangguan apapun dan dapat juga dengan hambatan seperti dinding, lantai yang menyerap sinyal gelombang radio, microwave, router wifi, dan perangkat yang memiliki fruekensi lainnya. Sehingga jarak operasional yang dapat dicapai berkurang dari yang seharusnya.1.2. Perancangan Perangkat Lunak1.2.1. Diagram Alir Program Utama

Gambar 3.5 Diagram Alir Program UtamaPada saat mulai untuk pertama, akan dilakukan inisialisasi sensor gas MQ6, modem RF, dan Serial. Setelah proses inisialisasi selesai, maka arduino akan mendapat alamat sensor dan sensor gas mulai memberikan data tentang keadaan gas pada tempat tersebut. Kemudian arduino menerima data sensor gas dan melakukan pengecekan dengan mencocokan algoritma pada arduino tersebut yang menandakan bahwa data yang didapatkan dari sensor gas tersebut pada kondisi aman atau berbahaya.

Setelah arduino mendapatkan data dari sensor gas tersebut, arduino akan mengirim data melalui outputnya yang terdiri dari buzzer dan modem RF Transmitter. Jika arduino mendapatkan data sensor gas dalam keadaan berbahaya, maka output pada arduino yang merupakan buzzer akan berbunyi. Jika tidak berbahaya, arduino akan tetap melanjutkan pengiriman ke outputnya yang merupakan modem RF Transmitter.

Pada sisi lain, Arduino yang sudah terpasang dengan modem RF Receiver akan menerima data dari RF transmitter tersebut. Data yang diterima tersebut akan diterjemahkan oleh arduino sehingga data tersebut dapat dibaca oleh komputer yang sudah tersambung secara komunikasi serial dengan arduino.

Data yang telah diterima oleh komputer dapat juga ditampilkan dengan Gas Leak Monitor dengan tampilan GUI yang dapat memudahkan dalam pembacaan status kondisi pada sensor gas tersebut.1.1.1. Diagram Alir pada Gas Leak Monitor

Gambar 3.6 Diagram Alir pada Gas Leak MonitorGas Leak Monitor yang dibuat dengan QT ini menggunakan arduino yang terhubung dengan modem RF receiver dan hanya dapat menerima data dari modem RF receiver. pada program ini, pertama akan dilakukan inisialisasi modem RF, dan Serial. Setelah proses inisialisasi, maka modem RF receiver akan menerima data dari modem RF transmitter yang akan diteruskan kepada arduino. Selanjutnya arduino membaca data dari modem RF receiver,sehingga mendapatkan data dari sensor gas LPG.

Arduino akan memulai pengecekan dengan melihat data dari sensor gas LPG tersebut sedang normal atau berbahaya dengan algoritma yang sudah terprogram pada arduino tersebut. Setiap selang waktu yang telah ditentukan arduino akan memperbarui data yang telah didapat dari sensor gas LPG dan akan menampilkan status normal atau berbahaya pada Gas Leak Monitor sesuai dengan algoritma yang telah diprogram pada arduino.

Gambar 3.7 Tampilan Gas Leak MonitorPada gambar diatas adalah setelah arduino yang terhubung dengan modem RF receiver disambungkan secara komunikasi serial melalui port usb yang terdapat pada arduino dan komputer.Terlihat bahwa pada ruang 1 memiliki status dengan kotak berwarna netral, yaitu pada ruangan tersebut artinya tidak terdapat kebocoran gas LPG. Sebaliknya pada ruang 2 memiliki status dengan kotak berwarna merah, yaitu pada ruang tersebut artinya sedang terjadi kebocoran gas LPG.3.5 Rancang BangunDibawah ini adalah rancang bangun dari sistem pendeteksi kebocoran gas LPGDimensi perancangan adalah 12cm x 10cm x 5cm (P x L x T).

Gambar 3.8 Sketsa PerancanganInisialisasi Sensor

Inisialisasi Modem RF

Inisialisasi Serial

Baca alamat Sensor

Baca data serial sensor

Bahaya ?

Buzzer

nyala

ya

tidak

Mengirim data melalui modem RF (Tx)

Data diterima dengan modem RF (Rx)

Menampilkan data dengan aplikasi QT

Mulai

Inisialisasi Modem RF

Inisialisasi Serial

Mulai

Baca data modem RF (Rx)

Bahaya ?

Menampilkan kondisi pada Gas Leak Monitor

ya

tidak

15