40

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

Pengaturan Intensitas Sensor Gas dan Temperatur suhu merupakan hal yang

sangat penting dalam perancangan perangkat pendeteksi kebocoran Gas LPG, oleh

karena itu Perancangan meliputi Penyensoran Gas LPG dan Temperatur suhu yang

memperhatikan faktor-faktor yang berkaitan dalam perangkat pendeteksi kebocoran

Gas LPG.

Pemilihan Sensor dan mikrokontroller dalam perancangan alat ini

memberikan pengaruh yang cukup besar terhadap kulaitas alat. Sensor Gas LPG QM-

NG1 dan Temperatur LM35 memiliki banyak kelebihan dan kemudahan dalam

penggunaannya yang membuatnya menjadi pilihan yang tepat untuk aplikasi ini.

Pemilihan Arduino Uno sebagai sistem utama dalam pengontrolan alat ini telah

terintegrasi dengan microcontroller Atmega328 yang memiliki banyak fitur yang

dapat membuat user lebih mudah dalam melakukan pengolahan data.

Awal perancangan alat yang penulis buat ini memilik dua inputan sensor yaitu

sensor dan juga memiliki output berupa LCD 16x2, monitor , 2 buah fan, sirine,

rotary lamp dan Modem GSM Serial . Untuk fan penulis gunakan 2 buah fan masing-

masing memiliki spesifikasi 12V x 0,37A , 4,44W. Sirine menggunakan daya 20 W

dengan Arus 1.6 A , Rotary Lamp menggunakan daya 10W dengan arus 0.83 A, dan

Modem GSM Serial dalam sistem ini digunakan sebagai aktuator untuk mengirimkan

SMS ketika terjadi kebocoran Gas LPG Kepada User.

41

3.1 Rancangan Perangkat Keras

Dalam perancangan perangkat pendeteksi kebocoran Gas LPG ini, penulis

melakukan analisa terlebih dahulu terhadap pendeteksi kebocoran Gas LPG yang

sudah ada, berikut adalah tabel perbandingan antara pendeteksi kebocoran Gas LPG

yang sudah ada dan pendeteksi kebocoran Gas LPG yang penulis rancang.

Tabel 3.1 Sistem dari Harfiansyah Akbar

Fitur

Sensor TGS2610

Indikator LCD

Indikator LED

Aktuator SPEAKER

Tabel 3.2 Sistem dari eLsmart alaram LPG

Fitur

Sensor Sensor Gas LPG

Indikator Led

Aktuator Fan

Aktuator Speaker

42

Tabel 3.3 Perancangan Sistem yang dibuat

Fitur Keterangan

Sensor Suhu LM35

LM35 lebih ekonomis,serta

dalam fungsinya dapat

memantau keadaan suhu suatu

ruangan

Sensor Gas LPG QM-NG1 QM-NGI sensitifitas sensornya

lebih baik

SIRINE/ROTARY

LAMP Ada

Digunakan sebagai indikator

apabila terjadi kebocoran gas

LPG atau suhu diatas normal

Data Logger Ada Kita bisa melihat data history

kondisi suhu/tekanan gas

MONITOR PC Ada

Bisa memonitoring keadaan

ruangan yang di pasang sensor

dari ruangan lain dengan

komputer

43

Fan/Exhaust Ada

Menyedot Gas LPG untuk

memecah konsentrasi kepekatan

gas LPGserta menurunkan suhu

yang terlalu tinggi

Pengiriman SMS

Automatic

Ada

(GSM M1306B

Q2403A Serial)

Mengirim SMS apabila terjadi

indikasi kebocoran Gas LPG

kepad user

Pemutusan

Aliran Listrik

Otomatis di

Ruangan Tempat

Kebocoran Gas

Ada

Pemutusan Aliran Listrik di

ruangan di tempat terjadinya

kebocoran Gas LPG secara

otomatis

Dari sample produk yang sudah ada sebelumnya sistem yang dibuat bertujuan

untuk lebih mengembangkan dan membuat hal yang lebih inovatif dalam pembuatan

pendeteksi kebocoran Gas LPG.

Perangkat Pendeteksi Kebocoran Gas LPG ini dibuat menurut bagian -

perbagian. Setelah masing-masing bagian dibuat, maka langkah selanjutnya bagian-

bagian tersebut disusun menjadi satu unit berdasarkan fungsinya.

44

Diagram blok merupakan gambaraan dasar dari rangkaian sistem yang akan

dirancang. Setiap diagram blok mempunyai fungsi masing-masing. Adapun diagram

blok dari sistem yang akan dirancang adalah sebagai berikut:

Gambar 3.1 Blok Diagram System yang berjalan

Sistem utama pada perangkat pendeteksi kebocran gas LPG ini diatur oleh

Arduino yang didalamnya terintegrasi oleh mikrokontroller, Input mikrokontroller ini

dapat di peroleh dari sensor LM35 yang berfungsi sebgai sensor suhu, sedangkan

untuk sensor Gas LPG penulis menggunakan sensor QM-NG1 untuk mendapatkan

kepekatan Gas LPG yang terdeteksi. Data dari sensor tersebut akan ditampilkan

45

nilainya pada LCD dan Monitor Komputer serta data-data tersebut dapat tersimpan

secara otomatis dalam SD-CARD sebagai data logger sehingga jika kita ingin melihat

data-data yang terekam kita bisa mengakses SD-Card yang sudah terisi data tersebut.

Ketika Keadaan Suhu menjadi terlalu tinggi, dan telah mencapai batas diatas

normal atau kepekatan dari Gas LPG yang keluar karena bocor di suatu tempat

sudah melebihi ambang normal maka sistem aktuator yang sudah dirancang seperti

sirine , alarm, rotary lamp, dan fan/exhaust akan berjalan sampai suhu atau

kepekatan gas LPG kembali dalam keadaan normal, selain itu sistem modem GSM

akan mengirim SMS secara otomatis yang berisi peringatan kebocoran gas LPG atau

suhu ruangan diatas normal serta mengirim data nilai dari Kadar Gas LPG dan suhu

ke user, dan juga terdapat sistem pemutusan arus listrik secara otomatis di suatu

ruangan tersebut jika terjadi kebakaran ataupun kebocoran gas LPG yang sebelumnya

telah di konfigurasi panel kelistrikannya di ruangan tersebut dengan sistem

pendeteksi kebocoran gas ini. Selain itu kita juga dapat memonitoring kondisi

kepekatan dan suhu di ruangan yang telah dipasangi sensor ini melalui PC dengan

Serial Monitor yang didapat dari software arduino UNO .

Block diagram diatas terdapat dua sensor yang penulis gunakan untuk

mengukur suhu dan kepekatan Gas LPG juga terdapat beberapa fitur :

� Terdapat LCD yang berfungsi untuk menampilkan nilai dari temperautur

suhu dan persentasi kepekatan Gas LPG.

46

� Terdapat sistem Aktuator ketika terdeteksi nilai suhu diatas normal atau ppm

dari gas LPG yang bocor melebihi batas normal akan berjalan seperti sirine,

rotary lamp, alarm, dan fan sampai keadaan menjadi normal kembali.

� Terdapat modem GSM serial yang digunakan untuk mengirimkan SMS yang

berisikan peringatan dan data nilai keadaan suhu dan kepekatan gas LPG yang

bocor.

� Terdapat fitur data Logger yaitu fitur yang digunakan untuk menyimpan data-

data yang terinput dari sensor-sensor yang dipakai dan dapat disetting wktu

pencatatan datanya

� Terdapat Sistem monitoring suhu ruangan dan kepekatan dari kebocoran gas

LPG dengan PC

� Terdapat Sistem pemutusan Arus listrik Secara otomastis apabila terjadi

kebakaran ataupun kebocoran Gas LPG

47

3.1.1 Sketsa Perangkat Kebocoran Gas LPG

Gambar 3.2 Kotak Penempatan Board Sistem

Gambar 3.3 Rak Penempatan Kotak Alat dan Aktuator

48

Gambar 3.4 Sistem Alat Keseluruhan

Simulasi kelistrikan disuatu ruangan

untuk sistem pemutusan arus listtrik secara

otomatis

Kepala Sensor

49

3.1.2 Modul Pengontrolan

Penulis membuat sistem pengontrolan menggunakan sistem

Arduio UNO untuk mengontrol semua sistem yang terdapat pada alat

ini, sistem arduino UNO ini mencangkup pengontrolan

microcontroller, voltage regulator , LCD, Serial, sensor, dan

aktuator menjadi satu modul pengontrol.

3.1.2.1 Microcontroller ATMega328

Microcontroller ATMega328 produksi Atmel merupakan

microcontroller yang sudah memiliki banyak fitur terintegrasi

didalamnya. Selain itu microcontroller ini juga mudah ditemui

dipasaran dengan harga yang terjangkau. Karena pertimbangan

tersebut maka penulis memilih untuk menggunakan microcontroller

ATMega328 sebagai inti dari sistem. Sebagai sumber clock untuk

ATMega328, penulis memilih untuk menyandingkan microcontroller

ATMega328 dengan external clock sebesar 16 MHz dengan tujuan

nilai clock tersebut akan memberikan nilai kesalahan yang kecil ketika

digunakan dalam transmisi serial

Untuk mengatur tegangan referensi bagi ADC internal, penulis

menyertakan sebuah trimmer potensio yang dihubungkan pada pin

AREF microcontroller. Berikut adalah gambar dari skematik modul

microcontroller:

50

3.1.2.2 Modul Sensor

Modul sensor ini terdapat dua sensor yaitu Sensor suhu LM 35

dan QM-NG1 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi

untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk

tegangan. LM 35 memiliki sudah dikalibrasi dari pabrik, tidak

membutuhkan rangkaian yang rumit dalam penggunaannya serta

mudah didapatkan dengan harga yang terjangkau. Sensor ini hanya

membutuhkan 60 µA untuk beroperasi dan mempunyai akurasi 0.50C

dengan kemampuan untuk bekerja pada suhu -550C hingga 1500C.

Selain itu, dimodul juga terdapat sensor Gas LPG QM-NG1 yang

berfungsi untuk membaca kepekatan Gas LPG yang berada disekitar

Sensor tersebut, Kelebihan dari sensor ini adalah ouput yang

dihasilkan berupa Voltage Output. Sensor QM-NG1 adalah sensor gas

yang dapat diaplikasikan pada Arduino dapat mendeteksi gas yang

mengandung Propane , Metana dan Butane seperti Gas LPG.

Apabila gas tersebut terdeteksi, arduino akan mengaktifkan sistem

aktuator hingga keadaan gas LPG yang terdeteksi sudah menurun atau

kembali ke suhu normal, sensor ini mampu beroperasi pada suhu -

150C sampai 350C sensor ini bisa bertahan sampai 5 tahun. Sensor –

sensor ini akan terhubung dengan pin – pin input ADC yang ada pada

modul microcontroller. Berikut adalah gambar skematik mengenai

bagian microcontroller yang terhubung ke sensor

51

Gambar 3.7 pin sensor QM-NG1

Gambar 3.8 Konfigurasi Sensor QM-NG1 dengan Arduino UNO

3.1.2.3 Modul LCD ( liquid Crystal Display)

Penggunaan Modul LCD difungsikan untuk menampilkan

kondisi temperature dan kondisi ppm gas LPG pada saat itu. selain

bisa memuncul kan angka dan huruf lcd juga memunculkan symbol

52

yang menunjukan bahwa microcontroller tidak dalam kondisi hang .

Sehingga melalui LCD dapat diilihat kondisi saat itu juga. LCD

terhubung pada microcontroller ini menggunakan komunikasi data

I2C. I2C merupakan standar komunikasi dengan menggunakan 2

kabel dengan kecepatan yang cukup tingi maka antara IC yang satu

dengan yang lainnya dapat berkomunikasi dengan baik. Dengan

memanfaatkan jalur bus dan address yang bervariasi maka I2C

mampu mengalamati banyak device. Alasa menggunakan LCD dengan

komunikasi data I2C karena pin yang digunakan lebih sedikit,

sehingga pin yang digunakan lebih hemat.

Gambar 3.9 Konfigurasi LCD ke board Arduino UNO

53

Gambar 3.10 Skematik Modul LCD

3.1.2.4 Modul Serial

Modul serial yang sistem gunakan, menggunakan modul

serial rs232 to ttl, modul serial ini digunakan untuk mengirimkan

data-data dari inputan sensor yang di pakai ke modem GSM, sehingga

data-data tersebut dapat dikirim menggunakan SMS ke Handphone

User

mengkonversi RS232 ke TTL dan sebaliknya (TX dan RX). Ini

akan memungkinkan mikrokontroler untuk berkomunikasi dengan

komputer. Shifter SMD didukung dari aplikasi target dan dapat

berjalan pada tegangan apapun! Itu benar - kekuatan dewan di 5V dan

unit akan mengkonversi RS232 ke TTL 5V. Daya pada forum di 2.8V

dan dewan Shifter akan mengkonversi RS232 ke 2.8V CMOS TTL.

Termasuk LED indikator dua untuk TX dan RX. Berjalan dari 300bps

sampai 115200bps.[7].

54

Gambar 3.11 Schematic Modul Serial dengan RS232

Gambar 3.12 Modul Komunikasi Serial

3.1.2.5 Modul Voltage Regulator

Untuk memberikan suplai tegangan ke dalam modul

pengontrol, penulis menggunakan adaptor dengan output 12V.

Karena keseluruhan rangkaian modul pengontrol bekerja pada

tegangan 5V, maka penulis membuat rangkaian voltage regulator

5V agar supplai tegangan dari adaptor tidak merusak berbagai

komponen pada modul pengontrol. Berikut adalah skematik dari

rangkaian :

55

3.1.2.6 Modul SD-Card

Dalam sistem ini terdapat fitur data logger, yaitu fitur yang

berfungsi sebagai penyimpanan semua data-data kondisi dari suhu

rungan dan kondisi kepekatan gas LPG di ruangan yang sudah

dipasangi sensor,, data ini nantinya secara otomatis tersimpan di

dalam media penyimpanan SD-Card, Oleh karena fitur itulah

dibutuhkan Modul SD-Card yang gunanya sebagai slot SD-Card

memory yang akan terintegrasi dengan modul utama Arduino Uno

sehingga penulisan data –data yang di hasilkan dapat langsung

tersimpan dalam SD-Card, dan dalam sistem ini format data yang

tersimpan dalam bentuk .TXT

Gambar 3.14 Modul SD-Card

56

Gambar 3.15 Konfigurasi pemasangan SD-CARD pada Arduino

3.1.2.7 Modul Relay

Untuk mengatur aktuator seperti sirine, exhaust, dan rotary

lamp, dan Pemutusan aliran listrik secara otomatis penulis

menggunakan relay yang akan mengatur nyala dan matinya alat

tersebut berdasarkan perintah dari modul pengontrol. Untuk modul

relay ini, penulis memilih untuk menggunakan modul relay driver

yang dijual di pasaran. Relay ini terhubung pada Port Di Arduino

UNO. Berikut adalah skematik dari rangkaian relay yang penulis

gunakan :

57

Gambar 3.17 Skematik Modul Relay dan konfigurasinya

3.1.2.8 Real Time Clock (RTC)

RTC adalah jenis pewaktu yang bekerja berdasarkan waktu

yang sebenarnya atau dengan kata lain berdasarkan waktu yang ada

pada jam kita. Agar dapat berfungsi, pewaktu ini membutuhkan dua

parameter utama yang harus ditentukan, yaitu pada saat mulai (start)

dan pada saat berhenti (stop).

Dalam sistem yang di buat, fitur RTC sendiri sudah

terintegrasi dengan Arduino Uno dengan konfigurasi menggunakan

coding yang sudah dibuat. Device RTC yang kami gunakan ialah Real

Time Clock Module, modul ini yang dapat bekerja hingga 9 tahun

(secara teoritis 17 tahun) tanpa bantuan external power 5 volt. RTC

DS1307 ini diakses melalui protokol I2C.

58

Spesifikasi dari Modul RTC :

• Two wire I2C interface

• Hour : Minutes : Seconds AM/PM

• Setting waktu Day Month, Date - Year

• Akurasi penanggalan hingga tahun 2100

• Catu daya tambahan

• 1Hz output pin

Gambar 3.18 Modul Real Time Clock (RTC)

3.2 Rancangan Perangkat Lunak

Perangkat pendeteksi kebocoran gas LPG yang penulis buat ini

menggunakan 1 buah program yaitu pada pemrograman untuk

microcontroller menggunakan framework dari Arduino dan untuk sistem

monitoring keadaan pada PC menggunakan software Arduino juga karena

59

sudah emilki fitur Serial Monitor dalam fitur frame work nya . Untuk

flowchart program di microcontroller sebagai berikut

60

Flowchart sistem diatas dibagi menjadi 2 bagian yaitu dilihat dari sistem sensor gas

LPG dan sensor suhu LM35. Langkah pertama ialah inisialisasi data baik itu di sensor Gas

LPG maupun di sensor LM35, setelah itu untuk melakukan pembacaan sensor dibutuhkan

heater beberapa saat agar sensor bekerja dengan baik,setelah itu inputan data berupa data

analog akan masuk ke dalam sensor Gas LPG dan Sensor LM35 yang kemudian akan di ubah

ke dalam bit digital untuk di proses, setelah itu hasil yang telah dikonversi akan masuk ke

dalam pembanding ke parameter indikasi bahaya.

Hasil dari perbandingan terhadap parameter indikasi bahaya jika terjadi indikasi

bahaya keadaan akan tercetak di LCD dan data tersimpan ke data logger setelah itu

menjalankan sistem aktuator hingga keadaan suhu maupun kadar gas LPG di sekitar sensor

tersebut kembali nomal.