BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berkembangnya kemajuan teknologi
sekarang semakin memberikan kemudahan bagi kita untuk melakukan sesuatu
aktifitas tertentu. Salah satu kemajuan teknologi yang berkembang sangat pesat
pada masa sekarang ini adalah pada
bidang elektronika dan salah satu nya berupa rancang bangun sistem pengaman.
Berlatar belakang pada maraknya kejadian kebakaran yang disebabkan oleh banyak
faktor, dan yang sering terjadi karena kebocoran gas yang sewaktu-waktu bisa terjadi sesuatu yang tidak
diinginkan seperti kebakaran yang justru akan membahayakan manusia. Maka
didapat sebuah gagasan untuk membuat suatu rancang bangun sistem pengaman
kebakaran dan kebocoran gas. Kebakaran merupakan suatu kelalaian atau kesalahan
yang di akibatkan oleh manusia, yang di
sebabkan oleh beberapa faktor kesalahan misalnya, akibat puntung rokok, akibat
gas elpiji, akibat short pada rangkaian listrik yang menimbulkan bunga api dan merambat ke bahan lainnya dan lain- lainnya.
Semua hal diatas merupakan faktor utama yang mengakibatkan kejadian kebakaran
dan bisa terjadi di mana saja dan kapan saja. Maka untuk mencegah kebakaran dan
semua kerugian yang diakibatkan, penulis mendapat ide untuk membuat deteksi
kebakaran dan kebocoran gas otomatis berbasis suara dan pesan berupa
peringatan. Pada saat kebakaran terjadi maka secara otomatis sensor gas MQ-6
dan sensor api (Flame Sensor) akan
aktif dan arduino akan menyalakan buzzer sebagai alarm serta akan megirim peringatan berupa peringatan pesan
informasi pada LCD bahwa terjadi kebakaran atau kebocoran gas apabila salah
satu sensor aktif maupun pada saat kedua sensor aktif. Dan setelah sensor tersebut tidak aktif maka secara
otomatis semua outputnya akan berhenti bekerja yang menandakan bahwa kebakaran sudah dapat teratasi. Dengan
adanya deteksi kebakaran dan kebocoran gas otomatis ini, diharapkan
dapat mencegah dan menghentikan bencana kebakaran yang
disebabkan oleh adanya kebocoran gas. Berdasarkan latar belakang maka penulis
merancang Laporan Tugas Besar ini dengan judul “Pedeteksi Kebakaran dan
Kebocoran gas Berbasis Arduino ”.
1.2
Rumusan Masalah
1.
Bagaimana cara merancang dan membuat alat pendeteksi
kebakaran dan kebocoran gas menggunakan sensor gas MQ-6 dan sensor api (Flame Sensor) ?
2.
Bagaimana prinsip kerja dari sensor
MQ-6 dan Flame Sensor untuk
mendeteksi terjadinya kebakaran dan kebocoran gas ?
1.3
Tujuan
Adapun tujuan
dari pembuatan proposal Laporan Akhir ini adalah :
1.
Untuk mengetahui cara Merancang dan
membuat alat pendeteksi kebakaran
dan kebocoran gas dengan menggunakan sensor gas MQ-6 dan sensor api Flame (Flame Detector) dengan pesan atau
tampilan pada LCD sebagai peringatan.
2.
Mengetahui prinsip kerja dari
sensor gas MQ-6 dan sensor api (Flame
Sensor).
1.4
Manfaat
Manfaat yang
didapat dari laporan ini adalah:
1.
Prototype ini dapat diaplikasikan
untuk medeteksi terjadinya kebakaran dan kebocoran gas
2.
Dapat memudahkan pekerjaan manusia
dalam mengetahui terjadinya kebakaran
dan kebocoran gas .
3.
Meminimalisir terjadinya suatu
kebakaran besar yang diakibatkan oleh kebocoran gas.
BAB 2 PEMBAHASAN
2.1
Alat dan Bahan
1.
Sensor MQ-6
Sensor MQ-6 adalah sensor yang
digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara dan
output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas MQ-6 dapat langsung diatur
sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya. Sensor ini biasa digunakan untuk
mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat
dideteksi diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen,
smoke. Sensor ini sangat cocok di gunakan untuk alat emergensi sebagai deteksi
gas-gas, seperti deteksi kebocoran gas, deteksi asap untuk pencegahan kebakaran
dan lain lain.
Gambar 1 Sensor MQ-6
a.
Karakteristik
Sensor MQ-6 tersusun oleh senyawa
SnO2, dengan sifat daya konduksi rendah pada udara yang bersih, atau sifat
penghantar yang tidak baik. Sifat daya konduksi semakin naik jika konsentrasi
gas semakin tinggi di sekitar sensor gas.
b.
Spesifikasi:
1)
Kondisi Standar Bekerja
· Tegangan
Sirkuit(Vc) : 5V ± 0.1 AC atau DC
· Tegangan
Pemanasan(Vh) : 5V ± 0.1 AC atau DC
· Resistansi
Load(PL) : 20kΩ
· Konsumsi
Pemanasan(Ph) : kurang dari 750mw
2)
Kondisi Lingkungan
·
Suhu Penggunaan : -10℃ hingga 50℃
·
Suhu Penyimpanan : -20℃ hingga 70℃
·
Kelembapan Terkait : Kurang dari 95% Rh
·
Konsentrasi Oksigen : 21%(Kondisi
Standar) konsentrasi oksigen dapat
mempengaruhi sensitivitas
3) Karakteristik Sensitivitas
·
Resistansi Pengindraan(Rs) : 10KΩ- 60KΩ (1000ppm LPG )
·
Kondisi Standar Deteksi : Temp:
20℃±2℃ Vc:5V±0.1 Humidity: 65%±5%
Vh: 5V±0.1
·
Jangkauan Deteksi : 200-10000ppm
LPG , iso- butane,propane,LNG
·
Keluaran : analog (perubahan tegangan).
Sensor ini dapat mendeteksi
konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara dan keluarannya berupa tegangan
analog. Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai
10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari 20°C sampai 50°C
dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V .
c.
Prinsip Kerja
Sensor Asap MQ-2 berfungsi untuk
mendeteksi keberadaan gas mudah terbakar di udara. Pada dasarnya sensor ini
terdiri dari tabung aluminium yang dikelilingi oleh silikon dan di pusatnya ada
elektroda
yang terbuat dari aurum dimana ada elemen pemanasnya. Ketika terjadi proses pemanasan,
kumparan akan dipanaskan sehingga SnO2 keramik menjadi semikonduktor atau sebagai penghantar sehingga melepaskan
elektron dan ketika gas dideteksi oleh sensor dan mencapai aurum elektroda maka output sensor MQ-6 akan menghasilkan
tegangan analog. Sensor MQ-6 ini memiliki 6 buah masukan yang terdiri dari tiga
buah power supply (Vcc) sebasar +5 volt untuk mengaktifkan heater dan sensor,
Vss (Ground), dan pin keluaran dari sensor tersebut.
2. Sensor Api (Flame sensor)
Sensor Api adalah alat yang sensitif terhadap radiasi sinar
ultraviolet yang ditimbulkan oleh nyala api, tetapi detector ini tidak bereaksi
pada lampu ruangan, infra merah atau
sumber cahaya lain yang tidak ada hubungannya dengan nyala api (flame). Flame sensor memilki respons yang sangat cepat, perangkat ini dapat
mendeteksi percikan pada jarak hingga
8m dalam rangkaian uji coba yang kami
lakukan dan menghasilkan respon yang baik.
Gambar 2 Flame Sensor
a.
Karakteristik
1.
Tegangan operasi antara 3,3-5 Vdc.
2.
Terdapat 2 output yaitu digital output dan analog output yang berupa tegangan.
3.
Sudah terpackage dalam bentuk modul.
4.
Terdapat potensiometer sebagai pengatur sensitive
sensor dalam
mesensing.
b.
Spesifikasi
1.
Flame sensor ini sangat sensitive
terhadap infrared yang panjang
gelombang cahaya nya 760 – 1100 nm.
2.
Analog output (A0): Real-time
sinyal tegangan output pada tahan panas. Dengan pin Analog Output ini kita bisa
memperkirakan letak api karena pembacaan sensor ini yaitu 60 derajat. Dengan
memasang sensor secara parallel, kita bisa memperkirakan kira – kira posisi ap dimana, meskipun tidak
terlalu akurat.
3.
Digital output (D0) : jika suhu mencapai batas tertentu, output
akan tinggi dan rendah pada ambang sinyal disesuaikan melalui potensiometer.
Dengan pin Digital Output kita hanya bisa
tahu ada api atau tidak namun kita
tidak bisa mengetahui letak api.
4.
Tegangan input untuk pin Analog
adalah 5V dan jika menggunakan pin
digital bisa menggunakan tegangan 3.3V.
c.
Prinsip Kerja
Cara kerja
sensor ini yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi nyala api dengan menggunakan
metode optik. Pada sensor ini
menggunakan tranduser yang berupa
infrared (IR) sebagai sensing sensor. Tranduser ini digunakan untuk mendeteksi
akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu. Yang dimana
memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan
spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu.
3. Arduino Nano
Arduino Nano adalah salah satu papan
pengembangan mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung
penggunaan breadboard. Arduino Nano diciptakan dengan basis mikrokontroler
ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau ATmega 168 (untuk Arduino versi
2.x). Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan Arduino Duemilanove,
tetapi dalam paket yang berbeda. Arduino Nano tidak
menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack, dan
dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B. Arduino Nano dirancang dan
diproduksi oleh perusahaan Gravitech.
Gambar 3
Arduino Nano Depan
a.
Spesifikasi Arduino
Nano
Berikut
spesifikasi teknis dari Arduino Nano
|
Mikrokontroler
|
Atmel
ATmega168 atau ATmega328
|
|
Tegangan
Operasi
|
5V
|
|
Input
Voltage (disarankan)
|
7-12V
|
|
Input
Voltage (limit)
|
6-20V
|
|
Pin Digital
I/O
|
14 (6 pin digunakan sebagai output PWM)
|
|
Pins Input
Analog
|
8
|
|
Arus DC per
pin I/O
|
40 mA
|
|
Flash Memory
|
16KB (ATmega168) atau 32KB (ATmega328) 2KB digunakan oleh
Bootloader
|
|
SRAM
|
1 KB (ATmega168) atau 2 KB (ATmega328)
|
|
EEPROM
|
512 byte (ATmega168) atau 1KB (ATmega328)
|
|
Clock Speed
|
16 MHz
|
|
Ukuran
|
1.85cm x
4.3cm
|
a.
Sumber Daya
Arduino Nano dapat diaktifkan melalui
koneksi USB Mini-B, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan belum
teregulasi antara 6- 20 Volt yang dihubungkan melalui pin 30 atau
pin VIN, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan teregulasi
5 volt melalui pin 27 atau pin 5V. Sumber daya akan secara otomatis dipilih
dari sumber tegangan yang lebih tinggi.
Chip FTDI FT232L pada Arduino Nano akan aktif apabila memperoleh daya melalui
USB, ketika Arduino
Nano diberikan
daya dari luar (Non-USB) maka Chip FTDI tidak aktif dan
pin 3.3V pun tidak tersedia (tidak mengeluarkan tegangan), sedangkan LED TX dan
RX pun berkedip apabila pin digital 0 dan 1 berada pada posisi HIGH.
b.
Pemetaan pin
Dibawah ini pemetaan pin ATmega328 pada Arduino Nano
Gambar 5
Pemetaan pin ATmega328
|
Nomor Pin
|
Nama Pin
|
Nomor Pin
|
|
|
ATmega328
|
Arduino Nano
|
||
|
1
|
PD3 (PCINT19/OCB2B/INT1)
|
6
|
Digital Pin 3 (PWM)
|
|
2
|
PD4
(PCINT20/XCK/T0)
|
7
|
Digital Pin
4
|
|
3
|
GND
|
4 & 29
|
GND
|
|
4
|
VCC
|
27
|
VCC
|
|
5
|
GND
|
4 & 29
|
GND
|
|
6
|
VCC
|
27
|
VCC
|
|
7
|
PB6 (PCINT6/XTAL1/TOASC1)
|
-
|
-
|
|
8
|
PB7 (PCINT7/XTAL2/TOASC2)
|
-
|
-
|
|
9
|
PD5
(PCINT21/OC0B/T1)
|
8
|
Digital Pin 5 (PWM)
|
|
10
|
PD6 (PCINT22/OC0A/AIN0)
|
9
|
Digital Pin 6 (PWM)
|
|
11
|
PD7
(PCINT23/AIN1)
|
10
|
Digital Pin
7
|
|
12
|
PB0
(PCINT0/CLK0/ICP1)
|
11
|
Digital Pin
8
|
|
13
|
PB1
(PCINT1/OC1A)
|
13
|
Digital Pin 9 (PWM)
|
|
14
|
PB2
(PCINT2/SS/OC1B)
|
13
|
Digital Pin 10 (PWM - SS)
|
|
15
|
PB3 (PCINT3/OC2A/MOSI)
|
14
|
Digital Pin 11 (PWM - MOSI)
|
|
16
|
PB4
(PCINT4/MISO)
|
15
|
Digital Pin 12 (MISO)
|
|
17
|
PB5
(PCINT5/SCK)
|
16
|
Digital Pin 13 (SCK)
|
|
18
|
AVCC
|
27
|
VCC
|
|
19
|
ADC6
|
25
|
Analog Input
6
|
|
20
|
AREF
|
18
|
AREF
|
|
21
|
GND
|
4 & 29
|
GND
|
|
22
|
ADC7
|
26
|
Analog Input
7
|
|
23
|
PC0
(PCINT8/ADC0)
|
19
|
Analog Input
0
|
|
24
|
PC1
(PCINT9/ADC1)
|
20
|
Analog Input
1
|
|
25
|
PC2
(PCINT10/ADC2)
|
21
|
Analog Input
2
|
|
26
|
PC3
(PCINT11/ADC3)
|
22
|
Analog Input
3
|
|
27
|
PC4 (PCINT12/ADC4/SDA)
|
24
|
Analog Input 4 (SDA)
|
|
28
|
PC5
(PCINT13/ADC5/SCL)
|
25
|
Analog Input 5 (SCL)
|
|
29
|
PC6
(PCINT14/RESET)
|
28 & 3
|
RESET
|
|
30
|
PD0
(PCINT16/RXD)
|
2
|
Digital Pin 0 (RX)
|
|
31
|
PD1
(PCINT17/TXD)
|
1
|
Digital Pin 1 (TX)
|
|
32
|
PD2
(PCINT18/INT0)
|
5
|
Digital Pin
2
|
Gambar 6 Pin Layout Arduino Nano
c.
Memory
ATmega168
memiliki 16 KB flash memory untuk menyimpan kode (2 KB digunakan untuk
bootloader); Sedangkan ATmega328 memiliki flash memory sebesar 32 KB, (juga
dengan 2 KB digunakan untuk bootloader). ATmega168 memiliki 1 KB memory pada
SRAM dan 512 byte pada EEPROM (yang
dapat dibaca dan ditulis dengan perpustakaan EEPROM); Sedangkan ATmega328
memiliki 2 KB memory pada SRAM dan 1 KB pada EEPROM
d.
Input dan Output
Masing-masing
dari 14 pin digital pada Arduino Nano dapat digunakan sebagai input atau
output, dengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead().
Semua pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau
menerima arus maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (yang
terputus secara default) sebesar 20-50 KOhm. Selain itu beberapa pin memiliki
fungsi khusus, yaitu:
·
Serial : 0 (RX) dan 1 (TX).
Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung ke pin yang
sesuai dari chip FTDI USB-to-TTL Serial
·
External Interrupt (Interupsi
Eksternal): Pin 2 dan pin 3 ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang
rendah, meningkat atau menurun, atau perubahan
nilai
·
PWM : Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM
8-bit dengan fungsi analogWrite(). Jika pada jenis papan berukuran lebih besar (misal: Arduino
Uno), pin PWM ini diberi
simbol tilde atau “~” sedangkan pada Arduino Nano diberi tanda titik atau strip
·
SPI : Pin 10 (SS), 11
(MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI. Sebenarnya
komunikasi SPI ini tersedia pada hardware, tapi untuk saat belum didukung dalam
bahasa Arduino.
·
LED : Pin 13. Tersedia
secara built-in pada papan Arduino Nano. LED terhubung ke pin digital 13.
Ketika pin diset bernilai HIGH, maka LED menyala, dan ketika pin diset bernilai
LOW, maka LED padam.
Arduino Nano
memiliki 8 pin sebagai input analog, diberi label A0 sampai dengan A7, yang masing-masing menyediakan resolusi 10
bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default pin ini dapat diukur/diatur
dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik
jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan fungsi analogReference().
Pin Analog 6 dan 7 tidak dapat digunakan sebagai pin digital. Selain itu juga, beberapa pin memiliki fungsi yang
dikhususkan, yaitu:
·
2C : Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL). Yang mendukung komunikasi I2C (TWI) menggunakan
perpustakaan Wire. Masih ada beberapa pin lainnya pada Arduino Nano, yaitu:
·
AREF : Referensi tegangan
untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference().
·
RESET : Jalur LOW ini
digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya
digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield
yang menghalangi papan utama
Ø Listing Program
#include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd (0x27,
16, 2); int buzzer = 2;
intmerah = 4;
intkuning = 8;
inthijau = 12;
intflame_sensor
= 3; intflame_detected; intgas_sensor = 5; intgas_detected;
void setup()
{
lcd.begin();
Serial.begin(9600); pinMode(buzzer, OUTPUT); pinMode(merah, OUTPUT);
pinMode(kuning, OUTPUT); pinMode(hijau, OUTPUT);
pinMode(flame_sensor,
INPUT); pinMode(gas_sensor, INPUT);
}
void loop()
{
flame_detected = digitalRead(flame_sensor); gas_detected =
digitalRead(gas_sensor);
if ((flame_detected
== 0)&&(gas_detected == 0))
{
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0); lcd.print("BAHAYA!"); lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("ADA API DAN GAS!");
digitalWrite(buzzer,
HIGH); digitalWrite(merah, HIGH); delay(100); digitalWrite(merah, LOW);
digitalWrite(buzzer, LOW); delay(100);
}
else if
((flame_detected == 0)&&(gas_detected == 1)||(flame_detected ==
1)&&(gas_detected == 0))
{
if ((flame_detected
== 0)&&(gas_detected == 1))
{
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0); lcd.print("BAHAYA!"); lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("ADA API!");
}
else
{
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0); lcd.print("BAHAYA!"); lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("ADA GAS!");
}
digitalWrite(buzzer,
HIGH); digitalWrite(kuning, HIGH); delay(200); digitalWrite(buzzer, LOW);
digitalWrite(kuning, LOW); delay(200);
}
else
{
digitalWrite(hijau,
HIGH); delay(200); digitalWrite(hijau,LOW); lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("KONDISI AMAN!");
}
}
0 komentar:
Posting Komentar