Desain Alat Deteksi Kebocoran Gas LPG (Butana) Berbasis ATmega328 Dengan Monitoring Android

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi teori – teori yang berkaitan dengan komponen yang
digunakan dalam seluruh unit perancangan alat ini.
2.1. Gas LPG (Butana)
2.1.1. Gas Butana
Butana adalah gas dengan rumus C4H10 yang merupakan alkana dengan
empat atom karbon (CH3CH2CH2CH3) dikelilingi oleh atom hidrogen sepuluh
untuk membentuk garis lurus. Istilah ini bisa merujuk ke salah satu dari dua
isomer struktural atau campuran dari mereka dalam nomenklatur IUPAC,
bagaimanapun butana hanya merujuk pada isomer n-butana bercabang yang satu
lainnya disebut "metilpropana" atau isobutana. Butana sangat mudah terbakar,
tidak berwarna, dan merupakan gas yang mudah dicairkan. Nama butana
diturunkan dari nama asam butirat. Gas butana adalah komponen gas dari gas
alam, butana juga dapat diproduksi dari minyak mentah, tetapi dalam jumlah yang
jauh lebih kecil. Hal ini sering ditambahkan ke bensin biasa untuk meningkatkan
kinerjanya tanpa menciptakan produk yang sangat volatile. Butana lebih ringan,
menunjukkan reservoir butana cair. Penggunaan paling umum dari butana adalah
bahan bakar yang lebih ringan.

Gambar 2.1. Bentuk diagram kerangka (1) bentuk struktur (2) dan bentuk

molekul (3)
6
Universitas Sumatera Utara

7

Identitas dan sifat dari butana yaitu sebagai berikut :
 Nomor CAS : 106-97-8

 Massa molar : 58.12 g mol−1

 Penampilan

 Densitas

: Gas tidak berwarna
: 2.48 kg/m3, gas (15 °C, 1 atm)

 600 kg/m3, cairan (0 °C, 1 atm)

 Titik lebur : −138.4 °C (135.4 K)
 Titik didih : −0.5 °C (272.6 K)

 Kelarutan dalam air : 6.1 mg/100 ml (20 °C)
Gas butana juga dijual sebagai bahan bakar untuk keperluan memasak dan
berkemah bertenaga gas. Propana dapat memberikan lebih banyak energi, tapi
butana memiliki properti tertentu yang membuatnya ideal untuk penyimpanan:
ketika dikompresi, menjadi cairan sangat cepat. Setelah dilepaskan ke udara,
namun, bereaksi dengan sumber pengapian menjadi gas yang sangat mudah
terbakar. Tidak seperti beberapa turunan gas alam lainnya, gas hanya melepaskan
karbon dioksida sebagai produk limbah, bukan karbon monoksida. Hal ini disebut
sebagai LPG ketika menyatu dengan hidrokarbon lainnya dan propana.

Gambar 2.2. Gas butana dalam kaleng

Universitas Sumatera Utara

8

Butana sangat berguna untuk industri otomotif sebagai fasilitator mesin

pembakaran internal. Selama proses cracking uap, butana digunakan sebagai
bahan baku untuk basis manufaktur petrokimia. Gas ini juga digunakan dalam
pendinginan dan pemanasan sistem dan sebagai bahan bakar untuk pemantik
rokok dan selanjutnya sebagai propelan dalam semprotan aerosol, deodoran
adalah contoh dari sebuah semprot aerosol.
Bentuk yang sangat murni dari butana terutama isobutana, dapat
digunakan sebagai pendingin dan sebagian besar telah menggantikan lapisan ozon
depleting halomethanes, misalnya dalam lemari pendingin dan freezer rumah
tangga. Hal ini terutama karena konsentrasi butana tidak cukup tinggi untuk
menciptakan kombinasi yang mudah terbakar dengan udara di dalam ruangan.
Sistem operasi tekanan lebih rendah dari butana untuk halomethanes seperti R-12,
sehingga R-12 sistem seperti dalam sistem pengkondisian udara otomotif, bila
dikonversi ke butana tidak akan berfungsi secara optimal.
Menghirup langsung dari butana dapat menyebabkan sesak napas jika
konsentrasi melebihi ambang batas keselamatan. Terlepas dari ini, dapat
menyebabkan narkosis ditandai dengan pusing dan rasa mabuk. Hal ini juga dapat
hadir dengan gejala euforia dan kantuk. Hal ini jarang terjadi, tetapi orang yang
menghirup butana ditemukan untuk publik mengungkapkan kebahagiaan tidak
berdasar dengan gerak tubuh lengan dan kaki. Butana juga dapat menyebabkan
aritmia dan jantung.

Butana

adalah

zat

yang

mudah

menguap

yang

paling

sering

disalahgunakan di Inggris, dan merupakan penyebab 52% dari "pelarut terkait"
kematian pada tahun 2000. Jika butana sengaja disemprotkan ke dalam

Universitas Sumatera Utara

9

tenggorokan,

dapat

menyebabkan

laryngospasm

dengan

mendinginkan

tenggorokan segera untuk di bawah 20 derajat celcius, yang mengancam jiwa.
Kertas "Emisi nitrogen dioksida dari pemanas gas butana dan ruangan
kompor" dari American Journal of Applied Sciences, menunjukkan bahwa

nitrogen dioksida gas beracun, hasil dari pembakaran gas butana dan merupakan
bahaya kesehatan manusia dari pemanas rumah dan kompor.

2.1.2. Gas LPG
LPG singkatan bahasa Inggris; LPG (liquified petroleum gas) atau secara
harafiah adalah gas minyak bumi yang dicairkan pada tekanan dan suhu rendah.
LPG adalah campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas
alam. Dengan menambah tekanan dan menurunkan suhunya, gas berubah menjadi
cair. Unsur - unsur hidrokarbon yang digunakan diantaranya adalah propana
(C3H8), butana (C4H10) atau campuran butana da propana yang perbandingan
campurannya adalah propana 30 % dan butana 70 %. LPG juga mengandung
hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil, misalnya etana (C2H6) dan pentana
(C5H12). Spesifikasi masing-masing LPG tercantum dalam keputusan Direktur
Jendral Minyak dan Gas Bumi Nomor: 25K/36/DDJM/1990. LPG yang
dipasarkan Pertamina adalah LPG campuran yang sekarang tersebar luas di
masyrakat untuk kepentingan dapur, industri dan transportasi.
Gas LPG mempunyai sifat yang sangat berbahaya karena mudah terbakar
dan mudah meledak. Untuk menanggulangi bahaya tersebut, biasanya LPG yang
diedarkan dipasaran dilengkapi oleh zat odor berupa ethyl mercaptanei yang
berbau menyengat, tidak beracun tapi jika terhirup lebih dari 1.000 ppm atau 0.1%

(100%=1.000.000 ppm) akan menyebabkan mengantuk, mimpi kemudian

Universitas Sumatera Utara

10

meninggal. Meskipun sudah dilengkapi oleh zat odor yang berbau menyengat,
pengguna seringkali tidak berhati-hati dan kurang waspada dalam menggunakan
bahan bakar LPG sebagai bahan bakar rumah tangga. Hai ini mengakibatkan
sering terjadinya kebakaran yang diakibatkan oleh kebocoran LPG yang
digunakan untuk bahan bakar kompor gas. LPG agar terbakar atau meledak harus
terdapat/memenuhi 3 unsur yaitu:
1. Hydrocarbon (BBM atau BBG)
2. Oxigen (Terdapat dalam udara yang kita hirup untuk bernafas)
3. Panas (Korek api, pematik, loncatan bunga api, elektrik statis dll.)
Ketiga unsur ini yang disebut: Segitiga Api.

Gambar 2.3. Segitiga Api
Jika ketiga unsur dari segitiga ledak terpenuhi maka akan terjadi ledakan,
namun ledakan Tabung 3kg tidak seperti bom atau granat karena disamping isi

(volume) sedikit juga tabung yang dikonstruksi bentuk silinder sangat kuat karena
gaya dorongnya saling menghilangkan. Harus diingat bahwa tabung akan meledak
pada saat kosong artinya tabung pernah bertekanan dibawah tekanan 1 atm
sehingga volume campuran yang meledak sangat sedikit.
Menurut Undang Undang Uap (Stoom Ordonnantie) 1930 yang masih
berlaku sampai sekarang dan belum pernah direvisi, pasal 1 ayat 1, bahwa: Bejana
atau tabung yang bertekanan > 1 Atmosfir (atm) harus mendapat izin dan
pengawasan oleh Negara / Pemerintah. Dalam kondisi atmosfer, LPG akan

Universitas Sumatera Utara

11

berbentuk gas. Volume LPG dalam bentuk cair lebih kecil dibandingkan dalam
bentuk gas untuk berat yang sama. Karena itu LPG dipasarkan dalam bentuk cair
dalam tabung-tabung logam bertekanan. Untuk memungkinkan terjadinya
ekspansi panas (thermal expansion) dari cairan yang dikandungnya, tabung LPG
tidak diisi secara penuh, hanya sekitar 80-85% dari kapasitasnya % dan juga tidak
boleh kosong sama sekali karena secara teoritis dapat meledak sendiri, Walaupun
peristiwa ledakan yang sesuai teori ini kemungkinannya satu kali diantara sejuta,

tapi pemakainya puluhan juta. Rasio antara volume gas bila menguap dengan gas
dalam keadaan cair bervariasi tergantung komposisi, tekanan dan temperatur,
tetapi biasaya sekitar 250:1. Tekanan di mana LPG berbentuk cair, dinamakan
tekanan uap-nya, juga bervariasi tergantung komposisi dan temperatur; sebagai
contoh, dibutuhkan tekanan sekitar 220 kPa (2.2 bar) bagi butana murni pada 20
°C (68 °F) agar mencair, dan sekitar 2.2 MPa (22 bar) bagi propana murni pada 55
°C (131 °F).
Konsentrasi Gas LPG akan sangat berbahaya utamanya jika tidak ada
angin yang menghembusnya ke udara luar. Gas LPG ini akan merambat dilantai
karena lebih berat dari udara, sehingga kadang kala tidak terhembus oleh angin
atau exhaust fan atau tidak terhisap oleh cerobong di atas tungku dapur.
Kebocoran gas LPG yang merambat di lantai kadang kala belum tercium orang
yang sedang berdiri sehingga, setelah tercium berarti gas yang ada sudah setinggi
hidung orang yang menciumnya.Volume Gas bisa aja tanpa diduga telah
terakumulasi dan berada pada campuran yang dapat meledak. Campuran gas LPG
terhadap udara sampai dengan 1.8% walaupun tersulut atau dibakar dengan
pematik api tidak akan terjadi ledakan atau menyala. Tetapi pada kandungan gas

Universitas Sumatera Utara

12

diantara 1.8% — 10% akan meledak sangat dahsyat jika ada sumber api atau dari
elektrik statis. Pada kandungan LPG > 10% hanya akan menyala saja.
Ledakan LPG pada kandungan 1.8% —- 10% termasuk kategori sempurna
sehingga

sangat

dahsyat

daya hancurnya berlangsung secara berantai,

kekuatannya tergantung dari jumlah campuran yang meledak. Pada saat meledak
seluruh oksigen yang ada didaerah itu akan terpakai habis dan menjadi hampa
udara, sehingga jika ada orang didaerah sekitarnya disamping mendapat luka
bakar juga akan kesulitan bernafas. Bangunan sekitarnya akan porak poranda
dilanda oleh udara yang bolak balik. LPG yang meledak pada kandungan 1.8% s/d
10% ini hakekatnya tidak diikuti oleh kebakaran. Kalau disusul oleh kebakaran
berarti kandungan gas sudah > 10 % menyala saja (flammable) bukan ledakan.

Bejana atau tabung seperti kapal-kapal tanker atau mobil-mobil tangki
sampai dengan tabung-tabung yang ukuran kecil dapat meledak sendiri, karena
sesuai dengan teori segitiga ledak. Teori ini berlaku bagi bejana atau tabung yang
dalam keadaan kosong karena dapat mengandung unsur-unsur yang dapat
mengakibatkan ledakan yaitu ada campuran gas (hidrokarbon) dan udara (oksigin)
serta ada pemicunya (elektrik statis).

2.2. Mikrokontroler ATmega328
ATMega328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai
arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer ) yang dimana setiap proses
eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set
Computer ). Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:

 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus
clock.

Universitas Sumatera Utara

13
 32 x 8-bit register serba guna.
 Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader .
 Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only
Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent

karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya
dimatikan.
 Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
 Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width
Modulation) output.

 Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu
memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat
memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori
program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi
dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep
inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap
satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung
operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus.
6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang
memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X
(gabungan R26 dan R27), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z (

Universitas Sumatera Utara

14

gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit.
Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit.
Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan
dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini
digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/
Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya.
Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.
2.2.1. Konfigurasi Pin ATmega328

Gambar 2.4. Konfigurasi Pin ATmega328
ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan
PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat
difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal
lainnya.
1. Port B
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.
Selain itu Port B juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.

Universitas Sumatera Utara

15

a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai
keluaran PWM (Pulse Width Modulation).
c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur
komunikasi SPI.
d. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber
clock external untuk timer.
f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama
mikrokontroler.

2. Port C
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output
digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.
a. ADC6 channel (PC0, PC1, PC2, PC3, PC4, PC5) dengan resolusi sebesar
10 bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa
tegangan analog menjadi data digital
b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada
PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain
yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas,
accelerometer nunchuck.

3. Port D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat
difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga
memiliki fungsi alternatif dibawah ini.

Universitas Sumatera Utara

16

a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan
level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial,
sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk
menerima data serial.
b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai
interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari
program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi
hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan
menjalankan program interupsi.
c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART,
namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu
membutuhkan external clock.
d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan
timer 0.
e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog
comparator.
2.3. Arduino Uno
Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328.
Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai
output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power,
kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikrokontroller;
dapat dikoneksikan dengan computer menggunakan kabel USB.

Universitas Sumatera Utara

17

Gambar 2.5. Board Arduino ATmega328
Arduino adalah merupakan sebuah board minimum system mikrokontroler
yang bersifat open source. Didalam rangkaian board arduino terdapat
mikrokontroler AVR seri ATmega328 yang merupakan produk dari Atmel.
Arduino memiliki kelebihan tersendiri disbanding board mikrokontroler yang lain
selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa pemrogramanya
sendiri yang berupa bahasa C. Selain itu dalam board arduino sendiri sudah
terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan kita ketika kita
memprogram mikrokontroler didalam arduino. Sedangkan pada kebanyakan
board mikrokontroler yang lain yang masih membutuhkan rangkaian loader
terpisah untuk memasukkan program ketika kita memprogram mikrokontroler.
Port USB tersebut selain untuk loader ketika memprogram, bisa juga difungsikan
sebagai port komunikasi serial.
Arduino menyediakan 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin input analog dan
14 pin digital input/output. Untuk 6 pin analog sendiri bisa juga difungsikan
sebagai output digital jika diperlukan output digital tambahan selain 14 pin yang
sudah tersedia. Untuk mengubah pin analog menjadi digital cukup mengubah
konfigurasi pin pada program. Dalam board kita bisa lihat pin digital diberi

Universitas Sumatera Utara

18

keterangan 0-13, jadi untuk menggunakan pin analog menjadi output digital, pin
analog yang pada keterangan board 0-5 kita ubah menjadi pin 14-19. Dengan kata
lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16.
Sifat open source arduino juga banyak memberikan keuntungan tersendiri
untuk kita dalam menggunakan board ini, karena dengan sifat open source
komponen yang kita pakai tidak hanya tergantung pada satu merek, namun
memungkinkan kita bisa memakai semua komponen yang ada dipasaran. Bahasa
pemrograman arduino merupakan bahasa C yang sudah disederhanakan syntax
bahasa pemrogramannya sehingga mempermudah kita dalam mempelajari dan
mendalami mikrokontroller. Berikut ini adalah konfigurasi dari arduino
duemilanove 328:


Mikronkontroler ATmega328



Beroperasi pada tegangan 5V



Tegangan input (rekomendasi) 7 - 12V



Batas tegangan input 6 - 20V



Pin digital input/output 14 (6 mendukung output PWM)



Pin analog input 6



Arus pin per input/output 40 mA



Arus untuk pin 3.3V adalah 50 mA



Flash Memory 32 KB (ATmega328) yang mana 2 KB digunakan oleh
bootloader



SRAM 2 KB (ATmega328)



EEPROM 1KB (ATmega328)



Kecepatan clock 16 MHz

Universitas Sumatera Utara

19
 Power
Arduino dapat diberikan power melalui koneksi USB atau power supply.
Powernya diselek secara otomatis. Power supply dapat menggunakan adaptor DC
atau baterai. Adaptor dapat dikoneksikan dengan mencolok jack adaptor pada
koneksi port input supply. Board arduino dapat dioperasikan menggunakan supply
dari luar sebesar 6 - 20 volt. Jika supply kurang dari 7V, kadangkala pin 5V akan
menyuplai kurang dari 5 volt dan board bisa menjadi tidak stabil. Jika
menggunakan lebih dari 12 V, tegangan di regulator bisa menjadi sangat panas
dan menyebabkan kerusakan pada board. Rekomendasi tegangan ada pada 7
sampai 12 volt. Penjelasan pada pin power adalah sebagai berikut :
 Memori
ATmega328 memiliki 32 KB flash memori untuk menyimpan kode, juga 2
KB yang digunakan untuk bootloader. ATmega328 memiliki 2 KB untuk SRAM
dan 1 KB untuk EEPROM.
 Input dan Output
Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan sebagai input atau
output,

menggunakan

fungsi

pinMode(),

digitalWrite(),

dan

digitalRead(). Input/output dioperasikan pada 5 volt. Setiap pin dapat
menghasilkan atau menerima maximum 40 mA dan memiliki internal
pull-up resistor (disconnected oleh default) 20-50 KOhms. Beberapa pin
memiliki fungsi sebagai berikut :


Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang
koresponding dari USB FTDI ke TTL chip serial.

Universitas Sumatera Utara

20


Interupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk
trigger sebuah interap pada low value, rising atau falling edge, atau
perubahan nilai.


PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output PWM
dengan fungsi analog Write ().



SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mensuport
komunikasi SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang
tidak termasuk pada bahasa arduino.



LED: 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13.
Ketika pin bernilai HIGH, LED hidup, ketika pin LOW, LED mati.

2.4. Sensor MQ-6
Sensor

MQ-6

merupakan

modul

sensor

yang

cukup

mudah

penggunaannya. Sensor ini sangat cocok untuk mendeteksi kadar gas LPG,
isobutana, propana dan LNG dalam udara dan cocok digunakan untuk aplikasi
pendeteksian serta penanggulangan kebocoran gas pada lingkungan rumah tangga
maupun industri dengan jangkauan pendeteksianya mulai dari 10 ppm sampai
10.000 ppm (part per million). Sensor gas MQ-6 ini mempunyai sensitivitas yang
kecil terhadap zat alcohol dan asap rokok.
Sensor gas MQ-6 yang digunakan merupakan sensor dengan lapisan
semikonduktor logam oksida yang terbentuk diatas sebuah substrat alumina pada
sebuah sensing chip bersama dengan sebuah pemanas yang terintegrasi. Sensor ini
bekerja berdasarkan perubahan resistansinya terhadap gas-gas tertentu termasuk
LPG. Sensor MQ-6 juga peka terhadap perubahan suhu maupun humiditas

Universitas Sumatera Utara

21

sehingga perlu dilakukan kompensasi dengan menggunakan sensor suhu dan
kelembaban.

Gambar 2.6. Sensor MQ-6
Sensor ini memiliki sensitivitas yang tinggi dan waktu respon yang cepat.
Output sensor berupa resistansi analog. Rangkaian driver pun sangat sederhana,
yang dibutuhkan hanya suplai daya 5V untuk heater coil, dan menghubungkan
output ke ADC. Material sensor gas MQ-6 adalah yaitu tin dioxide (SnO2). MQ-6
memiliki 6 pin, 4 pin yang digunakan untuk mengambil sinyal dan 2 pin
digunakan untuk memberikan pemanasan material sensor.

2.4.1. Spesifikasi MQ-6

Gambar 2.7. MQ-6 LPG Sensor Konfigurasi A dan B
A. Kondisi Standar Bekerja
1.

Tegangan Sirkuit(Vc) : 5V ± 0.1 AC atau DC

2.

Tegangan Pemanasan(Vh) : 5V ± 0.1 AC atau DC

3.

Resistansi Load(PL) : 20kΩ

4.

Konsumsi Pemanasan(Ph) : kurang dari 750mw

Universitas Sumatera Utara

22

B. Kondisi Lingkungan
1.

Suhu Penggunaan : -10

2.

Suhu Penyimpanan : -20

3.

Kelembapan Terkait : Kurang dari 95% Rh

4.

Konsentrasi Oksigen : 21%(Kondisi Standar) konsentrasi oksigen dapat

hingga 50
hingga 70

mempengaruhi sensitivitas

2.4.2. Karakteristik Sensitivitas MQ-6
1.

Resistansi Pengindraan(Rs) : 10KΩ - 60KΩ (1000 ppm LPG )

2.

Kondisi Standar Deteksi : Temp: 20 ±2
Vc:5V ± 0.1 Humidity: 65 % ± 5 % Vh: 5V ± 0.1

3.

Jangkauan Deteksi : 200-10000ppm LPG , iso-butane,propane,LNG.
Nilai resistansi MQ-6 adalah perbedaan untuk berbagai jenis dan berbagai

konsentrasi gas. Jadi, Bila menggunakan komponen ini, penyesuaian sensitivitas
sangat diperlukan. Disarankan untuk mengkalibrasi detektor untuk 1000ppm
konsentrasi LPG di udara dan menggunakan nilai resistansi beban (RL) sekitar
20KΩ (10KΩ sampai 47KΩ). Ketika akurat mengukur, titik alarm yang tepat
untuk detektor gas harus ditentukan setelah mempertimbangkan pengaruh suhu
dan kelembaban.

2.4.3. Prinsip Kerja MQ-6
Sensor terdiri dari tabung keramik mikro berbahan AL2O3, lapisan sensitif
SnO2 (Tin Dioxide), elektroda pengukur dan kawat pemanas yang dibungkus
dalam jaris besi dan plastik. Ketika molekul gas menyentuh permukaan lapisan
sensitif SnO2, maka satuan resistansi dari kawat pemanas (heater) akan mengecil

Universitas Sumatera Utara

23

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.

2.5. Bluetooth
Bluetooth adalah sebuah teknologi komunikasi wireless (tanpa kabel) yang
beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz unlicensed ISM (Industrial, Scientific
and Medical) dengan menggunakan sebuah frequency hopping tranceiver yang
mampu menyediakan layanan komunikasi data dan suara secara real-time antara
host-host bluetooth dengan jarak jangkauan layanan yang terbatas. Teknologi ini
memungkinkan komunikasi antara komputer satu dengan computer lainnya tanpa
menggunakan kabel (wireless) sehingga memungkinkan komputer kita dapat
saling berkomunikasi dimananapun kita berada selama masih berada dalam range/
jarak dari pemancar frekuensi tersebut.
Bluetooth sendiri dapat berupa card yang bentuk dan fungsinya hampir
sama dengan card yang digunakan untuk wireless local area network (WLAN)
dimana menggunakan frekuensi radio standar IEEE 802.11, hanya saja pada
bluetooth mempunyai jangkauan jarak layanan yang lebih pendek dan
kemampuan transfer data yang lebih rendah. Bluetooth diciptakan bukan hanya
menggantikan atau menghilangkan penggunaan kabel didalam melakukan
pertukaran informasi, tetapi juga mampu menawarkan fitur yang baik untuk
teknologi mobile wireless dengan biaya yang relatif rendah, konsumsi daya yang

Universitas Sumatera Utara

24

rendah, interoperability yang menjanjikan, mudah dalam pengoperasian dan
mampu menyediakan layanan yang bermacam-macam.
Sistem bluetooth terdiri dari sebuah radio transceiver, baseband link
Management dan Control, Baseband (processor core, SRAM, UART, PCM USB
Interface), flash dan voice codec. Baseband link controller menghubungkan
perangkat keras radio ke baseband processing dan layer protokol fisik. Link
manager melakukan aktivitas-aktivitas protokol tingkat tinggi seperti melakukan
link setup, autentikasi dan konfigurasi. Protokol bluetooth menggunakan sebuah
kombinasi antara circuit switching dan packet switching. Sebuah perangkat yang
memiliki teknologi wireless akan mempunyai kemampuan untuk melakukan
pertukaran informasi dengan jarak jangkauan sampai dengan 10 meter (~30 feet),
bahkan untuk daya kelas 1 bisa sampai pada jarak 100 meter.
Bluetooth merupakan chip radio yang dimasukkan ke dalam komputer,
printer, handphone dan peralatan lainnya. Chip bluetooth ini dirancang untuk
menggantikan kabel. Informasi yang biasanya dibawa oleh kabel dengan bluetooth
ditransmisikan pada frekuensi tertentu kemudian diterima oleh chip Bluetooth
kemudian informasi tersebut diterima oleh komputer, handphone dan peralatan
lainnya.
2.6. Android
Android adalah sistem operasi untuk telepon seluler yang berbasis Linux.
Sejauh ini Android termasuk sistem operasi yang cepat sekali memperbarui
software mereka. Biasanya android meng-update pada perbaikan bug serta
penambahan fitur baru.Android menyediakan platform terbuka bagi para
pengembang buat menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh
macam peranti bergerak. Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc.,pendatang

Universitas Sumatera Utara

25

baru

yang

membuat

peranti

lunak

untuk

ponsel.

Kemudian

untuk

mengembangkan Android, dibentuklah Open Handset Alliance, konsorsium dari
34 perusahaan peranti keras, peranti lunak, dan telekomunikasi, termasuk Google,
HTC, Intel, Motorola, Qualcomm, T-Mobile, dan Nvidia.
Android didesain sebagai platform yang open source untuk perangkat
mobile. Android sendiri mencakup sistem operasi, middleware, dan aplikasi.
Android sendiri menyediakan tools dan framework untuk membuat dan
mengembangkan aplikasi. Salah satu contoh tools untuk membuat aplikasi
Android adalah Android SDK (Software Development Kit) yang memungkinkan
pengembang aplikasi ber-platform android membuat aplikasi menggunakan
bahasa pemrograman Java. Selain itu ada Cocos2D yang memungkinkan
pengembang aplikasi membuat aplikasi menggunakan bahasa pemrograman C++.
Pada saat perilisan perdana Android tanggal 5 November 2007 Android
bersama Open Handset Aliiance mengatakan mendukunga pengembangan standar
terbula pada perangkat aeluler. Dilain pihak, Goole merilis kode-kode Android di
bawah Lisensi Apache, sebuah peangkat lunak dan standar terbuka perngkat
seluler. Didunia ini terdapat dua jenis distributor sistem operasi Android. Pertama
yang mendukung penuh dari Google atau Google Mail Services (GMS) dan kedua
adalah yang benar0benar bebas distribusi =nya tanpa dukungan langsung Google
atau dikenal Open Handset Distribution (OHD). Sistem operasi Android memiliki
4 lapisan (layer ) yang merupakan komponen sistem Android. Gambar berikut
merupakan lapisan arsitektur sistem operasi Android:

Universitas Sumatera Utara

26

Gambar 2.8. Arsitektur Android
2.7. LCD
LCD tidak hanya mampu untuk menampilkan angka-angka, tetapi juga
huruf-huruf, kata-kata dan semua sarana symbol, lebih bagus dan serbaguna
daripada penampilan-penampilan yang menggunakan 7-segmen LED (Light
Emiting Diode) yang sudah umum. Bentuk dan ukuran modul-modul berbasis
karakter banyak ragamnya.
Salah satu variasi bentuk dan ukuran yang tersedia dan dipergunakan pada
peralatan ini adalah 16 x 2 karakter (panjang 16, baris 2, karakter 32) dan 16 pin.
Akses pin yang tersedia mempunyai delapan jalur data, tiga jalur hubungan kotrol,
tiga jalur catu daya dan pada modul LCD dengan fasilitas back lighting terdapat
dua jalur catu untuk back lighting sehingga mereka dapat ditampilkan dalam

Universitas Sumatera Utara

27

kondisi cahaya yang kecil. Ketika power dinyatakan, display menmpilkan sederet
persegi gelap, mungkin hanya pada sebagian display.
Sel-sel karakter ini sebenarnya merupakan bagian yang mati. Modul
display mereser sendiri pada bagian awal ketika power dinyalakan, yang mana
layar jadi kosong sehingga karekter-karekter tidak dapat terlihat. Dengan
demikian perlu untuk member perintah pada poin ini untuk mendispaly. Pada
pengujian modul LCD dilakukan dengan menjalankan program yang di-upload ke
dalam chip mikrokontroller. Pada pengujian Modul LCD ini menggunakan chip
mikrokontroler ATmega 328.
2.7.1. Fungsi Pin-Pin Modul LCD
Modul LCD berukuran 16 karakter x 2 baris dengan fasilitas back lighting
memiliki 16 pin yang terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur control dan jalur-jalur catu
daya.

Gambar 2.9. LCD 16 x 2
Keterangan pin LCD 16 x 2 yaitu :
a. Pin 1 dan 2 Merupakan sambungan catu daya , Vss, dan Vdd. Pin Vdd
dihubungkan dengan tegangan positif catu daya, dan Vss pada 0 volt atau
ground. Meskipun data menentukan catu 5 Vdc (hanya beberapa mA),

Universitas Sumatera Utara

28

menyediakan 6 V dan 4,5 V yang keduanya bekerja dengan baik, bahkan 3
V cukup untuk beberapa modul.
b. Pin 3 Merupakan pin control Vcc yang digunakan untuk mengatur kontras
display. Idealnya pin ini dihubungkan dengan tegangan yang bias diubah
untuk mmungkinkan pengaturan dengan tegangan yang bias diubah untuk
memungkinkan pengaturan terhadap tingkatan kontrak display sesuai
dengan kebutuhan.
c. Pin 4 Merupakan register select (RS), merupakan yang pertama dari tiga
commond control input. Dengan membuat RS menjadi high, data karakter
dapat ditransfer dari dan menuju modulnya.
d. Pin 5 Read/Write (R/W), untuk memfungsikannya sebagi perintah write
makan R/W low atau menulis karakter ke modul. R/W high untuk
membaca data karakter atau informasi status dari registernya.
e. Pin 6 Enable (E), input ini dugunakan untuk transfer actual dari perintahperintah atau karakter antara modul dengan hubungan data. Ketika menulis
ke display, data ditransfer hanya pada perpindahan high atau low. Tetapi
ketika membaca dari display, data akan menjadi cepat tersedia setelah
perpindahan dari low ke high dan tetap tersedia hingga low lagi.
f. Pin 7 sampai 14 adalah depalapn jalur data (D0-D7) di mana data dapat
ditransfer kedalam dari display.
g. Pin 15 dan 16 Pin 15 atau A (+) mmpunyai level DC +5 V berfungsi
sbagai LED backlight + sedangkan pin 16 yaitu K (-) memiliki level 0 V
dan berfungsi sebagai LED backlight.

Universitas Sumatera Utara

29

2.8. Catu Daya atau adaptor
Catu daya atau Adaptor adalah Adaptor adalah sebuah rangkaian
elektronika yang dapat mengubah tegangan AC menjadi DC. Rangkaian ini adalah
alternatif pengganti dari sumber tegangan DC, misalnya batu baterai dan
accumulator. Keuntungan dari adaptor dibanding dengan batu baterai atau
accumulator adalah sangat praktis berhubungan dengan ketersediaan tegangan
karena adaptor dapat di ambil dari sumber tegangan AC yang ada di rumah, di
mana pada jaman sekarang ini setiap rumah sudah menggunakan listrik. Selain itu,
adaptor mempunyai jangka waktu yang tidak terbatas asal ada tegangan AC,
tegangan AC ini sudah merupakan kebutuhan primer dalam kehidupan
manusiasumber tegangan DC yang digunakan untuk memberikan tegangan atau
daya kepada berbagai rangkaian elektronika yang membutuhkan tegangan DC
agar dapat beroperasi. Rangkaian pokok dari catu daya tidak lain adalah suatu
penyearah yakni suatu rangkaian yang mengubah sinyal bolak-balik (AC) menjadi
sinyal searah (DC).

Sumber daya diperoleh dari baterai, solar sel, generator

AC/DC, dan jala-jala listrik PLN.
Berbagai sumber daya tersebut akan kita bahas salah satunya type catu
daya yang terjadi melalui suatu proses pengubahan dari tegangan AC (bolakbalik) ke DC (searah ). Proses pengubahan dimulai dari penyearahan oleh diode,
penghalusan tegangan kerut (Ripple Voltage Filter) dengan menggunakan
condensator dan pengaturan (regulasi) oleh rangkaian regulator.
Sistem ini menggunakan sumber catuan DC dengan tegangan 5V
DC.Untuk memperoleh nilai tegangan yang di butuhkan maka tegangan dari PLN
sebesar 220 V AC diturunkan oleh trafo step down ke tegangan 9 VAC. Setelah

Universitas Sumatera Utara

30

diturunkan besar tegangannya maka gelombang AC harus dirubah menjadi
gelombang DC. Dioda bridge akan merubah bentuk sinyal sinusoida dengan nilai
positif dan negatif menjadi sinyal sinusoida dengan nilai positif. Ripple /
gelombang riak masih terdapat pada rangkaian, kapasitor digunakan untuk
mengurangi ripple dari keluaran dioda bridge sebesar 9V DC. Tegangan stabil 5V
DC diperoleh dari keluaran regulator IC LM7805. Berikut gambar dari rangkaian
catu tegangan :

Gambar 2.10. Rangkaian Catu Tegangan
2.9. Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronik yang berfungsi mngubah
getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerjaa buzzer hampir
sama dengan loudspeaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang
pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi
electromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari
arah dan polaritas magnetnya. Karena kumparan dipasang pada diafragma maka
setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik
sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa
digunakan sebagai indicator bahwa proses telah selesai atau terjadi sutu kesalahan
pada sebuah alat (alarm). Oleh karena itu buzzer banyak digunakan sebagai
peringatan karena suara yang dikeluarkannya sangatlah mengganggu di telinga.

Universitas Sumatera Utara