RANCANGAN SISTEM PENGONTROLAN DAN PENGAMANAN KEBOCORAN LPG BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32 DENGAN MENGGUNAKAN MEDIA INFORMASI SMS SKRIPSI ZIKRI NOER 110801049

  

RANCANGAN SISTEM PENGONTROLAN DAN PENGAMANAN

KEBOCORAN LPG BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA32 DENGAN MENGGUNAKAN

MEDIA INFORMASI SMS

SKRIPSI

ZIKRI NOER

110801049

  

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2015

  

RANCANGAN SISTEM PENGONTROLAN DAN PENGAMANAN

KEBOCORAN LPG BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA32 DENGAN MENGGUNAKAN

MEDIA INFORMASI SMS

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai

gelar Sarjana Sains

  

ZIKRI NOER

110801049

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

  

2015

  

PERSETUJUAN

  Judul : Rancangan Sistem Pengontrolan dan Pengamanan Kebocoran LPG Berbasis Mikrokontroler ATMega32 dengan Menggunakan Media Informasi SMS

  Kategori : Skripsi Nama : Zikri Noer Nomor Induk Mahasiswa : 110801049 Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA)

  Universitas Sumatera Utara Disetujui di

  Medan, Mei 2015 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2, Pembimbing 1, Drs. Takdir Tamba, M. Eng, Sc DR. Bisman Perangin-angin, M. Eng, Sc NIP: 196006031986011002 NIP: 195609181985031002 Diketahui/Disetujui oleh Ketua Departemen Fisika FMIPA USU DR. Marhaposan Situmorang NIP .195510301980131003

PERNYATAAN RANCANGAN SISTEM PENGONTROLAN DAN PENGAMANAN KEBOCORAN LPG BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32 DENGAN MENGGUNAKAN MEDIA INFORMASI SMS

  SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

  Medan, Mei 2015 ZIKRI NOER 110801049

  

PENGHARGAAN

  Puji dan syukur kehadirat Allah Subhanahu wa Ta’ala, yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang yang berkat rahmat dan nikmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Rancangan Sitem Pengontrolan dan

  

Pengamanan Kebocoran LPG Berbasis Mikrokontroler ATMega32 dengan

Menggunakan Media Informasi SMS yang dilaksanakan di Laboratorium

  Terpadu Fisika USU. Shalawat serta salam Allah limpahkan kepada Rasulullah shallallahu ‘alaihi wa sallam serta kepada Kelurga dan para Sahabatnya.

  Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Sains pada Fakultas Matematika & Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Saya menyadari bahwa tanpa bantuan berbagai pihak, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu pada kesempatan ini, saya mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada:

  1. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara (FMIPA-USU) 2.

  Bapak Dr. Marhaposan Situmorang., selaku ketua Departemen dan bapak

  Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc., selaku sekretaris Departemen Fisika S1

  Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara (FMIPA-USU) 3.

  Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M. Eng, Sc., sebagai dosen pembimbing pertama yang telah berkontribusi dalam meluangkan waktu, memberikan masukan-masukan, pemikirannya dalam membahas hasil penelitian ini, serta ilmu yang telah diberikan kepada saya kuliah yakni Elektronika Dasar, Sistem Digital, Jaringan Komputer dan Akuisisi Data yang diaplikasikan dalam penelitian ini.

  4. Bapak Drs. Takdir Tamba, M. Eng, Sc., sebagai dosen pembimbing kedua yang turut meluangkan waktu, menuangkan pemikirannya dalam membahas hasil penelitian ini serta ilmu yang telah diberikan semasa kuliah tentang Bahasa Assembly dan Jaringan Komputer yang juga diaplikasikan dalam penelitian ini.

  5. Terkhusus kepada ayahanda Dr. Nasruddin Noer M. Eng, Sc dan ibunda

  Dra. Juwairiah, M.Si, terimakasih yang sebesar-besarnya atas kasih

  sayangnya sejak saya dilahirkan hingga saat ini, jerih payah dalam mendidik, membimbing, menasehati, menyemangati dan memberikan kepercayaan kepada saya baik untuk urusan belajar, kuliah sampai penulisan skripsi ini. Juga kepada abang-abang dan kakak tercinta dr. Nazif Fuadi Noer, dr.

  Melviana Lubis dan dr. Azmi Noer, yang telah mendukung saya baik

  dengan semangat, nasehat maupun materil, juga kapada adik-adik tersayang

  Ilham Noerzahri dan Muhammad Hafiz Noer, serta keponakan Umair Al- Harits dan Rumaizha Hanifah yang selalu menghibur dan mengisi hari-hari saya dalam penulisan skripsi ini.

  6. Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc., Bapak Ir. Tono Heri, Abangda Oki Handinata, S.Si., Maizal Isnen, S.Si., Muhammad Fathurrahman, A.Md., Kak Pepi Ernawati, S.E., Kak Melly Frizha Nasution, M.Si., Muhammad Iqbal, Muhammad Balyan atas bimbingannya menyelesaikan penelitian ini.

  7. Oktia Kiki Triana yang selalu memberikan dukungan dan semangat dalam penulisan skripsi ini, abangda Gunawan Syahputra, Irhami Hasballah, S.T., Hasnani Hasballah, S.Psi., Harlina Hasballah yang banyak memberikan motivasi dan pelajaran-pelajaran berharga kepada saya.

  8. Teman-teman yang menemani saya selama hampir 4 tahun di jurusan fisika Bambang Herdiansyah, Khairuddin, Adimas Agung, Fauzi Handoko, Tirto Adhiatma Syahid, Darma Juliandri, Fahmi Ilham, Ichsan Handinata, Shelly Maharani, Suci Purnama Sari, Khairani Nasution, Kartika Sari, Meilia Krisanti, Yuni Aulia Ummi, Deanita Deslia Sari, Dhina Haderani, Fakhrunniza, Wulan Tari, Sri Juliyanti JM, kak Annisa Fitri, kak Tiara, kak Nur Habibah, kak Zulniati.

  9. Asisten Laboratorium Fisika Dasar (LIDA USU) angkatan 2012 & 2013 Roby, Adin, Halim, Ari, Rudi, Gias, Eva, Dina, Hardi, Yosatria, Muzakky, Siti Rahma, Miska, Roza, Fitri, Nur Rahma, Yara, Widya, Mona.

  10. Tim Lajnah Dakwah Medan, kru Rasyaad TV, kru radio streaming Kajian Online Medan, tim Safari Dakwah UB, Medan Moslem Fighting Club Aikido, Ustadz Ali Nur, Ustadz Abu Ihsan Al-atsary, Ustadz Abdul Fattah, Ustadz Abu ‘Aliyah, Pak Tono, Bapak Mayor Dafri, Bang Dolly, Bang Teguh, Bang Ulung, Bang Bagus, Yusuf, Murtado, Azhar yang setia memberikan semangat diluar kegiatan kampus.

  11. Sahabat seperjuangan di Departemen Fisika serta seluruh teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Terimakasih atas saran dan dukungannya.

  Akhirnya ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, dukungan dan doanya, apabila ada kesalahan dan kekurangan pada penulisan skripsi ini kepada Allah saya mohon ampun dan kepada pembaca saya mohon maaf, semoga tulisan ini mampu menjadi sumber ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi kemajuan pendidikan dan penelitian di Indonesia.

  Medan, Mei 2015 Penulis

ZIKRI NOER

  

RANCANGAN SISTEM PENGONTROLAN DAN PENGAMANAN

KEBOCORAN LPG BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32

DENGAN MENGGUNAKAN MEDIA INFORMASI SMS

ABSTRAK

  Telah dirancang sistem pengontrolan dan pengamanan kebocoran LPG berbasis mikrokontroler ATMega32 dengan menggunakan media informasi sms sebagai komunikasi jarak jauh dua arah. Untuk mencegah terjadinya kebakaran atas kebocoran gas yang terjadi, solenoid valve yang telah di program dalam sistem secara otomatis akan menutup aliran gas. Kontrol melalui SMS akan memerintahkan sistem untuk mematikan buzzer dan mengaktifkan kipas sampai konsentrasi gas dibawah 800 ppm. Alat ini menggunakan mikrokontroler ATMega32 sebagai pengolah data dari rangkaian DT-Sense LPG sensor MQ-6. Komunikasi yang dilakukan sistem mnggunakan RS-232 yang terintegrasi dengan modul GSM Wavecom Fastrack M1306b yang berupa pengiriman dan penerimaan SMS. Berdasarkan hasil pengujian, sistem yang merespon kebocoran gas menunjukkan nilai maksimum pembacaan sensor sebesar ±3500 ppm dan ketika tidak terdapat kebocoran gas sistem menunjukkan nilai minimum 500 ppm. Untuk mencapai pembacaan konsentrasi gas yang stabil, DT-Sense LPG sensor

  

MQ-6 membutuhkan waktu selama ±90 sekon. Dengan mengaktifkan kipas,

  waktu yang diperlukan untuk kembali ke keadaan normal setelah terjadi kebocoran adalah ± 400 sekon. Kata Kunci : kebocoran gas, mikrokontroler, MQ-6, modul GSM, solenoid valve.

  

DESIGN OF CONTROL AND SCURITY SYSTEM OF LPG-GAS

LEAKAGE BASED ON ATMEGA32 MICROCONTROLLER WITH

SHORT MESSAGE SERVICE (SMS) AS INFORMATION MEDIA

ABSTRACT

  A research has been designed of the control and scurity system of LPG-Gas leakage based on ATMega32 microcontroller with short message services (SMS) media as dual direction and long distance communication. To preventing the fire of gas leakage, programmed solenoid valve in the system would be blocking the gas flow automatically. A control by SMS would command the system to turning off the buzzer and actifying the fan until the gas consentration reduce to under 800 ppm. The equipment used ATMega32 microcontroller as data processor of DT- Sense LPG sensor MQ-6 circuit. The communication method of the electronics system used RS-232 integrated with GSM Wavecom Fastrack M1306b module to sending and receiving the instructuion by SMS. Base on testing result, the system which detected the leakage of gas showed the maximum value of sensor reading for ±3500 ppm and without gas leakage showed minimum value i.e. 500 ppm. To reaching the stable reading of gas consentration, DT-Sense LPG sensor MQ-6 needed ±90 second. By actifying the fan, time used to recovery in normal condition after the leakage were ± 400 second.

  Keyword: gas leakage, microcontroller, MQ-6, GSM module, solenoid valve.

  

DAFTAR ISI

  2.3. Mikrokontroler .................................................................................. 9

  2.3.3.10. AGND .................................................................... 15

  2.3.3.9. AREF ........................................................................ 15

  2.3.3.8. AVCC ....................................................................... 15

  2.3.3.7. XTAL2 ..................................................................... 15

  2.3.3.6. XTAL1 ..................................................................... 15

  2.3.3.5. RESET ...................................................................... 15

  2.3.3.4. Port D ....................................................................... 14

  2.3.3.3. Port C ........................................................................ 14

  2.3.3.2. Port B ........................................................................ 13

  2.3.3.1. Port A ....................................................................... 13

  2.3.3. Port-port ATMega32 & Fungsinya ....................................... 13

  2.3.2. Konfigurasi PIN ATMega32 ................................................ 12

  2.3.1. Mikrokontroler ATMega32 .................................................. 10

  2.2.2. LED Indikator ......................................................................... 8

   Pernyataan ............................................................................................................. ii Penghargaan ......................................................................................................... iii Abstrak ................................................................................................................... v Abstract ................................................................................................................ vi Daftar isi .............................................................................................................. vii Daftar Gambar ...................................................................................................... ix Daftar Tabel ........................................................................................................... x Daftar Singkatan ................................................................................................... xi Daftar Lampiran ................................................................................................. xiii BAB

  2.2.1. Konfigurasi Sensor MQ-6 ....................................................... 7

  2.2. DT-Sense LPG Sensor MQ-6 ............................................................ 6

  2.1.2. Karakteristik LPG ................................................................... 5

  2.1.1. Definisi Umum LPG ............................................................... 4

  2.1. Liquefied Petroleum Gas (LPG) ....................................................... 4

  2 Tinjauan Pustaka

  1.6. Lokasi Penelitian ............................................................................... 3 BAB

  1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................. 3

  1.4. Tujuan Penelitian ............................................................................... 3

  1.3. Pembatasan Masalah ......................................................................... 2

  1.2. Perumusan Masalah .......................................................................... 2

  1.1. Latar Belakang .................................................................................. 1

  1 Pendahuluan

  2.4. Modul GSM Wavecom Fastrack M1306b ...................................... 15

  2.5. MAX/HIN/RS-232 .......................................................................... 17

  2.6. Liquid Crystal Display (LCD) ........................................................ 18

  2.7. Relay ............................................................................................... 19

  2.8. Perangkat tanda peringatan suara (Buzzer) ...................................... 20

  

  

  BAB 3 Metode Penelitian

  3.1. Diagram Blok .................................................................................. 22

  3.2. Rangkaian Mikrokontroler ATMega32 .......................................... 23

  3.3. Modul Sensor Gas MQ-6 ................................................................ 24

  3.4. Display LCD ................................................................................... 25

  3.5. Rangkaian RS-232 .......................................................................... 26

  3.6. Modul GSM .................................................................................... 26

  3.7. Rangkaian Driver Relay Kipas DC ................................................. 28

  3.8. Rangkaian Driver Relay Solenoid Valve ........................................ 29

  3.9. Rangkaian Buzzer ........................................................................... 30

  3.10. Diagram Alir Pemrograman .......................................................... 31

  3.11. Skematik Rangkaian Keseluruhan Sistem .................................... 33 BAB

  4 Hasil dan Pembahasan

  4.1. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega32 ......................... 34

  4.2. Pengujian Sensor Gas LPG MQ-6 .................................................. 35

  4.3. Pengujian Rangkaian LCD ............................................................. 37

  4.4. Pengujian Rangkaian RS-232 ......................................................... 39

  4.5. Pengujian Modul GSM Wavecom Fastrack M1306b ..................... 40

  

  

  4.6. Pengujian Rangkaian Driver Relay Kipas DC ................................ 44

  4.7. Pengujian Rangkaian Driver Relay Solenoid Valve ........................ 45

  4.8. Pengujian Rangkaian Buzzer .......................................................... 46

  4.9. Pengujian Alat Secara Keseluruhan ................................................ 47 BAB

  5 Kesimpulan dan Saran

  5.1. Kesimpulan ....................................................................................... 50

  5.2. Saran ................................................................................................ 50 Daftar Pustaka ...................................................................................................... 51

  

DAFTAR TABEL

  Nomor Judul Halaman Tabel

  2.1. Komponen sensor gas MQ-6 ................................................................... 6

  2.2. Fungsi pin-pin port B ............................................................................. 13

  2.3. Fungsi pin-pin port C ............................................................................. 14

  2.4. Fungsi pin-pin port D ............................................................................. 14

  2.5. Jenis perintah AT-Command .................................................................. 21

  4.1. Nilai pembacaan keberadaan gas ............................................................ 35

  4.2. Data pemanasan sensor .......................................................................... 36

  4.3. Data normalisasi lemari tabung LPG ..................................................... 47

  

DAFTAR GAMBAR

  3.10. Diagram alir pemrograman .................................................................... 32

  4.9. Tampilan LCD saat menerima balasan SMS ......................................... 47

  4.8. Tampilan LCD saat gas bocor ............................................................... 46

  4.7. Pengkoneksian Modul GSM dengan PC ................................................ 41

  4.6. Tampilan hasil pengujian RS-232 .......................................................... 40

  4.5. Pengujian rangkaian driver RS-232 menggunakan Tera Term ............. 40

  4.4. Display LCD 16x2 ................................................................................. 38

  4.3. Grafik pemanasan DT-Sense LPG Sensor ............................................. 37

  4.2. Pengujian mikrokontroler menggunakan PROGISP (Ver 1.72) ............ 35

  4.1. Tampilan software PROGISP (Ver 1.72) .............................................. 34

  3.11. Skematik rangkaian keseluruhan sistem ................................................ 33

  3.9. Skematik buzzer ..................................................................................... 31

  Nomor Judul Halaman Gambar 2.1. (a) Struktur sensor gas MQ-6, (b) Bentuk Sensor MQ-6 ......................... 7

  3.8. Skematik driver relay solenoid valve ..................................................... 30

  3.7. Skematik driver relay kipas DC ............................................................. 29

  3.6. Skematik modem wavecom GSM Fastrack M1306b ............................ 27

  3.5. Skematik RS-232 ................................................................................... 26

  3.4 Skematik driver LCD 16x2 karakter ...................................................... 25

  3.3. Skematik modul sensor gas MQ-6 ......................................................... 24

  3.2. Skematik sistem minimum ATMega32 ................................................. 23

  3.1. Diagram blok kerja sistem ...................................................................... 22

  2.5. Modul GSM Wavecom Fastrack M1306b ............................................. 17

  2.3. Blok Diagram ATMega32 ..................................................................... 11 2.4. (a) Konfiguasi pin ATMega32, (b) Bentuk ATMega32 ........................ 12

  2.2. Modul sensor gas MQ-6 ........................................................................... 7

  4.10. Grafik perbandingan konsentrasi gas LPG alat dan teori ..................... 49

DAFTAR SINGKATAN

  A = Ampere A/D = Analog / Digital AC = Alternating Current ADC = Analog to Digital Control ASCII = American Standart Code for Information Interchange BBM = Bahan Bakar Minyak Bps = Bit per Second CISC = Complex Instruction Set Computer CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor CO = Change Over CPU = Central Proccesing Unit DAC = Digital to Analog Control dB = Desible DC = Dirrect Current DCE = Data Communication Equipment DDR = Data Direction Register DTE = Data Terminal Equipment EEPROM = Electrically Erasable Programable Read-Only Memory EMI = Electromagnetic Interference FAX = Facsimile GND = Ground GPRS = General Packet Radio Service GSM = Global System for Mobile Communication HDM = High Definition Multimedia HP = Handphone I/O = Input / Output

  I2C = Inter Integrated Circuit

  IC = Integrated Circuit

  IDE = Integrated Development Environment

  IPTEK = Ilmu Pengetahuan & Teknologi

  ISP = In System Programming kHz = Kilo Heartz LCD = Liquid Crystal Display LED = Light Emitting Diode LNG

  = Liquified Natural Gas LPG = Liquified Petroleun Gas mA = Mili Ampere MHz = Mega Heartz Ms = Mili Second NC = Normally Close NO = Normally Open PCI = Peripheral Component Interconnect Ppm = Part per Million RAM = Random Access Memory RISC = Reduced Instruction Set Computer ROM = Read Only Memory RST = Reset Rx = Receiver SCL = Serial Clock SDL = Sentinel Dual SMS = Short Massage System SRAM = Static Random Acces Memory TOSC = Timer Oscillator TTL = Time to Live Tx = Transmitter UART = Universal Asynchronous Receiver-Transmitter USB = Universal Serial Bus V = Voltage

  VCC = Voltage Common Colector

  VDC = Voltage Direct Current