5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir Alat yang akan

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Mutakhir
Alat yang akan dibuat dalam
penelitian ini adalah alat pendeteksi
kebocoran LPG. Dalam pembuatan alat ini digunakan sensor TGS 2610 dengan
SMS yang berbasis mikrokontroler ATmega328. Pada sensor TGS 2610 elemen
yang digunakan adalah semikonduktor dari dioksida timah (SnO2) yang
mempunyai konduktifitas yang rendah pada udara bersih. Jika terdapat gas LPG
yang dideteksi, maka konduktifitas dari sensor akan meningkat tergantung pada
konsentrasi gas tersebut di udara.
Prinsip kerja dari rangkaian ini berawal dari sensor TGS 2610 mendeteksi
kebocoran LPG. Selanjutnya sensor gas akan meneruskan ke mikrokontroler
untuk menampilkan keadaan tempat/lokasi kebocoran LPG pada LCD. Sistem ini
akan dihubungkan dengan modul GSM. Modul GSM berfungsi untuk memberi
informasi berupa SMS bahwa telah terjadi kebocoran LPG kepada pemilik rumah.
Hasilnya adalah alat ini diharapkan mampu mengirim informasi berupa SMS ke
pemilik rumah apabila ada kebocoran gas.
Penelitian – penelitian sebelumnya yang terkait dengan penelitian ini
adalah, sebagai berikut :
1.
Trihatmo, dkk (2008) membuat sebuah sistem peringatan kebakaran rumah
berbasis AVR ATmega162. Sistem ini dilengkapi dengan sensor suhu, sensor
asap, dan sensor gas yang bekerja secara otomatis. Data yang didapat
menunjukkan bahwa pengiriman SMS dan speaker aktif akan dilakukan, jika
sensor mendeteksi suhu >50℃, maka sensor asap mendeteksi adanya asap,
dan sensor gas mendeteksi adanya kebocoran gas berjenis LPG (ISO-butane)
(Jurnal Teknik Komputer, 2008/online).
2.
Kusuma (2013) membuat alat pendeteksi dan penanggulangan kebocoran gas
LPG berbasis sensor TGS2610. Ketika sensor TGS2610 mendeteksi adanya
kebocoran gas LPG, maka sistem mekanik akan membuka tuas yang berada
di dalam regulator gas. Sistem mekanik yang digunakan menggerakkan tuas
5
6
regulator gas LPG adalah motor servo. Rangkaian sistem pendeteksi gas LPG
ini dilengkapi dengan baterai cadangan sehingga jika terjadi padam listrik
dari PLN rangkaian akan tetap bekerja dengan baik (Jurnal Ilmiah Online
Telekomunikasi, Kendali dan Elektronika Terapan, 2008/online).
3.
Triyandana, dkk (2015) membuat sebuah alat pendeteksi gas LPG dan
Metana dengan sensor TGS 2610 dan sensor TGS 2611 berbasis
mikrokontroler ATmega328P. Pada alat pendeteksi gas ini terdapat dua buah
sensor yakni sensor LPG (TGS 2610) dan sensor metana (TGS 2611). Kedua
sensor ini memiliki karakteristik yang sama, baik dari susunan pin maupun
dari cara kerjanya. TGS 2610 adalah sensor yang dapat mendeteksi besarnya
kadar kandungan gas LPG di udara yang kemampuan deteksi kadar LPG di
udara sebesar 500-10.000 ppm. Adapun konsumsi daya yang dibutuhkan oleh
sensor sebesar 280mW dengan nilai tegangan kerja sebesar 5V. Untuk
memicu lempengan metal agar mudah bereaksi dengan gas LPG maka
dibutuhkan pemanas pada sensor tersebut. Sedangkan untuk sensor TGS 2611
mampu mendeteksi kadar gas kontaminasi seperti gas (hydrogen, etanol )
dengan jarak pembacaan 1- 50 Cm dari sumber metana (Jurnal Coding Sistem
Komputer UNTAN, 2015/online).
4.
Tander Risard Lowongan (2015) membuat sebuah alat detektor kebocoran tabung
LPG menggunakan sensor MQ-2 berbasis mikrokontroler ATmega328. Alat
detektor LPG ini dilengkapi dengan buzzer dan fan yang akan aktif ketika
sensor MQ-2 mendeteksi adanya kebocoran LPG. Kadar PPM gas yang
terdeteksi akan tampil pada LCD 16x2 yang digunakan (Tugas Akhir Teknik
Elektro Universitas Udayana, 2015).
2.2 Komponen Elektronika
2.2.1 Sensor TGS 2610
Sensor TGS 2610 adalah jenis semikonduktor oksida logam film tebal.
Keuntungan penggunaan sensor ini yaitu menawarkan biaya rendah, daya tahan yang
lama, sensitifitas yang bagus terhadap gas (target) yang disensor dengan
menggunakan rangkaian elektronik yang sederhana. Sensor ini terutama sesuai untuk
7
aplikasi dalam mendeteksi kebocoran gas untuk jenis gas beracun dan gas yang
mudah meledak. (Tias Harfiansyah Akbar. 2010)
Pada sensor gas TGS 2610 elemen yang digunakan adalah semikonduktor
dari dioksida timahh (SnO2) yang mempunyai konduktifitas yang rendah pada
udara bersih. Jika terdapat gas yang dideteksi, maka konduktifitas dari sensor akan
meningkat tergantung pada konsentrasi gas tersebut di udara. Rangkaian
elektronik yang sederhana dapat digunakan untuk
untuk mengubah konduktifitas sensor
menjadi sinyal output yang sesuai dengan
dengan konsentrasi gas tersebut. (Tias
Harfiansyah Akbar. 2010)
Sensor ini adalah suatu chip yang tergabung dengan suatu alat pemanas
terintegrasi. Bila terdapat suatu gas, maka daya konduksi
konduksi sensor akan meningkat,
daya konduksi peningkatan sensor tergantung pada konsentrasi gas di udara.
Suatu untai elektris sederhana dapat mengkonversi dalam perubahan daya
konduksi untuk suatu isyarat keluaran yaitu sesuai dengan memasang gas
konsentrasi.
Elemen
lemen yang digunakan untuk sensor gas pada sensor gas TGS 2610 adalah
semikonduktor
nduktor dan dioksida timah (SnO2) yang mempunyai konduktifitas yang
rendah pada udara bersih. Jika terdapat gas yang dideteksi, maka konduktifitas dari
sensor akan meningkat tergantung
tergantung pada konsentrasi gas tersebut di udara. Rangkaian
elektronik yang sederhana bisa digunakan untuk merubah konduktifitas menjadi
tegangan adalah dengan menambahkan tahanan
tahana beban
pada sensor
sensor. (Tias
Harfiansyah Akbar. 2010)
Untuk bentuk fisik dan skematik rangkaian dari sensor TGS 2610 ditunjukkan
pada gambar 2.1 dan gambar 2.2.
Gambar 2.1 Sensor TGS 2610
(sumber : Figaro. Diakses: 2011)
8
Gambar 2.2 Rangkaian Sensor TGS 2610
(sumber : Figaro. Diakses: 2011)
Prinsip kerjanya, saat sensor TGS 2610 mendapatkan tegangan input (
tegangan heater (
) dan
) dan diletakkan
dileta kan pada udara bersih, maka resistansi sensor Rs
akan turun secara cepat sehingga tegangan yang
yang melintasi tahanan beban (
akan naik secara cepat pula kemudian turun
turun sesuai dengan naiknya nilai
)
kembali sampai mencapai nilai yang stabil, kondisi ini disebut “ Initial Action
Action”.
(Tias Harfiansyah Akbar. 2010).
2010)
Sensitivitas
/
terhadap kadar gas LPG dalam satuan Part P
Per Million
(PPM) ditunjukkan
jukkan pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Sensitivitas / Terhadap Kadar Gas PPM
(sumber : Figaro. Diakses: 2011)
Dari data tersebut dapat diketahui senstivitas
senst vitas yang sebenarnya dari sensor
TGS2610 untuk melakukan konversi ADC ke PPM dengan menghitung tiap
kenaikan dari
/
terhadap PPM. Tabel 2.1
.1 menunjukkan sensitivitas
dengan PPM melalui Grafik.
/
9
Tabel 2.1 Sensitivitas
/
dengan PPM Melalui Grafik
/
2,8
2,7
2
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
0,9
0,75
0,6
0,5
0,49
0,4
0,39
0,35
0,3
PPM
300
400
500
600
700
800
900
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
(sumber : Yanuar. 2014)
2.2.2 Modul GSM (Global System for Mobile Communication)
2.2.2.1 IComSat v1.1 -SIM900 GSM/GPRS shield for ATmega328
IComSat digunakan untuk pengiriman data dan menerima data yang
menggunakan sistem SMS (Short Message Service). Icomsat dikontrol dengan
menggunakan ATcommands. Modul IComSat v1.1 -SIM900 GSM/GPRS shield
for Arduino dapat dilihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 IComSat v1.1 -SIM900 GSM/GPRS shield for Arduino
( sumber : ITead Studio. 2011 )
2.2.2.2 Spesifikasi IComSat v1.1 - SIM900 GSM/GPRS shield for Arduino
Spesifikasi IComSat v1.1 - SIM900 GSM/GPRS shield for Arduino sebagai
berikut :
1)
Board IComSat memiliki ukuran 77.2 mm X 66.0 mm X 1.6 mm.
10
2)
Indikator yang terdapat pada IComSat yaitu PWR, status LED, net status
LED.
3)
Power supply IComSat adalah 9-20 Volt yang sesuai dengan Arduino.
4)
Protokol komunikasi dalam IcomSat mengunakan protokol UART.
Modul GSM ini berfungsi menggantikan sebuah telepon seluler dalam hal
pengiriman atau penerimaan pesan SMS. Namun demikian, sebuah modul GSM
tidak akan bisa berjalan tanpa dikontrol oleh sebuah program. Dengan serangkaian
perintah yang dibuat menggunakan bahasa pemrograman, instruksi-instruksi
khusus dikirimkan dari komputer kepada alat ini melalui kabel yang dihubungkan
ke terminal datanya.
Contoh beberapa ATCommand untuk Modul GSM:
AT+CPBF
: cari nomer Telp.
AT+CPBR
: membaca buku Telp.
AT+CPBW
: menulis nomer telp di buku Telp.
AT+CMGF
: menyeting mode SMS text atau PDU.
AT+CMGL
: melihat semua daftar sms yg ada.
AT+CMGR
: membaca SMS.
AT+CMGS
: mengirim SMS.
AT+CMGD
: menghapus SMS.
AT+CMNS
: menseting lokasi penyimpanan ME(hp) atau SM(SIM Card)
AT+CGMI
: untuk mengetahui nama atau jenis ponsel
AT+CGMM : untuk mengetahui kelas ponsel
AT+COPS
: untuk mengetahui nama provider kartu GSM
AT+CBC
: untuk mengetahui level baterai
AT+CSCA
: untuk mengetahui alamat SMS Center
2.2.3 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional yang terkandung
di dalam sebuah chip. Dengan kata lain, mikrokontroler merupakan suatu alat
elektronika digital yang mempunyai input dan output I/O yang dapat dikendalikan
dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Salah satu
11
mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini adalah mikrokontroler AVR. AVR
adalah mikrokontroler yang basis arsitektur AVR RISC (Reduced Intrution Set
Computer) 8 bit yang berdasarkan arsitektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel
tahun 1996.
Mikrokontroler AVR memiliki keunggulan dibandingankan dengan
mikrokontroler lainnya. Keunggulan mikrokontroler AVR yaitu kecepatan dalam
eksekusi program yang lebih cepat karena sebagian besar instruksi dieksekusi
dalam 1 siklus clock, lebih cepat dibandingkan dengan mikrokontroler MCS51
yang
memiliki
arsitektur
CISC
(Complex
Intruction
Set
Computer).
(Adrianto.2008). Selain itu mikrokontroler AVR memiliki fitur lengkap yaitu
(ADC Internal, PWM, EEPROM Internal, Port I/O, Komunikasi Serial, I2C,
timer/ counter, dan lain-lain.
Bebebrapa fitur yang ada di dalam mikrokontroler adalah sebagai berikut :
1.
RAM (Random Acces Memory)
RAM digunakan oleh mikrokontroler untuk tempat penyimpanan variable.
Memori ini bersifat volatile yang berarti kehilangan semua data jika tidak
mendapatkan catu daya.
2.
ROM ( Read Only Memory )
ROM disebut sebagai kode memori karena berfungsi untuk tempat
penyimpanan program yang akan diberikan oleh user
3.
Register
Merupakan tempat penyimpanan nilai – nilai yang akan digunakan dalam
proses yang telah disediakan oleh mikrokontroller
4.
Special Function Register
Merupakan
register
khusus
berfungsi
untuk
mengatur
jalannya
mikrokontroller. Register ini terletak pada RAM
5.
Input dan Output Pin
Pin input adalah bagian yang berfungsi sebagai penerima sinyal dari luar,
pin ini dihubungkan ke berbagai media inputan seperti keypad, sensor,
dan
sebagainya.
Pin
output
adalah
bagian
yang berfungsi
mengeluarkan sinyal dari hasil proses algoritma mikrokontroller.
untuk
12
6.
Interrupt
Interrupt bagian dari mikrokontroller berfungsi sebagai bagian yang dapat
melakukan interupsi. Ketika program utama sedang berjalan, program
utama
tersebut
dapat
diinterupsi
dan menjalankan program interupsi
terlebih dahulu.
Beberapa interrupt pada umumnya adalah sebagai berikut :
1.
Interrupt Eksternal
Interrupt akan terjadi bila ada inputan dari pin interrupt
2.
Interrupt timer
Interrupt akan terjadi bila waktu tertentu telah tercapai
3.
Interrupt serial
Interupt yang terjadi ketika ada penerimaan data dari komunikasi
serial
2.2.3.1 Fitur AVR ATmega328
ATMega328 adalah mikrokontroller 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). (Electronics Research and Development. 2015).
Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur sebagai berikut :
1.
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus
clock.
2.
32 x 8-bit register serba guna.
3.
Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
4.
32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
5.
Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable
Read
Only
Memory) sebesar
data
semi
1KB sebagai
tempat
penyimpanan
permanent karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu
daya dimatikan.
6.
Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
13
7.
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya
8.
PWM (Pulse Width Modulation) output.
9.
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. 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. (Electronics Research and Development. 2015).
Operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) didukung oleh 32 x 8-bit
register serba guna yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register
serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode
pengalamatan tak 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 (gabungan R30
dan R31 ). (Electronics Research and Development. 2015).
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. (Electronics Research and Development. 2015).
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. (Electronics Research and Development. 2015).
Arsitektur dari ATmega328 bisa dilihat pada gambar 2.5.
14
Gambar 2.5 Arsitektur ATmega328
(sumber : ATmel. Diakses: 2015)
2.2.3.2 Konversi Pin ATmega328 Ke Aduino Uno
Arduino Uno menggunakan Mikrokontroler ATmega328, tetapi data PIN
pada Arduino Uno berbeda ddengan ATmega328. Pada gambar 2.6 merupakan data
konversi pin dari ATmega328 ke Arduino Uno.
Gambar 2.6
2. Konversi Pin ATmega328 ke Arduino Uno
(sumber :Anonim. 2014)
2.2.4 LCD (Liquid Crystal
stal Display)
Display
LCD adalah suatu layar bagian dari modul peraga yang menampilkan
karakter yang diinginkan. Layar LCD menggunakan dua buah lembaran bahan
yang
ang dapat mempolarisasikan kristal cair di antara kedua lembaran tersebut. Arus
listrik yang melewati cairan menyebabkan
menyebabk kristal
ristal merata sehingga cah
cahaya tidak
dapat melalui setiap kristal,
ristal, karenanya seperti pengaturan cahaya menentukan
15
apakah cahaya dapat melewati atau tidak. Sehingga dapat mengubah bentuk
kristal cairannya membentuk tampilan angka atau huruf pada layar. Kegunaan
LCD banyak sekali dalam perancangan suatu system dengan menggunakan
mikrokontroler. LCD dapat berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil skor,
menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler. (Raden Besar, 2014).
Pada penelitian ini ukuran tipe LCD yang digunakan adalah LCD 2 x 16
yang ditunjukkan pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 LCD 2 x 16
(sumber : Warburtech. 2014)
LCD dilengkapi dengan 8 jalur data (DB0..DB7) yang dipakai untuk
menyalurkan kode ASCII maupun perintah pengatur kerjanya M1632. Selain itu
dilengkapi pula dengan E, R/W dan RS seperti layaknya komponen yang
kompatibel dengan mikroprosesor. Kombinasi sinyal E dan R/W merupakan
sinyal standar pada komponen buatan Motorolla. Sebaliknya sinyal-sinyal dari
mikrontroler merupakan sinyal khas Intel dengan kombinasi sinyal WR dan RD.
RS singkatan dari Register Select, yang dipakai untuk membedakan jenis
data yang dikirim ke LCD, kalau RS=0 data yang dikirim adalah perintah untuk
mengatur kerja LCD, sebaliknya kalau RS=1 data yang dikirim adalah kode
ASCII yang ditampilkan. Demikian pula saat pengambilan data, saat RS=0 data
yang diambil dari LCD merupakan data status yang mewakili aktivitas LCD, dan
saat RS=1 maka data yang diambil merupakan kode ASCII dari data yang
ditampilkan.
2.3 LPG
LPG (Liquified Petroleum Gas atau gas minyak bumi yang dicairkan)
merupakan campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam.
Dengan menambah tekanan dan menurunkan suhunya, gas berubah menjadi cair.
Komponennya didominasi propane (
) dan butane (
). LPG juga
16
mengandung hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil, misalnya etana (
dan pentane (
)
).
Dalam kondisi atmosfer, LPG akan 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. Untuk
memungkinkan terjadinya ekspansi panas (thermal expansion) dari cairan yang
dikandungnya, tabung LPG tidak diisi secara penuh, hanya sekitar 80-85% dari
kapasitasnya. Rasio antara volume gas bila menguap dengan gas dalam keadaan
cair bervariasi tergantung komposisi, tekanan dan temperatur, tetapi biasaya
sekitar 250:1 (Akbar T.H,2010).
Sesuai Keputusan Dirjen Migas No. 25 K/36/DDJM/1990 tanggal 14 Mei
menyebutkan bahwa spesifikasi bahan bakar gas elpiji untuk keperluan dalam
Negeri adalah spesifikasi LPG Propane ( ) dan Spesifikasi LPG Butane ( )
menggunakan standar ASTM (American Standard Testing Method). Campuran
atau paduan dari 2 jenis gas inilah yang dinamakan LPG yang sekarang tersebar
luas di masyarakat untuk kepentingan dapur, industri dan transportasi. Gas LPG
termasuk yang dapat cair pada tekanan dan suhu rendah. Namun jenis gas ini
mempunyai sifat dan kelakuan yang sangat berbahaya karena mudah terbakar dan
mudah meledak, tidak beracun tapi jika terhirup lebih dari 1.000 PPM atau 0.1%
(100%=1.000.000 PPM) akan menyebabkan mengantuk, mimpi kemudian
meninggal. (Rovicky,2010).
2.4 Short Message Service (SMS)
Short Message Service (SMS) adalah salah satu fasilitas dari teknologi GSM
yang memungkinkan mengirim dan menerima pesan pesan singkat berupa text
dari Mobile Station (MS). Layanan SMS juga memungkinkan pengiriman pesan
dalam bentuk alphanumeric. Layanan SMS ini banyak diaplikasikan pada sistem
komunikasi tanpa kabel (Wireless). Prinsip kerja dari SMS ini adalah bahwa
setiap jaringan mempunyai suatu Service Center (SC). Pesan tidak langsung
dikirimkan ke tempat tujuan melainkan disimpan terlebih dahulu di SC menjadi
Interface antara Public Land Mobile Network (PLNM).
17
Transmisi SMS dapat terjadi meskipun Mobile Station (MS) sedang
melakukan komunikasi dengan Mobile Station (MS) yang lain. Hal ini
dimungkinkan karena kanal radio untuk transmisi voice telah ditentukan selama
durasi pemanggilan. Sedangkan SMS merambat pada kanal radio dengan
memanfaatkan jalur signal. Pesan yang tidak terkirim, akan diberikan informasi
report yang menyatakan pesan SMS gagal terkirim. Jika ponsel tidak aktif untuk
SMS akan tetap masuk dan disimpan pada SMS dengan waktu tertentu, jika
ponsel aktif sebelum batas waktu maka SMS akan dikirimkan.