BAB II LANDASAN TEORI MODEL ALARM SISTEM DETEKTOR GAS

BAB II
LANDASAN TEORI
MODEL ALARM SISTEM DETEKTOR GAS
2.1 LPG (liquefied Petroleum Gas)
LPG adalah bahan bakar gas cair yang tidak berwarna dan berbau. Tanpa
hembusan angin. LPG akan menghambur secara perlahan dalam udara. Agar
kebocoran gas dapat terdeteksi, Pertamina telah memberikan zat khusus dalam gas
LPG yang disebut Mercaptane. Baunya yang khas dan menusuk dapat segera tercium
oleh manusia. Diharapkan segera tanggap terhadap kebocoran pada peralatan LPG.
LPG (liquefied petroleum gas) yang berarti “gas minyak bumi yang dicairkan”
merupakan campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam
dengan menambah tekanan dan menurunkan suhunya sehingga gas berubah menjadi
cair. Komponennya didominasi propane (C 3H8) dan butane (C 4H10 ). Elpiji juga
mengandung hidrokarbon ringan lainnya dalam jumlah kecil, misalkan metana (C 2H6)
dan petana (C 5H12). Dalam kondisi atmosfer, elpiji akan berbentuk gas.
Volume elpiji dalam bentuk cair lebih kecil dibandingkan dalam bentuk gas
untuk berat yang sama, karena itu elpiji d ipasarkan dalam bentuk cair dalam tabungtabung logam bertekanan. Untuk memungkinkan terjadinya ekspansi panas (thermal
5
6
expansion) dari cairan yang dikandungnya, tabung elpiji tidak diisi secara penuh,
hanya sekitar 80-85% dari kapasitasnya.
Rasio antar volume gas bila menguap dengan gas dalam keadaan cair bervariasi
tergantung komposisi, tekanan dan temperature, tetapi biasanya sekitar 250:1.
Tekanan dimana elpiji berbentuk cair dinamakan tekanan uapnya. Juga bervariasi
tergantung komposisinya dan temperature sebagai contoh dibutuhkan tekanan sekitar
220 kPa (2.2 bar) bagi butane murni pada 20⁰C (68⁰F) agar mencair dan sekitar 2.2
Mpa (22 bar) bagi propana murni pada 55⁰C (131⁰F).
Menurut spesifikasinya, elpiji dibagi menjadi tiga jenis yaitu elpiji campuran,
elpiji propane, dan elpiji butane. Spesifikasi masing-masing elpiji tercantum dalam
keputusan Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi Nomor :25K/36/DDJM/1990.
Elpiji yang dipasarkan Pertamina adalah elpiji campuran.
2.1.1. Sifat khas LPG
Perlu diketahui gas LPG bersifat Flammable (mudah terbakar). Dalam batas
Flammabality, LPG adalah sumber api yang terbuka, sehingga letup (percikan api)
yang sekecil apapun dapat segera menyambar gas LPG. Maka pastikan bahwa bau
gas LPG telah hilang sama sekali, walaupun membutuhkan waktu yang agak lama.
Hal ini karena sifat gas LPG yang sangat lamban berputar di udara.
2.1.2 Sifat umum LPG
Sebagai bahan bakar, gas LPG mudah terbakar apabila terjadi persenyawaan di
udara. Untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan perlu diketahui beberapa sifat
umumnya antara lain :
7
Ø Tekanan gas LPG cukup besar, sehingga bila terjadi kebocoran LPG akan
membentuk gas secara cepat, memuai dan sangat mudah terbakar.
Ø LPG menghabur di udara secara perlahan sehingga sukar mengetahuinya
secara dini.
Ø Berat jenis LPG lebih besar dari pada udara sehingga cenderung bergerak ke
bawah.
Ø LPG tidak mengandung racun.
Ø Daya pemanasannya cukup tinggi, namun tidak meninggalkan debu dan abu
(sisa pembakaran).
Ø Cara penggunaanya cukup mudah dan praktis.
2.1.3 Bahaya LPG
Salah satu resiko pengunaan elpiji adalah terjadinya kebocoran pada tabung atau
instalasi gas, sehingga bila tekena api dapat menyebabkan kebakaran.Pada awalnya,
gas elpiji tidak berbau tapi bila demikian akan sulit dideteksi apabila terjadi
kebocoran pada tabung gas. Menyadari hal itu pertamina menambahkan gas mecaptan
yang baunya khas dan menusuk hidung, langkah itu sangat berguna untuk mendeteksi
bila terjadi kebocoran tabung gas. Tekanan elpiji cukup besar (tekanan uap sekitar
120psig), sehingga kebocoran elpiji akan membentuk gas secara cepat dan merubah
volumenya menjadi lebih besar.
2.2 Arduino Uno
Pada Arduino terdapat dua buah jenis pin, yaitu analog dan digital. Pin digital
memiliki dua buah nilai yang dapat ditulis kepadanya yaitu High(1) dan Low(0).
Logika high maksudnya ialah 5 Volt dikirim ke pin baik itu oleh mikrokontroler atau
8
dari komponen. Low berarti pin tersebut bertegangan 0 Volt. Dari logika ini, anda
dapat membayangkan perumpamaan: start/stop, siap/tidak siap, on/off, dsb.
Pin-p in analog memiliki karakteristik yang berbeda dari pin digital. Informasi yang
dapat ditulis atau dibaca sangat lebar.Misalnya saja untuk write, nilai dari 0-255 dapat
ditulis(0V – 5V). Sedangkan untuk read, nilai dari 0-1023(0V – 5V dengan setiap
kenaikan sebesar 0,005V) dapat direpresentasikan.
Berikut diperlihatkan penampang Arduino yang memperlihatkan barisan pin digital
dan analog.
Gambar 2.1 Board Arduino Uno R3
Pin-p in digital berada pada bagian atas. Pin-p in itulah yang nantinya dihubungkan ke
berbagai kontrol yang berkomunikasi dengan menggunakan nilai digital. Beberapa
pin digital dapat digunakan sebagai Pulse Width Modulation(PWM). Secara umum
9
pin PWM ini dapat digunakan untuk mengirim nilai/informasi analog ke komponen.
Tanda ~ pada pin 3, 5, 6, 9, 10, 11 menandakan fungsi PWM. Fungsi PWM ini
merupakan tambahan dari fungsi digital. Artinya pin-p in tersebut selain fungsi digital,
dapat dikonfigurasi menjadi PWM. Kemungkinan nilai dari dari pin-p in digital
tersebut ialah IN (informasi masuk dari komponen ke kontrol) dan sebaliknya
OUT(informasi keluar dari kontrol ke komponen). Pada bagian bawah, terdapat pinpin power. Tersedia pin 5V, 3.3V, dua pin ground, Vin, dan reset.
Di sebelah kanan bagian bawah, anda akan melihat pin-p in analog input. P in-p in ini
dapat menerima masukan informasi analog dari 0 hingga 5 Volt dengan kenaikan
sebesar 0.005 V. Representasi 0 V ialah 0, dan 5V ialah 1023. Di atas pin-p in analog
terdapat mikrokontroler AVR. Dan di atas AVR terdapat push button reset untuk
merestart program. Terdapat konetor ISP di sebelah kanan push button reset yang
dapat digunakan untuk memprogram kontroler Arduino dalam kondisi tertentu(chip
erase akan mengakibatkan bootloader Arduino ikut terhapus. Jadi hati-hati dalam
menggunakannya).
10
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino Uno
Mirkokontroler
ATmega328
Tegangan pengoperasian
5V
Tegangan input yang disarankan
7-12V
Batas tegangan input
6-20v
Jumlah pin I/O digital
14 (6 diantaranya output PWM)
Jumlah pin input analog
Arus DC tiap pin I/O
Arus DC untuk p in 3.3V
6
40 Ma
50 Ma
Memori Flash
32 KB(ATmega328), 0.5kb bootloader
SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed
16 Mhz
2.2.1 Daya (Power)
Arduino UNO dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah power
suplai eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Suplai eksternal(non-USB)
dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau battery. Adaptor dapat
dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug yang panjangnya 2,1
mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah battery dapat dimasukkan
dalam header/kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin dari konektor POWER. Board
Arduino UNO dapat beroperasi pada sebuah suplai eksternal 6 sampai 20 Volt. Jika
11
disuplai dengan yang lebih kecil dari 7 V, kiranya pin 5 Volt mungkin mensuplai
kecil dari 5 Volt dan board Arduino UNO bisamenjadi tidak stabil. Jika
menggunakan suplai yang lebih dari besar 12 Volt,voltage regulator bisa kelebihan
panas dan membahayakan board Arduino UNO.
Range yang direkomendasikan adalah 7 sampai 12 Volt. Pin-p in dayanya adalah
sebagai berikut:
1. VIN. Tegangan input ke Arduino board ketika board sedang menggunakan
sumber suplai eksternal (seperti 5 Volt dari koneksi USB atau sumber tenaga
lainnya yang diatur). Kita dapat menyuplai tegangan melalui pin ini, atau jika
penyuplaian tegangan melalui power jack, aksesnya melaluipin ini.
2. 5V. Pin output ini merupakan tegangan 5 Volt yang diatur dari regulator pada
board. Board dapat disuplai dengan salah satu suplai dari DC power jack (712V), USB connector (5V), atau pin VIN dari board (7-12).Penyuplaian
tegangan melalui pin 5V atau 3,3V membypass regulator, dan dapat
membahayakan board. Hal itu tidak dianjurkan.
3. 3V3. Sebuah suplai 3,3 Volt dihasilkan oleh regulator pada board. Arus
maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA.
2.2. 2 Programming
Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.Pilih Arduino
Uno dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan.Pada
ATmega328 pada Uno Arduino memiliki bootloader yang memungkinkan Anda
untuk meng-upload program baru untuk itu tanpa menggunakan programmer
hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protokol dari bahas C.Sistem
12
dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau programmer DFU
(Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau dapat menggunakan
header ISP dengan programmer eksternal .
2.2.3 Perangkat Lunak (Arduino IDE)
Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan mengupload ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux.
Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya.
Gambar 2.2 sketch Arduino Uno
Pada gambar diatas, terdapat, beberapa tombol yang mempunyai fungsi sebagai
berikut:
Verify
Upload
: Cek error dan lakukan kompilasi kode
: Upload kode ke board/kontroler. Asumsi bahwa board dan
serial port telah disetting dengan benar.
13
New
: Membuat aplikasi baru.
Open
: Buka proyek yang telah ada atau dari contoh-contoh/examples.
Save
: Untuk menyimpan hasil program arduino.
Serial Monitor:Membuka serial port monitor untuk melihat feedback/umpan balik
dari board
Proses kerja Arduino ialah anda melakukan pemrograman pada IDE, compile, dan
upload binary/hex file ke kontroler. Berbeda dengan Processing yang kode hasil
compile langsung dijalankan di komputer, kode hasil compile Arduino harus diupload
ke kontroler sehingga dapat dijalankan
2.3 Sensor Gas MQ-6
Sensor MQ 6 adalah sensor untuk mendeteksi gas LPG (liquefied Petroleum
Gas), dengan jenis kandungan gas propane, butane dan LNG (liquefied Natural Gas)
yang bahan utama adalah gas metane (CH4). Sensor ini dapat mendeteksi gas pada
konsentrasi di udara antara 200 sampai 1000ppm. Sensor ini memiliki sensitivitas
yang tinggi dan waktu respon yang cepat. Output sensor adalah resistansi analog.
Sirkuit dari sensor ini sangat sederhana, yang d iperlukan sensor ini adalah memberi
tegangan dengan 5V, menambahkan resistansi beban, dan menghubungkan output ke
ADC.
14
Gambar 2.3 Sensor gas MQ 6
Sensor gas MQ-6 ini mempunyai sensitivitas yang kecil terhadap zat alcohol dan
asap rokok. Sensor gas MQ-6 merupakan sensor yang mempunyai respon cepat
terhadap LPG/Liquid Petroleum Gas, stabil dan tahan lama, serta dapat digunakan
dalam rangkaian drive yang sederhana.
Sensor Gas MQ 6 biasa digunakan didalam perlengkapan mendeteksi kebocoran
gas dalam kegiatan rumah tangga dan industri, yang cocok untuk mendeteksi LPG,
iso-butane, propane, LNG, serta menghindari gangguan dari pendeteksian zat
Alkohol, asap masakan, dan rokok untuk mengurangi kesalahan pendeteksian.
2.4 Drive r Motor ( Motor shield L289 )
Ada beberapa macam driver motor DC yang biasa kita pakai seperti
menggunakan relay yang diaktifkan dengan transistor sebagai saklar, namun yang
demikian dianggap tidak efe sien dan terlalu sulit dalam pengerjaan hardware-nya.
Dengan berkembangnya dunia IC, sekarang sudah ada H Bridge yang dikemas dalam
satu IC dimana memudahkan kita dalam pelaksanaan hardware dan kendalinya
apalagi jika menggunakan mikrokontroler, IC ini memiliki kelebihan dan kekurangan
masing-masing. Modul yang menggunakan IC driver L298 yang memiliki
15
kemampuan menggerakkan motor DC sampai arus 4A dan tegangan maksimum 35
Volt DC untuk satu kanalnya
Pin Enable A dan B untuk mengendalikan jalan atau kecepatan motor, pin Input
1 sampai 4 untuk mengendalikan arah putaran. Pin Enable diberi VCC 5 Volt untuk
kecepatan penuh dan PWM (Pulse Width Modulation) untuk kecepatan rotasi yang
bervariasi tergantung dari level highnya.Ilustrasinya ditunjukkan pada gambar 2.7
Gambar 2.4 driver L298P
2.5 Motor DC
Pengaturan arah putaran motor DC secara otomatis dapat dilakukan dengan
menggunakan sebuah arduino uno ditambah komponen elektronik lainnya. Salah satu
komponen elektronik yang dapat digunakan untuk mengubah arah putaran motor DC
adalah Driver L298. Driver akan mengubah arah putaran motor DC sesuai dengan
perintah yang diberikan oleh arduino
16
2.5.1Teori Motor DC
Motor DC berfungsi untuk mengubah tenaga listrik arus searah menjadi tenaga
gerak.Tenaga gerak tersebut berupa putaran dari rotor. Jadi motor DC menerima
sumber arus DC dari jala-jala dirubah menjadi energi mekanik berupa putaran yang
nantinya akan dipakai oleh peralatan lain.
2.5.2 Prinsip kerja motor DC
Ø Adanya garis-garis gaya medan magnet (fluks) antara kutub yang berada pada
stator.
Ø Penghantar yang dialiri arus ditempatkan pada jangkar yang berda dalam
medan magnet.
Ø Pada penghantar timbul gaya yang menghasilkan torsi
2.6 Limit Switch
Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang
berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Push
ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan
tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak ditekan. Limit
switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan
perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan
dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak.
Limit switch umumnya digunakan untuk memutuskan dan menghubungkan rangkaian
menggunakan objek atau benda lain. Menghidupkan daya yang besar, dengan sarana
yang kecil. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek.
17
Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada
batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau
penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak
yaitu NO ( Normally Open ) dan kontak NC ( Normally Close ) dimana salah satu
kontak akan aktif jika tombolnya tertekan. Simbol limit switch ditunjukan pada
gambar berikut
Gambar 2.5 Simbol dan bentuk Limit Switch
2.8 Lampu Led
Sebuah LED adalah sejenis dioda
semiko nduktor istimewa. Seperti sebuah
diode normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semiko nduktor yang diisi penuh,
atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut
p-n junction . Pembawa-muatan - electron dan lubang mengalir ke junction dari
elektrode dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh
ke tingkat energy yang lebih rendah, dan melepas energy dalam bentuk photon
18
2.8.1 Polarisasi Led
Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi
Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila
diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang
hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah
sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang
melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan mengeluarkan emisi
cahaya.
Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah. Bila
diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik, b iasanya sifat isolator searah LED
akan jebol menyebabkan arus dapat mengalir ke arah sebaliknya.
2.9 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah
getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama
dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada
diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi
elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah
arus 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
19
sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah
alat (alarm)