Laporan Akhir Modul 4
LAPORAN AKHIR DEMO PROJECT
Sistem Monitoring dan Deteksi Kebocoran LPG pada Dapur Hunian Sementara
a. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]
Prinsip Kerja:
Rangkaian ini berfungsi sebagai Sistem Keselamatan Pintar untuk Dapur Hunian Sementara (Huntara) yang dikendalikan oleh mikrokontroler STM32 melalui pembacaan tiga buah sensor utama, yaitu sensor gas MQ-6, sensor api (flame sensor), dan sensor getaran (vibration sensor). Pada saat sistem pertama kali dinyalakan, mikrokontroler akan melakukan inisialisasi terhadap seluruh pin Input/Output (I/O) serta mengaktifkan layar LCD 16x2 dengan menampilkan pesan pembuka (splash screen). Selain itu, sistem akan melakukan proses pemanasan awal (warm-up) pada Analog-to-Digital Converter (ADC) dengan mengambil sampel nilai dari sensor MQ-6 sebanyak sepuluh kali berturut-turut untuk mengisi data awal pada algoritma penyaringan.
Setelah fase inisialisasi selesai, mikrokontroler masuk ke dalam siklus pengulangan utama (main loop) yang berjalan secara terus-menerus untuk memantau kondisi lingkungan dapur. Pemantauan nilai analog dari sensor MQ-6 yang terhubung pada pin PA0 diproses menggunakan metode Moving Average Filter (Penyaringan Rata-rata Bergerak) berukuran sepuluh data guna meredam fluktuasi atau derau (noise) sinyal analog, sehingga data pembacaan konsentrasi gas menjadi lebih stabil dan akurat. Secara bersamaan, mikrokontroler memantau pin digital PA1 untuk mendeteksi keberadaan api dari flame sensor yang bekerja secara aktif rendah (active low), serta memantau pin digital PA2 untuk mendeteksi getaran struktur bangunan dari vibration sensor yang bekerja secara aktif tinggi (active high).
Sistem kemudian melakukan evaluasi logika keselamatan dengan mencocokkan hasil pembacaan ketiga sensor tersebut terhadap nilai ambang batas (threshold) yang telah ditentukan. Jika hasil filter sensor MQ-6 melampaui nilai ambang batas 2457 (atau setara dengan tegangan sekitar 3V pada ADC 12-bit) dan flame sensor mendeteksi adanya api, maka sistem mengidentifikasi kondisi tersebut sebagai Bahaya Kebakaran. Sebagai respon darurat, mikrokontroler akan langsung menyalakan LED Merah, LED Kuning, Kipas angin untuk mengusir gas, serta membunyikan Buzzer sebagai alarm peringatan, diikuti dengan tampilan visual pada layar LCD berupa teks peringatan bahaya kebakaran.
Namun, jika sensor MQ-6 mendeteksi kebocoran gas tetapi tidak ditemukan adanya indikasi api, sistem mengategorikannya sebagai kondisi Gas Bocor Tanpa Api. Pada kondisi ini, aktuator yang aktif meliputi LED Merah, Kipas, dan Buzzer, sementara layar LCD akan menginformasikan terjadinya kebocoran gas tanpa api. Sebaliknya, apabila hanya flame sensor yang mendeteksi api sedangkan kadar gas dinyatakan aman, sistem menganggap hal tersebut sebagai aktivitas Kompor Menyala Normal sehingga hanya menyalakan LED Kuning dan Buzzer sebagai penanda visual serta audio bahwa kompor sedang digunakan.
Di samping deteksi gas dan api, sistem ini juga tanggap terhadap ancaman struktural melalui sensor getaran. Ketika terjadi guncangan hebat atau gempa yang memicu vibration sensor bernilai logika tinggi, mikrokontroler akan langsung menyalakan LED Biru dan membunyikan Buzzer secara responsif, lalu menampilkan pesan Gempa/Getaran! Evakuasi Segera pada layar LCD guna memperingatkan penghuni agar menyelamatkan diri. Terakhir, apabila seluruh parameter lingkungan berada di bawah ambang batas bahaya, sistem akan tetap berada pada Kondisi Standby / Aman, di mana seluruh lampu LED, kipas, dan buzzer dimatikan, sementara layar LCD secara berkala menampilkan status keamanan beserta nilai ADC real-time dari sensor gas MQ-6.
Rangkaian Prototype:
b. Flowchart dan Listing Program [kembali]
Flowchart
- Sistem keamanan gas LPG huntara berhasil dirancang menggunakan mikrokontroler STM32 sebagai pusat kendali yang membaca data sensor, mengolah informasi secara real-time, dan mengaktifkan aktuator secara otomatis berdasarkan kondisi yang terdeteksi.
- Sensor MQ-6 digunakan untuk mendeteksi keberadaan gas LPG di udara. Sensor ini membaca konsentrasi gas secara kontinu dan hasilnya diproses menggunakan filter moving average untuk menghasilkan pembacaan yang stabil sebelum dibandingkan dengan ambang batas yang telah ditentukan.
- Flame sensor digunakan untuk mendeteksi keberadaan api di sekitar area kompor atau tabung gas. Kombinasi pembacaan MQ-6 dan flame sensor memungkinkan sistem membedakan empat kondisi, yaitu kebakaran, gas bocor tanpa api, kompor menyala normal, dan kondisi aman, sehingga respons aktuator dapat disesuaikan dengan tingkat bahaya yang sesungguhnya.
- Sensor tekanan MPX4250 digunakan untuk memantau laju penurunan tekanan gas pada tabung LPG. Sistem menghitung perubahan tekanan setiap satu detik dan mengklasifikasikannya ke dalam tiga kategori, yaitu aman apabila penurunan kurang dari 2%, peringatan dini apabila penurunan berkisar 2–6%, dan kebocoran apabila penurunan mencapai 6% atau lebih per detik.
- Output sistem berupa LED merah, kuning, dan biru, buzzer, kipas angin, serta tampilan LCD 16x2 bekerja secara terkoordinasi. LED merah mengindikasikan kebocoran gas, LED kuning mengindikasikan keberadaan api, LED biru mengindikasikan anomali tekanan, buzzer memberikan peringatan suara pada kondisi berbahaya, dan kipas angin aktif secara otomatis untuk membuang akumulasi gas di ruangan.
- Sistem mampu membedakan kondisi peringatan dan kondisi bahaya pada sensor tekanan secara terpisah, sehingga LED biru menyala lebih awal sebagai tanda peringatan dini tanpa membunyikan buzzer, sedangkan buzzer baru aktif ketika laju penurunan tekanan sudah mencapai level berbahaya.
- Prototipe ini dapat digunakan sebagai simulasi awal sistem pemantauan keamanan gas LPG yang bekerja secara otomatis dengan tiga lapis deteksi, yaitu konsentrasi gas di udara, keberadaan api, dan kondisi tekanan tabung, sehingga mampu memberikan peringatan sejak dini sebelum kondisi berkembang menjadi kebakaran.
Adapun saran untuk pengembangan sistem ini adalah sebagai berikut:
- Pada pengembangan selanjutnya, sistem dapat ditambahkan modul komunikasi seperti Wi-Fi (ESP8266/ESP32) atau GSM agar notifikasi kondisi berbahaya dapat dikirimkan secara langsung kepada penghuni atau petugas keamanan huntara melalui pesan singkat maupun aplikasi.
- Sensor MQ-6 perlu melalui proses pemanasan awal yang cukup sebelum digunakan agar pembacaan konsentrasi gas lebih stabil dan tidak menghasilkan nilai yang tidak akurat pada saat pertama kali sistem dinyalakan, terutama di lingkungan dengan suhu dan kelembapan yang berubah-ubah.
- Sensor MPX4250 sebaiknya dikalibrasi sesuai karakteristik tabung LPG yang digunakan agar nilai ambang batas tekanan dan persentase penurunan yang ditetapkan mencerminkan kondisi nyata tabung, sehingga sistem tidak terlalu sering memberikan peringatan palsu maupun terlambat mendeteksi kebocoran.
- Flame sensor sebaiknya ditempatkan pada posisi yang memiliki sudut pandang langsung ke area kompor dan tidak terhalang benda lain, agar deteksi api lebih andal dan tidak terpengaruh oleh pantulan cahaya atau sumber panas lain di sekitar dapur huntara.
- Seluruh rangkaian elektronik dan sensor sebaiknya ditempatkan di dalam kotak pelindung yang sesuai untuk mengurangi risiko kerusakan akibat uap minyak, kelembapan tinggi, dan kondisi lingkungan dapur yang rentan terhadap kotoran dan panas.
- Kipas angin yang digunakan sebaiknya dipilih berdasarkan kapasitas ruang dapur huntara agar dapat membuang akumulasi gas secara efektif. Pemasangan kipas juga perlu memperhatikan arah aliran udara agar gas yang terdeteksi dapat dikeluarkan menuju ventilasi, bukan justru menyebar ke dalam ruangan.
- Untuk penerapan nyata, sistem perlu dilengkapi sumber daya cadangan seperti baterai agar tetap dapat beroperasi ketika pasokan listrik di huntara terganggu, mengingat kondisi darurat seperti kebocoran gas justru berpotensi terjadi bersamaan dengan gangguan kelistrikan.
- Sistem dapat dikembangkan dengan menambahkan penyimpanan data untuk mencatat riwayat kejadian, seperti waktu terdeteksinya gas bocor, nilai tekanan saat alarm berbunyi, dan frekuensi kondisi peringatan, agar data tersebut dapat dianalisis untuk evaluasi keamanan huntara secara berkala.
Komentar
Posting Komentar