Received : February, 11 th 2020; Accepted : May, 10 th 2020 ISSN:  2502-5325  has  been  Accredited  by
Ristekdikti  (Arjuna)  Decree:  No.  23/E/KPT/2019  August  8 th , 2019 effective until 2023 Cite this as:
Hidayat, N., Hidayat, S., Pramono, N.A., & Nadirah, U. (2020).
Sistem Deteksi Kebocoran Gas Sederhana Berbasis Arduino
Uno. Rekayasa, 13(2), 181-186. https://doi.org/10.21107/rekayasa.v13i2.6737 © 2020 Author(s)

## Sistem Deteksi Kebocoran Gas Sederhana Berbasis Arduino Uno
Nurul Hidayat*), Samsul Hidayat, Nugroho Adi Pramono, Ulfa Nadirah Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Malang *Email: nurul.hidayat.fmipa@um.ac.id
DOI: https://doi.org/10.21107/rekayasa.v13i2.6737

## Simple Gas Leakage Detection System Based on Arduino Uno ABSTRACT
The use of gas in various aspects of human life nowadays is inevitable, ranging from the needs of household scales to industries. As an effort to increase the prevention of occupational accidents due to gas leakage, control of gas leakage becomes a vital action. Therefore, this paper discusses the response of MQ2, MQ3, and MQ5 gas sensors to gases and smokes. The ATMega328 microcontroller ran the three gas sensors with the Arduino Uno module. As an actuator, buzzers were used as audio signal senders and LEDs as a basis for visual information related to reminders of excess gas detected by MQ2, MQ3, and MQ5. The physical mechanism, when the gas sensor detects the presence of excess gas, then the sound signal from the buzzer could be activated in such a way that it can be used as an early indication of the presence of leakage of gas. Generally, MQ2, MQ3, and MQ5 gas sensors performed slightly differently in  responding  to  the  presence  of  gases  and  smokes.  In  turn,  the  results  of  this  study  are  designed  as  relevant information in selecting the type of gas sensor as needed. Keywords : Gas sensor, Microcontroller, MQ2, MQ3, MQ5, Simple instrumentation.

## ABSTRAK
Penggunaan gas di berbagai sendi kehidupan manusia sekarang ini tidak dapat terhindarkan, mulai dari kebutuhan skala  rumah  tangga  hingga  industri.  Dalam  upaya  meningkatkan  pencegahan  terjadinya  kecelakaan  kerja  akibat kebocoran gas, kontrol terhadap kebocoran gas merupakan sebuah tindakan yang vital. Oleh karena itu, makalah ini membahas respon sensor gas MQ2, MQ3, dan MQ5 terhadap gas dan asap. Ketiga sensor gas tersebut dijalankan oleh mikrokontroler  ATMega328  dengan  modul  Arduino  Uno.  Sebagai  aktuator,  buzzer  digunakan  sebagai  pengirim sinyal audio dan LED sebagai basis informasi visual terkait pengingat adanya gas berlebih yang terdeteksi oleh MQ2, MQ3, dan MQ5. Secara mekanisme fisis, ketika sensor gas mendeteksi adanya gas berlebih, maka sinyal suara dari buzzer  akan  aktif  sedemikian  rupa  sehingga  dapat  digunakan  sebagai  indikasi  dini  terhadap  keberadaan  atau kebocoran gas. Secara umum, sensor gas MQ2, MQ3, dan MQ5 memiliki respon yang sedikit berbeda pada jenis asap dan gas yang berbeda. Pada gilirannya nanti, hasil dari penelitian ini dirancang sebagai informasi penting dalam pemilihan jenis sensor gas sesuai kebutuhan.
Kata Kunci : Instrumentasi sederhana, MQ2, MQ3, MQ5, Mikrokontroller, Sensor gas.

## PENDAHULUAN
Gas  sangat  penting  untuk  kehidupan  manusia, pada  rumah  tangga  gas  digunakan  sebagai bahan bakar minyak yang telah dikonversikan ke liquefied  petroleum  gas  (LPG)  (Pranadji  et  al., 2010).  Selain  pada  skala  kehidupan  rumah tangga, gas juga banyak digunakan pada industri dan  lingkungan  medis.  Dengan  kata  lain,  gas sangat  penting  bagi  kehidupan  manusia. Penggunaan  gas  dapat  memberikan  pengaruh baik  dan  buruk,  pengaruh  baiknya  adalah peningkatan  efektivitas  produksi  panas  yang lebih  bersih  serta  pengurangan  konsentrasi  zat pengotor di udara. Adapun sisi negatifnya adalah bahwa gas memiliki sifat yang mudah terbakar. Sifat inilah yang mampu mengakibatkan ledakan yang  berdampak  buruk  bagi  manusia  dan lingkungan. Di samping itu, kandungan emisi gas
rumah  kaca  dan  paparan  gas  pada  tubuh manusia juga membahayakan (Hakim & Yonatan, 2017).
Untuk mencegah terjadinya dampak negatif gas bagi kesehatan dan keselamatan manusia, perlu antisipasi dini dengan alat pendeteksi gas yang berguna  untuk  merespon  gas  dan  asap  pada rumah  tangga  maupun  lingkungan.  Prototipe pendeteksi  kebocoran  gas  yang  paling  efektif adalah  dengan  menggunakan  mikrokontroler Arduino  UNO  R3.  Modul  ini  adalah  papan mikrokontroller  sumber  terbuka  (open  source) yang  dilengkapi  dengan  pin  input/otput  (I/O) analog  dan  digital  yang  dapat  dihubungkan dengan rangkaian dan papan pelindung lainnya. Papan  Arduino  UNO  R3  memiliki  14  pin  digital dan 6 pin analog (Sudhan et al., 2015). Arduino
Journal of Science and Technology https://journal.trunojoyo.ac.id/rekayasa
ISSN: 0216-9495 (Print) ISSN: 2502-5325 (Online)
UNO  R3  digunakan  untuk  memprogram  data. Arduino  UNO  R3  terdiri  dari  perangkat  keras berupa  modul  mikrokontroller  yang  telah  siap untuk digunakan. Kelebihan dari Arduino adalah mudah  untuk  digunakan  karena  rangkaian  dan program  sudah  tertanam  dalam  satu  board (Lavelle, 2018). Pada penelitian ini, sensor MQ2, MQ3, MQ5, buzzer dan LED dipilih untuk dikaji performanya terhadap respon kebocoran gas.
Sensor gas MQ2 mudah diaplikasikan dan sedikit menggunakan  pin  pada mikrokontroller.  Dalam MQ2,  terdapat  alat  pemanas  berukuran  kecil dengan  sensor  berbasis  elektrokimia  yang mudah  bereaksi  dengan  beberapa  gas,  dengan luaran berupa tingkat intensitas gas (Nurnaningsih,  2018).  MQ5  adalah  jenis  sensor semikonduktor yang berfungsi untuk mendeteksi adanya gas, timah dioksida (SnO2) adalah bahan penting bagi sensor MQ5 (Miftakul Amin et al., 2018).  Sensor  gas  MQ5  digunakan  untuk mendeteksi  gas  pada  LPG,  karena  sensor  MQ5 sensitif  terhadap Gas alam dan LPG sehinggan sensitifitas rendah terhadap pembacaan alkohol dan asap rokok dengan luaran tegangan analog. Sensor MQ5 dapat mendeteksi konsentrasi asap dan gas dengan rentang 300-10.000 ppm (Ikrom et al., 2016). Sensor MQ3 lebih banyak digunakan untuk mendeteksi alkohol dan etanol dilihat dari tingkat  sensitifitasnya.  Luaran  dari  MQ3  sendiri berupa  tegangan  analog,  antarmuka  yang digunakan  tidak  rumit,  dapat  menggunakan konverter  analog  ke  digital  untuk  memberikan respon terhadap tegangan 0-3,3 volt (Perdana et al., 2016). Untuk memperoleh sebuah mekanisme sensor  yang  baik,  maka  diperlukanlah  buzzer. Komponen elektronika yang mampu mengkonversi  sinyal  listrik  menjadi  sinyal  suara ini sangat diperlukan sebagai isyarat bagi respon sensor  pada  nilai-nilai  tertentu  (Sari,  Kartika, Cucu  Suhery,  2015).  Dengan  kata  lain,  buzzer dapat  digunakan  untuk  menarik  perhatian penggunakan  apabila  sensor  gas  mendeteksi adanya kebocoran gas (Putra et al., 2017).

## METODE PENELITIAN
Sensor  gas  MQ2,  MQ3  dan  MQ5  dipilih  untuk kebutuhan  pengujian  gas.  Sensor-sensor tersebut bekerja berdasarkan
perintah pemrograman  dari  Arduino  UNO  R3.  Sebagai aktuator, sinyal suara dari buzzer dan cahaya dari
lampu LED ( light emitting diode ) digunakan untuk mengidentifikasi  adanya  kebocoran  gas.  Agar prototipe  sensor  gas  sederhana  ini  bekerja dengan baik, resistor 220 Ω dipasang mengikuti jumlah    LED.  Mikrokontroller  ATMega328  pada Arduino UNO R3 memiliki 32 bit port atau 4 × 8 bit.  Bit-bit  pada  mikrokontroller  tidak  semua digunakan  dalam    prototipe  ini.  Fungsi  bit-bit pada mikrokontroller yang digunakan
diantaranya  yaitu:  Pin  positif  8:I/O,  9:I/O,  dan 10:I/O,  secara  berturut-turtut  digunakan dihubungkan  dengan  LED  kuning,  merah,  dan hijau.  Semua  lampu  ini  berfungsi  sebagai indikator  kebocoran  gas.  Sementara  itu,  pin 11:I/O  dihubungkan  dengan buzzer sebagai penenda  kebocoran  gas.  Pin  A0: digunakan sebagai  pembaca  sensor  gas  dalam  bentuk analog. Pin VCC 5v dan GND: dihubungkan pada kaki  sensor  gas  berfungsi  sebagai  sumber tegangan positif dan negatif pada sensor gas. Pin GND:  negatif    untuk  kaki  LED  kuning,  merah, hijau dan buzzer.
Mekanisme kerja alat pendeteksi kebocoran gas ini, secara prinsip, melibatkan 3 jenis sensor gas dengan  tipe  yang  berbeda  sebagai  indikator perbandingan  tingkat  sensitifitas.  Pengujian yang  dilakukan  ada  2  yaitu  menggunakan  gas korek  api  dan  asap,  jenis  asap  yang  digunakan asap  rokok  dan  asap  korek  api  dengan  batas waktu  15  detik.  Jarak  tabung  gas  dengan  alat prototipe dusahakan dekat untuk memudahkan alat  mendeteksi  gas  secara  akurat.  Sensor  gas yang  digunakan  adalah  sensor  gas  MQ2,  MQ3 dan  MQ5.  Pengujian  menggunakan  sensor  gas bertujuan untuk mendeteksi adanya keberadaan gas  (Sihombing  et  al.,  2018).  Lampu  LED  yang digunakan  menggunakan  3  lampu  LED  yang berbeda,  LED  warna  hijau  menandakan  adanya kebocoran  gas  dengan  200  >  nilai  konsentrasi gas  <  250,    LED  warna  kuning  menandakan adanya  kebocoran  gas  dengan  250  > nilai konsentrasi  gas  <  300  dan  LED  warna  merah menandakan adanya kebocoran gas dengan nilai konsentrasi gas > 300. Semua satuan konsentrasi gas pada penelitian ini adalah arbitrary unit ( a . u .). Buzzer digunakan sebagai alarm, apabila lampu LED  nyala,  maka buzzer juga  nyala,  berarti  ada gas  dan  asap  yang  terdeteksi.  Pada  keadaan lampu  LED  semua  mati  buzzer  juga  ikut  mati, pada keadaan lampu LED warna hijau menyala, buzzer juga  ikut  menyala  dengan  suara  bunyi
pelan,  pada  keadaan  lampu  LED  warna  kuning menyala, buzzer juga ikut menyala dengan suara bunyi  sedang  dan  pada  keadaan  lampu  LED warna merah menyala, buzzer juga ikut menyala dengan  suara  bunyi  cepat.  Alur  penelitian  ini dapat dilihat pada Gambar 1.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Prototipe  sistem  deteksi  kebocoran  gas  dapat dilihat  pada  Gambar  2  yang  dapat  digunakan pada  rumah-rumah  maupun  pabrik  yang ditempatkan cukup dekat dengan gas dan asap. Sensor  gas  dibangun  dengan  mengikuti rangkaian pada Gambar 3. MQ2, MQ3, dan MQ5 terhubung  secara  berturut-turut  pada  pin  A0, GND dan 5V, buzzer terhubung dengan pin 11, resistor terhubung dengan kaki negatif LED. LED merah,  kuning,  dan  hijau  secara  berturut-turut terhubung dengan pin 9, 8 dan 10 pada Arduino UNO R3.

## Tabel 1. Batas Kadar Gas.
Kadar Gas (Skala)* Batas Kadar Gas ( × a.u.) 0 × < 200 1 200 ≥ × < 250 2 250 ≥ × < 300 3 × ≥ 300 *skala korek api
Tabel 2. Pengujian Sensor pada Gas Korek Api.
Kadar gas (skala) * Buzzer Lampu LED MQ2 MQ 3 MQ5 MQ2 MQ 3 MQ5
0 Mati Mati Mati Mati Mati Mati 1 Nyala Mati Nyala Kuning Mati Merah 2 Nyala Mati Nyala Merah Mati Merah 3 Nyala Mati Nyala Merah Mati Merah *skala korek api
Gambar 1. Alur Kerja Pendeteksi Kebocoran Gas Mikrokontroller Arduino Uno R3.
Gambar 2. Tampilan Prototipe Detektor Sensor Gas.

## Tabel 3. Pengujian Sensor MQ3 pada Asap Rokok dan Obat Nyamuk
Pengujian Buzzer Lampu LED Asap rokok Nyala Merah Asap obat nyamuk Nyala Merah
Tabel  1  menunjukkan  klaterisasi  konsentrasi pembacaan  pada  sensor  MQ2,  MQ3,  dan  MQ5 yang  telah  disesuaikan  dengan  skala  kadar  gas yang  ada  pada  korek  api  komersial.  Dengan demikian,  respon buzzer dan  LED  sebagai aktuator dapat dikuantifikasi untuk
mendapatkan data yang dapat dipercaya. Untuk indikator  LED  warna  hijau  menggunakan konsentrasi gas berada di antara 200 a . u . hingga 250 a . u .,  indikator  LED  kuning  dengan konsentrasi  gas  di  atas  250 a . u .hingga  300 a . u . dan indikator LED merah di atas 300 a . u . Dengan kata lain, by default , skala 1, 2, dan 3 pada gas korek api akan bersesuaiakan dengan respon LED dengan warna hijau, kuning, dan merah, secara berturut-turut.  Meskipun  demikian,  pada akhirnya masing-masing sensor akan menghasilkan  respon  yang  dapat  sama  atau berbeda  satu  sama  lain.  Hasil  pengukuran  oleh ketiga  sesor  MQ2,  MQ3,  dan  MQ5  diberikan pada Tabel 2.
Berdasarkan  Tabel  2,  diperoleh  data  bahwa kedua aktuator menunjukkan respon “mati” pada buzzer dan  LED.  Kondisi  ini  sangat  fisis  karena memang  tidak  ada  gas  yang  dikeluarkan  oleh korek api. Buzzer mulai menyala ketika gas diatur pada skala 1 hingga skala 3 untuk sensor MQ2 dan MQ5, tetapi tidak untuk sensor MQ3. Sensor yang  terakhir  ini  tidak  memberikan  respon terhadap  keberadaan  gas  korek  api  baik  ketika aktuator yang digunakan adalah buzzer maupun LED. Lebih lanjut, untuk sensor MQ2, ketika kadar
gas  korek  api  diatur  pada  skala  1,  lampu  LED hijau  menyala  pada  5  detik  pertama  dan kemudian  meningkat  hingga  LED  kuning menyala.  Selanjutnya,  ketika  kadar  gas  pada korek api diatur pada skala 2,  mula-mula lampu LED hijau menyala pada 2 detik pertama, namun kemudian  hasil  pembacaan  monitor  meningkat tajam  dan  lampu  LED  merah  menyala  hingga pengukuran  detik  terakhir.  Sedangkan  ketika menggunakan kadar gas dengan skala 3, lampu LED  yang  menyala  adalah  dari  LED  hijau langsung  menuju  merah.  Hasil  pengukuran  ini wajar  karena  ketika  gas  korek  api  diatur  pada skala tertentu, butuh waktu untuk gas masuk ke sensor  sehingga  pembacaannya  bermula  dari hijau  (dalam  waktu  singkat)  ke  kuning  (stabil) untuk skala 1 atau dari hijau (sebentar) ke merah (stabil) untuk skala 2 dan 3 pada sensor gas MQ2. Secara  prinsip,  sertiap  sensor  butuh  memiliki waktu  tunda  (Dominguez-Pumar  et  al.,  2016). Sebagai  pembanding,  pengujian  dengan pengaturan kadar gas korek api pada MQ5 mulai dari  skala  1  sampai  skala  3  langsung menunjukkan  hasil  bahwa  lampu  LED  merah yang  menyala.  Temuan  dalam  penelitian  ini menunjukkan  bahwa  sensor  MQ2  adalah  yang paling sensitif karena mampu memberikan data degradasi  LED  yang  lebih  distintif.  Oleh  karena itu  MQ2  banyak  dikaji  untuk  diaplikasikan sebagai  detektor  kebocoran  gas  yang  efektif (Omar et al., 2019). Di sisi lain, sensor MQ3 adalah sensor  yang  paling  tidak  responsif.  Hal  ini dikarenakan sensor MQ3 ditujukan untuk deteksi gas alkohol atau etanol, dan asap (Ashwini et al., 2018). Tabel 3 menunjukkan pengujian asap obat nyamuk  dengan  asap  rokok  untuk  sensor  gas MQ3, sensor ini memberikan respon pada buzzer yang  menyala  dan  LED  berwarna  merah.  Ini menandakan  bahwa  sensor  MQ3  responsif
Gambar 3. Rangkaian Sensor Gas Sederhana menggunakan Mikrokontroller Arduino UNO R3.
terhadap  asap  seperti  yang  dilaporkan  dalam literasi ilmiah yang lain (Binu et al., 2019).

## KESIMPULAN
Alat pendeteksi kebocoran gas yang menggunakan nyala lampu LED dan suara buzzer sebagai indikator peringatan tekanan kebocoran gas  dapat  mendeteksi  tingkat  kebocoran  gas pada konsentrasi gas di atas 200 a . u .. Perbedaan kadar  gas  juga  dapat  diidentifikasi  melalui respon  bunyi buzzer dan  nyala  lampu  LED dengan sensor gas MQ2 dan MQ5, tetapi tidak pada sensor MQ3 yang tidak menunjukkan nyala lampu pada LED maupun bunyi pada buzzer . Ini dikarenakan sensitifitas sensor MQ3 adalah pada alkohol,  etanol,  dan  asap.  Sehingga  pada pengujian  asap  dengan  menggunakan  asap rokok  dan  obat  nyamuk,  sensor  MQ3 menunjukkan  bahwa  nilai  konsentrasi  yang dihasilkan  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan sensor MQ2 dan MQ5. Jika dibandingkan, sensor gas MQ2 paling efektif untuk detektor kebocoran gas.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  menyampaikan  terima  kasih  yang sebesar-besarnya  kepada  Universitas  Negeri Malang  atas  bantuan  dana  melalui  Hibah Penelitian  Skirpsi  dengan  nomor  kontrak 4.3.451/UN32.14.1/LT/2020.

## DAFTAR PUSTAKA
Ashwini, S. R., Chethan, Shivashankar, Harish, B. R.,  Karthik,  R.,  &  Bafna,  K.  D.  (2018). Wireless sensors network for environmental  radiation  monitoring using  IOT. 2018  3rd  IEEE  International Conference  on  Recent  Trends  in Electronics, Information and Communication  Technology,  RTEICT 2018 - Proceedings . https://doi.org/10.1109/RTEICT42901.20 18.9012324
Binu, P. K., Sredhey, K. J., & Anuvind, R. S. (2019).
An  Iot  Based  Safety  and  Security Mechanism for Passenger Vehicles. 2019 2nd International Conference on Intelligent  Computing,  Instrumentation
and Control Technologies, ICICICT 2019 . https://doi.org/10.1109/ICICICT46008.2 019.8993177 Dominguez-Pumar, M., Kowalski, L., Calavia, R., & Llobet,  E.  (2016).  Smart  control  of chemical gas sensors for the reduction of their  time  response. Sensors  and Actuators, B: Chemical . https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.01.08 1
Hakim,  L.,  &  Yonatan,  V.  (2017).  Deteksi Kebocoran  Gas  LPG  menggunakan Detektor  Arduino  dengan  algoritma Fuzzy  Logic  Mandani. Jurnal  RESTI (Rekayasa  Sistem  Dan  Teknologi Informasi) . https://doi.org/10.29207/resti.v1i2.35 Ikrom, A., Mushlihudin, M., & Yudhana, A. (2016). Telemetri  Sensor  Gudang  Gas  LPG Berbasis ATmega 16. Jurnal Ilmiah Teknik Elektro  Komputer  Dan  Informatika . https://doi.org/10.26555/jiteki.v2i1.4076 Lavelle,  C.  M.  (2018).  Gamma  ray  spectroscopy with Arduino UNO. American Journal of Physics . https://doi.org/10.1119/1.5026595 Miftakul  Amin,  M.,  Azel  Aji  Nugratama,  M., Maseleno,  A.,  Huda,  M.,  &  Jasmi,  K.  A. (2018).  Design  of  cigarette  disposal blower  and  automatic  freshner  using MQ-5  sensor  based  on  atmega  8535 microcontroller. International  Journal  of Engineering and Technology(UAE) . https://doi.org/10.14419/ijet.v7i3.11917
Nurnaningsih,  D.  (2018).  Pendeteksi  Kebocoran
Tabung  LPG  Melalui  SMS  Gateway Menggunakan  Sensor  MQ-2  Berbasis Arduino Uno. JURNAL TEKNIK INFORMATIKA .
https://doi.org/10.15408/jti.v11i2.7512
Omar, A., Ditual, A., Urot, J., Dimal, M., Mamco, N.,
&  Sagarino,  C.  (2019).  Mq2-Tector:  an Arduino Based Gas Detector, Preventing Gas-Leak  Explosion. Sensors  Journal . https://doi.org/10.13140/RG.2.2.15517.5
6808
Perdana,  E.  M.,  Abdul,  M.,  &  Yulrio,  B.  (2016). Rancang  Bangun  Pengukur  Kadar Alkohol Berbasis Arduino. Coding . Pranadji,  D.  K.,  Djamaludin,  M.  D.,  &  Kiftiah,  N.
(2010).  Analisis  Perilaku  Penggunaan LPG pada Rumah Tangga di Kota Bogor.
Jurnal  Ilmu  Keluarga  Dan  Konsumen . https://doi.org/10.24156/jikk.2010.3.2.1 72 Putra, M. F., Kridalaksana, A. H., & Arifin, Z. (2017).
Rancang  Bangun  Alat  Pendeteksi
Kebocoran Gas LPG Dengan Sensor Mq- 6  Berbasis  Mikrokontroler  Melalui Smartphone  Android  Sebagai  Media Informasi. Informatika  Mulawarman : Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer . https://doi.org/10.30872/jim.v12i1.215 Sari,  Kartika,  Cucu  Suhery,  Y.  A.  (2015). Implementasi  Sistem  Pakan  Ikan Menggunakan  Buzzer  Dan  Aplikasi Antarmuka  Berbasis  Mikrokontroler.
Jurnal Coding Sistem Komputer Untan .
Sudhan, R. H., Kumar, M. G., Prakash, A. U., Devi, S.  A.  R.,  &  P.,  S.  (2015).  ARDUINO ATMEGA-328 MICROCONTROLLER. IJIREEICE . https://doi.org/10.17148/ijireeice.2015.3
406