Jurnal Teknik Informatika (JUTIF) DOI: https://doi.org/10.20884/1.jutif.2022.3.2.229 Vol. 3, No. 2, April 2022, hlm. 287-294 p-ISSN: 2723-3863 e-ISSN: 2723-3871

## A CHARACTERISTICS OF LINEARITY AND SENSITIVITY IN MEASURING THE MQ-4 SENSOR ON GAS LINE LEAKAGE
Arif Harjanto 1 , Fatkhul Hani Rumawan 2 , Didit Suprihanto 3 , Haviluddin* 4 , Bangkit Bekti Nurdianto 5
1,2,3,5 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Mulawarman, Indonesia
4 Informatika, Fakultas Teknik, Universitas Mulawarman, Indonesia Email: 1 arif.harjanto@ft.unmul.ac.id , 2 f_hani_r@ft.unmul.ac.id , 3 didit.suprihanto@ft.unmul.ac.id , 4 haviluddin@unmul.ac.id , 5 bangkitbn@gmail.com
(Naskah masuk: 18 Maret 2022, Revisi : 30 Maret 2022, diterbitkan: 25 April 2022)

## Abstract
A  natural  gas  utilization  with  a  domestic  house-gas  pipeline  is  essential.  However,  the  house-gas  installation pipe can cause a dangerous leak, so the house-gas leak detector is requires. This study aims to build and analyze a leak detector for natural gas flow on the stove using the MQ-4 gas sensor based on the house-gas linearity and sensitivity  characteristics  levels  in  the  air  with  a  threshold  of  1000  ppm.  Based  on  experimental,  the  sensor linearity value for the detected house-gas has been obtained in a correlation coefficient of 0.99 which indicates the  sensor  is  quite  sensitive  in  order  to  the  house-gas  detected.  Then,  the  sensor  sensitivity  value  has  been acquired  with  the  regression  equation  Y=-0.00449+(0.000481)X  which  means  the  voltage  value  at  0  ppm  is around  -0.00449  volts  and  increase  at  each  ppm  are  0.000481  volts  with  a  value  of  0.000481  volts  with  the effectiveness  of  the  tools  reaches  100%.  Therefore,  the  study  shown  that  the  detection  tools  and  systems  can work properly.
Keywords : House-gas Pipeline, Linearity, Sensitivity, MQ-4 Sensor, Natural Gas.

## PENGUKURAN KEPEKAAN SENSOR GAS MQ-4 TERHADAP KEBOCORAN ALIRAN GAS BERDASARKAN KARAKTERISTIK LINEARITAS DAN SENSITIVITAS

## Abstrak
Pemanfaatkan  gas  alam  dengan  penggunaan  jaringan  gas  rumah  sangat  diperlukan.  Namun  demikian  instalasi jaringan  gas  rumah  yang  dapat  mengakibatkan  kebocoran  gas  yang  membahayakan  sehingga  memerlukan sebuah  alat  pendeteksi  kebocoran  gas.  Penelitian  ini  bertujuan  membangun  dan  menganalisa  alat  pendeteksi kebocoran  aliran  gas  alam  pada  kompor  dengan  menggunakan  sensor  gas  MQ-4  berdasarkan  karakteristik linearitas dan sensitivitas kadar gas di udara dengan ambang batas 1000 ppm. Berdasarkan hasil pengujian telah didapatkan nilai linearitas sensor terhadap gas yang terdeteksi dalam bentuk koefisien korelasi sebesar 0,99 yang menandakan sensor cukup peka terhadap gas terdeteksi, dan nilai  sensitivitas  sensor dengan persamaan regresi Y=-0,00449+(0,000481)X yang berarti nilai tegangan pada 0 ppm sekitar  -0,00449 volt dan kenaikan tegangan pada  setiap  ppm  adalah  sebesar  0,000481  volt  dengan  nilai  efektifitas  alat  mencapai  100%.  Hasil  penelitian memperlihatkan alat dan sistem deteksi dapat bekerja dengan baik.
Kata kunci : Gas Alam, Jaringan Gas Rumah, Linearitas, Sensitivitas, Sensor MQ-4.

## 1. PENDAHULUAN
Hampir  seluruh  pulau  di  Indonesia  memiliki kekayaan  persediaan  sumber  daya  alam  (SDA) berupa  gas  cukup  melimpah.  Gas  alam  merupakan salah  satu  bahan  bakar  fosil  tidak  terbarukan  yang berasal  dari  pelapukan  tanaman,  hewan,  dan mikroorganisme  yang  terpendam  di  kerak  bumi selama jutaan tahun dari dalam perut bumi. Dimana, unsur  pembentuk  gas  alam  yang  sangat  dominan adalah  CH4  ( Metana ).  Sehingga,  pemanfaatan  gas
alam  sebagai  pengganti  konsumsi  bahan  bakar minyak  (BBM)  sangat  diperlukan  (Ajiboye  et  al., 2021;  Carrillo-Amado  et  al.,  2020).  Berdasarkan siaran  pers  dari  Kementerian Sumber  Daya  Mineral (ESDM)  No.  028.Pers/04/SJI/2021  tertanggal  19 Januari  2021  telah  dinyatakan  bahwa  cadangan  gas alam sebesar 19,9 tahun. Hal ini menegaskan bahwa gas  alam  merupakan  salah  satu  potensi  yang  dapat dimanfaatkan oleh negara dan masyarakat Indonesia [1].
Provinsi  Kalimantan  Timur  merupakan  salah satu  wilayah  penghasil  gas  alam  terbesar  di Indonesia. Dimana, terdapat empat wilayah kota dan kabupaten  terdiri  dari  Kota  Samarinda,  Kabupaten Kutai Kartanegara, Kabupaten Penajam Paser Utara, dan  yang  terbesar  di  Kota  Bontang.  Sumber  gas alam  tersebut  terpusat  dalam  Blok  Mahakam  yang dikelola oleh Pertamina, Badak NGL, Pupuk Kaltim, dan  Indominco  Mandiri.  Sedangkan,  di  Kota Bontang  terdapat  salah  satu  kilang  gas  alam berbentuk Liquified  Natural  Gas (LNG)  terbesar  di dunia.  Lebih  lanjut,  produksi  Gas  Bumi  dari  tahun 2018-2020  sebesar  693.955,19  dalam  ribu Million British  Thermal Unit  atau  MMBTU  [2].  Sehingga dibeberapa  kota  dan  kabupaten  gas  alam  tersebut dimanfaatkan  dan  disalurkan  melalui  pipa-pipa distribusi ke rumah-rumah masyarakat.
Di  Kota  Bontang,  Provinsi  Kalimantan  Timur telah  terpasang  sekitar  3.750  sambungan  pipa  ke rumah-rumah  penduduk  melalui  saluran  pipa  utama yang  tersambung  dengan  meteran  gas  dan  kompor. Saluran  pipa  yang  tersambung  dengan  kompor dihubungkan  oleh  sebuah  selang  karet  yang  biasa digunakan  untuk  menyambungkan  kompor  gas dengan gas tabung.
Oleh  karena  itu,  perawatan  terhadap  saluran gas  tersebut  sangat  diperlukan  untuk  mencegah terjadinya  kebocoran  seperti  putus  sambungan  pipa yang  berakibat  gas  terbuang  dan  menyengat  jika tercium  bahkan  beracun,  meledak  serta  kebakaran. Hal  ini  disebabkan  oleh  sifat  gas  alam  berupa Metana dalam  sebuah  ruangan  5%-15%  atau  lebih sangat berbahaya [3].
Saat  ini,  alat  pendeteksi  kebocoran  gas  yang telah ada menggunakan beberapa sensor gas sebagai pendeteksi  kebocoran  gas  di  udara.  Sensor  yang sering  digunakan  sebagai  pendeteksi  kebocoran  gas salah satunya adalah keluarga sensor gas MQ untuk mendeteksi  sesuatu  unsur  gas  yang  berada  bebas  di udara.
Tujuan  penelitian  ini  adalah  merancang  dan membangun sebuah alat pendeteksi kebocoran aliran gas  alam  yang  disalurkan  pada  rumah  warga  serta melakukan  pengukuran  alat  tersebut.  Hal  ini diharapkan  agar  warga  dapat  merasa  aman  dalam menggunakan  jaringan  gas  dalam  aktivitas  sehari- hari.  Artikel  ini  terdiri  dari  empat  bagian.  Bagian pertama,  motivasi  penulisan  ini.  Bagian  kedua adalah  menjelaskan  metodologi  yang  digunakan. Bagian  ketiga  adalah  menjelaskan  hasil  percobaan. Bagian  terakhir  adalah  kesimpulan  dan  saran  dari percobaan dan rencana penelitian selanjutnya.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1. Alat dan Bahan
Dalam penelitian ini, alat pendeteksi kebocoran aliran  gas  alam  pada  kompor  telah  ditetapkan  yang terdiri dari (a) 1 unit mikrokontroler Arduino Nano; (b)  1  unit  sensor  MQ-4;  (c)  1  unit  modul  relai  5  V
DC; (d) 1 unit LCD 1602; (e) 1 unit modul I2C; (f) 1 unit motor servo MG366R;  (g)  1  unit exhaust fan ukuran  20  cm  x  20  cm;  (h)  8  buah  led  3  mm;  (i)  8 buah resistor 1  KOhm;  (j)  1  unit buzzer aktif;  (k) kabel jumper male-female ; (l) kabel diameter 2 mm; (m) 4 buah baterai AA; (n) 1 buah kotak baterai AA 4  pin;  (o)  1  buah  baterai  aki  6V;  (p)  1  buah  saklar on/off; (q) 1 buah kayu triplek ukuran 1 m x 1 m; (r) 1 buah besi alumunium 20 cm x 1,5 cm x 1 cm; (s) 1 buah  kayu  balok  ukuran  60  cm  x  3  cm  x  3  cm;  (t) timah solder ; dan (u) loftet /pasta solder .

## 2.2. Sensor MQ-4
Sensor gas adalah sesuatu komponen elektronika yang berfungsi untuk mendeteksi jumlah gas pada sesuatu kondisi. Sensor gas terbagi menjadi dua  jenis  yaitu  berdasarkan  komponen  dan kepekaan.  Salah  satu  sensor  gas  adalah  sensor  gas seri  MQ  menggunakan  sebuah  komponen  pemanas kecil  di  dalamnya  dengan  sensor  elektro-kimia sebagai  pengukur berbagai  jenis kombinasi  gas  [4]– [6].  Dalam  penelitian  ini,  sensor  MQ-4  telah digunakan  sebagai  sensor  pendeteksi  gas Metana adalah  SnO2  selain  itu  juga  untuk Propane dan Butana . Sensor MQ-4 dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Sensor MQ-4

## 2.3. Mikrokontroler Arduino Nano
Mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor  di  dalamnya  terdapat  CPU,  ROM, RAM, I/O, clock dan peralatan internal lainnya yang sudah  saling  terhubung  dan  terorganisasi  dengan baik  dan  dikemas  dalam  satu chip yang  siap  pakai. Salah  satu  mikrokontroler  adalah  Arduino  yang merupakan sebuah alat elektronik yang di dalamnya terdapat  komponen  utama  yaitu  sebuah  chip mikrokontroler  dengan  jenis  AVR  dari  perusahaan Atmel.  Menurut  Massimo  Banzi  pada  tahun  2012 salah  satu  pendiri  dan  pembuat  Arduino  merupakan sebuah platform hardware opensource yang memiliki  I/O  yang  sederhana.  Secara  umum, Arduino  dibagi  menjadi  dua  bagian  utama  yaitu hardware merupakan  papan  yang  berisi  I/O  dan software yang  meliputi Integrated  Development Environtment (IDE) untuk menuliskan program yang diunggah ke dalam board Arduino  [7]–[11]. Bentuk Arduino nano dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Arduino nano

## 2.4. Liquid Crystal Display (LCD) dan I2C
Liquid  Crystal  Display atau  LCD  adalah  salah satu  komponen  elektronika  yang  berfungsi  untuk menampikan  sebuah  data,  baik  karakter,  huruf ataupun  grafik  pada  sebuah  layar  tampilan.  LCD tersedia  dalam  bentuk  modul  yang  terdiri  dari tampilan  LCD  beserta  rangkaian  pendukung termasuk  ROM  dan  lainnya.  LCD  mempunyai  pin data,  kontrol  catu  daya  dan  pengaturan  kontras tampilan yang dipasangkan pada mikrokontroler.
Sedangkan, Inter  Integrated  Circuit atau  I2C adalah  sebuah  standar  komunikasi serial dua  arah yang  menggunakan  dua  buah  saluran  utama  yaitu Serial  Clock (SCL)  dan Serial  Data (SDA)  untuk menerima  atau  mengirim  data.  Modul  I2C  bekerja pada tegangan 2,5 sampai 6 volt dengan arus sebesar kurang  dari  10µA.  Fungsi  utama  dari  modul  I2C adalah sebagai expander atau pemekar yang berguna untuk mengurangi pemakaian pin pada mikrokontroler  [7],  [12]–[14].  LCD  dan  I2C  dapat dilihat pada Gambar 3.

## Gambar 3. LCD dan I2C

## 2.5. Teknik Linearitas
Dalam  penelitian  ini,  teknik  karakteristik linieritas  sensor  yang  merupakan  hubungan  antara masukan  dan  keluaran  berupa  garis  lurus  yang kontinu telah diterapkan. Dalam mengukur linearitas dan  hubungan  antara  variabel  bebas  x  (gas)  dengan variabel  terikat  y  (tegangan)  untuk  mengetahui koefisien korelasinya [15]. Teknik linearitas menggunakan Persamaan (1).
𝑟 𝑋𝑌 = ∑ 𝑥 𝑖 𝑦 𝑖 𝑛 𝑖=1 (∑ 𝑥 𝑖 2 𝑛 𝑖=1 )(∑ 𝑦 𝑖 2 𝑛 𝑖=1 ) (1)
Dimana,  r  adalah  koefisien  korelasi;  x  adalah variabel x (kadar gas dalam PPM); y adalah variabel y (tegangan dalam volt).
Dalam penelitian ini, aturan hubungan variabel berdasarkan koefisien korelasi yang telah diterapkan terdiri  dari  r xy =  0,00  adalah  tidak  ada  hubungan;
0,00 < r xy ≤ 0,20 adalah sangat  rendah;  0,20 < r xy ≤ 0,40 adalah rendah; 0,40 < r xy ≤ 0,70 adalah cukup; 0,70  <  r xy ≤  0,90  adalah  tinggi;  0,90  <  r xy ≤  1,00 adalah sangat tinggi; r xy adalah sempurna.

## 2.6. Teknik Sensitivitas
Dalam  penelitian  ini,  teknik  sensitivitas  sensor untuk menunjukkan kepekaan sensor terhadap setiap kenaikan  parameter  yang  diukur.  Hal  tersebut ditunjukkan saat tanggapan sensor linear maka untuk setiap  kenaikan  tersebut  akan  memiliki  sensitivitas yang  sama  [16],  [17].  Teknik  pengujian  sensitivitas sensor menggunakan Persamaan (2).
𝑦 = 𝑎 +   𝑏 𝑥 𝑏 = ∑(𝑥.𝑦) ∑(𝑥 2 ) (2) 𝑎 = 𝑌 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑏. 𝑋 𝑟𝑎𝑡𝑎
Dimana,  y  adalah  tegangan  (volt);  a  adalah ordinat  pada  x  =  0;  b  adalah  kemiringan  garis regresi.

## 2.7. Pengukuran Akurasi
Dalam  penelitian  ini,  pengukuran  akurasi teknik linearitas dan sensitivitas telah menggunakan metode  kesalahan.  Akurasi  teknik  linearitas  dan sensitivitas menggunakan Persamaan (3).
𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑎𝑠𝑙𝑖−𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑢𝑗𝑖 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑎𝑠𝑙𝑖 𝑥 100% (3)
Dimana,  nilai  selisih  tegangan  hitung  (nilai asli) dan ukur (nilai uji).
Dalam penelitian ini, prinsip kerja alat dimulai dengan  pembacaan  sensor  MQ-4  terhadap  udara  di sekitar  sensor.  Ketika  udara  di  sekitar  sensor terdapat  kandungan  gas  metana,  sensor  kemudian bereaksi  dengan  meningkatkan  nilai  resistansi pemanas  kimia  dan  mempengaruhi  tegangan keluaran  (VRL).  Kemudian,  tegangan  diubah sebagai  sinyal  input  untuk  mikrokontroler  Arduino Nano menjadi  sinyal ADC yang dikonversi  menjadi besaran  satuan  jumlah Part  Per  Million (ppm). Lebih  lanjut,  nilai  kadar  gas  yang  diperoleh, dibandingkan  dengan  nilai  kadar  gas  maksimum yang  sebelumnya  telah  diprogramkan  ke  dalam mikrokontroler  yaitu  1000  ppm.  Nilai  tersebut digunakan  berdasarkan  nilai  ambang  batas  bahaya kadar Metana diudara  bebas  adalah  sebesar  15% atau  lebih.  Nilai  1000  ppm  setara  dengan  sekitar 13%  kadar Metana diudara,  sehingga  alat  bekerja sebelum kondisi berbahaya terjadi untuk mengantisipasi terjadinya ledakan.
Ketika kondisi nilai kadar gas ≥ nilai kadar gas maksimum, maka mikrokontroler kemudian memberikan  sinyal high terhadap output dan  tanda kondisi  bahaya  pada  tampilan  LCD.  Sehingga

## 290 Jurnal Teknik Informatika (JUTIF) , Vol. 3, No. 2, April 2022, hlm. 287-294
mengaktifkan fan  exhaust , buzzer berbunyi,  LED menyala,  dan  motor servo berputar  menutup valve pipa gas. Sedangkan, ketika kondisi nilai kadar gas ≤ nilai  kadar  gas  maksimum  maka  mikrokontroler memberikan  sinyal low terhadap output dan  tanda kondisi  normal  pada  tampilan  LCD  serta  sistem kembali  menuju  pembacaan  sensor  MQ-4.  Oleh karena  itu,  sistem  selalu  dalam  keadaan standby selama  terdapat  sumber  tegangan  ke  sistem  alat pendeteksi kebocoran gas.
Adapun,  alur  kerja  alat  deteksi  kebocoran  gas yang telah diterapkan dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Alur kerja alat deteksi kebocoran gas
Gambar 5. Alur kerja sistem deteksi kebocoran gas
Secara  prinsip, software Arduino  IDE  sebagai media pemrograman Arduino Nano telah digunakan. Dalam penelitian ini, pemrograman telah menggunakan  library  LCD,  I2C,  dan motor  servo untuk  menginisialisasi  pin-pin  komponen  yang terhubung  dengan  mikrokontroler  terdiri  dari  pin sensor, pin LED, pin buzzer , pin relai, dan pin servo . Adapun,  variabel  inisialisasi  yang  telah  digunakan terdiri  dari  variabel  PPMGas,  GasMax,  Tegangan, NilaiSensor,  dan  pendefinisian  kondisi  relai. Kemudian,  perhitungan  akurasi  telah  dilakukan dengan  perhitungan  konversi  input  sensor  menjadi besaran  lain  seperti  tegangan,  kadar  gas,  dan  hasil perhitungan  ADC.  Sehingga  nilai  tegangan  dan kadar  gas  (ppm)  diperoleh.  Adapun,  alur  kerja sistem kebocoran gas dapat dilihat pada Gambar 5.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  bagian  ini  menerangkan  hasil  rancangan alat  dan  model  penerapan  serta  pengukuran  sensor MQ-4.  Dalam  percobaan  ini,  alat  pendeteksi kebocoran  aliran  gas  alam  pada  kompor  yang dirancang  terdiri  dari  beberapa  komponen  yaitu mikrokontroler Arduino  Nano, sensor MQ-4, relai 1 channel ,  LCD  16  x  2  dengan  I2C, buzzer , fan exhaust DC, motor  servo ,  LED  peringatan,  dan baterai telah diimplementasikan, Gambar 6. Dimana, sensor MQ-4 disuplai dengan tegangan stabil 5V DC dan arus minimal 150 mA agar dapat bekerja dengan optimal  juga  telah  diimplementasikan.  Dalam percobaan  ini,  sensor  MQ-4  dijalankan  dengan waktu  pemanasan  elemen  sensor  selama  1-2  menit hingga 48 jam untuk mendapatkan hasil pengukuran yang stabil telah dilakukan.
Dalam  percobaan  ini,  hasil  pengolahan masukkan  pada  mikrokontroler  pada  LCD  16  x  2 yang  berisikan  informasi  kadar  gas  dan  kondisi terdeteksi  telah  ditampilkan  dapat  dilihat  pada Gambar 7.
Gambar 6. Skema penerapan sensor deteksi kebocoran gas
Arif Harjanto, dkk, Pengukuran Kepekaan Sensor Gas Mq-4 Terhadap … 291
Selanjutnya,  untuk  memastikan  sensor  MQ-4 bekerja  pada  beberapa  kondisi  dengan  baik  telah dilakukan  pengukuran.  Berdasarkan  percobaan, bahwa nilai  kadar gas dipengaruhi oleh jarak sensor dan  kondisi  gas  yang  berada  di  udara  dan mempengaruhi  tegangan  sebesar  2187  ppm  telah diperoleh.  Sedangkan,  nilai  kadar  gas  dan  tegangan terkecil  terjadi  pada  jarak  5  cm  dan  putaran pemantik  10 o dengan  nilai  kadar  gas  sebesar  405 ppm. Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengujian sensor MQ-4 Percobaan Ke - Jarak (cm) Pemantik ( o ) Kadar gas (ppm) Nilai ADC volt 1 0 10 1.775 195 0,85 2 0 30 1.854 206 0,92 3 0 50 2.115 235 1,04 4 0 70 2.133 237 1,02 5 0 90 2.151 239 1,03 6 0 110 2.187 243 1,05 7 1 10 729 81 0,31 8 1 30 810 90 0,35 9 1 50 828 92 0,37 10 1 70 945 105 0,38 11 1 90 1.125 125 0,51 12 1 110 1.305 145 0,64 13 2 10 450 50 0,24 14 2 30 486 54 0,23 15 2 50 522 58 0,25 16 2 70 558 62 0,24 17 2 90 621 69 0,27 18 2 110 675 75 0,33 19 3 10 513 57 0,22 20 3 30 594 66 0,26 21 3 50 666 74 0,29
Percobaan Ke - Jarak (cm) Pemantik ( o ) Kadar gas (ppm) Nilai ADC volt 22 3 70 693 77 0,30 23 3 90 711 79 0,32 24 3 110 801 89 0,29 25 4 10 495 55 0,24 26 4 30 504 56 0,23 27 4 50 630 70 0,31 28 4 70 657 73 0,30 29 4 90 693 77 0,30 30 4 110 792 88 0,33 31 5 10 405 45 0,19 32 5 30 432 48 0,20 33 5 50 441 49 0,21 34 5 70 459 51 0,22 35 5 90 477 53 0,22 36 5 110 486 54 0,22
Kemudian,  pengujian  respons  dan  kondisi sensor  gas  MQ-4  untuk  mencari  selisih  antara  rata- rata tegangan ukur dan hitung juga telah diterapkan. Dimana,  pengukuran  tegangan  keluaran  sensor  gas dengan  multimeter  telah  diperoleh.  Sedangkan, tegangan  hitung  telah  diperoleh  berdasarkan  nilai ADC  dari  (Tabel  1).  Berdasarkan  percobaan, semakin besar nilai ADC maka nilai konsentrasi gas semakin besar. Sedangkan, kondisi sensor berdasarkan  selisih  nilai  rata-rata  tegangan  hitung dan  ukur  sebesar  sebesar  2,4%  telah  diperoleh.  Hal ini  berarti  bahwa  respon  sensor  telah  sesuai  dengan rancangan.  Hasil  pengujian  respon  dan  kondisi sensor gas MQ-4 dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil pengujian respon dan kondisi sensor MQ-4
Percobaan Ke - Jarak (cm) Pemantik ( o ) Kadar gas (ppm) Nilai ADC Tegangan Ukur (volt) Tegangan Hitung (volt) 1 0 10 1.755 195 0,85 0,84 2 0 30 1.854 206 0,92 0,89 3 0 50 2.115 235 1,04 1,01 4 0 70 2.133 237 1,02 1,02 5 0 90 2.151 239 1,03 1,03 6 0 110 2.187 243 1,05 1,05 7 1 10 729 81 0,31 0,35 8 1 30 810 90 0,35 0,39 9 1 50 828 92 0,37 0,40 10 1 70 945 105 0,38 0,45 11 1 90 1.125 125 0,51 0,54 12 1 110 1.305 145 0,64 0,62 13 2 10 450 50 0,24 0,22 14 2 30 486 54 0,23 0,23 15 2 50 522 58 0,25 0,25 16 2 70 558 62 0,24 0,27 17 2 90 621 69 0,27 0,30 18 2 110 675 75 0,33 0,32 19 3 10 513 57 0,22 0,24 20 3 30 594 66 0,26 0,28 21 3 50 666 74 0,29 0,31 22 3 70 693 77 0,30 0,32 23 3 90 711 79 0,32 0,33 24 3 110 801 89 0,29 0,37 25 4 10 495 55 0,24 0,23 26 4 30 504 56 0,23 0,24 27 4 50 630 70 0,31 0,29 28 4 70 657 73 0,30 0,31 29 4 90 693 77 0,30 0,32 30 4 110 792 88 0,33 0,37 31 5 10 405 45 0,19 0,19 32 5 30 432 48 0,20 0,20 33 5 50 441 49 0,21 0,21
34 5 70 459 51 0,22 0,21 35 5 90 477 53 0,22 0,22 36 5 110 486 54 0,22 0,23 Rata-rata 881 98 0,41 0,42
Kemudian,  pengujian  berbasis  linearitas  dan sensitivitas  terhadap  sensor  gas  MQ-4  juga  telah dilakukan. Dalam percobaan ini, pengujian karakteristik  sensor  telah  dilakukan  untuk  mencari nilai  kadar  gas  rata-rata  (X rata ),  nilai  tegangan  rata- rata (Y rata ), nilai simpangan kadar gas terhadap kadar gas  rata-rata  (x=(X-X rata ),  nilai  simpangan  tegangan
terhadap  tegangan  rata-rata  (y=(Y-Y rata ),  nilai simpangan  ppm  kuadrat  (x 2 ),  nilai  simpangan tegangan kuadrat (y 2 ), dan nilai perkalian simpangan kadar  gas  dan  simpangan  tegangan  (x y ).  Hasil pengujian  karakteristik  sensor  MQ-4  dapat  dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil pengujian karakteristik sensor MQ-4 Percobaan Ke - X (ppm) Y (volt) x=(X-X rata ) y=(Y-Y rata ) x 2 y 2 x y 1 405 0,19 -604 -0,29 364.816 0,0841 175,16 2 432 0,20 -577 -0,28 332.929 0,0784 161,56 3 441 0,21 -568 -0,27 322.624 0,0729 153,36 4 477 0,22 -532 -0,26 283.024 0,0676 138,32 5 486 0,23 -523 -0,25 273.529 0,0625 130,75 6 504 0,24 -505 -0,24 255.025 0,0576 121,2 7 522 0,25 -487 -0,23 237.169 0,0529 112,01 8 558 0,27 -451 -0,21 203.401 0,0441 94,71 9 594 0,28 -415 -0,20 172.225 0,04 83 10 621 0,29 -388 -0,19 150.544 0,0361 73,72 11 657 0,31 -352 -0,17 123.904 0,0289 59,84 12 675 0,32 -334 -0,16 111.556 0,0256 53,44 13 711 0,33 -298 -0,15 88.804 0,0225 44,7 14 729 0,35 -280 -0,13 78.400 0,0169 36,4 15 792 0,37 -217 -0,11 47.089 0,0121 23,87 16 810 0,39 -199 -0,09 39.601 0,0081 17,91 17 828 0,40 -181 -0,08 32.761 0,0064 14,48 18 945 0,45 -64 -0,03 4.096 0,0009 1,92 19 1.125 0,54 116 0,06 13.456 0,0036 6,96 20 1.305 0,62 296 0,14 87.616 0,0196 41,44 21 1.755 0,84 746 0,36 556.516 0,1296 268,56 22 1.854 0,89 845 0,41 714.025 0,1681 346,45 23 2.115 1,01 1.106 0,53 1.223.236 0,2809 586,18 24 2.133 1,02 1.124 0,54 1.263.376 0,2916 606,96 25 2.151 1,03 1.142 0,55 1.304.164 0,3025 628,1 26 2.187 1,05 1.178 0,57 1.387.684 0,3249 671,46 Jumlah 25.812 12,3 -422 -0,18 9.671.570 2,2384 4.652,46 Rata-rata 992,769 0,47 -16,23 -0,01
Selanjutnya,  pengujian  linearitas  hubungan kadar  gas  dan  tegangan  sensor  telah  dilakukan menggunakan  persamaan  regresi  linier.  Dalam percobaan ini, kadar gas dan tegangan bernilai besar begitupun sebaliknya telah dihasilkan. Hal ini berarti kedua  variabel  telah  memiliki  korelasi  kuat  sekali dengan  nilai  koefisien  sebesar  0,9999  telah diperoleh.  Pola  hubungan  antara  kadar  gas  dan tegangan sensor dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Hasil pola kadar gas dan tegangan sensor
Lebih  lanjut,  sensitivitas  kepekaan  sensor terhadap kadar gas di udara telah diuji. Berdasarkan percobaan,  nilai zero  of  set dari  tegangan  sebesar 0,00449  volt  dengan  rentang  pengukuran  sensor MQ-4 300 ppm  hingga 10.000 ppm  telah diperoleh. Sedangkan, nilai sensitivitas sensor sebesar 0,000481  ppm/volt  telah  didapatkan.  Hal  ini  berarti bahwa setiap kenaikan 1 ppm  telah terjadi kenaikan sebesar 0,000481 volt pada tegangan sensor.
Dalam  percobaan  ini,  pengujian  relai  melalui indikator  LED  (menyala  dan  tidak)  masing-masing selama  5  detik  berdasarkan  input  (W 0 )  dan  (∆W1) juga  telah  dikerjakan.  Hasil  pengujian  relay  dapat dilihat pada Tabel 4 dan Gambar 9.
Dalam  percobaan  ini,  pengujian  kinerja keseluruhan  alat  dengan  observasi  langsung  telah dilakukan. Pengujian dilakukan dengan kondisi fisik dan respons telah dikerjakan.
Dimana,  penempatan  kondisi  alat  telah  sesuai kemudian saat  kadar gas ≤ 1000 ppm maka kondisi sistem  normal  (tidak  berbahaya)  telah  didapatkan. Sedangkan, saat kadar gas ≥ 1000 ppm maka kondisi
sistem  bahaya  sehingga  sistem  alat  akan  merespon dengan  mengaktifkan buzzer ,  LED  peringatan, fan exhaust ,  dan motor  servo akan  menutup valve telah terbukti.
Tabel 4. Hasil pengujian relai Percobaan Ke- W 0 (Detik) Kondisi LED W 1 (Detik) 1 0 Tidak Aktif 15 2 5 Aktif 20 3 10 Tidak Aktif 25 4 15 Aktif 30 5 20 Tidak Aktif 35 6 25 Aktif 40 7 30 Tidak Aktif 45 8 35 Aktif 50 9 40 Tidak Aktif 55 10 45 Aktif 60 Gambar 9. Grafik hasil pengujian relay Tabel 5. Hasil pengujian keseluruhan alat Percobaan Ke- Kadar Gas (ppm) Tampilan LCD Buzzer Relai LED Peringatan 1 432 Normal Tidak Aktif Tertutup Tidak Aktif 2 855 Normal Tidak Aktif Tertutup Tidak Aktif 3 1260 Bahaya Aktif Terbuka Aktif 4 2142 Bahaya Aktif Terbuka Aktif

## 4. KESIMPULAN
Penerapan  sensor  MQ-4  dalam  mendeteksi kebocoran  aliran  gas  berbasiskan  karakteristik linearitas  dan  sensitivitas  telah  diimplementasikan. Dimana, alat pendeteksi utama kebocoran aliran gas alam pada  kompor yang telah ditetapkan terdiri dari mikrokontroler  Arduino  nano,  sensor  MQ-4, modul relai  5  V  DC,  LCD  1602,  modul  I2C, motor  servo MG366R, exhaust  fan ukuran  20  cm  x  20  cm,  dan LED 3 mm.
Adapun skema penelitian yang telah ditetapkan terdiri dari menentukan komponen dan prinsip kerja alat dengan kondisi GasMaks yaitu 1000 ppm (13%) kadar gas diudara, perangkaian komponen- komponen  elektronika  dan  program,  dan  terakhir adalah melakukan pengujian.
Berdasarkan percobaan, nilai error 2,4% antara data  nilai  tegangan  hitung  dan  ukur  sensor  MQ-4 telah  diperoleh.  Sedangkan,  nilai  linearitas  sensor berdasarkan  koefisien  korelasi  (r xy )  sebesar  0,9999 juga telah diperoleh. Hal ini berarti bahwa hubungan antara nilai  kadar gas terdeteksi  sensor dengan nilai tegangan  sensor  adalah  sangat  erat  dan  berbanding lurus  (linear).  Sedangkan,  nilai  sensitivitas  sensor memiliki pola regresi
Pearson
Y=- 0,00449+0,000481X  telah  didapatkan.  Hal  juga berarti  bahwa  sensor  memiliki  tegangan zero  of  set sebesar  -0,00449  volt  dan  memiliki  sensitivitas sebesar  0,000481  volt  pada  setiap  kenaikan  sebesar 1  ppm,  sehingga  sensor  MQ-4  sesuai  digunakan sebagai  pendeteksi  kebocoran  gas  yang  disalurkan pada jaringan gas rumah.
Lebih  lanjut,  efektivitas  kerja  alat  telah dilakukan  4  kali  pengujian  berdasarkan  kadar kebocoran  gas  yang  berbeda  dengan  nilai error
sebesar  0%  (100%)  telah  diperoleh.  Hal  ini membuktikan bahwa alat memiliki tingkat keberhasilan  baik  berdasarkan  respon  output terhadap input masukan. Penerapan metode kecerdasan  buatan  untuk  mengukur  kinerja  dan akurasi  deteksi  sensor  MQ-4  merupakan  target penelitian selanjutnya

## DAFTAR PUSTAKA
[1] ESDM,  “Siaran  Pers  Kementerian  Energi dan Sumber Daya Mineral No: 028.Pers/04/SJI/2021  Tanggal:  19  Januari 2021  -  Menteri  ESDM:  Cadangan  Minyak
Indonesia  Tersedia  untuk  9,5  Tahun  dan Cadangan  Gas  19,9  Tahun,”  2021. https://www.esdm.go.id/id/media- center/arsip-berita/menteri-esdm-cadangan- minyak-indonesia-tersedia-untuk-95-tahun- dan-cadangan-gas-199-tahun. [2] BPS Kota Samarinda, “Indikator Kesejahteraan  Rakyat  Kota  Samarinda
2019_2020,” pp. 99–117.
[3] H.  Lu,  T.  Iseley,  S.  Behbahani,  and  L.  Fu, “Leakage  detection  techniques  for  oil  and gas  pipelines:  State-of-the-art,” Tunnelling and  Underground  Space  Technology ,  vol. 98. 2020, doi: 10.1016/j.tust.2019.103249.
[4] I.  S.  P.  Nagahage,  E.  A.  A.  D.  Nagahage, and  T.  Fujino,  “Assessment  of  the applicability  of  a  low-cost  sensor–based methane  monitoring  system  for  continuous multi-channel  sampling,” Environ.  Monit. Assess. ,  vol.  193,  no.  8,  2021,  doi: 10.1007/s10661-021-09290-w.
[5] J.  T.  Sese et  al. ,  “Effects  of  different adsorbent  on  methane  reduction  on  a
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 W ak tu ( d e ti k ) Percobaan  ke - Pengujian  Relai W0 (Detik) W1(Detik)
294 Jurnal Teknik Informatika (JUTIF) , Vol. 3, No. 2, April 2022, hlm. 287-294
garbage bin  using  MQ4 Gas Sensor,” 2017, doi: 10.1109/ICCSCE.2016.7893617.
[6] Y.  Qi et  al. ,  “Characterisation  of  the products  of  low  temperature  pyrolysis  of Victorian brown coal in a semi- continuous/flow through system,” Fuel ,  vol.
234, pp. 1422–1430,
2018, doi: 10.1016/j.fuel.2018.07.109.
[7] M. McRoberts, Beginning Arduino . 2013.
[8] S.  Ushasukhanya  and  S.  Jothilakshmi,
“Real-time  human  detection  for  electricity conservation using pruned-SSD and arduino,” International Journal of Electrical
and  Computer  Engineering ,  vol.  11,  no.  2. pp.
1510–1520,
2021, doi:
10.11591/ijece.v11i2.pp1510-1520.
[9] L. M. Silalahi, I. Kampono, A. D. Rochendi, M.  Husni,  R.  Sutiadi,  and  D.  P.  P.  Mbarep, “Pemantau  Gas  Metana,  Suhu,  dan
Kelembaban sebagai  Penyebab Efek Rumah Kaca Dipadang Lamun  Berbasis Internet  Of Things,” KILAT ,  vol.  10,  no.  2,  2021,  doi:
10.33322/kilat.v10i2.1349.
[10] S.  Rahman,  “Use  of  closed  loop  system using  arduino  for  different  parameters  in farming,” Bulletin  of  Electrical Engineering and  Informatics ,  vol.  9,  no.  4.  pp.  1373– 1378, 2020, doi: 10.11591/eei.v9i4.2037.
[11] B.  Septian,  M.  Misbahuddin,  and  F.  Arkan, “Freertos  Based  Air  Quality  Monitoring System Using Secure Internet of Things,” J. Tek.  Inform. ,  vol.  3,  no.  1,  pp.  147–153,
2022, doi: 10.20884/1.jutif.2022.3.1.172.
[12] O.  O.  Akinwole  and  T.  T.  Oladimeji, “Design  and  Implementation  of  Arduino Microcontroller  Based  Automatic  Lighting
Control  with  I2C  LCD  Display,” J.  Electr. Electron.  Syst. ,  vol.  07,  no.  02,  2018,  doi:
10.4172/2332-0796.1000258.
[13] A.  Arisudin,  M.  Yahya,  and  D.  Erwanto, “Klasifikasi
Aroma Teh Dengan Menggunakan Sensor Gas Berbasis Arduino Uno,” JASEE J. Appl. Sci. Electr. Eng. , vol.
2, no.
02,
2021,
doi:
10.31328/jasee.v2i02.198.
[14] Dickson  Kho,  “Pengertian  LCD  (Liquid Crystal  Display)  dan  Prinsip  Kerja  LCD,”
Teknik Elektronika , 2021. .
[15] F. M. Saimi, F. M. Hamzah, M. E. Toriman,
O.  Jaafar,  and  H.  Tajudin,  “Trend  and linearity analysis of meteorological parameters in peninsular Malaysia,”
Sustain. ,  vol.  12,  no.  22,  2020,  doi: 10.3390/su12229533.
[16] C.  U.  Greven et  al. ,  “Sensory  Processing Sensitivity  in  the  context  of  Environmental
Sensitivity: A critical
review
and development
of
research
agenda,”
Neuroscience  and  Biobehavioral  Reviews , vol. 98. 2019, doi: 10.1016/j.neubiorev.2019.01.009.
[17] F. Pianosi, F. Sarrazin, and T. Wagener, “A
Matlab  toolbox  for  Global  Sensitivity Analysis,” Environ.  Model.  Softw. ,  vol.  70, 2015, doi: 10.1016/j.envsoft.2015.04.009.