SISTEM PENGESAN KEBOCORAN NATURAL GAS FOR VEHICLE … · monoksida berbanding bahan api lain....

E-PROCEEDING OF THE 6TH WORLD CONFERENCE ON INTEGRATION OF KNOWLEDGE 2020

E-PROCEEDING OF THE 6TH WORLD CONFERENCE ON INTEGRATION OF KNOWLEDGE (WCIK 2020) (e-ISBN: 978-967-0792-35-8). 27 August 2020.

Copyright and published by https://worldconferences.net 67

SISTEM PENGESAN KEBOCORAN NATURAL GAS FOR VEHICLE

(NGV) PADA KERETA PROTON SUPRIMA S

Tengku Azmie Bin Raja Hassan,

Jabatan Kejuruteraan Mekanikal, Politeknik Kota Bharu

[email protected]

Mohd.Zulkafli Bin Mohamed


[email protected]

Muhamad Shah Rul Bin Kamaruddin


[email protected]

ABSTRAK

Natural Gas for Vehicle (NGV) adalah tidak berwarna dan juga tidak berbau secara semulajadi.

Kebocoran NGV dalam kuantiti yang tinggi akan menghasilkan bunyi bersiul yang tinggi. Sesetengah

NGV yang digunakan pada kenderaan tidak boleh dibersihkan dan jika berlaku kebocoran baunya tidak

akan dapat dikesan. Pengaplikasian arduino mega, raspberry pi, pemasangan penderia MQ-5,

digunakan sebagai medium untuk meningkatkan taraf keselamatan kenderaan. Bagi mengesan

kebocoran NGV pada kereta Proton Suprima S, penderia MQ-5 telah diletakkan pada filling valve dan

master shut-off valve. Apabila berlaku kebocoran NGV, arduino mega akan memaparkan kebocoran

tersebut di liquid cristal display (LCD) dan pada masa yang sama maklumat kebocoran juga akan

dihantar terus kepada telefon bimbit pemilik kenderaan. Maklumat ini akan dapat mengelakkan

berlakunya kebakaran kenderaan dan kehilangan nyawa akibat daripada kebocoran NGV.

Kata kunci: Sistem pengesanan kebocoran NGV, arduino mega, raspberry pi, penderia MQ-5

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1. Pengenalan

Natural gas for vehicle (NGV) di dalam Bahasa Melayu membawa maksud kenderaan yang

menggunakan gas asli. NGV adalah bahan api yang mesra alam dan tidak mencemarkan alam sekitar

serta dapat memberi impak yang baik terhadap ekonomi negara dan individu di dalam proses alternatif

penjimatan daripada pergantungan terhadap petrol semata-mata. Menurut H Hao et. al (2016),

kenderaan yang menggunakan gas asli adalah lebih menjimatkan dan juga menghasilkan kurang karbon

monoksida berbanding bahan api lain. Manakala menurut M Hosseini et. al (2018), kenderaan yang

menggunakan NGV, akan memberikan jarak perjalanan perkilometer dan keselesaan yang setara,

sementara pencemaran gas ekzos yang lebih rendah daripada kenderaan konvensional.

NGV adalah sejenis gas yang tidak mempunyai warna dan dari segi ketumpatannya NGV

adalah kurang ketumpatan berbanding petrol. Disebabkan hal ini, jika berlaku kebocoran NGV pada

sesebuah kenderaan, pemilik sukar untuk mengetahui atau mengesan masalah tersebut. Dari segi

keselamatan, umum mengetahui bahawa antara petrol dengan NGV, penggunaan petrol lebih bahaya

kerana petrol adalah dalam bentuk cecair. Jadi jika berlaku kebocoran, petrol akan mengalir dalam

https://worldconferences.net/



Copyright and published by https://worldconferences.net Page 168

bentuk cecair dan ini amatlah bahaya jika terdapat percikan api atau kebocoran elektrik dalam sistem

pendawaian kenderaan dan kebakaran boleh berlaku bila-bila masa . Tidak kurang juga dari segi

penggunaan NGV ini. NGV juga boleh menyebabkan sesebuah kenderaan meletup jika terdapat

kebocoran yang serius. Wujudnya idea untuk membangunkan pengesan kebocoran NGV. Di mana jika

berlaku kebocoran NGV, pemandu kenderaan dapat mengetahui masalah ini yang akan ditunjukkan

oleh skrin liquid cristal display (LCD) yang dipasang di dalam kenderaan. Selain itu pemilik kenderaan

juga akan dapat mengetahui hal tersebut melalui telefon yang didaftarkan untuk menghubungkan terus

dengan kenderaan tersebut.

Komponen utama di dalam kajian ini ialah arduino mega yang berfungsi untuk mengawal

semua input dan output untuk pengesanan NGV pada filling valve dan master shut -off valve”. Kajian

ini menggunakan penderia gas MQ-5 yang dapat mengesan kadar NGV yang dimampatkan. NGV

adalah merupakan bentuk paling sederhana dari hirdrokarbon . Walaupun tidak bersifat racun, NGV

adalah berbahaya kerana mudah terbakar (combutive/flammable gas). Gas ini tidak berbau dan tidak

berwarna, menjadikan sulit untuk dikesan secara langsung oleh manusia.

2. Pernyataan Masalah

Sesetengah NGV yang digunakan pada kenderaan tidak boleh dibersihkan yang akan menyebabkan bau

tidak dapat di kesan melalui kebocoran. Sekalipun NGV dibersihkan, bau sahaja tidak dapat

dikenalpasti lokasi tepat atau saiz kebocoran yang berlaku dalam kenderaan dan mungkin akan

mengakibatkan kehilangan nyawa. Bagi mengesan kebocoran NGV pada kenderaan, penderia MQ-5

telah dipasang pada filling valve dan master shut-off valve. Dengan adanya sistem ini, ia dapat

mengelakkan kenderaan daripada terbakar akibat daripada kebocoran tersebut, kerana pemandu akan

diberikan makluman melalui paparan di skrin liquid cristal display (LCD) dan pada masa yang sama

maklumat kebocoran juga akan dihantar terus kepada telefon bimbit pemandu.

3. Objektif

Objektif kajian adalah:

i. Membangunkan pengesan kebocoran NGV pada kereta Proton Suprima S.

ii. Mengujilari pengesan kebocoran NGV pada kereta Proton Suprima S.

4. Kajian Literatur

Natural gas for vehicle (NGV) adalah bahan api yang mesra alam dan tidak mencemarkan alam sekitar

serta dapat memberi impak yang baik terhadap ekonomi negara. Kenderaan gas asli adalah kenderaan

yang menggunakan gas asli termampat compressed natural gas atau CNG atau juga kadang-kadang gas

asli cair (liquefied natural gas atau LNG) sebagai pilihan bahan api untuk kenderaan. Menurut Engku

Zaidi (2009), kerajaan menegaskan bahawa penggunaan gas asli pada kenderaan akan menjadi elemen

penting dalam permintaaan sebagai bahan bakar dan pengurangan dalam penggunaan petrol.

NGV adalah bahan api alternatif yang selamat digunakan dan merupakan satu pelaburan

jangkamasa panjang jika dikira penggunaanya secara matematik. NGV tidak mengandungi plumbum

dan asap kenderaan mesra alam . Sekiranya ada kebocoran, gas tersebut akan menyebabkan kebakaran.

Mahalingam A et. al (2018), menyatakan bahawa kebocoran gas adalah sangat berbahaya bagi





kehidupan dan kesihatan manusia. Sebagai contoh, gas karbon monoksida akan menyebabkan sesak

nafas dan kebocoran gas asli petroleum atau petrol akan menyebabkan kebakaran atau letupan.

Kebocoran NGV adalah bahaya kepada pemandu dan penumpang, serta akan menyebabkan

tangki NGV itu meletup akibat kebocoran yang berlaku. Kajian yang dibangunkan ini secara langsung

akan memberi amaran dan maklumat awal kepada pemandu, jika ada kebororan NGV. Ia juga dapat

mengelakkan daripada berlakunya kebakaran dan kemalangan jiwa yang tidak diingini.

Dengan mengunakan penderia MQ-5, ia akan dapat mengesan kadar NGV di dalam udara

dengan menyambungkan penderia ini ke arduino mega (mikrokontroler). Mikrokontroler boleh

digunakan untuk mengawal pelbagai perkara seperti motor, suiz, unit GPS, LED, penderia, dan kamera

(Shi, C et. al 2012). Pengaturcaraan boleh dibangunkan untuk menentukan output berdasarkan data

yang terbaca, sebagai contoh, apabila berlaku kebocoran NGV, arduino mega akan memaparkan

kebocoran tersebut di liquid cristal display (LCD) dan pada masa yang sama maklumat kebocoran juga

akan dihantar terus kepada telefon bimbit pemilik kenderaan..

Penderia MQ-5 merupakan penderia yang sensitif terhadap gas asli. Menurut A Banik et. al

(2018), penderia MQ-5 adalah peranti yang mempunyai kepekaan yang baik dan memberikan masa

tindak balas yang cepat. Keluaran penderia ini adalah rintangan analog yang dengan mudah dapat

ditukar ke voltan dengan menambah satu perintang biasa. Dengan menukarkan rintangan ini ke dalam

voltan, pembaca penderia boleh dibaca oleh pin analog digital convertor (ADC) pada arduino mega.

Raspberry Pi 2 Model B adalah generasi kedua yang digunakan dalam kajian ini. Raspberry Pi yang

mempunyai quadcore 900MHz ARM Cortex-A7 CPU dan 1GB RAM. Ia termasuk beberapa ciri lain

seperti 4 port USB, 40 pin GPIO, port HDMI penuh, ethernet, bicu audio bersepadu 3.5mm dan video

komposit, interface camera (CSI), display interface (DSI), slot kad microSD dan videoCore IV 3D teras

grafik. Ia mempunyai pemproses ARMv7 sehingga dapat menjalankan rangkaian penuh ARM

GNU/linux distribusi, termasuk microsoft windows 10.

5. Metodologi

Sistem pengesanan kebocoran NGV yang dibangunkan adalah menggunakan arduino mega 2560, yang

merupakan unit mikrokontroler paling tinggi berbandingan kepada kebanyakan papan serupa yang lain.

Arduino mega telah dipilih kerana ia boleh mengendalikan sejumlah besar data berdasarkan RAM yang

cukup besar untuk mengawal program pemacu. Peranti ini bertanggungjawab untuk mengawal peranti

perkakasan dan melaksanakan spesifikasi perkakasan.

Rajah 1 menunjukkan schematic printed circuit board (PCB) yang telah dibangunkan. Aliran

arus elektrik yang mengalir di dalam PCB bagi mengaktifkan penderia serta menerima isyarat daripada

penderia dan memberi tindakbalas kepada arduino mega.





Rajah 1 : Schematic printed circuit board (PCB)

Rajah 2 pula menunjukkan litar power supply sensor yang digunakan untuk menyalurkan arus elektrik

kepada litar printed circuit board (PCB) bagi mengaktifkan penderia, menerima isyarat dan memberi

tindak balas kepada arduino mega.

Rajah 2 : Litar power supply sensor

Skrin liquid cristal display (LCD) adalah skrin paparan data yang sangat berkesan dalam sistem

elektronik. Menurut P Ingalepatil et. al (2017) Liquid cristal display (LCD) adalah modul paparan

elektronik dan boleh digunakan untuk pelbagai aplikasi Modul LCD mempunyai pemacu yang

berfungsi untuk mengawal paparan pada skrin LCD. Modul LCD mempunyai terminal output yang

digunakan sebagai saluran komunikasi dengan mikrokontroler. LCD menghantar data penerima, data 4

bit atau 8 bit dari peranti pemproses, maka data diproses dan dipaparkan dalam bentuk titik yang

membentuk huruf. Rajah 3, menunjukkan kedudukan LCD di dalam kenderaan.





Rajah 3 : liquid cristal display (LCD)

Rajah 4 menunjukkan carta alir bagi sistem pengesanan kebocoran NGV yang telah

dibangunkan. Sebarang kebocoran NGV akan dikesan oleh penderia dan voltan keluaran dari penderia

MQ-5 akan dihantar ke arduino mega untuk diproses. Arduino mega akan memaparkan kebocoran di

LCD. Arduino mega juga akan menghantar output kepada raspberry pi untuk dihantar terus kepada

telefon bimbit pemilik kenderaan untuk memaklumkan kewujudan kebocoran NGV. Di dalam kajian

yang dilakukan oleh Alan M et. al (2017), pengesanan kebocoran LPG atau CNG, dikesan oleh penderia

gas. Melalui mikrokontroler, LED dan penggera akan dihidupkan secara serentak. Seterusnya

makluman kebocoran akan diberikan kepada pengguna melalui kiriman SMS ke nombor mudah alih

yang telah didaftarkan.

Rajah 4 : Carta alir bagi sistem pengesanan kebocoran NGV

Rajah 5 adalah sambungan penderia MQ-5 pada PCB. Ia dilakukan dengan cara ketiga-tiga kaki

VCC dan GND pada ketiga-tiga penderia MQ-5 disambungkan pada kaki PCB iaitu pada kaki positif

dan negatif. Di mana dua penderia dipasang di bahagian hadapan kenderaan dan satu penderia dipasang

pada bahagian belakang kenderaan. Manakala kaki DO pada ketiga-tiga penderia MQ-5 tersebut pula,

disambungkan pada kaki pin pada PCB. Pengaturcaraan yang telah dibina akan dimuat naik ke arduino

mega. LED pada pin 13 akan berkedip dan ini menunjukkan bahawa arduino mega akan berfungsi

mengikut program yang telah dibina.

Penderia

MQ-5 Raspberry pi Arduino

mega Handphone

LCD





Rajah 5 : Sambungan penderia MQ-5

Bagi pemasangan penderia MQ-5.pada kenderaan, iaitu pada bahagian hadapan badan

kenderaan (kiri dan kanan), ianya dipasang berdekatan dengan bahagian nozzle masukkan NGV. Kedua-

dua penderia MQ-5 tersebut, yang telah disambungkan kepada PCB dilekatkan pada bahagian tersebut

(kiri dan kanan). Manakala satu lagi penderia M Q-5, dilekatkan pada bahagian bonet belakang

berdekatan pada bahagian sambungan ke tangki NGV. Rajah 6, menunjukkan pemasangan penderia

MQ-5 pada bahagian hadapan dan belakang kenderaan.

Rajah 6 : Kedudukan penderia MQ-5

Penyambungan power supply dihasilkan dengan mengambil wayar positif 12V pada front

power socket positive D-06a dan wayar negatif pada front power socket negative D-06b. Power supply

menukarkan 12V kepada 5V. Di mana, setiap wayar positif yang dikeluarkan daripada sistem asal

kenderaan akan melalui fius 5A sebelum disambungkan kepada sistem ini.





Rajah 7 : Power supply PCB

Bagi tujuan penyambungan sistem yang telah dibangunkan dengan sistem asal kenderaan boleh

dilihat sepertimana litar skematik pada Rajah 8. Di mana wiring harness pada Proton Suprima S telah

di sambungkan pada sistem melalui soket C32 dan masuk ke power distribution board (PDB).

Rajah 8 : Power distribution system

6. Dapatan dan Perbincangan

Daripada ujilari yang telah dilakukan, didapati ketiga-tiga penderia MQ-5 yang telah dipasang dapat

berfungsi dengan baik. Pada setiap penderia MQ-5, terdapat 3 kaki pin. Kaki pin, kaki positif (5V) dan

kaki ground. Dalam kajian Arkadiusz dan Wojciech (2015), berkaitan arduino dan pengesan kebocoran

gas kenderaan, menyatakan bahawa voltan kendalian ialah 5V, tetapi voltan masukkan sepatutnya tidak

melebihi 7V dan tidak boleh melebihi 12V. Di dalam kajian ini, multimeter telah digunakan untuk

mengukur voltan pada setiap kaki pin. Nilai sukatan dan nilai sebenar adalah 5V. Apabila penderia

MQ-5, dalam keadaan normal (tidak mengesan kebocoran NGV) kaki pin di penderia 1, 2 dan 3 tu akan

kekal menghantar 5V ke arduino mega. Manakala, apabila penderia MQ-5 mengesan kebocoran NGV,





kaki pin di penderia 1, 2 dan 3 itu akan menjadi 0V. Voltan keluaran dari penderia MQ-5 ini, akan

dihantar ke arduino mega untuk diproses. Arduino mega akan memaparkan kebocoran di LCD. Arduino

mega juga akan menghantar output kepada raspberry pi untuk dihantar terus kepada telefon bimbit

pemilik kenderaan untuk memaklumkan kewujudan kebocoran NGV.

7. Kesimpulan

Sistem pengesan kebocoran NGV pada kereta Proton Suprima S, telah berjaya dibangunkan dan

diujilari. Pengaplikasian arduino mega, raspberry pi, pemasangan penderia MQ-5, diketengahkan

sebagai medium untuk meningkatkan taraf keselamatan kenderaan. Apabila berlaku kebocoran NGV,

arduino mega akan memaparkan kebocoran tersebut di LCD. Arduino mega juga akan menghantar

output kepada raspberry pi untuk dihantar terus kepada telefon bimbit pemilik kenderaan untuk

memaklumkan kewujudan kebocoran NGV. Seterusnya, pemandu boleh memilih mod petrol dan

membawa kenderaan ke bengkel yang berdekatan. Secara tidak langsung sistem ini akan dapat

mengelakkan berlakunya kebakaran kenderaan akibat daripada kebocoran NGV.

Rujukan

Han Hao, Zongwei Liu, Fuquan Zhao, Weiqi LI (2016). Natural gas as vehicle fuel in China: A

review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 62, Pages 521-533.

Mehdi Hosseini, Ibrahim Dincer, Ahmet Ozbilen (2018). Expert Opinions on Natural Gas Vehicles

Research Needs for Energy Policy Development. Exergetic, Energetic and Environmental

Dimensions pages 731-750.

Engku Zaidi Bin Engku Ibrahim (2009). Kajian Analisis Risiko Kualitatif Dan Kuantitatif Pada

Penggunaan Stesen Pengisian Gas Asli (NGV). Tesis Sarjana Muda.

A Mahalingam, RT Naayagi, NE Mastorakis (2012). Design and Implementation Of An Economic Gas

Leakage Detector. Recent Researches in Applications of Electrical and Computer Engineering, pages

20-24.

Arijit Banik, Bodhayan Aich, Suman Ghosh (2018). Microcontroller based low cost gas leakage

detector with SMS alert. Emerging Trends in Electronic Devices and Computational Techniques

(EDCT), Pages 1-3, March 2018

Pranjali Ingalepatil, Priyanka Barhate, Bhagyashri Nemade, Vijay D. Chaudhari (2017). Alcohol Detection System in Vehicle Using Arduino. International Research Journal, Volume: 04, Issue 6.

Alan M John, Bhavesh Purbia, Ankit Sharma, Mrs. A.S Udapurkar (2017). LPG/CNG Gas Leakage

Detection System with GSM Module. International Journal of Advanced Research in Computer and

Communication Engineering ISO 3297:2007 Certified Vol. 6, Issue 5.

Arkadiusz Spiewak , Wojciech Salabun (2015). A Mobile Gas Detector With an Arduino

Microcontroller. International Journal of Computer Applications in Technology. 6(4) 636-641,

ISSN:2229-6093.


https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032116301253

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032116301253

https://www.sciencedirect.com/science/journal/13640321

https://ieeexplore.ieee.org/xpl/conhome/8399712/proceeding

https://ieeexplore.ieee.org/xpl/conhome/8399712/proceeding

SISTEM PENGESAN KEBOCORAN NATURAL GAS FOR VEHICLE … · monoksida berbanding bahan api lain....

Documents

Transcript of SISTEM PENGESAN KEBOCORAN NATURAL GAS FOR VEHICLE … · monoksida berbanding bahan api lain....