DETEKSI GAS BERBAHAYA CO, CO2, NOX DENGAN PENAMPIL DOT MATRIX DAN LEVEL BAHAYA SERTA BESARNYA Yonny Wicaksono Andi Suismono
6407030015 6407030028
ABSTRAK Alat deteksi gas berbahaya seperti gas CO, CO2 dan NOx biasanya terdapat pada jalan-jalan umum, karena terdapat banyak sumber dari polusi udara seperti asap kendaraan bermotor yang dapat mengganggu kesehatan. Tetapi tidak hanya dijalan umum saja terdapat gas-gas berbahaya seperti gas CO, CO2 dan NOx. Di dalam ruangruang rumah atau pabrik juga terdapat gas-gas tersebut yang akan membahayakan penghuni rumah atau para pekerja pabrik. Bila alat ini diaktifkan maka sensor akan mensensor gas yang ada dalam ruangan. Hasil dari sensor ini akan ditampilkan kedalam dotmatrik berupa besar dari konsentrasi gas yang ada dalam ruangan. Jika konsentrasi melebihi ambang batas yang di tentukan maka lampu indikator akan menyala merah sehingga dapat menjadi peringatan awal yang menentukan bahwa ruangan tersebut berbahaya bagi manusia. Metode yang digunakan untuk memproses masukan dari sensor agar dapat tercapainya dalam tujuan mendeteksi gas berbahaya CO, CO2 dan NOx dengan tampilan dotmatrik dan level bahaya yaitu menggunakan program assembly. Kemampuan dari sensor ini dapat mendeteksi gas CO sampai 300 ppm, gas CO2 sampai dengan 10000 ppm dan Gas NOx sampai 1 ppm. Kata kunci: Mikrokontroler AT89S51, Dotmatrik, Sensor TGS 4161, Sensor TGS 2201 ABSTRAK Hazardous gas detection devices such as gas CO, CO2 and NOx are usually found on the public roads, because there are many sources of air pollution such as smoke in motor vehicles can damage the health. But not only the public street alone there were dangerous gases such as CO gas, CO2 and NOx. In the halls of the house or factory, there are gases that would endanger the residents of the house or factory workers. In this study developed a tool that can detect hazardous gases which resides in the room, using the work of the Microcontroller AT89S51. To realize that TGS 2201 sensors used for sensing gases CO, and NOx and TGS 4161 for CO2. Gas concentrations can be seen in the dot matrix, while the level of danger on the indicator. When the tool is activated it will censor the gas sensor is in the room. Results from these sensors will be shown into a large dotmatrik of gas concentration in the room. If the concentration exceeds the threshold set so that the indicator lights red so it can be a decisive early warning that the room is harmful to humans. The method used to process input from sensors that can detect the achievement of the objectives hazardous gases CO, CO2 and NOx with dotmatrik appearance and level of danger that is using the assembly program. The ability of these sensors can detect gases to 300 ppm of CO, CO2 up to 10,000 ppm and NOx gas to 1 ppm Keywords: Microcontroller AT89S51, Dotmatrik, Sensor TGS 4161, Sensor TGS 2201
PENDAHULUAN Ada banyak kandungan gas yang ada dalam udara, dan tidak semua yang ada di udara boleh dihirup oleh tubuh. Jika udara yang dihirup tercemar dengan gas CO, CO2, dan NOx maka udara tersebut dapat meracuni tubuh. Gas CO bisa membuat sesak nafas, hal ini dikarenakan oksigen yang seharusnya dialirkan oleh hemoglobin ke seluruh tubuh tidak dapat dialirkan karena hemoglobin yang seharusnya mengikat oksigen dan dialirkan ke seluruh tubuh menjadi mengikat CO karena zat hemoglobin lebih mudah mengikat CO dari pada oksigen. Gas CO2
pada konsentrasi tertentu dapat membuat pusing, sedangkan gas NOx dapat merusak paru-paru. Dengan berkembangnya industri maka semakin banyak gas-gas berbahaya yang dihasilkan sehingga dapat mengancam kesehatan tubuh. Gas-gas tersebut akan mencemari udara yang ada di lingkungan sehingga tanpa sadar akan terhirup dan masuk ke dalam tubuh, kemudian secara bertahap tubuh akan merasakan dampaknya. Akan lebih berbahaya lagi jika gas-gas tersebut terkonsentrasi di dalam suatu ruangan, karena kemungkinan jumlah udara yang dihirup akan lebih banyak dan tubuh akan lebih cepat merasakan dampaknya.
Gas CO, CO2, dan NOx tidak berbau dan tidak dapat dilihat, oleh karena itu manusia tidak akan dapat mengetahui jika ada gas gas--gas gas tersebut disekitarnya. Manusia baru bisa tahu jika sudah merasakan ddampaknya. ampaknya.
yang cuk cukup. up. Sebagai akibatnya, paparan pada tingkat ini dapat membahayakan jiwa. Amerika Serikta, membatasi paparan di tempat kerja sebesar 50 ppm. Untuk mengetahui gambar partikel gas karbon monoksida dapat dilihat pada Gambar 2.1
TEORI PENUNJANG 2.1 Tinjauan Umum Alat pendeteksi gas CO, CO2, dan NOx dapat mengetahui besarnya kandungan gas CO, CO 2, dan NOx yang ada di dalam ruangan. Alat ini juga akan memberi tanda jika ruangan berbahaya karena terlalu banyak kandungan gas CO, CO2, dan NOx yang ada di dalam ruangan sehingga manusia dapat mengetahui apakah ruangan yang akan digunakan mengandung gas CO, CO2, dan NOx atau tidak dan berbahaya atau tidak. Karena alat ini hanya mendeteksi gas CO, CO2, dan NOx maka tidak menutup kemungkinan jika ada gas berbahaya lain yang ada dalam ruangan tidak dapat terdeteksi dan alat ini tidak akan memberi tanda bahaya. . Pada bab ini di jelaskan tentang teori penunjang yang akan mendukung seluruh kegiatan pembuatan alat pendeteksi gas CO, CO2, dan NOx antara lain : • Sensor gas CO • Sensor gas CO2 • Sensor gas NOx • Mikrokontroler AT89S51 • Perangkat lunak • Dot Matrix • ADC 8080 • Lampu indikator • Relay
Gambar 2.1 Gas Karbon Monoksida Konsentrasi karbon monoksida memiliki jangka waktu pendek di atmosfer. CO antropogenik dari emisi automobil dan industri memberikan kontribusi pada efek rumah kaca dan pemanasan global. Di daerah perkotaan, karbon monoksida, global. bersama dengan aldehida aldehida,, bereaksi secara fotoki fotokimia, mia, meghasilkan radikal peroksi peroksi.. Radikal peroksi bereaksi dengan nitrogen oksida dan meningkatkan rasio NO2 terhadap NO, sehingga mengurangi jumlah NO yang tersedia untuk bereaksi dengan oz ozon on. on. Karbon monoksida juga merupakan konstituen dari asap rokok. Gambar 2.2 menunjukkan daerah karbon monoksida di atmosfer.
Sensor merupakan alat yang sangat penting bagi alat ini karena sensor yang menjadi alat penangkap data dari luar, tanpa sensor alat ini tidak akan bisa mendeteksi gas yang ada. Sensor yang digunakan adalah sensor kimia yaitu sensor yang me mendeteksi ndeteksi kandungan gas yang ada pada ruangan. Gambar 2.2 Karbon Monoksida Global 2.2 Sensor Gas CO Karbon monoksida beracun dan tidak berbau maupun berwarna. Paparan karbon monoksida dapat mengakibatkan keracunan sistem saraf pusat dan jantung. Karbon monoksida juga memiliki efek efek-efek efek buruk ba bagi gi bayi dan wanita hamil. Gejala dari keracunan ringan meliputi sakit kepala dan mual mual-mual pada konsentrasi kurang dari 100 ppm. Konsentrasi sebesar 667 ppm dapat menyebabkan 50% hemoglobin tubuh berubah menjadi karboksihemoglobin (HbCO). Karboksihemoglobin tidak efektif dalam menghantarkan oksigen, sehingga beberapa bagian tubuh tidak mendapatkan oksigen
Untuk mendeteksi gas CO digunakan sensor TGS 2201. Cara kerja sensor ini adalah dengan menggunakan dua buah sumber tegangan, yaitu sumber tegangan DCsebesar 7 volt untuk tegangan heater dan tegangan DC sebesar 12 Volt untuk tegangan sirkuit. Tegangan he heater ater digunakan untuk memanaskan pemanas untuk mengaktifkan element sensor yang sensitif terhadap gas CO pada temperatur yang optimal untuk pensensoran. Tegangan cirkuit digunakan untuk mengukur tegangan keluaran sensor 1 dan tegangan keluaran sensor 2, den dengan gan menggunakan hambatan 1 dan hambatan 2 yang
dipasang diluar sensor. Sensor ini dapat mendeteksi gas CO dari10 ppm sampai dengan 100 ppm.[5] Hal ini ditunjukkan pada Gambar 2.3
Gambar 2.3 Grafik Karakteristik Sensor Gas CO
kehilangan kesadaran setelah paparan selama lima sampai sepuluh menit. [7] Karbon dioksida atau zat asam arang adalah sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Ia berbentuk gas pada keadaan temperatur dan tekanan standar dan hadir di atmosfer bumi. Rata-rata konsentrasi karbon dioksida di atmosfer bumi kira-kira 387 ppm berdasarkan volume, walaupun jumlah ini bisa bervariasi tergantung pada lokasi dan waktu. Karbon dioksida adalah gas rumah kaca yang penting karena ia menyerap gelombang inframerah dengan kuat. Gambar 2.6 menunjukkan struktur molekul dari carbon mdioksida.
Rangkaian dari sensor TGS 2201 ditunjukkan pada Gambar 2.4
Gambar 2.6 Carbon Dioksida
Gambar 2.4 Rangkaian Sensor Gas TGS 2201 Bentuk nyata dari sensor TGS 2201 ditunjukkan pada Gambar 2.5
Pada konsentrasi delapan persen, ia menyebabkan sakit kepala, keringatan, penglihatan buram, tremor, dan kehilangan kesadaran setelah paparan selama lima sampai sepuluh menit. Oleh karena bahaya kesehatan yang diasosiasikan dengan paparan karbon dioksida, Administrasi Kesehatan dan Keselamatan Kerja Amerika Serikat menyatakan bahwa paparan rata-rata untuk orang dewasa yang sehat selama waktu kerja 8 jam sehari tidak boleh melebihi 5.000 ppm (0,5%). Batas aman maksimum untuk balita, anak-anak, orang tua, dan individu dengan masalah kesehatan kardiopulmonari (jatung dan paru-paru) secara signifikan lebih kecil. Gambar 2.7 menunjukkan pengaruh karbon dionoksida dalam tubuh.
Gambar 2.5 Bentuk Nyata Sensor TGS 2201 2.3 Sensor Gas CO2 Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Karbon dioksida beracun kepada jantung dan menyebabkan menurunnya gaya kontraktil. Pada konsentrasi tiga persen berdasarkan volume di udara, ia bersifat narkotik ringan dan menyebabkan peningkatan tekanan darah dan denyut nadi, dan menyebabkan penurunan daya dengar. Pada konsentrasi sekitar lima persen berdasarkan volume, ia menyebabkan stimulasi pusat pernapasan, pusingpusing, kebingungan, dan kesulitan pernapasan yang diikuti sakit kepala dan sesak napas. Pada konsentrasi delapan persen, ia menyebabkan sakit kepala, keringatan, penglihatan buram, tremor, dan
Gambar 2.7 Pengaruh Karbon Dioksida Setipa tahun jumlah karbon monoksida yang ada di bumi selalu meningkat, hal ini di buktikan oleh penelitian dari lembaga NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)[7].Hal penelitiannya ditunjukkan pada Gambar 2.8.
Gambar 2.10 Karakteristik Sensor TGS 4161
Gambar 2.8 Kenaikan Konsentrasi Carbon Dioksida Sensor yang dipakai untuk mendeteksi gas karbon dioksida adalah sensor TGS4161. Pada sensor ini elemen sensor yang sensitif terhadap gas CO2 terdiri dari elektrolit padat yang terbentuk antara dua elektroda, bersama dengan cetakan substrat pemanas (RuO2). Dengan memantau perubahan gaya gerak listrik (EMF) yang dihasilkan antara dua elektroda, sehingga dimungkinkan untuk mengukur konsentrasi gas CO2. Bagian atas sensor berisi adsorben (zeolit) yang bertujuan untuk mengurangi pengaruh gangguan gas. Untuk mengetahui bentuk nyata dari TGS4161 ditunjukkan pada Gambar 2.9
Gambar 2.9 Sensor TGS4161 Sensor TGS4161 memerlukan masukan tegangan (VH) pemanas. Tegangan pemanas diterapkan pada pemanas terintegrasi untuk mempertahankan elemen penginderaan pada suhu tertentu yang optimal untuk mensensor. Gaya gerak listrik (EMF) dari sensor harus diukur dengan menggunakan impedansi tinggi). Karena jenis elektrolit padat sensor berfungsi sebagai semacam baterai, nilai EMF itu sendiri akan naik menggunakan rangkaian pengukuran dasar. Namun, perubahan nilai EMF (∆EMF) memperlihatkan hubungan yang stabil dengan perubahan konsentrasi CO2. Sensor TGS 4161 dapat mendeteksi gac CO2 dari 350 ppm sampai dengan 10000 ppm. Hal ini ditunjukkan pada gambar grafik 2.10
Pada Gambar 2.11 diperlihatkan rangkaian dari sensor TGS4161.
. Gambar 2.11 Rangkaian Sensor TGS4161
2.4 Sensor Gas NOx NOx bereaksi dengan amonia, uap air, dan lainnya untuk membentuk asam senyawa uap dan partikel terkait. Partikel kecil dapat menembus ke dalam jaringan paru-paru sehingga menyebabkan kerusakan dan kerusakan itu, menyebabkan kematian prematur dalam kasus ekstrim. Inhalasi dari partikel dapat menyebabkan penyakit pernapasan seperti emphysema, bronkitis juga dapat memperburuk penyakit jantung yang sudah ada. [7] Untuk mensensor gas NOx menggunakan sensor TGS2201. Sensor ini merupakan dual sensor element , yang berarti sensor ini mampu mensensor dua jenis gas yang berbeda, yaitu gas gas CO dan NOx. Cara kerja sensor ini sama dengan cara kerja sensor untuk mensensor gas NOx sama dengan cara kerja sensor ini untuk mensensor gas CO. Yaitu membutuhkan dua tegangan inputan yaitu tegangan heater dan tegangan cirkuit. Perbedaannya terdapat dalam kemampuan dalam mengukur konsentrasi gas yang ada. Sensor ini dapat mensesnsor konsentrasi gas NOx dari 0 sampai 1 ppm. hal ini terlihat pada gambar grafik 2.12
Dalam pembuatan alat diperlukan perangkat lunak atau software untuk mengatur dan menjalankan alat. Dalam pembuatan alat ini digunakan bahasa assembly, karena dalam pembuatan programnya lebih mendetail dan lebih teliti.
Gambar 2.12 Karakteristik Pengukuran Gas NO2 2.5 Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroller AT89S51 adalah suatu alat atau komponen pengontrol yang berukuran kecil. Untuk dapat bekerja mikrokontroler membutuhkan perangkat pendukung yang dapat berupa RAM, ROM, dan I/O.[3] Bila suatu mikroprosesor dikombinasikan dengan I/O dan memori (RAM/ROM), akan dihasilkan sebuah mikrokomputer. Kombinasi tersebut apabila dilakukan pada level chip, akan dihasilkan mikrokontroller. Untuk tempat penyimpanan program, mikrokontroller menggunakan EPROM Mikrokontroller AT89S51 memiliki EEPROM (Eraseable Electronic Programmable Read Only Memory) yaitu ROM yang dapat diprogram dan dihapus.[1] Mikrokontroller AT89S51 memiliki kelebihandan keistimewaan sebagai berikut: 1. RAM (Random Acces Memory) internal 128 byte (on chip) 2. Dua buah timer/ counter 16 bit 3. Empat buah programmable Port I/O, masingmasing terdiri dari 8 buah jalur I/O 4. Kecepatan pelaksanaan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi clock 12 MHz 5. Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi boelan (bit) 6. Lima jalur interupsi (2 jalur interupsi eksternal, 3 jalur interupsi internal)
Gambar 2.14 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51 2.6 Perangkat Lunak
2.6.1. Pemograman bahasa assembly Bahasa Assembly adalah bahasa pemrograman tingkat rendah. Dalam pemrograman komputer dikenal dua jenis tingkatan bahasa, jenis yang pertama adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) dan jenis yang kedua adalah bahasa pemrograman tingkat rendah (low level language). • Bahasa pemrograman tingkat tinggi lebih berorientasi kepada manusia yaitu bagaimana agar pernyataan-pernyataan yang ada dalam program mudah ditulis dan dimengerti oleh manusia. Sedangkan bahasa tingkat rendah lebih berorientasi ke mesin, yaitu bagaimana agar komputer dapat langsung mengintepretasikan pernyataan-pernyataan program. • Kelebihan Bahasa Assembly: 1. Ketika dicompile lebih kecil ukuran 2. Lebih efisien/hemat memori 3. Lebih cepat dieksekusi • Kesulitan Bahasa Assembly: Dalam melakukan suatu pekerjaan, baris program relatif lebih panjang dibanding bahasa tingkat tinggi. Relatif lebih sulit untuk dipahami terutama jika jumlah baris sudah terlalu banyak lebih sulit dalam melakukan pekerjaan rumit, misalnya operasi matematis 2.7 Dot Matrix Dot matrik adalah sebuah papan yang berisi lampu led yang disusun berdasarkan urutan matrik. Sehingga mudah dalam penyalaannya, dan tidak memerlukan banyak saklar. untuk menghidupkan satu lampu pada dot matrik harus diketahui koordinatnya pada baris dan kolom ke berapa lampu led berada, dengan hanya memberikan tegangan pada pin baris dan netral pada kolom lampu akan menyala. Gambar nyata dari dot matrik terdapat pada Gambar 2.20
Gambar 2.20 Dot Matrik
2.8 ADC 0808 ADC adalah komponen elektronika yang berfungsi mengubah data analog menjadi data digital. Komponen ini harus ada bila mikrokontroler dihubungkan ke dalam sebuah sensor, seperti sensor gas CO, CO2, dan NOx. Karena setiap sensor tersebut menghasilkan data yang berupa data analog yaitu berupa besar tegangan yang berubah-ubah sesuai dengan kondisi gas yang di sensor. Sedangkan perangkat mikrokontroler membaca data yang berupa data digital atau data dalam bentuk bilangan biner. Dalam melakukan pengambilan data ADC memerlukan waktu sehingga perlu diketahui diagram waktunya. Diagram waktunya dapat dilihat pada Gambar 2.22.
led berwarna. Ada tiga jenis warna, warna merah untuk gas co lampu kuning untuk gas co2 bahaya, dan lampu hijau untuk gas nox. Lampu led sebenarnya adalah sebuah diode yang dapat memancarkan cahaya. LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya.. Gambar 2.24 menunjukkan lambang dari lampu led.
Gambar 2.24 Lampu Led 2.10 Relay Relay adalah suatu alat yang menggunakan prinsip kerja elektomagnetik. Yaitu akan aktif jika kumparan pada relay diberi arus dc yang meng akibatkan terjadi magnet pad kumparan sehingga akan menarik angker yang kemudian akan mengubah rangkaian dalamnya dari normali close ke normaly open. Dan dari normaly open ke normaly close. Setelah arus pada kumparan dimatikan maka magnet dalam kumparan akan menghilang sehingga angker akan kembali ke posisi semula. Relay ditunjukkan oleh Gambar 2.27
Gambar2.22 Timing Diagram ADC 0808 Didalam pembacaan seterusnya tombol OE(output enable) selalu diberikan tegangan sebesar 5 volt agar ADC selalu mengeluarkan hasil konversi. Dalam adc terdapat 8 buah inputan tegangan yang artinya ADC 0808 dapat digunakan untuk 8 buah sensor. Dalam pemilihan sensor ter dapat port pada ADC untuk memilihnya port itu adalah port a, port b, dan port c. Tabel 2.1 akan menjelaskan cara pemilihan input oleh 3 port tersebut. Tabel 2.1. Pemilihan Input ADC 0808
Gambar 2.27 Relay PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Perencanaan dan perancangan sistem terdiri dari beberapa bagian yang dijelaskan pada Gambar 3.1.
Mendesain alat Merangkai alat secasa parsial Menggabungkan alat 2.9 Lampu Indikator Lampu indicator adalah lampu yang digunakan untuk mengetahui gas apa yang sedang di ukur oleh adc. Lampu indicator menggunakan lampu
Pembuatan software
Gambar 3.1 Diagram pengerjaan 3.1. Desain alat Desain alat yang akan dibuat akan dirancang sedemikian hingga sistem lebih praktis, sehingga dalam penggunaannya lebih sederhana dan lebih mudah. 3.1.1.
Perencanaan Blok Diagram Sistem Kontrol Perencanaan blok diagram sistem kontrol merupakan urutan cara pengontrolan sistem, dan terdapat pada Gambar 3.2
3.2. Merangkai alat secara parsial Dalam perancangan blok diagram sistem harus jelas karena perancangan perangkaian alat merupakan cara kerja sistem dari alat. Perancangan blok diagram sistem terbagi atas bagian- bagian yaitu : 1. 2. 3. 4. 5.
Rangkaian Power Supply Rangkaian Mikrokontroler Rangkaian Dot matrik Rangkaian ADC 0808 Rangkaian Sensor
3.2.1
Rangkaian power supply Rangkaian power supply digunakan untuk menyuplai seluruh kebutuhan tenaga yang diperlukan oleh hardware. Oleh sebab itu power supply sangatlah penting, alat tidak akan bisa bekerja jika power supply tidak ada. Adapun rangkaian power supply terlihat pada Gambar 3.4
GAS
Sensor
Mikrokontroler
Dot Matrik
Lampu Indikator
Gambar 3.4 Rangkaian Power Supply
Gambar 3.2 Perencanaan blok diagram sistem control 3.1.2. Perencanaan sistem Secara keseluruhan sistem perangkat keras ini meliput, hardware dan software, serta gabungan keduanya akan dijadikan petunjuk jalannya sistem. Pada tahap ini dilakukan perencanaan dan pembuatan berupa penempatan sensor-sensor dan peletakan dot matrik serta hardware lainnya. Peletakan sensorsensor dan rangkaian laiannya yang dipakai terlihat pada Gambar 3.3.
Lampu Indikator Rankaian Mikrokont roler
Rangkaian mikrokontroler 3.2.2 Rangkaian mikrokontroler adalah rangkaian yang digunakan sebagai tempat mikrokontroler itu sendiri berdasarkan urutan nomor kaki-kaki pada mikrokontroler. Adapun rangkaian mikrokontroler terlihat pada Gambar 3.5
Rankaian Sensor
Rangkaian dot matrik Rangkaian power Supply Gambar 3.5 Rangkaian mikrokontroler Gambar 3.3 Peletakkan rangkaian 3.2.3
Rangkaian Dot matrik
Rangkaian dot matrik digunakan untuk menjalankan dot matrik dalam proses pemindaian kolom dan pengisian baris. Rangkaian dot matrik terlihat pada Gambar 3.6.
3.10 Rangkaian sensor gas CO Dalam rangkaian sensor diperlukan sumber sebesar 7v untuk pemanas dan tahanan sensor. Pemanas sensor terletak pada kaki 2 dan 4 yang berfungsi sebagai pemanas sensor sehingga resistansi sensor berubah yang mengakibatkan tegangan keluaran juga berubah-ubah. Perubahan tegangan keluaran inilah yang kemudian dibaca oleh ADC0808. Letak sensor gas CO2 dan Nox dalam alat diperlihatkan pada Gambar 3.11
Gambar 3.6 Rangkaian Dot Matrix 3.2.4
Rangkaian ADC 0808
Rangkaian ADC digunakan untuk mengolah data dari sensor yang merupakan data analog diubah menjadi data digital. Karena dalam proses pengolahan data yang dilakukan oleh mikrokontroler menggunakan data digital. Rangkaian ADC terdapat pada Gambar 3.9.
Gambar 3.11 Letak sensor Gas CO2 dan Nox dalam alat Rancangan sensor Gas CO2 3.2.6 Sensor gas CO2 memerlukan rangkaian yang digunakan sebagai pendukung dalam pensensoran serta keluaran sensor, sehingga hasil dari pensensoran dapat dibaca oleh ADC dengan baik. Rangkaian sensor CO2 terdapat pada Gambar 3.11.
Gambar 3.9 Rangkaian ADC Pada rangkaian ADC, kaki input dihubungkan dengan sensor-sensor gas, sedangkan kaki output dihubungkan dengan mikrokontroler. Keluaran ADC terdiri dari 8 kaki yang akan mengeluarkan data seperti data biner
Gambar 3.11 Rangkaian sensor CO2 Letak rangkaian sensor gas CO terdapat pada Gambar 3.12
Rancangan sensor gas CO dan NOx 3.2.5 Rancangan sensor gas CO digunakan untuk memasukkan hasil sensor ke dalam ADC 0808. Gambar rangkaian ditunjukkan pada Gambar 3.10.
Gambar 3.12 Letak Rangkaian Sensor Gas CO 3.2.7
Rancangan rangkaian penguat deferensial Rangkaian penguatan diperlukan dalam pembuatan alat ini karena berfungsi untuk
menguatkan signal yang diberikan oleh sensor, dan membuat besar range yang tepat untuk masukan ke adc. Misalnya jika sensor memiliki keluaran sebesar 2 Volt sampai 5 Volt. Maka fungsi dari rangkaian penguat differensial ini adalah menjadikan range keluaran sensor menjadi 0 Volt sampai 5 volt dengan cara menguatkan signal tersebut. Rangkaian penguatan differensial terdapat pada Gambar 3.13
MULAI B Pembacaan Nilai ADC inputan 1
Perbandingan dengan data ambang batas
mR
E2
R
Uo
Y
Melebihi ambang?
N
E1
N
R
Toleransi ?
Lampu hijau menyala
mR
Y Perhitungan hasil pembacaan adc 1
Lampu kuning menyala
Gambar 3.13 Rangkaian Penguat Deferensial 3.3. Penggabungan alat Setelah alat dibuat secara parsial maka alat digabungkan menjadi satu kesatuan yang utuh dan akan terlihat pada Gambar 3.13 .
Lampu merah menyala
Pemindaian kolom dan pengisian baris pada dot matrik
Perhitungan hasil pembacaan adc 1
Pemindaian kolom dan pengisian baris pada dot matrik
Penampilan pada dot matrik Penampilan pada dot matik
C
B
Pembacaan Nilai ADC inputan 2
Perbandingan dengan data ambang batas
Melebihi ambang?
Y
Gambar 3.13 Penggabungan alat
N N
Setelah alat dapat digabungkan secara keseluruhan maka proses selanjutnya adalah mendownload program yang telah dibuat kedalam mikro dan alat akan siap untuk diuji dan dianalisa. 3.4. Pembuatan software Dalam pembuatan program harus dibuat flowchart sistem terlebih dahulu agar memudahkan pembuatan alur atau tahapan proses program.Hal ini untuk memudahkan analisa kesalahan-kesalahan yang terjadi. 3.4.1 Flow chart perjalanan sistem flow chart sistem proses sistem dapat dikontrol dan dapat dikendalikan. Urutan sistemnya adalah sebagai berikut :
Lampu hijau menyala
Toleransi ?
Lampu merah menyala
Y Perhitungan hasil pembacaan adc 2
Lampu kuning menyala
Perhitungan hasil pembacaan adc 2
Pemindaian kolom dan pengisian baris pada dot matrik Pemindaian kolom dan pengisian baris pada dot matrik Penampilan pada dot matrik Penampilan pada dot matik D C
Gambar 3.17 (a) Flow Chart Sistem
D E Pembacaan Nilai ADC inputan 2
Gambar 4.1 Pengukuran Sensor Gas CO 4.2. Pengujian sensor gas CO2 Dalam pengujian sensor digunakan untuk mengetahui besar tegangan keluaran dari sensor pada saat udara dalam keadaan bersih sehingga dapat dihitung penguatan yang dibutuhkan untuk mendapatkan signal dari sensor. Pengujian dari sensor CO2 dapat dilihat pada Gambar 4.3
Perbandingan dengan data ambang batas
Melebihi ambang?
Y
N N Lampu hijau menyala
Toleransi Y ?
Perhitungan hasil pembacaan adc 3
Lampu kuning menyala
N
Lampu merah menyala
Y
Pemindaian kolom dan pengisian baris pada dot matrik
Penampilan pada dot matrik
SELESAI
Pemindaian kolom dan pengisian baris pada dot matrik
Perhitungan hasil pembacaan adc 3
Penampilan pada dot matik
Gambar 4.3 Pengujian sensor gas CO2 4.3. Pengujian Sensor Gas NOx Pengujian sensor NOx dilakukan di dalam sebuah kotak sehingga mudah dalam pengujiannya. Pengujian bertujuan untuk megetahui tegangan keluaran sensor pada saat udara bersih dan pada saat udara kotor sehingga penguatan bisa ditentukan. Gambar pengujian sensor Gas NOx terdapat pada Gambar 4.4
E
Gambar 3.17 (b) Flow Chart Sistem
PENGUJIAN DAN ANALISA Pengujian dan analisa sangat penting bagi kehandalan sebuah alat, dari pengujian dan analisa dapat menjadikan alat menjadi lebih baik dan mengurangi kekurangan-kekurangan yang ada. Serta dapat membuktikan ketepatan sebuah alat.
Gambar 4.4 Pengujian Sensor Gas NOx 4.4. Pengujian ADC . Rangkaian Pengujian ADC Pada saat 0 Volt ditunjukkan Gambar 4.5
4.1. Pengujian sensor gas CO Pengujian sensor CO dilakukan di dalam sebuah kotak sehingga mudah dalam pengujiannya. Pengujian bertujuan untuk megetahui tegangan keluaran sensor pada saat udara bersih dan pada saat udara kotor sehingga penguatan signal yang dikeluarkan oleh sensor bisa ditentukan. Gambar pengukuran dari rangkaian Gas CO terdapat pada Gambar 4.1 Gambar 4.5 Pengukuran ADC Saat 0 Volt Untuk menunjukkan keluaran dari adc dipakai lampu led yang disusun sedemikian rupa sehingga akan menyala jika keluaran adac adalah 0 volt dan
akan padam saat keluaran adc adalah 5 volt atau berlogika 1. Dari Gambar diatas dapat diketahui bahwa keluaran adc adalah 00000000 karena lampu led menyala semua. Pada pengukuran inputan adc sebesar 5 volt maka lampu led akan padam semua karena adc akan mengeluarkan tegangan sebesar 5 volt pada setiap kaki keluarannya sehinga logika bilangan biner yang didapat adalah 11111111. Seperti ditunjukkan pada Gambar 4.6
Gambar 4.7 Tampilan Pengukuran Sensor CO Pada Dotmatrik Pada 15 detik kedua ADC akan membaca data dari sensor CO2 yang datanya akan ditampilkan pada dot matrik. Gambar 4.8 menunjukkan hasil dari pembacaan sensor gas CO2.
Gambar 4.6 Pengukuran ADC Saat 5 volt Pada sensor nilai tegangan maksimumnya adalah 5 volt dan nilai minimumnya adalah 0 volt. 0 volt berlaku saat keadaan udara bersih sedangkan 5 volt adalah keadaan dimana udara terdapat gas yang dibaca secara maksimal oleh sensor.Tabel 4.4 menunjukkan hasil Percobaan pada ADC. Tabel 4.4 Hasil Percobaan Pada ADC U Input Adc
Output ADC
0V 0.02 V 0.04 V 0.06 V 0.08 V 0.10 V 5V
00000000 00000001 00000010 00000011 00000100 00000101 11111111
4.5. Pengujian Dot Matrik Pengujian dot matrik bertujuan untuk menunjukkan fungsi dari dot matrik yaitu untuk menampilkan data yang telah diproses oleh mikrokontroler. Pada 15 detik pertama adc akan membaca masukan dari sensor CO dan datanya akan di tampilkan oleh dot matrik. Hasilnya ada pada Gambar 4.7.
Gambar 4.8 Hasil Dari Pembacaan Sensor Gas CO2 Pada 15 detik ketiga dot matrik menampilkan data yang dibaca sensor gas NOx. Lampu ketiga akan menyala yang menunjukkan bahwa dot matrik menampilkan pengukuran dari gas NOx. Gambar 4.9 memperlihatkan hasilnya.
Gambar 4.9 Tampilan Dot matrik Dari Pengukuran Gas NOx 4.6. Pengujian lampu indikator Lampu indikator digunakan untuk menunjukkan tanda bahaya, lampu merah indikator menyatakan bahwa terdapat bahaya. Lampu akan menyala sesuai dengan perintah yang diberikan oleh mikrokontroler. Mikrokontroler akan membandingkan data yang diterima dari adc apakah nilai tersebut sesuai dengan batas udara bersih atau tidak. Jika adc memberikan nilai yang menunjukkan bahwa udara masih dalam keadaan bersih maka lampu hijau akan menyala sesuai dengan Gambar 4.10
. Gambar 4.10 Lampu Indikator Hijau Menyala Jika nilai yang diberikan adc menunjukkan nilainya dalam keadaan ambang batas maka lampu kuning akan menyala sesuai dengan Gambar 4.11
Gambar 4.11 Lampu Indikator Kuning Menyala Jika nilai yang diberikan oleh adc menunjukkan bahwa udara sudah melewati ambang batas, yaitu dalam tingkat bahaya maka lampu merah akan menyala seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.12.
Dari data-data diatas dapat disimpulkan bahwa alat deteksi gas berbahaya CO, CO2 dan NOx disertai level bahaya dan besaran telah dapat bejalan sesuai dengan standar yang telah ditetapkan. Saran Dalam pembuatan “ Deteksi Gas Berbahaya CO, CO2, dan NOx dengan Penampil Dotmatrik dan Level Bahaya “ terdapat beberapa kekurangan. Oleh karena itu penulis memberikan saran yang dimaksudkan agar pembuatan yang berikutnya dapat lebih baik. Adapun saran yang dapat diberikan adalah penggunaan rangkaian penguat instrumentasi agar menghasilkan hasil sensor yang lebih akurat. 5.2.
DAFTAR PUSTAKA 1.
2.
3.
4. 5. 6. Gambar 4.12 Lampu Indikator Merah Menyala
PENUTUP Kesimpulan Dari pengujian pada “ Deteksi Gas Berbahaya CO, CO2, dan NOx dengan Penampil Dotmatrik dan Level Bahaya “ yang telah dilakukan, diperoleh data sebagai berikut : Lampu indikator akan menyala merah jika CO dalam keadaan 20 ppm, gas CO2 2000 ppm, dan gas NOx 0,23 ppm 5.1.
Lampu indikator akan menyala kuning jika gas CO dalam Keadaan 18 ppm, gas CO2 1800 ppm, dan gas NOx 0.18 ppm Lampu Indikator akan menyala hijau jika ruangan dalam keadaan aman, yang artinya konsentrasi gas berbahaya sangat rendah dan belum membahayakan.
7.
Afgianto Eko putra, [2003] .”Belajar Mikrokontroler AT89C51 /52 /55 ( Teori dan Aplikasi ).” Penerbit GAYA MEDIA Herman Widodo Sumitro, [1983].”Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linear”, Penerbit ERLANGGA. Tim Lab. Mikroprosesor BLPT Surabaya [2007].”Pemograman Mikrokontroler AT89S51 dengan C/C++ dan Assembler”, Penerbit C.V ANDI OFFSET, Yogyakarta. http://www.datasheetcatalog.org/mikrokontr oler.html http://www.figarosensor.com/products/tgs21 1.html http://www.noaanews.noaa.gov/stories2009/ 20090421_carbon.html http://www.Wikipedia.com/co2.html
