GAS TUBE LEAK DETECTOR BY USING GAS SENSOR FIGARRO TGS 2610 BASED ON AT89S52 MICROCONTROLLER Tias Harfiansyah Akbar, Dr. Brahmantyo Heruseto, Skom Undergraduate Program, Faculty of Computer Science, 2010 Gunadarma University http://www.gunadarma.ac.id Keywords : Microcontroller, gas sensor, lcd, led, speaker. ABSTRACT: Development of science and technology that is fast on these days caused the need for energy resources, which has been heavily dependent on human nature. As natural gas for cooking is often called Liquefied Petroleum Gas (LPG), and for motor vehicles called Fuel Gas (CNG). In this device uses electronic components such as Microcontroller AT89S52, 1 piece of LCD, 3 LED, 1 speaker and 1 Figarro Gas Sensor TGS 2610 as an input to the microcontroller. The language used in this tool is basic compiler. The workings of this series at the initial state of the switch device is the blue LED will light and the lcd will provide information to the user in the form view to insert a tube into the gas grid. When the box is closed, then the sensor will work to detect gas leaks in the gas tube. At the time of the gas sensor detects that the levels of gas more than oxygen, it will be processed by the microcontroller inputs and outputs to be issued in the form of speakers that emit sound, the red LED will light and LCD display will provide information such that there is a leaking gas cylinder. But when after a while the box lid, but also the sensor does not detect the gas levels more than oxygen, the white LED will light and LCD display will provide information such that the gas cylinders are not leaking.
PENDETEKSI KEBOCORAN TABUNG GAS DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR GAS FIGARRO TGS 2610 BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52
NPM
: 21105640
Nama
: Tias Harfiansyah Akbar
Pembimbing
: Dr. Brahmantyo Heruseto, Skom.
Tahun Sidang
: 2010
Subjek
: mikrokontroler,
Judul PENDETEKSI KEBOCORAN TABUNG GAS DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR GAS FIGARRO TGS 2610 BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52
Abstraksi Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang terjadi dengan cepat pada akhir-akhir ini menyebakan semakin dibutuhkannya sumber daya energi, dimana selama ini manusia banyak bergantung pada alam. Seperti untuk memasak gas alam sering disebut Liquefied Petroleum Gas (LPG), dan untuk kendaraan bermotor disebut Bahan Bakar Gas (BBG). Pada alat ini menggunakan komponen-komponen elektronika seperti Mikrokontroler AT89S52, 1 buah lcd, 3 buah led, 1 buah Speaker dan 1 buah Sensor Gas Figarro TGS 2610 sebagai inputan pada mikrokontroler. Bahasa yang digunakan dalam alat ini adalah basic compailer. Cara kerja rangkaian ini pada saat keadaan awal alat di aktifkan adalah led yang berwarna biru akan menyala dan lcd akan memberikan informasi kepada user berupa tampilan untuk memasukan tabung gas kedalam kotak. Ketika kotak ditutup, maka sensor gas akan bekerja untuk mendeteksi kebocoran pada tabung gas tersebut. Pada saat sensor gas mendeteksi bahwa kadar gas lebih banyak
dibandingkan dari oksigen, maka input akan diolah oleh mikrokontroler dan output yang akan dikeluarkan berupa speaker yang mengeluarkan suara, led berwarna merah akan menyala dan lcd akan memberikan informasi berupa tampilan bahwa tabung gas ada yang bocor. Tetapi ketika setelah beberapa waktu kotak di tutup, tapi sensor juga tidak mendeteksi kadar gas yang lebih banyak dari oksigen, maka led warna putih akan menyala dan lcd akan memberikan informasi berupa tampilan bahwa tabung gas tidak bocor.
Pendeteksi Kebocoran Tabung Gas Dengan Menggunakan Sensor Gas Figarro TGS 2610 Berbasis Mikrokontroler AT89S52 Tias Harfiansyah Akbar Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi, Universitas Gunadarma, Margonda Raya 100 Depok 16424 telp (021) 78881112, 7863788 Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang terjadi dengan cepat pada akhir akhir ini menyebakan semakin dibutuhkannya sumber daya energi, dimana selama ini manusia banyak bergantung pada alam. Seperti untuk memasak gas alam sering disebut Liquefied Petroleum Gas (LPG), dan untuk kendaraan bermotor disebut Bahan Bakar Gas (BBG). Pada alat ini menggunakan komponen-komponen elektronika seperti Mikrokontroler AT89S52, 1 buah lcd, 3 buah led, 1 buah Speaker dan 1 buah Sensor Gas Figarro TGS 2610 sebagai inputan pada mikrokontroler. Bahasa yang digunakan dalam alat ini adalah basic compailer. Cara kerja rangkaian ini pada saat keadaan awal alat di aktifkan adalah led yang berwarna biru akan menyala dan lcd akan memberikan informasi kepada user berupa tampilan untuk memasukan tabung gas kedalam kotak. Ketika kotak ditutup, maka sensor gas akan bekerja untuk mendeteksi kebocoran pada tabung gas tersebut. Pada saat sensor gas mendeteksi bahwa kadar gas lebih banyak dibandingkan dari oksigen, maka input akan diolah oleh mikrokontroler dan output yang akan dikeluarkan berupa speaker yang mengeluarkan suara, led berwarna merah akan menyala dan lcd akan memberikan informasi berupa tampilan bahwa tabung gas ada yang bocor. Tetapi ketika setelah beberapa waktu kotak di tutup, tapi sensor juga tidak mendeteksi kadar gas yang lebih banyak dari oksigen, maka led warna putih akan menyala dan lcd akan memberikan informasi berupa tampilan bahwa tabung gas tidak bocor. –
Kata Kunci : Mikrokontroler, sensor gas, lcd, led, speaker. Tanggal pembuatan : 17 Februari 2010 PENDAHULUAN Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang terjadi dengan cepat pada akhir akhir ini menyebakan semakin dibutuhkannya sumber daya energi, dimana selama ini manusia banyak bergantung pada alam. Melalui kekayaan alam yang berada didalam perut bumi seperti minyak bumi yang berasal dari fosil. –
Manusia sangat banyak menggunakan minyak bumi untuk keperluan sehari hari, seperti untuk memasak, bahan bakar –
minyak untuk kendaraan bermotor. Namun pada akhirnya manusia sadar bahwa minyak bumi jika terus menerus diambil maka akan habis, dan dibutuhkan waktu yang sangat lama untuk dapat memperbaharuinya lagi. Maka dari itu manusia berusaha untuk mencari alternatif lain y an g bisa menggantikan minyak bumi dalam keperluan sehari-harinya, sehingga ditemukanlah gas alam yang setelah di uji didalam laboratorium bisa menggantikan
minyak bumi. Seperti untuk memasak gas alam sering disebut Liquefied Petroleum Gas (LPG), dan untuk kendaraan bermotor disebut Bahan Bakar Gas (BBG). Gas alam mempunyai kelebihan dan kekurangan jika dibandingkan dengan minyak bumi, seperti untuk kendaraan bermotor. Jika menggunakan minyak bumi polusi yang dikeluarkan oleh kendaraan bermotor lebih banyak dibandingkan dengan gas alam. Sedangkan untuk memasak, minyak bumi mengeluarkan polusi seperti asap hitam, dan gas alam tidak mengeluarkan asap. Kekurangan dari gas alam jika dibandingkan dengan minyak bumi ialah mudah terbakar jika terpicu oleh api yang berada di sekitarnya, sedangkan minyak bumi tidak mudah terpicu oleh api di sekitarnya. Tempat penyimpanan gas alam harus menggunakan tabung yang kuat dan tidak mudah bocor. Karena jika tabung penyimpanan gas bocor, pada saat akan digunakan akan mudah terbakar. Sedangkan untuk menyimpan minyak bumi, bisa menggunakan dirigen atau botol botol bekas. –
Maka dari itu penulis ingin memberikan solusi atas kekurangan ini, sehingga para pemakai tabung gas menj adi lebih nyaman pada saat memakainya. Solusi yang penulis berikan ialah Pendeteksi Kebocoran Tabung Gas Dengan Menggunakan Sensor Gas Figarro TGS 2610 Berbasis Mikrokontroler A T89S52. Batasan Masalah Untuk menghindari bahasan masalah menjadi lebih jauh, maka penulis membatasi masalah hanya untuk membahas bagaimana cara mengurangi terjadinya kebakaran karena tabung gas yang digunakan ada yang bocor. Hal itu terjadi karena pemakai tabung gas tidak pernah memeriksa keadaan tabung gas
pada saat membelinya. LANDASAN TEORI Elpiji Elpiji, dari pelafalan singkatan bahasa Inggris; LPG (liquified petroleum gas, harafiah: "gas minyak bumi yang dicairkan"), adalah campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Dengan menambah tekanan dan menurunkan suhunya, gas berubah menjadi cair. Komponennya didominasi propana (C3H8) dan butana (C4H10). Elpiji juga mengandung hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil, misalnya etana (C2H6) dan pentana (C5H12). Dalam kondisi atmosfer, elpiji akan berbentuk gas. Volume elpiji dalam bentuk cair lebih kecil dibandingkan dalam bentuk gas untuk berat yang sama. Karena itu elpiji dipasarkan dalam bentuk cair dalam tabung-tabung logam bertekanan. Untuk memungkinkan terj adinya ekspansi panas (thermal expansion) dari cairan yang dikandungnya, tabung elpiji tidak diisi secara penuh, hanya sekitar 80-85% dari kapasitasnya. Rasio antara volume gas bila menguap dengan gas dalam keadaan cair bervariasi tergantung komposisi, tekanan dan temperatur, tetapi biasaya sekitar 250:1. Tekanan di mana elpiji berbentuk cair, dinamakan tekanan uap-nya, juga bervariasi tergantung komposisi dan temperatur; sebagai contoh, dibutuhkan tekanan sekitar 220 kPa (2.2 bar) bagi butana murni pada 20 °C (68 °F) agar mencair, dan sekitar 2.2 MPa (22 bar) bagi propana murni pada 55 °C (131 °F). Menurut spesifikasinya, elpiji dibagi menjadi tiga jenis yaitu elpiji campuran,
elpiji propana dan elpiji butana. Spesifikasi masing-masing elpiji tercantum dalam keputusan Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi Nomor: 25K/36/DDJM/1990. Elpiji yang dipasarkan Pertamina adalah elpiji campuran. Bahaya elpiji Salah satu risiko penggunaan elpiji adalah terjadinya kebocoran pada tabung atau instalasi gas sehingga bila terkena api dapat menyebabkan kebakaran. Pada awalnya, gas elpiji tidak berbau, tapi bila demikian akan sulit dideteksi apabila terjadi kebocoran pada tabung gas. Menyadari itu Pertamina menambahkan gas mercaptan, yang baunya khas dan menusuk hidung. Langkah itu sangat berguna untuk mendeteksi bila terjadi kebocoran tabung gas. Tekanan elpiji cukup besar (tekanan uap sekitar 120 psig), sehingga kebocoran elpiji akan membentuk gas secara cepat dan merubah volumenya menjadi lebih besar. Sensor TGS 2610 Sensor TGS 2610 dalah suatu jenis semikonduktor oksida logam film tebal yang menawarkan biaya rendah, daya tahan yang lama, sensitifitas yang bagus terhadap gas (target) yang disensor dengan menggunakan rangkaian elektronik yang sederhana. Sensor ini terutama sesuai untuk aplikasi dalam mendeteks i kebocoran gas untuk jenis gas beracun dan gas yang muah meledak.
Gambar 1. Sensor TGS 2610 Elemen yang digunakan untuk sensor gas TGS 2610 adalah semikonduktor dari dioksida timah (SnO2) yang mempunyai konduktifitas yang rendah pada udara bersih. Jika terdapat gas yang dideteksi, maka konduktifitas dari sensor akan meningkat tergantung pada konsentrasi gas tersebut di udara. Rangkaian elektronik yang sederhana bisa digunakan untuk merubah konduktifitas sensor menjadi sinyal output yang sesuai dengan konsentrasi gas tersebut. Elemen yang digunakan untuk sensor gas pada sensor gas Figaro adalah semikonduktor dan dioksida timah (SnO2) yang mempunyai konduktifitas yang rendah pada udara bersih. Jika terdapat gas yang dideteksi, maka konduktifitas dari sensor akan meningkat tergantung pada konsentrasi gas tersebut di udara. Rangkaian elektronik yang sederhana bisa digunakan untuk merubah konduktifitas menjadi tegangan adalah dengan menambahkan tahana beban RL pada sensor.
Gambar 2. Rangkaian TGS 2610 Perinsip kerja dari rangkaian sensor di atas dalam kaitannya dengan pengukuran tingkat konsentrasi gas dalam udara akan dijelaskan secara singkat sebagai berikut. Pada saat sensor gas Figaro TGS 2610 diberi tegangan input (vc) dan tegangan heater (Vh) dan diletakan pada udara bersih, maka resistansi sensor Rs akan turun secara cepat sehingga tegangan yang
melintasi tahanan beban (Rl) akan naik secara cepat pula kemudian turun sesuai dengan naiknya nilai Rs kembali sampai mencapai nilai yang stabil, kondisi ini disebut “ Initial Action”. Prinsip Operasi Sensor Figaro TGS Bahan yang digunakan untuk sensor gas TGS 2610 adalah oksida logam, secara umum kebanyakan menggunakan SnO2. Pada saat suatu Kristal oksida logam seperti SnO2 dipanaskan pada temperature yang tinggi di udara, oksigen di absorbs pada permukaan Kristal dengan muatan negative. Electron pendonor pada permukaan Kristal pada oksigen yang di absobsi, hasilnya meninggalkan muatan positif pada lapisan ruang muatan. Kemudian potensial permukaan dibentuk sebagai potensial barrier terhadap aliran electron.
Gambar 3. Model of inter-grain potential barrier Didalam sensor arus elektrik mengalir sepanjang bagian penghubung (grain boundary) dari Kristal mikro SnO2. Pada batas butir, oksigen yang di adsorbs membentuk potensial barrier yang mencegah pembawa (carrier) bergerak bebas. Hambatan dari sensor dihubungkan dengan potensial barrier ini. Jika terdapat gas deoxidizing kepadatan permukaan dari muatan negative oksigen berkurang, sehingga tingginya barrier pada batas butiran dikurangi. Pengurangan tingginya
barrier menyebabkan resistansi sensor.
berkurangnya
Mikrokontroler Mikrokontroler AT89S52 merupakan komponen IC (Integrated Circuit) yang dapat digunakan untuk mengolah data perbit ataupun data 8 bit secara bersamaan. Sebuah mikrokontroler dikemas dalam sebuah chip yang dapat digunakan untuk mengontrol piranti input output (I/O) yang mana didalamnya sudah terintegrasi memori internal yaitu RAM dan ROM, selain itu juga terdapat Central Processing Unit (CPU) untuk mengakses program yang ada didalam memori ROM. Mikrokontroler dapat bekerja bila dalam IC tersebut terdapat program yang berisikan insruksi-instruksi yang akan digunakan untuk menjalankan sistem mikrokontroler tersebut. Pada mikrokontroler, perbandingan RAM dan ROM sangat besar, artinya program kontrol disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih besar. Sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan. Mikrokontroler ini memiliki bagian yang salking terhubung sehingga dapat melakukan tugas sesuai dengan program yang ada didalamnya. Mikrokontroler ini merupakan mikrokontroler CMOS 8 bit yang memiliki performa tinggi dengan konsumsi daya rendah dan memiliki sistem pemrograman kembali (Programable and Eraseable Read Only Memory), dengan ketahanan 1000 kali Write/Erase. Mikrokontroler AT89S52 memiliki beberapa fitur, diantaranya :
a. Sebuah CPU ( Central Processing Unit ) 8 Bit. b. 256 byte RAM ( Random Acces Memory ) internal. c. Empat buah port I/O, yang masing masing terdiri dari 8 bit d. Osilator internal dan rangkaian pewaktu. e. D ua buah timer/counter 16 bit f. Lima buah jalur interupsi ( 2 buah interupsi eksternal dan 3 interupsi internal). g. Sebuah port serial dengan full duplex UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter). h. Mampu melaksanakan proses perkalian, pembagian, dan Boolean. i. EPROM yang besarnya 8 KByte untuk memori program. Kecepatan maksimum pelaksanaan instruksi per siklus adalah 0,5 μs pada frekuensi clock 24 MHz. Apabila frekuensi clock mikrokontroler yang digunakan adalah 12 MHz, maka kecepatan pelaksanaan instruksi adalah 1 μs
Gambar 4. Pin pin mikrokontroler –
Fungsi dari masing-masing pin AT89S52 adalah : 1. Pin 1 sampai 8 (Port 1) merupakan port pararel 8 bit dua arah (bidirectional) yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan (general purpose). 2. Pin 9 merupakan pin reset, reset aktif jika mendapat catuan tinggi. 3. Pin 10 sampai 17 (Port 3) adalah port pararel 8 bit dua arah yang memiliki fungsi pengganti sebagai berikut :
Konfigurasi Pin
• P3.0 (10) : RXD (port serial penerima data)
M ikrokontroler AT89S52 mempunyai 40 pin dengan catu daya tunggal 5 Volt. Ke40 pin tersebut digambarkan sebagai berikut :
• P3.1 (11) : TXD (port serial pengirim data) • P3.2 (12) : INT0 (input interupsi eksternal 0, aktif low) • P3.3 (13) : INT1 (input interupsi ekstrernal 1, aktif low) • P3.4 (14) : T0 (eksternal input timer / counter 0)
• P3.5 (15) : T1 (eksternal input timer / counter 1) • P3.6 (16) : WR (Write, aktif low) Sinyal kontrol penulisan data dari port 0 ke memori data dan input-output eksternal. • P3.7 (17) : RD (Read, aktif low) Si nyal kontrol pembacaan memori data input-output eksternal ke port 0. 4. Pin 18 sebagai XTAL 2, keluaran osilator yang terhubung pada kristal. 5. Pin 19 sebagai XTAL 1, masukan ke osi lator berpenguatan tinggi, terhubung pada kristal. 6. Pin 20 sebagai Vss, terhubung ke 0 atau ground pada rangkaian. 7. Pin 21 sampai 28 (Port 2) adalah port pararel 8 bit dua arah. Port ini mengirim byte alamat bila pengaksesan dilakukan pada memori eksternal. 8. Pin 29 sebagai PSEN (Program Store Enable) adalah sinyal yang digunakan untuk membaca, memindahkan program memori eksternal (ROM / EPROM) ke mikrokontroler (aktif low). 9. Pin 30 sebagai ALE (Address Latch Enable) untuk menahan alamat bawah selama mengakses memori eksternal. Pin ini juga berfungsi sebagai PROG (aktif low) yang diaktifkan saat memprogram internal flash memori pada mikrokontroler (on chip). 10. Pin 31 sebagai EA (External Accesss) untuk memilih memori yang akan digunakan, memori program internal
(EA = Vcc) atau memori program eksternal (EA = Vss), juga berfungsi sebagai Vpp (programming supply voltage) pada saat memprogram internal flash memori pada mikrokontroler. 11. Pin 32 sampai 39 (Port 0) merupakan port pararel 8 bit dua arah. Berfungsi sebagai alamat bawah yang dimultipleks dengan data untuk mengakses program dan data memori eksternal. 12. Pin 40 sebagai Vcc, terhubung ke +5 V sebagai catuan untuk mikrokontroler. LCD (Liquid Cristal Display) Lcd adalah suatu layar bagian dari modul peraga yang menampilkan karakter yang diinginkan. Layar lcd menggunakan dua buah lembaran bahan yang dapat mempolarisasikan dan Kristal cair diantara kedua lembaran tersebut. Arus listrik yang melewati cairan menyebabkan Kristal merata sehingga cahaya tidak dapat melalui setiap Kristal, karenanya seperti pengaturan cahaya menentukan apakah cahaya dapat melewati atau tidak. Sehingga dapat mengubah bentuk Kristal cairannya membentuk tampilan angka atau huruf pada layar. Kegunaan lcd banyak sekali dalam perancangan suatu system dengan menggunakan mikrokontroler. Lcd dapat berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil skor, menampilkan tweks, atau menampilkan menu padda alikasi mikrokontroler. Pada alat ini ukuran tipe lcd yang digunakan adalah lcd 2 x 16 seperti gambar Dibawah ini.
Gambar 5. LCD (Liquid Cristal Display) Speaker Dalam rangkaian ini, speaker digunakan sebagai indicator bahwa telah terjadi kebocoran pada tabung gas. Pada saat sensor gas mendeteksi kebocoran pada tabung gas, maka sensor akan memberikan tegangan pada mikrokontroler pada port yang sudah tersedia. Setelah mikrokontroler menerima input dari sensor maka akan langsung diolah sesuai dengan program yang sudah ada di dalam mikrokontroler tersebut, kemudian mikrokontroler akan mengeluarkan output melalui port yang digunakan oleh speaker. Speaker sendiri ialah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk merubah gelombang listrik menjadi gelombang suara atau bunyi, di dalam speaker terdapat suatu magnet yang berfungsi menangkap sinyal-sinyal yang masuk berupa gelombang listrik. Sinyal gelombang listrik inilah yang membuat fibra speaker bergetar dan menghasilkan suara tau bunyi.
Gambar 6. Speaker LED Di dalam rangkaian ini led berfungsi sebagai indicator bahwa alat sudah dalam keadaan menyala dan sensor mendeteksi kebocoran pada tabung gas. Pada saat alat dihidupkan, maka led yang berwarna biru akan menyala bersamaan dengan tampilnya kalimat pada lcd. Ketika tabung
gas dimasukan, kemudian sensor gas mendeteksi bahwa terjadi kebocoran pada tabung gas maka led yang berwarna merah akan menyala bersamaan dengan kalimat yang tampil dari lcd dan suara alarm dari speaker. Tetapi jika sensor gas tidak mendeteksi kebocoran pada tabung gas, maka led yang berwarna putih akan menyala bersamaan dengan kalimat yang tampil dari lcd. Led (Light Emitting Diode) merupakan piranti yang vital dalam teknologi electroluminescent seperti untuk aplikasi teknologi display (tampilan), sensor, dan lain-lainnya. Teknologi electroluminescent didasarkan pada konsep pancaran cahaya yang dihasilkan oleh suatu piranti sebagai akibat dari adanya medan listrik yang diberikan kepadanya. Led adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Di dalam led terdapat sejumlah zat kimia yang akan mengeluarkan cahaya jika elektron-elektron melewatinya. Seperti sebuah dioda normal, led terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa muatan elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon. Basic Compailer (BASCOM 8051) Basic Compailer (BASCOM 8051) adalah program berbasis windows untuk mikrokontroler keluarga 8051 seperti AT89C51/52, AT89S51/52, dan mikrokontroler yang lainnya. BASCOM8051 merupakan software compailer dengan menggunakan bahasa basic yang
dikembangkan dan dikeluarkan oleh MCS Elektronik. BASCOM-805 1 dibuat untuk melakukan pemrograman pada mikrokontroler AT89S52. Bagian-bagian BASCOM-8051 Ketika program BASCOM-805 1 dijalankan, maka jendela program BASCOM-8051 akan tampil. Seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 7. Jendela Program BASCOM-8051 Fungsifungsi pada menu jendela program BASCOM-8051 dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
METODOLOGI PENELITIAN Perancangan Rangkaian Pada alat ini menggunakan baterai kering 12V sebagai pemberi tegangan. Di dalam alat ini penulis menggunakan tabung gas yang berukuran kecil sebagai inputannya. S e d a n g k an u n t u k p e n d e t e k s i n y a , menggunakan sensor gas fogaro tgs 2610. selain menggunakan sensor gas sebagai pendeteksi, penulis juga menggunakan tiga buah led, lcd dan buzzer sebagai output dari kerja sistem alat ini yang menggunakan mikrokontroler AT89S52 sebagai pengolah data yang didukung oleh bahasa pemrograman bascom-8051 yang sudah ditanamkan di dalam mikrokontroler tersebut. Seperti gambar di lampiran. Diagram Blok Dalam pembuatan makalah ini, penulis akan membuat blok diagram menjadi tiga bagian, yaitu blok sensor, blok control dan blok output. Kemudian membuat analisa secara perblok diagram, dan flowchart dari program.
Tabel 1. Daftar Fungsi Menu BASCOM-8051
Gambar 8. Diagram Blok Blok Sensor Rangkaian blok sensor ini digunakan untuk mendeteksi kebocoran pada tabung gas. Input dari sensor gas ini ialah gas butane yang terdapat di dalam lpg, sensor gas yang menggunakan elemen semikonduktor dan dioksida timah (SnO2)
ini mempunyai konduktifitas yang rendah pada udara bersih. Jadi jika terdapat gas yang terdeteksi, maka konduktifitas dari sensor akan meningkat tergantung dari konsentrasi gas tersebut di udara. Setelah sensor mendeteksi keberadaan gas maka akan memberikan inputan kepada mikrokontroler melalui port yang ada pada mikrokontroler tersebut.
Gambar 10. Blok Mikrokontroler Berikut ini port-port pada mikrokontroler yang digunakan rancang bangun alat ini : Tabel 2. Penggunaan Port pada Mikrokontroler
Gambar 9. Blok Sensor Blok Control Dalam blok ini yang berperan adalah mikrokontroler dalam memproses / mengolah data. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler AT89S52, mikrokontroler ini dicatu dengan tegangan 5V yang berada pada pin 40 (Vcc), pin 20 (gnd), pin 9(RST) yang dihubungkan dengan power On reset yang akan me-reset mikrokontroler saat dicatu dengan tegangan 12V.
Dalam blok ini mikrokontroler akan melakukan pemrosesan terhadap masukan/inputan yang didapat dari sensor gas tgs 2610, kemudian mengolahnya dan memberikan output berupa tampilan pada layer lcd, led dan buzzer. Pada saat alat dinyalakan maka mikrokontroler akan melakukan inisialisasi kepada lcd, setelah itu akan menampilkan kalimat pada layer lcd dan menyalakan led pertama (biru). Ketika sensor gas mendeteksi atau tidak mendeteksi keberadaan gas, maka mikrokontroler akan memprosesnya dengan cara menyimpan data yang diterima dalam memori, kemudian membandingkannya dengan data yang telah di inputkan ke dalam sistem mikrokontroler. Setelah memproses inputan dari sensor maka mikrokontroler akan mengeluarkan output berupa lcd, led dan buzzer.
Blok Output Dalam blok output ini terdapat tiga rangkaian yang berfungsi sebagai output sistem dan penghubung antar user dengan alat. Rangkaian-rangkaiannya yaitu : Rangkaian Lcd 2X16 Dalam rangkaian ini, lcd yang digunakan adalah lcd 2X16 yaitu lcd yang memiliki 2 baris dan 16 kolom. lcd ini memiliki 16 pin yang terdiri dari : 3 buah pinuntuk power suplay (pin1-pin3) 3 buah pin control (pin4pin6) Pin 4 / pin RS (Registration Select) Pin 5 / pin RW, dihubungkan ke ground karena lcd hanya di pakai untuk fungsi write saja sehingga w = „0‟. Pin 6 / pin EN, yang berfungsi untuk memberitahukan lcd apakah akan mengirimkan data atau tidak. Di hubungkan dengan P0.0 8 buah pin data (pin7pin14), Pin ini terhubung dengan port 1 di mikrokontroler, mulai dari P1.0 sampai P1.7 2 buah pin back light (pin15-pin16), Pin ini berguna untuk cahaya latar pada lcd.
Gambar 11. Blok lcd Rangkaian Led Di dalam rangkaian ini led berfungsi sebagai indicator bahwa alat sudah dalam keadaan menyala dan sensor mendeteksi kebocoran pada tabung gas. Pada saat alat dihidupkan, maka led yang berwarna biru akan menyala bersamaan dengan tampilnya kalimat pada lcd. Ketika tabung gas dimasukan, kemudian sensor gas mendeteksi bahwa terjadi kebocoran pada tabung gas maka led yang berwarna merah akan menyala bersamaan dengan kalimat yang tampil dari lcd dan suara alarm dari speaker. Tetapi jika sensor gas tidak mendeteksi kebocoran pada tabung gas, maka led yang berwarna putih akan menyala bersamaan dengan kalimat yang tampil dari lcd. Led (Light Emitting Diode) merupakan piranti yang vital dalam teknologi electroluminescent seperti untuk aplikasi teknologi display (tampilan), sensor, dan lain-lainnya. Teknologi electroluminescent didasarkan pada konsep pancaran cahaya yang dihasilkan oleh suatu piranti sebagai akibat dari adanya medan listrik yang diberikan kepadanya.
Led adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Di dalam led terdapat sejumlah zat kimia yang akan mengeluarkan cahaya jika elektron-elektron melewatinya. Seperti sebuah dioda normal, led terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa muatan elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon.
gelombang listrik menjadi gelombang suara atau bunyi, di dalam speaker terdapat suatu magnet yang berfungsi menangkap sinyal-sinyal yang masuk berupa gelombang listrik. Sinyal gelombang listrik inilah yang membuat fibra speaker bergetar dan menghasilkansuara atau bunyi.
Gambar 13. Blok Buzzer Gambar 12. Blok led Rangkaian Speaker Dalam rangkaian ini, speaker digunakan sebagai indicator bahwa telah terjadi kebocoran pada tabung gas. Pada saat sensor gas mendeteksi kebocoran pada tabung gas, maka sensor akan memberikan tegangan pada mikrokontroler pada port yang sudah tersedia. Setelah mikrokontroler menerima input dari sensor maka akan langsung diolah sesuai dengan program yang sudah ada di dalam mikrokontroler tersebut, kemudian mikrokontroler akan mengeluarkan output melalui port yang digunakan oleh speaker. Speaker sendiri ialah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk merubah
Perancangan Perangkat Lunak Sistem Pemrograman yang digunakan dalam alat ini adalah Basic Compiler (BASCOM8051) versi 2.0.14.0, yaitu compiler yang menggunakan bahasa basic. Compiler ini cukup lengkap karena telah dilengkapi dengan simulator untul led, lcd dan monitor untuk komunikasi serial. Program yang dibuat dalam bahasa basic akan di kompilasi menjadi machin code. Untuk kemudian dimasukan kedalam mikrokontroler melalui sebuah downloader. Mikrokontroler AT89S52 sudah dilengkapi dengan system pemrograman serial (ISP- In Sistem Programing). System ISP memungkinkan mikrokontroler deprogram dalam board
mikrokontrolernya sendiri. Sehingga tidak perlu untuk proses cabut pasang mikrokontroler tersebut. Flowchart Berdasarkan dari blok diagram rangkaian, maka penulis membuat flowchart sebagai panduan untuk pembuatan program. Seperti diketahui, dalam pembuatan program harus diperhatikan aturan logika yang benar. Jika logika dalam suatu program tidak benar maka akan menyebabkan adanya kesalahan dari hasil keluaran program tersebut dan tidak sesuai dengan hasil keluaran yang diinginkan. Untuk membantu melacak kebenaran logika sebuah program diperlukan suatu alat bantu yang disebut dengan flowchart. Berikut ini adalah flowchart dari alat :
Gambar 14. Diagram Alir Algoritma program dari diagram alir di atas yaitu : 1 Langkah pertama yang dilakukan ialah memberikan tegangan kepada alat dengan menggunakan batrai 12V atau adaptor. 2 Setelah alat menyala, maka led yang berwarna biru menyala, dan lcd menampilkan kalimat “Silahkan masukan tabung gas”. 3 Kemudian tabung gas dimasukan ke dalam tempat yang sudah disediakan. 4 Setelah tabung gas dimasukan ke dalam tempatnya, maka sensor akan mulai mendeteksi gas. 5 Kemudian pada saat sensor gas sedang mendeteksi lalu mendeteksi kadar gas, maka led merah nyala, speaker bunyi dan lcd menampilkan kalimat “Tabung gas ada yang bocor! !! !”. Lalu setelah beberapa waktu seperti yang sudah dimasukan didalam program, maka alat akan kembali ke dalam kondisi awal. 6 Tetapi pada saat sensor gas sedang mendeteksi dan tidak mendeteksi kadar gas, maka led putih nyala dan lcd menampilkan kalimat “Tabung gas tidak ada yang bocor!! !”. Kemudian setelah beberapa waktu sepert yang sudah dimasukan didalam program, maka alat akan kembali ke dalam kondisi awal. PENGUJIAN ALAT Pengujian Alat Setelah melakukan proses perancangan alat selasai, maka langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian kerja pada alat yang telah dirancang. Pengujian
dilakukan agar bisa mendapatkan data dari suatu sistem alat tersebut, sehingga dengan data ini penulis dapat mengetahui spesifikasi dari alat yang telah dirancang. Hasil pengujian dapat menjadi sumber dalam penganalisaan rangkaian, percobaan dilakukan sesuai dengan blok-bloknya. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui keluaran semua blok rangkaian, baik rangkaian power supplay maupun rangkaian sensor gas. Hasil Pengujian Alat Seperti yang dijelaskan pada subbab Pengujian, maka diperolah hasil pengujian alat. Hasil pengujian yang lebih lengkap dapat dilihat pada tabel di bawah ini Tabel 3. Hasil Pengujian Alat
Keadaan awal atau netral pada saat alat di aktifkan adalah led yang berwarna biru menyala dan lcd memberikan informasi kepada user berupa silahkan masukan tabung gas. Ketika kotak ditutup, maka sensor gas akan bekerja untuk mendeteksi kebocoran pada tabung gas tersebut. Pada saat sensor gas mendeteksi bahwa kadar gas lebih banyak dibandingkan dari oksigen, maka input akan diolah oleh mikrokontroler dan output yang akan dikeluarkan berupa speaker yang mengeluarkan suara, led berwarna merah menyala dan lcd memberikan informasi berupa tampilan bahwa tabung gas ada yang bocor. Tetapi ketika setelah beberapa waktu kotak di tutup, tapi sensor juga tidak mendeteksi kadar gas yang lebih banyak dari oksigen, maka led warna putih menyala dan lcd
memberikan informasi berupa tampilan bahwa tabung gas tidak bocor Hasil Pengambilan Data Tegangan dan Waktu Pada Alat Hasil pengambilan data tegangan yang lebih lengkap bisa dilihat pada tabel 4 dan 5 Tabel 4. Hasil Pengambilan Data pada sensor
Setelah melakukan pengambilan data tegangan terhadap alat, maka kesimpulan yang didapat ialah. Pada saat normal/tidak terdeteksi gas tegangan pada sensor gas adalah 7V, dan pada saat sensor mendeteksi kadar gas dari jarak yang terdekat 10cm sampai jarak yang terjauh 100cm. Data yang didapat ialah 7,1V. Tabel 5. Perbadaan waktu antara simulasi dengan alat
Setelah melakukan pengujian dengan menggunakan waktu antara saat simulasi dan saat alat digunakan, maka data yang diperoleh ialah. Pada saat keadaan awal atau netral, simulasi mencapai waktu 1menit 53 detik dan pada alat 7 detik.
Pada saat keadaan sensor mendeteksi gas, waktu pada simulasi 1 menit 57 detik dan pada alat 7 detik. Tetapi pada saat sensor tidak mendeteksi gas, waktu pada simulasi 2 menit 4 detik, dan pada alat 7 detik. Waktu yang dugunakan dalam percobaan ini ialah 4 detik atau wait 4 dalam bahasa bascom. Waktu yang didapat saat simulasi dapat berubah lebih cepat atau lebih lama, tergantung bagus atau tidaknya computer yang digunakan.
berwarna merah akan menyala dan lcd akan memberikan informasi berupa tampilan bahwa tabung gas ada yang bocor seperti pada gambar dibawah ini
Analisis Hasil Percobaan Seperti yang sudah dijelaskan dalam subbab sebelumnya, keadaan awal pada saat alat di aktifkan adalah led yang berwarna biru akan menyala dan lcd akan memberikan informasi kepada user berupa tampilan untuk silahkan masukan tabung gas seperti pada gambar dibawah ini Gambar 16. Tabung gas ada yang bocor Tetapi ketika setelah beberapa waktu kotak ditutup, tapi sensor juga tidak mendeteksi kadar gas yang lebih banyak dari oksigen, maka led warna putih akan menyala dan lcd akan memberikan informasi berupa tampilan bahwa tabung gas tidak ada yang bocor seperti pada gambar dibawah ini
Gambar 15. Silahkan masukan tabung gas Ketika kotak ditutup, maka sensor gas akan bekerja untuk mendeteksi kebocoran pada tabung gas tersebut. Pada saat sensor gas mendeteksi bahwa kadar gas lebih banyak dibandingkan dari oksigen, maka input akan diolah oleh mikrokontroler dan output yang akan dikeluarkan berupa speaker yang mengeluarkan suara, led
Gambar 17. Tabung gas tidak ada yang bocor
PENUTUP Kesimpulan Berdasarkan pembuatan, pengoperasian dan pengujian alat ini bahwa alat tersebut bekerja sesuai dengan harapan dengan melihat hasil dari pengujian alat dan teori yang mendukung. Maka didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Sensor gas mendeteksi bukan berdasarkan jarak gas yang terdeteksi, melainkan bergantung dari tingkat kadar gas tersebut. Semakin pekat kadar gas maka semakin cepat gas tersebut dideteksi. 2. Sensor gas sangat sensitive, jika jarak yang digunakan terlalu dekat maka bau gas akan terus terdeteksi di sensor. Hal ini akan menyulitkan untuk melakukan percobaan pada jarak yang berbeda karena bau gas masih melekat dalam waktu yang cukup lama. Saran Dari hasil pembuatan alat ini, maka didapatkan beberapa saran untuk penyempurnaan alat ini, yakni yang perlu memperhatikan jarak peletakan sensor dengan sumber gas, karena sensor akan mendeteksi tingkat kepekatan kadar gas. Semakin dekat jarak, maka akan semakin pekat gas akan terdeteksi karena sensor akan mencium kadar gas yang ada di udara. DAFTAR PUSTAKA URL:http://www.ittelkom.ac.id/library/ind ex.php?view=article&catid= 1 6%3Amikro processorkontroller&id=345%3Amikroko ntrolerat89s52&option=com_content&Itemid= 15 Januari 2010
URL:http://docs.google.com/gview?a=v& q=cache:eCROtHhaW1 wJ:digilib.petra.ac. id/jiunkpe/s 1 /elkt/2003/jiunkpe-ns-s 12003-23498119-8809-principalchapter2.pdf+tgs+26 1 0&hl=id&gl=id&sig =AFQjCNGw76xLxN1 87yg6EsR RDPpZ 42m2w Januari 2010 URL:http://docs.google.com/gview?a=v& q=cache:FviQYSdOYkJ:www.innovativeelectronics.com/inno vative electronics/download files/manual/ Manual%2520DTIO%2520Relay%2520Board.pdf+relay&hl =id&gl=id&sig=AFQjCNGGcQTZ3 HSE NDWGHzKrZv-K8Xuxg Januari 2010 URL:http://digilib.polsri.ac.id/gdl.php?mo d=browse&op=read&id=ssptpolsri-gdlnurulaini-1 61 8&PHPSESSID=ggggmwat Januari 2010 URL:http://digilib.polsri.ac.id/gdl.php?mo d=browse&op=read&id=ssptpolsri-gdl dianristia- 1360 diyen.polisriwijaya.ac.id/My%20Files/TA %20Fix/BAB%20IIrevisi.doc Januari 2010 URL:http://id.wikipedia.org/wiki/LPG Januari 2010 URL:http://majarimagazine.com/2009/02/ gas -alam-habis-40-tahun-lagi/ Januari 2010 URL:http://id.wikipedia.org/wiki/Gas _ala m Januari 2010 URL:http://www.digiware.com/dw.php?p=search_result&keyw ord=tgs&method=contain&category=all Januari 2010
