PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENDETEKSI KEBOCORAN TABUNG GAS ELPIJI DENGAN TAMPILAN KADAR GAS METAN PADA LCD BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 Yogo Prasetiyo, ST.1, Dr. Hamzah Afandi, ST., MT.2, Erma Triawati Ch., ST., MT.3 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya No. 100 Depok 16424 1 e-mail:
[email protected], 2
[email protected], 3
[email protected].
ABSTRAKSI Di indonesia sering kali terjadi ledakan tabung gas. Hal ini di karenakan pemakai tabung gas LPG belum mengerti cara menggunakan dengan baik dan benar. Pada rancangan pendeteksi kebocoran gas ini menggunakan sensor gas TGS 2610, komparator LM 324, Ic mikrokontroler, lcd 16x2, relay, transistor, kipas, dan buzer. Pertama-tama memberi inputan kepada sensor gas TGS 2610 berupa gas metan. Pada sensor ini terdapat lapisan silikon dan dua buah elektroda. Lapisan silikon ini akan tetap jika tidak ada gas. Hal ini menyebabkan tidak adanya tegangan yang mengalir pada silikon tersebut. Jika silikon ini bergerak mendekati salah satu elektroda maka akan terjadi perubahan tegangan. Pada sensor ini dapat mendeteksi kadar gas dari 500ppm – 10000ppm. Kemudian tegangan yang di keluarkan oleh sensor ini, akan di bandingkan dengan menggunakan komparator LM 324. Hal ini di lakukan untuk mempermudah dalam pembacaan pada Ic mikrokokntroler. Terdapat 4 komparator pada LM 324. Hal ini menunjukan terdapat 4 kondisi pada mikrokontroler. Lalu ic mikrokontroler ini yang mengatur jalannya perintah yang di inginkan. Pada lcd 16x2 ini berfungsi sebagai tampilan jika terdapat gas atau tidak. Jika ada gas pada lcd inui juga akan menampilkan seberapa besar jumlah kadar yang di keluarkan oleh sensor gas ini. Di lcd ini akan menampilkan jumlah kadar 500ppm, 1000ppm, 5000ppm dan 10000ppm. Tanggal Pembuatan: 25 September 2011 1. Pendahuluan Pada saat ini, masyarakat umumnya sebagian besar memasak dengan menggunakan kompor gas. Hal ini dikarenakan persediaan minyak tanah di dunia ini sudah hampir habis, sehingga pemerintah memutar otak bagaimana caranya agar negara Indonesia tidak krisis dengan minyak tanah. Walaupun masih banyak kalangan masyarakat luas masih bingung dalam tata cara penggunaan kompor gas. Kemudian pemerintah melakukan penyuluhan ke rumah-rumah dengan menugaskan orang ahli yang paham bagaimana cara menggunakan kompor gas dengan baik dan benar. Walaupun pemerintah sudah menurunkan tenaga ahli ke rumah-rumah untuk menggunakan kompor gas dengan baik dan benar, masih saja ada warga yang belum paham dengan pemakaian kompor gas ini hal ini menyebabkan terjadinya
kebakaran akibat tabung gas. Penggunaan kompor gas pada belakangan ini sering terjadi ledakan-ledakan hebat. Dikarenakan ibu-ibu rumah tangga masih bingung dengan penggunaan gas elpiji ini sebagai sumber memasak. Terjadi ledakan dikarenakan tabung gas bocor, selang bocor atau pada saat penyambungan antara selang,tabung, dan kompor tidak rapat, sehingga terjadinya bocoran-bocoran kecil yang menyebabkan terjadinya kebakaran akibat tabung gas. 2. Landasan Teori 2.1 Pengertian Sensor Secara umum Sensor adalah alat untuk mendeteksi/mengukur sesuatu, yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Dalam
lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroler sebagai otaknya (Petruzella, 2001).Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan secara elektronik berfungsi mengubah besaran fisik (misalnya : temperatur, gaya, kecepatan putaran) menjadi besaran listrik yang proposional. [1] 2.2 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 mendeteksi kebocoran gas untuk jenis gas beracun dan gas yang muah meledak. Elemen yang digunakan untuk sensor gas TGS 2610 adalah semikonduktor dari dioksida timah (SnO2) yang mempunyai konduktifitas yang rendah pada udara bersih.
Gambar 2.1 Bentuk Fisik Sensor TGS 2610 [2] 2.3 Mikrokontroler Mikrokontroler tipe AT89S51 merupakan mikrokontroler keluarga MCS51 dengan konfigurasi yang sama persis dengan AT89C51 yang cukup terkenal, hanya saja AT89S51 mempunyai fitur ISP (In-System Programmable Flash Memory). Fitur ini memungkinkan mikrokontroler dapat diprogram langsung dalam suatu
sistem elektronik tanpa melalui Programmer Board atau Downloader Board. Mikrokontroler dapat diprogram langsung melalui kabel ISP yang dihubungkan dengan paralel port pada suatu Personal Computer.Adapun fitur yang dimiliki Mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai berikut : 1.Sebuah CPU (Central Processing Unit) 8 bit yang termasuk keluarga MCS51. 2. Osilator internal dan rangkaian pewaktu, RAM internal 128 byte (on chip). 3. Empat buah Programmable port I/O,masing-masing terdiri atas 8 jalur I/O 4. Dua buah Timer Counter 16 bit. 5. Lima buah jalur interupsi (2 interupsi external dan 3 interupsi internal ) 6. Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART. 7. Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi Boolean (bit) 8. Kecepatan pelaksanaan instruksi per siklus 1 microdetik pada frekuensi clock 12 MHz 9. 4 Kbytes Flash ROM yang dapat diisi dan dihapus sampai 1000 kali 10. In-System Programmable Flash Memory. [3] 2.4 LCD (Liquid Crystal Display) LCD adalah merupakan komponen optoelektronik yaitu komponenkomponen yang dikerjakan atau dipengaruhi oleh sinar (optolistrik), komponen komponen pembangkit cahaya (light emiting) dan komponen-komponen yang mempengaruhi akan mengubah sinar. LCD terbuat dari bahan kristal cair yang merupakan suatu komponen organik yang mempunyai sifat optic seperti benda padat meskipun bahan tetap cair. Contoh komponen itu adalah Kolesteril nonanoat dan P-azoxyanisole. Sel kristal cair terdiri dari selapis bahan kristal cair yang diapit antara gelas tipis dengan elektroda lapisan logam transparan yang diendapkan (deposited) pada bagian dalam gelas. Kedua keping gelas juga transparan. Sel ini disebut sel tipe transmitif.
Bila hanya sebuah lapisan gelas yang transparan sedang yang lain mempunyai lapisan reflektif, sel ini disebut tipe reflektif . Bila tidak diaktifkan, tipe transmitif maka sel itu meneruskan sinar dari belakang atau dari pinggir dalam garis lurus. Dalam hal ini sel tidak nampak cemerlang. Bila diaktifkan, sinar yang dating dipendarkan kedepan dan difusi sel nampak cemerlang dibawah cahaya kamar yang terang. Susunan pin-pin rangkaian LCD dapat ditunjukkan dalam Gambar 2.4
3.2 Rangkaian Trimpot Rangkaian ini berfungsi untuk inputan komparator, dimana nantinya inputan dari trimpot ini akan di bandingkan dengan inputan yang akan di keluarkan oleh sensor gas TGS2610. Trimpot ini di atur agar mempermudah dalam pembacaan pembagi tegangan yang di lakukan oleh komparator. 3.3 Komparator Rangkaian komparator adalah rangkaian pembanding 2 buah tegangan. Komparator yang akan di gunakan adalah komparator LM 324. Dimana rangkaian LM 324 terdapat 4 rangkaian komparator. 3.7 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 Rangkaian mikrokontroler AT89S51ini berfungsi sebagai pengontrol jalannya pendeteksi kebocoran gas. Dimana mikrokontroler mempuyai inputan dari sensor gas dan trimpot yang kemudian di bandingkan dengan rangkaian komparator yang sebagai input dari mikrokontroler.
Gambar 2.4 susunan LCD LM1632 [4] 2.5 Buzzer Fungsi dari buzzer adalah sama seperti speaker , yaitu untuk menghasilkan suara, namun buzzer hanya mampu untuk menghasilkan suara berfrekuensi tinggi, sedangkan speaker mampu untuk menghasilkan suara dalam berfrekuensi tinggi dan rendah. Gambar dibawah ini memperlihatkan rangkaian dalam dari suatu buzzer. [5] 3.1Perancangan Dalam perancangan ini terdiri dari beberapa blok yang akan di rangkai secara keseluruhan. 3.1 Rangkaian Catu daya Rangkaian catu daya ini di perlukan untuk mensuplai tegangan pada rangkaian pendeteksi kebocoran gas ini. Karena tanpa adanya catu daya rangkaian ini tidak dapat bekerja.
3. 8 Rangkaian LCD 16x2 Rangkaian lcd 16x2 ini berfungsi sebagai tampilan bilamana terjadi kebocoran gas. Penulis menginginkan bila terjadi kebocoran gas maka, tampilan lcd “ telah terjadi kebocoran gas serta menampilkan kadar gas metan”. Dan bila tidak terjadi kebocoran gas, maka tampilan lcd “ tidak terjadi kebocoran gas”. 3.9 Rangkaian Pengendali Kipas 1 Rangkaian pengendalian kipas ini berfungsi untuk mempelancar sirkulasi udara pada saat terjadi kebocoran gas. Dengan memanfaatkan relay 12v yang berguna sebagai saklar untuk mengaktifkan kipas pada saat terjadi kebocoran gas. 3.10 Rangkaian Pengendali Kipas 2 Rangkaian pengendalian kipas ini berfungsi untuk mempelancar sirkulasi udara pada saat terjadi kebocoran gas. Dengan memanfaatkan transistor 2N3055
yang berguna sebagai saklar untuk mengaktifkan kipas pada saat terjadi kebocoran gas. 3.11 Rangkaian Pengendali Buzzer Rangkaian pengendalian buzzer ini berfungsi untuk indicator bahwa telah terjadi kebocoran gas. Dengan memanfaatkan transistor 2N3055 yang berguna untuk mengaktifkan atau tidak pada saat terjadi kebocoran gas. 4. Analisa Dan Pembahasan Analisa ini bertujuan apakah alat ini dapat bekerja dengan baik atau tidak . 4.1 Rangkaian Power Supply Rangkaian ini power supply ini berfungsi untuk memberi tegangan keseluruh rangkaian yang ada. Dimana ouput dari power suplay ini mempunyai keluaran 5 volt dan 12 volt. 4.2 Rangkaian Trimpot Rangkaian ini berfungsi untuk inputan komparator, dimana nantinya inputan dari trimpot ini akan di bandingkan dengan inputan yang akan di keluarkan oleh sensor gas TGS2610. Trimpot ini di atur agar mempermudah dalam pembacaan pembagi tegangan yang di lakukan oleh komparator. Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Trimpot 1-4. Rangkaian Trimpot 1 Trimpot 2 Trimpot 3 Trimpot 4
tegangan 2.94 volt 3.08 volt 3.8 volt 4.62 volt
4.3 Rangkaian Sensor Gas TGS 2610 Prinsip kerja dari Sensor gas TGS 2610 adalah hanya terdiri dari sebuah lapisan silikon dan dua buah elektroda pada masing-masing sisisilikon. Hal ini akan menghasilkan perbedaan tegangan pada outputnya ketika lapisan silikonini dialiri oleh arus listrik. Tanpa adanya gas LPG yang terdeteksi, arus yang mengalir pada silikon akan tepat berada ditengah-tengah silikon dan menghasilkan tegangan yang
sama antara elektrode sebelah kiri dan electrode sebelah kanan, sehingga beda tegangan yang dihasilkan pada output adalah sebesar 0 volt. Tabel 4.7 Pengukuran Keluaran Tegangan Pada Sensor Gas TGS 2610 Output Sensor 2.92 volt
Kadar
Kondisi
-
2.94 volt
500ppm
3.08 volt
1000ppm
3.8 volt
5000ppm
4.62 volt
10000ppm
Tidak ada Gas Yang Bocor Ada Gas Yang Bocor Ada Gas Yang Bocor Ada Gas Yang Bocor Ada Gas Yang Bocor
4.4 Rangkaian Komparator Rangkaian komparator adalah rangkaian pembanding 2 buah tegangan. Komparator yang akan di gunakan adalah komparator LM 324. Dimana rangkaian LM 324 terdapat 4 rangkaian komparator. Berikut Tabel 4.8 Pengukuran Komparator 1-4 Tegangan Komparat Kondi Por or si t Asum Trimp si Gas ot 2.92 2.94 1,25 volt Low Por volt volt t 1.4 2.96 2.94 4.54 volt High Por volt volt t 1.4 2.96 3.08 1,25 volt Low Por volt volt t 1.3 3.11 3.08 4.54 volt High Por volt volt t 1.3 3.55 3.80 1,25 volt Low Por volt volt t 1.2 3.85 3.80 4.54 volt High Por
volt
volt
4.20 volt
4.62 volt
4.63 volt
4.62 volt
1,25 volt
4.54 volt
Low
High
t 1.2 Por t 1.1 Por t 1.1
4.5 Rangkaian Mikrokontroler Rangkaian mikrokontroller AT89S51 ini merupakan sistem kontrol yang mengatur fungsi kerja sistem pengukuran. Dalam penelitian ini, mikrokontroler digunakan sebagai sistem kontrol input dan output saja. 4.6 Rangkaian LCD 16x2 Rangkaian ini hanya sebagai tampilan jika terjadi peringatan tidak terjadi kebocoran gas dan terjadi kebocoran gas. Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW.Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set ( high ) pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ( 0 ).Berikut tabel 4.8 hasil pengujian LCD 16x2. Berikut gambar 4.13 rangkaian LCD. Tabel 4.9 Hasil Tampilan Pengujian LCD 16x2 Kondisi Kadar Kondisi 0 Kondisi 1 500 ppm Kondisi 2 1000 ppm Kondisi 3 5000 ppm Kondisi 4 10000 ppm 4.7 Rangkaian Pengendali Buzzer
Rangkaian pengendali buzer sebagai indikator jika telah kebocoran gas.
dibuat terjadi
4.8 Rangkaian Pengendali Kipas 1 Rangkaian pengendalian kipas ini berfungsi untuk mempelancar sirkulasi udara pada saat terjadi kebocoran gas. Dengan memanfaatkan transistor 2N3055 yang berguna sebagai saklar untuk mengaktifkan kipas pada saat terjadi kebocoran gas. 4.9 Rangkaian Pengendali Kipas 2 Rangkaian pengendalian kipas ini berfungsi untuk mempelancar sirkulasi udara pada saat terjadi kebocoran gas. Dengan memanfaatkan transistor 2N3055 yang berguna sebagai saklar untuk mengaktifkan kipas pada saat terjadi kebocoran gas. 5. Daftar Pustaka [1]http://nubielab.com/elektronika/analog/ pengertian-sensor juli 2011 [2] Tias Harfiansyah Akbar “ Pendeteksi Kebocoran Tabung Gas Dengan Menggunakan Sensor Gas Figarro TGS 2610 Berbasis Mikrokontroler AT89S52 “ Jurusan Sisitem Komputer, Universitas Gunadarma, 2010 [3] Andi Nalwan Paulus, Teknik Pemrograman Dan Antarmuka Mikrokontroler AT89C51, Edisi Pertama, Elex Media Komputindo, Jakarta, 2003. Juli 2011 [4] Riza Mega Umami, Tugas Akhir: “Perancangan Dan Pembuatan Alat Pengendali Asap Rokok Berbasis Mikrokontroler AT89S8252”, Jurusan fisika, Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim, 2010. Juli 2011 [5]http://opi.110mb.com/opihomepage/pen dukung.htm Juni 2011
