SISTEM MONITOR DAN PENGONTROL KADAR GAS KARBON MONOKSIDA (CO) DALAM RUANGAN

Transkripsi

1 Liangd: SISTEM MONITOR DAN PENGONTROL KADAR GAS KARBON MONOKSIDA (CO) SISTEM MONITOR DAN PENGONTROL KADAR GAS KARBON MONOKSIDA (CO) DALAM RUANGAN Yhanes Liangd ), Antnius Wibw 2) ABSTRAK Gas Karbn Mnksida (CO) dikenal sebagai plutan udara yang berbahaya bagi kesehatan manusia. Gas ini berbahaya karena tidak berwarna, tidak mempunyai rasa, dan tidak berbau sehingga kehadirannya tidak dapat diketahui tanpa suatu alat deteksi, dan dalam kadar tertentu dapat menyebabkan kematian. Saat ini perangkat deteksi keberadaan gas CO telah tersedia di pasara, tetapi detektr ini umumnya berfungsi sebagai detectr saja dan bukan digunakan untuk mengetahui kadar gas CO. Pada penelitian ini akan dibuat sistem deteksi gas CO yang mampu merespn keberadaan dan menyatakan besarnya kadar gas CO. Sistem deteksi gas sekaligus berfungsi sebagai pengntrl kadar gas CO yang aman bagi manusia. Secara perangkat keras alat sistem mnitr dan pengntrl kadar gas karbn mnksida (CO) dalam ruangan memiliki satu buah sensr, sedangkan untuk pengaplikasiannya disediakan tujuh buah knektr untuk inputan dari sensr. Disediakan pula delapan buah knektr yang digunakan sebagai keluaran dari fan atau exhaust. Untuk display penampil kadar gas CO digunakan LCD. Satuan kadar yang digunakan adalah ppm. Untuk indikatr peringatan yang digunakan apabila kadar gas CO tersebut telah melebihi standar yang tidak dapat ditleransi leh manusia, maka digunakan indikatr LED sebagai visual, dan buzzer sebagai audi. Untuk membuang, dan menyirkulasi gas CO yang berlebih pada ruangan, digunakan fan. Kata Kunci : Sistem, mntr, pengntrl, gas CO, berbahaya, pendeteksi, sirkulasi PENDAHULUAN Di Indnesia, kurang lebih 7% pencemaran udara disebabkan leh emisi kendaraan bermtr. Zat-zat berbahaya yang di hasilkan leh hasil pembakaran dari kendaraan bermtr dapat menimbulkan dampak negatif, baik terhadap kesehatan manusia maupun terhadap lingkungan hidup, khususnya gas karbn mnksida (CO). Dampak terhadap kesehatan yang disebabkan leh pencemaran udara akan terakumulasi dari hari ke hari. Kualitas udara yang kita hirup memang tidak terlihat leh mata, perbedaan kadar ksigen, dan gas lain juga sulit dideteksi leh tubuh manusia. Pemaparan dalam jangka waktu yang lama akan berakibat pada berbagai macam gangguan kesehatan, seperti brnchitis, emphysema, dan kanker paru-paru. Dampak kesehatan yang diakibatkan leh pencemaran udara berbedabeda antar individu. Ppulasi yang paling rentan adalah kelmpk individu berusia lanjut dan balita. Penanggulangan pencemaran udara tidak dapat dilakukan tanpa menanggulangi penyebabnya. Dengan pertimbangan sektr transprtasi yang bertindak sebagai kntributr utama pencemaran udara, maka sektr ini harus mendapat perhatian serius. Namun selain itu, sangat perlu dibuat sebuah sistem yang mampu menanggulangi, serta memberikan infrmasi secara cepat, dan mudah tentang pencemaran udara khususnya di dalam ruangan, sehingga udara yang terdapat dalam ruangan dapat terjaga, dan tidak membahayakan bagi kesehatan manusia. Untuk memenuhi kebutuhan udara bersih, dan sehat pada ruangan, maka penulis bermaksud untuk memaparkan artikel dengan judul Sistem Mnitr dan Pengntrl Gas Karbn Mnksida (CO) Dalam Ruangan. Infrmasi yang dikembangkan berupa display yang menampilkan angka satuan standar gas khususnya gas CO dan memberikan peringatan baik visual, maupun audi serta dapat menyesuaikan sendiri standar gas CO. Serta yang tak kalah pentingnya yaitu dapat menyirkulasi udara tersebut sehingga kebutuhan udara yang sehat dapat terpenuhi. TINJAUAN PUSTAKA Sensr Gas CO TGS 542 Sensr gas CO Figar TGS 542 adalah transducer utama yang digunakan dalam rangkaian ini, yang merupakan sebuah sensr kimia atau gas sensr. Sensr ini mempunyai nilai utput arus (I) yang akan berubah jika ) Mahasiswa di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektr Universitas Katlik Widya Mandala Surabaya 2) Staf Pengajar di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektr Universitas Katlik Widya Mandala Surabaya

2 WIDYA TEKNIK Vl. 7, N.2, 28 (55-67) terkena gas, dan juga dapat mendeteksi kadar gas mulai dari sampai. ppm. Struktur dari sensr gas CO Figar TGS 542 disajikan pada Gambar sebagai berikut: Gambar 2. Bentuk Sensr Gas CO Figar TGS 542 Gambar. Struktur Sensr Gas CO Figar TGS 542 Pada sensr ini terdapat 2 pin ut untuk sumber arusnya, dan berperan dalam penglahan data, di mana data dilah leh I t V cnverter agar dapat terbaca pada mikrkntrler. Spesifikasi sensr gas ini disajikan pada Tabel sebagai berikut [,2,3,] : Tabel. Spesifikasi Sensr gas CO TGS 542 Item Tentative Specificatin Mdel number TGS 542 Target gases Carbn mnxide Typical detectin range ppm Output current in CO.3.75 na/ppm Baseline ffset <5 ppm equivalent Operating temperature -+6 C Operating humidity 599%RH (n cndensatin) Respnse time (T9) within 6 secnds Expected accuracy (*) 2% at - ppm f CO 5% at -5 ppm f CO Strage cnditins Weight Standar test cnditins (at 25 C/52%RH) -4+7 C apprx. 2 g 22 C, 4%RH Sensr ini adalah keluaran dari Figar yang diprduksi di negara Jepang, dan sensr ini biasanya digunakan untuk mendeteksi gas CO, dan menawarkan jangkauan yang cukup besar yaitu berkisar antara -. ppm. Bentuk sensr disajikan pada Gambar 2. Mikrkntrler AVR ATMega32 Mikrkntrler yang digunakan dalam sistem mnitr dan pengntrl gas CO ini adalah AVR Atmega32 prduk keluaran dari ATMEL yang merupakan mikrkntrler dengan arsitektur RISC (Reduced Instructin Set Cmputer) yang lebih sederhana perintah intruksi di dalam eksekusi prgram, dibandingkan keluarga 8C5 yang menggunakan arsitektur CISC (Cmplex Intructin Set Cmputer) dengan perintah instruksi yang kmpleks di dalam eksekusi prgramnya [4]. Mikrkntrler AVR (Alf and Vegard s Risc Prcessr) memiliki knsep yang hampir sama dengan mikrkntrler keluarga 85, yaitu memiliki 8 pin dalam prt-nya yang dapat digunakan sebagai input atau utput digital, dan penggunaan pin (MISO, MOSI, SCK, RESET) untuk memasukkan file dalam bentuk hexadesimal dari kmputer ke mikrkntrler. Mikrkntrler AVR memiliki arsitektur RISC 8-bit, semua instruksi dikemas dalam kde 6-bit (6-bit wrd), dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clck. Secara umum yang membedakan dengan keluarga 8C5 adalah kecepatan (AVR lebih cepat dalam mengeksekusi intruksi prgram), memri (memri AVR lebih besar), peripheral, dan fungsinya (penambahan ADC internal, kmunikasi serial I2C). Pemrgraman AVR terglng mudah karena pemrgraman AVR dapat dilakukan dengan menggunakan teknik ISP (In System Prgramming) di mana kde HEX dapat langsung di dwnlad pada mikrkntrler didalam rangkaian aplikasi (rangkaian yang diinginkan). Pengisian prgram pada AVR juga dapat dilakukan dengan kmunikasi pararel menggunakan perangkat dwnlader dengan memakai 74HC244 ( ctal buffer). 56

3 Liangd: SISTEM MONITOR DAN PENGONTROL KADAR GAS KARBON MONOKSIDA (CO)... Semua mikrkntrler AVR memiliki jenis memri prgram Flash yang dapat diprgram ulang. Di sini akan dibahas sedikit keterangan mengenai mikrkntrler AVR Atmega32 yang terdiri dari:. Knfigurasi pin dari mikrkntrler 2. Rangkaian Osilatr Kristal 3. Rangkaian reset manual Mikrkntrler AVR Atmega32 memiliki fasilitas antara lain: 32K Bytes In-System Prgrammable (ISP) Flash Memry Kisaran perasi 4,5V sampai 5,5V Operasi Secara penuh Statis: ke 6 MHz 32 x 8-bit General Purpse Register 52 Byte EEPROM K Byte internal SRAM Timer/Cunter 2 x 8-bit 3 buah pin interupt (INT, INT, INT2) Output PWM 4 kanal 8 x -bit ADC Master/Slave serial interface 32 pin input/utput Transistr Transistr adalah alat semiknduktr yang biasanya digunakan sebagai penguat, pemtng (switching), stabilisasi tegangan, mdulasi sinyal, atau fungsi lainnya. Transistr dapat berfungsi semacam kran listrik, yang dapat dibedakan berdasarkan arus input-nya (BJT) atau tegangan input-nya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari rangkaian sumber listriknya [5]. Pada umumnya, transistr memiliki 3 terminal. Tegangan, atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Dalam rangkaian analg, transistr digunakan dalam amplifier (penguat). Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistr digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistr juga dapat dirangkai sedemikian rupa, sehingga berfungsi sebagai gerbang lgika, memri, dan kmpnen-kmpnen lainnya. Gambar 3. Berbagai macam Transistr Pada dasarnya transistr mempunyai tiga buah teminal. Terminal tersebut meliputi emitr, basis, dan klektr. Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N, dan bahan P adalah silikn dan germanium. Terdapat 2 macam jenis transistr, yaitu transistr NPN, dan transistr PNP. Transistr seakan-akan dibentuk dari penggabungan dua dida. Dida yang satu dengan yang lain saling digabungkan dengan cara menyambung kaki yang senama. Dida pada transistr NPN disajikan pada Gambar 4, dan dida pada transistr PNP pada Gambar 5. Gambar 4. Dida Pada Transistr NPN Gambar 5. Dida Pada Transistr PNP Transistr digunakan sebagai saklar. Pada saat transistr berfungsi sebagai saklar akan berada pada daerah cutff, atau berada pada daerah saturasi. Bias yang digunakan adalah bias basis karena bias tersebut berguna di dalam rangkaian-rangkaian digital. Pada transistr yang 57

4 WIDYA TEKNIK Vl. 7, N.2, 28 (55-67) dimaksud dengan titik jenuh/saturasi adalah arus maksimum klektr yang mungkin pada rangkaian. Tegangan pada V B mempengaruhi tegangan V BC, sehingga turut mempengaruhi terjadinya cutff dan saturasi. Titik jenuh didapatkan saat VBC, 5V, sehingga klektr dan emiter terhubung, dan tegangan klektr dan emiter, akan sama sebagaimana disajikan pada Gambar 6. Gambar 6. Transistr Pada Saat Keadaan Saturasi Keadaan yang terjadi pada saat jenuh/saturasi adalah tegangan V CE, maka tegangan V cc akan melewati resistr R c, sehingga akan didapatkan arus I c (arus I c tersebut adalah arus I c saturasi). Hubungan V cc dan R c terhadap I c(sat) diungkapkan dengan persamaan: VCC I c(sat) = () RC Kndisi cutff terjadi saat VBC,5. Pada kndisi ini akan didapatkan tegangan V CE maksimum yaitu sama dengan tegangan yang berada di catu klektr, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 7. Maka pada kndisi rangkaian di atas hanya mempunyai 2 keadaan tegangan keluaran: atau +5V. Hal ini dapat digunakan untuk rangkaian digital, karena memiliki dua tingkatan keluaran: lgika lw atau lgika high. Buzzer Buzzer menggunakan lilitan dan kntaktr. Saat lilitan dialiri arus, maka akan timbul medan magnet. Medan magnet akan menarik kntaktr, sehingga kntaktr mengenai lempengan metal yang lain, sehingga menimbulkan suara. Pada saat yang sama kntaktr tidak menempel pada metal cntact, sehingga arus yang mengalir ke lilitan terputus. Dengan terputusnya arus, maka lilitan tidak menghasilkan medan magnet, sehingga kntaktr kembali ke metal cntact. Arus kembali mengalir ke lilitan, sehingga timbul medan magnet, dan kntaktr kembali tertarik ke lempengan metal. Hal ini terjadi terus menerus selama arus mengalir ke lilitan [6]. Gambar penampang buzzer disajiakan pada Gambar 8. Gambar 8. Penampang Buzzer LCD 2 x 6 Liquid Crystal Display (LCD) adalah suatu display dari bahan cairan kristal yang pengperasiannya menggunakan system dt matriks. LCD banyak digunakan sebagai display dari alat-alat elektrnik seperti kalkulatr, multitester digital, jam digital, dan sebagainya. LCD yang dipakai pada pembuatan sistem mnitr dan pengntrl gas CO ini adalah 2 baris x 6 karakter tampilan [7,8]. Bentuk tampilan LCD disajikan pada Gambar 9. Gambar 7. Transistr Pada Saat Keadaan Cutff Pada kndisi ini dapat dituliskan persamaan: V CE(Cutff) = V CC (2) Gambar 9. Bentuk Tampilan LCD 58

5 Liangd: SISTEM MONITOR DAN PENGONTROL KADAR GAS KARBON MONOKSIDA (CO)... Adapun diagram blk LCD disajikan pada Gambar sebagai berikut: Gambar 2. Penampang Relay Gambar. Diagram Blk LCD Fungsi terminal dari LCD disajikan pada Tabel 2 sebagai berikut: Tabel 2. Dengan fungsi terminalnya sebagai berikut : DB..DB7 Sebagai I/O data E Sebagai input diaktifkan HIGH kemudian LOW untuk mengclc tiap satu data R/W Sebagai input RS Sebagai input,diaktifkan LOW : register instruksi (write); busy flag dan address cunter (read) : data register (write and read) VLC Sebagai pengatur ke-kntrasan dan terang gelapnya nyala lampu LCD VDD Sebagai terminal pwer supply (+5V) VSS Sebagai terminal grund Relay Relay merupakan kmpnen elektrmagnetik yang dapat mengubah psisi kntak-kntak saklar ketika kmpnen tersebut diberi sinyal input. Bentuk fisik relay dapat disajikan pada Gambar. Relay terdiri dari sebuah kumparan kawat, sebuah inti besi lunak, beberapa lengan kntak, dan armatur, seperti disajikan pada Gambar 2. Cara kerja dari kmpnen relay adalah ketika arus kntrl kecil mengalir pada kumparan, secara tmatis inti besi lunak akan dimagnetisasi, sehingga armatur akan ditarik leh inti besi lunak yang telah dimagnetisasi. Gerakan armatur yang tertarik mengakibatkan psisi lengan kntak berubah, di mana antara lengan kntak, dan 2 yang terbuka akan menjadi tertutup, sedangkan kebalikannya lengan kntak 2, dan 3 yang tertutup akan menjadi terbuka, atau yang biasa disebut dengan change ver (CO). Gambar 3 menggambarkan relay saat arus tidak mengalir, sehingga lengan kntak akan terhubung dengan NC. Saat arus mengalir, maka lengan kntak akan terhubung dengan NO. Gambar 3. Simbl Kntak Relay Change Over Dalam Keadaan Tidak Ada Input Light Emitting Dide (LED) Dida cahaya atau lebih dikenal dengan sebutan LED (Light Emitting Dide) adalah suatu semiknduktr yang memancarkan cahaya mnkrmatik. LED superbright warna merah terbuat mineral inrganik Gallium arsenide/phsphide (GaAsP). Bentuk dan simbl LED superbright disajikan pada Gambar 4 sebagai berikut: Gambar. Bentuk Fisik Relay Gambar 4. Bentuk dan simbl LED IC Operatinal Amplifier LF356N merupakan kmpnen elektrnika yang di dalamnya terdapat buah 59

6 WIDYA TEKNIK Vl. 7, N.2, 28 (55-67) p-amp, untuk dapat bekerja dibutuhkan catudaya antara 2 sampai 36 vlt dengan arus ±,8 ma [9]. Output dari sensr gas CO akan dimasukkan ke dalam suatu rangkaian I ke V dengan menggunakan IC LF356. Rangkaian ini akan menguatkan sinyal secara nn inverting, V ke I, buzzer yang digunakan untuk sensr gas CO sehingga dapat mendeteksi gas CO serta mengirim tegangan sampai dengan 5 vlt ke dalam mikrkntrler. Tingkat kepekaan dari sensr gas CO dapat diatur dengan mengatur nilai hambatan pada rangkaian I ke V, amplifier nn inverting sesuai dengan kebutuhan []. Perangkat ini sangat mudah dikendalikan serta memberikan respn sinyal yang baik, dan mudah didapat di pasaran. Gambar 6. Diagram Blk Sistem Mnitr dan Pengntrl kadar Gas CO dalam Ruangan Gambar 5. Bentuk IC Op Amp LF356 METODE PENELITIAN Perancangan Sistem Alat sistem mnitr dan pengntrl kadar gas CO di dalam ruangan ini menggunakan mikrkntrler AVR untuk mengendalikan kerja alat. Mikrkntrler digunakan untuk mengendalikan driver kipas, menyalakan LED, dan buzzer. Sensr pertama-tama akan mendeteksi gas CO, kemudian sensr akan memberikan utput berupa arus yang kemudian diubah menjadi tegangan, dan dikuatkan leh amplifier nn inverting, setelah dikuatkan, maka akan masuk ke mikrkntrler AVR. Sedangkan untuk sensr gas CO pada ruangan lain akan mengalami tahap yang sama yaitu merubahnya menjadi tegangan, kemudian dikuatkan dan dirubah kembali menjadi arus, kerena jika mengirim data tengangan, maka data tersebut menjadi kacau. Sedangkan untuk penerimanya digunakan V ke I kembali. Data yang telah dideteksi leh sensr akan ditampilkan leh LCD, sedangkan keypad berfungsi untuk mengeset standar kualitas udaranya []. Diagram blk sistem kerja alat disajikan pada Gambar 6. Prinsip kerja alat mnitr dan pengntrl kadar gas CO Ketika tmbl ON/OFF ditekan, maka tmatis pwer suplay akan memberikan tegangan serta arus kepada rangkaian. Sensr akan memberikan utput berupa arus, utput dari sensr tersebut akan diubah menjadi tegangan leh I t V cnverter, karena ADC dari mikrkntrler mengenali tegangan, setelah melalui I t V cnverter maka, akan diperkuat tegangannya leh amplifier nn inverting. Setelah tegangannya sesuai yaitu berkisar -5 Vlt, maka mikrkntrler ADC akan menglah data yang berupa tegangan tersebut dan mikrkntrler akan menghitung angkanya dan menampilkannya ke LCD. Selanjutnya angka yang diprses leh mikrkntrler akan ditampilkan ke LCD, dan dapat diset standar kadar ppm dari gas tersebut. Pengesetan ppm tersebut berkisar antara -9 ppm. Jika angka dari standar ppm tersebut telah ditetapkan, sedangkan angka hasil pengukurannya sama atau melebihinya, maka mikrkntrler akan memberikan sinyal high untuk menyalakan buzzer dan LED. Untuk pengukuran jarak jauh digunakan kmpnen lebih banyak, karena utput-nya tidak dapat berupa tegangan, karena tegangan mempunyai banyak masalah jika tegangan tersebut dikirim. Rangkaian untuk pengukuran jarak jauh digunakan I t V cnverter untuk mengubah utput dari sensr yang semula arus menjadi tegangan. Untuk menguatkan tegangannya digunakan amplifier nn inverting. 6

7 Liangd: SISTEM MONITOR DAN PENGONTROL KADAR GAS KARBON MONOKSIDA (CO)... Untuk mengirimkan data digunakan arus, sehingga digunakan V t I cnverter. Untuk rangkaian penerimanya digunakan transfrmasi arus ke tegangan, dan diberi buffer agar tidak terkena hambatan dalam dari ADC. Perancangan Bentuk Ktak Alat Sistem mnitr dan pengntrl kadar CO dalam ruangan mengukur gas CO dalam ruangan dari dua buah sensr gas CO dengan tampilan LCD, dan Buzzer serta LED dalam satuan kadar part per millin (ppm). Alat ukur kadar gas CO ini memiliki ukuran panjang 2 cm, dan lebar 6,5 cm, dan tinggi 6,5 cm. Pada Gambar 7 disajikan bentuk sistem mnitr dan pengntrl kadar gas CO dalam ruangan. Sedangkan untuk pendeteksi dengan jarak jauh mempunyai ukuran panjang 5 cm, lebar 9,7 cm, dan tinggi 5 cm. Pada gambar 8 dapat dilihat bentuk sistem mnitr dan pengntrl kadar gas CO dalam ruangan untuk jarak jauh. Untuk driver yang digunakan mempunyai panjang 6,7 cm, lebar 3,2 cm, dan tinggi 5,8 cm yang disajikan pada Gambar 9. Untuk pwer suplay mempunyai ukuran panjang 5 cm, lebar 2 cm, dan tinggi 8,5 cm sebagaimana disajikan pada Gambar 2. Untuk ruangan yang digunakan sebagai simulasi ditunjukan bentuknya pada Gambar 2. (a) (b) Gambar 8. bentuk alat yang dibuat (a)kanan, (b)depan (a) (b) Gambar 9. bentuk alat yang dibuat (a)depan, (b)bawah (a) (b) (a) (b) Gambar 2. bentuk alat yang dibuat (a)depan, (b)belakang (c) (d) (a) (b) Gambar 2. bentuk alat yang dibuat (a)depan, (b)atas (e) Gambar 7. bentuk alat yang dibuat (a)bawah, (b)atas, (c)kiri, (d)kanan, (e)depan Perancangan Perangkat Keras Perancangan Micrkntrler AVR Rangkaian mikrkntrler AVR ATMega32 berfungsi sebagai pengendali semua aktivitas dari sistem yang telah dirancang berdasarkan prgram yang telah dimasukkan ke dalam ROM pada mikrkntrler. Kneksi pin- 6

8 WIDYA TEKNIK Vl. 7, N.2, 28 (55-67) pin dari mikrkntrler AVR disajikan pada Tabel 3 sebagai berikut: Tabel 3. Kneksi pin pin AVR Pin Arah Kneksi Fungsi PA. Input RPS Menerima Data PA. Input RPS 2 Menerima Data PA.2 Input RPS 3 Menerima Data PA.3 Input RPS 4 Menerima Data PA.4 Input RPS 5 Menerima Data PA.5 Input RPS 6 Menerima Data PA.6 Input RPS 7 Menerima Data PA.7 Input RPS 8 Menerima Data PB. Output LCD Data input, Instructin input PB. Output LCD Read, Write PB.2 Output LCD Enable signal PB.3 Output Driver Indikatr LED, Buzzer PB.4 Output LCD Data bus PB.5 Output LCD Data bus PB.6 Output LCD Data bus PB.7 Output LCD Data bus PC. Output Keypad Inisialisasi PC. Output Keypad Inisialisasi PC.2 Output Keypad Inisialisasi PC.3 Output Keypad Inisialisasi PC.4 Output Keypad Inisialisasi PC.5 Output Keypad Inisialisasi PC.6 Output Keypad Inisialisasi PC.7 Output Keypad Inisialisasi PD. Output Driver Menyalakan PD.2 Output Driver Menyalakan PD.3 Output Driver Menyalakan PD.4 Output Driver Menyalakan PD.5 Output Driver Menyalakan PD.6 Output Driver Menyalakan PD.7 Output Driver Menyalakan Bentuk dari rangkaian mikrkntrler AT89S5 dalam sistem sesuai dengan Tabel perencanaan yang mempunyai nilai kristal 4 Mhz, dan kapasitr 3 pf dan rangkaian reset ditunjukkan secara skematis pada Gambar 22. Gambar 22. Rangkaian minimum sistem mikrkntrler Perancangan I ke V Pada sistem mnitr dan pengntrl kadar gas CO ini menggunakan I ke V, karena utput dari sensr gas CO adalah arus agar hasilnya dapat dibaca leh ADC mikrkntrler AVR, maka harus diubah menjadi tegangan supaya pengukuran dapat ditampilkan lewat LCD. Bentuk skematik dari I ke V disajikan pada Gambar 23 berikut. Gambar 23. Rangkaian I ke V Perhitungan untuk mendapatkan nilai Rs dilakukan melalui urutan persamaan sebagai berikut: R f m (3) Ri M m (4) M V A V B. Rs 266K ( I I ) ( 375x 9 A B ) (5) 62

9 Liangd: SISTEM MONITOR DAN PENGONTROL KADAR GAS KARBON MONOKSIDA (CO)... Perancangan V ke I Pada sistem mnitr dan pengntrl kadar gas CO ini menggunakan V ke I, karena harus dapat mengirim data dengan jarak yang jauh dan agar dapat mengirim data tanpa gangguan atau suara, maka tegangan harus diubah kembali menjadi arus. Bentuk skematik dari rangkaian V ke I disajikan pada Gambar 24 berikut. Perhitungan untuk mendapatkan nilai Ri dilakukan melalui urutan persamaan sebagai berikut: R f Vut V R in (8) i. 5, R i (9) Ri 24,82K () Gambar 24. Rangkaian V ke I Perhitungan untuk mendapatkan nilai R span dilakukan melalui urutan persamaan sebagai berikut: V A V R B span (6) ( I A I B ) 5 Rspan,5K (7) 2( 5x 3 ) Perancangan Op Amp Nn Inverting Pada sistem mnitr dan pengntrl kadar gas karbn mnksida ini digunakan Op Amp Nn Inverting karena utput arus yang telah diubah leh rangkaian I ke V masih lemah, dan belum dapat terbaca leh ADC dari mikrkntrler AVR dan masih harus dikuatkan kembali supaya dapat terbaca leh ADC mikrkntrler. Bentuk skematik dari Op Amp Nn Inverting disajikan pada Gambar 25. berikut. Perancangan LCD (Liquid Crystal Display) Liquid Crystal Display (LCD) yang digunakan pada pembuatan sistem mnitr dan pengntrl kadar gas karbn mnksida ini adalah tipe 2 x 6 dt- matrix dengan 32 karakter, dan dua baris tampilan. LCD berfungsi untuk menampilkan hasil pembacaan kadar gas CO dalam satuan ppm, penetapan dari standar ppm, dan serta mengeset ruangan yang akan diberi sensr tersebut. Resistr variabel K di dalam rangkaian ini digunakan untuk mengatur kntras dari LCD. Dida di dalam rangkaian ini digunakan sebagai penyearah tegangan yang masuk ke LCD. Rangkaian lengkap LCD yang dihubungkan pada mikrkntrler disajikan pada pada Gambar 26 berikut. Gambar 26. Rangkaian LCD Gambar 25. Rangkaian Op Amp Nn Inverting Perancangan Prgram Perancangan prgram ini ini berisi pemprgraman cara kerja alat dari pendeteksian sensr, tampilan pada LCD, dan driver-nya. Untuk memudahkan penulisan kndisi sensr dalam pembuatan diagram alir, berikut disajikan diagram alir pada Gambar

10 WIDYA TEKNIK Vl. 7, N.2, 28 (55-67) Gambar 27. Diagram alir prgram kerja alat Perancangan Driver Driver kipas pada sistem mnitr dan pengntrl kadar gas CO dalam ruangan menggunakan transistr sebagai kntrl udara dan relay untuk mengendalikan kipas atau exhaust, dalam hal ini terdapat 8 buah driver yang digunakan untuk mengntrl 8 buah kipas. Pada pengujiannya digunakan buah kipas. Rangkaian driver kipas disajikan pada Gambar 28. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Pengukuran utput I ke V Untuk mengetahui apakah rangkaian dapat bekerja dengan baik, maka dilakukan pengukuran yang menghubungkan input arus terhadap tegangan untuk berbagai nilai kadar gas CO sebagaimana disajikan pada Tabel 4 dan hubungan antara input arus terhadap tagangan sebagaimana disajikan pada Gambar 29 sebagai berikut: Tabel 4. Hasil Pengukuran rangkaian I ke V Kadar gas CO, Input Arus, Output Tegangan, ppm na 3,75 8,75 37,5 56, ,75 2,5 3, ,75 87,5 26, ,75 262,5 28, ,75 337,5 356, mv 3,5 7 3,2 6, Gambar 28. Rangkaian Driver kipas Perhitungan untuk mendapat nilai Resistr dilakukan melalui urutan persamaan berikut: Vcc V R L () I (5,85) Vlt R 35 (2) ma Gambar 29. Kurva hubungan antara input arus (I) terhadap tegangan (V) Dari pengukuran tegangan yang dihasilkan leh rangkaian I ke V di atas dapat disimpulkan bahwa kurva yang diperleh yang ditunjukkan leh garis lurus nilainya mendekati garis linier atau tegangan yang dihasilkan cukup linier. Dengan spesifikasi input dengan kisaran -375 na yang berasal dari sensr, rangkaian ini mampu mengknversi menjadi tegangan dengan 64

11 Liangd: SISTEM MONITOR DAN PENGONTROL KADAR GAS KARBON MONOKSIDA (CO)... kisaran -5 mv sesuai dengan yang diinginkan. Pengukuran Output Op Amplifier Nn Inverting Untuk mengetahui apakah rangkaian amplifier dapat bekerja dengan baik, maka dilakukan pengukuran yang menghubungkan antara input arus terhadap utput tegangan untuk berbagai kadar gas CO sebagaimana disajikan pada Tabel 5 dan hubungan antara input arus terhadap tegangan sebagaimana disajikan pada Gambar 3 sebagai berikut: Tabel 5. Hasil Pengukuran rangkaian amplifier Kadar gas CO, ppm Input Arus, na Output Tegangan, mv ,75 8,75 37,5 56, ,75 2,5 3, ,75 87,5 26, ,75 262,5 28, ,75 337,5 356,25 375,765,775,779,782,798,87,879,99,38,96 2, 2,5 2,69 3,3 3,4 4,35 4,79 4,6 4,75 4,79 5,2 nilainya mendekati garis linier, atau penguatan tegangan yang dihasilkan cukup linier. Dengan spesifikasi input dengan kisaran -375nA yang berasal dari sensr, rangkaian ini mampu mengknversi menjadi tegangan dengan kisaran -5V sesuai dengan yang diinginkan. Pengukuran Input V ke I Untuk mengetahui apakah rangkaian dapat bekerja dengan baik, maka dilakukan pengukuran yang menghubungkan antara input tegangan terhadap utput arus untuk berbagai kadar gas CO sebagaimana disajikan pada Tabel 6 dan hubungan antara input tegangan terhadap utput arus sebagaimana disajikan pada Gambar 3 sebagai berikut: Tabel 6. Hasil Pengukuran rangkaian V ke I Kadar gas Input Tegangan, Output Arus, CO, ppm V,765,775,779,782,798,87,879,99,38,96 2, 2,5 2,69 3,3 3,4 4,35 4,79 4,6 4,75 4,79 5,2 ma,765,775,779,782,798,87,879,99,38,96 2, 2,5 2,69 3,.3 3,4 4,35 4,79 4,6 4,75 4,79 5,2 Gambar 3. Kurva hubungan antara input arus (I) terhadap tegangan (V) untuk Amplifier Nn Inverting Dari pengukuran tegangan yang dihasilkan leh rangkaian amplifier nn inverting di atas dapat disimpulkan bahwa kurva yang diperleh yang ditunjukkan leh garis lurus Gambar 3. Kurva hubungan antara input V terhadap utput I Dari pengukuran tegangan yang dihasilkan leh rangkaian V ke I di atas dapat disimpulkan bahwa kurva yang diperleh 65

12 menunjukan bahwa hasil yang diperleh sesuai dengan nilai yang telah ditentukan, tegangan yang dihasilkan sangat linier. Dengan spesifikasi input tegangan dengan kisaran -5 V yang berasal dari sensr, rangkaian ini mampu mengknversi menjadi arus dengan kisaran -5 ma sesuai dengan yang diinginkan. Pengukuran rangkaian driver Untuk mengetahui apakah rangkaian dapat bekerja dengan baik, maka dilakukan pengukuran rangkaian driver sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 7 sebagai berikut: Tabel 7. Hasil Pengukuran rangkaian driver Kndisi Tegangan Arus Relay, Relay, V ma Prt Mikrkntrler PD. PD. PD. PD. PD.2 PD.2 PD.3 PD.3 PD.4 PD.4 PD.5 PD.5 PD.6 PD.6 PD.7 PD.7,96,96,96,96,96,96,96,96 Kndisi Kipas Dari hasil pengukuran di atas dapat disimpulkan bahwa driver kipas dapat bekerja dengan baik. Pengukuran Arus yang Dibutuhkan Alat Dari pengukuran pada alat yang telah dibuat, maka dapat disimpulkan bahwa besar arus pada alat adalah sebagai berikut: Besarnya arus +V CC pada saat alat stand by adalah,9a Besarnya arus -V CC pada saat alat stand by adalah,6a Besarnya arus +V CC pada saat alat jarak jauh dipasang adalah,23a Besarnya arus -V CC pada saat alat jarak jauh dipasang adalah,2a Besarnya arus +V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 2 adalah,27a Besarnya arus -V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 2 adalah,24a WIDYA TEKNIK Vl. 7, N.2, 28 (55-67) Besarnya arus +V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 3 adalah,3a Besarnya arus -V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 3 adalah,28a Besarnya arus + V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 4 adalah,35a Besarnya arus - V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 4 adalah,32a Besarnya arus + V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 5 adalah,39a Besarnya arus - V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 5 adalah,36a Besarnya arus + V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 6 adalah,43a Besarnya arus - V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 6 adalah,4a Besarnya arus + V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 7 adalah,47a Besarnya arus - V CC pada saat alat jarak jauh dipasang 7 adalah,44a adalah,543a Besarnya arus - V CC pada saat relay menyala adalah,53a 2 adalah,67a Besarnya arus V CC pada saat relay menyala 2 adalah,587a 3 adalah,69a Besarnya arus - V CC pada saat relay menyala 3 adalah,66a 4 adalah,764a Besarnya arus - V CC pada saat relay menyala 4 adalah,734a 5 adalah,838a Besarnya arus - V CC pada saat relay menyala 5 adalah,88a 6 adalah,92a Besarnya arus - V CC pada saat relay menyala 6 adalah,882a 7 adalah,985a Besarnya arus - V CC pada saat relay menyala 7 adalah,955a 8 adalah,59a 66

13 Liangd: SISTEM MONITOR DAN PENGONTROL KADAR GAS KARBON MONOKSIDA (CO)... Besarnya arus - V CC pada saat relay menyala 8 adalah,29a Dari pengukuran arus yang dibutuhkan di atas dapat disimpulkan bahwa arus yang diperlukan alat adalah,59a untuk + V CC dan,29a untuk V CC. Uji Cba alat dengan CO meter Untuk mengetahui apakah rangkaian dapat bekerja dengan baik, maka dilakukan pengukuran kadar CO dalam asap yang berasal dari berbagai jenis mbil yang diukur dengan CO meter dibandingkan dengan CO yang diukur dengan alat yang dibuat sebagaimana disajikan pada Tabel 8 sebagai berikut: Asap dari Jenis Mbil Kijang Taruna Avanza Karimun Stream CR-V Xenia Rush City Vis Avanza Civic BMW Kijang Mercy Tabel 8. Uji cba alat dengan CO meter Pengukuran Pengukuran kadar CO kadar CO dengan CO dengan alat meter, ppm yang dibuat, 6,57 23,73 5,23 32,67 3,27 7,77 4,33 6,38 5,87 5,55 3,25 2,78 9,24 38,72 45,89 ppm Selisih, ppm,43,27,23 2,33,73,23,33,62 2,87,45,75,22,76 3,72 2,89 Jumlah 9,6 Rata-rata keselahan pengukuran =9,8/5=,272 ppm dan persen kesalahan =,272/X% =,272%. Ketidak akuratan pengukuran disebabkan karena kendala-kendala berikut:. Ruangan yang digunakan kurang tertutup. 2. Peletakan sensr yang kurang tepat. KESIMPULAN Dari hasil perancangan, pembuatan, pengujian, dan pengukuran yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:. Alat pendeteksi gas CO dapat membantu manusia agar lebih waspada atas bahaya plusi udara, karena gas merupakan benda yang tidak dapat terlihat. 2. Pada alat sistem mnitr dan pengntrl gas CO dalam ruangan dapat membantu manusia agar dapat mengetahui seberapa besar gas CO dalam satuan ppm. 3. Pada sistem mnitr dan pengntrl gas CO dalam ruangan dilengkapi dengan driver, sehingga dapat dihubungkan dengan kipas yang dapat membuang serta menstabilkan gas CO dalam ruangan. Dan dilengkapi pula dengan peringatan atau tanda bahaya berupa LED sebagai visual, serta buzzer sebagai audinya. 4. Pada sistem mnitr dan pengntrl Gas CO dalam ruangan terdapat beberapa sensr yang dapat diletakkan di tempat lain atau dapat diletakkan dibeberapa ruangan. 5. Sistm mnitr dan pengntrl gas CO yang telah dibuat memberikan kesalahan pengukuran sebesar,272 ppm. DAFTAR PUSTAKA [] Annim, Sensr Gas CO Figar TGS542, diakses Desember 27 [2] Annim, Sensr Gas CO Figar TGS542, dw.php?p=search_result, diakses Npember 27 [3] Annim, CO detectin gas DataSheet, Figar, diakses Desember 27 [4] Annim, Micrcntrller ATMega32 DataSheet, Atmel [5] Annim, Transistr As a Switch, 4/2.html, diakses Npember 27 [6] Annim, Buzzer, m., diakses Npember 27 [7] China Opttech, LMB62A 6 x 2 Character Liquid Crystal Display Mdul Datasheet [8] Annim, Liquid Crystal Display diakses Juli 27 [9] Pryde, L.T., An Intrductin t Envirnmental Chemistry, hlm , 973 [] Annim, Operatinal Amplifier DataSheet, Mtrla [] Annim, Standar Gas CO Untuk Kesehatan Manusia, diakses 2 Januari 27 67