BAB III PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM 3.1 Perancangan Diagram Blok Dalam pembuatan sistem diagram blok yang perlu dipahami adalah cara kerja dari sistem yang akan dibuat. Sistem sensor gas akan bekerja saat mendeteksi adanya gas bocor kemudian sinyal akan dikirimkan oleh sebuah transmitter melalui gelombang FM. Sinyal yang dikirim akan diterima oleh rangkaian receiver gelombang FM kemudian sinyal akan diteruskan ke sistem mikrokontroller untuk dapat mengaktifkan alarm dan ditampilkan dalam display LCD. Kondisi Normal (Tidak Ada Kebocoran) Pada kondisi ini output sensor nilainya lebih kecil dari tegangan referensi (Vref) komparator. Sehingga output komparator menjadi non saturasi (mendekati nol) keadaan ini akan membuat transistor menjadi tidak aktif serta relay menjadi off. Sehingga transmitter tidak mendapatkan catu (tidak ada transmisi). Dalam kondisi normal receiver yang telah aktif akan mendeteksi sinyal dari transmitter. tter. Karena tidak ada transmisi sinyal dari transmitter maka output dari receiver akan lebih kecil dari tegangan referensi (Vref) komparator. Sehingga output komparator ator non saturasi (mendekati nol). Hal ini menyebabkan transistor off, sehingga port 1.0 pada mikrokontroller mendapat logic high. Logic high pada port 1.0 dibaca mikrokontroller sebagai sinyal penanda bahwa tidak ada kebocoran gas. Sehingga mikro akan menonaktifkan buzzer dan mengirim pesan ke LCD bahwa kondisi aman tidak ada kebocoran. Kondisi Ada Kebocoran Gas Pada kondisi ini output sensor nilainya sama dengan atau lebih besar dari tegangan referensi (Vref) komparator. Sehingga output komparator menjadi saturasi (mendekati tegangan catu) keadaan ini akan membuat transistor menjadi aktif serta relay menjadi on. Sehingga transmitter mendapatkan catu (ada transmisi). 23
Dalam kondisi normal receiver yang sudah aktif akan mendeteksi sinyal dari transmitter. Karena ada transmisi sinyal dari transmitter maka output dari receiver akan sama dengan atau lebih besar dari tegangan referensi (Vref) komparator. Sehingga output komparator saturasi (mendekati tegangan catu). Hal ini akan menyebabkan transistor on, sehingga port 1.0 pada mikrokontroller mendapat logic low. Logic low pada port 1.0 dibaca mikrokontroller sebagai sinyal penanda bahwa ada kebocoran gas. Sehingga mikrokontroller akan mengaktifkan buzzer dan mengirim m pesan ke LCD bahwa kondisi emergency ada keboocoran gas. Gambar 3.1 Diagram blok sistem pendeteksi gas LPG dengan komunikasi FM 3.2 Rangkaian Sensor Gas MQ5 dan Pengkondisi Sinyal Rangkaian ini terdiri dari sensor MQ5 dan pengkondisi sinyal. Rangkaian pengkondisi ndisi sinyal adalah sebuah rangkaian untuk merubah level tegangan sensor yang fluktuatif (banyak keadaan menjadi level tegangan digital). Rangkaian ini terdiri dari sebuah rangkaian komparator non inverting dengan nilai penguatan sebesar 1 kali. Sensor akan mendeteksi adanya gas bocor, jika ada kebocoran maka tegangan output sensor akan naik melebihi tegangan dalam keadaan normal. Tegangan dari sensor ini akan menjadi input komparator dan dibandingkan dengan tegangan referensi yang sudah di setting lebih besar dari tegangan output sensor dalam keadaan normal sehingga jika tegangan input komparator sama dengan atau lebih besar dari tegangan referensi maka output komporator menjadi saturasi. Keadaan saturasi ini 24
akan mengaktifkan transistor sehingga relay menjadi on dan transmitter FM mendapat catu (transmisi aktif). Gambar 3.2 Sensor gas MQ5 dan Pengkondisi sinyal 3.3 Rangkaian Transmitter FM Rangkaian transmitter FM yang digunakan adalah sebuah transmitter mini dengan daya yang sangat rendah 1.6 volt sehingga jarak pancarnya menjadi terbatas. Transmitter ini berfungsi sebagai alat transmisi dari sinyal deteksi kebocoran gas. Sinyal masuk akan diteruskan oleh kapasitor menuju basis 2N3904 untuk diperkuat dan menuju transistor 2N2222 untuk bercampur dengan frekuensi tinggi yang dibangkitkan itkan oleh transistor 2N2222, kemudian sinyal yang sudah termodulasi tersebut akan akan dipancarkan. 25
Gambar 3.3 Rangkaian Transmitter FM 3.4 Rangkaian Receiver FM Rangkaian receiver yang digunakan adalah sebuah receiver mini yang frekuensinya telah disamakan dengan frekuensi transmitter. Rangkaian receiver berfungsi sebagai pendeteksi sinyal transmisi yang dipancarkan oleh transmitter. Dalam rangkaian receiver ini akan terjadi proses demodulasi sinyal frekuensi menjadi sinyal elektrik. Rangkaian receiver selalu aktif saat power dinyalakan. Jika ada sinyal transmisi si yang terdeteksi maka tegangan ouput dari receiver akan naik melebihi tegangan n output kondisi normal. Gambar 3.4 Rangkaian receiver FM 26
3.5 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Rangkaian pengkondisi sinyal adalah sebuah rangkaian untuk merubah level tegangan output receiver FM menjadi level tegangan digital yang dapat dibaca oleh mikrokontroller. Rangkaian ini terdiri dari sebuah rangkaian komparator non inverting dengan nilai penguatan sebesar 1 kali. Dan outputnya dihubungkan pada sebuah transistor yang berfungsi sebagai saklar. 10K 10K Gambar 3.5 Rangkaian Pengkondisian Sinyal Dalam keadaan normal (tidak ada transmisi) input komparator lebih kecil dari tegangan n referensi sehingga output komparator sama dengan non saturasi (mendekati nol) sehingga transistor menjadi tidak aktif. Dan ini menyebabkan output rangkaian ber-logic c high. Dalam keadaan terdeteksi kebocoran (ada transmisi) input komparator akan sama dengan atau lebih besar dari tegangan referensi sehingga output komparator menjadi saturasi (mendekati tegangan catu) sehingga transistor menjadi aktif. Dan hal ini menyebabkan output rangkaian ber-logic low. 27
3.6 Rangkaian Mikrokontroller Rangkaian ini terdiri dari sebuah rangkaian sistem minimum mikrokontroller yang menggunakan IC AT89S51. Rangkaian ini berfungsi sebagai pengendali LCD dan Buzzer. Rangkaian ini mempunyai 4 buah port I/O. Dalam sistem, input dihubungkan pada port 1.0, sedangkan ouputnya menggunakan port 3.7 sebagai pengendali buzzer dan port 0.0 sampai 0.7 sebagai data LCD serta port 2.0 sampai port 2.2 sebagai pengendali pengendali LCD. Gambar 3.6 Rangkaian Mikrokontroller AT 89S51 3.7 Rangkaian Buzzer Rangkaian buzzer terdiri dari sebuah transistor NPN yang berfungsi sebagai pemasok supply daya pada buzzer. Buzzer akan berbunyi jika input rangkaian berlogic high dan sebaliknya. Buzzer disini berfungsi sebagai penanda apabila kebocoran terdeteksi. 28
Gambar 3.7 Rangkaian Buzzer 3.8 Rangkaian LCD LCD yang digunakan adalah LCD 16x2. Pada rangkaian ini menggunakan system control data pararel 8 bit. Pin data LCD (D0 sampai D7) dihubungkan pada port 0.00 sampai 0.7, sedangkan untuk kontrolnya yaitu Pin RS (register select) dihubungkan pada port 2.2, Pin R/W (read/write) dihubungkan pada port 2.3 dan pin EN (enable) dihubungkan pada port 2.1. LCD akan an menampilkan pesan yang berbeda pada kondisi normal dan pada kondisi ada kebocoran. LCD juga berfungsi sebagai penampil pesan pembuka. 2 X 16 CHARACTER LCD R/W K A D7 D6D5D4D3D2 D1D0 En RS 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 + 5 V + 5 V 10K 10K KONTRAS INPUT DATA BUS To Port µc Gambar 3.8 Rangkaian LCD 2 X 16 29
3.9 Diagram Alir Sistem Diagram alir untuk program Sistem Pendeteksi Gas LPG dengan Sensor MQ5 Berbasis Mikrokontroller Menggunakan Komunikasi Gelombang FM adalah sebagai berikut. Pada kondisi tidak ada kebocoran gas LPG. Maka port 1.0 akan medapatkan logic high kondisi ini dibaca mikrokontroller sebagai sinyal penanda bahwa tidak ada kebocoran gas. Sehingga mikrokontroller akan menonaktifkan buzzer dan mengirim pesan ke LCD bahwa kondisi aman tidak ada kebocoran. Pada kondisi ada kebocoran gas LPG. Port 1.0 akan mendapatkan logic low kondisi ini dibaca mikrokontroller sebagai sinyal penanda bahwa ada kebocoran gas. Sehingga mikrokontroller akan mengaktifkan buzzer dan megirim pesan ke LCD bahwa kondisi emergency ada keboocoran gas. Gambar 3.9 Diagram alir sistem pendeteksi gas LPG 30