10 BAB 2 TINJAUAN TEORITIS 2.1 Sensor TGS 2610 2.1.1 Gambaran umum Sensor TGS 2610 merupakan sensor yang umum digunakan untuk mendeteksi adanya kebocoran gas. Sensor ini merupakan suatu semikonduktor oksida-logam, lapisan sensornya terbentuk dari oksida aluminium substrat yang dapat mendeteksi atau merasakan. Sensor ini adalah suatu chip yang tergabung dengan suatu alat pemanas terintegrasi. Bila terdapat suatu gas, maka daya konduksi sensor akan meningkat, daya konduksi peningkatan sensor tergantung pada konsentrasi gas di udara. Suatu untai elektris sederhana dapat mengkonversi dalam perubahan daya konduksi untuk suatu isyarat keluaran yaitu sesuai dengan memasang gas konsentrasi. Sensor TGS 2610 memerlukan dua tegangan masukan yaitu pemanas voltase (VH) dan voltase sirkit (VC). Alat pemanas Voltase (VH) diterapkan kepada alat pemanas yang terintegrasi dalam rangka mempertahankan ketetapan unsur yang merasakan temperatur spesifik yang mana kondisi optimal untuk merasakan saja. Sirkit Voltase (VC) yang diberlakukan untuk pengukuran voltase (VRL) kebagian suatu tahanan resistor (RL) yang dihubungkan secara urut dengan sensor. Suatu rangkaian umum digunakan untuk kedua-duanya VC dan VH untuk memenuhi kebutuhan elektrik sensor. Adapun nilainya tergantung pada tahanan resistor yang digunakan (RL) untuk bias divariasikan pada sensitivitas sensor terhadap detektor, sensitivitasnya dapat diketahui dengan (P) tentang semipenghantar di bawah suatu batas 15mW. Untuk pengukuran
11 sensitivitas (P) untuk variasi paling tinggi ketika nilai R memadai sama dengan RL diatas ekspos untuk ketentuan kadar gas yang terdeteksi. TGS 2610 mempunyai kepekaan tinggi kepada sejenis metan dan sejenis gas hidrokarbon, pendeteksi yang sangat ideal untuk LPG sebagai monitoring. Dalam kaitan kepekaan rendahnya uap air alkohol (suatu campur tangan pada gas dilingkungan yang lebih aman), sensor ini ideal untuk konsumen pasar dengan aplikasi output misalkan alarm. 2.1.2 Spesifikasi sensor TGS 2610 TGS 2610 merupakan suatu sensor untuk mengetahui kadar gas LPG diudara. Biasanya sensor ini digunakan untuk mendeteksi kebocoran dari gas LPG. Adapun spesifikasi dari sensor TGS 2610 ini adalah sebagai berikut: a. Target Gas : Butane LP Gas b. Output : Resistance (tahanan) c. Range pendeteksian : 500ppm - 10.000ppm d. Pemanasan tegangan : 5 0.2 (DC/AC) e. Tegangan Rangkaian : 5 0.2 (DC/AC) f. Daya keluaran : 15mW g. Tahanan sensor : 1KW - 5KW (pada 1500ppm)
Gambar 2.1 Struktur dan dimensi TGS 2610 http://robotindonesia.com/shop/product_info.php?products_id=668&action=notify&osc sid=7568b240f02c3da1f2fa9cba214c7951 12
13 2.2 Mikrokontroler AT89S51 2.2.1 Gambaran umum Mikrokontroler AT89S51 adalah mikrokomputer CMOS 8 bit yang memiliki 8 KB Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM). Mikrokontroler berteknologi memori non-volatile (tidak kehilangan data bila kehilangan daya listrik). Atmel AT89S51 adalah mikrokontroler yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga yang rendah untuk aplikasi sistem kendali. berkerapatan tinggi dari Atmel ini sangat kompatibel dengan mikrokontroler MCS-51 misalnya mikrokontroler 8031 yang terkenal dan banyak digunakan dan telah menjadi standar industri baik dalam jumlah pin IC maupun set instruksinya. Ada beberapa jenis mirokontroler dan spesipikasinya antara lain dapat dilihat pada tabel 2.1 Tabel 2.1 Kapasitas Memory Mikrokontroler seri AT89X Type RAM Flash Memory EEPROM AT89C51/ AT89S51 8 X 128 byte 4 Kbyte Tidak AT89C52/ AT89S52 8 X 256 byte 8 Kbyte Tidak AT89C55 8 X 256 byte 20 Kbyte Tidak AT89S53 8 X 256 byte 12 Kbyte Tidak AT89S8252 8 X 256 byte 8 Kbyte 2 Kbyte
14 Mikrokontroler AT89S51 memiliki fasilitas-fasilitas pendukung yang membuatnya menjadi mikrokontroler yang sangat banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Fasilitas-fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S51 adalah : a) Sesuai dengan produk-produk MCS-51. b) Terdapat memori flash yang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang hingga 1000 kali. c) Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24MHz. d) Tiga tingkat kunci memori program. e) Memiliki 256 x 8 bit RAM internal. f) Terdapat 32 jalur masukan/keluaran terprogram. g) Tiga pewaktu/pencacah 6-bit (untuk AT89S51) & dua pewaktu/pencacah 16-bit (untuk AT89S51) h) Memiliki 8 sumber interupsi(untuk AT89S51) & 6 untuk AT89S51 i) Kanal serial terprogram. j) Mode daya rendah dan mode daya mati. 2.2.2 Fungsi Pin-Pin pada mikrokontroler AT89S51 AT89S51 memiliki 40 buah kaki (pin) yang terintegrasi dalam 1 chip dapat dilihat pada Gbr (2.2). Adapun fungsi dari pin-pin tersebut adalah sebagai berikut : 1. Pin 1 sampai pin 8 Pin 1 8 adalah port 1 yang merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti
15 mengendalikan empat input TTL. Port ini juga digunakan sebagai saluran alamat saat pemrograman dan verifikasi. 2. Pin 9 Merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan mereset mikrokontroler ini. 3. Pin 10 sampai pin 17 Pin 10 pin 17 merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pullups yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai maka dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serbaguna. Selain itu, sebagian port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol saat proses pemrograman dan verifikasi. 4. Pin 18 dan pin 19 Pin-pin ini merupakan jalur masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada chip, kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuensi osilator. Oleh karena itu, pin 18 dan 19 ini sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu XTAL 1 juga dapat digunakan sebagai input untuk inverting osilator amplifier dan input rangkaian internal clock, sedangkan XTAL 2 merupakan output dari inverting oscillator amplifier. 5. Pin 20 Pin 20 merupakan ground sumber tegangan dan diberi simbol gnd. 6. Pin 21 sampai pin 28 Pin-pin ini adalah port 2 yang merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups. Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama
16 pengaksesan data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit, port 2 berfungsi sebagai saluran /bus alamat tinggi (A8-A15). Akan tetapi, saat mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 8 bit, port 2 mengeluarkan isi P2 pada special function register. 7. Pin 29 Pin 29 merupakan program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program memori eksternal agar masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi (fetching). 8. Pin 30 Pin 30 sebagai Adress Lacth Enable (ALE)/PROG merupakan penahan alamat memori eksternal (pada port 1) selama mengakses ke memori. Pin ini juga berfungsi sebagai pulsa/sinyal input pemograman (PROG) selama proses pemograman. 9. Pin 31 Pin 31 adalah External Access Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan jika diset tinggi (H) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program internal ketika isi program counter kurang dari 4096. Port ini juga berfungsi sebagai tegangan pemograman (Vpp=+12V) selama proses pemograman. 10. Pin 32 sampai pin 39 Pin 32-pin 39 adalah port 0 yang merupakan saluran bus I/O 8 bit open collector, dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Saat proses pemograman dan verifikasi,
17 port 0 digunakan sebagai saluran/bus data. Pull-up eksternal diperlukan selama proses verifikasi. 11. Pin 40 Pin 40 merupakan sumber tegangan positif yang diberi simbol Vcc 2.2.3 Karakteristik mikrokontroler AT89S51 AT89S51 mempunyai memori yang terdiri dari RAM internal dan Special Function Register. RAM internal pada mikrokontroler AT89S51 memiliki ukuran 256 byte dan beralamatkan 00H-7FH serta dapat di akses menggunakan RAM address register. RAM internal terdiri dari delapan buah register (R0-R7) yang membentuk register banks. Special Function Register yang berjumlah 21 buah berada di alamat 80H- FFH. RAM ini berbeda pada lokasi dengan Flash PEROM dengan alamat 000H-7FFH. IC AT89S51 mempunyai pin sebanyak 40 buah yang sesuai dengan mikrokontroler 8031 dan memiliki susunan pin seperti gambar (2.2) berikut: Gambar 2.2 Konfigurasi pin (kaki) pada mikrokontroler AT89S51
18 Jika dilihat diagram blok-nya maka mikrokontroler AT89S51 terlihat jelas kesempurnaan fasilitas yang diberikannya. Berikut ini adalah diagaram blok dari mikrokontroler AT 89S52 : Pada diagram blok tersebut, terlihat bahwa terdapat 4 port untuk I/O data dan tersedia pula akumulator, register, RAM, Stack Pointer, Arithmatic Logic Unit (ALU), Pengunci (Lacth), dan rangkaian osilasi yang membuat AT89S51 dapat beroperasi dengan sekeping IC. 2.3 ADC (Analog To Digital Converter) 0804 2.3.1 Gambaran umum Untuk mengubah data dalam bentuk analog kedalam bentuk digital, maka dibutuhkan suatu peralatan tambahan yang disebut Analog to Digital Converter (ADC) yang terkemas dalam bentuk chip IC. ADC berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Umumnya digunakan ADC 0804 8 bit untuk mengubah rentang sinyal analog 0-5V menjadi level digital 0-255.
19 Gambar 2.3 Diagram blok ADC 0804 Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal - sinyal digital. IC ADC 0804 dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. IC jenis ini bekerja secara cermat dengan menambahkan sedikit komponen sesuai dengan spesifikasi yang harus diberikan dan dapat mengkonversikan secara cepat suatu masukan tegangan. Hal-hal yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC ini adalah tegangan maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran, ketepatan dan waktu konversinya. 2.3.2 Karakteristik ADC 0804 Beberapa karakteristik dari ADC 0804 adalah sebagai berikut : a. Memiliki 2 masukan analog yaitu Vin (+) dan Vin(-) sehingga memperbolehkan masukan selisih (difrensial). Dengan kata lain, tegangan masukan analog yang
20 sebenarnya adalah selisih dari masukan kedua pin {analog Vin = Vin(+) Vin(-)}. Jika hanya satu masukan, maka Vin(-) dihubungkan ke ground. Pada operasi normal, ADC menggunakan Vcc = +5V sebagai tegangan referensi, dan masukan analog memiliki jangkauan dari 0 sampai 5 V pada skala penuh. b. Mengubah tegangan analog menjadi keluaran digital 8 bit. Sehingga resolusinya adalah 5V/255 = 19,6mV. c. Memiliki pembangkit detak (clock) internal yang menghasilkan frekuensi F=1/(1,1RC), dengan R dan C adalah komponen eksternal. d. Memiliki koneksi ground yang berbeda antara tegangan digital dan analog. Kaki 8 adalah ground analog. Kaki 10 adalah ground digital dapat dilihat pada Gbr (2.4) berikut: Gambar 2.4 Susunan pin (kaki) ADC 0804
21 Secara singkat prinsip kerja dari konverter A/D adalah semua bit-bit diset kemudian diuji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan rangkaian yang paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran D/A merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai register SAR. Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, keluaran digital akan tetap tersimpan sekalipun akan di mulai siklus konversi yang baru.