rancang bangun alat pendeteksi ambang batas dan pembersih gas

RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI AMBANG BATAS DAN PEMBERSIH
GAS KARBON MONOKSIDA (CO) DIDALAM RUANGAN DENGAN SENSOR TGS
2442 BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Hendri Saputra, ST.1, Dr. Wahyu Kusuma Raharja.2, Moch. Karyadi, 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
Rangkaian pendeteksi ambang batas dan pembersih gas karbon monoksida menggunakan
sensor TGS2442 berbasis mikrokontroler AT89S51 merupakan suatu alat yang berfungsi
untuk mendeteksi gas karbon monoksida didalam ruangan serta memberikan 3 kondisi
keaadaan didalam ruangan tersebut yaitu, keadaan aman, waspada, dan bahaya dengan
indikator LED dan keadaan ditentukan oleh banyaknya kadar gas yang diterima oleh sensor
serta digunakan 7 segment untuk menampilkan level dari kondisi ruangan tersebut. Pada
saat kondisi bahaya maka alarm akan berbunyi. Dan untuk membersihkan ruangan dari gas
karbon monoksida digunakan fan untuk membuang gas karbon monoksida dari dalam
ruangan. Tujuannya untuk memberikan peringatan pada orang didalam ruangan tersebut
dan membersihkan ruangan tersebut dari gas karbon monoksida. Adapun alat ini terdiri dari
beberapa blok rangkaian, yaitu blok catu daya dengan keluaran tegangan 5V dan 12V, blok
sensor TGS2442 sebagai input, blok analog to digital converter dengan menggunakan
ADC0804, blok control dengan menggunakan AT89S51 dan blok output dengan
menggunakan LED, 7 segment, fan, dan buzzer. Pengontrolan rangkaian ini ketika kondisi
awal yaitu tidaka ada gas maka 7 segment menampilkan angka 0 dan kemudian jika sensor
mendeteksi adanya gas karbon monoksida maka 7 segment akan menampilkan angka 1
sampai 9 tergantung banyaknya kadar gas pada ruangan tersebut serta diikuti dengan nyala
LED, fan, dan buzzer. Jika sensor sudah tidak mendeteksi gas karbon monoksida maka 7
segment akan kembali ke angka 0.
Tanggal Pembuatan: 14 Maret 2012
1. PENDAHULUAN
Seiring dengan perkembangan zaman,
jumlah kendaraan bermotor kian hari kian
meningkat, terutama di kota – kota besar
yang menyebabkan udara di kota – kota
besar tercemar polusi asap kendaraan
bermotor ditambah lagi asap dari industri
– industri besar serta asap rokok. Asap
yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor,
industri, serta rokok banyak mengandung
gas karbon monoksida (CO) yang dapat
menyebabkan gangguan kesehatan pada
manusia.
Karbon monoksida atau CO adalah
suatu gas yang tidak berwarna, tidak
berbau dan juga tidak berasa. Gas CO
dapat berbentuk cairan pada suhu dibawah
-129OC. Gas CO sebagian besar berasal
dari pembakaran bahan fosil dengan
udara, berupa gas buangan. Di kota besar
yang padat lalu lintasnya akan banyak
menghasilkan gas CO sehingga kadar CO
dalam udara relatif tinggi dibandingkan
dengan daerah pedesaan. Selain itu dari
gas CO dapat pula terbentuk dari proses
industri. Secara alamiah gas CO juga
dapat terbentuk, walaupun jumlahnya
relatif sedikit, seperti gas hasil kegiatan
gunung berapi, proses biologi dan lainlain.[5]
Karbon monoksida (CO) apabila
terhisap ke dalam paru-paru akan ikut
peredaran darah dan akan menghalangi
masuknya oksigen yang akan dibutuhkan
oleh tubuh. Hal ini dapat terjadi karena
gas CO bersifat racun metabolisme, ikut
bereaksi secara metabolisme dengan
darah. Seperti halnya oksigen, gas CO
bereaksi dengan darah (hemoglobin) :
Hemoglobin
+
O2
–>
O2Hb
(oksihemoglobin)
Hemoglobin
+
CO
–>
COHb
(karboksihemoglobin)
Konsentrasi gas CO sampai dengan 100
ppm masih dianggap aman kalau waktu
kontak hanya sebentar. Gas CO sebanyak
30 ppm apabila dihisap manusia selama 8
jam akan menimbulkan rasa pusing dan
mual. Pengaruh karbon monoksida (CO)
terhadap tubuh manusia ternyata tidak
sama dengan manusia yang satu dengan
yang lainnya. Konsentrasi gas CO disuatu
ruang akan naik bila di ruangan itu ada
orang yang merokok. Orang yang
merokok akan mengeluarkan asap rokok
yang mengandung gas CO dengan
konsentrasi lebih dari 20.000 ppm yang
kemudian menjadi encer sekitar 400-5000
ppm selama dihisap.[5]
Gas CO sangat berbahaya, tidak
berwama dan tidak berbau, berat jenis
sedikit lebih ringan dari udara (menguap
secara perlahan ke udara), CO tidak stabil
dan membentuk CO2 untuk mencapai
kestabilan phasa gasnya. CO berbahaya
karena bereaksi dengan haemoglobin
darah membentuk Carboxy haemoglobin
(CO-Hb). Akibatnya fungsi Hb membawa
oksigen ke sel- sel tubuh terhalangi,
sehingga gejala keracunan sesak nafas dan
penderita pucat.[5].
2. LANDASAN TEORI
2.1 Catu Daya[3]
Perangkat elektronika mestinya
dicatu oleh supply arus searah DC (direct
current) yang stabil agar dapat bekerja
dengan baik. Baterai atau accu adalah
sumber catu daya DC yang paling baik.
Namun
untuk
aplikasi
yang
membutuhkan catu daya lebih besar,
sumber dari baterai tidak cukup. Sumber
catu daya yang besar adalah sumber
bolak-balik AC (alternating current) dari
pembangkit tenaga listrik. Untuk itu
diperlukan suatu perangkat catu daya
yang dapat mengubah arus AC menjadi
DC.
IC Regulator [4]
IC regulator adalah IC yang
digunakan sebagai penstabil tegangan. IC
regulator ini dapat memberikan tegangan
keluaran yang dikehendaki walaupun
tegangan dan arus masukan lebih besar.
Regulator arus keluaran lebih dari
1Ampere, pengamanan pembebanan
lebih termik secara internal, tidak
diperlukan
komponen
eksternal
tambahan, ada pengamanan daerah aman
untuk transistor keluaran, pembatas arus
hubung singkat internal.
2.2
2.3 Sensor[10]
Sensor
adalah
alat
untuk
mendeteksi/mengukur sesuatu yang
digunakan untuk mengubah variasi
mekanis, magnetis, panas, sinar dan
kimia menjadi tegangan dan arus listrik.
2.3.1 Sensor TGS2442
TGS2442 adalah sensor yang
digunakan untuk mendeteksi gas karbon
monoksida
(CO).
TGS2442
menggunakan struktur multilayer sensor.
Dengan
keberadaan
CO,
sensor
konduktivitas meningkat tergantung pada
konsentrasi gas di udara. Fitur-fitur yang
terdapat pada sensor TGS2442 adalah
sedikit mengkonsumsi daya, Sensitifitas
yang tinggi terhadap kandungan CO,
Ukuran yang minimalis, sensitifitas yang
rendah terhadap kandungan uap alcohol,
harga yang terjangkau dan dapat
digunakan untuk jangka waktu yang
lama, dan ketergantungan tehadap
kelembaban yang rendah.
Karbon Monoksida (CO) [5]
Karbonmonoksida atau CO adalah
suatu gas yang tidak berwarna, tidak
berbau dan juga tidak berasa. Gas CO
dapat berbentuk cairan pada suhu
2.4
dibawah -129OC. Gas CO sebagian besar
berasal dari pembakaran bahan fosil
dengan udara, berupa gas buangan.
Karbon monoksida (CO) apabila terhisap
ke dalam paru-paru akan ikut peredaran
darah dan akan menghalangi masuknya
oksigen yang akan dibutuhkan oleh
tubuh. Hal ini dapat terjadi karena gas
CO bersifat racun metabolisme, ikut
bereaksi secara metabolisme dengan
darah.
ADC 0804[10]
ADC digunakan untuk mengubah
masukan analog menjadi keluaran digital.
ADC 0804 salah satu tipe ADC dengan
jenis converse successive approximation
dengan model yang terintegrasi kedalam
sebuah chip sehingga memudahkan
perancangan dan lebih ringkas
2.5
serial full duplex, dua timer/counter 16
bit dan sebuah osilator internal dan
rangkaian pewaktu.
Mikrokontroler ini memiliki 40
konfigurasi pin. Fungsi dari tiap – tiap
dapat dikelompokkan menjadi sumber
tegangan, kristal, kontrol, dan inputoutput.
Bahasa Assembly [1]
Bahasa assembly memerlukan
program assembler untuk mengkonversi
instruksi-instruksi ke dalam bahasa
mesin. Format penulisan program dalam
bahasa assembly adalah sebagai berikut,
Label:
mnemonic
operand1, [operand2]
; komentar
Contoh penulisan program adalah
sebagai berikut,
Mulai:
MOV A, R1
; kopi isi R1 ke A
MOV R1, R2
; kopi isi R2 ke R1
2.7
Light Emiting Diode (LED) [6]
LED (Light Emitting Diode) atau
dioda pemancar cahaya adalah dioda
semikonduktor
yang
memancarkan
cahaya jika dibias maju. Berbagai bahan
telah digunakan dalam pembentukan
bahan tipe-P dan tipe-N untuk
sambungan dioda. Salah satu pembuat
alat ini menggunakan gallium arsenida
dan gallium alumunium arsenida untuk
bahan sambungannya. Sambungan yang
dibuat dari bahan ini memancarkan
cahaya infra merah. Bahan lain yang
berbeda digunakan untuk memancarkan
cahaya warna lain seperti hijau atau
kuning.
Jika LED dibias maju maka arus
bias akan menyebabkan diinjeksikannya
elektron ke dalam bahan tipe-P dan
lubang diinjeksikan ke dalam bahan tipeN. Dinyatakan dalam tingkat energi,
elektron bebas berada pada tingkat yang
lebih tinggi dari pada lubang. Jika
elektron bebas bergerak melalui daerah
dekat sambungan, mereka bergabung
kembali dengan lubang. Dalam proses
2.8
Gambar 2.1 Konfigurasi Pin ADC0804
Mikrokontroler AT89S51 [2]
Mikrokontroler
AT89S51
merupakan
salah
satu
jenis
Mikrokontroler CMOS 8 bit yang
memiliki performa yang tinggi dengan
disipasi daya yang rendah, cocok dengan
produk MCS-51. Kemudian memiliki
sistem pemograman kembali Flash
Memori 4 Kbyte dengan daya tahan 1000
kali write/erase.
Disamping itu terdapat RAM
Internal dengan kapasitas128 x 8 bit. Dan
frekuensi pengoperasian hingga 24 MHz.
Mikrokontroller ini juga memiliki 32 port
I/O yang terbagi menjadi 4 buah port
dengan 8 jalur I/O, kemudian terdapat
pula Sebuah port serial dengan kontrol
2.6
penggabungan kembali ini, energi
dilepas, sebagian dalam bentuk cahaya
sangat rendah, yakni kurang dari satu
persen.
Penampil 7 Segmen [9]
Seven segment led terdiri dari
tujuah buah led yang disusun sedemikian
rupa sehingga jika segmen-segmen
tertentu yang dinyalakan dapat terbentuk
angka desimal 0-9.
Tujuh-segmen mempunyai dua
jenis yang disebut Common Anoda (CA)
dan Common Catoda (CC) yang
perbedaannya untuk Common Anoda
LED akan menyala apabila diberikan
nilai logika rendah (aktif low) sedangkan
Common Catoda (CC) sebaliknya yaitu
bila diberikan nilai logika tinggi pada
masukannya (aktif high).
2.9
2.10 Buzzer[10]
Buzzer
atau sering disebut
pengeras suara adalah komponen
elektronika yang mampu mengubah
sinyal listrik menjadi sinyal suara. Proses
mengubah sinyal ini dilakukan dengan
cara menggerakkan komponennya yang
berbentuk selaput.
2.11 Motor DC[7]
Motor DC banyak digunakan
sebagai penggerak dalam berbagai
peralatan, baik kecil maupun besar,
lambat maupun cepat. Ia juga banyak
dipakai karena dapat disesuaikan untuk
secara ideal menerima pulsa digital untuk
kendali kecepatan. Cara pengendalian
motor DC ini bisa secara PWM. Motor
DC berputar sebagai hasil saling interaksi
dua medan magnet. Interaksi ini terjadi
disebabkan arus yang mengalir pada
kumparan.
2.12 PWM [7]
Metode Pulse Width Modulation
(PWM) adalah metode yang cukup
efektif untuk mengendalikan kecepatan
motor DC. PWM ini bekerja dengan cara
membuat gelombang persegi yang
memiliki perbandingan pulsa high
terhadap pulsa low yang telah tertentu,
biasanya diskalakan dari 0 hingga 100%.
Gelombang
persegi
ini
memiliki
frekuensi tetap (biasanya max 10 KHz)
namun lebar pulsa high dan low dalam 1
periode yang akan diatur. Perbandingan
pulsa high terhadap low ini akan
menentukan jumlah daya yang diberikan
ke motor DC.
3.
PERANCANGAN ALAT
Pada perancangan alat ini terdiri
dari beberapa blok rangkaian yang
disusun menjadi satu sistem pendeteksi
ambang batas level kadar dan pembersih
gas CO dalam ruangan. Setiap blok
rangkaian memiliki fungsi yang berbeda
– beda namun saling berinteraksi untuk
dapat bekerja dengan baik.
3.1
Rangkaian
Power
Supply
Adaptor ( PSA )
Rangkaian ini berfungsi untuk
memberikan supply tegangan ke seluruh
rangkaian yang ada. Rangkaian PSA
yang dibuat terdiri dari dua keluaran,
yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt
digunakan untuk mensupplay tegangan
ke seluruh rangkaian, sedangkan
keluaran 12 volt digunakan untuk
mensuplay tegangan ke Fan dan modul
mikrokontroler. Trafo yang digunakan
adalah trafo stepdown yang berfungsi
untuk menurunkan tegangan dari 220
volt AC menjadi 15 volt AC.
3.2
Rangkaian Sensor TGS2442
Sensor TGS2442 digunakan untuk
mendeteksi
kandungan
gas
karbonmonoksida (CO) pada udara di
dalam ruangan. Output tegangan (Vout)
dari sensor TGS 2442 digunakan sebagai
inputan
ADC0804 berupa tegangan
analog untuk diubah menjadi tegangan
digital yang akan diproses oleh
mikrokontroler AT89S51. Sensor ini
mempunyai nilai resistansi Rs yang akan
berubah bila terkena gas dan juga
mempunyai sebuah pemanas (heater)
yang digunakan untuk membersihkan
ruangan sensor dari kontaminasi udara
luar. Jika kadar gas CO meningkat
didalam ruangan maka nilai resistansi Rs
akan mengecil dan sebaliknya jika
kandungan gas CO didalam ruangan
tidak ada atau sedikit maka nilai
resistansi Rs membesar.
3.3
Rangkaian ADC0804
Rangkaian ADC0804 digunakan
untuk mengkonversi data analog yang
dikeluarkan oleh sensor TGS2442
menjadi data digital agar dapat diproses
oleh
mikrokontroler
AT89S51.
ADC0804 mempunyai resolusi 8 bit pada
keluarannya. Pin 11 sampai 18 ( keluaran
digital ) adalah keluaran tiga keadaan,
yang dapat dihubungkan langsung
dengan bus data bilamana diperlukan.
Apabila CS ( pin 1 ) atau RD (pin2)
dalam keadaan high (“1”), pin 11 sampai
18 akan mengambang ( high impedanze
), apabila CS dan RD rendah keduanya,
keluaran digital akan muncul pada
saluran keluaran. Sinyal mulai konversi
pada WR (pin 3). Untuk memulai suatu
konversi, CS harus rendah. Bilamana
WR menjadi rendah, konverter akam
mengalami reset, dan ketika WR kembali
kepada keadaan high, konversi segera
dimulai. Konversi detak konverter harus
terletak dalam daereh frekuensi 100
sampai 800kHz. CLK IN ( pin 4) dapat
diturunkan dari detak mikrokontroller,
sebagai kemungkinan lain, kita dapat
mempergunakan
pembangkit
clock
internal dengan memasang rangkaian RC
antara CLN IN ( pin 4) dan CLK R ( pin
19). Pin 5 adalah saluran yang digunakan
untuk INTR, sinyal selesai konversi.
INTR akan menjadi tinggi pada saat
memulai konversi, dan akan aktiv rendah
bila
konversi
telah
selesai.
Pin 6 dan 7 adalah masukan diferensial
bagi sinyal analog. A/D ini mempunyai
dua ground, A GND (pin 8) dan D GND
(pin10).
Kedua
pin
ini
harus
dihubungkan dengan ground. Pin 20
harus dihubungkan dengan catu daya
+5V.
3.4
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. Input
(masukan) pada rangkaian sistem kontrol
ini
dihubungkan
dengan
sensor
TGS2442.
3.5
Rangkaian Pengendali Fan
Rangkaian ini menggunakan IC
driver
L293D
yang
berfungsi
mengendalikan
kecepatan
kipas
menggunakan teknik PWM (Pulse Width
Modulation)
dan
mengatur
arah
putarannya
yang
dikontrol
oleh
mikrokontroler AT89S51. Pada ic L293D
terdapat 2 vcc, vcc1 digunakan untuk
mengaktifkan ic dan vcc2 digunakan
untuk mengaktifkan kipas. Pada saat
sensor mendeteksi gas CO maka output
dari sensor dikirim ke ADC0804 untuk
dikonversi menjadi bilangan digital.
Setelah data dikonversi akan diproses
oleh mikrokontroler dan kemudian
mikrokontroler akan mengaktifkan kipas
dengan teknik pwm yang dikirimkan
melalui port 0.0 dan masuk pada kaki
enable ic L293D.
3.6
Rangkaian LED
LED merupakan salah satu output
dari
output
dari
sistem
yang
merepresentasikan tiga keadaan, yaitu
aman, waspada, dan bahaya. Rangkaian
led ini menggunakan aktif low, yaitu led
akan aktif apabila output
dari
mikrokontroler bernilai 0 dan led akan
memancarkan cahaya. Nyala dan matinya
led tergantung dari input sensor dan
program pada mikrokontroler.
3.7
Rangkaian 7 Segment
Rangkaian 7 segment yang
digunakan adalah 7 segment common
anoda, dimana kaki common pada
display 7 segment dihubungkan ke vcc
+5v. Dan 7 segment ini akan aktif
apabila diberi logika low (0).
Pada rangkaian 7 segment ini
digunakan ic decoder 74LS47 yang
berfungsi untuk mengubah kode biner
menjadi display pada 7 segment dalam
bentuk bilangan desimal.
3.8
Rangkaian Buzzer
Buzzer yang digunakan adalah
buzzer 5V. Buzzer ini menggunakan aktif
low, yaitu akan aktif jika output pada
mikrokontroler bernilai 0. Buzzer ini
digunakan
sebagai
alarm
untuk
menandakan bahwa kadar gas CO sudah
mencapai level bahaya.
3.9
Flowchart Program
Pada
pembuatan
alat
ini
dibutuhkan
program
untuk
mengendalikan semua proses kerja dari
alat ini. Untuk memudahkan pembuatan
program diperlukan flowchart.
Gambar 3.1 Flowchart Program
4.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji coba alat ini bertujuan untuk
mengetahui apakah semua rangkaian
berfungsi dengan baik atau tidak.
Tabel 4.2 Pengujian Sensor TGS2442 Pada Saat
Udara Bersih
Pengambilan
Output
data ke-
Sensor (V)
1
0.82
Tidak ada gas
2
0.85
Tidak ada gas
3
0.85
Tidak ada gas
4
0.84
Tidak ada gas
5
0.85
Tidak ada gas
Rata-rata
0.84
Tidak ada gas
4.1
Rangkaian
Power
Supply
Adaptor (PSA)
Pengujian power supply ini
bertujuan untuk mengetahui apakah
output dari power supply sesuai dengan
yang diinginkan atau tidak, yaitu sebesar
5 volt dan 12 volt yang digunakan untuk
mensuplai setiap rangkaian pada alat ini.
Tabel 4.1 merupakan hasil pengujian
tegangan pada power supply.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tegangan Pada
Power Supply
Keterangan
Tabel 4.3 Pengujian Sensor TGS2442 Pada Saat
Pengambilan
data ke-
Titik
A
(V)
Titik
B
(V)
Titik
C
(V)
Titik
D
(V)
Pengambilan
Output
1
13.36
15.67
12.06
5.03
data ke-
Sensor (V)
2
13.35
15.67
12.05
5.03
1
1.15
Ada gas
3
13.35
15.68
12.05
5.03
2
1.31
Ada gas
3
1.54
Ada gas
4
13.36
15.67
12.05
5.03
4
1.90
Ada gas
5
13.35
15.68
12.05
5.03
5
2.11
Ada gas
Rata-rata
13.35
15.67
12.05
5.03
4.2
Rangkaian Sensor TGS2442
Pengujian
sensor
TGS2442
bertujuan untuk mengetahui apakah
sensor dapat mendeteksi gas karbon
monoksida atau tidak. Pengujian
dilakukan dengan cara memberikan asap
rokok di sekitar sensor dan mengukur
tegangan
outputnya.
Pengukuran
menggunakan multimeter digital agar
data lebih akurat. Pengambilan data
dilakukan pada 2 keaadaan, yaitu pada
saat tidak terdapat gas CO dan pada saat
terdapat gas CO.
Terdapat Gas CO
Keterangan
Dari hasil pengujian menunjukkan
bahwa sensor TGS2442 sangat peka
terhadap gas karbon monoksida. Dapat
kita lihat bahwa sensor bekerja dengan
baik, hal ini ditunjukan dari kenaikan
tegangan pada output sensor setiap kali
menambahkan asap rokok. Sensor
TGS2442 memili range pembacaan kadar
gas karbon monoksida dari 30 ppm –
1000 ppm.
4.3
Rangkaian ADC0804
Pengujian
rangkaian
ADC
dilakukan dengan cara memberikan
inputan berupa tegangan variabel dari
power supply dan megukur tegangan
pada
kaki
output
menggunakan
multimeter digital. Ouput pada ADC0804
ini
berupa
tegangan
yang
merepresentasikan bilangan biner 0 dan
1. Tegangan referensi yang digunakan
pada rangkaian ADC ini adalah 2,5 volt
sehingga masukan analog maksimal 5
volt.
4.4
Rangkaian Mikrokontroler
Pengujian
rangkaian
mikro
kontroler dilakukan untuk melihat apakah
port – port pada mikrokontroler
AT89S51 bekerja dengan baik. Pengujian
dilakukan dengan cara memberikan
perintah menggunakan bahasa assembler
seperti dibawah ini dan mengukur
tegangan pada kaki – kaki port
mikrokontroler menggunakan multimeter
digital :
#include <sfr51.inc>
org 00h
start : mov P0,#ffh
mov P1,#ffh
mov P2,#ffh
mov P3,#ffh
sjmp start
end
4.5
Rangkaian LED
Untuk indikator LED diperlukan
tegangan 5V yang terhubung pada tiap –
tiap kaki positif dari LED. LED akan
aktif jika diberi tegangan 0V, tegangan
0V
dihasilkan
dari
keluaran
mikrokontroler.
Percobaan
ini
menggunakan mikrokontroler untuk
memberikan tegangan kepada LED dan
tegangan
diukur
menggunakan
multimeter digital.
4.6
Rangkaian Buzzer
Pada alat ini buzzer berfungsi
sebagai alarm pada saat kadar gas sudah
mencapai level bahaya. Pengujian
bertujuan untuk mengetahui apakah
buzzer berfungsi dengan baik atau tidak.
Buzzer yang digunakan adalah buzzer
5V, yaitu akan aktif bila diberi tegangan
5V. Pengujian dilakukan dengan
menghubungkan buzzer ke salah satu
port mikrokontroler yang mempunyai
nilai tegangan tertentu
4.7
Rangkaian Fan
Fan akan berputar jika salah satu
input diberikan tegangan 5V dan input
yang lainnya diberi tegangan 0V. Arah
putaran fan dapat diatur dengan cara
membalik tegangan yang masuk pada
input 1 dan input 2. Fan yang digunakan
pada alat ini diatur dengan arah putaran
searah jarum jam untuk membuang gas
co dari dalam ruangan dengan cara
memberikan tegangan 5V pada input 1
dan tegangan 0V pada input 2. Setelah
dilakukan pengujian ternyata rangkaian
fan ini dapat bekerja dengan baik dan fan
dapat berputar searah jarum jam.
4.7.1 Ujicoba PWM di Mikrokontroler
Dalam mikrokontroler dikenal
istilah Machine Cycle (siklus mesin).
Mikrokontroler
pada
alat
ini
menggunakan oscillator 12MHz sehingga
1 machine cycle pada mikrokontroler ini
membutuhkan waktu :
1 Machine Cycle = 6 state = 12 periode
clock
Frekuensi crystal yang digunakan adalah
12 MHz maka
1 MC = 12/frekuensi crystal = 12/12
MHz =1uS
Jadi 1 machine cycle pada alat ini
membutuhkan waktu 1uS.
Frekuensi yang digunakan untuk
PWM pada alat ini adalah 200 Hz,
sehingga 1 siklus PWM membutuhkan
waktu :
T = 1/f
T = 1/200 = 5 mS = 5000 uS
Dimana,
T = Perioda
f = frekuensi
Jadi waktu yang dibutuhkan untuk 1
siklus PWM adalah 5000 uS. Sehingga
waktu
yang
dibutuhkan
untuk
menjalankan PWM dengan duty cycle
20% adalah :
20% x 5000 uS = 1000 uS (waktu untuk
pulsa high)
5000 uS – 1000 uS = 4000 uS (waktu
untuk pulsa low)
Pada program menggunakan timer
0 mode 1, yaitu timer 16 bit. Register
TH0 dan TL0 masing-masing berfungsi
sebagai counter 8 bit sehingga nilai
maksimalnya adalah :
216 = 65535d atau FFFFh.
Karena pulsa high membutuhkan waktu
1000 uS maka nilai TH0 dan TL0 adalah
:
T = (65535-TH0TL0) x 1uS
TH0TL0 = 65535 - (1000uS/1uS)
TH0TL0 = 65535 – 1000
TH0TL0 = 64535d = FC17h
Jadi TH0 = FCh dan TL0 = 17h
4.7.2 Uji Coba PWM Pada Driver
L293D
Pada uji coba ini akan dilihat
pengaruh PWM terhadap output driver
L293D. Uji coba ini akan mengukur
tegangan output pada driver L293D
dengan menggunakan multimeter digital.
Kaki ENABLE 1 pada driver L293D
dihubungkan ke port 0.0 mikrokontroler
kemudian akan diukur tegangan output
pada kaki 1Y dan 2Y pada driver L293D.
Sedangkan kaki 1A dihubungkan ke
VCC dan kaki 2A dihubungkan ke
Ground agar fan berputar searah jarum
jam. VCC 1 pada driver L293D berfungsi
untuk mengaktifkan driver sedangkan
VCC 2 berfungsi untuk mensuplai
tegangan ke fan.
Untuk pulsa low membutuhkan waktu
4000 uS maka nilai TH0 dan TL0 adalah
:
T = (65535-TH0TL0) x 1uS
TH0TL0 = 65535 - (4000uS/1uS)
TH0TL0 = 65535 – 4000
TH0TL0 = 61535d = F05Fh
Jadi TH0 = F0h dan TL0 = 5Fh
4.8
Berikut adalah gambar pulsa PWM
dengan duty cycle 20% yang dilihat
menggunakan osiloscope pada port 0.0
mikrokontroler.
Rangkaian 7 Segment
Pada blok penampil terdapat IC
74LS47 yang berfungsi sebagai decoder
yang dihubungkan dengan 7 segmen
untuk ditampilkan kedalam bentuk visual
yang dapat dimengerti oleh manusia. 7
segmen yang digunakan adalah jenis
common anoda, yaitu bekerja pada
kondisi low. Pengujian dilakukan dengan
cara menghubungkan kaki input ic
74LS47 dengan mikrokontroler dan
memberikan variasi tegangan pada kaki
input ic 74LS47 sesuai dengan tabel
kebenaran ic 74LS47 agar dapat
menampilkan bilangan desimal yang kita
inginkan.
5.
5.1
Gambar 4.1 PWM Dengan Duty Cycle
20%
PENUTUP
Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil
dari pembuatan alat ini adalah bahwa alat
ini sudah dapat bekerja dengan baik
sesuai dengan kondisi yang ditentukan.
Alat ini merupakan salah satu alat yang
digunakan untuk mendeteksi gas karbon
monoksida namun pada alat ini
menunjukkan 3 tingkatan status keadaan,
yaitu aman, waspada, dan bahaya yang
menggunakan indikator led warna hijau,
kuning, dan merah sesuai dengan
banyaknya kadar gas pada suatu ruangan.
Alat ini tidak dapat mendeteksi gas selain
gas karbon monoksida (co) karena sensor
TGS2442 hanya sensitif terhadap gas co.
Alat ini mempunyai sensor TGS2442
sebagai input dan 7 segment, fan, led,
buzzer sebagai output serta dikontrol
oleh mikrokontroler AT89S51 dan
ADC0804 sebagai pengubah output
sensor dari analog menjadi digital. Di
dalam alat ini juga diterapkan teknik
PWM untuk mengendalikan kecepatan
putaran fan agar dapat menyesuaikan
dengan kadar gas co yang diterima oleh
sensor.
Saran
Penggunaan sensor
TGS2442
untuk mendeteksi gas co pada alat ini
memiliki respon yang masih sedikit
lambat, untuk itu perlu digunakan sensor
yang memiliki respon lebih cepat
terhadap gas co agar hasil yang didapat
lebih akurat. Untuk pengembangan alat
ini dapat ditambahkan LCD sebagai
penampil jumlah kadar gas dan dapat
menggunakan
ADC0809
sebagai
pengkonversi analog ke digital karena
memiliki kinerja yang lebih baik dari
ADC0804 dan noise yang lebih sedikit.
[5]
[6]
[7]
5.2
DAFTAR PUSTAKA
[1] Agfianto Eko Putra, Belajar
Mikrokontroller AT89C51/52/55
(Teori dan Aplikasi), Edisi Kedua,
Gava Media, Yogyakarta, 2004.
[2] Andi Nalwan Paulus, Teknik
Pemrograman Dan Antarmuka
Mikrokontroler AT89C51, Edisi
Pertama, Elex Media Komputindo,
Jakarta, 2003.
[3] Sugiarto, Tugas Akhir: “Robot
Pengikut
Garis
Berbasis
Mikrokontroler AT89S51 (Line
Follower Robot)”, Jurusan Teknik
Elektro,
Fakultas
Teknologi
Industri, Universitas Gunadarma,
2009.
[4] Tim
Asisten
Laboratorium
Elektronika, Tutorial Praktikum
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
Analog, Universitas Gunadarma,
Depok, 2006.
_____,
Karbondioksida
Dan
Dampaknya Terhadap Kesehatan,
http://www.chemistry.org/artikel_kimia/kimia_lingk
ungan/karbonmonoksida-dandampaknya-terhadap kesehatan/ (
11/08/2011)
_____,
LED,
http://en.wikipedia.org/wiki/LED
(18/09/2011).
_____, Pengendalian Motor DC
PWM,
http://www.mikron123.com/index.
php/Aplik- asiMotor/Pengendalian-Motor-DCPWM.html (27/07/2011).
_____, Pulse Width Modulation,
http://www.mytutorialcafe.com/mi
krokontroller%20bab15%20pwm.htm (11/08/2011).
_____,
Seven
Segment,
http://en.wikipedia.org.wiki/seven
segment (18/09/2011).
_____,
http://elib.unikom.ac.id/download.p
hp?id=61257 (02/11/2011).
_____, Datasheet ADC0804,
http://www.datasheetcatalog.org/da
tasheet/intersil/fn30- 94.pdf
(27/07/2011)
_____, Datasheet AT89S51,
http://www.keil.com/dd/docs/datas
hts/atmel/at89s51_ds-.pdf
(11/08/2011).
_____, Datasheet L293D,
http://www.datasheetcatalog.org/da
tasheet/texasinstrumen ts/l293d.pdf (02/11/2011).
[14] _____, Datasheet TGS2442,
http://www.datasheetarchive.com/T
GS2442datasheet.ht- ml
(11/08/2011).
[15] _____, Datasheet 74LS47,
http://www.datasheetcatalog.org/da
tasheets/70/375646_D- S.pdf
(06/11/2011).