Perancangan Alat Pendeteksi Kebocoran Gas Lpg Dengan Menggunakan Sensor Tgs2610 Berbasis Mikrokontroller At89s51

PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI KEBOCORAN GAS LPG DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR TGS2610 BERBASIS

MIKROKONTROLLER AT89S51

SKRIPSI Diajukan oleh :

NIM : 030801038

DANIEL ESA EFRATA TARIGAN

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI KEBOCORAN GAS LPG DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR TGS2610 BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 Kategori : SKRIPSI

Nama : DANIEL ESA EFRATA TARIGAN Nomor Induk Mahasiswa : 030801038

Program Studi : SARJANA (SI) FISIKA Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diketahui/Disetujui oleh

Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing

( DR. Marhaposan Situmorang ) (DR. Marhaposan Situmorang) NIP. 130 810 771 NIP. 130 810 771

PERNYATAAN

PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI KEBOCORAN GAS LPG DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR TGS2610 BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya

Medan, 4 Juni 2009

DANIEL ESA EFRATA TARIGAN NIM : 030801038

PENGHARGAAN

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, karena dengan limpahan karunia-Nya skripsi ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan.

Ucapan banyak terimakasih saya sampaikan kepada Bpk DR. Marhaposan Situmorang , selaku ketua Departemen Fisika FMIPA USU sekaligus pembimbing yang telah banyak membimbing dan memberi masukan, saran serta koreksi kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini, serta Dra.Yustinon, MS, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara. Ucapan terima kasih juga saya ucapkan kepada Bpk Drs.Takdir Tamba M.Eng.Sc, dan Bpk DR.Kerista Tarigan, M.Eng.Sc, dan Bpk Nasruddin M. Eng.Sc selaku dosen pembanding yang juga banyak memberikan saran dan masukan. Ucapan terima kasih juga saya ucapkan kepada Bpk DR. Timbangen Sembiring selaku dosen wali selama mengikuti perkuliahan serta kepada semua dosen dan Staf pada Departemen Fisika FMIPA USU.

Tak lupa kepada teman-teman seperjuanganku Brian, Victor, Torang, Risma, Khairul, Alm. Zairul dan Noli serta seluruh teman-teman Jurusan Fisika khususnya Stambuk ’03, terima kasih untuk persahabatan, dukungan, semangat dan motivasinya.

Dan yang terutama dan teristimewa kepada Ayahanda Effendi Tarigan dan Ibunda Nurhayati br Sitepu, Eben dan Ruth adikku serta seluruh keluarga besarku. Dan yang terakhir kepada Yanie-ku, terima kasih atas perhatian, dukungan, semangat dan motivasinya.

ABSTRAK

Dirancang sebuah alat pendeteksi yang mampu mendeteksi keberadaan gas LPG di udara. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan LPG dalam penelitian ini adalah sensor gas LPG TGS2610, sementara yang menjadi pusat pengendalian dari seluruh alat yang dirancang digunakan mikrokontroller AT89S51. Secara garis besar, alat yang dirancang ini terdiri dari tiga buah blok dasar yaitu : Mikrokontroller, ADC dan Sensor.

Alat yang dirancang ini mampu mendeteksi gas LPG dalam waktu 0,37 detik pada jarak minimum. Adapun kelemahan alat pendeteksi ini adalah waktu pendeteksian gas LPG oleh sensor yang digunakan tergantung pada jarak sensor terhadap sumber gas. Semakin jauh jarak sensor dengan sumber gas, maka waktu pendeteksian yang dibutuhkan semakin lama.

ABSTRACT

Was design a detector instrument which can detect LP Gasses on the air. The sensor that used to detect the LP Gasses in this research is LP Gasses sensor TGS2610 , while we used microcontroller AT9S51 as the controlling centre for all instrument that designed. Generally, the instrument was design contain of three basic block that is : Microcontroller, ADC ( Analog to Digital Converter ) dan Sensor.

The instrument that designed could detect LP Gasses in 0,37 second at minimum distance. But there is a weakness of this instrument, that is sensor detectioning’s time is depend on distance between sensor and the source of LP Gasses. If the distance between sensor and the source of LP Gasses increasing, so the sensor detectioning’s time increasing too.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan . . . i

Pernyataan . . . ii

Penghargaan . . . iii

Abstrak . . . iv

Abstract . . . v

Daftar Isi . . . . . . vi

Daftar tabel . . . .viii

Daftar gambar . . . ix

Daftar grafik . . . . . . . . . x

BAB 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Masalah . . . . . . 1

1.2 Tujuan Penelitian . . . 3

1.3 Batasan Masalah . . . 3

1.4 Manfaat Penelitian . . . 3

1.5 Sistematika Penulisan . . . 4

BAB 2 Tinjauan Pustaka 2.1 Sensor Gas LPG TGS2610 . . . 6

2.1.1 Gambaran Umum . . . 6

2.1.2 Spesifikasi Sensor TGS2610 . . . 7

2.2 Mikrokontroller AT89S51 . . . . . . 9

2.2.1 Gambaran Umum . . . . . . . 9

2.2.2 Fungsi Pin-Pin pada Mikrokontroller AT89S51 . .. . . 10

2.2.3 Karakteristik mikrokontroler AT89S51 . . . 13

2.3 ADC (Analog To Digital Converter) 0804 . . . . . . .. . . 14

2.3.2 Karakteristik ADC 0804 . . . 15

2.4 Transistor . . . . . . 16

2.4.1 Transistor Sebagai Penguat . . . 16

2.4.2 Transistor Sebagai Saklar . . . .. . . 18

2.5 Relay. . . . . . 19

BAB 3 Perancangan Dan Cara Kerja Rangkaian . . . . . . 21

3.1 Rangkaian Power Supply Adaptor ( PSA ) . . . 21

3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 . . . 22

3.3 Rangkaian ADC . . . . . . 23

3.4 Rangkaian Pengendali Kipas . . . . . . 25

3.5 Rangkaian Buzzer . . . .. . . 26

BAB 4 Pengujian Alat dan Perancangan Program . . . . . . 28

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 . . .. . . 28

4.2 Pengujian Rangkaian Sensor Gas LPG . . . .. . . 30

4.3 Pengujian Rangkaian Pengendali Kipas . . . .. . . 33

4.4 Pengujian Rangkaian Buzzer . . . . . . 34

4.5 Diagram Blok, Program dan Flowchart Rangkaian . . . . 35

4.5.1 Diagram Blok Rangkaian . . . . . . 35

4.5.2 Program . . . .. . . 37

4.5.3 Diagram Alir ( Flowchart ) . . . . . . 44

BAB 5 Kesimpulan Dan Saran . . . 46

5.1 Kesimpulan . . . . . . .. . . .. 46

5.2 Saran . . . .. . . 46

Daftar Pustaka . . . .. . . .47

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Tabel Kapasitas Memory Mikrokontroler Seri AT89X . . . 9 Tabel 4.1 Tabel Waktu Pendeteksian Sensor Terhadap Jarak

Sumber Gas. . . . . . 31 Tabel 4.2 Tabel Perbandingan Massa Gas dengan Tegangan (Vin) ADC . . . 32

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Kutub Struktur dan Dimensi TGS 2610. . . .. . . 7

Gambar 2.2 Bentuk Fisik Sensor TGS610 . . . 8

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin (kaki) Pada Mikrokontroler AT89S51 . . . 13

Gambar 2.4 Diagram Blok ADC 0804 . . . . 14

Gambar 2.5 Susunan Pin (kaki) ADC 0804 . . . .. . . . . . 16

Gambar 2.6 Rangkaian Dasar Polaritas Transistor . . . 17

Gambar 2.7 Rangkaian Transistor Sebagai Saklar . . . .. . . 18

Gambar 2.8 Kurva Karakteristik Transistor Sebagai Saklar. . . . . . 19

Gambar 2.9 Simbol Dasar Relay . . . .. . . 20

Gambar 3.1 Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA) . . . .. . . 21

Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 . . . . . . . . 22

Gambar 3.3 Rangkaian ACD ( Analog to Digital Converter ) . . . .. . . 24

Gambar 3.4 Rangkaian Pengendali Kipas . . . .. . . . . . 25

Gambar 3.5 Rangkaian Buzzer . . . 26

Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian ADC (Analog to Digital Converter ) . . . 30

Gambar 4.2 Pengujian Rangkaian Pengendali Kipas . . . . . . 33

Gambar 4.3 Pengujian Rangkaian Pengendali Buzzer . . . . . . 34

Gambar 4.4 Gambar Diagram Blok Rangkaian Pendeteksi Kebocoran Gas LPG . . . .. . . 36

Gambar 4.5 Gambar Diagram Alir (Flowchart) Rangkaian Pendeteksi Kebocoran Gas LPG . . . 44

DAFTAR GRAFIK

Halaman

Garfik 4.1 Jarak Sensor - Sumber Gas Vs Waktu Pendeteksian . . . 32 Grafik 4.2 Grafik Massa Gas LPG vs Tegangan Input (Vin) ADC . . . . .. . . 33

ABSTRAK

Dirancang sebuah alat pendeteksi yang mampu mendeteksi keberadaan gas LPG di udara. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan LPG dalam penelitian ini adalah sensor gas LPG TGS2610, sementara yang menjadi pusat pengendalian dari seluruh alat yang dirancang digunakan mikrokontroller AT89S51. Secara garis besar, alat yang dirancang ini terdiri dari tiga buah blok dasar yaitu : Mikrokontroller, ADC dan Sensor.

Alat yang dirancang ini mampu mendeteksi gas LPG dalam waktu 0,37 detik pada jarak minimum. Adapun kelemahan alat pendeteksi ini adalah waktu pendeteksian gas LPG oleh sensor yang digunakan tergantung pada jarak sensor terhadap sumber gas. Semakin jauh jarak sensor dengan sumber gas, maka waktu pendeteksian yang dibutuhkan semakin lama.

ABSTRACT

Was design a detector instrument which can detect LP Gasses on the air. The sensor that used to detect the LP Gasses in this research is LP Gasses sensor TGS2610 , while we used microcontroller AT9S51 as the controlling centre for all instrument that designed. Generally, the instrument was design contain of three basic block that is : Microcontroller, ADC ( Analog to Digital Converter ) dan Sensor.

The instrument that designed could detect LP Gasses in 0,37 second at minimum distance. But there is a weakness of this instrument, that is sensor detectioning’s time is depend on distance between sensor and the source of LP Gasses. If the distance between sensor and the source of LP Gasses increasing, so the sensor detectioning’s time increasing too.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG MASALAH

LPG ( Liquid Petroleum Gasoline) merupakan sumber daya alam yang sangat berlimpah di bumi kita. Dewasa ini, telah banyak manfaat dari gas LPG yang digunakan untuk membantu kebutuhan kita dalam kehidupan sehari-hari. Dalam era modern sekarang ini dimana peralatan sudah semakin canggih, gas LPG juga dimanfaatkan dalam berbagai hal, misalnya dalam bidang perindustrian, otomotif bahkan rumah tangga. Namun demikian walaupun keberadaan gas LPG sangat membantu kita bukan berarti tidak ada bahaya atau resiko yang ditimbulkan oleh gas LPG tersebut. Banyak kita lihat hal-hal merugikan yang ditimbulkan oleh gas LPG. Salah satunya adalah kebakaran yang disebabkan oleh ledakan yang berasal dari tabung gas LPG karena terjadinya kebocoran dalam penyaluran gas LPG tersebut ke alat yang akan kita gunakan.

Banyak cara yang bisa ditempuh untuk mengatasi hal tersebut, salah satunya adalah dengan cara memastikan tidak adanya kebocoran gas pada pipa penyaluran. Hal ini cukup efektif, namun tidak tertutup kemungkinan kebocoran gas dapat terjadi. Untuk itu diperlukan suatu alat yang dapat mendeteksi kebocoran gas LPG tersebut sehingga kerugian yang ditimbulkan bisa diantisipasi.

Alat untuk mendeteksi kebocoran gas LPG masih jarang kita jumpai di pasaran, sehingga masih jarang pula orang yang memiliki alat untuk mendeteksi kebocoran gas LPG tersebut. Perusahaan FIGARO Inc. membuat sebuah sensor yang dapat mendeteksi keberadaan gas LPG di udara. Sensor tersebut adalat TGS2610.

Sensor TGS2610 akan menghasilkan resistansi yang berbeda apabila sensor menangkap keberadaan gas LPG di udara.

Sensor TGS2610 terdiri dari sebuah lapisan semikonduktor yang peka terhadap gas LPG. Apabila terdapat gas LPG di udara maka sensor akan menangkap gas tersebut. Gas LPG yang tertangkap oleh sensor tersebut akan direaksikan oleh heater yang terdapat di dalam sensor. Hasil reaksi tersebut akan diterima oleh lapisan semikonduktor yang kemudian akan mengolahnya sehingga akan menghasilkan output yang berupa resistansi. Resistansi yang dihasilkan oleh sensor apabila tidak ada gas LPG yang terdeteksi adalah sebesar 6,8 KΩ dan akan semakin bertambah besar jika sensor menangkap gas LPG di udara. Semakin banyak kadar gas LPG di udara maka akan semakin besar resistansi yang dihasilkan oleh sensor gas TGS2610.

Berdasarkan sifat sensor gas tipe TGS2610 ini maka penulis mencoba merancang suatu alat dan melakukan penelitian terhadap perancangan alat pendeteksi kebocoran gas LPG dengan menggunakan sensor TGS2610 berbasis mikrokontroller AT89S51. Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat, karena akhir dari penelitian ini nantinya diharapkan akan menghasilkan sebuah alat yang mampu mendeteksi kebocoran gas LPG sehingga kerugian yang diakibatkan oleh kebocoran gas LPG dapat dimininalkan.

1.2. TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan penelitian adalah:

1. Melakukan rancang bangun alat yang dapat mendeteksi kebocoran gas LPG yang berbasis pada mikrokontroller AT89S51

2. Memanfaatkan sensor gas TGS2610 sebagai sensor yang dapat pendeteksi gas LPG di udara

3. Melakukan set-up alat/instrument yang dirancang agar mudah digunakan ( user friendly )

1.3. BATASAN MASALAH

Adapun batasan dari permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:

1. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan gas LPG di udara adalah sensor LPG TGS2610

buatan FIGARO Inc.

2. Metode yang digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas LPG adalah dengan cara mendeteksi banyaknya kadar gas LPG di udara.

3. Alat tidak mendeteksi dimana sumber kebocoran gas LPG.

4. Alat ini dirancang untuk mendeteksi kadar kebocoran gas LPG dalam beberapa tingkatan.

1.4. MANFAAT PENELITIAN

Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:

1. Sebagai aplikasi lebih lanjut mikrokontroller, khususnya AT89S51 dalam membangun sebuah alat yang mampu mendeteksi keberadaan gas LPG di udara.

2. Sebagai informasi bagaimana dasar membangun sebuah instrument yang mampu mendeteksi kebocoran gas dan keberadaan gas LPG di udara.

1.5. SISTEMATIKA PENULISAN

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat pendeteksi kebocoran gas LPG dengan menggunakan sensor TGS2610 berbasis mikrokontroller AT9S51, maka penulis menulis laporan ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I. PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB II. LANDASAN TEORI

Dalam bab ini dijelaskan teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan. Teori pendukung itu antara lain tentang gas LPG, kadar gas LPG dalam keadaan normal dan bahaya di udara, dampak positif dan negative yang dihasilkan oleh gas LPG, mikrokontroller AT89S51 (hardware dan software), serta cara kerja dari sensor LP Gas TGS2610 dan ADC0804.

BAB III. PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dan sistem kerja dari masing-masing rangkaian, bahasa program yang digunakan, diagram alir dari program, dan program yang akan diisikan ke mikrokontroller AT9S51.

BAB IV. ANALISA RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian, dan penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroller AT89S51.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai system kerja yang sama.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor Gas LPG TGS2610 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 dibentuk diatas 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 semi penghantar di bawah suatu batas 15mW. Untuk pengukuran 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.

Gambar 2.2 Bentuk Fisik Sensor TGS2610

Jika molekul gas LPG mengenai permukaan sensor maka satuan resistansinya akan mengecil sesuai dengan konsentrasi gas. Sebaliknya, jika konsentrasi gas menurun akan diikuti dengan semakin tingginya resistansi maka tegangan keluarannya akan menurun. Dengan demikian perubahan konsentrasi gas dapat mengubah nilai resistansi sensor dan juga akan mempengaruhi tegangan keluarannya, sehingga perbedaan inilah yang dijadikan acuan bagi pendeteksi gas berbahaya ini.

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

2.2 Mikrokontroler AT89S51 2.2.1 Gambaran umum

Mikrokontroler AT89S51 adalah mikrokomputer CMOS 8 bit yang memiliki 4 KB Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM). Mikrokontroler berteknologi memori non-volatile (tidak kehilangan data bila kehilangan daya listrik). Set instruksi dan kaki keluaran AT89S51 sesuai dengan standar industri 80C51 dan 80C52. Atmel AT89S51 adalah mikrokontroler yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga yang rendah untuk banyak 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.

Tabel 2.1 Kapasitas Memory Mikrokontroller 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

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. 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 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 me-reset mikrokontroler ini.

3. Pin 10 sampai pin 17

Pin 10 – pin 17 merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups 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 pengaksesan data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit (MOVX@DPTR), port 2 berfungsi sebagai saluran /bus alamat tinggi (A8-A15).

Akan tetapi, saat mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 8 bit (MOVX@DPTR), 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, 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 FunctionRegister. RAM internal pada mikrokontroler AT89S51 memiliki ukuran 128 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 di berikut ini ini :

Jika dilihat diagram blok-nya maka mikrokontroler AT89S51 terlihat jelas kesempurnaan fasilitas yang diberikannya. Berikut ini adalah diagaram blok dari mikrokontroler AT89S51 :

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.

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 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.

Gambar 2.5 Susunan Pin (kaki) ADC 0804

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.

Transistor

2.4.1. Transistor Sebagai Penguat

Transistor adalah suatu monokristal semikonduktor dimana terjadi dua pertemuan P-N, dari sini dapat dibuat dua rangkaian yaitu :

1. Transistor P-N-P 2. Transistor N-P-N

Dalam keadaan kerja normal, transistor harus diberi polaritas sebagai berikut : 1. Pertemuan Emitter - Basis diberi polaritas dari arah maju seperti yang ditunjukkan

pada gambar 2.7 (a).

2. Pertemuan Basis - Kolektor diberi polaritas dalam arah mundur seperti ditunjukkan pada gambar 2.7 (b).

( a ) ( b )

C C

B B

E E

Gambar 2.6 Rangkaian Dasar Polaritas Transistor

Transistor merupakan komponen yang dapat dirangkai untuk menaikkan amplitudo suatu sinyal, bila dimasukkan isyarat ac yang lebih besar daripada isyarat masukannya dengan frekuensi yang sama. Agar operasi transistor tetap linier, emiter harus lebih dibias forward dan kolektor selalu dibias balik (reverse). Transistor pada rangkaian ini dipakai sebagai penguat.

Dalam sistem tingkat bagian akhir adalah penguat sinyal besar (large signal), dimana penekanan adalah pada penguatan daya. Transistor yang digunakan dalam penguat sinyal kecil disebut transistor sinyal kecil yang digunakan dalam penguat daya disebut penguat daya. Biasanya transistor sinyal kecil mempunyai disipasi daya

2.4.2. Transistor Sebagai Saklar

Dengan fungsinya sebagai saklar, transistor dioperasikan hanya pada dua titik kerjanya yaitu pada daerah saturasi dan pada daerah cut-off. Pada daerah saturasi antara kolektor dan emitter secara idealnya sama dengan nol. Kondisi ini menyebabkan Vcc sama dengan nol, tetapi pada kenyataanya Vcc pada saat saturasi mempunyai harga sekitar 0 sampai 0,3 volt.

Pada saat cut-off transistor berada pada daerah cut-off. Hal tersebut dikarenakan resistansi antara kolektor emitter adalah tak terhingga .Keadaan terbuka ini menyebabkan Vcc sama dengan Vcc (tegangan kolektor) sehingga arus tidak mengalir. Tetapi pada kenyataanya Vcc pada saat cut-off kurang dari tegangan sumber, karena terdapat arus bocor antara kolektor emitter.

Diagram rangkaian dasar transistor yang dioperasikan sebagai saklar serta kurva karakteristik transistor ditunjukkan pada gambar 2.8 dan 2.9.

Gambar 2.7 Rangkaian Transistor Sebagai Saklar

V

B

V

CC

R

B

I

c

I

e

R

C

_R

_L

I

b

Gambar 2.8 Kurva Karakteristik Transistor Sebagai Saklar

2.5. Relay

Relay adalah suatu rangkaian switching magnetik yang bekerja bila mendapat catu dari rangkaian trigger. Relay memiliki tegangan dan arus nominal yang harus dipenuhi output rangkaian pendrivernya ( pengemudinya ). Arus yang digunakan pada rangkaian adalah arus DC.

Konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan pada inti besi lunak. Jika lilitan kawat mendapatkan arus, inti besi lunak menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak mengalami gaya tarik magnet sehingga berpindah posisi ke kutub lain atau terlepas dari kutub asalnya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan relay. Dan relay akan kembali ke posisi semula yaitu normally-off, bila tidak ada lagi arus yag mengalir padanya. Posisi normal relay tergantung pada jenis relay yang digunakan. Dan pemakaian jenis relay tergantung pada keadaan yang diinginkan dalam suatu rangkaian/sistem.

10 20 30 40 V_ce (v) 0 5 10 15 20 25 30 35 IC - ( mA)

Tc = 250 _C

IB = 60 IB = 80 IB = 100 IB = 120 IB = 140 IB = 160 IB = 180 IB = 200

IB = 40

Menurut kerjanya relay dapat dibedakan menjadi:

- Normaly Open (NO); saklar akan tertutup bila dialiri arus. - Normaly Close (NC); saklar akan terbuka bila dialiri arus.

- Change Over (CO); relay ini mempunyai saklar tunggal yang normalnya tertutup yang mana bila kumparan 1 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal A, sebaliknya bila kumparan 2 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal B.

Analogi rangkaian relay yang digunakan adalah saat basis transistor ini dialiri arus maka transistor dalam keadaan tertutup yang dapat menghubungkan arus dari kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay terhubung. Sedangkan fungsi dioda disini adalah untuk melindungi transistor dari tegangan induksi yang bisa mencapai 100 sampai 150 volt dimana tegangan ini dapat merusak transistor.

Gambar berikut menunjukkan simbol relay dan pemakaian relay secara umum sebagai driver yang dikendalikan transistor. Jika transistor pada basis tidak ada arus maju, transistor cutt-off (terbuka) sehingga arus tidak mengalir dari kolektor ke emitter, relay tidak bekerja karena tidak ada arus yang mengalir pada gulungan kawat.

BAB III

PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN

3.1Rangkaian Power Supplay 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 relay. Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :

Gambar 3.1 Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA)

Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 μF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika

rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.

3.2 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51

Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51

Pin 31 External Access Enable (EA) diset high (H). Ini dilakukan karena mikrokontroller AT89S8253 tidak menggunakan memori eskternal. Pin 18 dan 19 dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 33 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT89S8253 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam

program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroller ini. Pin 32 sampai 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. Pada port 0 ini masing masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm. Resistor 4k7 ohm yan dihubungkan ke port 0 befungsi sebagai pull up( penaik tegangan ) agar output dari mikrokontroller dapat mntrigger transistor. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3. Pin 39 yang merupakan P0.0 dihubungkan dengan sebuah resistor 330 ohm dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakah rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 sudah bekerja atau belum. Dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller tersebut, dapat diketahui apakah rangkaian minimum tersebut sudah bekerja dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubug ke Pin 39 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt dari power supplay

3.3RangkaianADC ( Analog to Digital Converter )

Rangkaian ADC ini berfungsi untuk merubah data analog yang dihasilkan oleh sensor gas LPG TGS2610 menjadi bilangan digital. Output dari ADC dihubungkan ke mikrokontroler, sehingga mikrokontroler dapat mengetahui dan mendeteksi keberadaan gas LPG yang terdapat di dalam ruangan. Dengan demikian proses pendeteksian gas LPG dapat dilakukan. Gambar rangkaian ADC ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Input ADC dihubungkan ke sensor asap AF30, sehingga setiap perubahan

Gambar 3.3 Rangkaian ACD ( Analog to Digital Converter )

Tegangan pada output sensor akan dideteksi oleh ADC. Agar output yang dihasilkan oleh ADC bagus, maka tegangan refrensi ADC harus benar-benar stabil, karena perubahan tegangan refrensi pada ADC akan merubah output ADC tersebut. Oleh sebab itu pada rangkaian ADC di atas tegangan masukan 12 volt dimasukkan ke dalam IC regulator tegangan 9 volt ( 7809) agar keluarannya menjadi 9 volt, kemudian keluaran 9 volt ini dimasukkan kedalam regulator tegangan 5 volt (7805), sehingga keluarannya menjadi 5 volt. Tegangan 5 volt inilah yang menjadi tegangan refrensi ADC.

Dengan demikian walaupun tegangan masukan turun setengahnya, yaitu dari 12 volt menjadi 6 volt, tegangan refrensi ADC tetap 5 volt.

Output dari ADC dihubungkan ke mikrokontroler, sehingga setiap perubahan output ADC yang disebabkan oleh perubahan inputnya akan diketahui oleh mikrokontoler

3.4 Rangkaian Pengendali Kipas

Rangkaian pengendali kipas pada alat ini berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan sumber tegangan 12 volt dengan kipas. Gambar rangkaian pengendali kipas ini ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Gambar 3.4 Rangkaian Pengendali Kipas

Output dari relay yang satu dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan yang lainnya dihubungkan ke kipas. Hubungan yang digunakan adalah normally close. Prinsip kerja rangkaian ini pada dasarnya memanfaatkan fungsi transistor sebagai saklar elektronik. Tegangan atau sinyal pemicu dari transistor berasal dari mikrokontroler Port 3.5 (P3.5). Pada saat logika pada port 3.5 adalah tinggi (high), maka transistor mendapat tegangan bias dari kaki basis. Dengan adanya tegangan bias ini maka transistor akan aktip (saturation), sehingga adanya arus yang mengalir ke kumparan relay. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay menjadi tertutup, sehingga hubungan sumber tegangan 12 volt ke kipas akan terhubung dan kipas akan menyala. Begitu juga sebaliknya pada saat logika pada P3.5 adalah rendah (low) maka

relay tidak dialiri arus. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay terputus, sehingga sumber tegangan 12 volt dengan kipas akan terputus dan kipas tidak menyala

3.5 Rangkaian Buzzer

Rangkaian buzzer ini berfungsi untuk memberikan peringatan berupa nada alarm apabila ada asap yang terdeteksi. Rangkaiannya seperti gambar di bawah ini:

Gambar 3.5 Gambar Rangkaian Buzzer

Pada alat ini, alarm yang digunakan adalah buzzer 5 volt. Buzzer ini akan berbunyi jika positipnya dihubungkan ke sumber tegangan positip dan negatipnya negatipnya dihubungkan ke ground.

Pada rangkaian di atas transistor berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat menghidupkan dan mematikan buzzer. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatip buzzer dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (2SC945), ini berarti jika transistor dalam keadaan aktip maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan buzzer berbunyi. Sebaliknya jika

transistor tidak aktif, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 5 volt, keadaan ini menyebabkan buzzer mati.

Transistor yang digunakan dalam rangkaian di atas adalah transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktip apabila tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt. Resistor 4,7 Kohm pada basis berguna untuk membatasi arus yang masuk pada basis agar transistor tidak rusak.

BAB IV

PENGUJIAN ALAT DAN PERANCANGAN PROGRAM

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S51

Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroller AT89S51 telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian. Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroler AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut:

Loop:

Setb P0.0 Acall tunda Clr P0.0 Acall tunda Sjmp Loop Tunda:

Mov r7,#255 Tnd:

Mov r6,#255 Djnz r6,$ Djnz r7,tnd Ret

Program di atas bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P0.0 dan kemudian mematikannya. Perintah Setb P0.0 akan menjadikan P0.0 berlogika high yang menyebabkan LED menyala. Acall tunda akan menyebabkan LED ini hidup selama beberapa saat. Perintah Clr P0.0 akan menjadikan P0.0 berlogika low yang menyebabkan LED akan mati. Perintah Acall tunda akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat. Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang, sehingga akan tampak LED tersebut tampak berkedip .

Jika program tersebut diisikan ke mikrokontroller AT89S51, kemudian mikrokontroler dapat berjalan sesuai dengan program yang diisikan, maka rangkaian minimum mikrokontroler AT89S51 telah bekerja dengan baik.

4.2 Pengujian Rangkaian Sensor Gas LPG

Rangkaian sensor gas LPG ini berfungsi untuk mendeteksi keberadaan gas LPG di udara, sehingga dapat memperingatkan adanya kebocoran gas tersebut. Dalam perancangan alat ini, sensor dirancang untuk dipasang atau diletakkan pada posisi yang berdekatan dengan sumber kebocoran gas LPG.

Rangkaian ADC ditunjukkan pada gambar 3.10 berikut ini:

Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian ADC (Analog to Digital Converter )

Input ADC dihubungkan ke sensor TGS2610, sehingga setiap perubahan tegangan pada sensor TGS2610 akan dideteksi oleh ADC. Agar output yang dihasilkan oleh ADC bagus, maka tegangan refrensi ADC harus benar-benar stabil, karena perubahan tegangan refrensi pada ADC akan merubah output ADC tersebut. Oleh sebab itu pada rangkaian ADC di atas tegangan masukan 12 volt dimasukkan ke dalam IC regulator tegangan 9 volt ( 7809) agar keluarannya menjadi 9 volt, kemudian keluaran 9 volt ini

dimasukkan kedalam regulator tegangan 5 volt (7805), sehingga keluarannya menjadi 5 volt. Tegangan 5 volt inilah yang menjadi tegangan refrensi ADC.

Dengan demikian walaupun tegangan masukan turun setengahnya, yaitu dari 12 volt menjadi 6 volt, tegangan refrensi ADC tetap 5 volt.

Output dari ADC dihubungkan ke mikrokontroler, sehingga setiap perubahan output ADC yang disebabkan oleh perubahan inputnya akan diketahui oleh mikrokontoler.

Adapun data yang diperoleh dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

JARAK ( cm )

WAKTU (s)

WAKTU RATA-RATA

(s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 0.34 0.35 0.31 0.41 0.42 0.31 0.39 0.35 0.41 0.32 0.36

5 1.17 1.09 1.13 1.15 1.23 0.97 1.07 1.12 1.16 1.19 1.13

10 1.55 1.42 1.66 1.51 1.59 1.64 1.53 1.43 1.61 1.48 1.54

15 1.99 2.19 1.93 1.89 2.14 1.96 1.92 2.09 1.98 1.96 2.01

20 2.56 2.5 2.61 2.59 2.48 2.44 2.58 2.57 2.66 2.59 2.56

25 3.05 3.19 2.89 2.99 3.01 3.12 3.16 2.98 2.88 3.06 3.03

30 3.85 4.01 3.87 4.05 3.97 4.09 3.96 3.88 3.79 3.86 3.93

JARAK SUMBER GAS DENGAN SENSOR vs WAKTU PENDETEKSIAN 0, 0.36 5, 1.13 10, 1.54 15, 2.01 20, 2.56 25, 3.03 30, 3.93 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

0 5 10 15 20 25 30 35

JARAK SUMBER GAS TERHADAP SENSOR (cm ) W AKT U PEN D ET EK SI A N ( cm )

Grafik 4.1 Jarak Sensor - Sumber Gas Vs Waktu Pendeteksian

M (gr)

V ( volt ) V

RATA-RATA (Volt) DATA OUT ADC HEX

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4 1.47 1.49 1.49 1.48 1.45 1.47 1.48 1.46 1.49 1.48 1.48 77.8 4dh 8 1.74 1.76 1.74 1.76 1.77 1.75 1.74 1.75 1.74 1.76 1.75 92.1 5ch 12 2.01 2.01 2.01 2.01 2.02 2.01 2.03 2.01 2.02 2.01 2.01 105.7 69h 16 2.47 2.47 2.49 2.51 2.49 2.47 2.48 2.48 2.47 2.48 2.48 130.5 82h 20 2.75 2.74 2.78 2.75 2.78 2.77 2.75 2.76 2.73 2.74 2.76 145.2 91h 24 3.05 3.07 3.07 3.09 3.09 3.05 3.07 3.07 3.08 3.06 3.07 161.5 a1h 28 3.41 3.41 3.43 3.43 3.44 3.41 3.42 3.41 3.41 3.42 3.42 180 b4h 32 3.92 3.95 3.96 3.97 3.95 3.96 3.94 3.95 3.95 3.96 3.95 207.8 cfh

PERBANDINGAN MASSA GAS vs TEGANGAN INPUT ADC 4, 1.48 8, 1.75 12, 2.01 16, 2.48 20, 2.76 24, 3.07 28, 3.42 32, 3.95 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

MASSA (gr) T E G ANG AN ( v o lt )

Grafik 4.2 Massa Gas LPG vs Tegangan Input (Vin) ADC

4.3 Pengujian Rangkaian Pengendali Kipas

Rangkaian pengendali kipas pada alat ini berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan sumber tegangan 12 volt dengan kipas. Gambar rangkaian pengendali kipas ini ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut ini:

Output dari relay yang satu dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan yang lainnya dihubungkan ke kipas. Hubungan yang digunakan adalah normally open. Prinsip kerja rangkaian ini pada dasarnya memanfaatkan fungsi transistor sebagai saklar elektronik. Tegangan atau sinyal pemicu dari transistor berasal dari mikrokontroler Port 0.1 (P0.1). Pada saat logika pada port 0.1 adalah tinggi (high), maka transistor mendapat tegangan bias dari kaki basis. Dengan adanya tegangan bias ini maka transistor akan aktip (saturation), sehingga adanya arus yang mengalir ke kumparan relay. Hal ini akan menyebabkan sakar pada relay menjadi tertutup, sehingga hubungan sumber tegangan 12 volt ke kipas akan terhubung dan kipas akan menyala. Begitu juga sebaliknya pada saat logika pada P0.1 adalah rendah (low) maka relay tidak dialiri arus. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay terputus, sehingga sumber tegangan 12 volt dengan kipas akan terputus dan kipas tidak menyala

4.4Pengujian Rangkaian Buzzer

Rangkaian alarm pada alat ini berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan sumber tegangan 12 volt dengan buzzer. Gambar rangkaian alarm ini ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut ini:

Output dari relay yang satu dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan yang lainnya dihubungkan ke buzzer. Hubungan yang digunakan adalah normally open. Prinsip kerja rangkaian ini pada dasarnya memanfaatkan fungsi transistor sebagai saklar elektronik. Tegangan atau sinyal pemicu dari transistor berasal dari mikrokontroler Port 0.1 (P0.1). Pada saat logika pada port 0.1 adalah tinggi (high), maka transistor mendapat tegangan bias dari kaki basis. Dengan adanya tegangan bias ini maka transistor akan aktip (saturation), sehingga adanya arus yang mengalir ke kumparan relay. Hal ini akan menyebabkan sakar pada relay menjadi tertutup, sehingga hubungan sumber tegangan 12 volt ke buzzer akan terhubung dan buzzer akan berbunyi. Begitu juga sebaliknya pada saat logika pada P0.1 adalah rendah (low) maka relay tidak dialiri arus. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay terputus, sehingga sumber tegangan 12 volt dengan buzzer akan terputus dan buzzer tidak berbunyi

4.5 Diagram Blok, Program dan Flowchart Rangkaian 4.5.1 Diagram Blok Rangkaian

Secara umum alat pendeteksi kebocoran gas LPG ini terdiri dari lima blok rangkaian utama. Blok diagram dari rangkaian dapat dilihat dari gambar berikut ini:

Berikut ini akan diperlihatkan mengenai diagram blok dari rangkaian sistem pendeteksian dini kebocoran gas LPG menggunakan sensor TGS 2610.

SENSOR

TGS 2610 ADC

MIKROKONT ROLER AT89S52

DRIVER RELAY

DRIVER RELAY

KIPAS

ALARM

Gambar 4.4 Diagram Blok Rangkaian Pendeteksi Kebocoran Gas LPG

Untuk mendeteksi gas LPG digunakan sensor TGS 2610. output sensor berupa tegangan. Apabila terkena gas LPG maka tegangan pada output sensor akan semakin besar. Data output sensor merupakan data analog. Agar dapat dibaca oleh mikrokontroller maka terlebih dahulu output dari sensor dimasukkan ke ADC untuk diolah datanya menjadi data data digital. Hasil dari perubahan yang di olah oleh ADC inilah yang dikirimkan ke mikrokontroller untuk di proses lebih lanjut. Mikrokontroler AT89S51 berfungsi sebagai otak dari keseluruhan sistem. Dimana didalam mikrokontroler inilah nantinya semua data akan diolah dan dibandingkan . untuk menjalankan kipas dan menghidupkan alarm dibutuhkan suatu rangkaian driver relay. Driver menghidupkan kipas dan alarm ini terdiri dari rangkaian relay dimana relay ini berfungsi sebagai saklar otomatis sehingga dapat menyalakan dan meatikan kipas dan alarm sesuai dengan yang kita perintahkan secara otomatis dengan sendirinya.

4.5.2 Program

Adapun program yang digunakan pada rangkaian sistem pendeteksian dini kebocoran gas LPG menggunakan sensor TGS 2610 adalah sebagai berikut :

; = = initialisasi port = = ;

rs equ p2.5

rw equ p2.6

en equ p2.7

Kipas Bit P2.1 alarm Bit P2.0 Intrupt Bit P3.7

Clr Kipas Clr alarm

; = = = scan dulu = = = ; start:

mov b,#38h ;3 = nilai untuk pengiriman data 8bit, 8 =

ukuran font call data_scan call data_penampil call opening ;==start_scan_gas==; mulai: clr Intrupt acall tadc setb Intrupt utama: jb Intrupt,$ acall tadc mov a,p1 mov 62h,a mov a,62h cjne a,#255,udara_clean call clear_screen call pesan1 setb kipas setb alarm jmp utama udara_clean: call pesan2 clr kipas clr alarm jmp utama

opening: mov b,#'D' call kirim_data call delay mov b,#'a' call kirim_data call delay mov b,#'n' call kirim_data call delay mov b,#'i' call kirim_data call delay mov b,#'e' call kirim_data call delay mov b,#'l' call kirim_data call delay mov b,#' ' call kirim_data call delay mov b,#'E' call kirim_data call delay mov b,#'s' call kirim_data call delay mov b,#'a' call kirim_data call delay mov b,#' ' call kirim_data call delay mov b,#'T' call kirim_data call delay mov b,#'r' call kirim_data call delay mov b,#'g' call kirim_data call delay

;= = = tulis baris bawah = = =; mov b,#0c1h call data_scan ; = = = = = = = = = = = = = = ; mov b,#'N' call kirim_data call delay mov b,#'I' call kirim_data call delay mov b,#'M' call kirim_data call delay mov b,#' '

call kirim_data call delay mov b,#'0' call kirim_data call delay mov b,#'3' call kirim_data call delay mov b,#'0' call kirim_data call delay mov b,#'8' call kirim_data call delay mov b,#'0' call kirim_data call delay mov b,#'1' call kirim_data call delay mov b,#'0' call kirim_data call delay mov b,#'3' call kirim_data call delay mov b,#'8' call kirim_data call delay call clear_screen ret pesan1: mov b,#'P' call kirim_data call delay mov b,#'E' call kirim_data call delay mov b,#'R' call kirim_data call delay mov b,#'I' call kirim_data call delay mov b,#'N' call kirim_data call delay mov b,#'G' call kirim_data call delay mov b,#'A' call kirim_data call delay mov b,#'T' call kirim_data call delay

call kirim_data call delay mov b,#'N' call kirim_data call delay call clear_screen mov b,#'T' call kirim_data call delay mov b,#'e' call kirim_data call delay mov b,#'l' call kirim_data call delay mov b,#'a' call kirim_data call delay mov b,#'h' call kirim_data call delay mov b,#' ' call kirim_data call delay mov b,#'t' call kirim_data call delay mov b,#'e' call kirim_data call delay mov b,#'r' call kirim_data call delay mov b,#'j' call kirim_data call delay mov b,#'a' call kirim_data call delay mov b,#'d' call kirim_data call delay mov b,#'i' call kirim_data call delay

;= = = tulis baris bawah = = =; mov b,#0c0h call data_scan ; = = = = = = = = = = = = = = ; mov b,#'K' call kirim_data call delay mov b,#'e' call kirim_data call delay mov b,#'b' call kirim_data call delay

mov b,#'o' call kirim_data call delay mov b,#'c' call kirim_data call delay mov b,#'o' call kirim_data call delay mov b,#'r' call kirim_data call delay mov b,#'a' call kirim_data call delay mov b,#'n' call kirim_data call delay mov b,#' ' call kirim_data call delay mov b,#'G' call kirim_data call delay mov b,#'a' call kirim_data call delay mov b,#'s' call kirim_data call delay call clear_screen ret pesan2: mov b,#'T' call kirim_data call delay mov b,#'i' call kirim_data call delay mov b,#'d' call kirim_data call delay mov b,#'a' call kirim_data call delay mov b,#'k' call kirim_data call delay mov b,#' ' call kirim_data call delay mov b,#'A' call kirim_data call delay mov b,#'d' call kirim_data call delay mov b,#'a'

call delay

;= = = tulis baris bawah = = =; mov b,#0c0h call data_scan ; = = = = = = = = = = = = = = ; mov b,#'K' call kirim_data call delay mov b,#'e' call kirim_data call delay mov b,#'b' call kirim_data call delay mov b,#'o' call kirim_data call delay mov b,#'c' call kirim_data call delay mov b,#'o' call kirim_data call delay mov b,#'r' call kirim_data call delay mov b,#'a' call kirim_data call delay mov b,#'n' call kirim_data call delay mov b,#' ' call kirim_data call delay mov b,#'G' call kirim_data call delay mov b,#'a' call kirim_data call delay mov b,#'s' call kirim_data call delay ret data_penampil:

mov b,#0ch ;tulisan tampil atau tidak

call data_scan

mov b,#06h ;geser kanan / kiri / tetap

call data_scan

mov b,#80h ;posisi awal karakter

call data_scan ret data_scan: mov p0,b clr rs clr rw setb en call delay

clr en call delay ret

kirim_data: mov p0,b setb rs clr rw setb en call delay clr en call delay ret

clear_screen: mov b,#01h call data_scan ret

delay:

mov r7,#100 dly:

mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,dly ret

tadc:

mov r7,#80h adc: mov r6,#50h djnz r6,$ djnz r7,adc ret

4.5.3 Diagram alir (Flowchart)

Adapun diagram (flowchart) dari pemrograman adalah sebagai berikut :

Start

ADA GAS ? CEK KEBERADAAN

GAS LPG

TAMPILKAN PESAN AMAN TAMPILKAN

PESAN PERINGATAN

HIDUPKAN KIPAS

MATIKAN KIPAS

HIDUPKAN ALARM

MATIKAN ALARM

TIDAK

YA

Gambar 4.5 Diagram Alir (Flowchart) Rangkaian Pendeteksi Kebocoran Gas LPG

Program diawali dengan start yang berarti rangkaian dihidupkan, kemudian kipas dan alarm (buzzer) dimatikan (off). Kemudian sensor TGS 2610 akan mendeteksi keberadaan kadar gas LPG dilingkungan tersebut, apabila sensor tidak

mendeteksi adanya gas LPG maka akan ditampilkan pesan ”AMAN” pada LCD dan program akan terus mendeteksi adanya kadar gas pada lingkungan tersebut. Jika terdeteksi adanya gas LPG maka sensor akan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler untuk menghidupkan kipas dan alarm.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Alat dapat mendeteksi kebocoran gas LPG di dalam suatu ruangan.

2. Semakin dekat sensor dengan sumber kebocoran gas LPG, maka kemampuan sensor dalam mendeteksi keberadaan gas LPG semakin baik.

3. Alat dapat mendeteksi kebocoran gas LPG secara cepat ( 0,37 detik) pada jarak minimum ( 0 cm ).

4. Alat belum sepenuhnya user friendly, karena alat belum dikemas dalam bentuk yang simpel.

5.2 Saran

1. Untuk meningkatkan sistem kehandalan dari sistem pendeteksian kebocoran gas LPG, maka perlu dibuat suatu tanda peringatan dini pada peralatan ini, seperti tahapan kadas gas yang terkandung dalam suatau ruangan antara ada dan berbahaya.

2. Peralatan ini hanya dilengkapi kipas dan alarm. perlu diberikan suatu peralatan tambahan untuk mengurangi kadar gas LPG tersebut, seperti peralatan untuk membuka jendela otomatis jika terdeteksi kebocoran gas LPG sehingga dampak negatif dari kebocoran gas LPG dapat dikurangi.

DAFTAR PUSTAKA

AT89S51 Microcontroller Data Sheet,

FIGARO, LPM - 2610 – pre-calibrated module forLP Gas , Product Information, http://www.Figaro.com/hbase/data/module /ugn03/2002.pdf

General Monitors, Fundamentals of Combustible Gas Detection http:///www.generalmonitors.com, 2005.

Malvino,A.P.,(1992), Prinsip-Prinsip Elektronika, alih bahasa, M.O.Tjia dan Barmawi, Erlangga, Jakarta

Pitowarno,E., (2005), Mikroprosessor & Interfacing, Andi, Yogyakarta

Sudjadi. MT, (2005), Teori dan Aplikasi Mikrokontroller, edisi Pertama,Graha Ilmu, Yogyakarta.

TGS2610 LP Gasses Data Sheet,

call delay

;= = = tulis baris bawah = = =; mov b,#0c0h call data_scan ; = = = = = = = = = = = = = = ; mov b,#'K' call kirim_data call delay mov b,#'e' call kirim_data call delay mov b,#'b' call kirim_data call delay mov b,#'o' call kirim_data call delay mov b,#'c' call kirim_data call delay mov b,#'o' call kirim_data call delay mov b,#'r' call kirim_data call delay mov b,#'a' call kirim_data call delay mov b,#'n' call kirim_data call delay mov b,#' ' call kirim_data call delay mov b,#'G' call kirim_data call delay mov b,#'a' call kirim_data call delay mov b,#'s' call kirim_data call delay ret data_penampil:

mov b,#0ch ;tulisan tampil atau tidak call data_scan

mov b,#06h ;geser kanan / kiri / tetap call data_scan

mov b,#80h ;posisi awal karakter call data_scan

ret data_scan:

mov p0,b clr rs

clr en call delay ret

kirim_data: mov p0,b setb rs clr rw setb en call delay clr en call delay ret

clear_screen: mov b,#01h call data_scan ret

delay:

mov r7,#100 dly:

mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,dly ret

tadc:

mov r7,#80h adc: mov r6,#50h djnz r6,$ djnz r7,adc ret

4.5.3 Diagram alir (Flowchart)

Adapun diagram (flowchart) dari pemrograman adalah sebagai berikut :

Start

ADA GAS ? CEK KEBERADAAN

GAS LPG

TAMPILKAN PESAN AMAN TAMPILKAN

PESAN PERINGATAN

HIDUPKAN KIPAS

MATIKAN KIPAS

HIDUPKAN ALARM

MATIKAN ALARM

TIDAK

YA

Gambar 4.5 Diagram Alir (Flowchart) Rangkaian Pendeteksi Kebocoran Gas LPG

Program diawali dengan start yang berarti rangkaian dihidupkan, kemudian kipas dan alarm (buzzer) dimatikan (off). Kemudian sensor TGS 2610 akan

mendeteksi adanya gas LPG maka akan ditampilkan pesan ”AMAN” pada LCD dan program akan terus mendeteksi adanya kadar gas pada lingkungan tersebut. Jika terdeteksi adanya gas LPG maka sensor akan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler untuk menghidupkan kipas dan alarm.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Alat dapat mendeteksi kebocoran gas LPG di dalam suatu ruangan.

2. Semakin dekat sensor dengan sumber kebocoran gas LPG, maka kemampuan sensor dalam mendeteksi keberadaan gas LPG semakin baik.

3. Alat dapat mendeteksi kebocoran gas LPG secara cepat ( 0,37 detik) pada jarak minimum ( 0 cm ).

4. Alat belum sepenuhnya user friendly, karena alat belum dikemas dalam bentuk yang simpel.

5.2 Saran

1. Untuk meningkatkan sistem kehandalan dari sistem pendeteksian kebocoran gas LPG, maka perlu dibuat suatu tanda peringatan dini pada peralatan ini, seperti tahapan kadas gas yang terkandung dalam suatau ruangan antara ada dan berbahaya.

2. Peralatan ini hanya dilengkapi kipas dan alarm. perlu diberikan suatu peralatan tambahan untuk mengurangi kadar gas LPG tersebut, seperti peralatan untuk membuka jendela otomatis jika terdeteksi kebocoran gas LPG sehingga dampak negatif dari kebocoran gas LPG dapat dikurangi.

DAFTAR PUSTAKA

AT89S51 Microcontroller Data Sheet,

FIGARO, LPM - 2610 – pre-calibrated module forLP Gas , Product Information, http://www.Figaro.com/hbase/data/module /ugn03/2002.pdf

General Monitors, Fundamentals of Combustible Gas Detection

http:///www.generalmonitors.com, 2005.

Malvino,A.P.,(1992), Prinsip-Prinsip Elektronika, alih bahasa, M.O.Tjia dan Barmawi, Erlangga, Jakarta

Pitowarno,E., (2005), Mikroprosessor & Interfacing, Andi, Yogyakarta

Sudjadi. MT, (2005), Teori dan Aplikasi Mikrokontroller, edisi Pertama,Graha Ilmu, Yogyakarta.

TGS2610 LP Gasses Data Sheet,