Penampil kadar alkohol portable dalam minuman dengan penampil Led dan Seven Segment - USD Repository

  i

  

TUGAS AKHIR

PENAMPIL KADAR ALKOHOL PORTABLE DALAM

MINUMAN DENGAN PENAMPIL LED DAN SEVEN

SEGMENT

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Elektro

RIO RINALDI

NIM : 055114007

  

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2012

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ii

  

FINAL PROJECT

ALCOHOL LEVEL DISPLAY PORTABLE IN BEVERAGE

WITH LED AND SEVEN SEGMENT VIEWER

Presented as Partial Fulfillment of the Recruitments

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  

In Electrical Engineering Study Program

RIO RINALDI

NIM : 055114007

  

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2012

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI iii

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI iv

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI v

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Skripsi ini kupersembahkan untuk :

   Y esus K ristus Pembimbing dan Sahabatku yang paling setia  Papa dan M ama tercinta yang selalu menyayangiku  Ci D ina dan K o Slamet yang selalu mendukungku  Ci V ivi yang selalu menyemangatiku  Frezkey dan Chiki yang selalu menghiburku  Semua orang yang turut mendukungku dalam pengerjaan skripsi ini

  

S ekalipun aku berj alan dalam lembah kekelaman, aku tidak takut bahaya, sebab E ngkau

besertaku; gadaM u dan tongkatM u, itulah yang menghibur aku. ( M azmur 23 : 4)

  vi vii

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

INTISARI

Minuman beralkohol sebenarnya aman untuk dikonsumsi jika kadar alkoholnya tidak

melebihi batas ambang yang disyaratkan. Untuk itu perlu suatu alat untuk menguji kadar

alkohol secara cepat dan tepat. Penampil kadar alkohol portable dalam minuman dengan

penampil LED dan seven segment cocok untuk pengujian tersebut. Sistem ini akan membantu

user dalam mengetahui kadar alkohol yang akan diminum. Penelitian ini memberikan solusi

untuk mengurangi keracunan akut akibat etanol.

  Sistem ini dilakukan dengan cara merubah data analog dari sensor TGS 822 menjadi

digital kemudian mentransmisikan data tersebut ke mikrokontroler AT89S51 dan ditampilkan

lewat LED dan seven segment, dimana di dalam mikrokontroler diprogram melalui program

bahasa C. Sensor TGS822 mempunyai parameter Vc = 5 V DC, Vh = 5 V DC, RL = 1 K

Ohm, dengan output berupa tegangan DC dengan nilai yang berubah – ubah sesuai dengan

konsentrasi uap alkohol dari lingkungan sensor yang dihubungkan ke input ADC dari

mikrokontroler dan ditampilkan ke LED dan seven segment.

  Sistem penampil kadar alkohol portable dalam minuman dengan penampil LED dan

seven segment sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan cukup baik. Penampil LED dan

seven segment mampu menampilkan data – data yang diinginkan dengan benar. Setiap

pengambilan data akan dicatat nilai ADC yang ditampilkan oleh LED dan seven segment.

Sebelum melakukan pengambilan data diperlukan pemanasan sensor sekitar 1 menit. Nilai

output dari sensor tidak selalu sama sehingga dalam setiap pengukuran perlu diambil ambang

data yaitu pada detik ke-60 (enam puluh) untuk dijadikan acuan identifikasi.

  Kata kunci : Penampil, Kadar Alkohol, Sensor TGS 822, Mikrokontroler AT89S51

  viii PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRACT

Alcoholic beverages actually safe for consumption if the alcohol content does not

exceed the threshold required. For that we need a tool to test the alcohol content quickly and

accurately. Alcohol level display portable in beverage with LED and seven segment viewer

suitable for the test. This system will help users in knowing the alcohol content to be drunk.

This research provides solutions to reduce the effect of acute ethanol intoxication.

  This system is done by changing the analog data from sensors TGS 822 into digital and

then transmit the data to the microcontroller AT89S51 and displayed via the LED and the

seven segment, which in the microcontroller is programmed through a C language. Sensor

TGS822 have parameters Vc = 5 V DC, Vh = 5 V DC, RL = 1 K Ohm, the output DC voltage

with an arbitrary value according to the concentration of alcohol vapor from the environment

sensor that is connected to ADC input of the microcontroller and displayed in LED and seven

segment.

  Viewer system alcohol content in drinks with a viewer portable LED and seven

segment has been created and can work quite well. LED and seven segment viewer capable of

displaying the desired data correctly. Each data collection will be noted that ADC values

displayed by the LED and seven segment. Before performing the required data acquisition

sensor needs warming around 1 minute. The output value of the sensor is not always the same

th

so that in each measurement is necessary to take data on the threshold about 60 (sixty)

seconds to be used as reference for identification.

  Key words : Display, Alcohol Level, TGS 822, Microcontroller AT89S51

  ix x

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN …………....................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA …………………………………………….. v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP …………………… vi

LEMBAR PENYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

  

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS …………………………...... vii

  

INTISARI ………………………………………………………………………………... viii

ABSTRACT ……………………………………………………………………………… ix

KATA PENGANTAR …………………………………………………………………. x

DAFTAR ISI …………………………………………………………………………….. xi

  ………………………………………………………………….. xiii DAFTAR GAMBAR

  ……………………………………………………………………… xiv DAFTAR TABEL

  

BAB I PENDAHULUAN ……………………………………………………………... 1

  

1.1 Latar Belakang …………………………………………………………………….... 1

  

1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian ……………………………………………………... 2

  

1.3 Batasan Masalah ……………………………………………………………………. 2

  

1.4 Metodologi Penelitian ………………………………………………………………. 3

………………………………………………………………. 5 BAB II DASAR TEORI

  

2.1 Sensor TGS 822 [6] ………………………………………………………………… 5

  

2.2 Pengondisi Sinyal [7] ……………………………………………………………….. 8

  

2.3 Konverter Analog ke Digital [8] ……………………………………………………. 9

  

2.4 Mikrokontroler AT89S51 [9] ………………………………………………………. 11

  

2.5 Seven Segment [10] ………………………………………………………………… 14

  

2.6 Light Emitting Diode [11] …………………………………………………………. 15

  xi

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ……………………………… 17

  

3.1 Arsitektur Sistem …………………………………………………………………… 17

  

3.2 Perancangan Hardware …………………………………………………………….. 17

  3.2.1 Perancangan Rangkaian Sensor TGS822 ………………………………….. 17

  3.2.2 Perancangan Rangkaian Pengondisi Sinyal ………………………………… 18

  3.2.3 Perancangan Rangkaian ADC ……………………………………………… 19

  3.2.4 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 ………………………. 20

  3.2.5 Perancangan Rangkaian Penampil Seven Segment ………………………... 22

  3.2.6 Perancangan Rangkaian Penampil LED …………………………………... 23

  

3.3 Perancangan Software …………………………………………………………….... 23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN …………………………………………. 27

  

4.1 Perubahan Rancangan …………………………………………………………….. 27

  

4.2 Hasil Hardware ……………………………………………………………………. 28

  

4.3 Prosedur Pengujian ……………………………………………………………….. 31

  

4.4 Pengujian dan Analisis Sistem Hardware ………………………………………... 32

  4.4.1 Pengujian dan Analisis Rangkaian Keseluruhan …………………………. 32

  4.4.2 Pengujian dan Analisis Rangkaian Pengondisi Sinyal …………………… 35

  4.4.3 Pengujian dan Analisis Rangkaian ADC ………………………………… 37

  4.4.4 Pengujian dan Analisis Rangkaian Seven Segment ………………………. 38

  4.4.5 Pengujian dan Analisis Rangkaian LED …………………………………. 41

4.5 Analisis Sistem Software

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………………. 49

  …………………………………………………………………. 50

DAFTAR PUSTAKA

  …………………………………………………………………………….. 51 LAMPIRAN

  xii PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Sensor TGS 822 [6] ………………………………………………………… 5Gambar 2.2. Rangkaian Sensor TGS 822 [6] ……………………………………………. 6Gambar 2.3. Karakteristik Sensitivitas Sensor Gas [6] …………………………………. 7Gambar 2.4. Penguat Tak Membalik [7] ………………………………………………… 9Gambar 2.5. Rangkaian ADC [8] ………………………………………………………... 10Gambar 2.6. Mikrokontroler AT89S51 [9] ……………………………………………… 11Gambar 2.7. Rangkaian Pewaktu [9] ……………………………………………………. 13Gambar 2.8. Rangkaian Power On Reset [9] ……………………………………………. 13Gambar 2.9. Seven Segment [10] ………………………………………………………... 14Gambar 2.10. Rangkaian (a) Common Anoda dan (b) Common Katoda [10] …………… 15Gambar 2.11. Cara Pemasangan LED dan resistor [11] …………………………………. 16Gambar 2.12. Grafik Perbandingan Intesitas Cahaya dengan Arus Bias Maju ………….. 16Gambar 3.1. Arsitektur Sistem ………………………………………………………….. 17Gambar 3.2. Sensor TGS822 [6] ………………………………………………………... 18Gambar 3.3. Rangkaian Non Inverting Amplifier ………………………………………. 19Gambar 3.4. Rangkaian ADC ………………………………………………………….. 20Gambar 3.5. Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 ……………………………………. 21Gambar 3.6. Antarmuka Mikrokontroler dengan Penampil Seven Segment …………… 22Gambar 3.7. Rangkaian Antarmuka Mikrokontroler dengan Penampil LED …………. 23Gambar 3.8. Diagram Alir ……………………………………………………………... 24Gambar 4.1. Grafik Pengujian Rangkaian Sensor ……………………………………… 28Gambar 4.2. Hardware Rangkaian Pengukur Kadar Alkohol …………………………. 29Gambar 4.3. Trafo 1 Ampere …………………………………………………………… 30Gambar 4.4. Rangkaian Sensor TGS 822 ………………………………………………. 30

  xiii xiv

  

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Pemberian nilai pada –RD dan –WR serta perubahan nilai pada –INTR … 10Tabel 3.1. Perbandingan nilai Rs/Ro dengan konsentrasi alcohol [6] ……………….. 25Tabel 4.1. Hasil Pengujian Rangkaian Sensor ………………………………………... 27Tabel 4.2. Hasil Pengujian Kadar Alkohol Tinggi Berbeda Waktu Sama 60 detik ….. 33Tabel 4.3. Hasil Pengujian Kadar Alkohol Tinggi Sama 3 cm Waktu Berbeda ……… 34Tabel 4.4. Hasil Pengujian Kadar Alkohol Tinggi Sama 3cm dan Waktu Sama 60 detik ……………………………………………………… 34Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kadar Alkohol pada Seven Segment dan LED ………….. 35Tabel 4.6. Hasil Pengujian Rangkaian Non Inverting Amplifier ……………………. 36Tabel 4.7. Perbandingan Tegangan Keluaran Pengujian dengan Perhitungan ……… 36Tabel 4.8. Hasil Pengujian ADC ……………………………………………………. 38Tabel 4.9. Pengujian Nyala LED ……………………………………………………. 42

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  1

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

  Di tengah kondisi pergaulan yang bebas saat ini, minuman beralkohol sudah

menjadi lazim dan diterima dalam pergaulan sosial. Penggunaan etanol atau alkohol

sebagai minuman sudah dikenal luas. Minuman beralkohol sebenarnya aman untuk

dikonsumsi jika kadar alkoholnya tidak melebihi batas ambang yang disyaratkan, namun

di masyarakat banyak beredar minuman beralkohol yang tidak mencantumkan kadar

alkohol yang terkandung dalam minuman tersebut sehingga tidak mengherankan

keracunan akut maupun kronis akibat etanol sering terjadi [1], bahkan seringkali menjadi

penyebab utama kecelakaan lalu lintas yang fatal [2].

  Berdasarkan hal di atas, penulis ingin membuat suatu sistem berbasis

mikrokontroler yang dapat menampilkan kadar alkohol pada minuman beralkohol

dengan cepat, akurat dan efisien, sehingga konsumen dapat mengetahui kadar alkohol

yang masih aman untuk dikonsumsi.

  Alkohol jelas banyak digunakan dalam industri minuman beralkohol, yaitu

minuman yang mengandung alkohol (etanol) yang dibuat secara fermentasi dari jenis

bahan baku nabati yang mengandung karbohidrat, misalnya: biji-bijian, buah-buahan,

nira dan sebagainya, atau yang dibuat dengan cara distilasi hasil fermentasi termasuk di

dalamnya adalah minuman keras klasifikasi A, B dan C. Menurut MENKES No.86/1977

itu, minuman beralkohol dibedakan menjadi 3 (tiga) golongan [3]:

  1. Golongan A dengan kadar alkohol 1-5% misalnya bir

  2. Golongan B dengan kadar alkohol 5-20% misalnya anggur 3. Golongan C dengan kadar alkohol 20-55% misalnya wiski dan brendi.

  Departemen kesehatan melakukan pengujian bagi minuman-minuman yang

beredar di masyarakat guna layak dikonsumsi bagi konsumen. Minuman alkohol ini diuji

kadar alkohol di laboratorium dan dimasukkan ke dalam kelas – kelas tertentu. Seiring

banyaknya minuman beralkohol yang memiliki kadar alkohol yang amat tinggi (melebihi

  2

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55%) dan tidak memiliki izin beredar maka BPOM (Badan Pengawas Obat dan

Makanan) melakukan operasi langsung ke lapangan [4]. Dalam melakukan operasi

minuman alkohol BPOM tidak bisa mengetahui langsung kadar alkohol yang terkandung

dalamnya. Minuman tersebut diuji di Laboratorium kemudian baru bisa diketahui apakah

minuman tersebut layak beredar atau tidak. Proses uji laboratorium membutuhkan waktu

dan biaya yang cukup besar, sehingga bagi para pedagang tidak bisa langsung

mengetahui apakah minuman yang dijual layak beredar atau tidak [5].

  Dalam penelitian ini dirancang suatu alat yang efektif dan efisien dalam

mengukur kadar alkohol pada minuman beralkohol, sehingga user bisa segera

mengetahui kadar alkohol dalam minuman beralkohol. Sistem yang akan dibuat ini dapat

mendeteksi kadar alkohol pada minuman, dengan mengubah data analog dari sensor

menjadi digital kemudian mentransmisikan data tersebut ke mikrokontroler dan

ditampilkan lewat seven segment sebagai penampil angka kadar alkohol dalam persen

dan LED sebagai penanda level kadar alkohol.

   Tujuan dan Manfaat Penelitian 1.2.

  Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan suatu sistem yang dapat mengukur dan

menampilkan kadar alkohol yang terkandung dalam minuman beralkohol dengan cepat

dan efisien dalam satuan persen.

  Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mencegah terjadinya keracunan alkohol

karena tidak mengetahui kandungan alkohol yang diminum terlalu tinggi, yang dapat

menyebabkan keracunan akut.

   Batasan Masalah 1.3.

  Batasan masalah dalam penelitian ini adalah: a. Sensor yang digunakan adalah sensor gas TGS822.

  b. Menggunakan pengondisi sinyal berupa rangkaian non inverting amplifier dengan menggunakan IC LM358.

  c. Menggunakan tipe ADC 0804 dengan mode kerja free running.

  d. Menggunakan mikrokontroler AT89S51.

  3

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

e. Penampil menggunakan 3 buah seven segment sebagai penampil angka 1 sampai

100 dalam satuan persen dan 10 buah LED sebagai penanda level.

  

f. Pembahasan hasil pengukuran kadar alkohol menggunakan perbandingan dengan

minuman beralkohol yang sudah diberi label.

   Metodologi Penelitian 1.4.

  Penulisan skripsi ini menggunakan metode:

  

a. Pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku-buku dan artikel sebagai

landasan teori serta jurnal-jurnal sebagai bahan pertimbangan alat dan bahan yang akan digunakan.

  

b. Perancangan sistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk mencari

bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor dan agar sesuai dengan kebutuhan user. Perancangan sistem hardware menggunakan sensor gas yang dapat mendeteksi alkohol dalam minuman, menggunakan rangkaian non inverting amplifier yang dapat menguatkan sinyal dari sensor, menggunakan ADC yang dapat mengubah sinyal masukan menjadi data digital, menggunakan mikrokontroler yang dapat mengolah data kemudian dapat ditampilkan dalam penampil. Perancangan sistem software menggunakan program yang dapat mengoperasikan mikrokontroler, sehingga data yang ditampilkan bisa sesuai dengan keinginan user.

  

c. Pembuatan sistem hardware dan software. Sesuai dengan perancangan rangkaian

sensor dapat mendeteksi kadar alkohol dalam minuman beralkohol. Data yang diperoleh dari sensor dapat diolah oleh mikrokontroler kemudian dapat ditampilkan.

  

d. Proses pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan cara menyediakan

minuman beralkohol atau alkohol yang sudah diketahui terlebih dahulu kadarnya alkoholnya, kemudian diuji pada sensor gas. Hasil pembacaan sensor gas yang telah diproses oleh mikrokontroler akan ditampilkan dalam bentuk angka pada seven segment dan jumlah level pada LED. Data yang sudah ditampilkan kemudian dicatat dan dianalisis.

  4

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

e. Analisa data. Analisa data dilakukan dengan membandingkan hasil pembacaan

kadar alkohol dari alat penampil kadar alkohol dengan alkohol yang kadar alkoholnya telah diuji dalam laboratorium atau kadar alkohol yang sudah tertera dalam kemasan minuman beralkohol.

  

f. Cara penafsiran. Cara penafsiran data dilakukan dengan melihat jumlah LED

yang menyala dari level 1 sampai dengan 10. Setiap 1 LED yang menyala mewakili 10% kadar alkohol yang sesuai dengan angka yang ditampilkan dalam seven segment.

g. Penyimpulan hasil percobaan. Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan menghitung presentase error yang terjadi.

  5

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II DASAR TEORI

2.1. Sensor Gas TGS 822 [6]

  Sudah bertahun-tahun di pasaran terdapat pengindera gas yang beredar, tetapi

dengan pengindera gas semikonduktor dari Jepang merk FIGARO dengan harga dan

kemudahannya untuk mendapatkannya, maka pengindera gas tersebut dipakai dalam

sistem penampil kadar alkohol. Di sini dapat dikemukakan bahwa pengindera gas

semacam itu dapat dianggap sebagai resistor NPC (Negatif Pollution Coefficient) dimana

semakin tinggi konsentrasi gas yang tidak diinginkan, semakin rendahlah hambatannya.

Berbagai macam pengindera gas yang beredar di pasaran, antara lain adalah TGS 822,

TGS 812 dan TGS 813. Ketiga tipe bereaksi terhadap senyawa halogen, alkohol, eter,

keton, ester, propana, metana, butana, bensin, dan berbagai senyawa zat lemas organik

bentuk gas seperti amoniak, LPG, karbon monoksida dan sebagainya. Beda antara ketiga

jenis sensor tersebut terletak pada kepekaan yang berlainan bagi beberapa gas tertentu.

Misalnya TGS 822 sangat peka terhadap amoniak, alkohol, benzena, TGS 812 sangat

peka terhadap amoniak, karbon monoksida dan TGS 813 sangat peka terhadap metana,

propana dan butana.

Gambar 2.1. Sensor TGS 822 [6] Besarnya hambatan yang berada dalam kemasan TGS tergantung dari pada

  tegangan catu, hambatan beban dan pengukuran tegangan VRL.

  6

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2.2. Rangkaian sensor TGS 822 [6] Dari rangkaian pada gambar 2.2 maka dapat dirumuskan sebagai berikut:

  =

  1 R (2.1)

−

dengan :

  Vc = Tegangan input sensor, Volt

  VRL = Tegangan output sensor, Volt Rs = Tahanan sensor, Ohm RL = Tahanan beban, Ohm Sedangkan disipasi daya pada elektroda sensor (PS) dirumuskan sebagai berikut :

  .

  = (2.2)

  ( ) Dengan demikian, jika tegangan catu tetap, nilai hambatan beban juga tetap,

sedangkan tegangan output yang semakin besar yang diakibatkan semakin tingginya

konsentrasi gas, maka Rs akan semakin mengecil. Atau boleh dikatakan besarnya Rs

berbanding terbalik dengan tegangan VRL.

Gambar 2.3 merupakan karakteristik sensitivitas sensor gas, semua data yang disajikan berada pada kondisi uji standar.

  Dengan: Rs = Tahanan sensor dalam berbagai macam gas Ro = Tahanan sensor dalam 300 ppm etanol

  7

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2.3. Karakteristik Sensitivitas Sensor Gas [6] Elemen penginderaan sensor gas FIGARO adalah timah dioksida (SnO2)

  

semikonduktor yang memiliki konduktivitas rendah di udara bersih. Dengan adanya gas

terdeteksi, konduktivitas sensor meningkat tergantung pada konsentrasi gas di udara.

Sebuah rangkaian listrik sederhana dapat mengkonversi perubahan konduktivitas untuk

menghasilkan sinyal output yang sesuai dengan konsentrasi gas.

  TGS 822 memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap uap pelarut organik serta uap

air. Sensor TGS 822 juga memiliki kepekaan terhadap berbagai gas yang mudah terbakar

seperti karbon monoksida. Bahan dasarnya terbuat dari keramik yang sangat tahan panas

hingga 200°C.

  Angka kadar alkohol pada cairan menunjukkan perbandingannya dengan air. Pada

saat ini, kadar etanol paling tinggi yang ada di pasaran adalah 96% untuk konsentrasi

teknis. Ada banyak cara untuk mengukur kadar etanol dan setiap metode pengukuran

memiliki keunggulan dan kekurangannya masing-masing. Beberapa metode itu adalah

analisis menggunakan GC (Gas Chromatography), analisis dengan HPLC (High

Performance Liquid Chromatography ), metode enzim, dan metode dengan menggunakan

hidrometer alkohol. Dalam tugas akhir ini digunakan metode pengukuran kadar alkohol

berdasarkan banyaknya alkohol yang menguap dengan menggunakan sensor TGS 822.

Elemen sensor TGS 822 terdiri atas semikonduktor oksida logam (MOS) yang dilapisi

oleh substrat alumina dari chip sensor yang digabungkan dengan pemanas. Dalam

  8

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

mendeteksi suatu gas, konduktivitas sensor semakin naik sebanding terhadap konsentrasi

gas di udara. Rangkaian listrik yang sederhana dapat mengubah perubahan konduktivitas

menjadi sinyal keluaran yang dapat disamakan dengan konsentrasi gas. Mengacu

terhadap chip sensor yang kecil, TGS 822 membutuhkan tegangan heater sebesar 5 Volt.

  

Tegangan heater dipakai untuk menjaga heater dalam suhu tertentu agar didapat hasil

yang optimal dalam melakukan deteksi. Sensor ini dapat diaplikasikan pada pengujian

alkohol, pendeteksi uap air larutan organik, dan pendeteksi larutan pada pabrik dan

industri semikonduktor. Sensor TGS 822 digunakan untuk menangkap kandungan uap

alkohol yang menguap dari cairan yang akan dideteksi. Semakin banyak kandungan uap

air etanol yang terdeteksi maka tahanan sensor (RS) akan menjadi semakin kecil.

Tahanan sensor (RS) yang semakin kecil mengakibatkan tegangan keluaran sensor

menjadi semakin besar sehingga sensor menjadi panas.

  Untuk prinsip kerja, sensor membutuhkan tegangan input (VC) dan tegangan

heater (VH), jika sensor diletakkan pada udara bersih, maka tahanan sensor RS akan naik

secara cepat sehingga tegangan yang melintasi tahanan beban (RL) akan turun secara

cepat dan dapat naik secara cepat pula bila nilai RS turun, kondisi ini disebut initial

action . Pada saat ada uap alkohol yang masuk ke dalam sensor, nilai tahanan sensor (RS)

akan turun sesuai dengan besarnya konsentrasi uap alkohol di udara pada saat itu.

  

Penurunan nilai RS ini akan menyebabkan tegangan pada RL atau VRL naik. Keluaran

tegangan pada VRL inilah yang menjadi acuan pengukuran kadar alkohol, dengan

mengetahui nilai beda tegangan pada tiap – tiap larutan alkohol maka akan diketahui

kadar alkohol yang terkandung dalam minuman.

2.2. Pengondisi Sinyal [7]

  Non inverting amplifier merupakan suatu penguat yang tegangan keluarannya

atau Vo mempunyai polaritas yang sama dengan tegangan masukan atau Vi. Rangkaian

penguat tak membalik ditunjukkan pada Gambar 2.4.

  Arus i mengalir ke Ri karena impedansi masukan opamp sangat besar sehingga

tidak ada arus yang mengalir pada kedua terminal masukannya. Tegangan pada Ri sama

dengan Vi karena perbedaan tegangan pada kedua terminal masukannya mendekati 0 V.

  = (2.3)

  9

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2.4. Penguat tak membalik [7] Tegangan pada R dapat dinyatakan sebagai:

  f = . = (2.4)

  Tegangan keluaran Vo didapat dengan menambahkan tegangan pada Ri yaitu Vi dengan tegangan pada Rf yaitu V .

  Rf

• =

  (2.5) = 1 + (2.6)

2.3. Konverter Analog ke Digital [8]

  ADC pada rancangan ini digunakan untuk mengubah masukan analog keluaran

sensor suhu yang sudah dikuatkan menjadi data digital 8 bit. Tipe ADC yang digunakan

adalah ADC 0804 pada mode kerja free running. Rangkaian free running ADC 0804

ditunjukkan pada Gambar 2.5.

  Untuk membuat mode kerja ADC 0804 menjadi free running, maka harus

diketahui bagaimana urutan pemberian nilai pada -RD dan -WR serta perubahan nilai

pada -INTR. Urutan pemberian nilai pada -RD, -WR perubahan nilai pada -INTR

ditunjukkan pada Tabel 2.1.

  Mode kerja free running ADC diperoleh jika -RD dan -CS dihubungkan ke

ground agar selalu mendapat logika 0 sehingga ADC akan selalu aktif dan siap

memberikan data. Pin -WR dan -INTR dijadikan satu karena perubahan -INTR sama

1 R1 10k

• +IN

• -IN

  19

  20

  4

  5

  1

  2

  3

  A GN D

  VREF/2 GN D DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 CLKR

  VCC/VREF CLKIN

  INTR

CS

RD

WR gnd supply 1

  C1 150pF output adc

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8 supply 2

  1 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  18

  17

  16

  15

  

dengan perubahan logika pada -WR, sehingga pemberian logika pada -WR dilakukan

secara otomatis oleh keluaran –INTR.

Gambar 2.5. Rangkaian ADC [8]Tabel 2.1. Pemberian nilai pada -RD dan -WR serta perubahan nilai pada –INTR [8]

  Langkah

  1

  2

  1

  1 Mode kerja free running ADC diperoleh jika -RD dan -CS dihubungkan ke

ground agar selalu mendapat logika 0 sehingga ADC akan selalu aktif dan siap

memberikan data. Pin -WR dan -INTR dijadikan satu karena perubahan -INTR sama

dengan perubahan logika pada -WR, sehingga pemberian logika pada -WR dilakukan

secara otomatis oleh keluaran –INTR.

Nilai tegangan masukan (Vx) dari sebuah adc secara umum dapat dirumuskan sebagai

berikut:

  = ( 1. 2 + 2. 2 + ⋯

  1 U4 ADC0804

  6

  7

  8

  9

  1

  11

  12

  13

  14

  10

INTR WR RD

• . 2 ) (2.7) =

  (2.8) v cc

  11

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

dengan: Vx = tegangan masukan Vref = tegangan referensi Vin max = tegangan maksimal yang masuk ke ADC

  Resolusi dari sebuah ADC secara umum dapat dirumuskan dalam persamaan (2.9).

  = . 2 (2.9) dengan: ΔV = resolusi Vref = tegangan referensi n = jumlah bit

  Untuk mendapatkan beda tegangan tiap bit dapat menggunakan persamaan (2.10).

  ( ) ( ) = (2.10) dengan:

  (+) Vref = tegangan masukan positif

  (-) Vref = tegangan masukan negatif n = jumlah bit