DETEKSI GAS BERBAHAYA CO, CO2, NO X DENGAN … · Gas CO2 pada konsentrasi tertentu dapat membuat pusing, ... Cara kerja sensor ini adalah dengan menggunakan dua buah sumber tegangan,

DETEKSI GAS BERBAHAYA CO, CO2, NOX DENGAN PENAMPIL DOT

MATRIX DAN LEVEL BAHAYA SERTA BESARNYA

Yonny Wicaksono 6407030015

Andi Suismono 6407030028

ABSTRAK

Alat deteksi gas berbahaya seperti gas CO, CO2 dan NOx biasanya terdapat pada jalan-jalan umum, karena

terdapat banyak sumber dari polusi udara seperti asap kendaraan bermotor yang dapat mengganggu kesehatan.

Tetapi tidak hanya dijalan umum saja terdapat gas-gas berbahaya seperti gas CO, CO2 dan NOx. Di dalam ruang-

ruang rumah atau pabrik juga terdapat gas-gas tersebut yang akan membahayakan penghuni rumah atau para pekerja

pabrik.

Bila alat ini diaktifkan maka sensor akan mensensor gas yang ada dalam ruangan. Hasil dari sensor ini akan

ditampilkan kedalam dotmatrik berupa besar dari konsentrasi gas yang ada dalam ruangan. Jika konsentrasi melebihi

ambang batas yang di tentukan maka lampu indikator akan menyala merah sehingga dapat menjadi peringatan awal

yang menentukan bahwa ruangan tersebut berbahaya bagi manusia. Metode yang digunakan untuk memproses

masukan dari sensor agar dapat tercapainya dalam tujuan mendeteksi gas berbahaya CO, CO2 dan NOx dengan

tampilan dotmatrik dan level bahaya yaitu menggunakan program assembly. Kemampuan dari sensor ini dapat

mendeteksi gas CO sampai 300 ppm, gas CO2 sampai dengan 10000 ppm dan Gas NOx sampai 1 ppm.

Kata kunci: Mikrokontroler AT89S51, Dotmatrik, Sensor TGS 4161, Sensor TGS 2201

ABSTRAK

Hazardous gas detection devices such as gas CO, CO2 and NOx are usually found on the public roads,

because there are many sources of air pollution such as smoke in motor vehicles can damage the health. But not

only the public street alone there were dangerous gases such as CO gas, CO2 and NOx. In the halls of the house or

factory, there are gases that would endanger the residents of the house or factory workers.

In this study developed a tool that can detect hazardous gases which resides in the room, using the work of

the Microcontroller AT89S51. To realize that TGS 2201 sensors used for sensing gases CO, and NOx and TGS 4161

for CO2. Gas concentrations can be seen in the dot matrix, while the level of danger on the indicator.

When the tool is activated it will censor the gas sensor is in the room. Results from these sensors will be

shown into a large dotmatrik of gas concentration in the room. If the concentration exceeds the threshold set so that

the indicator lights red so it can be a decisive early warning that the room is harmful to humans. The method used

to process input from sensors that can detect the achievement of the objectives hazardous gases CO, CO2 and NOx

with dotmatrik appearance and level of danger that is using the assembly program. The ability of these sensors can

detect gases to 300 ppm of CO, CO2 up to 10,000 ppm and NOx gas to 1 ppm

Keywords: Microcontroller AT89S51, Dotmatrik, Sensor TGS 4161, Sensor TGS 2201

PENDAHULUAN

Ada banyak kandungan gas yang ada dalam

udara, dan tidak semua yang ada di udara boleh

dihirup oleh tubuh. Jika udara yang dihirup tercemar

dengan gas CO, CO2, dan NOx maka udara tersebut

dapat meracuni tubuh. Gas CO bisa membuat sesak

nafas, hal ini dikarenakan oksigen yang seharusnya

dialirkan oleh hemoglobin ke seluruh tubuh tidak

dapat dialirkan karena hemoglobin yang seharusnya

mengikat oksigen dan dialirkan ke seluruh tubuh

menjadi mengikat CO karena zat hemoglobin lebih

mudah mengikat CO dari pada oksigen. Gas CO2

pada konsentrasi tertentu dapat membuat pusing,

sedangkan gas NOx dapat merusak paru-paru.

Dengan berkembangnya industri maka

semakin banyak gas-gas berbahaya yang dihasilkan

sehingga dapat mengancam kesehatan tubuh. Gas-gas

tersebut akan mencemari udara yang ada di

lingkungan sehingga tanpa sadar akan terhirup dan

masuk ke dalam tubuh, kemudian secara bertahap

tubuh akan merasakan dampaknya. Akan lebih

berbahaya lagi jika gas-gas tersebut terkonsentrasi di

dalam suatu ruangan, karena kemungkinan jumlah

udara yang dihirup akan lebih banyak dan tubuh akan

lebih cepat merasakan dampaknya.

tidak dapat dilihat, oleh karena itu manusia tidak

akan dapat mengetahui jika ada gas

disekitarnya. Manusia baru bisa tahu jika sudah

merasakan d

TEORI PENUNJANG

2.1

mengetahui besarnya kandungan gas CO, CO

NO

memberi tanda jika ruangan berbahaya karena terlalu

banyak kandungan gas CO, CO

di dalam ruangan sehingga manusia dapat

mengetahui apakah ruangan yang akan digunakan

mengandung gas CO, CO

berbahaya atau tidak. Karena alat ini hanya

mendeteksi gas CO, CO

menutup kemungkinan jika ada gas berbahaya lain

yang ada dalam ruangan tidak dapat terdeteksi dan

alat ini tidak akan memberi tanda bahaya.

yang akan mendukung seluruh kegiatan pembuatan

alat pendeteksi gas CO, CO

alat ini karena sensor yang menjadi alat penangkap

data dari luar, tanpa sensor alat ini tidak akan bisa

mendeteksi gas yang ada. Sensor yang digunakan

adalah sensor kimia yaitu sensor yang me

kandungan gas yang ada pada ruangan.

2.2

maupun berwarna. Paparan karbon monoksida dapat

mengakibatkan keracunan sistem saraf pusat dan

jantung. Karbon monoksida juga memiliki efek

buruk ba

keracunan ringan meliputi sakit kepala dan mual

mual pada konsentrasi kurang dari 100 ppm.

Konsentrasi sebesar 667 ppm dapat menyebabkan

50% hemoglobin tubuh berubah menjadi

karboksihemoglobin

tidak efektif dalam menghantarkan oksigen, sehingga

beberapa bagian tubuh tidak mendapatkan oksigen




merasakan d

TEORI PENUNJANG

2.1


NO


















2.2




buruk ba





karboksihemoglobin






merasakan d

TEORI PENUNJANG

2.1


NO


















2.2




buruk ba





karboksihemoglobin






merasakan d

TEORI PENUNJANG

2.1


NOx


















2.2




buruk ba





karboksihemoglobin






merasakan d

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum

Alat pendeteksi gas CO, CO


x











.



Sensor merupakan alat yang sangat penting bagi






Sensor Gas CO




buruk ba





karboksihemoglobin






merasakan d

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum



yang ada di dalam ruangan. Alat ini juga akan











. Pada bab ini di jelaskan tentang teori penunjang









Sensor Gas CO




buruk ba





karboksihemoglobin






merasakan d

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum














Pada bab ini di jelaskan tentang teori penunjang









Sensor Gas CO




buruk ba





karboksihemoglobin






merasakan d

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum























Sensor Gas CO




buruk ba





karboksihemoglobin



Gas CO, CO2




merasakan d

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum























Sensor Gas CO

Karbon monoksida beracun dan tidak berbau




buruk bagi bayi dan wanita hamil. Gejala dari





karboksihemoglobin



Gas CO, CO2




merasakan d

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum























Sensor Gas CO





gi bayi dan wanita hamil. Gejala dari





karboksihemoglobin



Gas CO, CO2




merasakan d

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum























Sensor Gas CO










karboksihemoglobin



Gas CO, CO2




merasakan dampaknya.

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum























Sensor Gas CO










karboksihemoglobin



Gas CO, CO2




ampaknya.

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum























Sensor Gas CO










karboksihemoglobin



Gas CO, CO2




ampaknya.

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum























Sensor Gas CO










karboksihemoglobin



Gas CO, CO2




ampaknya.

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum























Sensor Gas CO










karboksihemoglobin



Gas CO, CO2




ampaknya.

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum

















•

•

•

•

•

•

•

•

•







Sensor Gas CO










karboksihemoglobin



Gas CO, CO2




ampaknya.

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum

















•

•

•

•

•

•

•

•

•







Sensor Gas CO










karboksihemoglobin



Gas CO, CO2




ampaknya.

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum























Sensor Gas CO










karboksihemoglobin



Gas CO, CO2




ampaknya.

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum


































Gas CO, CO2




ampaknya.

TEORI PENUNJANG

Tinjauan Umum

















Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx

Mikrokontroler AT89S51

Perangkat lunak

Dot Matrix

ADC 8080

Lampu

Relay
















(HbCO). Karboksihemoglobin



Gas CO, CO2, tidak dapat dilihat, oleh karena itu manusia tidak



ampaknya.

TEORI PENUNJANG

















Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

Dot Matrix

ADC 8080

Lampu

Relay



















, dan NO




















Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

Dot Matrix

ADC 8080

Lampu

Relay



















dan NO











mengandung gas CO, CO2,


mendeteksi gas CO, CO2,







Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

Dot Matrix

ADC 8080

Lampu

Relay



















dan NO











2,


2,






alat pendeteksi gas CO, CO2,

Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

Dot Matrix

ADC 8080

Lampu

Relay



















dan NO











dan NO


2, dan NO






2, dan NO

Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

Dot Matrix

ADC 8080

Lampu

Relay



















dan NO











dan NO


dan NO






dan NO

Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

Dot Matrix

ADC 8080

Lampu indikator



















dan NO











dan NO


dan NO






dan NO

Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

Dot Matrix

ADC 8080

indikator



















dan NO








banyak kandungan gas CO, CO2,



dan NO


dan NO






dan NO

Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

Dot Matrix

ADC 8080

indikator



















dan NOx








2,



dan NO


dan NO






dan NO

Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

Dot Matrix

ADC 8080

indikator






















Alat pendeteksi gas CO, CO2,




2, dan NO



dan NO


dan NO






dan NO

Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

indikator



















tidak berbau dan




2,




dan NO



dan NOx


dan NO






dan NO

Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

indikator



















tidak berbau dan




2, dan NO




dan NO



x


dan NO






dan NOx

Sensor gas CO

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

indikator



















tidak berbau dan




dan NO




dan NO




dan NOx






x antara lain :

Sensor gas CO2

Sensor gas NOx


Perangkat lunak

indikator



















tidak berbau dan


akan dapat mengetahui jika ada gas-


dan NO




dan NO



atau tidak dan







antara lain :


indikator


















tidak berbau dan


-gas tersebut


dan NO




dan NO



atau tidak dan







antara lain :



















tidak berbau dan


gas tersebut


dan NO




dan NO



atau tidak dan


maka tidak






antara lain :



















tidak berbau dan


gas tersebut


dan NO




dan NOx



atau tidak dan


maka tidak





antara lain :



















tidak berbau dan


gas tersebut


dan NO




yang ada



atau tidak dan


maka tidak





antara lain :



















tidak berbau dan


gas tersebut


dan NOx




yang ada



atau tidak dan


maka tidak





antara lain :






adalah sensor kimia yaitu sensor yang mendeteksi













tidak berbau dan


gas tersebut





yang ada



atau tidak dan


maka tidak





antara lain :






ndeteksi













tidak berbau dan


gas tersebut


dapat

mengetahui besarnya kandungan gas CO, CO2,



yang ada



atau tidak dan


maka tidak





antara lain :






ndeteksi













tidak berbau dan


gas tersebut


dapat

2,



yang ada



atau tidak dan


maka tidak





antara lain :





ndeteksi




jantung. Karbon monoksida juga memiliki efek-efek









tidak berbau dan


gas tersebut


dapat

2, dan



yang ada



atau tidak dan


maka tidak





antara lain :





ndeteksi




efek









tidak berbau dan


gas tersebut


dapat

dan



yang ada



atau tidak dan


maka tidak









ndeteksi




efek









tidak berbau dan


gas tersebut


dapat

dan



yang ada



atau tidak dan


maka tidak









ndeteksi




efek


keracunan ringan meliputi sakit kepala dan mual-







tidak berbau dan


gas tersebut


dapat

dan



yang ada



atau tidak dan


maka tidak









ndeteksi




efek


-







yang cuk

ini dapat membahayakan jiwa. Amerika Serikta,

membatasi paparan di tempat kerja sebesar 50 ppm.

Untuk mengetahui gambar partikel gas karbon

monoksida

jangka waktu pendek di atmosfer. CO antropogenik

dari emisi automobil dan industri memberikan

kontribusi pada

global

bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan

rasio NO

NO yang tersedia untuk bereaksi dengan

Karbon monoksida juga merupakan konstituen dari

asap rokok. Gambar 2.2 menunjukkan daerah karbon

monoksida di atmosfer.

TGS 2201. Cara kerja sensor ini adalah dengan

menggunakan dua buah sumber tegangan, yaitu

sumber tegangan DCsebesar 7 volt untuk tegangan

heater dan tegangan DC sebesar 12 Volt untuk

tegangan sirkuit. Tegangan he

memanaskan pemanas untuk mengaktifkan element

sensor yang sensitif terhadap gas CO pada temperatur

yang optimal untuk pensensoran. Tegangan cirkuit

digunakan untuk mengukur tegangan keluaran sensor

1 dan tegangan keluaran sensor 2, den

menggunakan hambatan 1 dan hambatan 2 yang

yang cuk




monoksida



kontribusi pada

global

bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan

rasio NO
















yang cuk




monoksida



kontribusi pada

global

bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan

rasio NO
















yang cuk




monoksida



kontribusi pada

global

bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan

rasio NO
















yang cuk




monoksida



kontribusi pada

global

bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan

rasio NO
















yang cuk




monoksida



kontribusi pada

global. Di daerah perkotaan, karbon monoksida,

bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan

rasio NO
















yang cuk




monoksida



kontribusi pada

. Di daerah perkotaan, karbon monoksida,

bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan

rasio NO





Gambar 2.2 Karbon Monoksida Global












yang cuk




monoksida



kontribusi pada


bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan

rasio NO

















yang cukup. Sebagai akibatnya, paparan pada tingkat




monoksida

Konsentrasi karbon monoksida memiliki



kontribusi pada


bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan

rasio NO2






Untuk mendeteksi gas CO digunakan sensor












up. Sebagai akibatnya, paparan pada tingkat




monoksida




kontribusi pada


bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan

terhadap NO, sehingga mengurangi jumlah






















dapat dilihat pada Gambar 2.1




kontribusi pada


bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan
























Gambar 2.1 Gas Karbon




kontribusi pada


bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan




























kontribusi pada


bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan




























kontribusi pada


bersama dengan

meghasilkan radikal

bereaksi dengan




























kontribusi pada


bersama dengan aldehida

meghasilkan radikal

bereaksi dengan




























efek rumah kaca


aldehida

meghasilkan radikal

bereaksi dengan nitrogen oksida




























efek rumah kaca


aldehida

meghasilkan radikal

nitrogen oksida




























efek rumah kaca


aldehida

meghasilkan radikal

nitrogen oksida




























efek rumah kaca


aldehida

meghasilkan radikal

nitrogen oksida




























efek rumah kaca


aldehida

meghasilkan radikal

nitrogen oksida




























efek rumah kaca


aldehida

peroksi

nitrogen oksida




























efek rumah kaca


aldehida, bereaksi secara fotoki

peroksi

nitrogen oksida



























efek rumah kaca


, bereaksi secara fotoki

peroksi

nitrogen oksida



























efek rumah kaca



peroksi

nitrogen oksida



























efek rumah kaca



peroksi

nitrogen oksida



























efek rumah kaca



peroksi

nitrogen oksida



























efek rumah kaca



peroksi. Radikal peroksi

nitrogen oksida











tegangan sirkuit. Tegangan heater digunakan untuk
















efek rumah kaca



. Radikal peroksi

nitrogen oksida











ater digunakan untuk
















efek rumah kaca



. Radikal peroksi

nitrogen oksida



























efek rumah kaca



. Radikal peroksi

nitrogen oksida dan meningkatkan



























efek rumah kaca



. Radikal peroksi

dan meningkatkan



























efek rumah kaca



. Radikal peroksi

dan meningkatkan























Gambar 2.1 Gas Karbon Monoksida




efek rumah kaca dan



. Radikal peroksi

dan meningkatkan























Monoksida




dan



. Radikal peroksi

dan meningkatkan























Monoksida




dan



. Radikal peroksi

dan meningkatkan























Monoksida




dan



. Radikal peroksi

dan meningkatkan






















Monoksida




pemanasan



. Radikal peroksi

dan meningkatkan






















Monoksida




pemanasan



. Radikal peroksi

dan meningkatkan






















Monoksida




pemanasan



. Radikal peroksi

dan meningkatkan






















Monoksida




pemanasan



. Radikal peroksi

dan meningkatkan






















Monoksida




pemanasan



. Radikal peroksi

dan meningkatkan


NO yang tersedia untuk bereaksi dengan oz



















Monoksida




pemanasan


, bereaksi secara fotokimia,

. Radikal peroksi

dan meningkatkan


oz






















pemanasan


mia,

. Radikal peroksi

dan meningkatkan


ozon













1 dan tegangan keluaran sensor 2, dengan









pemanasan


mia,

. Radikal peroksi

dan meningkatkan


on













gan









pemanasan


mia,

. Radikal peroksi

dan meningkatkan


on.













gan









pemanasan


mia,

. Radikal peroksi

dan meningkatkan


.













gan



dipasang diluar sensor. Sensor ini dapat mendeteksi

gas CO dari10 ppm sampai dengan 100 ppm.[5] Hal

ini ditunjukkan pada Gambar 2.3

Gambar 2.3 Grafik Karakteristik Sensor Gas CO

Rangkaian dari sensor TGS 2201

ditunjukkan pada Gambar 2.4

Gambar 2.4 Rangkaian Sensor Gas TGS 2201

Bentuk nyata dari sensor TGS 2201

ditunjukkan pada Gambar 2.5

Gambar 2.5 Bentuk Nyata Sensor TGS 2201

2.3 Sensor Gas CO2

Karbon dioksida adalah gas yang tidak

berwarna dan tidak berbau. Karbon dioksida beracun

kepada jantung dan menyebabkan menurunnya gaya

kontraktil. Pada konsentrasi tiga persen berdasarkan

volume di udara, ia bersifat narkotik ringan dan

menyebabkan peningkatan tekanan darah dan denyut

nadi, dan menyebabkan penurunan daya dengar. Pada

konsentrasi sekitar lima persen berdasarkan volume,

ia menyebabkan stimulasi pusat pernapasan, pusing-

pusing, kebingungan, dan kesulitan pernapasan yang

diikuti sakit kepala dan sesak napas. Pada konsentrasi

delapan persen, ia menyebabkan sakit kepala,

keringatan, penglihatan buram, tremor, dan

kehilangan kesadaran setelah paparan selama lima

sampai sepuluh menit. [7]

Karbon dioksida atau zat asam arang adalah

sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua

atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan

sebuah atom karbon. Ia berbentuk gas pada

keadaan temperatur dan tekanan standar dan hadir

di atmosfer bumi. Rata-rata konsentrasi karbon

dioksida di atmosfer bumi kira-kira

387 ppm berdasarkan volume, walaupun jumlah ini

bisa bervariasi tergantung pada lokasi dan waktu.

Karbon dioksida adalah gas rumah kaca yang penting

karena ia menyerap gelombang inframerah dengan

kuat. Gambar 2.6 menunjukkan struktur molekul dari

carbon mdioksida.

Gambar 2.6 Carbon Dioksida

Pada konsentrasi delapan persen, ia

menyebabkan sakit kepala, keringatan, penglihatan

buram, tremor, dan kehilangan kesadaran setelah

paparan selama lima sampai sepuluh menit. Oleh

karena bahaya kesehatan yang diasosiasikan dengan

paparan karbon dioksida, Administrasi Kesehatan

dan Keselamatan Kerja Amerika Serikat menyatakan

bahwa paparan rata-rata untuk orang dewasa yang

sehat selama waktu kerja 8 jam sehari tidak boleh

melebihi 5.000 ppm (0,5%). Batas aman maksimum

untuk balita, anak-anak, orang tua, dan individu

dengan masalah kesehatan kardiopulmonari (jatung

dan paru-paru) secara signifikan lebih kecil. Gambar

2.7 menunjukkan pengaruh karbon dionoksida dalam

tubuh.

Gambar 2.7 Pengaruh Karbon Dioksida

Setipa tahun jumlah karbon monoksida yang

ada di bumi selalu meningkat, hal ini di buktikan oleh

penelitian dari lembaga NOAA(National Oceanic

and Atmospheric Administration)[7].Hal

penelitiannya ditunjukkan pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Kenaikan Konsentrasi Carbon

Dioksida

Sensor yang dipakai untuk mendeteksi gas

karbon dioksida adalah sensor TGS4161. Pada sensor

ini elemen sensor yang sensitif terhadap gas CO2

terdiri dari elektrolit padat yang terbentuk antara dua

elektroda, bersama dengan cetakan substrat pemanas

(RuO2). Dengan memantau perubahan gaya gerak

listrik (EMF) yang dihasilkan antara dua elektroda,

sehingga dimungkinkan untuk mengukur konsentrasi

gas CO2. Bagian atas sensor berisi adsorben (zeolit)

yang bertujuan untuk mengurangi pengaruh

gangguan gas. Untuk mengetahui bentuk nyata dari

TGS4161 ditunjukkan pada Gambar 2.9

Gambar 2.9 Sensor TGS4161

Sensor TGS4161 memerlukan masukan

tegangan (VH) pemanas. Tegangan pemanas

diterapkan pada pemanas terintegrasi untuk

mempertahankan elemen penginderaan pada suhu

tertentu yang optimal untuk mensensor. Gaya gerak

listrik (EMF) dari sensor harus diukur dengan

menggunakan impedansi tinggi). Karena jenis

elektrolit padat sensor berfungsi sebagai semacam

baterai, nilai EMF itu sendiri akan naik menggunakan

rangkaian pengukuran dasar. Namun, perubahan nilai

EMF (∆EMF) memperlihatkan hubungan yang stabil

dengan perubahan konsentrasi CO2. Sensor TGS

4161 dapat mendeteksi gac CO2 dari 350 ppm

sampai dengan 10000 ppm. Hal ini ditunjukkan pada

gambar grafik 2.10

Gambar 2.10 Karakteristik Sensor TGS 4161

Pada Gambar 2.11 diperlihatkan rangkaian

dari sensor TGS4161.

.

Gambar 2.11 Rangkaian Sensor TGS4161

2.4 Sensor Gas NOx

NOx bereaksi dengan amonia, uap air, dan

lainnya untuk membentuk asam senyawa uap dan

partikel terkait. Partikel kecil dapat menembus ke

dalam jaringan paru-paru sehingga menyebabkan

kerusakan dan kerusakan itu, menyebabkan kematian

prematur dalam kasus ekstrim. Inhalasi dari partikel

dapat menyebabkan penyakit pernapasan seperti

emphysema, bronkitis juga dapat memperburuk

penyakit jantung yang sudah ada. [7]

Untuk mensensor gas NOx menggunakan

sensor TGS2201. Sensor ini merupakan dual sensor

element , yang berarti sensor ini mampu mensensor

dua jenis gas yang berbeda, yaitu gas gas CO dan

NOx. Cara kerja sensor ini sama dengan cara kerja

sensor untuk mensensor gas NOx sama dengan cara

kerja sensor ini untuk mensensor gas CO. Yaitu

membutuhkan dua tegangan inputan yaitu tegangan

heater dan tegangan cirkuit. Perbedaannya terdapat

dalam kemampuan dalam mengukur konsentrasi gas

yang ada. Sensor ini dapat mensesnsor konsentrasi

gas NOx dari 0 sampai 1 ppm. hal ini terlihat pada

gambar grafik 2.12

Gambar 2.12 Karakteristik Pengukuran Gas NO2

2.5 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroller AT89S51 adalah suatu alat

atau komponen pengontrol yang berukuran kecil.

Untuk dapat bekerja mikrokontroler membutuhkan

perangkat pendukung yang dapat berupa RAM,

ROM, dan I/O.[3]

Bila suatu mikroprosesor dikombinasikan

dengan I/O dan memori (RAM/ROM), akan

dihasilkan sebuah mikrokomputer. Kombinasi

tersebut apabila dilakukan pada level chip, akan

dihasilkan mikrokontroller. Untuk tempat

penyimpanan program, mikrokontroller

menggunakan EPROM

Mikrokontroller AT89S51 memiliki

EEPROM (Eraseable Electronic Programmable Read

Only Memory) yaitu ROM yang dapat diprogram dan

dihapus.[1]

Mikrokontroller AT89S51 memiliki

kelebihandan keistimewaan sebagai berikut:

1. RAM (Random Acces Memory) internal 128

byte (on chip)

2. Dua buah timer/ counter 16 bit

3. Empat buah programmable Port I/O, masing-

masing terdiri dari 8 buah jalur I/O

4. Kecepatan pelaksanaan instruksi per siklus 1

mikrodetik pada frekuensi clock 12 MHz

5. Kemampuan melaksanakan operasi perkalian,

pembagian dan operasi boelan (bit)

6. Lima jalur interupsi (2 jalur interupsi eksternal, 3

jalur interupsi internal)

Gambar 2.14 Konfigurasi Pin Mikrokontroler

AT89S51

2.6 Perangkat Lunak

Dalam pembuatan alat diperlukan perangkat

lunak atau software untuk mengatur dan menjalankan

alat. Dalam pembuatan alat ini digunakan bahasa

assembly, karena dalam pembuatan programnya lebih

mendetail dan lebih teliti.

2.6.1. Pemograman bahasa assembly

Bahasa Assembly adalah bahasa

pemrograman tingkat rendah. Dalam pemrograman

komputer dikenal dua jenis tingkatan bahasa, jenis

yang pertama adalah bahasa pemrograman tingkat

tinggi (high level language) dan jenis yang kedua

adalah bahasa pemrograman tingkat rendah (low level

language).

• Bahasa pemrograman tingkat tinggi lebih

berorientasi kepada manusia yaitu bagaimana

agar pernyataan-pernyataan yang ada dalam

program mudah ditulis dan dimengerti oleh

manusia. Sedangkan bahasa tingkat rendah lebih

berorientasi ke mesin, yaitu bagaimana agar

komputer dapat langsung mengintepretasikan

pernyataan-pernyataan program.

• Kelebihan Bahasa Assembly:

1. Ketika dicompile lebih kecil ukuran

2. Lebih efisien/hemat memori

3. Lebih cepat dieksekusi

• Kesulitan Bahasa Assembly:

Dalam melakukan suatu pekerjaan, baris

program relatif lebih panjang dibanding bahasa

tingkat tinggi. Relatif lebih sulit untuk dipahami

terutama jika jumlah baris sudah terlalu banyak

lebih sulit dalam melakukan pekerjaan rumit,

misalnya operasi matematis

2.7 Dot Matrix

Dot matrik adalah sebuah papan yang berisi

lampu led yang disusun berdasarkan urutan matrik.

Sehingga mudah dalam penyalaannya, dan tidak

memerlukan banyak saklar. untuk menghidupkan

satu lampu pada dot matrik harus diketahui

koordinatnya pada baris dan kolom ke berapa lampu

led berada, dengan hanya memberikan tegangan pada

pin baris dan netral pada kolom lampu akan menyala.

Gambar nyata dari dot matrik terdapat pada Gambar

2.20

Gambar 2.20 Dot Matrik

2.8 ADC 0808

ADC adalah komponen elektronika yang

berfungsi mengubah data analog menjadi data digital.

Komponen ini harus ada bila mikrokontroler

dihubungkan ke dalam sebuah sensor, seperti sensor

gas CO, CO2, dan NOx. Karena setiap sensor

tersebut menghasilkan data yang berupa data analog

yaitu berupa besar tegangan yang berubah-ubah

sesuai dengan kondisi gas yang di sensor. Sedangkan

perangkat mikrokontroler membaca data yang berupa

data digital atau data dalam bentuk bilangan biner.

Dalam melakukan pengambilan data ADC

memerlukan waktu sehingga perlu diketahui diagram

waktunya. Diagram waktunya dapat dilihat pada

Gambar 2.22.

Gambar2.22 Timing Diagram ADC 0808

Didalam pembacaan seterusnya tombol

OE(output enable) selalu diberikan tegangan sebesar

5 volt agar ADC selalu mengeluarkan hasil konversi.

Dalam adc terdapat 8 buah inputan tegangan yang

artinya ADC 0808 dapat digunakan untuk 8 buah

sensor. Dalam pemilihan sensor ter dapat port pada

ADC untuk memilihnya port itu adalah port a, port b,

dan port c. Tabel 2.1 akan menjelaskan cara

pemilihan input oleh 3 port tersebut.

Tabel 2.1. Pemilihan Input ADC 0808

2.9 Lampu Indikator

Lampu indicator adalah lampu yang

digunakan untuk mengetahui gas apa yang sedang di

ukur oleh adc. Lampu indicator menggunakan lampu

led berwarna. Ada tiga jenis warna, warna merah

untuk gas co lampu kuning untuk gas co2 bahaya,

dan lampu hijau untuk gas nox.

Lampu led sebenarnya adalah sebuah diode

yang dapat memancarkan cahaya. LED adalah

singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan

komponen yang dapat

mengeluarkan emisi cahaya.. Gambar 2.24

menunjukkan lambang dari lampu led.

Gambar 2.24 Lampu Led

2.10 Relay

Relay adalah suatu alat yang menggunakan

prinsip kerja elektomagnetik. Yaitu akan aktif jika

kumparan pada relay diberi arus dc yang meng

akibatkan terjadi magnet pad kumparan sehingga

akan menarik angker yang kemudian akan mengubah

rangkaian dalamnya dari normali close ke normaly

open. Dan dari normaly open ke normaly close.

Setelah arus pada kumparan dimatikan maka magnet

dalam kumparan akan menghilang sehingga angker

akan kembali ke posisi semula. Relay ditunjukkan

oleh Gambar 2.27

Gambar 2.27 Relay

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

Perencanaan dan perancangan sistem terdiri

dari beberapa bagian yang dijelaskan pada Gambar

3.1.

Mendesain alat

Merangkai alat secasa parsial

Menggabungkan alat

Pembuatan software

Gambar 3.1 Diagram pengerjaan

3.1. Desain alat

Desain alat yang akan dibuat akan dirancang

sedemikian hingga sistem lebih praktis, sehingga

dalam penggunaannya lebih sederhana dan lebih

mudah.

3.1.1. Perencanaan Blok Diagram Sistem

Kontrol

Perencanaan blok diagram sistem kontrol

merupakan urutan cara pengontrolan sistem, dan

terdapat pada Gambar 3.2

Gambar 3.2 Perencanaan blok diagram sistem

control

3.1.2. Perencanaan sistem

Secara keseluruhan sistem perangkat keras ini

meliput, hardware dan software, serta gabungan

keduanya akan dijadikan petunjuk jalannya sistem.

Pada tahap ini dilakukan perencanaan dan pembuatan

berupa penempatan sensor-sensor dan peletakan dot

matrik serta hardware lainnya. Peletakan sensor-

sensor dan rangkaian laiannya yang dipakai terlihat

pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Peletakkan rangkaian

3.2. Merangkai alat secara parsial

Dalam perancangan blok diagram sistem harus

jelas karena perancangan perangkaian alat merupakan

cara kerja sistem dari alat. Perancangan blok diagram

sistem terbagi atas bagian- bagian yaitu :

1. Rangkaian Power Supply

2. Rangkaian Mikrokontroler

3. Rangkaian Dot matrik

4. Rangkaian ADC 0808

5. Rangkaian Sensor

3.2.1 Rangkaian power supply

Rangkaian power supply digunakan untuk

menyuplai seluruh kebutuhan tenaga yang diperlukan

oleh hardware. Oleh sebab itu power supply

sangatlah penting, alat tidak akan bisa bekerja jika

power supply tidak ada.

Adapun rangkaian power supply terlihat

pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Rangkaian Power Supply

3.2.2 Rangkaian mikrokontroler

Rangkaian mikrokontroler adalah rangkaian

yang digunakan sebagai tempat mikrokontroler itu

sendiri berdasarkan urutan nomor kaki-kaki pada

mikrokontroler. Adapun rangkaian mikrokontroler

terlihat pada Gambar 3.5

Gambar 3.5 Rangkaian mikrokontroler

3.2.3 Rangkaian Dot matrik

GAS

Sensor

Mikrokontroler Dot Matrik

Lampu Indikator

Rankaian Sensor

Rangkaian dot

matrik

Rangkaian power

Supply

Rankaian

Mikrokont

roler

Lampu

Indikator

Rangkaian dot matrik digunakan untuk

menjalankan dot matrik dalam proses pemindaian

kolom dan pengisian baris. Rangkaian dot matrik

terlihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Rangkaian Dot Matrix

3.2.4 Rangkaian ADC 0808

Rangkaian ADC digunakan untuk mengolah data

dari sensor yang merupakan data analog diubah

menjadi data digital. Karena dalam proses

pengolahan data yang dilakukan oleh mikrokontroler

menggunakan data digital. Rangkaian ADC terdapat

pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Rangkaian ADC

Pada rangkaian ADC, kaki input dihubungkan

dengan sensor-sensor gas, sedangkan kaki output

dihubungkan dengan mikrokontroler. Keluaran ADC

terdiri dari 8 kaki yang akan mengeluarkan data

seperti data biner

3.2.5 Rancangan sensor gas CO dan NOx

Rancangan sensor gas CO digunakan untuk

memasukkan hasil sensor ke dalam ADC 0808.

Gambar rangkaian ditunjukkan pada Gambar 3.10.

3.10 Rangkaian sensor gas CO

Dalam rangkaian sensor diperlukan sumber

sebesar 7v untuk pemanas dan tahanan sensor.

Pemanas sensor terletak pada kaki 2 dan 4 yang

berfungsi sebagai pemanas sensor sehingga resistansi

sensor berubah yang mengakibatkan tegangan

keluaran juga berubah-ubah. Perubahan tegangan

keluaran inilah yang kemudian dibaca oleh

ADC0808. Letak sensor gas CO2 dan Nox dalam alat

diperlihatkan pada Gambar 3.11

Gambar 3.11 Letak sensor Gas CO2 dan Nox dalam

alat

3.2.6 Rancangan sensor Gas CO2

Sensor gas CO2 memerlukan rangkaian yang

digunakan sebagai pendukung dalam pensensoran

serta keluaran sensor, sehingga hasil dari pensensoran

dapat dibaca oleh ADC dengan baik. Rangkaian

sensor CO2 terdapat pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Rangkaian sensor CO2

Letak rangkaian sensor gas CO terdapat pada

Gambar 3.12

Gambar 3.12 Letak Rangkaian Sensor Gas CO

3.2.7 Rancangan rangkaian penguat

deferensial

Rangkaian penguatan diperlukan dalam

pembuatan alat ini karena berfungsi untuk

Y

N

Y

N

Y

N

Y

N

menguatkan signal yang diberikan oleh sensor, dan

membuat besar range yang tepat untuk masukan ke

adc. Misalnya jika sensor memiliki keluaran sebesar

2 Volt sampai 5 Volt. Maka fungsi dari rangkaian

penguat differensial ini adalah menjadikan range

keluaran sensor menjadi 0 Volt sampai 5 volt dengan

cara menguatkan signal tersebut. Rangkaian

penguatan differensial terdapat pada Gambar 3.13

Gambar 3.13 Rangkaian Penguat Deferensial

3.3. Penggabungan alat

Setelah alat dibuat secara parsial maka alat

digabungkan menjadi satu kesatuan yang utuh dan

akan terlihat pada Gambar 3.13 .

Gambar 3.13 Penggabungan alat

Setelah alat dapat digabungkan secara

keseluruhan maka proses selanjutnya adalah

mendownload program yang telah dibuat kedalam

mikro dan alat akan siap untuk diuji dan dianalisa.

3.4. Pembuatan software

Dalam pembuatan program harus dibuat

flowchart sistem terlebih dahulu agar memudahkan

pembuatan alur atau tahapan proses program.Hal ini

untuk memudahkan analisa kesalahan-kesalahan

yang terjadi.

3.4.1 Flow chart perjalanan sistem

flow chart sistem proses sistem dapat dikontrol

dan dapat dikendalikan. Urutan sistemnya adalah

sebagai berikut :

Gambar 3.17 (a) Flow Chart Sistem

mR

E2

E1

R

R

mR

Uo

Perbandingan dengan

data ambang batas

Melebihi

ambang?

Pemindaian kolom dan

pengisian baris pada dot matrik

Perhitungan hasil

pembacaan adc 2

Toleransi

?

Pembacaan Nilai

ADC inputan 2

Lampu kuning

menyala

Lampu merah

menyala Lampu hijau menyala

Penampilan pada dot

matrik

D

C

C

Pemindaian kolom dan pengisian

baris pada dot matrik

Perhitungan hasil

pembacaan adc 2

Penampilan pada dot

matik

MULAI

Perbandingan dengan

data ambang batas

Melebihi

ambang?

Perhitungan hasil

pembacaan adc 1

Toleransi

?

Pembacaan Nilai

ADC inputan 1

Lampu kuning

menyala

Lampu merah


Penampilan pada dot

matrik

B

B

Perhitungan hasil

pembacaan adc 1

Penampilan pada dot

matik


pengisian baris pada dot matrik Pemindaian kolom dan


Y

N

Y

N N

Y

Gambar 3.17 (b) Flow Chart Sistem

PENGUJIAN DAN ANALISA

Pengujian dan analisa sangat penting bagi

kehandalan sebuah alat, dari pengujian dan analisa

dapat menjadikan alat menjadi lebih baik dan

mengurangi kekurangan-kekurangan yang ada. Serta

dapat membuktikan ketepatan sebuah alat.

4.1. Pengujian sensor gas CO

Pengujian sensor CO dilakukan di dalam sebuah

kotak sehingga mudah dalam pengujiannya.

Pengujian bertujuan untuk megetahui tegangan

keluaran sensor pada saat udara bersih dan pada saat

udara kotor sehingga penguatan signal yang

dikeluarkan oleh sensor bisa ditentukan. Gambar

pengukuran dari rangkaian Gas CO terdapat pada

Gambar 4.1

Gambar 4.1 Pengukuran Sensor Gas CO

4.2. Pengujian sensor gas CO2

Dalam pengujian sensor digunakan untuk

mengetahui besar tegangan keluaran dari sensor pada

saat udara dalam keadaan bersih sehingga dapat

dihitung penguatan yang dibutuhkan untuk

mendapatkan signal dari sensor. Pengujian dari

sensor CO2 dapat dilihat pada Gambar 4.3

Gambar 4.3 Pengujian sensor gas CO2

4.3. Pengujian Sensor Gas NOx

Pengujian sensor NOx dilakukan di dalam sebuah

kotak sehingga mudah dalam pengujiannya.

Pengujian bertujuan untuk megetahui tegangan

keluaran sensor pada saat udara bersih dan pada saat

udara kotor sehingga penguatan bisa ditentukan.

Gambar pengujian sensor Gas NOx terdapat pada

Gambar 4.4

Gambar 4.4 Pengujian Sensor Gas NOx

4.4. Pengujian ADC

. Rangkaian Pengujian ADC Pada saat 0 Volt

ditunjukkan Gambar 4.5

Gambar 4.5 Pengukuran ADC Saat 0 Volt

Untuk menunjukkan keluaran dari adc dipakai

lampu led yang disusun sedemikian rupa sehingga

akan menyala jika keluaran adac adalah 0 volt dan

Perbandingan dengan

data ambang batas

Melebihi

ambang?



Perhitungan hasil

pembacaan adc 3

Toleransi

?

Pembacaan Nilai

ADC inputan 2

Lampu kuning

menyala

Lampu merah


Penampilan pada dot

matrik

E

E

Pemindaian kolom dan pengisian

baris pada dot matrik

Perhitungan hasil

pembacaan adc 3

Penampilan pada dot

matik

D

SELESAI

akan padam saat keluaran adc adalah 5 volt atau

berlogika 1. Dari Gambar diatas dapat diketahui

bahwa keluaran adc adalah 00000000 karena lampu

led menyala semua.

Pada pengukuran inputan adc sebesar 5 volt maka

lampu led akan padam semua karena adc akan

mengeluarkan tegangan sebesar 5 volt pada setiap

kaki keluarannya sehinga logika bilangan biner yang

didapat adalah 11111111. Seperti ditunjukkan pada

Gambar 4.6

Gambar 4.6 Pengukuran ADC Saat 5 volt

Pada sensor nilai tegangan maksimumnya adalah

5 volt dan nilai minimumnya adalah 0 volt. 0 volt

berlaku saat keadaan udara bersih sedangkan 5 volt

adalah keadaan dimana udara terdapat gas yang

dibaca secara maksimal oleh sensor.Tabel 4.4

menunjukkan hasil Percobaan pada ADC.

Tabel 4.4 Hasil Percobaan Pada ADC

U Input Adc Output ADC

0 V 00000000

0.02 V 00000001

0.04 V 00000010

0.06 V 00000011

0.08 V 00000100

0.10 V 00000101

5 V 11111111

4.5. Pengujian Dot Matrik

Pengujian dot matrik bertujuan untuk

menunjukkan fungsi dari dot matrik yaitu untuk

menampilkan data yang telah diproses oleh

mikrokontroler. Pada 15 detik pertama adc akan

membaca masukan dari sensor CO dan datanya akan

di tampilkan oleh dot matrik. Hasilnya ada pada

Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Tampilan Pengukuran Sensor CO Pada

Dotmatrik

Pada 15 detik kedua ADC akan membaca

data dari sensor CO2 yang datanya akan ditampilkan

pada dot matrik. Gambar 4.8 menunjukkan hasil dari

pembacaan sensor gas CO2.

Gambar 4.8 Hasil Dari Pembacaan Sensor Gas CO2

Pada 15 detik ketiga dot matrik menampilkan

data yang dibaca sensor gas NOx. Lampu ketiga akan

menyala yang menunjukkan bahwa dot matrik

menampilkan pengukuran dari gas NOx. Gambar 4.9

memperlihatkan hasilnya.

Gambar 4.9 Tampilan Dot matrik Dari

Pengukuran Gas NOx

4.6. Pengujian lampu indikator

Lampu indikator digunakan untuk

menunjukkan tanda bahaya, lampu merah indikator

menyatakan bahwa terdapat bahaya. Lampu akan

menyala sesuai dengan perintah yang diberikan oleh

mikrokontroler. Mikrokontroler akan

membandingkan data yang diterima dari adc apakah

nilai tersebut sesuai dengan batas udara bersih atau

tidak. Jika adc memberikan nilai yang menunjukkan

bahwa udara masih dalam keadaan bersih maka

lampu hijau akan menyala sesuai dengan Gambar

4.10

.

Gambar 4.10 Lampu Indikator Hijau Menyala

Jika nilai yang diberikan adc menunjukkan

nilainya dalam keadaan ambang batas maka lampu

kuning akan menyala sesuai dengan Gambar 4.11

Gambar 4.11 Lampu Indikator Kuning Menyala

Jika nilai yang diberikan oleh adc

menunjukkan bahwa udara sudah melewati

ambang batas, yaitu dalam tingkat bahaya maka

lampu merah akan menyala seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 4.12.

Gambar 4.12 Lampu Indikator Merah Menyala

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Dari pengujian pada “ Deteksi Gas

Berbahaya CO, CO2, dan NOx dengan Penampil

Dotmatrik dan Level Bahaya “ yang telah dilakukan,

diperoleh data sebagai berikut :

� Lampu indikator akan menyala merah jika

CO dalam keadaan 20 ppm, gas CO2 2000

ppm, dan gas NOx 0,23 ppm

� Lampu indikator akan menyala kuning jika

gas CO dalam Keadaan 18 ppm, gas CO2

1800 ppm, dan gas NOx 0.18 ppm

� Lampu Indikator akan menyala hijau jika

ruangan dalam keadaan aman, yang artinya

konsentrasi gas berbahaya sangat rendah dan

belum membahayakan.

Dari data-data diatas dapat disimpulkan

bahwa alat deteksi gas berbahaya CO, CO2 dan NOx

disertai level bahaya dan besaran telah dapat bejalan

sesuai dengan standar yang telah ditetapkan.

5.2. Saran

Dalam pembuatan “ Deteksi Gas Berbahaya

CO, CO2, dan NOx dengan Penampil Dotmatrik dan

Level Bahaya “ terdapat beberapa kekurangan. Oleh

karena itu penulis memberikan saran yang

dimaksudkan agar pembuatan yang berikutnya dapat

lebih baik. Adapun saran yang dapat diberikan

adalah penggunaan rangkaian penguat instrumentasi

agar menghasilkan hasil sensor yang lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

1. Afgianto Eko putra, [2003] .”Belajar

Mikrokontroler AT89C51 /52 /55 ( Teori

dan Aplikasi ).” Penerbit GAYA MEDIA

2. Herman Widodo Sumitro, [1983].”Penguat

Operasional dan Rangkaian Terpadu

Linear”, Penerbit ERLANGGA.

3. Tim Lab. Mikroprosesor BLPT Surabaya

[2007].”Pemograman Mikrokontroler

AT89S51 dengan C/C++ dan Assembler”,

Penerbit C.V ANDI OFFSET, Yogyakarta.

4. http://www.datasheetcatalog.org/mikrokontr

oler.html

5. http://www.figarosensor.com/products/tgs21

1.html

6. http://www.noaanews.noaa.gov/stories2009/

20090421_carbon.html

7. http://www.Wikipedia.com/co2.html

Documents

DETEKSI GAS BERBAHAYA CO, CO2, NO X DENGAN … · Gas CO2 pada konsentrasi tertentu dapat membuat pusing, ... Cara kerja sensor ini adalah dengan menggunakan dua buah sumber tegangan,