Setelah membahas tentang sensor alkohol TGS 822, selanjutnya pada kesempatan kali ini kita lanjutkan dengan membahas sensor alkohol TGS 2620. Ok sobat langsung saja ikuti dengan seksama uraian berikut ini. Elemen sensor
TGS 2620 terdiri atas semikonduktor oksida logam (MOS) yang dilapisi oleh
substrat alumina dari chip sensor yang digabungkan dengan pemanas. Dalam
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, Sensor TGS
2620 hanya membutuhkan arus pemanas
sebesar 42 mA dan disimpan dalam paket TO-5 standar. Selain itu sensor ini juga
tahan lebih lama dari sensor gas sejenis dan harganya terjangkau dalam pasaran
sensor gas di seluruh dunia.
Seperti yang telah disebutkan diatas
sensor TGS 2620 ini mempunyai elemen-elemen untuk mendeteksi gas, terdiri dari
lapisan logam oksida semikonduktor berbentuk substrat alumunium dari sebuah chip
sensing yang terintegrasi dengan pemanas. Dengan adanya gas yang terdeteksi,
konduktivitas sensor akan naik tergantung pada konsentrasi gas di udara.
Sehingga dalam sensor ini akan mengeluarkan output berupa hambatan, untuk
mendapatkan output sebuah tegangan analog maka kita membutuh rangkaian
tambahan, sebagai berikut.
Gambar 1. Rangkaian dasar sensor TGS 2620
Sensor ini dapat mrndeteksi beberapa gas, yaitu gas methane,
CO, Iso-butan, hydrogen dan ethanol. Fitur dari sensor ini adalah konsumsi daya rendah (Low power consumtion), sensitivitas deteksi alkohol dan gas-gas lain tinggi (High sensitivity to
alcohol and organic solvent vapors), usia pakai panjang (Long life), biaya perawatan rendah (low mantenance cost), dan.mudah dipasang dalam rangkain (Uses simple electrical
circuit)..
A. Bentuk dan
Dimensi Sensor TGS 2620
Bentuk
fisik dari sensor TGS 2620 ditunjukan seoerti pada gambar 2, sedangkan struktur
dan dimesi dari sensor TGS 2620 ditunjukan seperti pada gambar 3 di bawah ini.
Gambar 2. bentuk fisik sensor TGS 2620
Gambar 3. Struktur dan dimensi sensor TGS 2620
B. Karakteristik
dan Spesifikasi Sensor TGS 2620
Grafik
karateristik sensitivitas dan grafik daya tahan sensor terhadap suhu ditunjukan
seperti pada gambar-gambar berikut ini.
Gambar 4. Grafik karakteristik sensitivitas sensor TGS 2620
Gambar 5. Grafik dependensi humaditas/suhu
Keterangan : Rs = Sensor resistance in displayed gases at various
concentrations
Ro = Sensor resistance in 300 ppm of ethanol.
Sedangkan spesifikasi teknik dari sensor TGS 2620
tersaji dalam tabel berikut ini.
Tabel 1. Soesifikasi tehnik sensor TGS 2620
C. Aplikasi
Sensor TGS 2620
Sensor
TGS 2620 dapat diaplikasikan antara lain pada pendeteksi kadar alkohol,
pendeteksi uap air larutan organik, dan pendeteksi larutan pada pabrik dan
industri semikonduktor. Dalam hal ini sensor TGS 2620 digunakan untuk menangkap
kandungan uap air etanol 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.
Sensor alkohol TGS 2620 membutuhkan dua masukan tegangan, yaitu: tegangan heater
(VH) dan tegangan rangkaian (VC). Tegangan heater dipakai untuk
menjaga heater dalam suhu tertentu agar didapat hasil yang optimal dalam
melakukan deteksi. Tegangan rangkaian digunakan untuktegangan pengukuran (VRL)
yang melewatitahanan beban (RL) yang terhubung seri dengan sensor. Rangkaian
catu daya biasa dapat digunakan untuk VC dan VH untuk memenuhi kebutuhan
rangkaian sensor. Nilai dari tahanan beban sebaiknya dipilih sehingga
dihasilkan nilai ambang yang optimal dengan menjaga konsumsi daya (PS) dari
semikonduktor di bawah batas 15 mW. Konsumsi daya (PS) akan bernilai maksimal
bila nilai RS sama dengan RL pada kondisi pengukuran. Nilai dari pengosongan
(PS) dapat dihitung dengan persamaan berikut : Ps = (Vc – VRL)²
/ Rs
Tahanan sensor (Rs) dihitung dengan nilai yang terukur
dari VRL dengan menggunakan persamaan berikut : Rs = [ (Vc – VRL) / VRL ] x RL
Mengacu
pada rumus di atas, bila digunakan tahanan beban (RL) dengan nilai yang besar
maka akan didapat nilai tegangan keluaran dasar (Vo) yang besar pula. Ini akan mengakibatkan
pengukuran selanjutnya mempunyai nilai selisih yang kecil dengan tegangan
keluaran dasar. Hal ini akan membuat nilai galat semakin besar. Dapat
disimpulkan bahwa semakin kecil nilai RL maka semakin lebar jangkauan nilai
VRL. Jadi, lebih baik digunakan nilai RL yang kecil agar jangkauan nilai VRL
menjadi lebar sehingga nilai galat dapat diminimalkan.
1. Sistem
detektor
Sistem
deteksi kadar alkohol dapat dijelas seperti pada blok diagram berikut ini.
Gambar 6. Blok diagram sistem detektor alkohol
Penjelasan blok digaram tersebut diatas adalah sebagai
berikut :
1) Mikrokontroler berfungsi sebagai pengolah data kadar
alkohol yang dikehendaki di dalam larutan, dimana hasil pengolahan data
tersebut akan menentukan dari dua aktuator mana yang akan dinyalakan oleh mikrokontroler.
2) Keypad 3x4 berfungsi sebagai alat input data setpoint
yang dimasukan oleh user, data yang dimasukan adalah nilai kadar alkohol
yang diinginkan. Kemudian datanya akan diproses mikrokontroler.
3) LCD berfungsi untuk menampilkan datayang telah
dimasukkan dan data dari sensor TGS 2620. Tampilannya berupa nilai kadar alkohol
dalam skala persen.
4) Sensor TGS 2620 berfungsi sebagai sensor pendeteksi
kadar alkohol dalam larutan. Data dari sensor TGS 2620 akan dikirim ke ADC untuk
diubah menjadi data digital.
5) ADC berfungsi untuk mengubah data analog dari sensor
TGS 2620 menjadi data digital, kemudian data digital tersebut akan dikirim ke
mikrokontroler untuk diproses.
6) Motor driver berfungsi untuk menggerakan akatuator 1
dan aktuator 2. Driver motor sendiri dikendalikan oleh mikrokontroler untuk
memilih aktuator mana yang akan dijalankan.
7) Aktuator 1 terdiri dari sebuah tabung infus 200 ml
yang dapat meneteskan larutan alkohol yang digerakan oleh sebuah motor DC.
Aktuator 1 berfungsi untuk menambahkan kadar alkohol kedalam larutan.
8) Aktuator 2 adalah sebuah elemen pemanas listrik,
berfungsi untuk mengurangi kadar alkohol dalam larutan uji dengan cara memanaskan
larutan.
2. Perangkat keras sistem detektor
a.
Mikrokontroller
Pusat
pemrosesan dan sekaligus sebagai pengendali, digunakan Mikrokontroler AT89S52.
Penggunaan mikrokontroler ini dikarenakan pertimbangan jumlah port I/O yang
dimiliki, harga yang relatif murah, mudah diperoleh serta penggunaanya yang
telah banyak digunakan, sehingga pengembangan dan informasinya mudah didapat.
Skematik Mikrokontroler AT89S52 dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar 7. Skema sistem mikrokontroller
b. Sensor TGS 2620
Pada gambar
di bawahini ditunjukkan skematik TGS 2620. Sensor ini berfungsi sebagai
pendeteksi kadar alkohol dalam uap larutan, besarnya nilai kadar alkohol akan
ditunjukkan oleh besarnya tegangan pada pin 2 yang terhubung ke ADC0804. Pin 1
dihubungkan ke ground untuk rangkaian pemanas. Pin 2 memiliki 2 fungsi, yaitu:
(1) sebagai output data analog TGS 2620 yang akan dihubungkan ke pin nomor 26
ADC dan (2) sebagai ground rangkaian sirkuit. Pin 3 berfungsi sebagai sumber
tegangan sirkuit (dihubungkan ke sumber tegangan 5V). Pin 4 berfungsi sebagai
sumber tegangan pemanas, (dihubungkan ke 5V).
Gambar 8. Skema sensor TGS 2620 sebagai detektor alkohol
c. Keypad 3 x 4
Pada gambar
dibawah ini diberikan hasil rancangan skematik keypad 3x4 yang tersambung
langsung ke mikrokontroler. Keypad berfungsi sebagai masukan data berupa
angka/nilai kadar alkohol yang diinginkan.
Gambar 9. Skema keypad 3x4 yang terkoneksi dengan mikrokontroller
d. ADC 0804
ADC 0804
adalah sebuah piranti yang berfungsi mengubah sinyal analog menjadi sinyal
digital 8 bit. ADC ini menggunakan metode approksimasi berturut-turut untuk mengkonversikan
masukan analog (0-5V) menjadi data digital 8 bit yang ekivalen. ADC 0804
mempunyai pembangkit clock internal dan memerlukan catu daya +5V dan mempunyai
waktu konversi optimum sekitar 100 us.
Konfigurasi pin ADC 0804 ditunjukkan
pada gambar di bawah ini. Pin 11 sampai 18 (keluaran digital) adalah keluaran
tiga keadaan, yang dihubungkan langsung dengan bus data. Apabila CS (pin 1) atau
RD (pin2) dalam keadaan high (“1”). Pin 11 sampai 18 akan mengambang (high impedanze)
jika CS dan RD berlogika low. Sinyal mulai konversi pada WR (pin 3). Untuk memulai
suatu konversi, CS harus rendah. Ketika WR rendah, konverter akan mengalami reset,
dan ketika WR kembali kepada keadaan high, konversi segera dimulai.
Gambar 10. Skema ADC 0804
ADC ini
dapat dirangkai untuk menghasilkan konversi secara kontinu. Untuk itu, kita
harus menghubungkan pin CS dan RD ke ground dan menyambungkan WR dengan INTR.
Maka dengan ini keluaran digital yang kontinu akan muncul, karena sinyal INTR
menggerakkan masukan WR. Pada akhir konversi INTR berubah menjadi low, sehingga
keadaan ini akan mereset konverter dan mulai konversi. Dalam hal ini ADC 0804
digunakan pada mode free runing, artinya pembacaan konversi dilakukan secara
terus menerus.
e. Motor DC
Motor DC
berfungsi sebagai aktuator, ada dua motor DC yang digunakan. Motor DC 1 berperan
sebagai aktuator 1, yaitu berfungsi sebagai penambah larutan alkohol kedalam larutan
uji. Motor DC 2 berperan sebagai aktuator 2, yaitu berfungsi sebagai penggerak pemanas
listrik untuk memanaskan larutan yang dimaksudkan untuk mengurangi kadar
alkohol dalam larutan (lihat gambar di bawah ini).
Gambar 11. Skema motor DC sebagai aktuator penetes dan pemanas
f. Modul LCD
LCD terhubung ke mikrokontroler
melalui port 0 untuk mengirimkan data sebanyak 8 bit. Untuk proses pemilihan register
yang akan diakses, mode pembacaan maupun penulisan dan untuk mengaktifkan clock
LCD maka ketiga proses tersebut dihubungkan ke port P2.7, P2.6 dan P2.5.
Sedangkan untuk menyalakan backlight LCD maka pin 15 dan pin 16 pada LCD
dihubungkan pada VCC dan GND. Gambar di bawah ini merupakan skematik LCD yang
digunakan.
Gambar 12. Skema LCD
3.
Perangkat lunak sistem detektor
Perangkat
lunak yang diprogramkan dalam sistem ini berfungsi mengendalikan keseluruhan
sistem (pengaturan kadar alkohol), di mana semua program tersimpan pada
mikrokontroler. Pemrograman Mikrokontroler digunakan bahasa assembly MCS-51.
Pada gambar dibawah ini disajikan diagram
alir perangkat lunak pada sistem detektor.
Gambar 13. Diagram alir pemrograman sistem detektor
Penjelasan
singkat diagram alir Gambar 8 diberikan berikut :
1) Inisialisasi mikrokontroler
2) Input nilai kandungan alkohol yang diinginkan untuk
larutan uji, nilai kandungan yang dimasukkan ditampilkan pada LCD.
3) Baca data dari sensor melalui ADC.
4) Bandingkan nilai data yang dimasukkan dengan nilai
data yang terbaca dari sensor.
5) Bandingkan, apakah data input lebih besar atau kurang
dari data sensor.
6) Aktuator 1 berfungsi untuk menaikkan kadar alkohol
pada larutan.
7) Aktuator 2 berfungsi untuk mengurangi kadar alkohol
pada larutan.
8) Jika data yang dimasukkan sudah sama dengan data yang
terbaca oleh sensor, buzzer akan ON pertanda pengaturan nilai kadar alkohol
dalam larutan sudah selesai dan sesuai dengan nilai yang diinginkan.
Gambar 14. Hasil rakitan detektor alkohol menggunakan sensor TGS 2620
Tidak ada komentar:
Posting Komentar