Pemodelan dan Pengujian Sensor TGS2600
Untuk Aplikasi Sistem Monitoring
Kandungan Gas Karbon Monoksida (CO) di Udara
Romidian Bagus P
1, Iwan Setiawan
2, Budi Setiyono
3Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
1 [email protected] 2 [email protected] 3 [email protected]
Abstrak - Pada Tugas akhir ini dibuat suatu alat yang dapat
mengukur dan memantau konsentrasi gas karbon monoksida pada satu tempat. Sensor TGS2600 digunakan sebagai sensor gas karbon monoksida dengan metode regresi untuk mendapatkan model dari sensor tersebut. Sensor SHT11 digunakan sebagai sensor temperatur dan kelembaban, dimana parameter tersebut akan mempengaruhi pembacaan sensor TGS2600. Berdasarkan pengujian yang dilakukan, dapat diketahui bahwa secara keseluruhan alat dapat bekerja sesuai harapan. Gas karbon monoksida dapat diukur dan dapat dipantau dengan melihat data-data hasil pembacaan yang tersimpan pada komputer. Konsentrasi gas CO yang terukur memiliki tingkat kesalahan sebesar 6,933%. Kesalahan tersebut kemungkinan disebabkan oleh kemampuan sensor TGS2600 yang masih kurang sensitif mengukur gas CO dengan berbagai gangguan.
Kata kunci - karbon monoksida, TGS2600, SHT11, regresi. I. PENDAHULUAN
Sensor secara umum didefinisikan sebagai alat yang mampu menangkap fenomena fisika atau kimia kemudian mengubahnya menjadi sinyal listrik baik arus listrik ataupun tegangan. Fenomena fisik yang mampu menstimulus sensor untuk menghasilkan sinyal elektrik meliputi temperatur, tekanan, gaya, medan magnet, cahaya, dan sebagainya. Sementara fenomena kimia dapat berupa konsentrasi dari bahan kimia baik cairan maupun gas.
Sensor TGS2600 merupakan salah satu dari sekian banyak sensor gas yang dijual di pasaran. Sensor ini digunakan untuk mendeteksi pencemaran udara, mempunyai sensitivitas tinggi untuk mendeteksi pencemar udara seperti hydrogen dan karbon monoksida (CO) pada konsentrasi yang rendah. Berdasarkan datasheet yang tersedia, sensor ini memiliki karakteristik keluaran yang tidak linier terhadap konsentrasi gas yang dideteksi. Perbandingan perubahan resistansi dengan konsentrasi gas tergambar dalam sebuah kurva dengan skala eksponensial.
Karbon monoksida (CO) adalah gas tidak berbau, tidak berwarna, tidak berasa dan tidak mengiritasi, mudah terbakar dan sangat beracun. Gas ini merupakan hasil pembakaran tidak sempurna dari kendaraan bermotor, alat pemanas, peralatan yang menggunakan bahan api berasaskan karbon dan nyala api (seperti tungku kayu), asap dari kereta api, asap
tembakau.
Tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini yaitu : 1) Mendapatkan model matematis pendekatan dari sensor
TGS2600 dengan menggunakan teknik regresi polinomial orde dua
2) Membangun sistem monitoring kandungan gas karbon monoksida (CO) di udara
II. DASARTEORI A. Pencemaran udara
Jenis parameter pencemar udara didasarkan pada baku mutu udara ambien menurut Peraturan Pemerintah Nomor 41 tahun 1999, meliputi : Sulfur dioksida (SO2), Karbon monoksida (CO), Nitrogen dioksida (NO2), Oksidan (O3), Hidro karbon (HC), PM 10 , PM 2,5, TSP (debu), Pb (Timah Hitam), Dustfall (debu jatuh). Empat parameter yang lain (Total Fluorides (F), Fluor Indeks, Khlorine & Khlorine dioksida, Sulphat indeks) merupakan parameter pencemaran udara yang diberlakukan untuk daerah/kawasan industri kimia dasar.
1) Indeks Standar Pencemara Udara (ISPU)
Indeks Standar Pencemar Udara (ISPU) adalah angka yang tidak mempunyai satuan yang menggambarkan kondisi mutu udara ambien di lokasi tertentu, yang didasarkan kepada dampak terhadap kesehatan manusia, nilai estetika dan makhluk hidup lainnya[16].
Tabel 1
BATAS INDEKS STANDAR PENCEMARAN UDARA [15]
ISPU PM10 (24jam) SO2 (24jam) CO (8jam) O3 (1jam) NO2 (1jam) 0 0 0 0 0 0 50 50 80 5 120 282 100 150 365 10 235 565 200 350 800 17 400 1130 300 420 1600 34 800 2260 400 500 2100 46 1000 3000 500 600 2620 57,5 1200 3750
Cara penghitungan hasil pengukuran udara ambien yang dikonversikan dalam indeks standar pencemar
sebagai berikut[15] :
keterangan :
I = ISPU terhitung Ia = ISPU Batas Atas Ib = ISPU Batas Bawah Xa = Ambien Batas Atas Xb = Ambien Batas Bawah
Xx = Kadar Ambien nyata hasil pengukuran 2) Gas karbon monoksida (CO)
Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senyawa karbon monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna dan karbon dioksida (CO
pembakaran sempurna. Karbon monoksida merupakan senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas yang tidak berwarna. Karakteristik biologik yang paling penting dari CO adalah kemampuannya untuk berikatan dengan haemoglobin, pigmen sel darah merah yang mengakut oksigen ke seluruh tubuh. Sifat ini menghasilkan pembentukan karboksihaemoglobin (HbCO) yang 200 kali lebih stabil dibandingkan oksihaemoglobin (HbO2).
B. Sensor Gas
Figaro TGS 2600 merupakan sebuah senso
sensor yang digunakan dalam rangkaian ini untuk medeteksi dan mengukur kadar CO. Sensor ini mempunyai nilai resistansi Rs yang akan berubah bila terkena gas dan juga mempunyai sebuah pemanas (heater) yang digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasi udara luar. Struktur dari sensor terdapat pada Gambar 1.
(a)
Gambar 1 (a) Sensor TGS 2600 (b) Konfigurasi sensor TGS2600
Cara penghitungan hasil pengukuran udara ambien yang dikonversikan dalam indeks standar pencemar udara adalah
(1)
pengukuran
Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senyawa karbon monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna dan karbon dioksida (CO2) sebagai hasil pembakaran sempurna. Karbon monoksida merupakan senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas yang tidak berwarna. Karakteristik biologik yang paling penting dari CO adalah kemampuannya gan haemoglobin, pigmen sel darah merah yang mengakut oksigen ke seluruh tubuh. Sifat ini menghasilkan pembentukan karboksihaemoglobin (HbCO) yang 200 kali lebih stabil dibandingkan oksihaemoglobin
Figaro TGS 2600 merupakan sebuah sensor kimia atau gas sensor yang digunakan dalam rangkaian ini untuk medeteksi dan mengukur kadar CO. Sensor ini mempunyai nilai resistansi Rs yang akan berubah bila terkena gas dan juga yang digunakan untuk an sensor dari kontaminasi udara luar. Struktur dari sensor terdapat pada Gambar 1.
(b)
1 (a) Sensor TGS 2600 (b) Konfigurasi sensor TGS2600[13]
Gambar 2 Karakteristik TGS2600
Gambar 3 Karakteristik TGS200 terhadap suhu dan kelembaban
C. SHT11
SHT11 merupakan sensor suhu dan kelembaban relatif secara digital yang berbasis dari Sensirion dengan antarmuka Two-Wire Serial Interface.
digunakan sebagai alat pengindra suhu dan atau kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan atau kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan atau kelembaban relatif ruangan. SHT11 menggunakan teknologi CMOS yang telah dipatenkan sehingga menjamin kestabilan dan reability yang tinggi.
Gambar 4 Konfigurasi SHT11
D. Regresi
Regresi merupakan sebuah teknik untuk memperoleh persamaan kurva pendekatan dari titik
regresi mempelajari bentuk hubungan antara
peubah bebas (x) dengan satu peubah tak bebas (y). Data yang dapat diperoleh dari observasi atau pengukuran menghasilkan pasangan observasi sebanyak n, dinyatakan sebagai (x
2 Karakteristik TGS2600 terhadap konsentrasi gas[13]
3 Karakteristik TGS200 terhadap suhu dan kelembaban[13]
merupakan sensor suhu dan kelembaban relatif secara digital yang berbasis dari Sensirion dengan antarmuka Modul rangkaian ini dapat digunakan sebagai alat pengindra suhu dan atau kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan atau kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan atau kelembaban relatif ruangan. SHT11 menggunakan teknologi CMOS yang telah an sehingga menjamin kestabilan dan reability yang
Konfigurasi SHT11[12]
Regresi merupakan sebuah teknik untuk memperoleh persamaan kurva pendekatan dari titik-titik data. Analisis regresi mempelajari bentuk hubungan antara satu atau lebih peubah bebas (x) dengan satu peubah tak bebas (y). Data yang dapat diperoleh dari observasi atau pengukuran menghasilkan pasangan observasi sebanyak n, dinyatakan sebagai (xi, yi).
Jika pasangan data tersebut digambarkan di atas kertas berskala hitung, akan diperoleh serangkaian titik koordinat yang menghubungkan kedua hasil observasi. Penggambaran demikian dinamakan diagram pe
diagram). Dari diagram pencar dapat ditarik suatu garis yang menggambarkan nilai rata-rata y terhadap x, sehingga diperoleh persamaan garis regresi.
1) Regresi Linier
Regresi linier digunakan menentukan fungsi linier (garis lurus) yang paling sesuai dengan kumpulan titik data (x yang diketahui. Persamaan pendekatan untuk regresi linier dapat dirumuskan dengan persamaan 1.
2) Regresi Eksponensial
Regresi eksponensial digunakan menentukan fungsi eksponensial yang paling sesuai dengan kumpulan titik data (xn,yn) yang diketahui. Regresi eksponensial ini merupakan pengembangan dari regresi linier dengan memanfaatkan fungsi logaritma. Persamaan pendekatan regresi eksponensial dirumuskan dengan persamaan 2.
3) Regresi Polinomial
Regresi polinomial digunakan menentukan fungsi polynomial yang paling sesuai dengan kumpulan
(xn,yn) yang diketahui. Persamaan pendekatan untuk regresi polinomial dirumuskan dengan persamaan 3
III. PERANCANGAN ALAT A. Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Perancangan perangkat keras pada sistem monitoring gas CO ini meliputi perancangan sistem minimum mikrokontroler ATMega8535, perancangan sensor TGS2600 dan sensor SHT11. Secara umum perancangan perangkat keras dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Diagram blok perancangan perangkat keras
Setiap bagian dari diagram blok sistem pada Gambar dijelaskan sebagai berikut :
• Sensor TGS2600 untuk mengukur konsentrasi gas CO. • Sensor SHT11 untuk mengukur temperatur dan
kelembaban.
Jika pasangan data tersebut digambarkan di atas kertas kala hitung, akan diperoleh serangkaian titik-titik koordinat yang menghubungkan kedua hasil observasi. Penggambaran demikian dinamakan diagram pencar (scatter ). Dari diagram pencar dapat ditarik suatu garis yang terhadap x, sehingga
Regresi linier digunakan menentukan fungsi linier (garis lurus) yang paling sesuai dengan kumpulan titik data (xn,yn) yang diketahui. Persamaan pendekatan untuk regresi linier
(1)
Regresi eksponensial digunakan menentukan fungsi eksponensial yang paling sesuai dengan kumpulan titik data ) yang diketahui. Regresi eksponensial ini merupakan esi linier dengan memanfaatkan fungsi logaritma. Persamaan pendekatan regresi eksponensial
(2)
Regresi polinomial digunakan menentukan fungsi polynomial yang paling sesuai dengan kumpulan titik data ) yang diketahui. Persamaan pendekatan untuk regresi
dirumuskan dengan persamaan 3.
(3) ALAT
Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Perancangan perangkat keras pada sistem monitoring gas CO ini meliputi perancangan sistem minimum mikrokontroler ATMega8535, perancangan sensor TGS2600 dan sensor SHT11. Secara umum perancangan perangkat keras dapat
Diagram blok perancangan perangkat keras
Setiap bagian dari diagram blok sistem pada Gambar 5 dapat Sensor TGS2600 untuk mengukur konsentrasi gas CO.
untuk mengukur temperatur dan
• Mikrokontroler ATMega 8535 sebagai pusat pengendali sistem ini yang fungsinya menerima data dari sensor, mengolah data, kemudian data tersebut dikirim ke komputer untuk ditampilkan oleh Microsoft Visual C# 2008.
• LCD untuk menampilkan data konsentrasi gas CO, temperatur dan kelembaban.
• Komputer berfungsi sebagai penampil dan penyimpan data yang diterima dari mikrokontroller dengan program Microsoft Visual C# 2008, sehingga akan menampilkan konsentrasi gas CO, temperatur dan kelembaban yang terukur, serta indeks standar pencemara
1) Sensor gas TGS 2600
Sensor ini dipilih karena kemampuan sensor yang dapat mendeteksi kadar gas yang sangat kecil, yaitu dari 1 ppm. Pada dasarnya keluaran dari sensor TGS2600 adalah resistansi yang selalu berubah, sesuai dengan kadar gas yang dideteksi oleh sensor. Sedangkan masukan untuk ADC pada mikrokontroler adalah berupa tegangan. Maka pada sensor ini ditambahkan RL manjadi suatu rangkaian pembagi tegangan. Adapun rangkaian sensor TGS 2600 terdapat pada Gambar 6.
Gambar 6 Rangkaian sensor TGS 2600
RL (Resistansi variable) merupakan tahanan yang dihubungkan ke kaki sensor nomor 2, sehingga akan didapatkan keluaran berupa tegangan dari untai pembagi tegangan yang dirancang, yaitu antara R
Pemilihan RL harus berdasarkan pada spesifikasi TGS 2600, yaitu RSENSOR berkisar antara 10K
pengujian sensor dengan memasangkan R
tegangan keluaran sebesar 0.83 V. Dari tegangan keluaran tersebut didapatkan besarnya RSENSOR
Berarti untuk RL 10 KΩ RSENSOR
yang diperbolehkan. Begitu juga dengan P rentang yang diperbolehkan. Maka pemilihan R dianggap sesuai dengan spesifikasi TGS 2600.
Dari gambar 2 dapat diketahui karakteristik sensor terhadap gas karbon monoksida. Gambar tersebut menunjukkan hubungan antara konsentrasi gas (ppm) dengan rasio resistasi sensor (Rs/Ro), maka untuk
hubungannya dilakukan pengidentifikasian kurva tersebut. 8535 sebagai pusat pengendali sistem ini yang fungsinya menerima data dari sensor, mengolah data, kemudian data tersebut dikirim ke komputer untuk ditampilkan oleh Microsoft Visual C# untuk menampilkan data konsentrasi gas CO,
embaban.
Komputer berfungsi sebagai penampil dan penyimpan data yang diterima dari mikrokontroller dengan program Microsoft Visual C# 2008, sehingga akan menampilkan konsentrasi gas CO, temperatur dan kelembaban yang terukur, serta indeks standar pencemaran udara.
Sensor ini dipilih karena kemampuan sensor yang dapat mendeteksi kadar gas yang sangat kecil, yaitu dari 1 ppm. Pada dasarnya keluaran dari sensor TGS2600 adalah resistansi yang selalu berubah, sesuai dengan kadar gas yang dideteksi oleh sensor. Sedangkan masukan untuk ADC pada mikrokontroler adalah berupa tegangan. Maka pada sensor manjadi suatu rangkaian pembagi tegangan. Adapun rangkaian sensor TGS 2600 terdapat pada
Rangkaian sensor TGS 2600
) merupakan tahanan yang dihubungkan ke kaki sensor nomor 2, sehingga akan didapatkan keluaran berupa tegangan dari untai pembagi tegangan yang dirancang, yaitu antara RL dan RSENSOR. harus berdasarkan pada spesifikasi TGS 2600, berkisar antara 10K-90K dan PS ≤15mW. Pada pengujian sensor dengan memasangkan RL 10K didapatkan tegangan keluaran sebesar 0.83 V. Dari tegangan keluaran
SENSOR dan PS yaitu :
SENSOR masih berada pada batas yang diperbolehkan. Begitu juga dengan PS masih dalam rentang yang diperbolehkan. Maka pemilihan RL 10 KΩ masih dianggap sesuai dengan spesifikasi TGS 2600.
dapat diketahui karakteristik sensor terhadap gas karbon monoksida. Gambar tersebut menunjukkan hubungan antara konsentrasi gas (ppm) dengan rasio resistasi sensor (Rs/Ro), maka untuk mengetahui hubungannya dilakukan pengidentifikasian kurva tersebut.
Dengan melihat kurva karbon monoksida pada gambar 2 didapatkan data pada tabel 1.
Tabel 1
KARAKTERISTIK TGS2600 TERHADAP GAS CO
No konsentrasi gas CO (ppm) rasio resistansi sensor (Rs/Ro) 1 1 1 2 2 0.98 3 3 0.95 4 4 0.9 5 5 0.86 6 6 0.84 7 7 0.81 8 8 0.79 9 9 0.77 10 10 0.75 11 20 0.65 12 30 0.58 13 40 0.52 14 50 0.48 15 60 0.45 16 70 0.42 17 80 0.4 18 90 0.38 19 100 0.36
Untuk mendapatkan model pendekatan dari sensor tersebut digunakan metode regresi polinomial orde dua. Metode tersebut dipilih karena melihat bentuk kurva dan skala eksponensial yang digunakan pada grafik, selain itu juga dari sisi komputasi persamaan yang didapat akan lebih mudah diterapkan pada mikrokontroler.
Dengan / dan
, persamaan pendekatan regresi polinomial orde dua dirumuskan dengan
. Menggunakan metode kuadrat terkecil didapatkan
∑ , dengan meminimumkan
harga D2 akan didapatkan nilai dari konstanta a. !"# !$% 0 ' (2 ∑ 0 !"# !$* 0 ' (2 ∑ 0 !"# !$# 0 ' (2 ∑ 0
dituliskan dalam bentuk matrik menjadi
+ , , , , - . . . . . / . . / . 0 1 2 2 2 2 3 4 5 + , , , , - . 6 . 6 . 6 122 2 2 3
Kemudian diperoleh nilai 0.9374, (0.0138, dan
8.4109 10>? sehingga persamaan garis yang
didapatkan adalah
0.9374 ( 0.0138 8.4109 10>?
maka
, 138 A B 3.3643 ( 1.2493 1001.681
Keterangan :
X = konsentrasi gas CO yang terukur (ppm) Y = rasio resistansi sensor (Rs/Ro)
Dari rumus tersebut dapat diketahui bahwa dengan mengetahui nilai Rs/Ro maka dapat dihitung konsentrasi gas karbon monoksida yang terukur.
Gambar 7 Hasil Pemodelan Sensor
Berdasarkan data pada gambar 7 karena persamaan yang digunakan orde dua dapat dilihat bahwa terdapat dua nilai x, akan tetapi batas pengukuran maksimal sensor TGS2600 pada 100ppm, maka
• untuk 1-80 ppm digunakan persamaan /D>B /./E0/ F> . 0G/ H
.ED
• untuk >80 ppm digunakan persamaan /DIB /./E0/ F> . 0G/ H
.ED
Dari gambar 3 didapatkan data yang ditunjukkan pada tabel 2.
Tabel 2
KARAKTERISTIK TGS2600 TERHADAP TEMPERATUR DAN KELEMBABAN Temperatur (°C) Rs/Ro 35% RH 65% RH 95% RH -10 - - 2.3 0 - 1.9 1.6 10 1.85 1.5 1.05 20 1.35 1 0.8 30 1 0.83 0.68 40 0.9 0.7 0.6
Karakteristik TGS2600 terhadap temperatur dimodelkan dengan persamaan berikut
6 (0,032 2.075 untuk 35%RH
6 (0,0307 1,8 untuk 65%RH
6 (0,033 1,666 untuk 95%RH
Keterangan :
y = rasio resistansi sensor (Rs/Ro) dengan Rs yaitu resistansi sensor pada udara bersih dengan temperatur tertentu dan Ro resistansi sensor pada udara bersih dengan temperatur 20°C dan 65%RH x = temperatur udara 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 R s/ R o konsentrasi gas CO (ppm)
Curve Fitting dengan regresi polinomial
x1 x2 datasheet
Nilai Ro didapatkan dengan cara mengkondisikan temperatur di sekitar sensor TGS2600 sebesar 20°C kemudian dilakukan pengukuran hambatan pada kaki 2 dan 3 dengan multimeter. 2) Sensor SHT11
Sensor SHT11 digunakan untuk mendeteksi suhu dan kelembaban. Sensor ini sudah terkalibrasi dan menggunakan antarmuka 2-wire serial interface. Rangkaian sensor SHT11 menggunakan dua jalur untuk komunikasi dengan mikrokontroler, ditunjukkan pada gambar 8
Gambar 8 Rangkaian SHT11
Jalur data dari SHT11 dihubungkan ke port B.0 pada mikrokontroler dan jalur clock dari SHT11 dihubungkan ke port B.1 pada mikrokontroler.
3) Sistem Minimum AVR ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 berfungsi sebagai pengendali utama. Mikrokontroler ini dipilih karena fitur fiturnya yang lebih lengkap seperti ADC internal 10 bit, timer dengan kemampuan menghasilkan gelombang PWM, pemrograman ISP, EEPROM internal, flash
Kb words) dan fitur-fitur lainnya.
Gambar 9 Alokasi port sistem minimum mikrokontroler ATmega8535
4) LCD (Liquid Crystal Display)
LCD digunakan sebagai media penampil
sensor. Tampilan meliputi konsentrasi gas CO, temperatur dan kelembaban. LCD terhubung ke port C pada mikrokontroler
Gambar 10 Konfigurasi LCD M1632
Nilai Ro didapatkan dengan cara mengkondisikan temperatur °C kemudian dilakukan pengukuran hambatan pada kaki 2 dan 3 dengan multimeter.
Sensor SHT11 digunakan untuk mendeteksi suhu dan kelembaban. Sensor ini sudah terkalibrasi dan menggunakan Rangkaian sensor SHT11 menggunakan dua jalur untuk komunikasi dengan
8.
Jalur data dari SHT11 dihubungkan ke port B.0 pada mikrokontroler dan jalur clock dari SHT11 dihubungkan ke
Mikrokontroler ATmega8535 berfungsi sebagai pengendali utama. Mikrokontroler ini dipilih karena fitur-fiturnya yang lebih lengkap seperti ADC internal 10 bit, timer dengan kemampuan menghasilkan gelombang PWM, flash memori 8 Kb (4
sistem minimum mikrokontroler ATmega8535
LCD digunakan sebagai media penampil hasil pembacaan eliputi konsentrasi gas CO, temperatur dan LCD terhubung ke port C pada mikrokontroler.
M1632
B. Perancangan Perangkat Lunak (
Secara garis besar perancangan perangkat lunak pada mikrokontroler dapat ditunjukkan pada gambar 11.
Gambar 11 Diagram alir program utama
Program dimulai dengan inisialisasi I/O berupa sensor TGS2600, sensor SHT dan penampil LCD. Setelah inisialisasi, dilakukan pembacaan temperatur dan kelembaban dari sensor SHT11 yang selanjutnya akan mempengaruhi penghitungan gas CO yang terukur oleh senso
Hasil pembacaan dan penghitungan akan ditampilkan pada LCD dan dikirim melalui serial ke Komputer.
IV. PE NGUJIAN A. Pengujian Sensor TGS2600
Pengujian diawali dengan pengujian terhadap tegangan keluaran sensor. Tegangan keluaran yang
pada mikrokontroler dibandingkan dengan pengukuran tegangan keluaran sensor menggunakan multimeter.
Tabel
PENGUJIAN TEGANGAN KELUARAN SENSOR
No Tegangan di
LCD (volt) multimeter (volt)
1 0.8 2 1.0 3 1.2 4 1.5 5 1.7 6 2.0 7 2.2 8 2.5 9 2.8 10 3.0 11 3.2 12 3.5 13 3.7 14 4.0 Inisialisasi I/O
Baca temperatur dan kelembaban
Hitung gas CO (ppm)
Kirim data via serial Tampilkan ke LCD
Tampilkan ke Komputer
erangkat Lunak (software)
Secara garis besar perancangan perangkat lunak pada mikrokontroler dapat ditunjukkan pada gambar 11.
Diagram alir program utama
Program dimulai dengan inisialisasi I/O berupa sensor TGS2600, sensor SHT dan penampil LCD. Setelah inisialisasi, dilakukan pembacaan temperatur dan kelembaban dari sensor SHT11 yang selanjutnya akan mempengaruhi penghitungan gas CO yang terukur oleh sensor TGS2600. Hasil pembacaan dan penghitungan akan ditampilkan pada LCD dan dikirim melalui serial ke Komputer.
E NGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian Sensor TGS2600
Pengujian diawali dengan pengujian terhadap tegangan keluaran sensor. Tegangan keluaran yang terbaca oleh adc pada mikrokontroler dibandingkan dengan pengukuran tegangan keluaran sensor menggunakan multimeter.
Tabel 3
PENGUJIAN TEGANGAN KELUARAN SENSOR TGS2600
Tegangan di
multimeter (volt) Error
0.83 0.03 1.16 0.16 1.27 0.07 1.52 0.02 1.73 0.03 2.08 0.08 2.27 0.07 2.48 0.02 2.97 0.03 3.47 0.03 3.24 0.04 3.56 0.06 3.74 0.04 4.04 0.04 Jumlah 0.72 Rata-rata 0.05 Mulai Inisialisasi I/O
Baca temperatur dan kelembaban
Hitung gas CO (ppm)
Kirim data via serial Tampilkan ke LCD
B.
Pengujian Sensor SHT11
Pengujian pembacaan sensor SHT dilakukan dengan membandingkan hasil pembacaan dengan perngukuran temperatur dengan menggunakan thermometer.
Tabel 4 PENGUJIAN SHT11
No Thermometer Psychrometer SHT11 Error T Error RH T(°C) RH(%) T(°C) RH(%) 1 28 87 28,68 95,29 0,68 8,29 2 29 80 29,35 92,09 0,35 12,09 3 30 74 30,25 86,33 0,25 12,33 4 31 74 31,77 81,60 0,60 7,6 5 32 71 32,59 77,07 0,59 6,07 6 33 68 33,54 73,43 0,54 5,43 7 34 62 34,43 70,84 0,43 8,84 8 35 60 35,53 60,12 0,53 0,12 9 36 55 36,60 63,31 0,60 8,31 10 37 53 37,50 60,21 0,50 7,21 11 38 53 38,60 56,67 0,60 3,67 12 39 49 39,62 53,31 0,62 4,31 13 40 48 40,43 51,87 0,43 3,87 Jumlah 6,72 88,14 Rata-rata 0,51 6,78 C. Pengujian Sistem
Pengujian dilakukan dengan memasukkan alat dalam sebuah kotak plastik berukuran 27cm x 27cm x 15cm, untuk memperkecil ruang pengujian sehingga dapat diketahui hasil pengukuran dengan cepat. Ujung selang penyedot dari Stargas 898 dimasukkan ke dalam kotak plastik. Dalam pengujian ini asap rokok digunakan sebagai polutan.
Proses pembacaan data konsentrasi gas dilakukan secara kontinyu oleh mikrokontroler. Hasil pembacaan data ini kemudian ditampilkan melalui LCD. Pengujian sistem dilakukan dengan membandingkan pembacaan data k o n s e n t r a s i g a s C O y a n g dilakukan o l e h s i s t e m d e n g a n s e n s o r T G S 2 6 0 0 t e r h a d a p p e mb a c a a n d a t a y a n g d i l a k u k a n o l e h STARGAS 898. Alat ini merupakan alat standar penguji emisi gas buang, mempunyai beberapa sensor yang terintegrasi di dalamnya, sehingga dapat menghitung kadar gas karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), hidro karbon (HC), oksigen (O2), dan nitrogen monoksida (NO).
1) Pengujian dengan Temperatur Tetap
Pengujian dilakukan dengan memasukkan asap rokok secara terus menerus ke dalam kotak pengujian kemudian dilakukan pengamatan. Dalam pengujian ini temperatur dijaga tetap sebesar 30°C.
Tabel 5
HASIL PENGUJIAN KONSENTRASI GAS CO
No Konsentrasi Gas CO – STARGAS 898 (ppm) Konsentrasi Gas CO – TGS2600 (ppm) error error (%) 1 10 12 2 20 2 20 22 2 10 3 30 33 3 10 4 40 43 3 7.5 5 50 52 2 4 6 60 62 2 3.33 7 70 73 3 4.28 8 80 84 4 5 9 90 92 2 2.22 10 100 97 3 3 Jumlah 27 69.33 Rata-rata 2.7 6.933
2) Pengujian dengan Perubahan Temperatur
Pengujian dilakukan dengan memasukkan asap rokok satu kali ke dalam kotak pengujian untuk mendapatkan suatu kondisi konsentrasi gas CO tetap kemudian dilakukan pemanasan agar terjadi perubahan temperatur lalu dilakukan pengamatan. Pengujian dimulai dari temperatur 30°C.
Tabel 6
PENGUKURAN CO DENGAN PERUBAHAN TEMPERATUR
No Temperatur (°C) Konsentrasi Gas CO (ppm) 1 30 23.04 2 31 22.33 3 32 21.51 4 33 19.53 5 34 17.60 6 35 15.71 V. PENUTUP A. Kesimpulan
Berdasarkan pengujian dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
1)
Model pendekatan sensor TGS2600 dengan regresipolinomial adalah
, 138 A B 3.3643 ( 1.2493 1001.681
2) Sistem ini telah dapat mengukur konsentrasi gas karbon monoksida dengan tingkat kesalahan sebesar 6.933%. 3) Semakin besar konsentrasi gas yang terukur, kesalahan
pengukuran semakin kecil.
4) Sensor SHT11 memiliki tingkat kesalahan rata-rata pengukuran temperatur yang relatif kecil yaitu sebesar 0.51°C
5) Temperatur cukup mempengaruhi TGS2600 dalam pengukuran gas karbon monoksida, terjadi pergeseran sebesar 0,7-2ppm
B. Saran
Untuk pengembangan sistem lebih lanjut, maka ada beberapa saran yang dapat dilakukan yaitu sebagai berikut : 1) Penggunaan sensor yang lebih khusus untuk mendeteksi
gas karbon monoksida akan memperbaiki ketelitian pembacaan konsentrasi gas karbon monoksida.
2) Penggunaan media komunikasi non kabel akan lebih efektif dan efisien karena akan lebih terpantau pada jarak yang jauh.
3) Penggunaan sistem database akan mempermudah dalam penyimpanan dan pemantauan data pengukuran.
DAFTARPUSTAKA
[1] Bejo, Agus, C dan AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler ATmega8535, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2008. [2] Choiron, M.A., Bab V. Curve Fitting, Jurusan Teknik Mesin
Universitas Brawijaya.
[3] Febby, Sistem Akuisisi Data Nirkabel Untuk Pemantauan Kualitas Udara Menggunakan Teknologi Circuit Switch Data, Magister Teknik Elektro, Universitas Gunadarma.
[4] Hadiyani, Murti, Keracunan Karbon Monoksida, Pusat Informasi Obat dan Makanan, Badan POM RI.
[5] Hartanto, Budi, Memahami Visual C#.net Secara Mudah, Penerbit Andi, Yogyakarta. 2008.
[6] Heryanto, Mary dan Wisnu Adi, Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMEGA8535, Penerbit Andi, Yogyakarta. 2008. [7] Hiskia, dan I Dewa Putu Hermida, Pengembangan Sensor Carbon
Monoxide (CO) Berbasis SnO2, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia,
2006.
[8] Kurniawan, Dayat, Aplikasi Elektronika dengan Visual C# 2008 Express Edition, Elex Media Komputindo, 2010.
[9] Wardhana, Lingga, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware dan Aplikasi, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2006.
[10] ---, Datasheet Mikrokontroler ATmega8535, http://atmel.com/dyn/resource/prod_documents/doc2502.pdf, diakses September 2011.
[11] ---, Datasheet LCD 20x2, http://digi-ware/img/d/C20x2A.pdf, diakses September 2011.
[12] ---, Datasheet SHT11, http://digi-ware/img/d/sht11.pdf, diakses September 2011.
[13] ---, Gasoline Exhaust Gas Sensor TGS2600 Technical Data, Figaro Inc Japan, 2000.
[14] ---, General Information for TGS Sensors, Figaro. [15] Keputusan Kepala Bapedal No.107 Tahun 1997
[16] Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 41 Tahun 1999
Romidian Bagus Prambudi (L2F 309 024) Lahir di Magelang, 27 Maret 1987. Mahasiswa Teknik Elektro Reguler 2 2009, Konsentrasi Kontrol dan Automatik, Universitas Diponegoro.
Mengetahui dan mengesahkan, Dosen Pembimbing I Iwan Setiawan, ST, MT NIP.197309262000121001 Tanggal:____________ Dosen Pembimbing II Budi Setiyono, ST, MT NIP.197005212000121001 Tanggal: ___________
