Alat Pendeteksi Kebocoran Elpiji Dalam Ruangan Memakai Sensor Gas Tgs2610-D00 Dengan Prinsip Penyearah Gelombang

BAB  1. PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Di zaman sekarang, kompor gas merupakan peralatan yang penting bagi kehidupan sehari-hari. Selain gampang digunakan dibandingkan kompor yang berbahan bakar minyak atau sejenisnya. Kompor gas yang berbahan bakar elpiji menjadi peralatan memasak yang praktis. Sifat elpiji yang gampang terbakar menjadi duduk masalah penting yang harus diperhatikan, yaitu bila elpiji tersebut bocor maka keberadaannya akan menjadi berbahaya. Tindakan-tindakan pun banyak dilakukan untuk mengatasi duduk masalah tersebut, memasang regulator yang khusus, mengganti selang yang anti jamur atau tikus, dan lainnya. Tetapi hal tersebut belum terlalu efektif, sebab kekhawatiran akan kebocoran elpiji masih ada dibenak pengguna / konsumen.

Oleh sebab itu sanggup digunakan alat pendeteksi kebocoran elpiji yang memakai prinsip rangkaian penyearah gelombang.Rangkaian penyearah gelombang yakni rangkaian yang berfungsi mengubah arus listrik bolak-balik menjadi searah. Pada rangkaian ini digunakan dioda yang berperan sebagai piranti dua terminal yang hanya sanggup mengalirkan arus satu arah saja.  Rangkaian penyearah gelombang terdiri dari 2 jenis, yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh. Perbedaan dari kedua jenis itu hanya pada jumlah pemakaian komponen diode pada rangkaiannya dan pada gelombang yang dihasilkan.

Rangkaian ini disusun sedemikian rupa sehingga didapat gelombang masukan dan keluaran. Setelah didapat gelombangnya maka alat ini sanggup bekerja. Saat tegangan keluaran kurang dari tegangan masukan maka sensor yang dipasang pada alat ini sanggup mencium kebocoran elpiji. tegangan yang masuk pada kaki 3 akan lebih tinggi dari tegangan referensinya maka tegangan keluarannya akan konkret dan transistor (T1) akan menyulut atau on dan arus mengalir pada relai Re1 dan LED. Kontak NO relai akan bekerja (menutup) sehingga buzzer akan berbunyi memperlihatkan tanda ancaman kebocoran elpiji.

Oleh sebab itu diharapkan praktikum wacana rangkaian penyearah gelombang biar sanggup mengetahui prinsip kerja rangkaiannya. Sehingga sanggup diaplikasikan dalam pembuatan alat alat elektronik. Salah satu contoh alat yang memakai prinsip rangkaian penyearah yakni alat pendeteksi kebocoran elpiji dengan memakai sensor TGS2610-D00.

1.2  Rumusan Masalah

Adapun permasalahan yang ditimbulkan dari penggunaan alat ini yakni bagaimana cara kerja alat kalau terjadi kebocoran elpiji dalam suatu ruangan dan akan memperlihatkan peringatan ancaman untuk diambil tindakan pengamanannya ?

1.3  Tujuan

Adapun tujuan yang dicapai yakni sebagai berikut:

1.Untuk mengetahui aplikasi dari penyearah gelombang.

2.Untuk mengetahui cara kerja alat yang memakai prinsip penyearah gelombang.

1.4  Manfaat

Manfaat yang sanggup diperoleh yakni permasalahan yang timbul akhir kebocoran elpiji contohnya kebakaran atau sesak napas sanggup dihindari. Karena ketika elpiji bocor, alat ini akan memperlihatkan sinyal tanda bahaya, sehingga sanggup dilakukan tindakan pengamanan terlebih dahulu.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

A. Resistor

Resistor yakni salah satu komponen elektro yang sanggup menghasilkan hambatan. Resistor sanggup digunakan sebagai pembatas arus, pembagi arus maupun sebagai pembagi tegangan dalam sebuah rangkaian elektronika. Dalam suatu rangkaian elektronika, resistor sering ditulis dengan instruksi “R”. Resistor mempunyai satuan Ohm ( Ω ) yang memperlihatkan besar kecilnya kendala yang dihasilkan dan satuan watt untuk memperlihatkan rating daya maksimum yang boleh digunakan tanpa menimbulkan panas yang berlebihan. Nilai kendala dari suatu resistor sanggup diketahui dengan membaca instruksi warna, yaitu nilai kendala yang ditunjukkan oleh gelang warna yang melingkar pada tubuh resistor. Dalam pembacaan gelang-gelang tersebut dilakukan mulai dari ujung menuju ke tengah-tengah resistor atau dari gelang petama menuju ke gelang keempat (Malvino,2003: 50).

B. Dioda

Dioda dibentuk dari dua jenis bahan-bahan semikonduktor, materi P (positif) dan materi N (negatif). Bahan P dinamakan anoda (A) dan materi N dinamakan katoda (K).

1. Bias Maju Dioda

Jika anoda dihubungkan pada polaritas konkret batere, sedangkan katoda pada polaritas negatif ibarat gambar, maka keadaan dioda disebut arah maju (forward-bias) fatwa arus dari anoda menuju katoda, dan aksinya sama dengan rangkaian tertutup.

2. Bias Mundur Dioda

Jika katoda dihubungkan pada polaritas konkret batere, sedangkan anoda pada polaritas negatif ibarat gambar, maka keadaan dioda disebut arah mundur (reverse-bias) dan aksinya sama dengan rangkaian terbuka.

Sebagai sifat dioda, pada ketika reverse, nilai tahanan dioda relatif sangat besar dan dioda ini tidak sanggup menghantarkan arus. Harga-harga nominal baik arus maupun tegangan dilarang dilampaui, sebab akan menimbulkan rusaknya diode (Sutrisno,1986:93).

Pada rangkaian elektronik dioda umumnya digunakan sebagai penyearah gelombang yaitu, proses pengubahan arus bolak-balik menjadi arus searah. Penyearah dibagi dua yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh.

1.      Penyearah Setengah Gelombang

           Penyearah setengah gelombang ini, selama setengah siklus konkret gelombang ac input, sisi anoda dari dioda yakni positif. Dioda kemudian diberi bias maju,memungkinkan dioda menghantarkan arus mengalir pada beban. Sebab dioda bertindak sebagai saklar tertutup selama waktu tersebut, siklus setengah konkret dibangkitkan pada beban. Selama setengah siklus negatif gelombang ac input, sisi anoda dari dioda yakni negatif. Dioda kemudian diberi bias mundur, alhasil tidak ada arus yang mengalir melaluinya. Dioda bertindak sebagai saklar terbuka selama waktu tersebut, sehingga tidak ada tegangan yang dihasilkan pada beban (Frank D. Petruzella, 2001)
  Penyearah Gelombang Penuh (Model Jembatan)

Rangkaian penyearah gelombang penuh sanggup diperoleh dengan dua cara. Cara pertama memerlukan transformator sadapan pusat (Centre Tap-CT). Cara yang lain untuk mendapat keluaran (output) gelombang penuh yakni dengan memakai empat dioda disebut penyearah jembatan (rectifier bridge). Penyearah gelombang penuh model jembatan ditunjukkan ibarat gambar:

Penyerah gelombang penuh ini, selama setengah siklus positif, anoda D1 dan D2 yakni konkret (bias maju). Sedangkan anoda D3 dan D4 yakni negatif (bias mundur). Elektron mengalir dari sisi negatif dari lin, melalui D1 ke beban kemudian melalui D2 dan kembali pada sisi lin yang lain. Selama setengah siklus berikutnya, polaritas tegangan lin ac berubah. Sebagai alhasil dioda D3 dan D4 diberikan bias maju. Elektron kini mengalir dari sisi negatif lin melalui D3 ke beban dan melalui D4 dan kembali ke sisi lin yang lain (Sudhirham,2002:109).

C. Transistor

Transistor yakni komponen semi konduktor yang mempunyai tiga kaki sehingga daya sanggup diperkuat. Fungsi transistor sebagai penguat atau amplifier dari sinyal listrik, tahanan variabel atau sebagai saklar. Transistor yang akan digunakan dalam rangkaian pendeteksi kebocoran gas elpiji yakni transistor sambungan bipolar atau bipolar-junction transistor (BJT), transistor jenis ini mempunyai dua variabel yaitu tipe NPN dan PNP  (Frank D. Pretuzela, 2001: 246).

Transistor merupakan salah satu komponen aktif, yang sanggup difungsikan sebagai sistem digital yang bekerja dalam satu kawasan keadaan, yaitu on dan off. Syarat transistor sanggup difungsikan sebagai saklar yakni harus tegangan antara kolektor-emitor sanggup mendekati nol ketika transistor dalam keadaan jenuh dan keadaan tersumbat. Sebuah transistor sanggup digunakan sebagai saklar yang sanggup mengontrol beban dengan kemampuan melewatkan arus cukup besar tergantung pada jenis transistor yang digunakan. Prinsip pengoperasian transistor sebagai saklar dengan mengoperasikan dalam 2 keadaan, yaitu pada keadaan jenuh dan keadaan mati (Bishop, 2002:17).

D. Integrated Circuit (IC)

IC sebetulnya yakni suatu rangkaian elektronik yang dikemas menjadi satu kemasan yang kecil. Beberapa rangkaian yang besar sanggup diintegrasikan menjadi satu dan dikemas dalam kemasan yang kecil. Suatu IC yang kecil sanggup memuat ratusan bahkan ribuan komponen (Blocher, 2004:189).

IC LM7805 merupakan komponen yang digunakan untuk meregulasi tegangan untuk memperoleh keluaran sebesar ± 5 volt. IC ini mempunyai 3 buah kaki yaitu kaki input, common, dan output. Keluaran tegangan dari IC ini akan digunakan untuk suplai rangkaian sensor dan rangkaian pembanding.

E. Relai

Relai yakni suatu sakelar otomatis yang digerakkan oleh prinsip elektromagnet. Relai mempunyai beberapa kontak yaitu kontak kumparan, kontak normaly open (NO), kontak normaly close (NC), dan kontak com.

Cara kerja dari relai yakni bila ada arus yang mengalir pada kumparan relai (kontak 1 dan 2), maka kumparan akan bertindak ibarat magnet. Sehingga meyebabkan kontak NO (kontak 3) bekerja untuk menutup atau on. Kemudian ketika tidak ada arus yang mengalir pada kumparan, maka kontak NO akan membuka kembali atau of f (Daryanto, 2004: 34).

BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat Dan Bahan

Untuk pembuatan alat pendeteksi kebocoran gas elpiji dibutuhkan beberapa peralatan dan materi sebagai berikut :

Tabel 1. Peralatan yang digunakan dalam pembuatan alat detektor elpiji dengan sensor TGS2610-D00

No 1 2 3 4 5 6 7

Nama alat Jumah Bor PCB Mata bor PCB Obeng (+) Obeng (-) Solder listrik Gergaji besi Multi meter

Jumlah 1 buah 1 set 2 buah 2 buah 1 buah 1 buah 1 buah

Keterangan - Mata bor 0,8 mili untuk kaki IC - Mata bor 1 mili untuk pad yang lebih besar, header, atau yang sejenis - Mata bor 1,5 mili untuk kaki relay, switch, dan yang sejenisnya - Mata bor 3 mili untuk pemasangan spacer atau tempat baut Ukuran 4” dan 2” Ukuran 4” dan 2” 220 V ac dengan daya 40 watt Ukuran panjang 50 cm Tipe SUNWA YX-360TRD dan alat dalam keadaan normal

Tabel 2. Bahan yang digunakan untuk pembuatan alat pendeteksi kebocoran elpiji dengan sensor TGS2610-D00

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Nama Bahan Sensor gas TGS 2610-D00 IC tipe CA3130 IC tipe LM 7805 Transformator step down 300 mA/ 6 V Dioda 1N4001 Dioda 1N4148 Resistor a. 1K b. 4K7 c. 390 d. 22K e. 4K7 Kapasitor a. 100 μF/10 V b. 330 nF Relai 12 V Buzzer 9-12 V Sekering 315 mA Push-on Sakelar Papan PCB (Printed Circuit Board) Larutan Ferry Chloride (Fecl3) Timah solder Kabel

Jumlah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 4 buah 2 buah 3 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 2 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah secukupnya secukupnya secukupnya secukupnya

Keterangan - - - - - - - - - - Resistor variabel Resistor variabel - - - 5 kaki - - - - - - Ukuran 1 mm

3.2 Desain Rangkaian Alat Pendeteksi Kebocoran Elpiji dengan Sensor TGS2610-D00

Pada rangkaian alat pendeteksi kebocoran gas elpiji ini dibagi menjadi beberapa penggalan yaitu rangkaian catu daya, rangkaian sensor, rangkaian comparator, dan rangkaian output.

a.      Rangkaian Catu Daya

Rangkaian catu daya dari alat pendeteksi kebocoran elpiji sanggup dilihat pada gambar 11.

Gambar 20. Rangkaian catu daya

Rangkaian catu daya ini akan mengeluarkan tegangan keluaran sebesar ± 5

volt yang nanti akan digunakan untuk input tegangan pada rangkaian

pendeteksi kebocoran elpiji.

b. Rangkaian Sensor dan Rangkaian Comparator

Rangkaian sensor dan rangkaian comparator pada alat pendeteksi

kebocoran elpiji sanggup dilihat pada gambar 21.

b.      Rangkaian Sensor dan Rangkaian Comparator

Rangkaian sensor dan rangkaian comparator pada alat pendeteksi kebocoran elpiji sanggup dilihat pada gambar 12.

c.       Rangkaian Output

Rangkaian output dari alat pendeteksi kebocoran elpiji yakni LED berwarna merah dan buzzer. Rangkaian sanggup dilihat pada gambar 13. Rangkaian lengkap dari alat pendeteksi kebocoran elpiji dalam ruangan dengan sensor TGS2610-D00 sanggup dilihat pada gambar 14.

3.3 Langkah Percobaan

Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan alat pendeteksi kebocoran gas elpiji dengan sensor gas TGS2610-D00 yakni sebagai berikut :

a. Pembuatan Alat

1) Buat lay out rangkaian menurut gambar rangkaian yang ditunjukan pada gambar 15.

2) Salin gambar lay out pada papan PCB, kemudian dilarutkan dengan larutan ferric chloride (FeCl3)

3) Proses pelarutan papan PCB dilakukan dalam wadah plastik atau wadah yang tidak terbuat dari logam. PCB di rendam sampai penggalan tembaga yang tidak terlapisi hilang

4) Setelah itu bilas dengan air, kemudian gosok PCB dengan thiner atau bensin untuk membersihkan sisa residu tinta yang masih menempel

5) Setelah bersih, PCB kemudian dibor memakai bor dengan mata bor yang sesuai dengan kaki-kaki komponen yang akan dipasang

6) Pasang komponen sesuai gambar rangkaian.

b. Pembuatan Kotak Panel

1) Buat kotak panel dan dilubangi sesuai dengan gambar 17

2) Kemudian pasang rangkaian dalam kotak panel

BAB 4. PEMBAHASAN

Alat pendeteksi kebocoran gas elpiji ini bekerja pada jala-jala PLN 220 volt. Pada rangkaian catu daya, trafo Tr1 bekerja menurunkan tegangan yang masuk melalui jala-jala pln dari 220 volt ac menjadi 6 volt ac, selanjutnya dioda D1, D2, D3, D4 membentuk dioda jembatan untuk mengubah tegangan ac menjadi tegangan dc, keempat dioda tersebut bekerja sebagai penyearah. Untuk memperoleh tegangan dc yang rata dipasang kapasitor 100μF / 16V secara paralel diantara kedua polaritasnya. IC LM7805 di sini digunakan untuk meregulasi tegangan tadi untuk memperoleh tegangan keluaran sebesar ± 5 volt yang nantinya akan digunakan untuk suplai tegangan sensor TGS2610-D00. Pada rangkaian catu daya ini dipasang LED1 sebagai indikator bahwa rangkaian catu daya bekerja.

Kemudian masuk pada rangkaian sensor, yaitu TGS2610-D00. Sensor ini akan bekerja bila mendapat suplai tegangan 5 ± 0,2 V. Tegangan tersebut dihubungkan pada ke-4 pin kakinya, yaitu pemanas pada kaki 1 dan 4 dan elektrode sensor pada kaki 2 dan 3. Sensor mulai bekerja ketika mendapat rangsangan elpiji yang mengakibatkan terjadi perubahan tegangan sebab kendala dalam sensor berubah. Tegangan keluaran dari sensor akan diatur dengan resisitor variabel P1. Tegangan tersebut kemudian akan menjadi masukan IC CA3130 pada kaki 3 (non-inverting input).

IC CA3130 di sini dimanfaatkan sebagai comparator yaitu rangkaian yang membandingkan sinyal masukan dengan sinyal referensi atau acuan. Pada IC CA3130, tegangan masukan merupakan hasil pembagian tegangan antara kendala sensor (RS) dengan resistor variabel P1. Sedangkan yang menjadi tegangan referensi yakni hasil pembagian tegangan antara R4 dengan P2 yang masuk pada kaki 2 (inverting input). Untuk keluaran dari IC CA3130 yakni kaki 6 yang dihubungkan dengan kaki basis Transistor (T1) dan diode 1N4148 yang difungsikan untuk switching ke grounding. Tegangan kerja IC disuplai dari kaki 4 dan 7 yaitu sebesar ± 5 V dc. Prinsip dari comparator adalah ketika tegangan masukan berada di atas tegangan referensinya, maka tegangan keluarannya akan menyamai tegangan saturasinya (positif) dan bila tegangan masukan berada dibawah tegangan referensinya, maka tegangan keluarannya kurang dari tegangan saturasinya (negatif). Jadi aplikasi komparator pada alat pendeteksi kebocoran elpiji yakni ketika sensor TGS2610-D00 ‘mencium’ adanya elpiji, tegangan yang masuk pada kaki 3 akan lebih tinggi dari tegangan referensinya maka tegangan keluarannya akan konkret dan transistor (T1) akan menyulut atau on dan arus mengalir pada relai Re1 dan LED. Kontak NO relai akan bekerja (menutup) sehingga buzzer akan berbunyi memperlihatkan tanda ancaman kebocoran elpiji.

Adapun kelebihan dan kekurangan dari alat pendeteksi kebocoran elpiji dengan sensor TGS2610-D00 adalah:

a. Kelebihan

Alat ini akan bekerja bila terdapat kebocoran elpiji yang mengenai sensor dengan konsentrasi sedang, yaitu dengan memperlihatkan sinyal peringatan berupa lampu dan suara. Sehingga dari sinyal tersebut, konsumen sanggup mengetahui dengan niscaya apakah ada atau tidak kebocoran elpiji pada tempat itu.

b. Kekurangan

Alat ini mempunyai kekurangan yaitu dalam hal sensitivitas atau kepekaan. Kepekaan dari alat ini belum sanggup ditentukan dengan pasti, yaitu nilai konsentrasi minimal elpiji yang sanggup menciptakan alat ini akan bekerja belum sanggup ditentukan. Makara kepekaan dari alat ini dilakukan dengan cara memperkirakan konsentrasi elpiji yang sanggup menciptakan alat bekerja.

BAB 5. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pembahasan wacana alat pendeteksi kebocoran elpiji dalam ruangan dengan sensor TGS 2610-D00, sanggup disimpulkan:

1. Alat ini bekerja bila terdapat kebocoran elpiji dengan konsentrasi tertentu yaitu dengan memperlihatkan sinyal ancaman berupa bunyi dari buzzer dan cahaya merah dari LED

2. Alat ini bekerja menurut prinsip pembandingan (comparator) yaitu membandingkan suatu input tegangan dengan suatu tegangan referensi yang telah diatur besarnya

3. Kepekaan alat ini belum sanggup ditentukan dengan pasti, yaitu berapa nilai konsentrasi elpiji yang sanggup menciptakan alat bekerja.

5.2 Saran

Saran untuk alat pendeteksi kebocoran elpiji dalam ruangan dengan sensor TGS2610-D00 yakni alat ini perlu dikembangkan lagi, yaitu duduk masalah kepekaan dan nilai konsentrasi yang belum sanggup dipastikan jumlahnya. Misalnya dengan menambah display untuk menapilkan nilai konsentrasi elpiji pada sensor sehingga sanggup diketahui dengan niscaya konsentrasi elpiji yang sanggup menciptakan alat ini bekerja

DAFTAR PUSTAKA

Bishop, Owen. 2002. Dasar-dasar Elektronika. Jakarta: Erlangga.

Blocher, Richard. 2004. Dasar Elektronika. Yogyakarta: Andi.

Daryanto. 2004. Pengetahuan Teknik Elektronika. Jakarta: PT Bumi Aksara.

Frank D Petruzzela. 2001. Elektronika Industri. Yogyakarta: Andi.

Malvino, Albert Paul. 2003. Prinsip-Prinsip Elektronika. Jakarta: Salemba Teknika.

Sutrisno. 1987. Elektronika Teori dan Penerapannya. Bandung : ITB.

Sudhirham, Sudaryatno.2002. Analisis Rangkaian Listrik. Bandung : ITB.