BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di zaman sekarang, kompor gas merupakan
peralatan yang penting bagi kehidupan sehari-hari. Selain mudah digunakan
dibandingkan kompor yang berbahan bakar minyak atau sejenisnya. Kompor gas yang
berbahan bakar elpiji menjadi peralatan memasak yang praktis. Sifat elpiji yang
mudah terbakar menjadi masalah penting yang harus diperhatikan, yaitu bila
elpiji tersebut bocor maka keberadaannya akan menjadi berbahaya.
Tindakan-tindakan pun banyak dilakukan untuk mengatasi masalah tersebut,
memasang regulator yang khusus, mengganti selang yang anti jamur atau tikus,
dan lainnya. Tetapi hal tersebut belum terlalu efektif, karena kekhawatiran akan
kebocoran elpiji masih ada dibenak pengguna / konsumen.
Oleh
karena itu dapat digunakan alat pendeteksi kebocoran elpiji yang menggunakan
prinsip rangkaian penyearah gelombang.Rangkaian penyearah gelombang adalah
rangkaian yang berfungsi mengubah arus listrik bolak-balik menjadi searah. Pada
rangkaian ini digunakan dioda yang berperan sebagai piranti dua terminal yang
hanya dapat 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 dapat bekerja. Saat tegangan
keluaran kurang dari tegangan masukan maka sensor yang dipasang pada alat ini
dapat mencium kebocoran elpiji. tegangan yang masuk
pada kaki 3 akan lebih tinggi dari tegangan referensinya maka tegangan
keluarannya akan positif 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 memberikan tanda bahaya kebocoran elpiji.
Oleh karena itu diperlukan praktikum tentang rangkaian penyearah
gelombang agar dapat mengetahui prinsip kerja rangkaiannya. Sehingga dapat
diaplikasikan dalam pembuatan alat alat elektronik. Salah satu contoh alat yang
menggunakan prinsip rangkaian penyearah adalah alat pendeteksi kebocoran elpiji
dengan
menggunakan sensor TGS2610-D00.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun
permasalahan yang ditimbulkan dari penggunaan alat ini adalah bagaimana cara
kerja alat jika terjadi kebocoran elpiji dalam suatu ruangan dan akan
memberikan peringatan bahaya untuk diambil tindakan pengamanannya ?
1.3 Tujuan
Adapun
tujuan yang dicapai adalah sebagai berikut:
1.Untuk mengetahui aplikasi
dari penyearah gelombang.
2.Untuk mengetahui cara
kerja alat yang menggunakan prinsip penyearah gelombang.
1.4 Manfaat
Manfaat yang dapat diperoleh adalah permasalahan
yang timbul akibat kebocoran elpiji misalnya kebakaran atau sesak napas dapat
dihindari. Karena saat elpiji bocor, alat ini akan memberikan sinyal tanda
bahaya, sehingga dapat dilakukan tindakan pengamanan terlebih dahulu.
BAB
2. TINJAUAN PUSTAKA
A. Resistor
Resistor adalah salah satu komponen elektronika yang
dapat menghasilkan hambatan. Resistor dapat digunakan sebagai pembatas arus, pembagi
arus maupun sebagai pembagi tegangan dalam sebuah rangkaian elektronika. Dalam suatu
rangkaian elektronika, resistor sering ditulis dengan kode “R”. Resistor
mempunyai satuan Ohm ( Ω ) yang menunjukkan besar kecilnya hambatan yang
dihasilkan dan satuan watt untuk menunjukkan rating daya maksimum yang boleh
digunakan tanpa menimbulkan panas yang berlebihan. Nilai hambatan dari suatu
resistor dapat diketahui dengan membaca kode warna, yaitu nilai hambatan yang
ditunjukkan oleh gelang warna yang melingkar pada badan 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).
Dioda dibuat dari dua jenis bahan-bahan
semikonduktor, bahan P (positif) dan bahan N (negatif). Bahan P dinamakan anoda
(A) dan bahan N dinamakan katoda (K).
1.
Bias Maju Dioda
Jika anoda dihubungkan pada polaritas positif
batere, sedangkan katoda pada polaritas negatif seperti gambar, maka keadaan
dioda disebut arah maju (forward-bias) aliran arus dari anoda menuju katoda,
dan aksinya sama dengan rangkaian tertutup.
2.
Bias Mundur Dioda
Jika katoda dihubungkan
pada polaritas positif batere, sedangkan anoda pada polaritas negatif seperti
gambar, maka keadaan dioda disebut arah mundur (reverse-bias) dan aksinya sama
dengan rangkaian terbuka.
Sebagai sifat dioda, pada saat reverse, nilai
tahanan dioda relatif sangat besar dan dioda ini tidak dapat menghantarkan
arus. Harga-harga nominal baik arus maupun tegangan tidak boleh dilampaui,
karena akan mengakibatkan rusaknya diode (Sutrisno,1986:93).
Pada rangkaian elektronik dioda umumnya dipakai
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 positif gelombang ac input, sisi anoda
dari dioda adalah positif. Dioda kemudian diberi bias maju,memungkinkan dioda
menghantarkan arus mengalir pada beban. Sebab dioda bertindak sebagai saklar
tertutup selama waktu tersebut, siklus setengah positif dibangkitkan pada
beban. Selama setengah siklus negatif gelombang ac input, sisi anoda dari dioda
adalah negatif. Dioda kemudian diberi bias mundur, akibatnya 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)
Penyearah Gelombang Penuh (Model Jembatan)
Rangkaian penyearah gelombang penuh dapat diperoleh
dengan dua cara. Cara pertama memerlukan transformator sadapan pusat (Centre
Tap-CT). Cara yang lain untuk mendapatkan keluaran (output) gelombang penuh
adalah dengan menggunakan empat dioda disebut penyearah jembatan (rectifier bridge).
Penyearah gelombang penuh model jembatan ditunjukkan seperti gambar:
Penyerah gelombang penuh ini, selama setengah siklus
positif, anoda D1 dan D2 adalah positif (bias maju). Sedangkan anoda D3 dan D4 adalah
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
akibatnya dioda D3 dan D4 diberikan bias maju. Elektron sekarang 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 adalah komponen semi konduktor yang
mempunyai tiga kaki sehingga daya dapat 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 adalah transistor sambungan bipolar atau bipolar-junction
transistor (BJT), transistor jenis ini memiliki dua variabel yaitu tipe NPN
dan PNP (Frank D. Pretuzela, 2001: 246).
Transistor merupakan salah satu komponen aktif, yang
dapat difungsikan sebagai sistem digital yang bekerja dalam satu daerah
keadaan, yaitu on dan off. Syarat transistor dapat difungsikan
sebagai saklar adalah harus tegangan antara kolektor-emitor dapat mendekati nol
saat transistor dalam keadaan jenuh dan keadaan tersumbat. Sebuah transistor
dapat digunakan sebagai saklar yang dapat 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 sebenarnya adalah suatu rangkaian elektronik yang
dikemas menjadi satu kemasan yang kecil. Beberapa rangkaian yang besar dapat
diintegrasikan menjadi satu dan dikemas dalam kemasan yang kecil. Suatu IC yang
kecil dapat 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 memiliki
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 adalah suatu sakelar otomatis yang digerakkan
oleh prinsip elektromagnet. Relai memiliki beberapa kontak yaitu kontak
kumparan, kontak normaly open (NO), kontak normaly close (NC),
dan kontak com.
Cara kerja dari relai adalah bila ada arus yang
mengalir pada kumparan relai (kontak 1 dan 2), maka kumparan akan bertindak
seperti magnet. Sehingga meyebabkan kontak NO (kontak 3) bekerja untuk menutup
atau on. Kemudian saat 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 bahan 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 bagian yaitu rangkaian catu daya, rangkaian sensor,
rangkaian comparator, dan rangkaian output.
a.
Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya dari alat pendeteksi kebocoran
elpiji dapat 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
dapat dilihat pada gambar 21.
b.
Rangkaian Sensor dan Rangkaian Comparator
Rangkaian sensor dan rangkaian comparator pada
alat pendeteksi kebocoran elpiji dapat dilihat pada gambar 12.
c.
Rangkaian Output
Rangkaian output dari alat pendeteksi
kebocoran elpiji adalah LED berwarna merah dan buzzer. Rangkaian dapat
dilihat pada gambar 13. Rangkaian lengkap
dari alat pendeteksi kebocoran elpiji dalam ruangan dengan sensor TGS2610-D00
dapat dilihat pada gambar 14.
3.3
Langkah Percobaan
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan alat
pendeteksi kebocoran gas elpiji dengan sensor gas TGS2610-D00 adalah sebagai
berikut :
a. Pembuatan Alat
1)
Buat lay out rangkaian berdasarkan 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 hingga bagian
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 menggunakan
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 saat
mendapat rangsangan elpiji yang menyebabkan terjadi perubahan tegangan karena hambatan
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 hambatan sensor (RS) dengan resistor variabel P1. Sedangkan yang menjadi
tegangan referensi adalah hasil pembagian tegangan antara R4 dengan P2 yang
masuk pada kaki 2 (inverting input). Untuk keluaran dari IC CA3130 adalah
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
saat 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 adalah saat sensor TGS2610-D00 ‘mencium’ adanya
elpiji, tegangan yang masuk pada kaki 3 akan lebih tinggi dari tegangan
referensinya maka tegangan keluarannya akan positif 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 memberikan
tanda bahaya 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 memberikan sinyal
peringatan berupa lampu dan suara. Sehingga dari sinyal tersebut, konsumen
dapat mengetahui dengan pasti apakah ada atau tidak kebocoran elpiji pada
tempat itu.
b. Kekurangan
Alat ini memiliki kekurangan yaitu dalam hal
sensitivitas atau kepekaan. Kepekaan dari alat ini belum dapat ditentukan
dengan pasti, yaitu nilai konsentrasi minimal elpiji yang dapat membuat alat
ini akan bekerja belum dapat ditentukan. Jadi kepekaan dari alat ini dilakukan dengan
cara memperkirakan konsentrasi elpiji yang dapat membuat alat bekerja.
BAB
5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pembahasan tentang alat pendeteksi
kebocoran elpiji dalam ruangan dengan sensor TGS 2610-D00, dapat disimpulkan:
1. Alat ini bekerja bila terdapat kebocoran elpiji
dengan konsentrasi tertentu yaitu dengan memberikan sinyal bahaya berupa suara
dari buzzer dan cahaya merah dari LED
2. Alat ini bekerja berdasarkan prinsip pembandingan
(comparator) yaitu membandingkan suatu input tegangan dengan suatu
tegangan referensi yang telah diatur besarnya
3. Kepekaan alat ini belum dapat ditentukan dengan
pasti, yaitu berapa nilai konsentrasi elpiji yang dapat membuat alat bekerja.
5.2
Saran
Saran untuk alat pendeteksi kebocoran elpiji dalam
ruangan dengan sensor TGS2610-D00 adalah alat ini perlu dikembangkan lagi,
yaitu masalah kepekaan dan nilai konsentrasi yang belum dapat dipastikan
jumlahnya. Misalnya dengan menambah display untuk menapilkan nilai konsentrasi
elpiji pada sensor sehingga dapat diketahui dengan pasti konsentrasi elpiji
yang dapat membuat 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.
4 komentar:
salam... tulisan diatas hasil siapa yah dan tahun berapa saia membutuhkan karya yang membuatnya buat dijadikan acuan skripsi saia, tolong dikirim ke radi_tr@yahoo.co.id "terima kasih"
gambarnya mana ya ?
maaf mas..saya dapet dari perpus di kampus..hehe
maaf gambarnya ga bs muncul.hehe
Posting Komentar