MAKALAH INTERNET OF THINGS (IOT)
DETEKSI KEBOCORAN GAS
(zat yang mengandung iso butana)
Dosen
Pengampu : Endang Kurniawan, S.Kom., M.M., M.Kok., CEH., CHFI., CIPM.
https://endangkurniawan.com
Disusun
oleh :
Titis
oktalia reptanti (4117067)
Kelas
E
SISTEM INFORMASI
UNIVERSITAS PESANTREN TINGGI DARUL ULUM
JOMBANG
2019
Abstrak
Bila terjadi
kebocoran gas maka
sensor akan beraksi
dan akan mengaktifkan
alarm sebagai tanda
telah terjadi kebocoran. Sensor
TGS2610 selalu ditandai
dengan nomor ID
yang menandakan klasifikasi
pabrik yang digolongkan
sesuai dengan batasan - batasan tahanan
sensor. Pada saat ID
sensor digunakan, proses kalibrasi bisa menjadi
sangat mudah. Mempersingkat
kondisi waktu yang
lama dan kesulitan
dalam menangani kalibrasi gas. TGS 2610 memiliki sensitifitas yang
tinggi untuk mendeteksi propana dan butana,sehingga sensor ini ideal untuk
digunakan oleh banyak orang untuk memasang gas alarm.
1. LATAR BELAKANG
Sensor tipe TGS
2610 sudah lama digunakan untuk mendeteksi
kebocoran gas. Sensor
ini sensitif terhadap beberapa
jenis gas, antara
lain LPG dan butana.
Salah satu ciri
khas terjadinya kebocoran
gas adalah ditandai adanya bau
gas. Gas yang
bocor dapat dengan mudah
menyulut terjadinya kebakaran
yang berakibat fatal. Untuk
menghindari terjadinya hal
ini maka kita dapat
membuat rangkaian pendeteksi kebocoran gas
menggunakan sensor TGS
2610. Bila terjadi kebocoran
gas maka sensor
akan beraksi dan akan
mengaktifkan alarm sebagai
tanda telah terjadi kebocoran. Sensor
TGS2610 selalu ditandai
dengan nomor ID yang
menandakan klasifikasi pabrik
yang digolongkan sesuai dengan
batasan - batasan tahanan sensor.
Pada saat ID sensor digunakan, proses kalibrasi bisa menjadi
sangat mudah. Mempersingkat
kondisi waktu yang lama
dan kesulitan dalam
menangani kalibrasi gas.Campuran
gas terbakar tidak
akan terbakar hingga mencapai suhu
memanas. Tetapi, dalam
media bahan kimia tertentu,
gas tidak akan
mulai membakar atau menyala
pada suhu lebih
rendah. Peristiwa ini dikenal
dengan katalitis pembakaran.
Kebanyakan, oxida metal dan
campurannya memiliki bagian katalitik ini sebagai contoh,
batu vulkanik, yang terdiri atas berbagai oksida
metal, sering ditempatkan
dalam perapian pembakaran gas.
Bukan hanya untuk
hiasan tapi juga untuk
membantu proses pembakaran
dan hasilnya lebih bersih
dan lebih efisien
membakar dalam perapian. Molekul
gas mengoksidasi pada permukaan yang mengkatalisasi sensor
pada suhu yang jauh lebih rendah daripada
suhu penyala normalnya. Setiap bahan konduktif listrik berubah konduktifitasnya berdasarkan
perubahan suhu. Keseluruhan
teknologi pembuatan sebuah sensor untuk menjual
lebih dari satu
seni dibanding peristiwa ilmiah
yang diperkirakan. Hal
ini dipilih, dipersiapkan dan diproses seluruhnya
yang dibutuhkan bahan kimia
untuk membuat sensor akhir. Ada
banyak variable dalam proses
yang menghambat pembuatan dari perkiraan
produksi akhir. Lagipula,
kebanyakan pengguna sensor katalitis
memilih sensor mereka berdasarkan reputasi pabriknya.
2. DASAR TEORI
2.1.
Gas
LPG (Butana)
Gas
Butana
Butana adalah gas
dengan rumus C4H10yang merupakan alkana dengan empat atom karbon (CH3CH2CH2CH3)
dikelilingi oleh atom hidrogen sepuluh untuk membentuk garis lurus. Istilah ini
bisa merujuk ke salah satu dari dua isomer struktural atau campuran dari mereka
dalam nomenklatur IUPAC, bagaimanapun butana hanya merujuk pada isomer nbutana
bercabang yang satu lainnya disebut "metilpropana" atau isobutana.
Butana sangat mudah terbakar, tidak berwarna, dan merupakan gas yang mudah
dicairkan. Nama butana diturunkan dari nama asam butirat.Gas butana adalah
komponen gas dari gas alam, butana juga dapat diproduksi dari minyak mentah,
tetapi dalam jumlah yang jauh lebih kecil. Hal ini sering ditambahkan ke bensin
biasa untuk meningkatkan kinerjanya tanpa menciptakan produk yang sangat
volatile. Butana lebih ringan, menunjukkan reservoir butana cair. Penggunaan
paling umum dari butana adalah bahan bakar yang lebih ringan. Identitas dan
sifat dari butana yaitu sebagai berikut :
·Nomor CAS :
106-97-8
·Massa molar :
58.12 g mol−1
·Penampilan : Gas
tidak berwarna
·Densitas :
2.48kg/m3, gas (15 °C, 1 atm) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA ·600kg/m3,cairan
(0 °C, 1 atm)
·Titik lebur :
−138.4°C (135.4 K)
·Titik didih :
−0.5°C (272.6 K)
·Kelarutan dalam
air : 6.1mg/100 ml(20 °C) Gas butana juga dijual sebagai bahan bakar untuk
keperluan memasak dan berkemah bertenaga gas. Propana dapat memberikan lebih
banyak energi, tapi butana memiliki properti tertentu yang membuatnya ideal
untuk penyimpanan: ketika dikompresi, menjadi cairan sangat cepat. Setelah
dilepaskan ke udara, namun, bereaksi dengan sumber pengapian menjadi gas yang
sangat mudah terbakar. Tidak seperti beberapa turunan gas alam lainnya, gas
hanya melepaskan karbon dioksida sebagai produk limbah, bukan karbon monoksida.
Hal ini disebut sebagai LPG ketika menyatu dengan hidrokarbon lainnya dan
propana. Gas butana dalam kaleng Butana sangat berguna untuk industri otomotif
sebagai fasilitator mesin pembakaran internal. Selama proses cracking uap,
butana digunakan sebagai bahan baku untuk basis manufaktur petrokimia. Gas ini
juga digunakan dalam pendinginan dan pemanasan sistem dan sebagai bahan bakar
untuk pemantik rokok dan selanjutnya sebagai propelan dalam semprotan aerosol,
deodoranadalah contoh dari sebuah semprot aerosol. Bentuk yang sangat murni
dari butana terutama isobutana, dapat digunakan sebagai pendingin dan sebagian
besar telah menggantikan lapisan ozon depleting halomethanes, misalnya dalam
lemari pendingin dan freezer rumah tangga. Hal ini terutama karena konsentrasi
butana tidak cukup tinggi untuk menciptakan kombinasi yang mudah terbakar
dengan udara di dalam ruangan. Sistem operasi tekanan lebih rendah dari butana
untuk halomethanes seperti R-12, sehingga R-12 sistem seperti dalam sistem
pengkondisian udara otomotif, bila dikonversi ke butana tidak akan berfungsi
secara optimal. Menghirup langsung dari butana dapat menyebabkan sesak napas
jika konsentrasi melebihi ambang batas keselamatan. Terlepas dari ini, dapat
menyebabkan narkosis ditandai dengan pusing dan rasa mabuk. Hal ini juga dapat
hadir dengan gejala euforia dan kantuk. Hal ini jarang terjadi, tetapi orang
yang menghirup butana ditemukan untuk publik mengungkapkan kebahagiaan tidak
berdasar dengan gerak tubuh lengan dan kaki. Butana juga dapat menyebabkan
aritmia dan jantung.Butana adalah zat yang mudah menguap yang paling sering
disalahgunakan di Inggris, dan merupakan penyebab 52% dari "pelarut
terkait" kematian pada tahun 2000. Jika butana sengaja disemprotkan ke
dalam tenggorokan, dapat menyebabkan laryngospasm dengan mendinginkan
tenggorokan segera untuk di bawah 20 derajat celcius, yang mengancam
jiwa.Kertas "Emisi nitrogen dioksida dari pemanas gas butana dan ruangan
kompor" dari American Journal of Applied Sciences, menunjukkan bahwa
nitrogen dioksida gas beracun, hasil dari pembakaran gas butana dan merupakan
bahaya kesehatan manusia dari pemanas rumah dan kompor.
Sensor gas TGS 2610
Unsur perasa yang
terdiri dari lapisan semikonduktor metal
oksida terbentuk pada
substrasi alumunium dari lempengan
perasa bersamaan dengan pemanas yang
terintegrasi. Dalam pendeteksian
gas, konduktivitas sensor bergantung pada kepekatan gas di udara.
Rangkaian sederhana dapat dikonversikan dalam perubahan konduktivitas
hingga sinyal output yang sesuai
dengan kepekatan gas. TGS 2610 memiliki
sensitifitas yang tinggi
untuk mendeteksi propana dan butana, sehingga sensor ini ideal
untuk digunakan oleh
banyak orang untuk memasang gas alarm. Dalam sensitifitasnya TGS
2610 memerlukan arus pemanas
sebesar 56 mA.
Sensor gas berinteraksi dengan gas untuk
memulai pengukuran kepekatan gas. Sensor
gas lalu menyediakan
keluaran untuk peralatan gas
yang menunjukkan pengukuran.
Umumnya gas diukur oleh
sensor gas adalah
ammonia, aerosol, arsine,
sulfida hidrogen hidrokarbon dan masih banyak lagi. Pengukuran yang penting dapat dipertimbangkan ketika
melihat sensor gas
untuk respon waktu, jarak
dan laju aliran.
Respon waktu adalah sejumlah
waktu yang dibutuhkan
dari kontak awal dengan
gas hingga sensor
memproses sinyalnya. Jarak adalah
jarak maksimum dari
sumber gas atau kebocoran gas
hingga sensor dapat
mendeteksi gas. Laju alir
adalah laju alir
yang diperlukan udara
atau sensor gas untuk menghasilkan sinyal. Sensor TGS2610
selalu ditandai dengan nomor ID
seperti yang ditunjukkan
oleh Gambar 2.2 yang
menandakan klasifikasi pabrik yang
digolongkan sesuai dengan batasan - batasan tahanan
sensor. Pada saat ID sensor digunakan, proses kalibrasi bisa menjadi
sangat mudah. Mempersingkat kondisi
waktu yang lama dan kesulitan
dalam menangani kalibrasi gas.
Gambar 1. ID
Sensor
Untuk mengoptimalkan resolusi
dari sinyal output pada
konsentrasi alarm yang
digunakan, diperlukan untuk menyesuaikan
tahanan beban (Load Resistor RL). Hal
ini menunjukkan bahwa
RL dipilih
pada nilai
yang sesuai dengan
tahanan sensor (Sensor Resistance RS)
pada konsentrasi alarm. Karena nomor ID bersesuaian
untuk tahanan sensor
dalam gas isobutana
yang dapat ditandai
pada penutup sensor, nilai
tahanan beban dapat dipilih berdasar
pada tabel 1.
2.2. Karakteristik
Setelah
mengumpulkan seluruh data dan melakukan pengujian dalam keadaan normal.
Rs/Romenyatakan rasio tahanan sensor. Dimana Rs adalah tahanan sensor yang
menunjukkan jenis-jenis kepekatan gas, Ro adalah tahanan sensor dalam 1800ppm iso-butana.
Gambar karakteristik sensitifitas sensor gas dapat dilihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.
Karakteristik sensitifitas Sensor Gas TGS 2610
Pada gambar
2.5,
dapat dilihat
bahwa Rs/Ro dinyatakan sebagai
hasil tahanan sensor,
dimana Rs adalah tahanan
sensor pada 1800
ppm iso-butana pada berbagai
macam suhu, Ro
adalah tahanan sensor
pada 1800 ppm iso-butana pada suhu 200C.
Gambar 3
Karakteristik Ketergantungan Suhu
2.3. Spesifikasi
Dan Struktur Sensor TGS 2610
Dalam tabel 2
dapat dilihat spesifikasi dari sensor TGS 2610
Dalam gambar 4
dapat dilihat struktur dan dimensi dari
sensor gas TGS
2610.
Gambar 4 Struktur
Sensor Gas TGS 2610
3.
Komponen-Komponen Detektor Gas
3.1. Rangkaian
Catu Daya :
Komponen Jumlah
IC Regulator L7805
1 buah
IC Regulator TIP
42C. 1 buah
Kapasitor 25 V 100
μF 1 buah
Kapasitor 35V 10
μF 1 buah
Kapasitor Kramik
104 3 buah
Resistor 10 1 buah
Resistor 1 K 2 buah
Led 1,5 V 2 buah
Saklar geser 1 buah
Baterai Kering 9 V 1 buah
3.2. Rangkaian Buzzer
(Alarm)
Komponen Jumlah
Transistor
C945PW45 1 buah
Buzzer MPB14A 1 buah
Kapasitor 104 2 buah
Resistor 10 K 2 buah
Resistor 330 2 buah
Led 1,5 V 2 buah
Saklar Tekan 1 buah
3.3. Rangkaian
Sensor
Komponen Jumlah
TGS 2610 472JB#12 1 buah
Trinput 1 buah
OP-AMP
LM31INKOB142 2 buah
Dioda Zener 1 buah
Transistor
A733K11C 1 buah
Kapasitor 25V
100μF 1 buah
Kapasitor 16V 1μF 1 buah
Kapasitor 35V 10μF
1 buah
Resistor 330 2 buah
Resistor 10 K 6 buah
Resistor 4 K 2 buah
Resistor 1 K 2 buah
Led 2 buah
3.4. Rangkaian
Mikrokontroller AT89C52
Komponen Jumlah
Mikrokontroller
AT89C52 1 buah
Kapasitor Kramik
30 2 buah
Resistor 10 K 2 buah
Transistor
A733K95C 1 buah
Kristal 1 buah
Pull-up 1 buah
Led 2 buah
Saklar Geser 1 buah
4. Sensor Gas TGS
2610
Sensor ini bekerja
untuk mendeteksi gas yang terdapat dilingkungan sekitar sensor tersebut. Adapun
gas yang dapat dideteksinya adalah LPG dan butana.
4.1. Rangkaian
Alarm
Ketika konsentrasi
gas berubah-ubah tepatndisaat yang mengkhawatirkan, penurunan dan kenaikan,
detektor dapat mengkedip-kedipkan alarm dalam waktu singkat. Dengan menambah
RD, rangkaian trigger Shmidt yang termasuk kedalam pembanding yang dapat
dibuat, nilai RD dapat diatur pada 20 – 30 kali dari nilai RC. Hasilnya range
alarm dibuat. Alarm lalu dibuat ketika range yang lebih besar dari range yang
mengkhawatirkan dilampaui dan sinyal alarm akan berhenti setelah sinyal turun
hingga nilai range turun.
4.2. Pengujian Gas
LPG (Liquefied Petroleum Gas)
1.
Hubungkan power supply atau baterai pada rangkaian.
Sensor
TGS 2610 akan memanaskan diri (self heating). Setelah cukup panas maka detektor
gas siap untuk digunakan. Selama masa pemanasan sensor yang terjadi di kaki 1
dan 4, alarm (Buzzer) hidup. Yang harus dilakukan
adalah menekan saklar reset untuk menormalkan
sensor TGS 2610. Jika mencapai pemanasan yang
normal, besar tahanan yang terdapat di TGS
2610 normalnya adalah 56. Jika
terkena gas
maka besar tahanan yang terdapat di TGS 2610 akan
turun, sehingga arus yang melewati TGS 2610 akan
naik dan akan membunyikan alarm. Dalam sensitifitasnya TGS 2610 memerlukan arus pemanas sebesar 56 mA.
2. Mengatur sensitivitas detektor gas, dengan memutar trinput untuk
mengatur sensitifitasnya hingga buzzer hidup, berarti detektor gas siap untuk
digunakan.
3. Dekatkan ke sumber gas yang mudah terbakar, contohnya gas elpiji.
Jarak antara gas dengan sensor adalah 10
– 20 cm. Buka penutup (kran) gas perlahan-lahan. Sebaiknya disekitar tempat pengujian
tidak terdapat api yang menyala, karena dapat menyebabkan kebakaran. Sewaktu
gas mulai bercampur dengan udara. Dan mencapai kepekatan yang dapat dideteksi,
sensor akan mendeteksi dan melewatkan arus seiring dengan mengecilnya tahanan
yang terdapat pada sensor tersebut. Tetapi besarnya arus yang dilewati masih terlalu
kecil, sehingga memerlukan penguatan yang mana penguatannya adalah OP-AMP. Setelah
dikuatkan maka diirimkan ke mikrokontroller untuk memerintahkan buzzer untuk
bunyi. Setelah melakukan pengujian dalam jarak 10 cm antara sumber gas dengan sensor
maka waktu yang dibutuhkan untuk mendeteksi gas tersebut selama 16 detik. Pada saat
jarak 5 cm maka waktu pendeteksian gas tersebut selama 5 detik.
4. Untuk menormalkan kembali sensor maka dilakukan reset.
5. Waktu yang dibutuhkan sensor untuk
kembali kekondisi normal dari saat pendeteksian
gas berlangsung adalah 24 detik.
6. Bila akumulasi gas mencapai jumlah tertentu
maka sensor gas TGS 2610 akan menyala. Sensor gas ini sensitif untuk gas yang
mudah terbakar (Combustible gas).
KESIMPULAN
Dari pembahasan yang dilakukan pada bab-bab
sebelumnya maka dapatlah ditarik kesimpulan
sebagai berikut :
1. Rangkaian
detektor gas yang dirancang,sensitif untuk gas-gas yang mudah
terbakar(Combustible Gas).
2. Penempatan
detektor gas untuk dapat mendeteksi kebocoran gas dengan baik, sebaiknya
ditempatkan dekat dengan gas yang akan dideteksi, kira-kira 10 cm. Penempatan ini
sangat perlu, sebab jika terlalu jauh pendeteksian akan lama oleh detektor gas.
3. Semakin
dekat jarak antara sensor dengan gas maka akan semakin cepat sensor memberi respon.
4. Penggunaan
detektor gas baik di pabrik maupun dirumah-rumah yang menggunakan atau menyimpan
gas yang mudah terbakar sangat diperlukan. Karena detektor gas merupakan alat
proteksi sebelum terjadinya ledakan yang diakibatkan kebocoran gas.
DAFTAR PUSTAKA
Albert
Paul Malvino, “Elektronics Principles”, Mc Graw Hill, 1984.
Denton,
J Dailey, “OP-AMP and Linier Integrated Circuits, Theory and Application”,
Mc Graw Hill, 1989.
David
L Trell, “OP-AMPS, Second Edition, Design Application and Troubleshooting”,
Butterworth – Heinemann, 1996.
M. H
Rashid, “Power Elektronic, Circuit Devices and System”, Prentice Hall
International, 1999.
