Sensor Gas dengan AF 30 dan AF 63

A.      Tujuan

1.      Menguji adanya gas dengan sensor AF 63 / AF 30.

2.      Mengukur tegangan keluaran dari sensor yang mendeteksi adanya gas.

3.      Menganalisis karakteristik sensor gas.

B.       Dasar Teori

1.      AF 63 dan AF 30

Sensor gas secara umum mendeteksi perubahan kimiawi yang terjadi dalam ruangan sensor tersebut, sehingga biasanya sensor seperti ini ditempatkan pada ruangan tertutup.  

Sensor gas adalah sensor yang befungsi untuk mengukur senyawa gas polutan yang ada di udara,seperti karbonmonoksida, hidrokarbon, nitrooksida, dan lain-lain. Sudah semakin banyak dipasaran telah beredar pengindra gas semikonduktor. Tentunya dibedakan oleh sensitivitas sensor tersebut, semakin mahal maka sensitivitas semakin bagus. Pengindra gas tersebut bekerja dengan semakin tinggi konsentrasi gas maka resistansinya semakin rendah. Banyak sekali type sensor gas yang digunakan dan tersedia dipasaran, seperti sensor gas untuk mendeteksi gas LPG yaitu type TGS 2610 dan sensor gas untuk mendeteksi asap rokok yaitu type AF 30. Pada pembahsan ini yang di bahas adalah Sensor Gas Type AF 30.

Sensor AF 30 adalah sensor yang dapat mendeteksi asap rokok. Jenis sensor asap secara umum dibagi menjadi 3 macam yaitu ionization smoke detector, photoelectric smoke detector, dan air-sampling smoke detector. Perbedaan dariketiga jenis smoke detector tersebut hanyalah pada metode deteksinya.

Prinsip Kerja

Pada dasarnya prinsip kerja dari sensor tersebut adalah mendeteksi keberadaan gas-gas yang dianggap mewakili asap rokok, yaitu gas Hydrogen dan Ethanol. Sensor AF-30 mempunyai tingkat sensitifitas yang tinggi terhadap dua jenis gas tersebut. Jika sensor tersebut mendeteksi keberadaan gas-gas tersebut diudara dengan tingkat konsentrasi tertentu, maka sensor akan menganggap terdapat asap rokok di udara. Ketika sensor mendeteksi keberadaan gas-gas tersebut maka resistansi elektrik sensor akan turun. Dengan memanfaatkan prinsip kerja dsri sensor AF 30 ini, maka dapat mendeteksi adanya asap di suatu ruangan. Sensor ini dapat mendeteksi secara akurat gas dengan merasakan unsure yang terkena untuk satu sisi suatu keramik substrate. Didalamnya mempunyai sejumlah suatu penyerap keramik untuk perlindungan melawan terhadap debu atau gas yang tidak diketahui.

Dengan mengukur perbandingan antara resistansi sensor pada saat terdapat gas dan resistansi sensor pada udara bersih atau tidak mengandung gas tersebut (Rgas/Rair), dapat diketahui kadar gas tersebut. Sebagai contoh jika resistansi sensor (RS) pada saat terdapat gas Hydrogen adalah 1KW  maka resistansi sensor (RS) pada saat udara bersih adalah 10KW.

Rgas/Rair=1000ohm/10000ohm=0,1

Prinsip kerja sensor gas secara umum : 

Didalam sensor arus elektrik mengalir melewati daerah smbungan (grain boundary) dari krista SnO2. Pada daerah sambungan penyerapan oksigen mencegah muatan untuk bergerak bebas. Jika konsentrasi gas menurun, proses deoksidasi akan terjadi, rapat permukaan dari muatan negatif oksigen akan berkurang, dan mengakibatkan menurunnya ketinggian penghalang dari daerah sambungan, misal erdapat adanya gas CO  yang terdeteksi maka persamaan kimianya seperti pada persamaan berikut :

CO + Oad(SnO2X)→CO2+ (SnO2X)*…………………(2). Dengan menurunnya penghalang maka resistansi sensor juga akan ikut menurun.

Aplikasi

Sensor gas untuk mendeteksi asap rokok yaitu type AF 30.

Sensor AF 30 adalah sensor yang dapat mendeteksi asap rokok. Jenis sensor asap secara umum dibagi menjadi 3 macam yaitu ionization smoke detector, photoelectric smoke detector, dan air-sampling smoke detector. Perbedaan dari ketiga jenis smoke detector tersebut hanyalah pada metode deteksinya. 

            Sensor gas untuk mendeteksi adanya kebocoran tabung gas menggunakan sensor gas TGS 2610.

A.      Alat dan Bahan

1.      Sensor Gas AF 30 / AF63            1 buah

2.      Resistor 10 k ohm                        1 buah

3.      Potensio 50 k ohm                       1 buah

4.      Multimeter                                   1 buah

5.      Power supply                               1 buah

6.      Kabel jumper                                secukupnya

7.      Rokok                                          1 batang

8.      Spirtus                                          secukupnya

B.       Langkah Praktikum

Kesehatan dan Keselamatan Kerja

1.      Memastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang dibutuhkan.

2.      Memeriksa komponen sebelum digunakan.

3.      Sebelum catu daya dihidupkan menghubungi pendamping untuk mengecek kebenaran rangkaian.

4.      Mengkalibrasi alat ukur yang akan digunakan.

5.      Menggunakan  alat ukur dengan baik mulai dari batas ukur paling besar apabia perlu, diturunkan.

6.      Hati-hati dalam penggunaan peralatan praktikum !

Langkah Percobaan

1.      Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk praktikum

2.      Membuat rangkain seperti yang telah ditentukan

3.      Mengkonsultasikan rangkaian kepada pendamping unuk mengecek kebenarannya

4.      Melakukan pengukuran tegangan pada saat udara bersih

5.      Melakukan pengukuran tegangan pada asap rokok

6.      Melakukan pengukuran tegangan pada spiritus

7.      Mencatat hasil percobaan

8.      Melakukan analisa pada hasil percobaan

9.      Memberikan kesimpulan pada hasil percobaan

A.      Hasil Percobaan

Tabel hasil percobaan

Gas	V out Dengan potensio 2,5 V	V out Dengan potensio 5 V
Udara Bersih	2,8 V	2,8 V
Rokok	3,6 V	2, 98 V
Spirtus	3,7 V	3, 08 V

B.       Analisa Data

Pada percobaan saat menggunakan tegangan potensio 5 V dan 2,5 V secara garis besar sama, yaitu saat udara bersih diperoleh data yang sama yaitu 2,8 V. Karena AF 30 / AF 63 merupakan sensor yang yang digunakan untuk mendeteksi gas. Pada dasarnya prinsip kerja dari sensor ini adalah mendeteksi keberadaan gas-gas, yaitu gas hydrogen dan etahonol yang terdapat pada asap rokok maupun spiritus. Ketika sensor mendeteksi keberadaan gas-gas pada rokok maupun spiritus maka resistansi elektrik sensor akan turun.

Pada percobaan dilakukan pengukuran Vout sehingga dapat diketahui perbandingan resistansi antara resistansi sensor pada saat udara bersih dan pada saat terdapat asap rokok maupun spiritus  dapat dihitung dengan rumus ;

Rs = vc – v out : vout x RL

Pada percobaan, Vout pada saat udara bersih adalah 2,8V dan RL yang digunakan adalah 10KW maka dengan rumus (Rs = vc – v out : vout x RL) diperoleh RS saat udara bersih (Rair) adalah 7857 W . Dengan Vout saat udara bersih = 2,8V, maka nilai Vout untuk tiap-tiap nilai perbandingan Rgas/Rair dapat diketahui sehingga tingkat konsentrasi dari gas tersebut juga diketahui pula. Misalnya untuk gas Hydrogen dengan tingkat konsentrasi 10ppm, Rgas/Rair = 0,29 maka Rgas/Rair = 0,29 Rair = 7857 W ohm Rgas = Rair x (Rgas/Rair) = 7857 x 0,29 = 2279 W. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai Rgas pada saat konsentrasi gas Hydrogen 10ppm. Karena Rgas adalah sama dengan resistansi sensor (RS), maka berdasarkan nilai Rgas yang diperoleh tersebut, maka dari rumus mencari nilai RS, nilai Vout pada saat konsentrasi Hydrogen 10ppm dapat diperoleh. Rgas = 2279W

       Vc = 5V

RL = 10K

Maka :

2279 = 5 – vout : v out x 100

V out = 4, 072 v

Jadi nilai Vout pada saat sensor mendeteksi nilai konsentrasi Hydrogen 10ppm adalah sebesar 4,072V

Pada praktikum ketika sensor didekatkan (semakin dekat) dengan gas yang di gunakan untuk percobaan yaitu asap rokok dan spiritus maka V out akan semakin tinggi. Hal tersebut dikarenakan prinsip kerja dari sensor itu sendiri ketika gas yang di deteksi oleh sensor semakin banyak smaka resistansi pada sensor akan turun sehingga Vout yang di hasilkan akan semakin tinggi, hal ini dikarenakan adanya Heater pada sensor yang berfungsi sebagai pemicu sensor untuk dapat mendeteksi target gas ang diharapkan setelah di beri tegangan 5V. Sehingga dua element logam (2 dan 4) akan bekerja. Dan di antara dua element logam tersebut, terdapat ruang yang jarakya telah ditentukan. Apabila ada sensor mendeteksi gas, maka kerapatan ruang yang terdapat antara logam 2 dan 4 akan membesar / mengecil. Saat tahanan semakin kecil, maka arus akan mengalir dari 2 ke 4 sehinga output tegangan sensor akan besar. Pada praktikum ini menggunakan ICLM324 yang difungsikan sebagai penguat

C.           Kesimpulan

1.      Sensor gas adalah sensor yang befungsi untuk mengukur senyawa gas polutan yang ada di udara,seperti karbonmonoksida, hidrokarbon, nitrooksida, dan lain-lain. Sudah semakin banyak dipasaran telah beredar pengindra ga semikonduktor

2.      Ketika gas yang di deteksi oleh sensor semakin banyak smaka resistansi pada sensor akan turun sehingga Vout yang di hasilkan akan semakin tinggi, hal ini dikarenakan adanya Heater pada sensor yang berfungsi sebagai pemicu sensor untuk dapat mendeteksi target gas ang diharapkan setelah di beri tegangan 5V.

3.      Sensor gas memiliki karakteristik ketika mendeteksi suatu keberadaan gas maka resistansi akan turun dan tegangan keluaran akan semakin tinggi. 

Daftar Pustaka

http://www.sharemyeyes.com/2013/05/sensor-gas.html

Haryoko, S. 2010. Karakteristik Sensor Af-30 Pada Rangkaian Detektor Asap. Pendidikan Teknik Elektro : UNM