PROPOSAL SKRIPSI

APLIKASI TEGANGAN TINGGI SEBAGAI PENGURAI

KARBONDIOKSIDA (CO2) PADA RUANGAN TERTUTUP

Disusun Oleh:

AHMAD ATHOILLAH

NPM : 209.05.3.0015

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN ELEKTRO

UNIVERSITAS ISLAM MALANG

JUNI 2013

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Manusia bisa hidup 5-6 minggu tanpa makanan, beberapa hari tanpa air, tetapi

hanya beberapa menit tanpa udara. Nutrisi paling penting yang dibutuhkan oleh tubuh

kita bukanlah protein, karbohidrat atau lemak, tapi udara. Sebagaimana api di

pembakaran tidak dapat menyala tanpa adanya udara, demikian juga api dalam tubuh

kita tidak dapat dijaga tanpa adanya udara yang banyak dalam tubuh kita. Cara kita

bernafas akan mempengaruhi penampilan kita, bagaimana kita merasa, daya tahan kita

terhadap penyakit, bahkan berapa lama kita akan hidup. Agar kita mempunyai darah

yang baik, kita harus bernafas dengan baik. Udara murni yang memenuhi paru-paru

kita akan membersihkan darah, lalu mengirimkannya ke seluruh bagian tubuh.

Orang sakit lebih membutuhkan udara bersih daripada obat-obatan, dan lebih

penting daripada makanan mereka. Bagi orang sakit, lebih baik kehilangan makanan

daripada kehilangan udara bersih. Kehidupan di udara luar dengan lingkungan alami

akan berakibat pada hal-hal ajaib bagi para penderita cacad yang tidak berdaya dan

hampir tidak ada harapan.

Beberapa penyakit dapat disembuhkan rata-rata melalui udara yang baik dan

cukup. Contohnya, pengobatan yang paling berhasil bagi para penderita Tuberculosis

(TBC) adalah udara bersih yang lebih banyak daripada biasanya, baik siang maupun

malam. Beranda untuk tidur harus disediakan dan si pasien penderita TBC tersebut

2

hanya diperkenankan di dalam rumah hanya untuk makan dan keperluan lain. Ribuan

orang yang seharusnya masih hidup meninggal karena kurangnya udara dan air bersih.

Meskipun pada pada zaman yang semakin modern ini telah banyak

bermunculan Air Conditioner (AC) yang berfungsi sebagai penyejuk udara serta

sebagai filter udara dari debu-debu yang bertebaran di uadara. Namun teknologi ini

tidak serta merta menyelesaikan masalah diatas tetapi justru timbul masalah baru, AC

juga membuat berkurangnya kadar oksigen dalam ruangan. Sebab pemakaian AC

biasanya dilakukan diruang tertutup (tidak ada sirkulasi udara). Bahkan Serangan

utama akan menghampiri bagian paru-paru dan saluran pernapasan. Orang yang terlalu

lama di dalam ruang AC setiap harinya, diketahui sebagian mereka mengalami infeksi

pernapasan.

Melihat permasalahan diatas penulis memiliki rancangan sebuah alat pengurai

karbondioksida (CO2) dengan memanfaatkan tegangan tinggi pada ruangan yang

minim ventilasi dan membutuhkan oksigen yang cukup banyak.

1.2. Rumusan Masalah

Untuk mencapai tujuan yang diharapkan, penulis merumuskan beberapa hal

diantaranya:

a) Bagaimana rangkaian ini bekerja?

b) Apa pengaruh tegangan tinggi terhadap karbondioksida (CO2)?

3

1.3. Batasan Masalah

Mengingat luasnya permasalahan yang akan dibahas dalam perancangan ini,

maka penulis perlu membatasi permasalahan dengan batasan-batasan sebagai berikut:

a) Tidak membahas reaksi kimia karbondioksida (CO2) secara mendalam.

b) Tegangan tinggi yang digunakan adalah tegangan DC.

c) Perancangan pengurai karbondioksida.

Pengurai karbondioksida adalah lempengan logam yang di sejajarkan dan

dialiri aliran listrik tegangan tinggi DC agar dapat menarik atom-atom karbon

yang terurai.

d) Ambang batas karbondioksida adalah nilai karbondioksida pada ruangan

terbuka.

1.4. Tujuan

Tujuan yang hendak dicapai dalam penyusunan skripsi ini ialah memperoleh

sebuah desain pengurai karbondioksida pada ruangan tertutup agar kebutuhan oksigen

terpenuhi.

1.5. Sistematika Penulisan

Untuk mencapai pada tujuan yang direncanakan, maka sistematika pembahasan

yang akan dipakai adalah sebagai berikut:

a) Bab I : pendahuluan.

b) Bab II : Dasar-dasar teoritis perencanaan; berisi teori-teori yang

berhubungan dengan pemakaian komponen-komponen penunjang.

4

c) Bab III : Penentuan Perancangan pengurai karbondioksida.

d) Bab IV : Pengujian alat.

e) Bab V : merupakan penutup yang membahas tentang hasil keseluruhan

dari pengujian alat.

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Ikatan kovalen

Menurut G.N. Lewis, Unsur-unsur logam dan bukan logam cenderung

membentuk senyawa ion untuk mencapai stabil melalui serah-terima elektron sehingga

tercapai konfigurasi elektron seperti gas mulia. Atom-atom bukan logam dapat

membentuk ikatan dengan atom-atom bukan logammelalui penggunaan

bersamapasangan atom valensinya. Ikatan kovalen biasanya terbentuk dari unsur-unsur

non logam.

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terjadi akibat pemakaian pasangan elektron

secara bersama-sama oleh dua atom (James E. Brady, 1990).

Dalam ikatan kovalen, setiap elektron dalam pasangan tertarik ke dalam

nukleus kedua atom. Tarik menarik elektron inilah yang menyebabkan kedua atom

terikat bersama. Untuk pembentukan ikatan kovalen rangkap dua dalam molekul CO2

seperti gambar di bawah ini:

Gambar 2.1 Pembentukan molekul CO2

Sumber: perpustakaancyber.blogspot.com/2013/01/ikatan-kimia-terbaru.html

6

Konfigurasi elektron atom 6C= 2, 4

Untuk membentuk konfigurasi Ne (2, 8), diperlukan 4 elektron tambahan. Ke-

4 elektron ini diperoleh dari atom O. Setiap atom O menyumbang 2 elektron valensi

sehingga membentuk dua buahikatan kovalen rangkap dua.

2.2. Gasifikasi Plasma

“Plasma merupakan kondisi gas terionisasi yang terjadi di alam. Namun,

plasma juga dapat dibuat yakni dengan metode electrical discharge. Metode ini

dilakukan dengan menambahkan ydrog pada gas sehingga ydrogen terlucuti dari

atom”.( Dr.Anto Tri Sugiharto)

Gasifikasi plasma merupakan suatu metode efektif dalam menguraikan

berbagai senyawa ydroge dan anorganik menjadi elemen-elemen dasar dari sebuah

senyawa, sehingga elemen-elemen tersebut dapat digunakan kembali (reuse) dan

didaur ulang (recycle).

Senyawa adalah zat tunggal yang terbentuk dari beberapa unsur dengan melalui

reaksi kimia dan senyawa tersebut juga dapat diuraikan lagi menjadi unsur-unsur

pembentuknya dengan reaksi kimia tersebut. Senyawa dihasilkan dari reaksi kimia

antara dua unsur atau lebih melalui reaksi pembentukan. Misalnya, karbondioksida

(CO2) dihasilkan oleh reaksi karbon(C) dengan oksigen (O). Senyawa dapat diuraikan

menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui reaksi penguraian.

7

Senyawa mempunyai sifat yang berbeda dengan unsur-unsur pembentuknya.

Senyawa hanya dapt diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui reaksi

kimia. Pada kondisi yang sama, senyawa dapat memiliki wujud berbeda dengan unsur-

unsur pembentuknya. Sifat fisika dan kimia senyawa berbeda dengan unsur-unsur

pembentuknya. Misalnya reaksi antara gas hydrogen dan gas oksigen membentuk

senyawa air yang berwujud cair.

Gambar 2.2 Tabel PerodikSumber: wikipedia.co.id

8

2.3. INTREGATED CIRCUIT

2.3.1.MIKROKONTROLER AVR

Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) dari Atmel ini

menggunakan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang artinya

prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit dibandingkan

dengan MCS-51 yang menerapkan arsitektur CISC (Complex Instruction Set

Computer).

Hampir semua instruksi prosesor RISC adalah instruksi dasar (belum tentu

sederhana), sehingga instruksi-instruksi ini umumnya hanya memerlukan 1 siklus

mesin untuk menjalankannya. Kecuali instruksi percabangan yang membutuhkan 2

siklus mesin. RISC biasanya dibuat dengan arsitektur Harvard, karena arsitektur ini

yang memungkinkan untuk membuat eksekusi instruksi selesai dikerjakan dalam satu

atau dua siklus mesin, sehingga akan semakin cepat dan handal. Proses downloading

programnya relatif lebih mudah karena dapat dilakukan langsung pada sistemnya.

Sekarang ini, AVR dapat dikelompokkan menjadi 6 kelas, yaitu keluarga

ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, keluarga AT90CAN, keluarga

AT90PWM dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas

adalah memori, peripheral, dan fungsinya, sedangkan dari segi arsitektur dan instruksi

yang digunakan, mereka hampir sama. Sebagai pengendali utama dalam pembuatan

robot ini, digunakan salah satu produk ATMEL dari keluarga ATmega yaitu

ATmega8535.

9

2.3.2. ARSITEKTUR ATMEGA8535

Mikrokontroler ATmega8535 memiliki fitur-fitur utama, seperti berikut.

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3. Tiga unit Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. Watchdog Timer dengan osilator internal.

6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memori Flash sebesar 8 kbytes dengan kemampuan Read While Write.

8. Unit interupsi internal dan eksternal.

9. Port antarmuka SPI.

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11. Antarmuka komparator analog.

12. Port USART untuk komunikasi serial.

Mikrokontroler AVR ATMega8535 merupakan mikrokontroler produksi

Atmel dengan 8 KByte In-System Programmable-Flash, 512 Byte EEPROM dan 512

Bytes Internal SRAM. AVR ATMega8535 memiliki seluruh fitur yang dimiliki

AT90S8535. Selain itu, konfigurasi pin AVR ATMega8535 juga kompatibel dengan

AT90S8535.

Diagram blok arsitektur ATmega8535 ditunjukkan oleh Gambar 2.3. Terdapat

sebuah inti prosesor (processor core) yaitu Central Processing Unit, di mana terjadi

proses pengumpanan instruksi (fetching) dan komputasi data. Seluruh register umum

10

sebanyak 32 buah terhubung langsung dengan unit ALU (Arithmatic and Logic Unit).

Tedapat empat buah port masing-masing delapan bit dapat difungsikan sebagai

masukan maupun keluaran.

Media penyimpan program berupa Flash Memory, sedangkan penympan data

berupa SRAM (Static Ramdom Access Memory) dan EEPROM (Electrical Erasable

Programmable Read Only Memory). Untuk komunikasi data tersedia fasilitas SPI

(Serial Peripheral Interface), USART (Universal Synchronous and Asynchronous

serial Receiver and Transmitter), serta TWI (Two-wire Serial Interface).

Gambar 2.3 Arsitektur ATmega8535Sumber: Wardhana, Lingga, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR

Seri ATMega8535Simulasi, Hardware, dan Aplikasi, Penerbit Andi,Yogyakarta, 2006.

11

Di samping itu terdapat fitur tambahan, antara lain AC (Analog Comparator),

8 kanal 10-bit ADC (Analog to Digital Converter), 3 buah Timer/Counter, WDT

(Watchdog Timer), manajemen penghematan daya (Sleep Mode), serta osilator internal

8 MHz. Seluruh fitur terhubung ke bus 8 bit. Unit interupsi menyediakan sumber

interupsi hingga 21 macam. Sebuah stack pointer selebar 16 bit dapat digunakan untuk

menyimpan data sementara saat interupsi.

Mikrokontroler ATmega8535 dapat dipasang pada frekuensi kerja hingga 16

MHz (maksimal 8MHz untuk versi ATmega8535L). Sumber frekuensi bisa dari luar

berupa osilator kristal, atau menggunakan osilator internal.

Keluarga AVR dapat mengeksekusi instruksi dengan cepat karena

menggunakan teknik “memegang sambil mengerjakan” (fetch during execution).

Dalam satu siklus clock, terdapat dua register independen yang dapat diakses oleh satu

instruksi.

2.1.3. KONFIGURASI PIN

ATMega8535 terdiri atas 40 pin dengan konfigurasi seperti pada tabel 1.1.

Tabel 1.1. Deskripsi pin

Nama Pin Fungsi

VCC Catu daya

GND Ground

Port A

(PA7..PA0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

Juga berfungsi sebagai masukan analog ke ADC (ADC0 s.d. ADC7)

12

Port B

(PB7..PB0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

Fungsi khusus masing-masing pin :

Port Pin Fungsi lain

PB0 T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)

PB1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

PB2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

PB3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

PB4 SS (SPI Slave Select Input)

PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

PB6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)

Port C

(PC7..PC0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

Dua pin yaitu PC6 dan PC7 berfungsi sebagai oscillator luar untuk

Timer/Counter2.

Port D

(PD7..PD0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

Fungsi khusus masing-masing pin :

Port Pin Fungsi lain

PD0 RXD (UART Input Line)

PD1 TXD (UART Output Line)

PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

13

PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output CompareB Match

Output)

PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output CompareA Match

Output)

PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

RESET Masukan reset. Sebuah reset terjadi jika pin ini diberi logika rendah

melebihi periode minimum yang diperlukan.

XTAL1 Masukan ke inverting oscillator amplifier dan masukan ke

rangkaian clock internal.

XTAL2 Keluaran dari inverting oscillator amplifier.

AVCC Catu daya untuk port A dan ADC.

AREF Referensi masukan analog untuk ADC.

AGND Ground analog.

Gambar 2.4 Konfigurasi pin ATMega 8535Sumber: Wardhana, Lingga, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR

14

Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi, Penerbit Andi,Yogyakarta, 2006.

2.2. OPERATINAL AMPLIFIER

Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi

yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-

inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat

ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada

operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp)

merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-amp ini

digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat

juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai

rangkaian terpadu linier dasar. Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp)

adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting),

apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila

terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan

tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial

dengan 2 input. Sebagai penguat operasional ideal , operasional amplifier (Op-Amp)

memiliki karakteristik sebagai berikut : Impedansi Input (Zi) besar = ∞ Impedansi

Output (Z0) kecil= 0 Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞ Band Width respon

frekuensi lebar = ∞ V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1.

Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu.

15

Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang

berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai

berikut :

Gambar 2.5 Oerational amplifierSumber: http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/operasional-amplifier-op-

amp

2.3. IC NE555

2.3.1. Rangkaian Monostable

IC ini didesain sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit komponen

luar untuk bekerja. Diantaranya yang utama adalah resistor dan kapasitor luar

(eksternal). IC ini memang bekerja dengan memanfaatkan prinsip pengisian (charging)

dan pengosongan (discharging) dari kapasitor melalui resistor luar tersebut. Untuk

menjelaskan prinsip kerjanya, coba perhatikan diagram gambar IC 555 dengan resistor

dan kapasitor luar berikut ini. Rangkaian ini tidak lain adalah sebuah rangkaian

pewaktu (timer) monostable.

16

Gambar 2.6 Rangkaian pewaktu monostableSumber: http://duniainformatikaindonesia.blogspot.com/2013/03/rangkaian-

penghasil-clock.html

Prinsipnya rangkaian ini akan menghasilkan pulsa tunggal dengan lama tertentu pada

keluaran pin 3, jika pin 2 dari komponen ini dipicu. Perhatikan di dalam IC ini ada dua

komparator yaitu Comp A dan Comp B. Perhatikan juga di dalam IC ini ada 3 resistor

internal R yang besarnya sama. Dengan susunan seri yang demikian terhadap VCC dan

GND, rangkaian resistor internal ini merupakan pembagi tegangan. Susunan ini

memberikan tegangan referensi yang masing-masing besarnya 2/3 VCC pada input

negatif komparator A dan 1/3 VCC pada input positif komparator B.

Pada keadaan tanpa input, keluaran pin 3 adalah 0 (ground atau normally low).

Transistor Q1 yang ada di dalam IC ini selalu ON dan mencegah kapasitor eksternal C

dari proses pengisisian (charging). Ketika ada sinyal trigger dari 1 ke 0 (VCC to GND)

yang diumpankan ke pin 2 dan lebih kecil dari 1/3 VCC, maka serta merta komparator

B men-set keluaran flip-flop. Ini pada gilirannya memicu transistor Q1 menjadi OFF.

17

Jika transistor Q1 OFF akan membuka jalan bagi resistor eksternal R untuk mulai

mengisi kapasitor C (charging). Pada saat yang sama output dari pin 3

menjadi high (VCC), dan terus high sampai satu saat tertentu yang diinginkan. Sebut

saja lamanya adalah t detik, yaitu waktu yang diperlukan untuk mengisi kapasitor C

mencapai tegangan 2/3 VCC. Tegangan C ini disambungkan ke pin 6 yang tidak lain

merupakan input positif comp A. Maka jika tegangan 2/3 VCC ini tercapai, komparator

A akan men-reset flip-flop dan serta merta transistor internal Q1 menjadi ON kembali.

Pada saat yang sama keluaran pin 3 dari IC 555 tersebut kembali menjadi 0 (GND).

Berapa lama pulsa yang dihasilkan amat tergantung dari nilai resitor dan

kapasitor eksternal yang pasangkan. Dari rumus ekponensial pengisian kapasitor

diketahui bahwa :

Vt = VCC(1- e-t/RC) ….. (1)

Vt adalah tegangan pada saat waktu t. Jika t adalah waktu eksponensial yang diperlukan

untuk mengisi kapasitor sampai Vt = 2/3 VCC, maka rumus (1) dapat disubstitusi

dengan nilai ini menjadi :

2/3 = 1-e-t/RC

1/3 = e-t/RC

ln(1/3) = -t/RC dan seterusnya dapat diperoleh

t = (1.0986123)RC yang dibulatkan menjadi

t = 1.1 RC

Inilah rumusan untuk mengitung lamanya keluaran pulsa tunggal yang dapat dihasilkan

dengan rangkaian monostable dari IC 555.

18

2.3.2. Rangkaian Astable

Sedikit berdeda dengan rangkaian monostable, rangkaian astable dibuat dengan

mengubah susunan resitor dan kapasitor luar pada IC 555 seperti gambar berikut. Ada

dua buah resistor Ra dan Rb serta satu kapasitor eksternal C yang diperlukan.

Prinsipnya rangkaian astable dibuat agar memicu dirinya sendiri berulang-ulang

sehingga rangkaian ini dapat menghasilkan sinyal osilasi pada keluarannya. Pada saat

power supply rangkaian ini di hidupkan, kapasitor C mulai terisi melalui resistor Ra

dan Rb sampai mencapai tegangan 2/3 VCC. Pada saat tegangan ini tercapai, dapat

dimengerti komparator A dari IC 555 mulai bekerja mereset flip-flop dan seterusnya

membuat transistor Q1 ON. Ketika transisor ON, resitor Rb seolah dihubung singkat

ke ground sehingga kapasitor C membuang muatannya (discharging) melalui resistor

Rb. Pada saat ini keluaran pin 3 menjadi 0 (GND). Ketika discharging, tegangan pada

pin 2 terus turun sampai mencapai 1/3 VCC. Ketika tegangan ini tercapai, bisa

dipahami giliran komparator B yang bekerja dan kembali memicu transistor Q1

menjadi OFF. Ini menyebabkan keluaran pin 3 kembali menjadi high (VCC). Demikian

seterusnya berulang-ulang sehingga terbentuk sinyal osilasi pada keluaran pin3.

Terlihat di sini sinyal pemicu (trigger) kedua komparator tersebut bekerja bergantian

pada tegangan antara 1/3 VCC dan 2/3 VCC. Inilah batasan untuk mengetahui lebar

pulsa dan periode osilasi yang dihasilkan. Misal diasumsikan t1 adalah waktu proses

pengisian kapasitor yang di isi melalui resistor Ra dan Rb dari 1/3 VCC sampai 2/3

VCC. Diasumsikan juga t2 adalah waktu discharging kapasitor melalui resistor Rb dari

19

tegangan 2/3 VCC menjadi 1/3 VCC. Dengan perhitungan eksponensial dengan

batasan 1/3 VCC dan 2/3 VCC maka dapat diperoleh :

t1 = ln(2) (Ra+Rb)C = 0.693 (Ra+Rb)C

dan

t2 = ln(2) RbC = 0.693 RbC

Gambar 2.7 Rangkaian osilator astableSumber:http://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/555_oscillator.html

Periode osilator adalah dapat diketahui dengan menghitung T = t1 + t2. Persentasi duty

cycle dari sinyal osilasi yang dihasilkan dihitung dari rumus t1/T. Jadi jika

diinginkan duty cycle osilator sebesar (mendekati) 50%, maka dapat digunakan resistor

Ra yang relatif jauh lebih kecil dari resistor Rb.

Satu hal yang menarik dari komponen IC 555, baik timer aplikasi rangkaian

monostable maupun frekuensi osilasi dari rangkaian astable tidak tergantung dari

20

berapa nilai tegangan kerja VCC yang diberikan. Tegangan kerja IC 555 bisa bervariasi

antara 5 sampai 15 Vdc. Tingkat keakuratan waktu (timing) yang dihasilkan tergantung

dari nilai dan toleransi dari resistor dan kapasitor eksternal yang digunakan. Untuk

rangkaian yang tergolong time critical, biasanya digunakan kapasitor dan resistor yang

presisi dengan toleransi yang kecil. Pada banyak nota aplikasi, biasanya juga

ditambahkan kapasitor 10 nF pada pin 5 ke ground untuk menjamin kestabilan

tegangan referensi 2/3 VCC. Banyak aplikasi lain yang bisa dibuat dngan IC 555, salah

satu aplikasi yang populer lainnya adalah rangkaian PWM (Pulse Width Modulation).

IC 555 digunakan sebagai pembangkit sinyal clock untuk menentukan besar

frekuensinya digunakan rumus: = 1,44( + 2 )2.3. FLAYBACK TRANSFORMER

Trafo Flyback atau Flayback Transformer (FBT) adalah transformator khusus

yang dirancang untuk menghasilkan sinyal gigi gergaji yang tinggi. Trafo Flyback

digunakan dalam pengoperasian perangkat CRT-display seperti TV dan monitor

komputer CRT. Tegangan tinggi yang dihasilkan setiap Flyback berbeda-beda

tergantung rangkaian dan perangkat yang digunakan, sebagai contoh, TV warna

mungkin memerlukan 20-50 kV dengan frekuensi kisaran 15 kHz sampai 50 kHz.

Setiap Flyback terdapat kaki atau terminal yang memiliki fungsi masing-masing.

21

2.3.1. Skematik bagian dalam Flyback Tranformator

Gambar 2.8 Konfigurasi Pin Kaki Flyback TransformerSumber: nadabinangkit.blogspot.com/2011/09/fungsi-kaki-trafo-flyback.html

Sebuah flyback memiliki dua lilitan/kumparan utama yakni kumparan primer

dan kumparan skunder, kumparan primer adalah bagian input dan kumparan sekunder

adalah bagian output. Kaki atau terminal utama dan wajib dimilik oleh flyback adalah:

HV, FOCUS, SCREEN, ABL, AFC, HOT, B+, dan GND.

2.3.2. Fungsi kaki Trafo Flyback

1. HV. Terminal ini terhubung ke Kop FLyback dan menghasilkan tegangan tinggi

skitar 26kV yang menuju atas tabung

2. Focus. Terminal ini terhubung ke CRT (G3/G4) dan berfungsi untuk mengatur

fokus gambar (kabur tidaknya gambar)

22

3. Screen. Terminal ini terhubung ke CRT (G2) dan berfungsi untuk mengatur terang

gelap gambar

4. ABL (Automatic Brightness Liminter) terminal ini terhubung ke sirkuit ABL

biasanya di IC Chroma, selain iti pin ABL ini terhubung HV (kop FBT) melalui

beberapa buah dioda tegangan tinggi yang di seri. Tengannya yang keluar dai pin

ABL ini tinggi sekali (jangan coba-coba mengukurnya), jika pin ini tidak

tersambung biasanya akan mngeluarkan semburan api. Fungsinya dan tujuan utama

adalah untuk membatasi level sinar elektron (brightness) yang menuju ke blok RGB

secara otoumatis. sehingga tidak lebih dari kekuatan yang diijinkan dewan

keamanan kesehatan

5. AFC (Automatic Frequency Control), ada juga yang menamakan FBP (Flyback

Pulse) Terminal ini terhubung ke sikuit AFC/FBP biasanya di IC Chroma.

Fungsinya adalah sebagai pengunci frekwensi osilator horizontal. Jika AFC ini

tidak stabil maka gambar tidak akan normal dan warna pun hilang, AFC biasanya

selain ada pin tersendiri pada FBT nya ada juga yang di gabung pada pin 180v, pin

Heater dll.

6. HOT. Terminal ini terhubung keh transistor horizontal output (HOT), terminal ini

kadang juga di tulis COL. Terminal ini akan putus dan nyambungkan (switch) ke

GND dengan kecepatan tinggi (Frekuensi tinggi) 15 kHz sampai 50 kHz, dan

pekerjaan ini dilakukan oleh transistor horizontal output (HOT)

23

7. B+. terminal ini terhubung ke power supply positive dengan tegangan antara 110-

130v sesuai sikuit masing-masing TV atau Monitornya. Jika tengangan yang masuk

ke B+ ini tidak semestinya maka akan mempengaruhi kinerja sirkuit horizontal

8. GND. Terminal ini terhubung ke jalur groud (GND).

2.4. PWM (Pulse Width Modulation)

Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara

memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda,

untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Beberapa Contoh aplikasi PWM

adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan

yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan, serta aplikasi-

aplikasi lainnya.

Gambar 2.9 Sinyal PWMSumber : http://ini-robot.blogspot.com

Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang

tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar Pulsa PWM berbanding lurus

dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, Sinyal PWM

memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi (antara 0%

hingga 100%)

24

Gambar 2.10 Sinyal PWM dan Persamaan Vout PWMSumber : http://ini-robot.blogspot.com

Dari persamaan diatas diketahui bahwa perubahan duty cycle akan merubah

tegangan keluaran atau tegangan rata-rata seperti gambar dibawah ini

Gambar 2.11 Vrata-rata Sinyal PWMSumber : http://ini-robot.blogspot.com

Pulse Width Modulation (PWM) merupakan salah satu teknik untuk

mendapatkan signal analog dari sebuah piranti digital. Sebenarnya Sinyal PWM dapat

dibangkitkan dengan banyak cara, dapat menggunakan metode analog dengan

25

menggunakan rankaian op-amp atau dengan menggunakan metode digital.

Dengan metode analog setiap perubahan PWM-nya sangat halus, sedangkan

menggunakan metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi dari

PWM itu sendiri. Resolusi adalah jumlah variasi perubahan nilai dalam PWM

tersebut. Misalkan suatu PWM memiliki resolusi 8 bit berarti PWM ini memiliki

variasi perubahan nilai sebanyak 28 = 256 variasi mulai dari 0 – 255 perubahan nilai

yang mewakili duty cycle 0 – 100% dari keluaran PWM tersebut

Gambar 2.12 Duty Cycle dan Resolusi PWMSumber : http://kecoakacau.blogspot.com)

26

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. BLOCK DIAGRAM PERENCANAAN

Untuk mempermudah pembaca dalam memahami isi dari skripsi yang penulissusun, berikut penulis gambarkan block diagram urutan kerja system yang penulisrancang.

Gambar 3.1 Blok Diagram SystemSumber: perencanaan

Dari gambar block diagram dapat penulis jelaskan bahwa mikrokontroler

bertugas sebagai otak untuk memberikan perintah kepada driver untuk menjalankan

system utama pengurai karbondioksida yang terdiri dari exhaust fan dan pembangkit

Oksigen

PenguraiKarbondioksida

Driver

Tegangan

Mikrokontroler

Sensorkarbondioksida

LCD

Udara dengan tingkatkarbondioksida tertentu

Sumber tegangan AC 220 V

27

tegangan tinggi DC. Mikrokontroler akan memberikan perintah untuk menghidupkan

system setelah mendapatkan data karbondioksida di atas ambang batas dari sensor

karbondioksida kemudian menvisualkan pada LCD. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat

pada flowchart di bawah ini.

Gambar 3.2 Flowchart SystemSumber: perencanaan

3.2. PERANCANGAN ALAT

Dalam setiap pembuatan sebuah alat diperlukan perencanaan yang benar-benar

matang agar hasil yang diperoleh sesuai dengan harapan dan meminimalisir

START

Baca Sensorkarbondioksida

Tampilkan keLCD

Teg. Tinggi DC OFFMotor Exhaust OFF

Apakah nilaisensor >1000ppm

Teg. Tinggi DC ONMotor Exhaust ON

END

Y

N

28

kesalahan-kesalahan yang tidak diinginkan.

3.2.1.Perancangan Perangkat Keras

3.2.1.1. Rangkaian Power Supply

Power supply yang dibuat mempunyai beberapa macam output yaitu

5V untuk rangkaian sensor TGS 4160, 12 V untuk fan penghembus, 15V untuk

rangkaian PWM, 18V untuk rangkaian driver flyback transformer. Konfigurasi power

supply ditunjukkan pada Gambar 3.3 :

Gambar 3.3 Rangkaian power SupplySumber: perencanaan

3.2.1.2. Driver Flyback Transformer

Driver flyback transformer adalah pembangkit sinyal pulsa yang digunakan

untuk proses switching pada trafo flyback sehingga tegangan input DC yang masuk

pada trafo akan dicacah sehingga tegangan keluaran transformator menjadi lebih

besar.

29

Bagian pembangkit clock merupakan bagian yang berfungsi untuk

menghasilkan pulsa clock. Pulsa clock yang dihasilkan digunakan untuk driver flyback

transformer. Frekuensi clock adalah frekuensi kerja dari sebuah sistem digital. Pada

perancangan rangkaian pembangkit pulsa clock dapat digunakan IC NE555 sebagai

komponen utama rangkaian pembangkit clock. IC NE555 dikonfigurasikan menjadi

multivibrator astabil. Rangkaian pembangkit clock dengan IC NE555 selengkapnya

ditunjukan pada gambar berikut. Rangkaian Pembangkit Pulsa Clock IC NE555

Rangkaian Pembangkit Pulsa Clock IC NE555 Frekuensi keluaran rangkaian

pembangkit clock ditentukan oleh nilai resistor R16, R17 dan kapasitor C5.

Gambar 3.3 Rangkaian PWMSumber: http://elektronika-dasar.web.id/rangkaian/pembangkit-pulsa-clock-ic-ne555/