Sensor Gas, Jenis, Macam, Cara Kerja

Sensor gas adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi adanya gas atau konsentrasi gas pada suatu tempat. Berdasarkan konsentrasi gas, sensor akan menghasilkan perbedaan potensial yang sesuai dengan cara mengubah resistansi material di dalam sensor sehingga dapat diukur sebagai tegangan keluaran. Berdasarkan besarnya nilai tegangan keluaran ini dapat diperkirakan berapa konsentrasi gas yang ada.

Sedangkan jenis gas yang dapat dideteksi oleh sensor tergantung dari bahan pembuat sensor yang ada di dalamnya. Umumnya sensor gas berbentuk sebuah modul dengan komparator untuk membandingkan nilai tegangan. Pembanding ini dapat diatur untuk menentukan nilai ambang untuk konsentrasi gas tertentu. Ketika terjadi konsentrasi suatu gas melebihi ambang batas, keluaran digital akan menjadi tinggi. Dapat juga menggunakan pin analog untuk mengukur konsentrasi gas.

Jenis Sensor Gas

Sensor gas secara umum dibagi dalam berbagai jenis sesuai dengan jenis elemen sensor yang digunakan. Berikut beberapa jenis sensor gas dilihat dari elemen sensor yang digunakan untuk aplikasi tertentu antara lain:

·     Sensor gas berbasis oksida logam (Metal Oxide Based Gas Sensor)

·     Sensor gas optik (Optical gas Sensor)

·     Sensor gas elektrokimia (Electrochemical gas Sensor)

·     Sensor gas berbasis kapasitansi (Capacitance-based gas Sensor)

·     Sensor gas kalorimetri (Calorimetric gas Sensor)

·     Sensor gas berbasis akustik (Acoustic based gas Sensor)

Konstruksi Sensor Gas

Dari jenis sensor yang disebutkan di atas, sensor gas yang paling sering digunakan adalah sensor gas berbasis semikonduktor oksida logam (Metal Oxide Based Gas Sensor). Secara umum, sensor gas ini disusun dari beberapa bagian antara lain: 

1.    Lapisan pengindera gas

Lapisan pengindera ini merupakan komponen utama dari sebuah sensor untuk mendeteksi perbedaan konsentrasi gas dan menghasilkan perbedaan resistansi. Lapisan pengindera pada dasarnya adalah sebuah chemiresistor yang nilainya akan berubah jika terdapat perbedaan struktur kimia gas di suatu tempat.

Elemen pengindera disini terbuat dari Dioxide (SnO2) yang memiliki kelebihan elektron (elemen donor). Sehingga jika gas terjadi perubahan konsentrasi gas, resistansi elemen akan berubah dan arus yang mengalir juga akan berubah sesuai dengan perubahan konsentrasi gas.

2.    Koil pemanas

Koil pemanas ini berfungsi untuk meningkatkan suhu elemen pengindera agar sensitivitas dan efisiensinya meningkat. Koil pemanas terbuat dari Nikel-Chromium yang mempunyai titik leleh tinggi, sehingga dapat bekerja memanaskan elemen pengindera dan tidak meleleh.

3.    Jalur elektroda

Elemen pengindera menghasilkan arus yang sangat kesil ketika mendeteksi perbedaan konsentrasi gas, oleh karena itu efisiensi jalur untuk menghantarkan arus harus diperhatikan. Biasanya digunakan penghantar platinum untuk melewatkan arus dengan efisien.

4.    Tabung keramik

Diantara koil pemanas dan lapisan pengindera terdapat sebuah tabung keramik yang terbuat dari Alumunium Oksida (Al2O3). Tabung  kerami ini memiliki titik leleh yang tinggi sehingga dapat bertahan pada saat terjadi pemanasan lapisan pengindera.

5.    Elektroda

Elektroda disini merupakan sebuah persimpangan yang menghubungkan antara lapisan pengindera dengan output. Elektroda terbuat dari emas (Au) yang merupakan konduktor yang sangat baik.

Sebagai bahan tambahan, digunakan sebuah jaring kawat untuk melindungi elemen pengindera agar terhindar dari partikel debu dan juga untuk mencegah kerusakan karena partikel korosif.

Kerja Sensor Gas

Kemampuan sensor gas untuk mendeteksi adanya perbedaan konsentrasi gas tergantung dari chemireistor untuk menghantarkan arus listrik. Chemiresistor yang biasa digunakan adalah Tin Dioxide (SnO2) yang merupakan semikonduktor tipe N yang mempunyai elektron bebas (elemen donor). Umumnya kandungan oksigen di udara lebih banyak bila dibandingkan degnan gas yang mudah terbakar lainnya. Partikel oksigen akan menarik elektron bebas yang berada pada SnO2 sehingga elektron akan terkumpul di permukaan. Karena tidak ada elektron bebas yang tersedia, arus keluaran akan menjadi nol.

Ketika sensor gas ditempatkan pada suatu tempat yang terdapat gas beracun atapun gas yang mudah terbakar, maka gas pereduksi akan bereaksi dengan oksigen yang teradopsi. Hal ini menyebabkan terputusnya ikatan kimia antara oksigen dengan elektron bebas sehingga elektron bebas akan terlepas. Karena elektron bebas kembali ke tempat semula, maka arus listrik akan mengalir. Aliran arus listrik akan sebanding dengan jumlah elektron bebas yang terdapat pada SnO2, jika gas sangat beracun maka akan ada lebih banyak elektron bebas.

Cara Menggunakan Sensor Gas

1.    VCC

Dihubungkan dengan tegangan positif 5V

2.    GND

Dihubungkan dengan tegangan netral 0V

3.    Digital Output

Pin ini akan menghasilkan perubahan output baik itu logika High atau Low yang menunjukkan adanya gas yang mudah terbakar atau gas beracun yang terdapat di sekitar sensor.

4.    Analog Output

Pin ini akan mengeluarkan tegangan kontinyu sesuai dengan konsentrasi gas yang ada di sekitar sensor

Tipe dan Fungsi Sensor Gas

Sensor gas dari tipe MQ terdiri dari beberapa jenis sesuai dengan peruntukannya masing-masing. Pada gambar di bawah diperlihatkan fungsi dari setiap tipe sensor gas. 

Share this post