1. Mengetahui dan
memahami sensor gas MQ-2, sensor api, dan sensor hujan
2. Mengetahui prinsip kerja
sensor gas MQ-2, sensor api, dan sensor hujan
3. Mengaplikasikan sensor gas
MQ-2, sensor api, dan sensor hujan sebagai kontrol pemadaman kebakaran
a. Voltmeter
Alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik.
Spesifikasi resistor yang digunakan:
a. Resistor 220 ohm
b. Resistor 10k ohm
Konfigurasi pin
1. Pin1
& Pin5 (Offset N1 & N2) : Pin untuk mengatur tegangan offset jika
perlu
2. Pin2
(IN-) : Pin inverting dari Op Amp
3. Pin3
(IN +) : Pin Non inverting Op Amp
4. Pin4
(Vcc-) : Pin ini terhubung ke ground jika tidak rel negatif
5. Pin6
(Output) : Output daya pin Op-amp
6. Pin7
(Vcc +) : Pin ini terhubung ke + ve rail dari supply tegangan
7. Pin8
(NC) : Tidak ada koneksi
Tegangan antara Base dan Emitter ( VBE ), positif di Base dan negatif
di Emitter karena untuk transistor NPN, terminal Base selalu positif sehubungan
dengan Emitter. Tegangan supply Collector juga positif sehubungan dengan
Emitter ( VCE ). Jadi untuk transistor NPN bipolar untuk menjalankan
Collector selalu lebih positif terhadap Base dan Emitter.
Spesifikasi
1. DC current gain maksimal 800
2. Arus Collector kontinu (Ic) 100mA
3. Tegangan Base-Emitter (Vbe) 6V
4. Arus Base maksimal 5mA
Datasheet transistor BC548
Konfigurasi pin
Spesifikasi
1. Tegangan Operasi + 5V
2. Dapat digunakan untuk mengukur atau mendeteksi LPG, Alkohol, Propana, Hidrogen, CO dan bahkan metana
3. Tegangan
keluaran analog 0V
hingga 5V
4. Tegangan
keluaran digital
0V atau 5V (TTL Logic)
5. Durasi
pemanasan awal 20 detik
6. Dapat
digunakan sebagai sensor digital
atau analog
7. Sensitivitas
pin digital
dapat divariasikan menggunakan potensiometer
Grafik Respons
2. Pin2
(GND): Ini adalah pin ground
3. Pin3
(AOUT): Ini adalah pin keluaran analog (MCU.IO)
4. Pin4
(DOUT): Ini adalah pin keluaran digital (MCU.IO)
1. Keluaran
= Digital (D0)
2. Output
Digital: 0 dan 1
3. Tegangan
operasi: 3.3V hingga 5V
4. Format
keluaran: Output digital (TINGGI / RENDAH)
5. Rentang
deteksi panjang gelombang: 760nm hingga 1100nm
6. Menggunakan
komparator LM393
7. Sudut deteksi: sekitar 60 derajat
8. Sensitivitas
yang dapat disesuaikan melalui potensiometer
9. Arus
Keluaran Maksimum: 15 mA
10. Indikator
lampu LED: daya (merah) dan output switching digital (hijau)
11. Api yang lebih ringan mendeteksi jarak 80cm
Grafik Respons
1.
VCC: 5V DC
2.
GND: ground
3.
DO: high/low output
4.
AO: analog output
2. Area:
pelat nikel 5cm x 4cm di samping
3. Anti-oksidasi,
anti-konduktivitas, dengan waktu penggunaan yang lama
4. Potensiometer
menyesuaikan sensitivitas
5. Tegangan
bekerja
5V
6. Format
keluaran:
Output switching digital (0&1) dan output tegangan analog AO
7. Ukuran
PCB papan kecil: 3,2 cm x 1,4 cm
8. Menggunakan
komparator LM393 tegangan lebar
Konfigurasi pin
Berfungsi
sebagai penghasil bunyi pada kondisi yang ditentukan.
Spesifikasi
j. Motor DC
Digunakan sebagai output dari rangkaian. Motor DC berfungsi sebagai pompa air untuk memadamkan api.
Pin 1 : Terminal 1
Pin 2 : Terminal 2
k. Baterai
a. Resistor
Resistor adalah komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm (V = I.R ).
Cara menghitung nilai
resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gleang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka
tersebut dengan 10 (10^n), ini merupakan nilai toleransi dari resistor.
Simbol
Karakteristik IC OpAmp
· Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
· Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
· Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
· Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
· Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
· Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Inverting Amplifier
Rumus:
NonInverting
Rumus:
Komparator
Rumus:
Adder
Rumus:
Bentuk Gelombang
c. Transistor NPN
Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor 2SC1162 bertipe NPN. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff (saklar tertutup).
Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.
Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
d. Sensor MQ2
Sensor jenis ini adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya.Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen, smoke.
Sensor gas ini tersusun oleh senyawa SnO2, dengan sifat konduktivitas rendah pada udara yang bersih, atau sifat penghantar yang tidak baik.
Sifat conductivity semakin naik jika konsentrasi gas asap semakin tinggi di sekitar sensor gas. Lebih jelas nya bisa dilihat di datasheet sensor ini. Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:
1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC
2. Catu daya rangkaian : 5VDC
3. Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen
4. Keluaran : analog (perubahan tegangan)
Sensor ini dapat mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan keluarannya berupa tegangan analog. Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari -20°C sampai 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V
Sensor MQ-2 terdapat 2 masukan tegangan yakni VH dan VC. VH digunakan untuk tegangan pada pemanas (Heater) internal dan Vc merupakan tegangan sumber serta memiliki keluaran yang menghasilkan tegangan berupa tegangan analog. Berikut konfigurasi dari sensor MQ-S :
1. Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
2. Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
3. Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
4. Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog
Prinsip Kerja Sensor MQ2
Sensor Asap MQ-2 berfungsi untuk mendeteksi keberadaan asap yang berasal dari gas mudah terbakar di udara. Pada dasarnya sensor ini terdiri dari tabung aluminium yang dikelilingi oleh silikon dan di pusatnya ada elektroda yang terbuat dari aurum di mana ada element pemanasnya.Ketika terjadi proses pemanasan, kumparan akan dipanaskan sehingga SnO2 keramik menjadi semikonduktor atau sebagai penghantar sehingga melepaskan elektron dan ketika asap dideteksi oleh sensor dan mencapai aurum elektroda maka output sensor MQ-2 akan menghasilkan tegangan analog.
Sensor MQ-2 ini memiliki 6 buah masukan yang terdiri dari tiga buah power supply (Vcc) sebasar +5 volt untuk mengaktifkan heater dan sensor, Vss (Ground), dan pin keluaran dari sensor tersebut.
e. Sensor Api
merupakan salah satu alat instrument berupa sensor yang dapat mendeteksi nilai intensitas dan frekuensi api dengan panjang gelombang antara 760 nm ~ 1100 nm.
alam suatu proses pembakaran pada pembangkit listrik tenaga uap, flame detector dapat mendeteksi hal tersebut dikarenakan oleh komponen-komponen pendukung dari flame detector. Sensor nyala api ini mempunyai sudut pembacaan sebesar 60 derajat, dan beroperasi normal pada suhu 25 – 85 derajat Celcius.
adalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan dalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari – hari. Dipasaran sensor ini dijual dalam bentuk module sehingga hanya perlu menyediakan kabel jumper untuk dihubungkan ke mikrokontroler atau Arduino. Prinsip kerja dari module sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik
Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring
Gambar dari bagian-bagian relay
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
- Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
- Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
h. LED
LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan.
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
i. Buzzer
Buzzer listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara.
Simbol
Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi kisaran 1-5 KHz hingga 100 KHz untuk aplikasi ultrasound. Tegangan operasional buzzer yang umumnya berkisar 3-12 V.
Cara Kerja Buzzer
Tegangan Listrik yang mengalir ke buzzer akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut akan diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh manusia.
j. Motor DC
Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.
Prinsip Kerja Motor DC
Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).
Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.
Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.
k. Baterai
Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel.
Prinsip operasi
Baterai mengubah energi kimia langsung menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari sejumlah sel volta. Tiap sel terdiri dari 2 sel setengah yang terhubung seri melalui elektrolit konduktif yang berisi anion dan kation. Satu sel setengah termasuk elektrolit dan elektrode negatif, elektrode yang di mana anion berpindah; sel-setengah lainnya termasuk elektrolit dan elektrode positif di mana kation berpindah. Reaksi redoks akan mengisi ulang baterai. Kation akan tereduksi (elektron akan bertambah) di katode ketika pengisian, sedangkan anion akan teroksidasi (elektron hilang) di anode ketika pengisian. Ketika digunakan, proses ini dibalik. Elektrodanya tidak bersentuhan satu sama lain, tetapi terhubung via elektrolit. Beberapa sel menggunakan elektrolit yang berbeda untuk tiap sel setengah. Sebuah separator dapat membuat ion mengalir di antara sel-setengah dan bisa menghindari pencampuran elektrolit.
1. Buka aplikasi
Proteus
2. Pilih komponen yang
dibutuhkan
3. Rangkai setiap
komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
4. Ubah spesifikasi
komponen sesuai kebutuhan
5. Jalankan simulasi
rangkaian
Ketika terdeteksi asap atau ketika sensor mq2 berlogika 1 maka akan mengalir tegangan dari output mq2 sebesar 5V, kemudian mengalir ke opamp noninverting dengan penguatan 2 kali sehingga tegangan outputnya sebesar 10V. kemudian akan mengalir ke R1 dan R7 lalu ke ground. Kemudian dari opamp akan mengalir ke R8 kemudian masuk ke kaki basis transistor sehingga transistor aktif, kemudian melewati emitter kemudian ke ground. Ketika transistor aktif arus mengalir dari power supply kemudian ke relay lalu ke kolektor dan melewati emiter lalu ke ground. Karena ada arus yang mengalir di relay menyebabkan relay aktif sehingga relay bergerak ke kiri, maka akan ada arus yang mengalir dari baterai yang akan menghidupkan LED dan buzzer.
Dan ketika terdeteksi api oleh flame sensor maka akan mengalir tegangan dari output sensor sebesar 5V, kemudian mengalir ke opamp noninverting dengan penguatan 2 kali, kemudian mengalir ke R6 lalu ke R3 kemudian ke ground. Dari output opamp kmengalir ke R9 dan masuk ke kaki basis Q1 sehingga transistor Q1 aktif, kemudian melewati emitter kemudian ke ground. Ketika transistor aktif arus mengalir dari baterai kemudian mengalir ke relay kemudian ke kolektor lalu ke emitter dan ke ground. Karena terdapat arus direlay sehingga relay menjadi aktif, dan relay akan bergerak ke kiri sehingga arus dari batrai dpat mengalir ke motor, sehingga motor aktif.
Ketika ada air/hujan maka akan dideteksi oleh rain sensor, maka akan keluar tegangan pada kaki output sensor sebesar 4,77V kemudian akan mengalir ke R4 kemudian ke LED lalu ke ground.
Rangkaian Proteus Klik Disini
Video Simulasi Klik Disini
Datasheet
Sensor Gas MQ-2 Klik disini
Datasheet Flame
Sensor Klik disini
Datasheet Rain
Sensor klik disini
Datasheet Resistor klik disini
Datasheet Transitor
NPN klik disini
Datasheet Op
Amp klik disini
Datasheet Relay klik disini
Datasheet LED klik disini
Datasheet Motor
DC klik disini
Datasheet Battery klik disini
Datasheet Buzzer klik disini
Library Sensor Gas
MQ-2 klik disini
Library Flame
Sensor klik disini
Library Rain Sensor klik disini
HTML Klik Disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar