SISTEM KEAMANAN DAPUR - SENSOR MQ2 DAN FLAME SENSOR

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan :

    a. Prosedur Percobaan

    b. Rangkaian Simulasi

    c. Video

    d. Download File

1. Tujuan [KEMBALI]

a. Mampu mengetahui dan memahami contoh pengaplikasian sensor MQ2.
b. Mampu mengetahui dan memahami contoh pengaplikasian Flame sensor.
c. Membuat rangkaian sederhana yang dapat berguna bagi kehidupan sehari-hari.
d. Mendeteksi kebocoran gas dan percikan api.

2. Alat dan Bahan [KEMBALI] 

    a. Alat

        1) Generator DC

        2) Voltmeter

        3) Motor

        4) Speaker Alarm

    b. Bahan 

        1) Logicstate

         Gerbang logika adalah perangkat elektronik ideal atau fisik yang mengimplementasikan fungsi Boolean, operasi logis yang dilakukan pada satu atau lebih input biner yang menghasilkan output biner tunggal.

        2) Resistor

            Resistor berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika.

• Spesifikasi :

- Pada umumnya resistor memiliki 4 sampai 6 pita.

- Pada gelang terakhir merupakam toleransi dari nilai resistansi.

- Daya standar : 1/4 Watts, 1/8 Watts, ½ Watt, 1 Watts, 2 Watts.

 

        3) LED

            LED berfungsi sebagai indikator dari rangkaian

• Spesifikasi :

- Ketahanan cuaca yang unggul.

- 5mm Round Standard Directivity.

- Proxy Tahan UV.

- Maju Saat Ini (JIKA): 30mA.

- Tegangan Maju (VF): 1.8V hingga 2.4V.

- Tegangan Terbalik: 5V.

- Suhu Operasional: -30 ℃ hingga + 85 ℃.

- Suhu Penyimpanan: -40 ℃ hingga + 100 ℃.

- Intensitas Luminous: 20mcd.

        4) Dioda

    Dioda berfungsi sebagai penyearah dan sebagai penguat respon dari relay.

• Konfigurasi Pin :

- Pin 1 : Anoda : Arus selalu masuk melalui anoda.

- Pin 2 : Katoda : Arus selalu keluar melalui katoda.

• Spesifikasi :

- Arus maju rata-rata adalah 1A.

- Arus puncak non-repetitif adalah 30A.

- Arus balik adalah 5uA.

- Tegangan balik RMS adalah 35V.

- Tegangan Reverse repetitif puncak adalah 50V.

- Tersedia dalam Paket DO-41.

        5) Transistor NPN

            NPN berfungsi untuk memperkuat arus listrik yang masuk ke dalam rangkaian.

• Konfigurasi Pin :

- Pin 1 : Emitor : Arus mengalir keluar melalui emitor.

- Pin 2 : Base : Mengontrol bias transistor.

- Pin 3 : Collector : Arus mengalir melalui kolektor.

• Spesifikasi :

- Transistor NPN Bi-Polar.

- Penguatan Arus DC (hFE) maksimum 300.

- Arus Kolektor Kontinyu (IC) adalah 200mA.

- Base- Emitter Voltage (VBE) adalah 6V.

- Collector-Emitter Voltage (VCE) adalah 40V.

- Collector-Base Voltage (VCB) adalah 60V.

- Tersedia dalam Paket To-92.

        6) Relay

            Relay berfungsi sebagai saklar atau elektromagnetik switch yang mana dikendalikan oleh magnet listrik.

• Konfigurasi Pin :

- Pin 1 : Coil End 1 : Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 5V dan ujung lainnya ke ground.

- Pin 2 : Coil End 2 : Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 5V dan ujung lainnya ke ground.

- Pin 3 : Common (COM) : Common terhubung ke salah satu Ujung Beban yang akan dikontrol.

- Pin 4 : Normally Close (NC) : Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NC beban tetap terhubung sebelum pemicu.

- Pin 5 : Normally Open (NO) : Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NO, beban tetap terputus sebelum pemicu.

• Spesifikasi :

- Trigger Voltage (Tegangan melintasi koil): 5V DC.
- Trigger Current (Arus Nominal): 70mA.
- Arus beban AC maksimum: 10A @ 250 / 125V AC.
- Arus beban DC maksimum: 10A @ 30 / 28V DC.
- Konfigurasi 5-pin yang ringkas dengan cetakan plastik.
- Waktu operasi: 10msec Waktu rilis: 5msec.
- Peralihan maksimum: 300 operasi / menit (secara mekanis).

        7) Sensor MQ2

            Sensor MQ2 berfungsi untuk mendeteksi kebocoran gas baik pada rumah maupun industri. Sensor ini sangat cocok untuk mendeteksi H2, LPG, CH4, CO, Alkohol, Asap atau Propane.

           

• Konfigurasi Pin :

- Pin 1 : VCC : Pin ini memberi daya pada modul, biasanya tegangan operasi + 5V.

- Pin 2 : Ground : Digunakan untuk menghubungkan modul ke ground sistem.

- Pin 3 : Digital Out : Anda juga dapat menggunakan sensor ini untuk mendapatkan keluaran digital dari pin ini, dengan mengatur nilai ambang batas menggunakan potensiometer.

- Pin 4 : Analog Out : Pin ini mengeluarkan tegangan analog 0-5V berdasarkan intensitas gas.

• Spesifikasi :

- Tegangan Operasi + 5V.

- Dapat digunakan untuk Mengukur atau mendeteksi LPG, Alkohol, Propana, Hidrogen, CO dan bahkan metana.

- Tegangan keluaran analog: 0V hingga 5V.

- Tegangan Output Digital: 0V atau 5V (TTL Logic).

- Durasi pemanasan awal 20 detik.

- Dapat digunakan sebagai sensor Digital atau analog.

- Sensitivitas pin Digital dapat divariasikan menggunakan potensiometer.

        8) Flame Sensor

                Flame sensor berfungsi untuk mendeteksi penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu, yang memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dan sumber alarm palsu.

• Konfigurasi Pin :

- Pin 1 : VCC : Pin ini memberi daya pada modul, biasanya tegangan operasi + 5V.

- Pin 2 : Ground : Digunakan untuk menghubungkan modul ke ground sistem.

- Pin 3 : Digital Out : board antarmuka keluaran digital (0 dan 1).

- Pin 4 : Analog Out : Pin ini mengeluarkan tegangan analog 0-5V berdasarkan intensitas api.

• Spesifikasi :

- Mendeteksi api atau sumber cahaya dengan panjang gelombang dalam kisaran

760nm-1100 nm.

- Jarak deteksi: 20cm (4.8V) ~ 100cm (1V).

- Sudut deteksi sekitar 60 ℃, sensitif terhadap spektrum api.

- Chip pembanding LM393 membuat pembacaan modul menjadi stabil.

- Rentang deteksi yang dapat disesuaikan.

- Tegangan operasi 3.3V-5V.

- Output Digital dan Analog.

- Indikator daya dan indikator keluaran sakelar digital.

3. Dasar Teori [KEMBALI] 

    a. Logicstate

        Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

    b. Resistor

        Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor 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.

• Cara menentukan nilai resistor :

        Cara menghitung nilai dari resistor yaitu dengan melihat warna pita dari resistor tersebut. Umumnya resistor memiliki 4 sampai 6 pita.

• Rumus :

    c. LED-Red

        A light-emitting diode (LED) adalah sumber cahaya semikonduktor yang memancarkan cahaya saat arus mengalir melaluinya. Elektron dalam semikonduktor bergabung kembali dengan lubang elektron, melepaskan energi dalam bentuk foton. Warna cahaya (sesuai dengan energi foton) ditentukan oleh energi yang dibutuhkan elektron untuk melintasi celah pita semikonduktor.

• Cara menentukan nilai LED :

• Rumus :

        Setelah kita mengetahui Tegangan dan Arus Maju untuk LED seperti pada tabel diatas, maka kita dapat menghitung nilai Resistor yang diperlukan untuk rangkaian LED agar LED yang bersangkutan tidak terbakar atau rusak karena kelebihan arus dan tegangan.

    d. Dioda

    Dioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan N yang digabungkan. Dengan demikian dioda sering disebut PN junction. Dioda adalah gabungan bahan semikonduktor tipe N yang merupakan bahan dengan kelebihan elektron dan tipe P adalah kekurangan satu elektron sehingga membentuk Hole. Hole dalam hal ini berfungsi sebagai pembawa muatan. Apabila kutub P pada dioda (biasa disebut anode) dihubungkan dengan kutub positif sumber maka akan terjadi pengaliran arus listrik di mana elektron bebas pada sisi N (katode) akan berpindah mengisi hole sehingga terjadi pengaliran arus. Sebaliknya apabila sisi P dihubungkan dengan negatif baterai/sumber, maka elektron akan berpindah ke arah terminal positif sumber. Di dalam dioda tidak akan terjadi perpindahan elektron.

    e. Transistor NPN

        Prinsip kerja transistor NPN adalah arus mengalir dari kolektor menuju emitor. Jika basis dihubungkan diberi tegangan maka arus basis harus lebih kecil dari arus yang mengalir dari kolektor ke emitor. Untuk mengalirkan arus tersebut dibutuhkan sambungan ke sumber positif (+) pada kaki basis. Ketika basis diberi tegangan, hingga dititik saturasi, maka akan menginduksi arus dari kaki kolektor ke emitor. Dan transistor akan aktif jika arus yang melalui basis berkurang, maka arus yang mengalir pada kolektor ke emitor akan berkurang, hingga titik cutoff. Penurunan ini sangatlah cepat karena perbandingan penguatan yang terjadi antara basis dan kolektor melebihi 200 kali. Transistor jenis NPN adalah transistor positif dimana akan dapat bekerja mengalirkan arus listrik jika basis dialiri arus positf (+)

• Rumus :

- Vce = tegangan antara kaki kolektor dengan kaki emitor (Vce = Vc – Ve)
- Vcb = tegangan antara kaki kolektor dengan kaki basis (Vcb = Vc – Vb )
- Vbe = tegangan antara kaki basis dengan kaki emitor (Vbe = Vb – Ve)

• Karakteristik I/O

• Bentuk Gelombang I/O

    f. Relay

        Fungsi relay adalah sebagai jembatan penghubung antara arus dari baterai langsung ke masa. Penggunaan relay akan memotong alur arus listrik yang melewati rangkaiaan untuk mencapai beban. Artinya, relay akan membuat aliran arus lebih sederhana dan lebih ringkas. Hasilnya, hambatan yang terjadi pada rangkaian kelistrikan tersebut akan lebih kecil sehingga penggunan listrik bisa lebih hemat dan beban kelistrikan bisa lebih maksimal kinerjanya.

        Relay bekerja seperti saklar biasa namun saklar ini akan digeraka oleh skema elektromagnetik yang diatur oleh saklar utama. Dalam hal ini saklar didalam relay akan menghubungkan arus langsung dari baterai ke beban kelistrikan, sehingga arus besar dari baterai tersebut tidak perlu berputar-putar melewati saklar yang letaknya didalam dashboard.

• Karakteristik I/O

• Standar IDMT

    g. 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.

• Grafik Respon :

    h. Flame Sensor

        Cara kerja sensor ini yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi nyala api dengan menggunakan metode optik. Pada sensor ini menggunakan tranduser yang berupa infrared (IR) sebagai sensing sensor. Tranduser ini digunakan untuk mendeteksi akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu. Yang dimana memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu.

• Grafik Respon :

4. Percobaan : [KEMBALI] 

    a. Prosedur Percobaan [KEMBALI] 

• MQ-2

1) Siapkan alat dan bahan di Proteus.

2) Perhatikan datasheet setiap bahan.

3) Vibration Sensor :

    - hubungkan testpin ke logic state.

    - hubungkan pin ground ke ground.

    - hubungkan pin vcc ke power.

    - hubungkan pin out ke resistor.

    - masukkan file sensor.HEX ke sensor.

4) Hubungkan resistor ke kaki base transistor

5) Hubungkan kaki collector ke kaki anoda diode dan kaki katoda diode ke power.

6) Paralelkan diode dengan relay.

7) Hubungkan kaki NC dengan led hijau.

8) Hubungkan kaki NO dengan led merah dan speaker. 

9) Pasang voltmeter untuk menghitung tegangan. 

10) Jalankan rangkaian.

• Flame

1) Siapkan alat dan bahan di Proteus.

2) Perhatikan datasheet setiap bahan.

3) Vibration Sensor :

    - hubungkan testpin ke logic state.

    - hubungkan pin ground ke ground.

    - hubungkan pin vcc ke power.

    - hubungkan pin out ke resistor.

    - masukkan file sensor.HEX ke sensor.

4) Hubungkan resistor ke kaki base transistor

5) Hubungkan kaki collector ke kaki anoda diode dan kaki katoda diode ke power.

6) Paralelkan diode dengan relay.

7) Hubungkan kaki NO dengan power supply.

8) Hubungkan kaki COM dengan pompa air dan alarm. 

9) Pasang voltmeter untuk menghitung tegangan. 

10) Jalankan rangkaian.

    b. Rangkaian Simulasi [KEMBALI] 

• Prinsip Kerja Simulasi Rangkaian :

• MQ-2 

    Pada saat keadaan normal atau tidak terdeteksi kebocoran gas (logicstate berlogika 0) maka sensor akan off, sehingga tidak ada tegangan yang dikeluarkan oleh sensor (Vout = 0V). Transistor tidak aktif karna tegangan padi kaki base nya < 0,7V sehingga arus pada relay tidak bisa masuk ke transistor dan ground. Relay tidak aktif dan led hijau menyala.

    Pada saat terdeteksi kebocoran gas (logicstate berlogika 1) maka sensor akan on, sehingga Vout pada sensor sebesar 5V, kemudian arus diperkecil oleh resistor 10k. Tegangan pada kaki base > 0.7V yang mengakibatkan transistor on sehingga arus pada relay masuk ke collector lanjut ke emitter dan ke ground. Relay aktif sehingga switch bergeser ke kiri, led merah menyala.

• Flame

    Pada saat keadaan normal atau tidak terdeteksi percikan api (logicstate berlogika 0) maka sensor akan off, sehingga tidak ada tegangan yang dikeluarkan oleh sensor (Vout = 0V). Transistor tidak aktif karna tegangan padi kaki base nya < 0,7V sehingga arus pada relay tidak bisa masuk ke transistor dan ground. Alarm dan pompa air tidak hidup.

    Pada saat terdeteksi percikan api (logicstate berlogika 1) maka sensor akan on, sehingga Vout pada sensor sebesar 5V, kemudian arus diperkecil oleh resistor 10k. Tegangan pada kaki base > 0.7V yang mengakibatkan transistor on sehingga arus pada relay masuk ke collector lanjut ke emitter dan ke ground. Relay aktif sehingga switch bergeser ke kanan. Alarm dan pompa air hidup.

    c. Video [KEMBALI] 

    d. Download File [KEMBALI]

[HTML] || [VIDEO] || [RANGKAIAN] || [DATASHEET] || [PROTEUS] ||