Kontrol Keamanan Ruangan
1. Tujuan
-Untuk mengetahui dan memahami prinsip kerja sensor MQ-2, MQ-7 dan Flame sensor
-Untuk mengetahui apikasi dari sensor
2. Alat dan Bahan
Alat
a. AC Voltmeter
Voltmeter adalah perangkat elektronik yang berfungsi untuk mengukur tegangan dalam rangkaian listrik. Voltmeter dalam rangkaian dipasang secara paralel pada dua buah titik yang diukur.
Sebuah resistor adalah komponen dalam suatu rangkaian listrik yang berfungsi untuk menahan laju arus listrik yang mengalir pada rangkaian listrik, untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian.
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.
Spesifikasi
Operasional Amplifier atau lebih dikenal dengan Op Amp adalah suatu komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai penguat atau amplifier multiguna. Penguat ini memiliki dua input yaitu inverting dan non-inverting, serta sebuah terminal output.
Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.
Spesifikasi
Konfigurasi pin
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
Detektor nyala adalah sensor yang dirancang untuk mendeteksi
dan merespons keberadaan nyala api, memungkinkan deteksi nyala api. Respons
terhadap api yang terdeteksi tergantung pada instalasi, tetapi dapat mencakup
membunyikan alarm, menonaktifkan saluran bahan bakar, dan mengaktifkan sistem
pencegah kebakaran.
-Dapat digunakan untk memantau bentuk api dalam industri
yang memproduksi seperti semen dan logam .
Grafik sensor api
Temperatur terus naik akibat proses perpindahan kalor
melalui udeara sehingga sensor dapat menyerap kalor yang di pancarkan oleh api
sehingga semakin lama api menyala semakin panas temperatur pada ruangan
tersebut . dan disini semakin dekat jarak sensor dengan api maka semakin tinggi
yang dibaca oleh alat ukur sensor begitu sebaliknya jika semakin jauh sensor
dengan jarak api maka pembacaan oleh alat ukur maka kecil .
Konfigurasi pin
i. Sensor MQ-2
Spesifikasi :
Konfigurasi Pin:
Ground adalah suatu system instalasi listrik yang bisa
meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu
instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah
Baterai merupakan sumber tegangan DC dalam rangkaian. Dalam
Rangkaian ini, tegangan baterai bernilai 12 V.
Spesifikasi
Grafik
c. LED
LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semikonduktor yang merupakan keluarga dioda. LED dapat memancarkan berbagai warna, tergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan.
Spesifikasi:
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. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω).
Rumus menghitung resitansi : R=V/I
Tabel warna resistor :
· Cara menentukan nilai resistor 4 gelang warna :
· Cara menentukan nilai resistor 5 gelang warna :
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.
c. OPAMP
Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa transistor, dioda, resistor dan kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan penguat operasional.
Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :
· 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
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.
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, terdiri dari kumparan jangkar. Pada prinsipnya motor 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 sebaliknya. Karena kutub utara dan selatan kumparan bertemu 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.
e. Relay
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
Berikut ini merupakan 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)
f. 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.
Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.
Kegunaan Ground
1. Titik kembali nya arus atau sinyal listrik
2. Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar
3. Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)
4. Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian.
5. Menghilangkan dengung (hum) pada penguat audio (amplifier)
6. Mengurangi Noise pada penguat audio (amplifier)
7. Pada kendaraan (mobil atau motor) mengurangi kebutuhan kabel listrik, karena menjadikan body motor atau mobil sebagai pengganti kabel negatif.
8. dll.
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 adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara.
j. Dioda
Struktur utama dioda adalah dua buah kutub elektroda
berbahan konduktor yang masing-masing terhubung dengan semikonduktor silikon
jenis p dan silikon jenis n. Anoda adalah elektroda yang terhubung dengan
silikon jenis p dimana elektron yang terkandung lebih sedikit, dan katoda
adalah elektroda yang terhubung dengan silikon jenis n dimana elektron yang
terkandung lebih banyak. Pertemuan antara silikon n dan silikon p akan
membentuk suatu perbatasan yang disebut P-N Junction.
cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu
kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased),
dan tegangan negatif (reverse biased).
Kondisi tanpa tegangan
Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu
perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali
dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p.
Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut
dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion
positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion
negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang
menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.
Kondisi tegangan positif (Forward-bias)
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal
positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif.
Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang
menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub.
Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif
akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang
tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus
listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.
Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal
negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif.
Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang
aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan
negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang
diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type)
yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan
listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang
tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat
mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.
Flame sensor merupakan sensor yang mempunyai
fungsi sebagai pendeteksi nyala api yang dimana api tersebut memiliki panjang
gelombang antara 760nm – 1100nm. Sensor ini menggunakan infrared sebagai
tranduser dalam mensensing kondisi nyala api.
Suhu normal pembacaan normal sensor ini yaitu pada 25 – 85°C
dengan besar sudut pembacaan pada 60°.
Dengan memperhatikan jarak sensing antara objek yang
akan disensing dengan sensor tidak boleh terlalu dekat, yang berakibat lifetime
sensor yang cepat rusak.
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.
Fitur dari flame sensor
- Tegangan
operasi antara 3,3 – 5 Vdc
- Terdapat
2 output yaitu digital output dan analog output yang berupa tegangan
- Sudah
terpackage dalam bentuk modul
- Terdapat
potensiometer sebagai pengaturan sensitivitas sensor dalam mensensing
Kelebihan flame sensor
-Mampu medeteksi adanya api sehingga dapat langsung
ditangani
-Mencegah terjadinya kebakaran dengan adanya peringatan dari
detector itu sendiri
Sensor MQ-2 merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap di mana output akan membacanya sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya. Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butana, propana, methane , alkohol, Hydrogen, dan asap.
Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:
a. Catu daya pemanas: 5V AC/DC
b. Catu daya rangkaian: 5VDC
c. Range pengukuran:
200 - 5000ppm untuk LPG, propane
300 - 5000ppm untuk butane
5000 - 20000ppm untuk methane
300 - 5000ppm untuk Hidrogen
d. Luaran: analog (perubahan tegangan)
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.
m. Sensor MQ 7
Sensor MQ 7 merupakan sensor yang memiliki kepekaan tinggi terhadap gas CO dan hasil kalibrasinya stabil serta tahan lama. Sensor MQ-7 tersusun oleh tabung keramik mikro Al2O3, lapisan sensitive timah dioksida (SnO2), elektroda pengukur dan pemanas sebagai lapisan kulit yang terbuat dari plastik dan permukaan jarring stainless steel. Alat pemanas (heater) menyediakan kondisi kerja yang diperlukan agar komponen sensitive dapat bekerja
Kelembapan : 65%
Konsentrasi O2 : 21%
RL : 21 kΩ
Ro : resistansi sensor pada saat CO 110 ppm di udara
Rs : resistansi sensor pada bermacam – macam konsentrasi gas
Rs : Resistansi sensor pada 110 ppm CO di udara saat temperature dan kelembapan berubah-ubah
A. Prosedur Percobaan
1. Persiapkan alat dan bahan
2. Rangkai alat dan bahan seperti gambar rangkaian dibawah
3. flame sensor, MQ-2 dan MQ-7 dilogika 1 kan, maka sensor diasumsikan sedang mendeteksi percikan api, asap dan CO, jika itu terjadi maka lampu akan hidup, buzzer akan berbunyi dan motor akan berputar.
4. flame sensor, MQ-2 dan MQ-7 dilogika 0 kan, maka sensor diasumsikan tidak mendeteksi percikan api, asap dan CO, jika itu terjadi maka lampu tidak menyala, buzzer keadaan diam dan motor akan tetap diposisinya.
B. Rangkaian Simulasi
1. Gambar Rangkaian
a. Sensor dalam keadaan mendeteksi asap dan api serta CO (logika 1)
b. Sensor dalam keadaan tidak mendeteksi asap dan api serta CO (logika 0)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar