Sensor Kimia (MQ-2)





SISTEM PENDETEKSI KEBAKARAN DENGAN SENSOR MQ-2 , FLAME SENSOR, DAN LDR
            1. Tujuan [kembali]

A.Mehami bagaimana prinsip kerja sensor Kimia
B. Memahami besaran apa saja yang termasuk Kimia
C.Memahami kegunaan sensor Flame Detector dan MQ-2dalam kehidupan sehari-hari
D.Mengetahui cara kerja Flame Detector  dan MQ-2 

2.  Alat dan Bahan [kembali]

2.1 Alat

1. Baterai 

Sebagai Sumber Arus DC


2.2 Bahan

1. Resistor 



Spesifikasi resistor yang digunakan :
1. 330 
2. 100k

Datasheet : 

2. Relay

Datasheet : 



 3. Kapasitor


Datasheet :

4. Sensor Flame
Datasheet :


5. Led
Datasheet :
6. Sensor Gas MQ-2



Datasheet :


7. Sensor LDR
Datasheet:



8. Transistor NPN
Datasheet :






9. OP AMP


Datasheet :







10. Speaker
Datasheet :

11. Logicstate

12. Motor DC

Datasheet :


3.  Dasar teori [kembali]
  
       1. Resistor

Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan berfungsi untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, diantaranya resistor nilai tetap (fixed resistor), resistor variabel (variabel resistor), thermistor, dan LDR.


Cara membaca nilai resistor
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10         (10^n).
5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor


2. Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.



 Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali.  Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet.  Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal.  Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik.  Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.
Fitur:
 1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
 2. Arus pemicu 70mA
 3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V
 4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V
 5. Switching maksimum

3. Kapasitor 
Kapasitor (Capacitor) atau disebut juga dengan Kondensator (Condensator) adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad.Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah.Konversi Satuan Farad adalah sebagai berikut :

1 Farad = 1.000.000µF (mikro Farad)
1µF = 1.000nF (nano Farad)
1µF = 1.000.000pF (piko Farad)
1nF = 1.000pF (piko Farad)


Pada Peralatan Elektronika, Kapasitor merupakan salah satu jenis Komponen Elektronika yang paling sering digunakan. Hal ini dikarenakan Kapasitor memiliki banyak fungsi sehingga hampir setiap Rangkaian Elektronika memerlukannya.

Dibawah ini adalah beberapa fungsi daripada Kapasitor dalam Rangkaian Elektronika :

  • Sebagai Penyimpan arus atau tegangan listrik
  • Sebagai Konduktor yang dapat melewatkan arus AC (Alternating Current)
  • Sebagai Isolator yang menghambat arus DC (Direct Current)
  • Sebagai Filter dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya)
  • Sebagai Kopling
  • Sebagai Pembangkit Frekuensi dalam Rangkaian Osilator
  • Sebagai Penggeser Fasa
  • Sebagai Pemilih Gelombang Frekuensi (Kapasitor Variabel yang digabungkan dengan Spul Antena 44dan Osilator)
4. Sensor Flame


Sensor api atau Flame sensor merupakan salah satu alat pendeteksi kebakaran melalui adanya nyala api yang tiba-tiba muncul. Besarnya nyala api yang terdeteksi adalah nyala api dengan panjang gelombang 760 nm sampai dengan 1.100 nm. Transducer yang digunakan dalam mendeteksi nyala api adalah infrared.

Sensor api terbagi menjadi 4 jenis, diantaranya adalah UV Flame Detektor, UV/IR Flame Detector, Multi-Spectrum IR Flame Detector (MSIR), dan Visual Imaging Detector. Berikut ini penjelasan dan cara kerja sensor api jenis-jenis tersebut.
  1. UV Flame Detektor

Sensor api ini menggunakan teknologi ultraviolet sehingga mampu menanggapi radiasi spectral antara 180 nanometer sampai dengan 260 nanometer. Tingkat sensivitas dan respon ultraviolet termasuk baik dan cepat dalam kisaran 0 sampai 50 kaki. Sensor jenis ini sangat sensitif terhadap hal-hal yang bermuatan listrik seperti lampu halogen, busur pengelasan dan petir.

  1. UV/IR Flame Detektor

Sensor api ini merupakan sensor api yang menggabungkan atau mengintegrasikan sensor optik ultraviolet ke dalam sensor infrared. Pengintegrasian dual band ini diharapkan dapat membuat detektor ini jauh lebih sensitif terhadap radiasi yang bersifat ultraviolet maupun infrared yang dipancarkan oleh percikan api.

Selain itu, teknologi ini juga memiliki tingkat kekebalan yang lebih tinggi dengan respon yang jauh lebih baik dari teknologi yang sebelumnya. Oleh karena itulah, selain cocok diletakkan di dalam ruangan, teknologi ini juga cocok dipakai di luar ruangan yang bersifat terbuka.

  1. Multi-Spectrum IR Flame Detektor (MSIR)

Cara kerja sensor api jenis ini dibuat lebih canggih lagi dari jenis sebelumnya karena mampu memanfaatkan daerah spectral infrared secara maksimal untuk mendeteksi radiasi sumber api. Teknologi Multi-Spectrum IR Flame Detektor (MSIR) ini memiliki sensitivitas yang tinggi karena mampu menjangkau radiasi sumber api hingga 200 kaki dari sumber percikan api, baik indoor atau outdoor.

Selain itu, teknologi ini juga memiliki kekebalan yang tinggi terhadap radiasi yang berasal dari infrared.  Radiasi ini dapat muncul karena adanya sengatan listrik, adanya percikan api, muatan listrik dan juga pemicu kebakaran yang lainnya seperti material yang bersifat panas.

  1. Visual Flame Imaging Detektor

Cara kerja sensor api Visual Flame Imaging ini tergolong lebih canggih dibandingkan dengan tiga teknologi sebelumnya. Mengapa demikian? Hali ini dikarenakan 3 hal berikut ini.

  • Pertama, teknologi ini menggunakan beberapa perangkat CCD. Perangkat CCD biasa digunakan dalam kamera sirkuit tertutup.
  • Kedua, teknologi ini menggunakan algoritma sebagai pendeteksi dini untuk menentukan letak percikan api sebagai penyebab kebakaran. Fungsi algoritma adalah menganalisis bentuk dan perkembangan api berdasarkan video yang diperoleh dari komponen CCD. Hasil analisis inilah yang akan menentukan, betul tidaknya sebuah kebakaran.
  • Ketiga, teknologi ini tidak mendeteksi adanya kebakaran melalui radiasi panas, muatan listrik, cahaya api atau sejenisnya seperti pada ketiga teknologi sebelumnya. oleh karena itulah, sensor api visual flame imaging detektor sangat cocok digunakan pada ruangan yang didalamnya terdapat aktivitas pembakaran. Tentunya, agar tidak terjadi alarm palsu.
5. Sensor Gas MQ-2
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 ini sangat cocok di gunakan untuk alat emergensi sebagai deteksi gas-gas, seperti deteksi kebocoran gas, deteksi asap untuk pencegahan kebakaran dan lain lain.

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 .

6. Sensor LDR


Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya. Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. LDR sering disebut dengan alat atau sensor yang berupa resistor yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR terbuat dari cadmium sulfida yaitu merupakan bahan semikonduktor yang resistansnya berupah-ubah menurut banyaknya cahaya (sinar) yang mengenainya. Resistansi LDR pada tempat yang gelap biasanya mencapai sekitar 10 MΩ, dan ditempat terang LDR mempunyai resistansi yang turun menjadi sekitar 150 Ω. Seperti halnya resistor konvensional, pemasangan LDR dalam suatu rangkaian sama persis seperti pemasangan resistor biasa. Simbol LDR dapat dilihat seperti pada gambar berikut.

karakteristik:

Laju Recovery Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) 
Bila sebuah “Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)” dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Na-mun LDR tersebut hanya akan bisa menca-pai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu.

Respon Spektral Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) 
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik

6.Transistor NPN
Fungsi transistor yang pertama adalah sebagai saklar. Dengan mengontrol bias dari transistor hingga komponen ini menjadi jenuh, akan menyebabkan seolah-olah diperoleh hubungan singkat di antara emitor dan kaki kolektor. Fenomena ini lah yang dapat dimanfaatkan hingga transistor bisa dipakai sebagai saklar elektronika.
Fungsi transistor sebagai  penguat arus adalah kegunaannya yang kedua. Guna komponen yang kedua ini membuatnya dapat digunakan dalam rangkaian power supply yang tegangannya diset. Dalam keadaan tersebut transisor haruslah terlebih dahulu dibiaskan dengan tegangan yang konstan pd basisnya, tujuannya biardi emitor menghasilkan tegangan yg tetap. Umumnya yang dipakai untuk mengontrol tegangan basis agar tetap adalah dioda zener.

7. OP AMP
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.

Sebuah rangkaian Op-Amp memiliki dua input (masukan) yaitu satu Input Inverting dan satu Input Non-inverting serta memiliki satu Output (keluaran). Sebuah Op-Amp juga memiliki dua koneksi catu daya yaitu satu untuk catu daya positif dan satu lagi untuk catu daya negatif. Bentuk Simbol Op-Amp adalah Segitiga dengan garis-garis Input, Output dan Catu dayanya seperti pada gambar dibawah ini.

Terminal yang terdapat pada Simbol Op-Amp (Operational Amplifier/penguat operasional) diantaranya adalah :

  1. Masukan non-pembalik (Non-Inverting) +
  2. Masukan pembalik (Inverting) –
  3. Keluaran Vout
  4. Catu daya positif +V
  5. Catu daya negatif -V

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
8. Logicstate
"Gerbang logika atau gerbang logik adalah suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Gerbang logika terutama diimplementasikan secara elektronis menggunakan diode atau transistor, akan tetapi dapat pula dibangun menggunakan susunan komponen-komponen yang memanfaatkan sifat-sifat elektromagnetik (relay), cairan, optik dan bahkan mekanik."

Jenis gerbang logika :

  1. Gerbang AND : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 1.
  2. Gerbang OR  : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan menjadi 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 0.
  3. Gerbang NOT : Fungsi Gerbang NOT adalah sebagai Inverter (pembalik). Nilai output akan berlawanan dengan inputnya.
  4. Gerbang NAND : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 0, maka outputnya akan berlogika 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 0.
  5. Gerbang NOR : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 1, maka outputnya akan berlogika 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 1.
  6. Gerbang XOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 1. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 0.
  7. Gerbang XNOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 0. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 1.
9. 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.

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.

4.  Percobaan[kembali]

4.1 Percobaan dan Rangkaian 
1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan


2. Buat rangkian seperti berikut:

        
3. Jalankan rangkaian simulasi

4.2 Prinsip Kerja 
1) 

Pada saat rangkaian dijalankan dan sensor MQ-2 mendeteksi adanya gas (ditandai dengan logicstate 1) maka arus dari sumber sebesar 12V akan mengalir dan memicu relay sehingga relay berpindah ke kiri dan motor serta LED menyala.
 
2)

Ketika Flame Sensor aktif dan medeteksi adanya api (ditandai dengan logicstate 1) maka arus dari sumber mengalir menuju Relay 2 sebesar 12V dan akan memicu Relay agar berpindah ke kiri. Tegangan dari batrai 12V kemudian mengaktifkan LED, Motor, dan juga menghidupkan Speaker.  


            3)

Arus dari Transistor mengalir ke OP-AMP dan terjadi penguatan sinyal. saat sensor LDR mendeteksi adanya cahaya maka arus berhasil melewati Transistor dan masuk ke Relay yang kemudian LED dan Motor menyala.


5. Video [kembali]






6. Link Download
    
Link HTML     (KLIK)
Link Rangkaian    (KLIK)
Link Video Rangkaian    (KLIK)
Link Library Sensor Flame    (KLIK)
Link Library Sensor MQ-2    (KLIK)
Link Datasheet    
-Resistor (KLIK)
-Relay (KLIK)
-Kapasitor (KLIK)
-Sensor Flame (KLIK)
-Sensor LDR (KLIK)
-Led (KLIK)
-Sensor Gas MQ-2 (KLIK)
-Transistor NPN (KLIK)
-OP AMP (KLIK)
-Speaker (KLIK)
-Buzzer (KLIK)

(kembali ke menu awal)






Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)