[menuju akhir]
APLIKASI DETECTOR INVERTING DENGAN TEGANGAN REFERENSI NEGATIF
Pendeteksi Dan Pemadam Kebakaran
(Flame Sensor, Gas Sensor, And Temperature Sensor)
A. Tujuan
[kembali]
- Mengetahui komponen-komponen dalam rangkaian pada pendeteksi dan pemadam kebakaran
- Mengetahui cara kerja komponen dalam rangkaian pada pendeteksi dan pemadam kebakaran
- Dapat membuat rangkaian simulasi pendeteksi dan pemadam kebakaran
Sensor suara merupakan module sensor yang mensensing besaran suara untuk diubah menjadi besaran listrik yang akan dioleh mikrokontroler.
Sensor proximity di smartphone berfungsi untuk pengaman layar sentuh dari sentuhan yang tidak disengajaFlame 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.
Relay merupakan komponen listrik yang mempunyai 2 bagian yaitu, kumparan dan poin. Secara garis besar relay berfungsi untuk mengendalikan dan mengalirkan listrik.Op-Amp (Operational Amplifier) adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik.
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.
Voltmeter Dc adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika. Sebagat generator DC fungsinya mengubah energi mekanik menjadi energi lisrtik.
Lampu LED atau kepanjangannya Light Emitting Diode adalah suatu lampu indikator dalam perangkat elektronika yang biasanya memiliki fungsi untuk menunjukkan status dari perangkat elektronika tersebut.
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara getaran listrik menjadi getaran suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
Spesifikasi:
Resistance (Ohms) : 220 V
Power (Watts) : 0,25 W, ¼ W
Tolerance : ± 5%
Packaging : Bulk
Composition : Carbon Film
Temperature Coefficient : 350ppm/°C
Lead Free Status : Lead Free
RoHS Status : RoHs Complient
Motor DC alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran. Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator atau sebaliknya generator DC dapat difungsikan sebagai motor DC.
Baterai merupakan perangkat otomotif yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik dan mempunyai arus searah (DC).
Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:
- Catu daya pemanas : 5V AC/DC
- Catu daya rangkaian : 5VDC
- Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen
- Keluaran : analog (perubahan tegangan)
Flame sensor merupakan sensor yang mempunyai fungsi sebagai pendeteksi nyala api dimana api memiliki panjang gelombang antara 760nm-1100nm. sensor ini menggunakan infrared sebagai tranduser dalam mensensing kondisi nyala api. Suhu normal pembacaan sensor yaitu pada 25°-85°C dengan sudut pembacaan pada 60°.
Cara kerja flame detector mampu bekerja dengan baik untuk menangkap nyala api untuk mencegah kebakaran, yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi nyala apiyang dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet dengan menggunakan metode optic kemudian hasil pendeteksian itu akan diteruskan ke Microprosessor yang ada pada unit flame detector akan bekerja untuk membedakan spectrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut dengan sistem delay selama 2-3 detik pada detektor ini sehingga mampu mendeteksi sumber kebakaran lebih dini dan memungkinkan tidak terjadi sumber alarm palsu.
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 memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu, kilatan petir, welding arc, metal grinding, hot turbine, reactor, dan masih banyak lagi.
Adapun spesifikasi dari flame detector ini adalah sebagai berikut:
Output= Digital (D0)
Working voltage: 3.3V to 5V
Output format: Digital output (HIGH/LOW)\
Wavelength detection range: 760nm to 1100nm
Using LM393 comparator
Detection angle: About 60 degrees, particularly sensitive to the flame spectrum
Lighter flame detect distance 80cm
The comparator output, the signal is clean, great driving ability, more than 15Ma.
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.
Dibawah ini adalah gambar bentuk Relay dan Simbol Relay yang sering ditemukan di Rangkaian Elektronika.
Prinsip kerja 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)
Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.
Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai berikut :
Simbol Operasional Amplifier (Op-Amp)
- Impedansi Input (Zi) besar = ∞
- Impedansi Output (Z0) kecil= 0
- Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞
- Band Width respon frekuensi lebar = ∞
- V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1.
- Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu.
Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebu 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.
Fungsi dari transistor sendiri adalah memperkuat arus listrik yang masuk ke dalam rangkaian. Fungsi ini berkebalikan dengan resistor yang berperan meredam arus listrik.
Seperti yang telah disebutkan, transistor terdiri dari dua jenis yaitu NPN dan PNP. NPN merupakan singkatan dari Negatif Positif Negatif. Sedangkan PNP adalah kependekan dari Positif Negatif Positif. Transistor NPN akan aktif ketika kaki basis diberi arus listrik bermuatan negatif. Sebaliknya, transistor PNP akan aktif apabila kaki basis mendapatkan tegangan listrik positif.
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya. Semua nilai yang berkaitan dengan resistor tersebut penting untuk diketahui dalam perancangan suatu rangkaian elektronika oleh karena itu pabrikan resistor selalu mencantumkan dalam kemasan resistor tersebut.
Berikut adalah simbol resistor dalam bentukgambar ynag sering digunakan dalam suatu desain rangkaian elektronika.
Cara Menghitung Nilai Resistor
Berdasarkan bentuknya dan proses pemasangannya pada PCB, Resistor terdiri 2 bentuk yaitu bentuk Komponen Axial/Radial dan Komponen Chip. Untuk bentuk Komponen Axial/Radial, nilai resistor diwakili oleh kode warna sehingga kita harus mengetahui cara membaca dan mengetahui nilai-nilai yang terkandung dalam warna tersebut sedangkan untuk komponen chip, nilainya diwakili oleh Kode tertentu sehingga lebih mudah dalam membacanya.
- Berdasarkan Kode Warna
Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :
1. Prosedur percobaan
- siapkan alat dan bahan yang akan digunakan
- susun alat dan bahan sesuai keinginan
- rangkai semua komponen alat dan bahan dengan benar dan tepat
- pada bagian sensor masukkan code hex, supaya sensor dapat berfungsi
- jalankan rangkaian dengan menekan tombol play
2. Gambar Rangkaian
3. Prinsip kerja rangkaian
Pada rangkaian simulasi pendeteksi kebakaran ini menggunakan 3 sensor yaitu, sensor Flame berfungsi untuk mendeteksi adanya api, dan sensor MQ2 berfungsi untuk mendeteksi adanya gas berbahaya yang akan mengakibatkan kebakaran, dan sensor LM35 yang berfungsi untuk mendeksi suhu sekitar ruangan.
Sensor MQ2 akan mengalirkan tegangan sebesar 3,77 Volt ketika mendeteksi adanya gas berbahaya ke basis pada kaki transistor dan diteruskan ke relay sehingga relay akan menjadi on. Ketika relay on maka LED kuning akan menyala dan buzzer pun akan aktif yang menandakan adanya kebocoran gas atau gas yang berbahaya yang akan memancing terjadinya kebakaran. Ketika sensor MQ2 tidak mendeteksi adanya gas berbahaya maka sensor tidak akan mengalirkan arus atau tegangan ke kaki basis dan relay off, sehingga LED hijau akan menyala yang menandakan kondisi aman dari gas.
Sensor Flame akan mengalirkan tegangan sebesar 3,77 Volt ketika mendeteksi adanya api ke basis pada kaki transistor dan akn diteruskan ke relay sehingga relay menjadi on. Pada saat relay on maka LED merah akan menyala dan motor DC akan aktif sebagai pompa air untuk memadamkan api. Ketika sensor Flame tidak mendeteksi adanya api maka sensor tidak akan mengalirkan arus atau tegangan ke kaki basis dan relay off, sehingga LED hijau akan menyala yang menandakan kondisi aman dari gas.
Sensor LM35 akan mengalirkan tegangan ketika suhu kecil atau sama dengan 36℃ sebesar 1,07 Volt ke IC LM324 1 melewati resistor 7 sebesar 10K, kemudian tegangan diteruskan ke IC LM324 2 melewati resistor 9 sebesar 10k dan tegangan naik sebesar 1,09 Volt menjadi 26,16 Volt dan LED akan mati yang menandakan keandaan aman dari kebakaran. Namun ketika sensor LM35 mendeteksi suhu besar dari 36℃, LM35 akan mengalirkan tegangan ke IC LM324 1 melewati resistor 7 sebesar 10K dengan tegangan besar dari 1,07 Volt, kemudian tegangan diteruskan ke IC LM324 2 melewati resistor 9 sebesar 10k dan tegangan naik sebesar 1,09 Volt menjadi besar dari 26,16 Volt dan LED akan Pada rangkaian simulasi ini akan menyala yang menandakan adanya tanda tanda kebakran disekitar ruangan tersebut.
Pada simulasi ini kita menggunakan 4 motor DC karena motor DC berfungsi sebagai pompa air yang terdepat di beberapa bagian ruangan yang akan secara efektif memadamkan api pada saat terjadinya kebakaran.
Download file HTML
Tidak ada komentar:
Posting Komentar