gambar sampul bab 18
1. TUJUAN [kembali]
- Untuk dapat mengetahui penggunaan flame sensor
- Untuk dapat membuat rangkaian kontrol pemadam kebakaran sendiri
- Untuk dapat lebih memahami karakteristik flame sensor
2. ALAT BAN BAHAN [kembali]
a. Baterai
Baterai
merupakan perangkat yang digunakan untuk memberi daya terhadap alat
yang membutuhkan listrik. Baterai juga merupakan komponen elektronika
penghasil sumber tegangan pada rangkaian. Semua baterai pada
spesifikasinya juga pasti selalu terdapat spesifikasi arus yang biasanya
diukur dengan satuan mili ampere hours atau disingkat mAH, spesifikasi
menunjukkan seberapa lama baterai bisa digunakan pada beban / alat yang
digunakan. Misalnya sebuah baterai 1900mAH bisa menyuplai 1900mA ke
sebuah rangkain selama 1 jam sebelum akhirnya habis.
b. LED
LED
adalah perangkat elektronik yang dapat mengeluarkan cahaya. Strukturnya
juga sama dengan dioda, tetapi pada LED elektron menerjang sambungan
P-N (Positif-Negatif).
c. 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).
d. Motor DC
Motor DC adalah Motor listrik yang membutuhkan suplai tegangan arus
searah atau arus DC (Direct Current) pada kumparan medan untuk diubah
menjadi energi mekanik.
e. Transistor NPN
Transistor
merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering
digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang
paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks.
Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti
Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide.
f. Buzzer
Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara
g. Flame detector
Sensor ini sensitiv terhadap api dan radiasi. Biasanya digunakan pada
rangkaian alarm kebakaran atau kejuaraan robot pendeteksi
kebakaran.Dapat mendeteksi cahaya dengan panjang gelombang dalam jarak tertentu
Spesifikasi:
1.mendeteksi cahaya dengan rentang panjang gelombang 760-1100 nm
2. jarak deteksi : 20cm (4.8V) hingga 100 cm (1V)
3.sudut deteksi : 60°
4. tegangan operasi : 3.3-5V
5. tegangan keluaran : analog
h. MQ2
Sensor gas ini tersusun oleh senyawa SnO2 dengan sifat konduktifitas(penghantar) rendah pada udara bersih. Sifat konduktifitas semakin naik jika konsentrasi ga
s asap semakin tingi di sekitas sensor ini.
-Spesifikasi:
1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC
2. Catu daya rangkaian : 5V DC
3.
Range pengukuran : 200-5000 ppm untuk LPG, 300-5000 ppm untuk
butana, 5000-20000 ppm untuk metana, dan 300-5000 ppm untuk hidrogen
4. Keluaran : Analog (perubahan Tegangan)
3. DASAR TEORI [kembali]
a . Baterai
Daya
tahan baterai akan semakin awet jika penggunaan arus nya semakin kecil,
pada contoh diatas jika arus yang diperlukan misalnya adalah 190mAH
maka baterai tadi akan bertahan selama 10 jam karena pada perhitungannya
:
190 mAH x 10 hours = 1900 mAH
Oleh karena itu pada
spesifikasi baterai semakin tinggi atau semakin besar kapasitas arus mAH
nya maka semakin lama juga umur dari baterai tersebut. Baterai AA
biasanya adalah jenis yang memiliki arus paling kecil sedangkan type D
bisa bertahan cukup lama karena dari segi fisik pun memang lebih besar
dan pastinya lebih mahal.
Simbol baterai :
190 mAH x 10 hours = 1900 mAH
Oleh karena itu pada spesifikasi baterai semakin tinggi atau semakin besar kapasitas arus mAH nya maka semakin lama juga umur dari baterai tersebut. Baterai AA biasanya adalah jenis yang memiliki arus paling kecil sedangkan type D bisa bertahan cukup lama karena dari segi fisik pun memang lebih besar dan pastinya lebih mahal.
Simbol baterai :
b. LED
Pemasangan
kutub LED tidak boleh terebalik karena apabila terbalik kutubnya maka
LED tersebut tidak akan menyala. Led memiliki karakteristik berbeda-beda
menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada
LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu
diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan adalah 10mA-20mA dan
pada tegangan 1,6V – 3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan.
Apabila arus yang mengalir lebih dari 20mA maka LED akan terbakar. Untuk
menjaga agar LED tidak terbakar perlu kita gunakan resistor sebagai
penghambat arus.
Arah
arus konvensional hanya dapat mengalir dari anoda ke katoda. Untuk
pemasangan LED pada board mikrokontroller Anoda dihubungkan ke sumber
tegangan dan katoda dihubungkan ke ground.
Simbol LED :
c. Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh aruslistrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya.Ketika solenoid dialiri aruslistrik, tuasa kantertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklarakan menutup. Pada saat arus ihentikan, gaya magnet akan hilang, tuasakan kembalikeposisi semula dan konta ksaklar kembali terbuka.Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus / tegangan yang besar (misalnyaperalatanlistrik 4 A / AC 220 V) denganmemakaiarus / tegangan yang kecil (misalnya 0.1 A / 12 Volt DC).
Gambar Bentuk dan Simbol Relay
Fungsi-fungsi dan Aplikasi Relay
Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :
- Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
- Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
- Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
- Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun
komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).
d. Motor DC
Seperti
yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa motor terdiri atas 2 bagian
utama yaitu stator dan motor. Pada stator terdapat lilitan (winding)
atau magnet permanen, sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan
sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yang menyebabkan
rotor dapat berputar. Arah gaya elektromagnet yang ditimbulkan akibat
medan magnet yang dilalui oleh arus dapat ditentukan dengan menggunakan
kaidah tangan kanan.
Keuntungan
utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan
mengatur:
• Tegangan dinamo : meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
• Arus medan : menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
Mekanisme Kerja Motor DC
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama
Arus listrik dalam medan magnet akan menimbulkan gaya.
·
Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah
lingkaran/loop, maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet
akan mendapat gaya pada arah yang berlawanan.
· Pasangan gaya menghasilkan torsi untuk memutar kumparan.
·
Motor- motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan
tenaga putar yang lebih seragam dari medan magnetnya dihasilkan oleh
susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan
Beberapa kerugian penggunaan motor DC:
-Perawatan intensif karena brush atau sikat pada motor DC akan aus.
-Konversi arus AC menjadi arus DC menggunakan konverter memerlukan biaya yang mahal.
Keuntungan penggunaan motor DC:
-Kecepatannya mudah diatur.
Perhitungan pada motor DC :
Daya input : Pin= √3 Vrms Irms cosƟ
Daya output : Pout= Tout w
w = kecepatan sudut
Tout = torsi output
Efisiensi : η (%) = (Pout/Pin) x 100
Mengapa
terdapat efisiensi pada motor? Karena motor yang digunakan tidak dapat
bersifat ideal, artinya pada motor ada kehilangan daya pada setiap
prosesnya sehingga daya output akan bernilai lebih kecil daripada daya
input. Kehilangan daya ini biasa disebut sebagai rugi-rugi daya dan
dapat disebabkan karena mechanical (gesekan dan rotasi) serta electric
(hambatan pada belitan).
Simbol motor listrik
e. Transistor NPN
Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :
- sebagai Penyearah,
- sebagai Penguat tegangan dan daya,
- sebagai Stabilisasi tegangan,
- sebagai Mixer,
- sebagai Osilator
- sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)
Pada dasarnya, Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.
NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.
Berikut ini adalah gambar tipe Transistor berdasarkan Lapisan Semikonduktor yang membentuknya beserta simbol Transistor NPN dan PNP.
Kita
dapat menggunakan Multimeter Analog maupun Multimeter Digital untuk
mengukur ataupun menguji apakah sebuah Transistor masih dalam kondisi
yang baik. Perlu diingatkan bahwa terdapat perbedaan tata letak
Polaritas (Merah dan Hitam) Probe Multimeter Analog dan Multimeter
Digital dalam mengukur/menguji sebuah Transistor.
Berikut ini adalah Cara untuk menguji atau mengukur Transistor dengan Mengunakan Multimeter Analog dan Multimeter Digital.
Berikut ini adalah Cara untuk menguji atau mengukur Transistor dengan Mengunakan Multimeter Analog dan Multimeter Digital.
A. Mengukur Transistor dengan Multimeter Analog
1. Atur Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω) x1k atau x10k
2. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Basis (B) dan Probe Hitam pada Terminal Emitor (E), Jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik
3. Pindahkan Probe Hitam pada Terminal Kolektor (C), jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik.
Cara Mengukur Transistor NPN dengan Multimeter Analog
1. Atur Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω) x1k atau x10k
2. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Basis (B) dan Probe Merah pada Terminal Emitor (E), Jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik
3. Pindahkan Probe Merah pada Terminal Kolektor (C), jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik.
2. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Basis (B) dan Probe Merah pada Terminal Emitor (E), Jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik
3. Pindahkan Probe Merah pada Terminal Kolektor (C), jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik.
Catatan :
Jika
Tata letak Probe dibalikan dari cara yang disebutkan diatas, maka Jarum
pada Multimeter Analog harus tidak akan bergerak sama sekali atau
“Open”.
B. Mengukur Transistor dengan Multimeter Digital
Pada
umumnya, Multimeter Digital memiliki fungsi mengukur Dioda dan
Resistansi (Ohm) dalam Saklar yang sama. Maka untuk Multimeter Digital
jenis ini, Pengujian Multimeter adalah terbalik dengan Cara Menguji
Transistor dengan Menggunakan Multimeter Analog.
1. Atur Posisi Saklar pada Posisi Dioda
2. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Basis (B) dan Probe Merah pada Terminal Emitor (E), Jika Display Multimeter menunjukan nilai Voltage tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik
3. Pindahkan Probe Merah pada Terminal Kolektor (C), jika Display Multimeter nilai Voltage tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik.
Cara Mengukur Transistor NPN dengan Multimeter Digital
1. Atur Posisi Saklar pada Posisi Dioda
2. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Basis (B) dan Probe Hitam pada Terminal Emitor (E), Jika Display Multimeter menunjukan nilai Voltage tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik
3. Pindahkan Probe Hitam pada Terminal Kolektor (C), jika Display Multimeter menunjukan nilai Voltage tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik.
Jika Tata letak Probe dibalikan dari cara yang disebutkan diatas, maka Display Multimeter Digital harus tidak akan menunjukan Nilai Voltage atau “Open”.
Simbol Transistor
f. Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Perangkat elektronika ini terbuat dari elemen piezoceramics yang diletakkan pada suatu diafragma yang mengubah getaran/vibrasi menjadi gelombang suara. Buzzer menggunakan resonansi untuk memperkuat intensitas suara.
Buzzer atau beeper memiliki 2 tipe :
- Resonator sederhana yang disuplai sumber AC.
- Melibatkan transistor sebagai micro-oscillator yang membutuhkan sumber DC.
Cara kerja buzzer sebenarnya mirip dengan prinsip kerja dari loud
speaker, komponen buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada
diafragma dan kemudian saat kumparan tersebut dialiri arus dan tercipta
medan 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. Buzzer biasa digunakan sebagai
indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada
sebuah alat (alarm).
g. Flame detector
Salah satu detektor yang memiliki fungsi terpenting adalah detektor api
atau yang biasa disebut dengan Flame Detector yang mampu mengaktifkan
alarm bila mendeteksi adanya percikan api yang berisiko menyebabkan
bencana kebakaran.
Prinsip Flame Detektor menggunakan metode optik yang bekerja
seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta
spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi percikan api atau
flame. Reaksi intens bahan yang memicu kebakaran dapat ditandai dari UV,
terlihatnya emisi karbondioksida, dan radiasi dari infrared. Flame
Detector juga mampu membedakan antara False Alarm atau peringatan palsu
dengan api kebakaran sungguhan melalui komponen sistem yang dirancang
dengan fungsi mendeteksi adanya penyerapan cahaya yang terjadi pada
gelombang tertentu.
Teknologi Flame
Sensing yang umum digunakan adalah teknologi Visual Flame Imaging, UV
atau ultraviolet, MSIR atau Multi-Spectrum Infrared, dan UV/IR yang
merupakan gabungan dari ultraviolet/infrared. Keempat teknologi tersebut
dirancang berdasarkan dengan deteksi radiasi line-of-sight yang berasal
dari visible, UV, hingga IR spectral bands oleh percikan api.
Jenis Flame Detektor
- UV Flame Detektor
- UV/IR Flame Detektor
- Multi-Spectrum IR Flame Detektor (MSIR)
- Visual Flame Imaging Detektor
h. 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 gas ini tersusun oleh senyawa SnO2, dengan sifat conductivity 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.
Konfigurasi Sensor MQ-2
 |
| MQ-2 Pinout |
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 :
- Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
- Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
- Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
- Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.
Prinsip Kerja
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.
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.
4. PERCOBAAN [kembali]
a. Prosedur percobaan:
- Susun rangkaian sesuai ketentuan
- Kemudian RUN rangkaian, saat terdeteksi gas berupa asap oleh MQ-2 maka buzzer,LED, dan motor akan menyala
- Saat sensor mendeteksi adanya gas berupa asap oleh MQ-2 maka buzzer,LED, dan motor akan menyala
- Saat sensor api mendeteksi titik api, dan sensor gas meendeteksi adanya asap maka buzzer, motor, dan LED akan aktif'
- Rangkaian selesai dibuat
b. Hardware: Tidak ada (hanya ada di praktikum)
c, Rangkaian simulasi
- FOTO
- Prinsip Kerja
Saat tidak ada titik api ataupun gas yang terdeteksi, tidak ada arus yang mengalir dari sensor ke transistor. Sehingga relay tidak aktif dan buzzer, motor, dan LED tidak bisa hidup. Saat terdeteksi gas oleh sensor MQ-2 (logic state bernilai 1) maka akan ada arus yang mengalir ke basis transistor Q2 sehingga arus dari baterai B2 bisa mengalir dari kolektor ke emitter Q2 dan kemudian diteruskan ke ground. Hal ini menyebabkan relay aktif sehingga arus dari baterai B1 bisa mengalir ke buzzer, motor, dan LED sehingga dalam keadaan ON.
Saat
sensor MQ-2 tidak aktif (logic state bernilai 0) maka arus yang
mengalir kecil dan kurang dari 0.7 V sehingga tidak bisa mengaktifkan
base Q2, maka relay off,
Saat
terdeteksi titik api oleh flame sensor (logic state 1) maka akan ada
arus yang mengalir ke base transistor Q1 sehingga arus dari baterai B2
akan dapat mengalir menuju kolektor lalu emitter Q1 dan masuk ke
kolektor kemudian emittor Q2 dan diteruskan ke ground. Hal ini
menyebabkan relay aktif dan arus dari baterai B1 dapat menghidupkan
buzzer, motor, dan LED
Saat
tidak terdeteksi titik api (logic state bernilai 0) maka arus yang ada
sangat kecil sehingga tidak bisa mengaktifkan transistor Q1, yang
menyebabkan arus dari baterai B1 tidak dapat mengalir dari kolektor
menuju emitter Q1 sehingga Relay off dan menyebabkan motor, buzzer, dan
LED off
Saat terdeteksi gas dan titik api maka
akan ada arus yang mengalir ke base transistor Q1 sehingga arus dari
baterai B2 akan dapat mengalir menuju kolektor lalu emitter Q1 dan masuk
ke kolektor kemudian emitter Q2 dan diteruskan ke ground. Juga akan ada
arus yang mengalir ke basis transistor Q2 sehingga arus dari baterai B2
bisa mengalir dari kolektor ke emitter Q2 dan kemudian diteruskan ke
ground. Hal ini menyebabkan relay aktif dan arus dari baterai B1 dapat menghidupkan buzzer, motor, dan LED
d. video
e. Kondisi: Tidak ada (hanya ada pada praktikum)
f. Download file
- file html klik disini
- video klik disini
- file rangkaian klik disini
- datasheet LED klik disini
- datasheet relay klik disini
- datasheet motor listrik klik disini
- datasheet transistor klik disini
- datasheet buzzer klik disini
- datasheet flame detector klik disini
- datasheet MQ2 klik disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar