Rangkaian 14/Kuis 8 (Pribadi)

PENGAMANAN lapis 3 TANGKI GAS METANA

Daftar Isi :

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Refrensi

1. Tujuan

a) Untuk mendeteksi ada tidaknya suatu gas metana yang keluar dari tabung.

b) Untuk menutup saluran agar mencegah metana keluar lebih banyak.

 

2. Alat dan Bahan

a) Alat

i. Power Suply DC (9 volt)

 

Power supply berfungsi sebagai sumber energi yang digunakan dalam simulasi ini sebesar 3.7 V

 

ii. Solder

 

Solder berfungsi untuk merekatkan komponen dengan timah

 

iii. Timah

Timah berfungsi sebagai alat perekat komponen

 

b) Bahan

i. Sensor Gas MQ-2

 

Penjelasan Pin :

1. Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.

2. Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.

3. Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.

4. Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.

 

Spesifikasi :

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 Flame

Sensor Flame 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

VIBRATION SW420

Vibration Sensor (SW-420) adalah sensor getaran non-directional dengan sensitivitas yang tinggi. Ketika modul ini dalam keadaaan stabil, rangkaian akan bekerja dan menghasilkan output berlogika high. Ketika terjadi gerakan atau getaran, rangkaian akan tertutup sebentar dan menghasilkan output berlogika low. Pada saat yang sama, juga dapat menyesuaikan sensitivitas sesuai dengan kebutuhan.
Pin Map:

 

ii. Buzzer 5V

Buzzer pin konfigurasi :

                    Positif : Diidentifikasi dengan simbol (+) atau kabel terminal yang lebih panjang. Dapat didukung oleh                                   5V DC

                    Negatif : Diidentifikasi oleh kabel terminal pendek. Biasanya terhubung ke ground sirkuit

                    Spesifikasi dan fitur

                    · Tegangan Terukur: 6V

                    · DC Tegangan Operasi: 4-8V

                    · DC Nilai saat ini: <30mA

                    · Jenis Suara: Bip Terus Menerus

                    · Frekuensi Resonan: ~ 2300 Hz

                    · Paket kecil dan tersegel rapi

                    · Ramah breadboard dan perf board

 

iii. Transistor BC547

Pin Configuration

Pin Number	Pin Name	Description
1	Collector	Arus mengalir melalui kolektor
2	Base	Mengontrol bias transistor
3	Emitter	Arus mengalir keluar melalui emitor

 

BC547 Transistor Features

·Bi-Polar NPN Transistor

·DC Current Gain (hFE) adalah maksimum 800

·Arus Collector (IC) kontinu adalah 100mA

·Emitter Base Voltage (VBE) adalah 6V

·Base Current (IB) adalah maksimum 5mA

 Tersedia dalam Paket Ke-92

    iv. Resistor 100ohm

Spesifikasi :

· Mehambat daya hingga 1000 ohm

v. Relay

Sumber : https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/

Pada prangkaian ini kita menggunkan relay bertipe Normal Close (NC), yang mana ini adalah kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)

vi. Motor

Disini kita menanggap motor sebagai penggerak untuk menutup tabung gas metana.

vii. LED

Disini kita menggunakan 2 lampu LED, 1 berwarna hijau satu lagi berwarna merah, dengan warna hijau menunjukkan kondisi aman, sedangkan warna merah menunjukkan kondisi tidak aman atau bisa dikatakan gas metana terdeteksi oleh sensor.

viii. Op-Omp

ix. Potensiometer

x. lm35

3. Dasar Teori

a) Sensor Gas MQ-2

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.

b) Buzzer

Pengertian Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm. Juga bisa digunakan sebagai indikasi suara. Buzzer adalah komponen elektronika yang tergolong tranduser. Sederhananya buzzer mempunyai 2 buah kaki yaitu positive dan negative. Untuk menggunakannya secara sederhana kita bisa memberi tegangan positive dan negative 3 - 12V.

 

Cara Kerja Buzzer pada saat aliran listrik atau tegangan listrik yang mengalir ke rangkaian yang menggunakan piezoeletric tersebut. Piezo buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekwensi di kisaran 1 - 6 kHz hingga 100 kHz.

 

c) Transistor NPN

Transistor adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor (Pemancar). Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching), stabilitasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Selain itu, transistor juga dapat digunakan sebagai kran listrik sehingga dapat mengalirkan listrik dengan sangat akurat dan sumber listriknya.

Transistor sebenarnya berasal dari kata “transfer” yang berarti pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Dari kedua kata tersebut dapat kita simpulkan, pengertian Transistor adalah pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi suhu tertentu. Transistor pertama kali ditemukan pada tahun 1948 oleh William Shockley, John Barden dan W.H, Brattain. Tetapi, komponen ini mulai digunakan pada tahun 1958. Jenis Transistor terbagi menjadi 2, yaitu transistor tipe P-N-P dan transistor N-P-N.

BC547

 

d) Batery

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.

 

e) Resistor

Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm. Nilai Resistor biasanya diwakili dengan kode angka ataupun gelang warna yang terdapat di badan resistor. Hambatan resistor sering disebut juga dengan resistansi atau resistance.

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

 

Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

 

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

 

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

 

 f) 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.

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 :

sumber : https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-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.

g) Potensiometer

Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.

Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon).

Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer). 

h) LM35

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA. 

Hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5º C pada suhu 25º C. 

Dalam membaca parameter suhu, output pin 2 IC LM35 akan bertambah 10mV per derajat celcius. Dengan kemampuan sensor dalam mendeteksi suhu hingga 150ºC, LM 35 dapat dioperasikan pada mikrokontroller yang memiliki tegangan 5v.

i) Op-Amp

Op-Amp umumnya dikemas dalam bentuk IC, sebuah IC Op-Amp dapat terdiri dari hanya 1 (satu) rangkaian Op-Amp atau bisa juga terdiri dari beberapa rangkaian Op-Amp. Jumlah rangkaian Op-Amp dalam satu kemasan IC dapat dibedakan menjadi Single Op-Amp, dual Op-Amp dan Quad Op-Amp. Ada juga IC yang didalamnya terdapat rangkaian Op-Amp disamping rangkaian utama lainnya.

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. Salah satu tipe IC Op-Amp yang populer adalah IC741.

j) Flame sensor

Flame Sensor

Flame detector sendiri digunakan untuk mendeteksi keberadaan api dengan memakai sensor optik. Pada prinsipnya api bisa dideteksi berdasar keberadaan spektrum cahaya infrared maupun ultra violet. Namun,ada sumber cahaya lain yang bukan api dan turut menyumbang emisi cahaya pada gelombang infrared ataupun ultraviolet,seperti kilatan petir,welding arc,metal grinding,hot turbine,reactor,dll. Sumber lain ini dapat mempengaruhi kinerja flame detector dan dapat menimbulkan alarm palsu. Untuk mencegah alarm palsu,produk flame detector saat ini menggunakan kombinasi antara pendeteksi gelombang infrared maupun ultra violet supaya tidak terjadi false alarm, biasanya orang nyebutnya UV/IR Flame Detector.   

 Flame Sensor

- Detektor ultraviolet
Detektor ultraviolet (UV) bekerja dengan mendeteksi radiasi UV yang dipancarkan pada saat penyalaan. Sementara mampu mendeteksi kebakaran dan ledakan dalam 3-4 milidetik, penundaan waktu 2-3 detik sering dimasukkan untuk meminimalkan alarm palsu yang dapat dipicu oleh sumber UV lain seperti petir, pengelasan busur, radiasi, dan sinar matahari. Detektor UV biasanya beroperasi dengan panjang gelombang lebih pendek dari 300 nm untuk meminimalkan efek radiasi latar belakang alami. Pita panjang gelombang UV surya buta juga mudah dibutakan oleh kontaminan berminyak.

Detektor api inframerah (IR) atau inframerah pita lebar (1,1 µm dan lebih tinggi) memantau pita spektrum inframerah untuk pola tertentu yang dilepaskan oleh gas panas. Ini dirasakan menggunakan kamera pencitraan api pemadam kebakaran khusus (TIC), sejenis kamera termografi. Alarm palsu dapat disebabkan oleh permukaan panas lainnya dan radiasi termal latar belakang di area tersebut. Air pada lensa detektor akan sangat mengurangi akurasi detektor, karena akan terkena sinar matahari langsung. Rentang frekuensi khusus adalah 4,3 hingga 4,4 μm. Ini adalah frekuensi resonansi CO2. Selama pembakaran hidrokarbon (misalnya, bahan bakar kayu atau fosil seperti minyak dan gas alam) banyak panas dan CO2 dilepaskan. CO2 panas memancarkan banyak energi pada frekuensi resonansinya 4,3 μm. Ini menyebabkan puncak dalam total emisi radiasi dan dapat dideteksi dengan baik. Selain itu, CO2 "dingin" di udara menjaga agar sinar matahari dan radiasi IR lainnya disaring. Ini membuat sensor dalam frekuensi ini "buta surya"; Namun, sensitivitas berkurang oleh sinar matahari. Dengan mengamati frekuensi kedipan api (1 hingga 20 Hz), detektor dibuat kurang sensitif terhadap alarm palsu yang disebabkan oleh radiasi panas, misalnya disebabkan oleh mesin panas.

Detektor api Triple-IR membandingkan tiga band panjang gelombang spesifik dalam wilayah spektral IR dan rasio mereka satu sama lain. Dalam hal ini satu sensor melihat rentang 4,4 mikrometer sedangkan sensor lainnya melihat panjang gelombang referensi baik di atas maupun di bawah 4,4. Ini memungkinkan detektor untuk membedakan antara sumber IR non-nyala dan nyala api aktual yang memancarkan CO2 panas dalam proses pembakaran. Akibatnya, jangkauan deteksi dan kekebalan terhadap alarm palsu dapat meningkat secara signifikan. Detektor IR3 dapat mendeteksi api panci bensin 0.1m2 (1 kaki2) hingga 65 m (215 kaki) dalam waktu kurang dari 5 detik. Triple IR, seperti jenis detektor IR lainnya, rentan terhadap pembutakan oleh lapisan air pada jendela detektor.

Kebanyakan detektor IR dirancang untuk mengabaikan radiasi IR latar belakang yang konstan, yang ada di semua lingkungan. Sebagai gantinya mereka dirancang untuk mendeteksi sumber radiasi yang tiba-tiba berubah atau meningkat. Ketika terkena perubahan pola radiasi IR non-api, detektor IR dan UV / IR menjadi lebih rentan terhadap alarm palsu, sementara detektor IR3 menjadi agak kurang sensitif tetapi lebih kebal terhadap alarm palsu.

4. Percobaan

a) Prosedur Percobaan

i. Siapkan bahan dan alat yang diperlukan.

ii. Hubungkan Pin Out MQ-2 ke Resistor 100 ohm.

iii. Ujung resistor disambungkan ke pin Base transistor

iv. Sambungkan pin collector transistor ke relay, dan ujung relay lainnya disambungkan ke battery lalu ke pin vcc MQ-2. 

v. Sambungkan pin emitor transistor ke pin ground MQ-2

vi. Pada switch contact relay dihubungkan batery dan kemudian motor.

vii. Pasang LED merah dan resistor secra pararel dengan motor

viii. Sambung kan pin vcc lm35 ke relay lalu ke collector transistor kemudian pin emiter collector menujut ke ground.

ix. sambungkan v out lm35 ke pin 3 op-amp, dan potensio ke pin 2 op amp.

x. sambungkan pin 1 op-amp ke resistor lalu ke pin base transistor.

xi. sambungkan masing-masing rlay yang terputus dengan resistor dan LED berwarna Hijau.

b) Rangkaian Simulasi

    i. foto rangkaian

ii. Prinsip Kerja

Ketika sensor MQ-2 Mendeteksi adanya gas metana yang keluar, maka output MQ-2 akan mengeluarkan tegangan analog, yang mana tegangan analog akan mengalir ke resistor untuk dihambatkan terlebih dahulu, lalu arus akan diteruskan ke transistor yang akhirnya transistor akan aktif. kemudian arus dari supply mangalir ke rulay lalu masuk ke pin collector transistor dan keluar dari emiter menuju ground, ketika rellay dialiri listrik, maka rellay akan aktif dan menghidupakn rangkaian motor, sehingga motor menyala. Untuk flame sensor dan Vibratio sensor prinsip kerjanya sama dengan MQ2.

 Untuk lm35 setiap kenaikan 1 derajat celcius akan menghasilkan tegangan 10mV, sehingga ketika tegangan di pin 3 sama atau lebih besar dari pin 2 makapin 1 op amp akan mengeluarkan tegangan yang diperkecilHKAN KONTAK SWITCH KE RANGKAIA lalu masuk ke resistor sehingga resistor menyala, dan arus dari supply masuk ke relay lalu menuju ke collector dan menuju ke emiter, terakhir ke ground. ketika arus mengalir ke relay, relay akan menciptakan medan magnet yang maana aka nmemindahkan switdh sehingga membuat rangkaian motor tertutup, dan motor pun aktif.

iii. Video

Link : Download

Download Datasheet

Download Libarary MQ-2

Gambar rangkaian

File Proteus

Video

Refrensi :

1. andalanelektro.id. (2018, 19 September). Cara Kerja Dan Karakteristik Sensor Gas MQ-2. , dari https://www.andalanelektro.id/2018/09/cara-kerja-dan-karakteristik-sensor-gas-mq2.html#:~:text=Prinsip%20Kerja&text=Ketika%20terjadi%20proses%20pemanasan%2C%20kumparan,2%20akan%20menghasilkan%20tegangan%20analog.

2. Components101 - Electronic Components Pinouts, Details & Datasheets. (n.d.). Retrieved September 23, 2020, from https://components101.com/

3. Kho, Dickson. Pengertian Relay Dan Fungsinya. https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/. 3 Desember 2020.

4. Kho, Dickson. 2020. Pengertian Op-Amp (Operasional Amplifier). https://teknikelektronika.com/pengertian-op-amp-operational-amplifier/. 8 Desember 2020.