Aplikasi Kontrol Pengaman Ruangan
Menggunakan Flame Sensor dan MQ-7 Gas Sensor
1. Tujuan [Kembali]
a. Untuk mengetahui tentang penggunaan sensor flame dan sensor MQ - 7
b. Untuk mengetahui prinsip kerja sensor flame dan sensor MQ - 7
c. Dapat mensimulasikan rangkaian Aplikasi kontrol keamanan ruangan.
2. Alat dan Bahan [Kembali]
a. Alat
b. Bahan
- Power supply: 3.3V - 5.3V
- Working temperature: -25 ° C to 85 ° C
- Dimensions: 27, 3 x 15.4 (mm)
3. Dasar Teori [Kembali]
3.1. Sensor Flame
Flame sensor adalah
alat yang sensitif terhadap radiasi sinar ultraviolet yang ditimbulkan
oleh nyala api, tetapi detector ini tidak bereaksi pada lampu ruangan,
infra merah atau sumber cahaya lain yang tidak ada hubungannya dengan
nyala api (flame).
Aplikasi yang disarankan untuk penggunaan flame detector adalah :
Rumah yang memiliki plafon tinggi: aula, gudang, galeri.
Tempat yang mudah terbakar: gudang kimia, pompa bensin, pabrik, ruangan mesin, ruang panel listrik.
Ruang komputer, lorong-lorong dan sebagainya.
Penempatan detector harus bebas dari objek yang menghalangi, tidak dekat dengan lampu mercury, lampu halogen dan lampu untuk sterilisasi. Juga hindari tempat-tempat yang sering terjadi percikan api (spark), seperti di bengkel-bengkel las atau bengkel kerja yang mengoperasikan gerinda. Dalam percobaan singkat, detector ini menunjukkan performa yang sangat bagus. Respon detector terbilang cepat saat korek api dinyalakan dalam jarak 3 – 4m. Oleh sebab itu, pemasangan di pusat keramaian dan area publik harus sedikit dicermati. Jangan sampai orang yang hanya menyalakan pemantik api (lighter) di bawah detector dianggap sebagai kebakaran.
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.
Grafik Flame sensor
Terdeteksinya panas api maka akan semakin kecil resistansi pada sensor Flame Sensor sehingga memungkinkan arus untuk mengalir dan sensor ON.
3.2. Sensor MQ-7
MQ 7 merupakan sensor gas yang digunakan dalam peralatan untuk
mendeteksi gas karbon monoksida (CO) dalam kehidupan sehari-hari,
industri, atau mobil. Fitur dari sensor gas MQ7 ini adalah mempunyai
sensitivitas yang tinggi terhadap karbon monoksida (CO), stabil, dan
berumur panjang. Sensor ini menggunakan catu daya heater : 5V AC/DC dan
menggunakan catu daya rangkaian : 5VDC, jarak pengukuran : 20 - 2000ppm
untuk ampu mengukur gas karbon monoksida.
Kondisi Standar Sensor Bekerja
- VC/(Tegangan Rangkaian) = 5V±0.1
- VH (H)/ Tegangan Pemanas (Tinggi) = 5V±0.1
- VH (L)/ Tegangan Pemanas (Rendah) = 1.4V±0.1
- RL/Resistansi Beban Dapat disesuaikan
- RH Resistansi Pemanas = 33Ω±5%
- TH (H) Waktu Pemanasan (Tinggi) = 60±1 seconds
- TH (L) Waktu Pemanasan (Rendah) = 90±1 seconds
- PH Konsumsi Pemanasan = Sekitar 350mW
Kondisi Lingkungan
- Tao/Suhu Penggunaan = -20℃-50℃
- Tas/Suhu Penyimpanan = -20℃-50℃
- RH/Kelembapan Relatif = kurang dari 95%RH
- O2 Konsentrasi Oksigen = 21%(stand condition) (Konsentrasi Oksigen dapat mempengaruhi sensitivitas)
Karakteristik Sensitivitas
- Rs/ Tahanan Permukaan Terhadap Tubuh = 2-20k pada 100ppm Carbon Monoxide(CO)
- a(300/100ppm)/ Tingkat Konsentrasi Kemiringan = Kurang dari 0.5 Rs (300ppm)/Rs(100ppm)
- Standar Kondisi Bekerja = Temperature -20℃±2℃ Kelembapan 65%±5% , RL:10KΩ±5%, Vc:5V±0.1V VH:5V±0.1V, VH:1.4V±0.1V
- Waktu Panaskan Tidak kurang dari 48 jam
- Jarak Deteksi: 20ppm-2000ppm carbon monoxide
Grafik MQ-7
Semakin banyak jumlah gas yang terdeteksi maka akan semakin kecil resistansi pada sensor MQ-7 sehingga memungkinkan arus untuk mengalir dan sensor ON.
3.3. IC Op-Amp
Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.
a. Buffer
Buffer bergungsi sebagai stabiliser sinyal.
Penguatan Tegangan: Av = 1.
b. Amplifier
Amplifier Inverting
Penguatan Tegangan:
Ampilifier Non Inverting
Penguatan Tegangan:
c. Komparator
Non-Inverting Komparator
Pada Non-Inverting Comparator, tegangan input dipasang pada saluran non-inverting (+) dan tegangan referensi pada saluran inverting (-). Pada rangkaian Non-Inverting Comparator, jika Vin lebih besar dari Vref, maka tegangan output adalah +Vsat (mendekati tegangan +VCC). Jika Vin lebih kecil dari Vref, maka tegangan output adalah -Vsat (mendekati tegangan -VEE).
Inverting Komparator
Pada Inverting Comparator tegangan input (Vin) dihubungkan pada saluran inverting (-) dan tegangan referensi (Vref) pada saluran non-inverting (+). Tegangan referensi dapat menggunakan sumber catu daya tegangan konstan atau rangkaian pembagi tegangan. Pada saat Vin lebih kecil dari Vref, tegangan output Vo adalah +Vsat (≈ +VCC). jika Vin lebih besar dari Vref, maka tegangan output adalah -Vsat (≈ +VEE).
3.4. LED
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.
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).
3.5 Transistor NPN
Istilah 'transistor NPN'
berarti Negatif-Positif-Negatif dan juga dikenal sebagai sinking
(menyerap). Transistor NPN adalah termasuk transistor bipolar (BJT),
dalam transistor ini, huruf awal 'N' menentukan lapisan material yang
bermuatan negatif.
Di mana, 'P' menentukan lapisan yang terisi penuh. Kedua transistor
memiliki lapisan positif, yang terletak di tengah dua lapisan negatif.
Secara umum, transistor NPN digunakan di berbagai rangkaian listrik
untuk beralih dan memperkuat sinyal yang melaluinya.
Transistor NPN mencakup tiga terminal seperti base, emitor dan kolektor. Ketiga terminal ini dapat digunakan untuk menghubungkan transistor ke papan rangkaian. Ketika arus mengalir melalui transistor ini, terminal base dari transistor mendapatkan sinyal listrik.
Terminal kolektor menciptakan arus listrik yang lebih kuat, dan terminal emitor melebihi arus kuat ini ke rangkaian. Dalam transistor PNP, arus mengalir melalui kolektor ke terminal emitor.
3.6 Buzzer
Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.
3.7 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.
3.8 Motor DC
Motor DC adalah motor
listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan
untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar).
4. Percobaan [Kembali]
a. Prosedur Percobaan
Rangkai komponen-komponen seperti gambar rangkaian di bawah pada proteus.
Jalankan simulasi rangkaian
b. Rangkaian
c. Prinsip Kerja
1. ketika tidak terjadi kebakaran
Maka sensor MQ-7 tidak bekerja, dan tidak ada arus yang keluar dari sensor. Sehingga pada basis transistor juga tidak mendapatkan arus. Karena pada basis transistor tidak mendapat arus, maka juga tidak ada arus yang mengalir dari colletor ke emitor, sehingga relay tidak mendapatkan tegangan dan relay off. Saat relay off, maka led hijau menyala. pada sensor Flame juga tidak keluar tegangan, sehingga pada op-amp detector, lebih besar nilai tegangan pada inverting-nya. sehingga, Vout yang keluar sebesar -Vsat, dan led hijau tidak menyala karena mengalami reverse bias dan motor diam karena tegangan yang didapat tidak mencukupi untuk menggerakan motor.
2. ketika terjadi kebakaran.
Maka sensor MQ-7 bekerja, ada arus yang keluar dari sensor. Sehingga pada basis transistor mendapatkan arus. Karena pada basis transistor mendapat arus, maka juga ada arus yang mengalir dari colletor ke emitor, sehingga relay mendapatkan tegangan dan relay on. Saat relay on, maka led merah dan buzzer menyala. pada sensor Flame juga keluar tegangan, sehingga pada op-amp detector, lebih besar nilai tegangan pada non inverting-nya. sehingga, Vout yang keluar sebesar +Vsat, dan led hijau menyala karena mengalami forward bias dan motor bergerak karena tegangan yang didapat mencukupi untuk menggerakan motor.
d. Video
[Download Datashhet Flame Sensor]
[Download Datashhet Sensor MQ-7]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar