APLIKASI UTS "KONTROL KEBAKARAN DI LABOR"
(Sensor MQ-9, Sensor Sound, Sensor Flame, Sensor GP2D120)
- Untuk mengetahui bagaimana sensor kebakaran di labor
- Untuk mempelajari bagaimana rangkaian proteus opamp dan transistor
- Untuk memenuhi tugas besar elektronika
- Alat:
- Power Supply
- Voltmeter
- Motor DC
Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.
Konfigurasi pin:
Pin 1 : Terminal 1
Pin 2 : Terminal 2
- Bahan:
- Resistor
- Transistor
*Bi-Polar NPN Transistor
*DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
*Continuous Collector current (IC) is 100mA
*Emitter Base Voltage (VBE) is 6V
*Base Current(IB) is 5mA maximum
*Available in To-92 Package
Konfigurasi Pin :*collector Current flows in through collector*base Controls the biasing of transistor*emitter Current Drains out through emitter
- Transistor Mosfet
- Sensor GP2D120
Sensor infrared ranger Sharp GP2D120 memiliki kemampuan membaca jarak 4-30 cm. Namun, hasil konversi A/D tidak linier. Artinya, tegangan output sensor tidak berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.
- OP-AMP
Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (No Connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol.
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/operasional-amplifier-op-amp-ic-lm741/
Copyright © Elektronika Dasar
- Sensor MQ-9
- Pin konfigurasi :
1. H -Pins = Out of the two H pins, one pin is connected to supply and the other to ground
2. A-Pins = The A pins and B pins are interchangeable. These pins will be tied to Supply voltage.
3. B-Pins = The A pins and B pins are interchangeable. One pin will act as output while the other will be pulled to ground.
- Sensor Sound
pin konfigurasi:
- Sensor Flame
- Relay
- Spesifikasi* Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC
* Trigger Current (Nominal current) : 70mA
* Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC
* Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC
* Compact 5-pin configuration with plastic moulding
* Operating time: 10msec Release time: 5msec
* Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)
- Konfigurasi Pin
* Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
* Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
* Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.
* Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.
* Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.
- LED-RED
Berfungsi sebagai lampu indikator keberadaan gas pada rangkaian
- Buzzer
- Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Fungsi resistor yang bersifat resistif merupakan salah satu komponen kategori pasif dalam elektronika. Satuan resistansi resistor disebut Ohm yang dilambangkan dengan simbol Omega (𝛀). Hukum Ohm mengatakan bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya.
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan 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)
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 :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- Spring
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)
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.
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).
Transistor
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. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).
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)
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.
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah suatu transistor dari bahan semikonduktor (silikon) dengan tingkat konsentrasi ketidakmurnian tertentu. Tingkat dari ketidakmurnian ini akan menentukan jenis transistor tersebut, yaitu transistor MOSFET tipe-N (NMOS) dan transistor MOSFET tipe-P (PMOS).
Bahan silicon digunakan sebagai landasan (substrat) dari penguras (drain), sumber (source), dan gerbang (gate). Selanjutnya transistor dibuat sedemikian rupa agar antara substrat dan gerbangnya dibatasi
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah suatu transistor dari bahan semikonduktor (silikon) dengan tingkat konsentrasi ketidakmurnian tertentu. Tingkat dari ketidakmurnian ini akan menentukan jenis transistor tersebut, yaitu transistor MOSFET tipe-N (NMOS) dan transistor MOSFET tipe-P (PMOS). Bahan silicon ini yang akan digunakan sebagai landasan (substrat) penguras (drain), sumber (source), dan gerbang (gate). Selanjutnya transistor ini dibuat sedemikian rupa agar antara substrat dan gerbangnya dibatasi oleh oksida silicon yang sangat tipis. Oksida ini diendapkan di atas sisi kiri kanal, sehingga transistor MOSFET akan mempunyai kelebihan dibanding dengan transistor BJT (Bipolar Junction Transistor), yaitu menghasilkan disipasi daya yang rendah. Bila dilihat dari cara kerjanya, transistor MOS dapat dibagi menjadi dua, yaitu:
1) Transistor Mode Pengosongan (Transistor Mode Depletion)
Pada transistor mode depletion, antara drain dan source terdapat saluran yang menghubungkan dua terminal tersebut, dimana saluran tersebut mempunyai fungsi sebgai saluran tempat mengalirnya elektron bebas. Lebar dari saluran itu sendiri dapat dikendalikan oleh tegangan gerbang. Transistor MOSFET mode pengosongan terdiri dari tipe-N dan tipe-P, simbol transistor ditunjukkan dalam Gambar di bawah.
Gambar 1 Simbol Transistor MOSFET Mode Depletion (a). N-Channel Depletion (b). P-Channel Depletion
2) Transistor Mode peningkatan (Transistor Mode Enhancement)
Transistor mode enhancement ini pada fisiknya tidak memiliki saluran antara drain dan sourcenya karena lapisan bulk meluas dengan lapisan SiO2 pada terminal gate. Transistor MOSFET mode peningkatan terdiri dari tipe-N dan tipe-P, simbol transistor ditunjukkan dalam Gambar di bawah.
- Penguat : mempunyai penguatan loop terbuka yang tak terbatas. Akan tetapi opamp komersial biasanya memiliki penguatan simpul terbuka pada rentang 10.000-200.000.
- Impedansi masukan : Untuk tipe input bipolar berada pada rentang 250 KOhm – 2 MOhm, untuk input tipe FET berada sekitat 10^12 Ohm.
- Impedansi keluaran : Pada umumnya opamp dibuat sebagai penguat tegangan, maka dari itu impedansi keluarannya dibuat sekecil mungkin yaitu sekitar 150 Ohm .
- Common-Mode Rejection Ratio : Tegangan opamp sebanding dengan perbedaan antara tegangan pada terminal inverting dan non-inverting, apabila keduanya sama maka tegangan keluarannya sama dengan nol. Sinyal yang masuk pada kedua terminal biasanya disebut sebagai sinyal mode bersama dan biasanya menimbulkan derau. Maka dari itu kemampuan Op-Amp untuk menekan sinyal mode bersama digambarkan melalui CMRR yang didefinisikan sebagai : CMRR : 20 log10 x penguatan tegangan sinyal pada terminal + atau – dibagi penguatan mode bersama. Idealnya Opamp memiliki CMRR sekitar 80 dB.
- Slew Rate : merupakan laju maksimum yaitu perubahan tegangan keluaran pada tegangan keluaran maksimum, satuannya berbentu Volt / mikrosekon. Apabila suatu sinyal dengan frekuensi tertentu diberikan, maka tegangan keluaran maksimum yang diperbolehkan ditentukan oleh slew rate. Idealnya slew rate berkisar pada rentang 1-2 V/mikrosekon.
- Lebar jalur : Penguatan tegangan loop terbuka dari opamp tidak konstan diseluruh frekuensi dan justru menurun pada frekuensi tinggi karena pengaruh dari komponen kapasitif. Berikut adalah karakteristik frekuensi suatu opamp : a)Frekuensi atas 3 dB batas atas. b)Lebar pita masih rata. c) Frekuensi pada saat penguatan menurun menjadi satu .
- Tegangan offset masukan : Op-Amp yang ideal mempunyai tegangan keluaran bernilai nol apabila tegangan inputnya bernilai nol, namun untuk beberapa penguat praktis tegangan keluaran bernilai nol meskipun tegangan input bernilai nol. Hal ini disebabkan karena ketidaksempurnaan penguatan, tegangan inilai yang disebut sebagai tegangan offset masukan. Idealnya bernilai 1 mV.
- Arus offset masukan : Pada saat tegangan masukan bernilai nol, suatu penguat opamp akan mempnyai arus panjaran kecil yang mengalir diterminal masukan. Perbedaan antara arus panjaran inilah yang disebut sebagai arus offset masukan.
- Sensor GP2D120
Untuk itu, perlu dilakukan linierisasi, agar tegangan output sensor berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.
Merujuk pada datasheet GP2D120, disebutkan persamaan interpolasi V = 1 / ( R + 0.42 ), dimana V adalah tegangan output sensor dan R adalah jarak hasil pengukuran.
- Sensor MQ-9
Bahan sensitif sensor gas MQ-9 adalah SnO2, yang memiliki konduktivitas lebih rendah di udara bersih. Itu membuat
Deteksi dengan metode siklus suhu tinggi dan rendah, dan mendeteksi CO saat suhu rendah (dipanaskan
oleh 1.5V). Konduktivitas sensor lebih tinggi seiring dengan peningkatan konsentrasi gas. Saat tinggi
suhu (dipanaskan oleh 5.0V), ini mendeteksi gas yang mudah terbakar Metana, Propana dll dan membersihkan yang lain
gas yang teradsorpsi pada suhu rendah. Silakan gunakan rangkaian listrik sederhana, Ubah perubahan konduktivitas
untuk menyesuaikan sinyal keluaran konsentrasi gas.
Sensor gas MQ-9 memiliki kepekaan tinggi terhadap Karbon Monoksida, Metana, dan LPG. Sensornya bisa jadi
digunakan untuk mendeteksi berbagai gas yang mengandung CO dan gas yang mudah terbakar, dengan biaya rendah dan cocok untuk
aplikasi yang berbeda.
Fitur:
Sensitivitas yang baik terhadap CO / gas yang mudah terbakar
Sensitivitas tinggi terhadap Metana, Propana dan CO
Umur panjang dan biaya rendah
Sirkuit penggerak sederhana
Aplikasi:
Detektor kebocoran gas rumah tangga
Detektor gas industri
Detektor gas portabel
Sensor pendeteksi suara bekerja mirip dengan Telinga kita, memiliki diafragma yang mengubah getaran menjadi sinyal. Namun, yang berbeda adalah sensor suara terdiri dari mikrofon kapasitif internal, detektor puncak, dan amplifier (LM386, LM393, dll.) Yang sangat sensitif terhadap suara.Dengan komponen-komponen ini, memungkinkan sensor untuk bekerja:1. Gelombang suara merambat melalui molekul udara2. Gelombang suara seperti itu menyebabkan diafragma di mikrofon bergetar, yang mengakibatkan perubahan kapasitansi3. Perubahan kapasitansi kemudian diperkuat dan didigitalkan untuk pemrosesan intensitas suara
- Prosedur Percobaan
- Tambahkan alat dan bahan yang dibutuhkan pada library
- Susun pada schematic capture
- Hubungkan tiap-tiap komponen seperti gambar dibawah
- Run pada proteus (arah panah menunjukkan arah arus)
- Foto
- Prinsip kerja:
Ketika sensor MQ-9 mendeteksi adanya gas yg mudah terbakar, logicstate sensor berlogika 1, maka arus akan mengalir dari Vout yang bertegangan 5V. Kemudian diteruskan ke kaki non-inverting opamp, dan diperkuat sebanyak 1 kali oleh opamp voltage follower. Maka output opamp tetap bertegangan 5V, kemudian diteruskan ke R7. Dari R7 ke basis transistor Q2 yang bertegangan 0.82V, maka transistor on. Disini kita menggunakan transistor dg bias emitter stabilized. Sehingga dengan sendirinya mengalir arus dari power supply lalu lanjut ke relay diteruskan ke kaki kolector dan emittor lanjut ke resistor dan berakhir di ground. Karena ada arus yang mengalir di relay maka switch akan berpindah kekiri sehingga mengalir arus dari battery mengalir menuju indikator LED dan juga mengaktifkan buzzer.
Kemudian ketika alarm berbunyi, maka akan dideteksi oleh sensor sound, sehingga berlogika 1, lalu arus akan mengalir dari Vout yang bertegangan 5V. Kemudian diteruskan ke kaki non-inverting opamp, dan diperkuat sebanyak 2 kali oleh non inverting amplifier. Maka output opamp tetap bertegangan 10V, kemudian diteruskan ke R3. Dari R3 ke basis transistor Q2 yang bertegangan 0.82V, maka transistor on. Disini kita menggunakan transistor fixed bias, yaitu ada sumber tegangan (Vcc) dari power supply sebanyak 5V mengalir ke R5 dan R6. Dengan aktifnya transistor, Sehingga dengan sendirinya mengalir arus dari power supply lalu lanjut ke relay diteruskan ke kaki kolector dan emittor transistor dan berakhir di ground. Karena ada arus yang mengalir di relay maka switch akan berpindah kekiri sehingga mengalir arus dari battery mengalir menuju indikator LED dan juga mengaktifkan motor, yang kita asumsikan sebagai pembuka pintu/jendela.
Pada saat kita ingin keluar, untuk menghindari kontak dengan gedung/ruangan, maka kita menggunakan sensor GP2D120 untuk mendeteksi adanya orang yang mendekat dengan jarak sekitar 5 cm, maka nanti ia akan mengeluarkan tegangan dari Vout sebanyak 2,47 Volt, lalu diumpankan kepada resistor sebnyak 5 kohm, lalu lanjut hingga tegangan pada kaki base transistor terbaca 0,82 Volt yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor yaitu 0,6-0,7 volt. Sehingga dengan sendirinya mengalir arus dari power supply lalu lanjut ke relay diteruskan ke kaki kolector dan emittor transistor dan berakhir di ground. Karena ada arus yang mengalir di relay maka switch akan berpindah kekiri sehingga mengalir arus dari battery mengalir menuju indikator LED dan mengaktifkan motor yang kita asumsikan sebagai pintu otomatis.
Selanjutnya ada sensor flame, pada saat senosr mendeteksi adanya api maka, logicstate akan belogika 1, maka arus akan mengalir dari Vout yang bertegangan 5V. Kemudian diteruskan ke kaki non-inverting opamp, dan diperkuat sebanyak 3 kali oleh non-inverting amplifier. Maka output opamp tetap bertegangan 15V (pada kaki gate), sehingga membuat transitor aktif. Dengan aktifnya transitor maka akan ada arus yang mengalir dari power supply kemudian ke relay selanjutnya ke kaki drain kemudian ke kaki source dan berakhir di ground. Karena ada arus yang mengalir di relay maka switch akan berpindah kekiri sehingga mengalir arus dari battery mengalir menuju indikator LED dan ke motor yang kita asumsikan sebagai pompa air.
- Download HTML di sini
- Download Rangkaian di sini
- Download video di sini
- Download datasheet diode di sini
- Download datasheet resistor di sini
- Download datasheet motor di sini
- Download datasheet relay di sini
- Download datasheet buzzer di sini
- Download datasheet LED di sini
- Download datasheet dc voltmeter di sini
- Download datasheet opamp di sini
- Download datasheet sensor flame di sini
- Download datasheet sensor sound di sini
- Download datasheet sensor mq-9 di sini
- Download datasheet sensor GP2D120 di sini
- Download library sensor flame di sini
- Download library sensor sound di sini
- Download library sensor mq-9 di sini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar