- Untuk menyelesaikan tugas besar elektronika yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison, M.T.
- Mengetahui komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian kontrol kebakaran di dapur menggunakan Sensor Gas, Sensor Api, Sensor Vibration dan Sensor Pir.
- Mengetahui bentuk rangkaian kontrol kebakaran di dapur menggunakan Sensor Gas, Sensor Api, mSensor Vibration dan Sensor Pir serta mensimulasikan pada software proteus.
- Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
- Output voltage: dc 1~35v
- Max. Input current: dc 14a
- Charging current: 0.1~10a
- Discharging current: 0.1~1.0a
- Balance current: 1.5a/cell max
- Max. Discharging power: 15w
- Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
- Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
- Ukuran: 126x115x49mm
- Berat: 460gr
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%
.jpeg)
- Bi-Polar Transistor
- DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
- Continuous Collector current (IC) is 100mA
- Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
- Base Current(IB) is 5mA maximum
- Fresnel Lens -->Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama.
- IR Filter -->IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
- Pyroelectric Sensor -->Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.
- Amplifier -->Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
- Komparator-->Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.
- Input Voltage: DC 4.5-20V
- Static current: 50uA
- Output signal: 0,3V (Output high when motion detected)
- Sentry Angle: 110 degree
- Sentry Distance: max 6/7 m
- Shunt for setting overide trigger: H - Yes, L - No
2) Sensor Flame
- Jangkauan spektrum : 760 - 1100 (nm)
- Sudut yang terdeteksi : 0° - 60°
- Catu Daya : 3,3V - 5,3V
- Temperatur Kerja : -25°C sampai 85°C
- Dimensi : 27,3 x 15,4 (mm)
Sensor 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.
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)
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.
Berdasarkan grafik diatas, dapat dilihat bahwa konsentrasi minimum yang dapat diuji adalah 100ppm dan maksimumnya 10000ppm atau konsentrasi gasnya antara 0.01% dan 1%. Namun, rumusnya tidak dapat ditentukan karena hubungan grafik antara rasio dan konsentrasi adalah nonlinear.
Konfigurasi Pin :
* Pin 1 : Positive Terminal Of Led
* Pin 2 : Negative Terminal Of Led
Spesifikasi :
* Superior Weather Resistance
* 5mm Round Standard Directivity
* Uv Resistant Eproxy
* Forward Current (If): 30ma
* Forward Voltage (Vf): 1.8v To 2.4v
* Reverse Voltage: 5v
* Operating Temperature: -30℃ To +85℃
* Storage Temperature: -40℃ To +100℃
* Luminous Intensity: 20mcd
Tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:
- Infra merah : 1,6 V.
- Merah : 1,8 V – 2,1 V.
- Oranye : 2,2 V.
- Kuning : 2,4 V.
- Hijau : 2,6 V.
- Biru : 3,0 V – 3,5 V.
- Putih : 3,0 – 3,6 V.
- Ultraviolet : 3,5 V.
- Konfigurasi pin Relay dihubungkan ke 5V
- GND dihubungkan ke GND
- IN1/Data dihubungkan ke pin 2
Sistem ground yang merupakan sebuah titik referensi tegangan yang memiliki nilai “nol”. Titik “nol” pada listrik AC & DC Untuk rangkaian DC, ground merupakan jalur kabel listrik yang berhubungan dengan kutub negatif (-) dari baterai/accu. Atau dengan kata lain ground ini digunakan untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.
1. Battery
2. Seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai)
3. Amonium dioksida (NH4CI) sebagai larutan elektrolit (penghantar)
Terdapat dua jenis baterai yaitu :
2. Sensor Flame
3. Sensor Gas mq2
 |
| Grafik Respon Sensor MQ-2 (Sumbu X : Konsentrasi, Sumbu Y : Resistansi) |
Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :
- Fresnel Lens -->Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama.
- IR Filter -->IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
- Pyroelectric Sensor -->Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.
- Amplifier -->Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
- Komparator-->Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.
- Pembesaran sinyal getaran
- Penyaringan sinyal getaran dari sinyal pengganggu.
- Penguraian sinyal, dan lainnya.
Sensor getaran dipilih sesuai dengan jenis sinyal getaran yang akan dipantau. Karena itu, sensor getaran dapat dibedakan menjadi:
- Sensor penyimpangan getaran (displacement transducer)
- Sensor kecepatan getaran (velocity tranducer)
- Sensor percepatam getaran (accelerometer).
Pemilihan sensor getaran untuk keperluan pemantauan sinyal getaran didasarkan atas pertimbangan berikut:
- Jenis sinyal getaran
- Rentang frekuensi pengukuran
- Ukuran dan berat objek getaran.
- Sensitivitas sensor
Berdasarkan cara kerjanya sensor dapat dibedakan menjadi:
- Sensor aktif, yakni sensor yang langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa perlu catu daya
(power supply) dari luar, misalnya Velocity Transducer.
- Sensor pasif yakni sensor yang memerlukan catu daya dari luar agar dapat berkerja.
Grafik perbandingan frekuensi dengan sensitivitas sensor getaran :
Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm:
Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).
Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.
7. Transistor NPN
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.
Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.
8. 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. Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- 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. Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :
- Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
- Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.
Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini :
Kata buzzer sebetulnya berasal dari Bahasa Inggris, artinya bel, lonceng, atau alarm. Sedangkan pengertian buzzer secara harfiah adalah alat yang digunakan untuk atau dimanfaatkan untuk menyampaikan dan menyebarluaskan pengumuman. Jadi pada bagian ini buzzer digunakan sebagai output yaitu sebagai penanda atau sebagai bel peringatan.
10. Logic state
Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.
Input dan Output pada Gerbang Logika hanya memiliki 2 level. Kedua Level tersebut pada umumnya dapat dilambangkan dengan :
- HIGH (tinggi) dan LOW (rendah)
- TRUE (benar) dan FALSE (salah)
- ON (Hidup) dan OFF (Mati)
- 1 dan 0
7 jenis gerbang logika :
- Gerbang AND : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 1.
- Gerbang OR : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan menjadi 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 0.
- Gerbang NOT : Fungsi Gerbang NOT adalah sebagai Inverter (pembalik). Nilai output akan berlawanan dengan inputnya.
- Gerbang NAND : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 0, maka outputnya akan berlogika 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 0.
- Gerbang NOR : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 1, maka outputnya akan berlogika 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 1.
- Gerbang XOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 1. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 0.
- Gerbang XNOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 0. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 1.
11. Dioda
1. Prosedur Percobaan
- Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan di library proteus
- Susunlah alat dan bahan tersebut seperti gambar di bawah ini
- Resistor yang digunakan ada diberi hambatan 220k, 100k, 10k, 220 dan 200.
- Baterai yang digunakan diberi tegangan yaitu 12V.
- Power yang digunakan diberi tegangan yaitu 9V dan 7V.
- Buzzer yang digunakan diberi tegangan 12V
- Relay yang digunakan diberi tegangan 5V.
- Setelah semua komponen terangkai, maka cobalah untuk menjalankannya.
- Jalankan sensor Flame , Pir, Vibration dan mq-2 dengan menekan logicstate yaitu mengubah dari angka nol menjadi satu.
- Jika rangkaian benar, maka sensor flame, sensor mq-2 dan sensor Pir akan bekerja sehingga led menyala, buzzer berbunyi dan motor pun bergerak.
- Jika logicstatenya tidak dijalankan atau berlogika 0 maka motor tidak akan bergerak, led tidak menyala, dan buzzer tidak berbunyi.
Prinsip kerja keempat sensor sebagai berikut :
SENSOR 1, SENSOR GAS (MENDETEKSI KEBOCORAN GAS)
↠↠Ketika terjadi kebocoran gas lpg maka sensor gas mq-2 akan mendeteksi adanya gas lpg sehingga logicstate akan berlogika satu dan arus akan mengalir dan keluar berupa tegangan di kaki v out. Tegangan itu akan menuju R5 dan diteruskan menuju kaki non inverting dari opamp (+). Kemudian terjadi penguatan di kaki inverting sebanyak 2 kali. Rumusnya adalah R8 dibagi R7 tambah 1 kemudian dikali Vinput sehingga didapatkan Voutnya 10 V. Tegangan tersebut kemudian diumpankan lagi pada resistor R16 kemudian menuju kaki base transistor. Jenis bias pada transistor adalah fixed bias (disebut fixed bias karena R14 terhubung dengan power dan kaki base transistor). Karena transistor Q3 telah aktif maka ada arus dari power supply menuju relay terus ke kolektor menuju emitor terus ke ground. Karena relay aktif, maka switch relay bergesernya ke arah kiri sehingga loop pada relay akan tertutup. Dengan menutupnya rangkain loop relay maka ada arus yang mengalir yang membuat led menyala dan buzzer pun berbunyi.
SENSOR 2, SENSOR FLAME (MENDETEKSI ADANYA API)
↠↠Ketika kebocoran gas menyebabkan kebakaran maka flame sensor akan mendeteksi adanya api sehingga logicstate akan berlogika satu, sehingga flame sensor mengeluarkan tegangan output sebesar 5v, tegangan keluaran dari sensor api akan masuk ke Op amp yang bertindak sebagai voltage follower dimana nilai Vinput sama dengan Voutput. Kemudian tegangan akan mengalir melalui R3 dan menuju ke kaki base transistor, dimana tipe transistornya adalah fixed bias (disebut fixed bias karena R2 terhubung dengan power dan kaki base transistor). Karena tegangan di kaki base telah cukup maka transistor Q1 menjadi aktif. Karena transistor Q1 telah aktif maka ada arus dari power supply menuju relay terus ke kolektor menuju emitor terus ke ground. Karena relay aktif, maka switch relay bergesernya ke arah kiri sehingga loop pada relay akan tertutup. Dengan menutupnya rangkain loop relay maka ada arus yang mengalir yang membuat motor bergerak dan bergeraknya pompa air.
SENSOR 3, SENSOR PIR (MENDETAKSI PERGERAKAN MANUSIA)
↠↠Ketika kebakaran terjadi, dan jika ada orang yang mau keluar dari ruangan (dapur) maka sensor pir akan aktif yang mendeteksi adanya pegerakan. Sehingga logicstate akan berlogika satu dan arus akan mengalir dan keluar berupa tegangan di kaki Vout. Tegangan itu akan menuju R4 dan diteruskan menuju kaki non inverting dari opamp. Kemudian terjadi penguatan di kaki inverting sebanyak 2 kali. Rumusnya adalah R10 dibagi R9 tambah 1 kemudian dikali Vinput sehingga didapatkan Voutnya 10 V Tegangan tersebut kemudian diumpankan lagi pada R1 kemudian menuju ke basis transistor. Jenis bias pada transistor adalah emitter stabillizier bias (disebut emitter stabilizer selain karena R11 terhubung ke kaki base transistor dan power, juga ada R13 di kaki emitor transistor). Karena tegangan pada kaki base telah cukup maka transistor menjadi aktif. Karena transistor telah aktif maka ada arus dari power supply menuju relay terus ke kolektor menuju emitor terus ke R13 dan ke ground. Karena relay aktif, maka switch relay bergesernya ke arah kiri sehingga loop pada relay akan tertutup. Dengan menutupnya rangkain loop relay maka ada arus yang mengalir yang membuat motor yang berfungsi sebagai pembuka pintu akan aktif.
SENSOR 4, SENSOR VIBRTION (MENDETEKSI RRERUNTUHAN YANG ADA)
↠↠Ketika kebakaran terjadi, dan bahan bangunan banyak yang roboh maka sensor vibration akan mendeteksi adanya getaran sehingga logicstate akan berlogika satu, sehingga sensor vibration mengeluarkan tegangan output sebesar 5V, tegangan keluaran dari sensor vibration akan menuju ke R18 terus masuk ke Op amp yang bertindak sebagai non inverting amplifier. Dimana terjadi penguatan sebanyak 2 kali Rumusnya adalah R20 dibagi R19 tambah 1 kemudian dikali Vinput sehingga didapatkan Voutnya 10 V. Kemudian tegangan akan mengalir melalui R23 dan menuju kekaki base transistor , dimana tipe transistornya adalah emitter stabilizer bias. (disebut emitter stabilizer selain karena R21 terhubung ke kaki base transistor dan power, juga ada R15 di kaki emitor transistor)Karena tegangan di kaki base telak cukup maka transistor Q4 aktif. Karena transistor Q4 telah aktif maka ada arus dari power supply menuju relay terus ke kolektor menuju emitor terus ke R15 dan ke ground. Karena relay aktif, maka switch relay bergesernya ke arah kiri sehingga loop pada relay akan tertutup. Dengan menutupnya rangkain loop relay maka ada arus yang mengalir sehingga motor yang berfungsi sebagai pompa air menjadi aktif.
