Elektronika Industri: UAS KELOMPOK

Aplikasi Alarm Kebakaran Pada Pabrik Industri Dengan Sensor Thermistor, MQ-2, dan ADC

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

[MENUJU AKHIR]

DAFTAR ISI

6. Video

1. Tujuan
Dapat membuat rangkaian aplikasi alarm kebakaran dan mensimulasikannya.
Dapat mengetahui bagaimana sistem kerja sensor thermistor, MQ-2, dan ADC dalam aplikasi alarm kebakaran
Sebagai alat yang mampu memberi peringatan dan pemadam kebakaran pada pabrik industri.

[KEMBALI]

2. Komponen

======================Menghitung Nilai Resistor======================

1. Resistor Dengan 4 Cincin Kode Warna

Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4 menunjukan nilai toleransi resistor.

2. Resistor Dengan 5 Cincin Kode Warna

Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5 menunjukan nilai toleransi resistor.

3. Resistor Dengan 6 Cincin Warna

Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6 menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang diijinkan untuk resistor tersebut.

=====================Menghitung Nilai Kapasitor=====================

Untuk membaca nilai kode untuk kapasitor dengan kode 123K. Cara menghitung nilai kapasitor berdasarkan kode tersebut adalah sebagai berikut :
Kode : 123K
Nilai Kapasitor = 12 x 103
Nilai Kapasitor = 12 x 1000
Nilai Kapasitor = 12.000pF atau 47nF atau 0,047µF
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G= 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%
Maka 123K memiliki toleransi 1.230 pF

=========================================================

A. ALAT

a. Ampermeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik yang ada dalam rangkaian tertutup

b. Voltmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik.

B. BAHAN

Resistor 1KΩ

Berfungsi sebagai beban pada rangkaian.

Resistor Variabel/Potensiometer 10KΩ

Berfungsi untuk mengatur besar tahan sesuai keperluan.

IC Op Amp

Berfungsi sebagai penguat atau pembanding tegangan input dengan output.

Thermistor 33kΩ

Berfungsi sebagai indikator panas atau suhu suatu ruangan bila terjadi kebakaran.

MQ-2

Sensor MQ-2 merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap di mana output akan membacanya sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya. Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butana, propana, methane , alkohol, Hydrogen, dan asap.
Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:
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.    Luaran: analog (perubahan tegangan)
Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari -20°C sampai 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V.
Prinsip kerjanya sangat sederhana, power akan menginputkan tegangan sebesar 5V ke thermistor. Selanjutnya arus akan melewati komparator inverting.

Kapasitor 10uF

Berfungsi untuk menyimpan sejumlah tegangan pada rangkaian.

LED

Berfungsi sebagai indikator terjadi kebakaran karena kenaikan suhu.

Dioda

Berfungsi sebagai penyearah arus.

Buzzer

Berfungsi sebagai penghasil bunyi pada kondisi yang ditentukan.

Kabel Jumper

Berfungsi sebagai penghubung antar komponen pada rangkaian

Transistor NPN

Berfungsi sebagai saklar atau penguat.

[KEMBALI]

3. Dasar Teori

Rangkaian alarm kebakaran ini menggunakan beberapa komponen. Komponen utama dari rangkaian ini adalah thermistor NTC yang akan mendeteksi perubahan (kenaikan atau penurunan) suhu pada lingkungan dan mengolah data tersebut untuk mengatur besar tahanan dalam thermistor dan sensor asap MQ-2 yang akan mendeteksi apakah terdapat asap atau tidak pada ruangan. Data yang diperoleh thermistor dan MQ-2 diproses berdasarkan data sheet dari thermistor dan MQ-2 yang dapat diunduh pada kolom terakhir blog ini.
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 (Ω). Nilai Resistor biasanya diwakili dengan Kode angka ataupun Gelang Warna yang terdapat di badan Resistor. Hambatan Resistor sering disebut juga dengan Resistansi atau Resistance. Berikut jenis-jenis resistor beserta gambar dan lambangnya.

Cara menentukan nilai resistor dapat dilakukan sebagai berikut.

1.Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

2.Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
3. Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
4. Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Rumus dari Rangkaian paralalResistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I

MQ-2 .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.
Sifat conductivity semakin naik jika konsentrasi gas asap semakin tinggi di sekitar sensor gas. Lebih jelas nya bisa dilihat di datasheet sensor ini. 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)
Sensor ini dapat mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan keluarannya berupa tegangan analog. Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari -20°C sampai 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V .
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.

[KEMBALI]

4. Prinsip Kerja

Komparator tegangan Op-amp membandingkan besaran dua input tegangan dan menentukan yang mana yang terbesar dari keduanya. Penguat Operasional Standar dicirikan oleh Gain Loop Terbuka AO dan bahwa tegangan outputnya. Dengan rumusan : Vout = Ao ((V+) - (V-)) dimana V+ dan V- tegangan pada terminal -membalikkan dan membalik. Pembanding tegangan, baik menggunakan umpan balik positif atau tidak ada umpan balik sama sekali (Mode Loop Terbuka) untuk mengalihkan outputnya di antara dua kondisi jenuh, karena dalam mode loop terbuka penguat gain tegangan pada dasarnya sama dengan AVo. Karena Gain Loop Terbuka yang tinggi, output dari komparator mengayun sepenuhnya ke rel pasokan positifnya, +Vcc atau sepenuhnya ke rel pasokan negatifnya, -Vcc pada aplikasi berbagai sinyal input yang melewati beberapa nilai ambang yang telah ditetapkan. Pembanding op-amp dasar menghasilkan output tegangan positif atau negatif dengan membandingkan tegangan inputnya terhadap beberapa tegangan referensi DC yang telah ditetapkan. Pembagi tegangan resistif digunakan untuk mengatur tegangan referensi input dari komparator, tetapi sumber baterai, dioda zener atau potensiometer untuk tegangan referensi variabel.
Sedangkan untuk prinsip kerja thermistor adalah semakin tinggi suhu yang terdeteksi maka melalui komparator lalu ke transistor npn maka arus akan semakin besar, pada nilai atau besaran tertentu relay akan hidup. Pada rangkaian ini saya mengatur agar relay hidup pada suhu 53 derajat suhu ruangan dimana nantinya buzzer akan berbunyi dan pintu akan terbuka.
Saat sensor MQ-2 mendeteksi asap maka logicstate berlogika 1. Lalu outputnya mengalirkan tegangan ke OpAmp dan ke RV1 lalu dialirkan lagi ke R1 sehingga tegangan mengalir ke R2 OpAmp ini sebagai penguat tegangan (10x penguatan). Selanjutnya tegangan terus dialirkan ke Q1 sehingga transistor menjadi ON saat ada arus yang mengalir melewati basis, selanjutnya arus juga melewati emitter ke ground sehingga saat Q1 ON maka arus akan mengalir colector lalu di alirkan dan dihasilkan tersebut akan menginduksi kumparan pada RL1 relay menyebabkan switch berubah posisi. Perubahan posisi switch menyebabkan rangkaian menjadi tertutup sehingga arus mengalir menuju motor DC bergerak dan Buzzer berbunyi.
Jika logicstate berlogika 0 maka tidak ada arus yang dialiri sehingga Q1 transistor OFF dan switch tidak akan berubah posisi maka motor DC tidak bergerak dan buzzer tidak berbunyi.

[KEMBALI]