PENDETEKSI KEBAKARAN (MQ-2 GAS SENSOR DAN FLAME SENSOR)
1.
Tujuan
· Memahami prinsip kerja dari rangkaian
· Mengaplikasikan dengan membuat rangkaian
2. Alat dan Bahan
· Baterai
Baterai menyimpan energi potensi listrik dalam benuk sel elektrokimia (sel volta). Ketika kutub positif dan negatif baterai dihubungkan, potensilistrik kedua kutub akan menyebabkan arus mengalir.
· Resistor
Resistor adalah suatu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tetentu , dimana haambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya
Cara menghitung nilai resistansi resistor:
· Buzzer
Buzzer merupakan sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengkonversikan getaran listrik menjadi getaran suara.
· Ground
· Sensor gas
Sensor jenis ini adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar diudara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat lansung diatur sensitifitasnya dengan mengatur trimpotnya.
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)
Berikut 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.
· 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
· LED RED
Light Emmiting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen eletronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED green memancarkan cahaya hijau
· Op-amp
Operasional amplifier atau dikenal dengan op amp adalah suatu komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai penguat atau amplifier multiguna. Penguat ini memiliki dua input yaitu inverting dan non inverting, serta sebuah terminal output
· Relay
Komponen elektronika berupa scalar atau switch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari dua bagian utama yaitu electromagnet dan mekanikal.
· Logistate
Suatu ensitas dalam elektronika dan matematika boelan yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadisebuah sinyal keluaran logik.
· Motor
alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik
3. DASAR TEORI
a. Baterai
Sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat elektronik
b. Resistor
Resistor atau disebut juga dengan hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengukur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan dari resistor adalah ohm. Nilai resistor biasanya diawali dengan kode angka ataupun gelang warna yang tedpat di badan resistor. Hambatan resistor disebut juga dengan resistansi.
c. Buzzer
Buzzer merupakan sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengkonversikan getaran listrik menjadi getaran suara.Pada dasarnya prinsip kerja Buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi Buzzer juga terdiri dari lilitan yang terpasang pada diafragma dan kemudian lilitan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, lilitan ini akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara
d. Ground
Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.
e. LED
LED atau singkatan dari light emmiting diode merupakan alat yang mengeluarkan cahaya, dalam hal ini kita menggunakan sebagai indicator, apakah rangkaiannya berfungsi atau tidak. Pemasangan kutub pada LED tidak boleh terbalik karena apabila kutubnya terbalik maka LED tersebut tidak akan menyala.LED memiliki karakteristik yang berbeda-beda menurut watna yang dihasilkan. Semakain tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan adalah 10 mA – 20 mA dam pada tegangan 1.6 V – 3.5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari tersebut maka LED akan terbakar.
f. Op-amp
Op-Amp adalah singkatan dari Operational Amplifier. Merupakan salah satu komponen analog yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. IC Op-Amp adalah piranti solid-state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal, baik sinyal DC maupun sinyal AC. Op amp berfungsi sebagai pengindra dan penguat sinyal masukan baik DC maupun AC juga sebagai penguat diferensiasi impedansi masukan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah. OpAmp banyak dimanfaatkan dalam peralatan-peralatan elektronik sebagai penguat, sensor, mengeraskan suara, buffer sinyal, menguatkan sinyal, mengitegrasikan sinyal. Selain itu digunakan pula dalam pengaturan tegangan, filter aktif, intrumentasi, pengubah analog ke digital dan sebaliknya
g. Motor
Terdiri atas dua bagian utama yaitu rotor dan stator. Pada tator terdapat lilitan atau magnet permanen , sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yangdapat menyebabkan rotor dapat berputar . arah gaya electromagnet yang ditimbulkan akibat medan magnet yang dilalui oleh arus dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan .
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan , yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya.
h. Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi atau solenoid di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kotak saklar akan menutup. Pada saat rus dihentikan, gaya magnet akan dihentikan, gaya magnet akan hilang. Tuas akan kembali ke posisi semuladan kontak saklar kembali terbuka.relay biasanya digunakan untuk menggerakan arus atau tegangan yang besar
Pada dasarnya relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu:
Electromagnet
Armature
Switch contact point (saklar)
Spring
Kontak poin relay terdiri atas dua yaitu :
1. Normally close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi close
2. Normally open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi open
i. Logicstate
Adalah suatu ensitas dalam elektronika dan matematika boelan yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Logictate atau gerbang logika terutama diimlementasika secara elektronis menggunakan diode atau transistor, akan tetapi dapat pula dibangun menggunakan susunan komponen-konponen yang memanfaatkan sifat sifat eletromagnetik, cairan, optic, bahkan mekanik.
j. Sensor gas
Sensor Asap MQ2 dengan Arduino di gunakan sebagai sensor deteksi Alkohol, H2, LPG, CH4, CO, Asap, dan Propane, Sensor ini sangant cocok di gunakan untuk alat emergensi sebagai deteksi gas-gas, seperti deteksi kebocoran gas, deteksi asap untuk pencegahan kebakaran dan lain lain.
sangat penting untuk menghindari kejadian-kejadian yang dapat mengancam nyawa pekerja maupun hewan atau tumbuhan yang berada di sekitar area tersebut, karena beberapa jenis gas bisa sangat membahayakan.
Sensor gas dapat membaca segala jenis gas yang mematikan, seperti gas yang mudah terbakar, gas beracun, gas yang dapat menimbulkan ledakan, dn jika adanya gejala pengurangan oksigen. Sensor ini dapat kita temui di berbagai jenis perusahaan dan tempat, seperti tambang minyak dan sebagainya, alat ini juga mungkin terdapat di stasiun pemadam kebakaran. Biasanya alat ini menggunakan batere untuk beroperasi. Alat ini mengirimkan sinyal peringatan menggunakan suara atau gambaran, seperti sinar lampu flashlight ataupun alarm yang bersuara nyaring saat terdapat konsentrasi gas yang dapat membahayakan bagi area tersebut. Saat alat ini merasakan konsentrasi gas yang membahayakan melebihi level yang telah di atur pada alat tersebut, alarm atau sinyal akan diaktifkan. Pada awalnya, detektor diproduksi untuk mendeteksi hanya satu jenis gas, tetapi alat sensor modern dapat mendeteksi beberapa gas beracun atau mudah terbakar, atau bahkan kombinasi dari kedua jenis.
Sensor gas dapat di golongkan dari cara pengerjaannya (semikonduktor, oksidasi, katalis, infrared, dan lain sebagainya). Ada dua jenis sensor gas, yaitu sensor gas portable dan sensor gas yang terpasang. Jenis sensor yang pertama merupakan alat sensor yang dapat di gunakan selagi berkeliling, yang biasanya di pasang di saku, sabuk atau topi pegawai. Jenis sensor ke dua yaitu alat sensor yang telah terpasang, biasanya alat sensor ini di pasang di dekat ruang control, dan biasanya dapat membaca lebih dari satu jenis gas yang berbahaya
k. Flame sensor
Salah satu detektor yang memiliki fungsi terpenting adalah detektor api atau yang biasa disebut dengan Flame Detector yang mampu mengaktifkan alarm bila mendeteksi adanya percikan api yang berisiko menyebabkan bencana kebakaran. Namun, saat memilih Flame Detector, pengguna diharuskan telah benar-benar paham atas prinsip dari alat detektor tersebut dan meninjaunya demi mendapatkan Flame Detector yang sesuai dengan aktivitas di dalam lokasi dan tingkat kebutuhannya, serta bagaimana konsekuensi risiko yang mungkin terjadi.
Prinsip Flame Detektor tersebut menggunakan metode optik yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi percikan api atau flame. Reaksi intens bahan yang memicu kebakaran dapat ditandai dari UV, terlihatnya emisi karbondioksida, dan radiasi dari infrared. Flame Detector juga mampu membedakan antara False Alarm atau peringatan palsu dengan api kebakaran sungguhan melalui komponen sistem yang dirancang dengan fungsi mendeteksi adanya penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang tertentu.
Tingkat potensi risiko kebakaran dari setiap jenis bahan semakin meluas mengingat semakin canggihnya teknologi penginderaan api atau teknologi Flame Sensing. Pada umumnya bahan bakar industri yang tergolong mudah terbakar antara lain: bensin, hidrogen, belerang, alkohol, LNG/LPG, minyak tanah, kertas, disel, kayu, jet bahan bakar, tekstil, ethylene, dan pelarut.
Cara kerja flame detector mampu bekerja dengan baik untuk menangkap nyala api untuk mencegah kebakaran, yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi nyala apiyang dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet dengan menggunakan metode optic kemudian hasil pendeteksian itu akan diteruskan ke Microprosessor yang ada pada unit flame detector akan bekerja untuk membedakan spectrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut dengan sistem delay selama 2-3 detik pada detektor ini sehingga mampu mendeteksi sumber kebakaran lebih dini dan memungkinkan tidak terjadi sumber alarm palsu.
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 memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu, kilatan petir, welding arc, metal grinding, hot turbine, reactor, dan masih banyak lagi.
4. Percobaan
A. Langkah-langkah
· Sediakan semua alat dan bahan yang diperlukan dalam membuat rangkaian
· Hubungkan semua komponen sesuai dengan gambar rangkaian
· Terakhir jalankan rangkaian
B. Prinsip kerja
Cara kerja rangkaian pendeteksi kebakaran. Pertama, MQ-2 Gas Sensor akan mendeteksi adanya kebocoran gas dengan ditandai dengan tespin berlogika 1. Setelah itu, arus dengan tegangan output sensor sebesar 5V akan mengalir menuju ke kaki non inverting dari OPAMP yang mana terjadi penguatan tegangan sebesar 2 kali, sehingga tegangannya berubah menjadi 10V. Selanjutnya, aurs melewati resistor yang mana menghambat arus listrik dan terjadi penurunan tegangan menjadi sebesar 0,81V yang dapat membuat transistornya menjadi aktif. Dengan aktifnya transistor, maka ada tegangan dari kaki kolektor ke kaki emitor base transistor dan menuju Ground yang mana dapat mengaktifkan Relaynya yang ditandai dengan berpindahnya switch Relay dari kiri ke kanan.
Kemudian, apabila kebocoran gas tersebut menimbulkan nyala api, maka Flame Sensor akan mendeteksinya yang ditandai dengan tespin berlogika 1. Setelah itu, arus dengan tegangan output sensor sebesar 5V akan mengalir menuju ke kaki non inverting dari OPAMP yang mana terjadi penguatan tegangan sebesar 2 kali, sehingga tegangannya berubah menjadi 10V. Selanjutnya, arus melewati resistor yang mana menghambat arus listrik dan terjadi penurunan tegangan menjadi sebesar 0,81V yang dapat membuat transistornya menjadi aktif. Dengan aktifnya transistor, maka ada tegangan dari kaki kolektor ke kaki emitor base transistor dan menuju Ground yang mana dapat mengaktifkan Relaynya yang ditandai dengan berpindahnya switch Relay dari kanan ke kiri. Terakhir, arus akan mengalir dari Battery sehingga dapat menghidupkan LED-RED dan mengaktifkan Motor dan Buzzer.
C. Gambar Rangkaian
D. Video
5. Link download
Html[disini]
gambar rangkaian[disini]
video[disini]
datasheet sensor gas [disini]
datasheet flame sensor[disini]
library sensor gas [disini]
library flame sensor[disini]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar