Aplikasi penerapan fitur anti asap pada kipas angin otomatis (Sensor MQ-5 dan Optocoupler)

 


sumber : terinspirasi dari gambar 8.15 pada halaman 353



  • Memahami tentang sensor MQ-5 dan Optocoupler pada penggunaan kipas angin otomatis.
  • Mampu memahami rangkaian.
  • Mampu menggunakan proteus dan mengaplikasikannya.
  • Mengetahui komponen-komponen apa saja yang di perlukan.

    
    A. Sensor MQ-5
Spesifikasi :
- Tegangan kerja = 5V
- Jumlah pin = 4 pin (VCC, GND, Analog Output (AO), Digital Output (DO)
- Include trimpot/potensio
- Data output = Analog & Digital
    B. Sensor Optocoupler
Spesifikasi :
  1. Pada transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED infra merah memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra merah tidak terlihat oleh mata telanjang.
  2. Pada bagian receiver dibangun dengan dasar komponen phototransistor. Phototransistor merupakan suatu transistor yang peka terhadap tenaga cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu pula dengan spektrum infra merah. Karena spekrum infra mempunyai efek panas yang lebih besar dari cahaya tampak, maka phototransistor lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah.
    C. Resistor
Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan harga resistor adalah Ohm. ( 1 M: (mega ohm) = 1000 K: (kilo ohm) = 106 :  (ohm)). Kebanyakan rangkaian listrik menggunakan penghantar berupa kawat tembaga, karena tembaga adalah bahan penghantar yang baik. Akan tetapi , sejumlah sambungan pada rangkaian listrik memerlukan tahanan listrik yang lebih besar oleh sebab itu perlu menggunakan tahan atau resistor.
    D. Relay
Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.
Konfigurasi pin Relay 
dihubungkan ke 5V
GND dihubungkan ke GND
IN1/Data dihubungkan ke pin 2
    E. Dioda
Spesifikasi Dioda mempunyai dua elektroda, yaitu anoda (A) dan katoda (K). Dioda type 1N4002 yang mempunyai kemampuan dilalui arus max. 1A pada tegangan max.100V untuk penyearah tegangan AC frekuensi rendah. Dioda 1N4002 hanya dapat menghantarkan arus dan tegangan yang besar pada satu arah saja.
Pada dioda  konfigurasi PIN, terdapat sebuah area semikonduktor intrinsic (tanpa doping) yang diletakkan antara P dan N junction. Efek dari penambahan area intrinsic tersebut adalah dengan melebarnya area deplesi yang membatasi pergerakan elektron, dan hal ini tepat digunakan untuk suatu aplikasi pensinyalan (switching).

    F. Transistor
Spesifikasi
  • 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
    G. Fan DC
Spesifikasi :
Arus : 0.20A
Kabel merah : +12V DC
Kabel hitam : - 12V DC ( minus )
    H. Logic State
    I. Ground

3. Dasar Teori [Kembali]
    
    A. Sensor Gas MQ-5
    Sensor gas MQ-5 adalah sensor universal gas yang mampu mendeteksi berbagai jenis gas seperti  hidrogen (H2), karbonmonoksida (CO), metana (CH4), etanol (CH3CH2OH), propana (C3H8), butana (C4H10), dan gas hidrokarbon lainnya.
   Sensor gas ini memang tidak sesensitif sensor gas lainnya (misalnya: untuk mendeteksi LPG yang utamanya terdiri atas propana dan butana, MQ-6 lebih sensitif. Untuk gas metana dan gas alam, MQ-4 lebih sensitif. Untuk mendeteksi alkohol paling baik menggunakan MQ-3. Sebagai pendeteksi asap, gunakan MQ-2), namun kelebihannya adalah sifatnya yang universal yang mampu mendeteksi tipe gas yang lebih luas.               

   Keluaran sensor ini berupa resistansi analog yang dengan mudah dapat dikonversi menjadi tegangan dengan menambahkan satu resistor biasa (bisa juga menggunakan potensiometer sehingga ambang batas sensitivitas deteksi dapat disetel sesuai kebutuhan). Dengan mengkonversi impedansi ini menjadi tegangan, hasil bacaan sensor dapat dibaca oleh pin ADC (analog to digital converter) pada microcontroller.

Spesifikasi sensor mq 5 :
- Catu daya heater : 5V AC/DC
- Catu daya rangkaian : 5VDC
- Range pengukuran : 20 - 2000ppm
- Dimensi: 0.75" diameter x 0.65" tall excluding leads (19.1mm diameter x 16.55mm tall excluding leads)
- Mampu mengukur gas LPG
- Output : analog (perubahan tegangan) dengan tambahan Rload
Grafik :

    B. Sensor Optocoupler
    Optocoupler juga dikenal dengan sebutan Opto-isolator, Photocoupler atau Optical Isolator adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik. Pada dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi sebagai pendeteksi sumber cahaya.
Simbol :

 

Jenis-jenis Optocoupler yang sering ditemukan adalah Optocoupler yang terbuat dari bahan Semikonduktor dan terdiri dari kombinasi LED (Light Emitting Diode) dan Phototransistor. Dalam Kombinasi ini, LED berfungsi sebagai pengirim sinyal cahaya optik (Transmitter) sedangkan Phototransistor berfungsi sebagai penerima cahaya tersebut (Receiver).



Jenis-jenis lain dari Optocoupler diantaranya adalah kombinasi LED-Photodiode, LED-LASCR dan juga Lamp-Photoresistor.Pada prinsipnya, Optocoupler dengan kombinasi LED-Phototransistor adalah Optocoupler yang terdiri dari sebuah komponen LED (Light Emitting Diode) yang memancarkan cahaya infra merah (IR LED) dan sebuah komponen semikonduktor yang peka terhadap cahaya (Phototransistor) sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi cahaya infra merah yang dipancarkan oleh IR LED.

Grafik :



Biasanya LED ini di hubungkan ke sistem controller atau rangkaian elektronik dengan tegangan rendah dan sensitive terhadap beban tegangan besar. Jadi untuk memproteksi adanya gangguan tegangan feedback maka di gunakan lah isolator ini. Komponen Sensive cahaya ini ( biasanya photo transistor dan photo triac ) dihubungkan untuk mengendalikan beban beban besar seprti Motor DC, Motor AC, Kontaktor, dan lain lain. Contoh komponen yang termasuk sebagai optocoupler adalah ic 4n25, 4n25, MOC3021, PC817 dan lain-lain. Setidak nya komponen-komponen optocoupler ini menamani saya dalam mendesain sistem controller.

    C. Resistor
        Resistor adalah komponen dasar elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena bisa berfungsi sebagai pengatur atau untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan resistor, arus listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega).
Simbol Resistor :






Cara menghitung nilai resistor :
  • Membaca Kode Warna Resistor
  • Membaca Resistor SMD
  • Menggunakan Multimeter Analog/Digital
Rumus :

    
    1. Jika rangkaian seri, maka :
    2. Jika rangkaian paralel, maka :



    D. Relay
    Relay adalah sebuah komponen elektronik yang difungsikan sebagai sakelar elektrik. Relay berfungsi dengan adanya arus listrik. Adanya relay juga akan membuat komponen dapat mengendalikan arus listrik yang besar. Selain itu relay merupakan salah satu bagian komponen elektronika yang dapat mengimplementasikan Logical Switching.
Simbol Relay :










Cara Kerja :
  1. Apabila coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnetik yang dapat menarik armature untuk merubah switch contact point.
  2. Apabila coil tersebut sudah tidak dialiri arus listrik, maka Armature akan kembali lagi ke posisi Normally Close.
  3. Umumnya, coil yang digunakan oleh relay untuk mengubah switch contact point ke posisi NC hanya membutuhkan arus listrik yang kecil.

    E. Dioda

    Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

Simbol :










Cara Kerja :
  1. Aturkan Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω)
  2. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Katoda (tanda gelang)
  3. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Anoda.
  4. Baca hasil pengukuran di Display Multimeter
  5. Display harus menunjukan nilai tertentu (Misalnya 0.64MOhm)
  6. Balikan Probe Hitam ke Terminal Anoda dan Probe Merah ke Katoda
  7. Baca hasil pengukuran di Display Multimeter
  8. Nilai Resistansinya adalah Infinity (tak terhingga) atau Open Circuit.
    F. Transistor
    Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator dan lain sebagainya. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak ditemukan dalam rangkaian-rangkaian elektronika.
Simbol :


Rumus :









Gambar Gelombang Input dan Output :










    G. Fan DC
Fan atau Kipas pendingin, adalah salah satu kelengkapan pada komputer. Fungsi utama dari sebuah kipas komputer adalah mengeluarkan panas dan menggantinya dengan udara segar ke dalam sistem. Kipas pendingin ini telah dirancang agar sesuai ditempatkan pada motherboard atau hard disk drive. Ada sekitar 3 atau 4 baling-baling kipas pada CPU. Ada juga komputer yang telah dirancang khusus sudah mempunyai kipas extra yang ditempelkan pada casing komputer yang terbuat dari alumunium, namun demikian kipas tersebut tidaklah cukup untuk meredam panas yang dihasilkan oleh CPU sehingga tetap harus dipasang kipas pendingin CPU, apalagi untuk komputer yang digunakan antara antara 12 hingga 15 jam sehari sehingga kipas tersebut tidak akan cukup untuk memberikan ventilasi udara yang memadai. Oleh karena itu kipas pendingin untuk CPU didesain dan telah terbukti mampu meredam panas yang dihasilkan oleh CPU walaupun komputer dioperasikan dalam jangka waktu yang lama.

Fungsi utama dari pendingin CPU adalah menjaga agar CPU tetap dalam suhu yang masih dapat ditolerir oleh CPU tersebut. Tetapi fungsi itu dapat terganggu oleh debu yang menempel pada baling-baling kipas pendingin CPU. Debu tersebut sedikit demi sedikit akan mengurangi kinerja kipas pendingin tersebut karena semakin banyak debu yang menempel maka akan semakin berat putaran pada kipas pendingin. Oleh karena itu diperlukan perawatan secara rutin untuk membersihkan debu yang menempel pada kipas pendingin CPU.

Ada dua buah kipas utama yang harus berjalan baik di komputer, yaitu
  • Kipas processor, yang berfungsi membuang hawa panas yang diserap oleh heat   
  • Kipas power supply, yang fungsinya membuang hawa panas terhadap komponen komponen yang terdapat di power supply.
Simbol :
    
    
    H. Ground
            Grounding listrik adalah suatu sistem instalasi listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah sehingga istilah sehari hari yang sering digunakan yaitu pentanahan atau arde.
Simbol :










4. Percobaan [Kembali]
    
    a. Prosedur Percobaan
    1. Siapkan komponen-komponen yang diperlukan pada library proteus.
  2. Buka software proteus, lalu masukkan dan letakkan sensor gas MQ-5 dan sensor optocoupler sesuai keinginan.
    3. Masukkan 3 resistor dengan diletakkan disamping sensor, dan ubah hambatan menjadi 0,1k pada setiap resistor.
    4. Masukkan transistor dengan kode seri BD139 letakkan disamping resistor 3.
    5. Lalu, masukkan relay dengan seri SPNO diatas transistor.
    6. Masukkan dioda 1N4001 diatas relay dan sambungkan.
    7. Letakkan Fan DC dibawah relay dan sambungkan.
    8. Input power dengan tegangan 12V, sambungkan dengan sensor, resistor dan dioda.
    9. Terakhir, masukkan Ground.

    b. Rangkaian Simulasi
    Prinsip Kerja :
    Rangkaian ini adalah kombinasi antara sensor gas dengan komponen optocopler (photodiode), yang mana aplikasi ini sangat berguna ketika pada suatu ruangan dimasuki asap khususnya di daearh yang terkena bencana asap seperti riau. Cara kerja dari aplikasi ini adalah. pertama, ketika asap bernilai logic 1, mkaa sensor akan bekerja dan menghasilkan tegangan yang akan disalurkan pada rangkaian optocoupler yang telah dibuat sehingga kipas angin dapat bergerak . kemudian ketika asap mulai berkurang yang mengakibatkan nilai logic 0, maka tidak akan ada tegangan yang mengalir ke sensor optocopler sehingga kipas angin akan melambat dan akhirnya berhenti.


File Rangkaian Proteus : Klik Disini...
File Video Rangkaian : Klik Disini...
File Library sensor : Klik Disini...
Data Sheets :

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)