Aplikasi Rangkaian Keamanan Dapur (MQ-2 dan LM35)

    



  • Memahami tentang sensor MQ-2 dan LM35 pada penggunaan keamanan di dapur.
  • Mampu memahami rangkaian.
  • Mampu menggunakan proteus dan mengaplikasikannya.
  • Mengetahui komponen-komponen apa saja yang di perlukan.


    1. Sensor MQ-2
Spesifikasi :
  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.  Keluaran : analog (perubahan tegangan)
Konfigurasi Pin :
  1. Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
  2. Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
  3. Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
  4. Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.
    2. Sensor LM35

Spesifikasi :
    1. Resolusi Sensor 10 mVolt/ ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
    2. Keakurasi kalibrasi 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
    3. Jangkauan maksimal operasi suhu -55 ºC sampai +150 ºC.
    4. Tegangan kerja  4v sampai 30 volt.
    5. Konsumsi arus rendah kurang dari 60 µA.
    6. Faktor pemanasan diri yang rendah (low-heating) kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
    7. Impedansi keluaran yang rendah 0,1 W untuk beban 1 mA.
    8. Toleransi ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC


    3. 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).
    Pada rangkaian proteus, saya menggunakan dioda dengan nomor seri 1N4007 sebanyak 4 buah.
    
    4. 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
Pada rangkaian proteus, saya menggunakan transistor dengan nomor seri 2N2222 sebanyak 2 buah.
    
    5. 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.
Pada rangkaian proteus, saya menggunakan resistor 3 buah.

    6. 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
Pada rangkaian proteus, saya menggunakan relay sebanyak 2 buah.
    
    7. Operational Amplifier (Op-Amp)

Pada rangkaian proteus, saya menggunakan Op-amp 1 buah komponen.

    8. DC Motor

Spesifikasi :

  • Built-in gearbox
  • Vsuplai : Dc 12V
  • Arus : 2 A
  • Speed : 400 rpm
  • Torsi : 6.5 Kg.cm
  • Ratio gear : 1:21
  • Dimensi body : panjang 5 cm x diameter 2,5 cm
  • Dimensi shaft : panjang 1 cm x diameter 4 mm
  • Berat : 0,2 Kg

    9. Transformator (Trafo)
Transformator atau sering disingkat dengan istilah Trafo adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan Tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC.

    10. IC 7805
Fungsi dari ic 7805 ialah sebagai penghasil output tegangan 5 volt dc yang sudah di stabilkan,cara pemakaian ialah pin no 1 sebagai input tegangan sebelum di stabilkan /di turunkan,dan bagian tengah di sambungkan kepada ground ataupun massa. sedangkan output no3 di sambungkan kepada output beban.

    11. Kapasitor
Spesifikasi :
  • Kapasitas : Tingkat toleransi yang berkisar dari -20% hingga +80%
  • Suhu kerja : -30°C hingga +125°C
  • Koefisien suhu : P1000 hingga N5000 (+1000 ppm/°C hingga -5000 ppm/°C)
  • Kebocoran Arus : sekitar 5-20 μA per μF
    12. Buzzer
    13. Ground
    14. Baterai

    15. Sine Wave Generator
    16. Voltmeter
Spesifikasi :
  1. Angka rangkuman masukan biasanya di mulai dari ± 1,000000 V hingga s/d ± 1000, 000 V (Metode pemilihan rangkuman dilakukan dengan cara otomatis dan indikasi beban lebih).
  2. Ketelitian mutlak tercatat mencapai ± 0,005 persen dari pembacaan yang sudah dilakukan.
  3. Angka stabilitas untuk jangka pendek sebesar 0,002 persen dari pembacaan (periode 24 jam). Sedangkan untuk jangka panjang sebesar 0,008 persen pembacaan (periode 6 bulan).
  4. Resolusi untuk 1 bagian dalam 106 yaitu 1 μV bisa dibaca pada rangkuman dari masukan 1 V.
  5. Karakteristik masukannya yaitu tahanan masukan khas sebesar 10 MΩ dengan kapasitas masukan 40 pF.
  6. Kalibrasi yang standar (internal) tidak tergantung pada rangkaian ukuran yang mana telah diperoleh dari sumber referensi yang sudah stabil.
  7. Ada beberapa sinyal keluaran seperti perintah mencetak.


3. Dasar Teori [Kembali]
    
    1. Sensor MQ-2
    Sensor jenis ini adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yangmudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya.

    Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen, smoke. Sensor ini sangat cocok di gunakan untuk alat emergensi sebagai deteksi gas-gas, seperti deteksi kebocoran gas, deteksi asap untuk pencegahan kebakaran dan lain lain.
Simbol :
Grafik :

    2. Sensor LM35
    Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
Grafik :
Karakteristik :
  • Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
  • Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
  •  Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
  •  Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
  •  Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
  •  Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
  •  Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
  •  Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

    3. 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.
    4. 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 :







   


    5. 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 :


    
    6. 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.
    7. Operational Amplifier (Op-Amp)
    Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.
Simbol :
Karakteristik Op-Amp :
    Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input). Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup.

Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

  • Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
  • Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
  • Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
  • Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
  • Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
  • Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Bentuk Gelombang I/O :

    8. DC Motor
    DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya.
Simbol DC Motor :










Cara Kerja DC Motor :
        Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

    9. Transformator (Trafo)
    Transformator atau sering disingkat dengan istilah Trafo adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan Tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan Tegangan dari 110VAC ke 220 VAC.  Transformator atau Trafo ini bekerja berdasarkan prinsip Induksi Elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik (AC).
Simbol :

Prinsip Kerja Transformator (Trafo)

    Sebuah Transformator yang sederhana pada dasarnya terdiri dari 2 lilitan atau kumparan kawat yang terisolasi yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Pada kebanyakan Transformator, kumparan kawat terisolasi ini dililitkan pada sebuah besi yang dinamakan dengan Inti Besi (Core).  Ketika kumparan primer dialiri arus AC (bolak-balik) maka akan menimbulkan medan magnet atau fluks magnetik disekitarnya. Kekuatan Medan magnet (densitas Fluks Magnet) tersebut dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang dialirinya. Semakin besar arus listriknya semakin besar pula medan magnetnya. Fluktuasi medan magnet yang terjadi di sekitar kumparan pertama (primer) akan menginduksi GGL (Gaya Gerak Listrik) dalam kumparan kedua (sekunder) dan akan terjadi pelimpahan daya dari kumparan primer ke kumparan sekunder. Dengan demikian, terjadilah pengubahan taraf tegangan listrik baik dari tegangan rendah menjadi tegangan yang lebih tinggi maupun dari tegangan tinggi menjadi tegangan yang rendah

    10. IC 7805
    IC jenis Pengatur Tegangan Tetap (Fixed Voltage Regulator) memiliki nilai tetap yang tidak dapat disetel (di-adjust) sesuai dengan keinginan Rangkaiannya. Tegangannya telah ditetapkan oleh produsen IC sehingga Tegangan DC yang diatur juga Tetap sesuai dengan spesifikasi IC-nya. Misalnya IC Voltage Regulator 7805, maka Output Tegangan DC-nya juga hanya 5 Volt DC. Terdapat 2 jenis Pengatur Tegangan Tetap yaitu Positive Voltage Regulator dan Negative Voltage Regulator.

    IC 7805 sangat tidak efisien guna menurunkan tegangan dengan selisih yang terlalu besar, dikarenakan energi yang terbuang juga akan semakin besar. Jika pembaca sedang berencana menggunakan heatsink  untuk IC regulator, hitung terlebih dahulu ukuran heatsink yang akan digunakan. Berikut rumus yang biasa digunakan untuk mengukur berapa heatsink yang sebaiknya digunakan untuk regulator tegangan.

Panas yang dihasilkan = (Tegangan masukan – 5) x arus masukan
    11. Kapasitor
    Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan elektron-elektron selama waktu yang tertentu atau komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik yang terdiri dari dua konduktor dan di pisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping.
Simbol :
Cara Menghitung :

Dengan rumus dapat ditulis :

Q = CV

Dengan asumsi :

Q =  muatan elektron C (Coulomb)

C = nilai kapasitans dalam F (Farad)

V = tinggi tegangan dalam V (Volt)



    12. Buzzer
    Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi 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.
Simbol :


    13. 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 :





    




    14. Voltmeter
    Voltmeter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik. Susunannya paralel sesuai dengan lokasi komponen yang diukur. Ada tiga lempengan tembaga yang ada di dalamnya. Semua lempengan itu terpasang pada Bakelit yang sudah terangkai dalam sebuah tabung plastik maupun kaca. Lempengan luarnya dinamakan anode, sedangkan lempengan tengahnya dinamakan katode. Ukuran tabung yang dimaksud biasanya sekitar 15 x 10 cm (tinggi x diameter).
Simbol :
Cara Menggunakan :
  • Rangkai komponen yang memiliki potensial berbeda secara paralel.
  • Sesuaikan rangkaian arus yang mana harus searah dengan pemasangan kutub-kutub voltmeter.
  • Pastikan bahwa kutub positif dan negatif memiliki potensial yang berbeda. Dari keduanya, kutub positif memiliki potensial yang tinggi.
  • Periksa kabel hitam, biru, dan merah, jika ada penyimpangan mengarah ke kiri berarti pemasangannya terbalik. Namun, hal itu tidak akan menjadi masalah untuk rangkaian arus bolak balik.


    a. Prosedur Percobaan.
    1. Siapkan komponen-komponen yang diperlukan pada library proteus.
    2. Buka software proteus, lalu masukkan dan letakkan sensor gas MQ-2 dan sensor LM35
sesuai keinginan.
    3. Masukkan 3 resistor dengan R1 dengan hambatan 10k R2 hambatan 11k, dan R3 2.2k diletakkan dekat sensor gas MQ-2
    4. Setelah itu, masukkan voltmeter sebanyak 9 buah.
    5. Lalu, masukkan 3 buah transistor dengan nomor seri 2N2222.
    6. Diatas transistor 3, masukkan 1 relay dan 2 relay yang lain sesuai pada gambar dan atur tegangan 5V.
    7. Masukkan Generator dan Trafo diatas sensor gas mq-2, lalu sambungkan pada voltmeter.
    8. Masukkan 4 dioda dengan nomor seri 1N4007 dengan posisi sejajar.
    9. Lalu, masukkan IC 7805 dan kapasitor yang berada di tengahnya.
    10. Letakkan Op-Amp disamping sensor suhu lm35.
    11. Tambahkan baterai dengan tegangan 12V.
    12. Dan masukkan 2 Motor dan 2 Buzzer.
    13. Sambungkan rangkaian seperti pada gambar.

    b. Rangkaian 
    Prinsip Kerja :
    Apabila Sensor MQ-2 mendeteksi Gas Hidrogen maka sensor MQ-2 akan aktif ( berlogika 1 ) dan mengalirkan arus dari pin output sensor MQ-2  ke kaki base transistor Q3. ini menyebabkan transistor Q3 ON dan arus mengalir dari supply ke kaki collector menuju kaki emitter transistor Q3. Sejalan dengan itu, arus juga mengalir pada kumparan (RL1) dan relay pun berpindah yang menyebabkan rangkaian buzzer dan motor menjadi rangkaian tertutup. Battery pun akan menyuplai tegangan sebesar 12 V ke motor DC dan Buzzer hal ini akan menyebabkan motor hidup dan buzzer pun berbunyi.

    Apabila saat sedang memasak dan suhu menjadi naik akibat pembakaran dan mencapai suhu 29 derajat celcius maka sensor lm35 akan memberikan tegangan ke transistor 0,75 volt dan transistor akan aktif, sehingga relay akan on dan menyalakan exhaust van yang merupakan kipas yang dapat mengeluarkan suhu panas dan asap pada suatu ruangan.

5. Video [Kembali]
File HTML : Klik Disini...
File Rangkaian Proteus : Klik Disini...
File Video Rangkaian : Klik Disini...
Data sheets :
File Library : 

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)