Alarm Pendeteksi Gas Alkohol Dengan Sensor MQ-137
1. Tujuan
-Untuk memberikan peringatan berupa alarm apabila terdeteksi gas alkohol
-Memahami dan mengerti aplikasi sensor MQ-137 pada alarm pendeteksi gas alkohol
-Memahami dan mengerti aplikasi sensor Flame sensor untuk mencegah kebakabaran akibat gas alkohol yang mudah terbakar
. Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.
- Baterai
- Sumber AC
- Transformator
fungsi dari transformator atau trafo ini adalah untuk menaikkan dan menurunkan tegangan bolak-balik atau tegangan AC.
- Dioda Bridge
Fungsi utama dari diode bridge adalah penyearah arus bolak-balik atau arus AC. Dengan menggunakan empat diode bridge, maka tegangan DC yang dihasilkan akan semakin maksimal.
- Kapasitor
Berfungsi untuk menghilangkan riak yang tersisa setelah gelombang disearahkan oleh diode bridge
- Voltage Regulator
Fungsi Voltage Regulator adalah untuk mempertahankan atau memastikan Tegangan pada level tertentu secara otomatis.
- Transistor NPN
Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal (switching), stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor.
Spesifikasi dan konfigurasi pin:
- Ground
4. 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.
Konfigurasi pin:
Spesifikasi:
5. Battery
Sebagai sumber arus DC.
- Logic state
Digunakan sebagai indikator ada atau tidaknya gas alkohol, dengan nilai benar (1) atau salah (0).
- 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
- Motor
Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.
- LED
LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semikonduktor yang merupakan keluarga dioda. LED dapat memancarkan berbagai warna, tergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan.
Spesifikasi:
- Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm, juga bisa digunakan sebagai indikasi suara. Buzzer adalah komponen elektronika yang tergolong tranduser. Sederhananya buzzer mempunyai 2 buah kaki yaitu positive dan negative.
Spesifikasi:
1. Resistor
Resistor memiliki nilai resistansi atau hambatan yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Resistor memiliki dua pin untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu yang dapat menghasilkan tegangan listrik di antara kedua pin. Nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di tubuh resistor :
Perhitungan untuk resistor dengan 4 gelang warna :
· Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)
· Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2
· Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)
· Gelang ke 4 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut
Perhitungan untuk resistor dengan 5 gelang warna :
· Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)
· Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2
· Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-3
2. Transistor NPN
Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor 2SC1162 bertipe NPN. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff (saklar tertutup).
Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.
- Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
- Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
- Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
4. Relay
Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. 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)
5. 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.
Kegunaan Ground
1. Titik kembali nya arus atau sinyal listrik
2. Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar
3. Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)
4. Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian.
5. Menghilangkan dengung (hum) pada penguat audio (amplifier)
6. Mengurangi Noise pada penguat audio (amplifier)
7. Pada kendaraan (mobil atau motor) mengurangi kebutuhan kabel listrik, karena menjadikan body motor atau mobil sebagai pengganti kabel negatif.
8. dll.
6. LED
LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan.
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
7. Jenis-jenis sensor gas
1. MQ-3 (Datasheet)
Sensor MQ-3 adalah sensor yang diproduksi oleh Hanwei Electronics. Sensor ini cocok digunakan untuk mendeteksi konsentrasi alkohol di udara secara langsung. Keluaran dari sensor berupa teganggan analog yang sebanding dengan alkohol yang diterima. Spesifikasi dari sensor MQ-3 adalah sebagai berikut:
1. Mampu mendeteksi konsentrasi alkohol dengan jangkauan pengukuran 0,04 mg/L – 4 mg/L.
2. Mampu bekerja pada rentang temperatur -10°C - 50°C.
3. Memiliki tegangan sirkuit dan tegangan pemanas 5VDC dengan konsumsi daya kurang dari 750 mW.
4. Memiliki hambatan beban dan hambatan pemanas masing-masing 200 KΞ© dan 33 Ξ©.
5. Memiliki kondisi deteksi standar pada temperatur 40°C ± 2°C dan kelembaban relatif 65% ± 5%.
6. Memiliki keluaran data analog berupa perubahan tegangan listrik sensor.
Elemen sensor MQ-3 terdiri atas lapisan kristal metaloksida (SnO2) dengan konduktivitas yang kecil dalam udara bersih. Resistansi sensor akan berubah-ubah seiring dengan terdeteksinya keadaan gas alkohol (etanol). Jika konsentasi etanol tinggi, maka resistansi sensor akan berkurang sehingga tegangan keluaran meningkat.
Kurva diatas menunjukkan sensitivitas sensor MQ-137 terhadap beberapa gas pada:
Temperatur : 20℃
Kelembapan : 65%
Konsentrasi O2 : 21%
RL : 200 kΞ©
Ro : resistansi sensor saat 0.4 mg/L alkohol di udara bersih
Rs : resistansi sensor pada bermacam – macam konsentrasi gas
Ro : Resistansi sensor pada 0.4 mg/L di udara saat 33% RH dan 20℃ suhu
Rs : Resistansi sensor pada 0.4 mg/L alkohol saat temperature dan kelembapan berubah-ubah
2. MQ-7 (Datasheet)
Sensor MQ 7 merupakan sensor yang memiliki kepekaan tinggi terhadap gas CO dan hasil kalibrasinya stabil serta tahan lama. Sensor MQ-7 tersusun oleh tabung keramik mikro Al2O3, lapisan sensitive timah dioksida (SnO2), elektroda pengukur dan pemanas sebagai lapisan kulit yang terbuat dari plastik dan permukaan jarring stainless steel. Alat pemanas (heater) menyediakan kondisi kerja yang diperlukan agar komponen sensitive dapat bekerja
Fitur
· Memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap Karbon Monoksida
· Stabil dan tahan lama
Aplikasi
Digunakan dalam peralatan pendeteksi Karbon Monoxida
Spesifikasi
a. Kondisi standar saat bekerja
b. Kondisi Lingkungan
c. Karakteristik Sensitivitas
6 pin, dimana 4 diantaranya digunakan untuk menangkap sinyal, dan 2 lainnya digunakan untuk menyediakan arus untuk penghangat
Rangkain pengukur standar dari sensor MQ-7 terdiri dari 2 bagian, yang satu adalah rangkaian penghangat yang memiliki fungsi pengkontrol waktu (Tegangan tinggi dan tegangan rendah bekerja secara sirkuler). Yang kedua adalah rangkaian output sinyal yang dapat merespon secara akurat perubahan resistansi permukaan dari sensor.
Kurva Sensitivitas
Kurva diatas menunjukkan sensitivitas sensor MQ-7 terhadap beberapa gas pada:
Temperatur : 20℃
Kelembapan : 65%
Konsentrasi O2 : 21%
RL : 21 kΞ©
Ro : resistansi sensor pada saat CO 110 ppm di udara
Rs : resistansi sensor pada bermacam – macam konsentrasi gas
Berikut adalah kurva ketergantungan sensor MQ-7 terhadap temperstur dan kelembapan.Dimana,
Ro : Resistansi sensor pada 100 ppm CO di udara saat 33% RH dan 20℃ suhu
Rs : Resistansi sensor pada 110 ppm CO di udara saat temperature dan kelembapan berubah-ubah
Pengaturan sensitivitas sensor MQ-7
Resistansi sensor MQ-7 berbeda – beda untuk setiap mecam gas. Oleh karena itu, pengaturan sensitivitas sangat diperlukan. Direkomendasikan untuk mengkalibrasi detector pada 200ppm CO di udara dengan RL : 10 KΞ©(5KΞ© to 47 KΞ©).
Ketika sedang mengukur, titik alarm yang tepat harus ditentukan setelah mempertimbangkan pengaruh suhu dan kelembapan
3. MQ-137 (Datasheet)
Sensor MQ 137 merupakan sensor yang memiliki kepekaan tinggi terhadap gas amonia. Memiliki respon yang cepat, stabil, dan tahan lama.
Fitur
Respon cepat dan sensitivitas tinggi
Stabil dan tahan LAMA
Rangkaian sederhana
Aplikasi
Biasa digunakan dalam peralatan kontrol kualitas udara untuk bangunan/pabrik, cocok untuk mendeteksi ammonia.
Spesifikasi
a. Kondisi standar saat bekerja
b. Kondisi Lingkungan
c. Karakteristik Sensitivitas
d. Struktur dan konfigurasi
Rangkaian pengukuran dasar
Sensor ini terbuat dari tabung keramik, lapisan sensitif, elektrode pengukur dan pemanas yang diubah menjadi sebuah kepingan yang terbuat dari plastik dan stainless steel. Sensor MQ-137 memiliki 6 pin, dimana 4 diantaranya digunakan untuk menangkap sinyal, dan 2 lainnya digunakan sebagai penyedia arus pemanas.
Sensitivitas sensor MQ-137 terhadap beberapa gas pada:
Temperatur : 20℃
Kelembapan : 65%
Konsentrasi O2 : 21%
RL : 47 kΞ©
Ro : resistansi sensor di udara bersih
Rs : resistansi sensor pada bermacam – macam konsentrasi gas
Berikut adalah kurva ketergantungan sensor MQ-137 terhadap temperatur dan kelembapan.Dimana,
Ro : Resistansi sensor pada 10 ppm NH3 di udara saat 33% RH dan 20℃ suhu
Rs : Resistansi sensor pada 20 ppm CO di udara saat temperature dan kelembapan berubah-ubah
8. Flame Sensor
 |
| Gambar. Panjang Gelombang Cahaya |
Dalam suatu proses pembakaran pada pembangkit listrik tenaga uap, flame detector dapat mendeteksi hal tersebut dikarenakan oleh komponen-komponen pendukung dari flame detector. Sensor nyala api ini mempunyai sudut pembacaan sebesar 60 derajat, dan beroperasi normal pada suhu 25 – 85 derajat Celcius. Adapun unit flame detector dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
 |
| Gambar. Flame Detector untuk Arduino |
9. Sensor LDR
LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.
Beberapa karakteristik yang terdapat pada sensor LDR antara lain adalah :
· Tegangan maksimum (DC) : 150 V
· Konsumsi Arus Maksimum : 100 mW
· Tingkatan Resistansi / Tahanan : 10 Ohm hingga 100k Ohm
· Puncak Spektral : 540 nm (ukuran gelombang cahaya)
· Waktu Respon Sensor : 20ms – 30 ms
· Suhu Operasi : -30o Celcius – 70o Celcius
Fungsi Sensor LDR
LDR berfungsi sebagai sebuah sensor cahaya dalam berbagai macam rangkaian elektronika seperti saklar otomatis berdasarkan cahaya yang jika sensor terkena cahaya maka arus listrik akan mengalir(ON) dan sebaliknya jika sensor dalam kondisi minim cahaya(gelap) maka aliran listrik akan terhambat(OFF). LDR juga sering digunakan sebagai sensor lampu penerang jalan otomatis, lampu kamar tidur, alarm, rangkaian anti maling otomatis menggunakan laser, sutter kamera otomatis, dan masih banyak lagi yang lainnya.
Cara Kerja Sensor LDR
Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar.
Grafik Kerja LDR
a. Susun rangkaian seperti pada gambar
b.Setelah itu tekan Run dan Buzzer akan ON apabila logic state bernilai 1, dan Buzzer akan
OFF saat logic state bernilai 0
c. program disimulasikan
Ketika tidak ada gas alkohol yang terdeteksi (logic sate = 0), maka sensor tidak akan aktif, sehingga tidak ada tegangan yang akan mengaktifkan relay.
Keika gas alkohol terdeteksi (logic state = 1) maka sensor akan aktif. Rangkaian Regulator tegangan berfungsi untuk menyuplai tegangan pada relay dan kaki emitor transistor. Pada regulator tegangan, tegangan AC yang masuk akan dinaikkan pada transformator kemudian disearahkan pada dioda bridge. Tegangan yang telah disearahkan ini akan di filter untuk menghilangkan riak. Kemudian Voltage regulator akan mengatur agar tegangan Output tidak dipengaruhi oleh suhu, arus beban dan juga tegangan input yang berasal Output Filter.
Tegangan hasil dari voltage regulator ini akan masuk sebagai sumber pada kaki emitor transistor.
Dengan aktifnya sensor, maka akan ada arus yang masuk ke kaki basis transistor, sehinggan transistor akan aktif.
Dengan aktifnya transistor, maka akan ada tegangan yang masuk pada relay maka relay akan aktif, sehingga akan tebentuk rangkian tertutup pada buzzer. Baterai dan motor yang ada pada rangkaina tertutup ini akan mendorong buzzer untuk aktif dan mengeluarkan bunyi.
5. Video
Tidak ada komentar:
Posting Komentar