Defriyan Hidayat_2210951005_Etika Profesi B ; Etika Digital

[menuju akhir]

Kontrol Kebakaran di Dapur

      [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Download File

1. Tujuan[Kembali]

1. Untuk menyelesaikan tugas besar elektronika yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison, M.T.
2. Mengetahui komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian kontrol kebakaran di dapur menggunakan Sensor Gas, Sensor Api, Sensor Vibration dan Sensor Pir.
3. Mengetahui bentuk rangkaian kontrol kebakaran di dapur menggunakan Sensor Gas, Sensor Api, mSensor Vibration  dan Sensor Pir serta mensimulasikan  pada software proteus.   

2. Alat dan Bahan[Kembali]

• Alat

        1. Battery

FEATURES

>> Automatic Input Current Limit for universal USB/AC/DC

adapter compatibility*

>>Optional automatic power source detection per latest

USB charging specification 1.2

>> USB or AC input with automatic input selection and

programmable input current limiting (USB2.0 compliant)

>> Up to 750mA charging output from 500mA USB port or

1500mA from AC adapter using proprietary

“TurboChargeTM Mode”

>> +4.35 to +6.0V input voltage range

>> +18V input tolerance (non-operating)

>> High-accuracy float voltage regulation: 1.0%

>>Digital programming of major parameters via I2C

interface*

• Bahan

        1. Sensor Flame

Spesifikasi :
- Jangkauan spektrum : 760 - 1100 (nm)
- Sudut yang terdeteksi : 0° - 60°
- Catu Daya : 3,3V - 5,3V
- Temperatur Kerja : -25°C sampai 85°C
- Dimensi : 27,3 x 15,4 (mm

2. Sensor Gas Mq-2

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.  Keluaran : analog (perubahan tegangan)

   3. Sensor Pir

Spesifikasi: 

• Input Voltage: DC 4.5-20V
• Static current: 50uA
• Output signal: 0,3V (Output high when motion detected)
• Sentry Angle: 110 degree
• Sentry Distance: max 6/7 m
• Shunt for setting overide trigger: H - Yes, L - No

 

 4. Sensor Vibration

Spesifikasi :
    -Vsuplai : DC 3.3V-5V
    -Arus : 15mA
    -Sensor : SW-420 Normally Closed
    -Output : digital
    -Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm
    -Berat : 10 g

5. Resistor

Features

• Carbon Film Resistor
• 4-band Resistor
• Resistor value varies based on  selected parameter
• Power rating varies based on selected parameter

 6. Transistor BC547

FEATURES

 • Low current (max. 100 mA)

 • Low voltage (max. 65 V).

DESCRIPTION

 >>NPN transistor in a TO-92; 

 >>SOT54 plastic package. 

 >>PNP complements: BC556 and BC557.

3. Dasar Teori[Kembali]

  1. Battery

Baterai atau elemen kering adalah salah satu alat listrik yang berfungsi sebagai penyimpan energi listrik dan mengeluarkan tegangan dalam bentuk listrik (sebagai sumber tegangan). Simbol baterai pada suatu rangkaian listrik dengan tegangan DC atau rangkaian elektronika :

Pada umumnya baterai terdiri dari tiga komponen yang penting yaitu :

1. Batang karbon (C) sebagai anode (kutub positif baterai).
2. Seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai)
3. Amonium dioksida (NH4CI) sebagai larutan elektrolit (penghantar)

Terdapat dua jenis baterai yaitu :

1. Baterai Primer 

Baterai adalah baterai yang hanya dapat digunakan sekali, menggunakan reaksi kimia yang tidak dapat dibalik (irreversible reaction).  pada umumnya dijual adalah baterai yang bertegangan listrik 1,5 volt.

2. Baterai Sekunder

Baterai sekunder atau biasanya disebut rechargeable battery adalah baterai yang dapat di isi ulang menggunakan reaksi kimia yang bersifat dapat dibalik (reversible reaction) biasanya digunakan pada telepon genggam.

Adapun salah satu persamaan menghitung tegangan adalah :

P = V x I

Keterangan :

P  = Daya (W)

V = Tegangan yang terukur (V)

I   = Arus yang terukur (I)

 2. Sensor Flame

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.

  3. Sensor Gas MQ2

Sensor MQ-2 juga merupakan hasil produksi Hanwai Electronics. Material sensitif dari sensor gas ini terbuat dari bahan semikonduktor SnO2 yang memiliki konduktivitas lebih rendah ketika berada pada medium udara bersih. Ketika gas target terdeteksi (metan) konduktivitas sensor akan meningkat sebanding dengan peningkatan konsentrasi gas polutan. 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 ini 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.

  4. Sensor PIR

Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :

• Fresnel Lens -->Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. 
• IR Filter -->IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
• Pyroelectric Sensor -->Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.
• Amplifier -->Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
• Komparator-->Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.

Sensor PIR memiliki jangkauan jarak yang bervariasi, tergantung karakteristik sensor. Proses penginderaan sensor PIR dapat digambarkan sebagai berikut:

Jangkauan Sensor PIR

Pada umumnya sensor PIR memiliki jangkauan pembacaan efektif hingga 5 meter, dan sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detector.

     

5. Sensor Vibration

Vibration sensor / Sensor getaran ini memegang peranan penting dalam kegiatan pemantauan sinyal getaran karena terletak di sisi depan (front end) dari suatu proses pemantauan getaran mesin. Secara konseptual, sensor getaran berfungsi untuk mengubah besar sinyal getaran fisik menjadi sinyal getaran analog dalam besaran listrik dan pada umumnya berbentuk tegangan listrik. Pemakaian sensor getaran ini memungkinkan sinyal getaran tersebut diolah secara elektrik sehingga memudahkan dalam proses manipulasi sinyal, diantaranya:

   - Pembesaran sinyal getaran

   - Penyaringan sinyal getaran dari sinyal pengganggu.

   - Penguraian sinyal, dan lainnya.

Sensor getaran dipilih sesuai dengan jenis sinyal getaran yang akan dipantau. Karena itu, sensor getaran dapat dibedakan menjadi:

  - Sensor penyimpangan getaran (displacement transducer)

  - Sensor kecepatan getaran (velocity tranducer)

  - Sensor percepatam getaran (accelerometer).

Pemilihan sensor getaran untuk keperluan pemantauan sinyal getaran didasarkan atas pertimbangan berikut:

  - Jenis sinyal getaran

  -  Rentang frekuensi pengukuran

  -  Ukuran dan berat objek getaran.

  -  Sensitivitas sensor

Berdasarkan cara kerjanya sensor dapat dibedakan menjadi:

   - Sensor aktif, yakni sensor yang langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa perlu catu daya

     (power supply) dari luar, misalnya Velocity Transducer.

   - Sensor pasif yakni sensor yang memerlukan catu daya dari luar agar dapat berkerja.

Grafik perbandingan frekuensi dengan sensitivitas sensor getaran :

  6. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm:

Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).

Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.

Sebagian besar resistor yang kamu lihat akan memiliki empat pita berwarna . Begini cara mereka membacanya :

1. Dua pita pertama menentukan nilai dari resistansi

2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.

3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

  7. Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.

Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.

  8. 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. 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)

Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :

• Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
• Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
• Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
• Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.

Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini :

4. Percobaan[Kembali]

1. Prosedur Percobaan

• Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan di library proteus
• Susunlah alat dan bahan tersebut seperti gambar di bawah ini
• Resistor  yang digunakan ada diberi hambatan 220k, 100k, 10k, 220 dan 200.
• Baterai yang digunakan diberi tegangan yaitu 12V.
• Power yang digunakan diberi tegangan yaitu 9V dan 7V.
• Buzzer yang digunakan diberi tegangan 12V
• Relay yang digunakan diberi tegangan 5V.
• Setelah semua komponen terangkai, maka cobalah untuk menjalankannya.
• Jalankan sensor Flame , Pir, Vibration dan mq-2 dengan menekan logicstate yaitu mengubah dari angka nol menjadi satu.
• Jika rangkaian benar, maka sensor flame, sensor mq-2 dan sensor Pir akan bekerja  sehingga led menyala, buzzer berbunyi dan motor pun bergerak.
• Jika logicstatenya tidak dijalankan atau berlogika 0 maka motor tidak akan bergerak, led tidak menyala, dan buzzer tidak berbunyi.

2. Rangkaian Simulasi

Prinsip Kerja

Saat kebocoran gas LPG terjadi, MQ2 akan mendeteksi gas sehingga logicstate berlogika 1 sehingga motor untuk penghisap gas begerak dan buzzer pun aktif. Saat kebakaran terjadi akibat kebocoran gas LPG, maka flame sensor akan mendeteksi api sehingga logicstate berlogika 1 yang mengakibatkan pompa air menjadi aktif. Sedangkan jika ada orang yang mau keluar, maka sensor pir pun aktif karena mendeteksi adanya pergerakan dan menyebabkan motor bergerak yang menandakan bahwa pintu terbuka secara otomatis. Jika kebakarannya besar maka vibration sensor akan mendeteksi getaran dari reruntuhan sehingga pompa airnya akan aktif.

↠↠Ketika terjadi kebocoran gas lpg maka sensor gas mq-2 akan mendeteksi adanya gas lpg sehingga logicstate akan berlogika satu dan arus akan mengalir dan keluar berupa tegangan di kaki v out.  Tegangan itu akan menuju R5 dan diteruskan menuju kaki non inverting dari opamp. Kemudian terjadi penguatan di kaki inverting sebanyak 2 kali. Rumusnya adalah R8 dibagi R7 tambah 1 kemudian dikali Vinput sehingga didapatkan Voutnya 10 V. Tegangan tersebut kemudian diumpankan lagi pada resistor kemudian menuju basis transistor. Jenis bias pada transistor adalah fixed bias. Karena transistor Q3 telah aktif maka ada arus dari power supply menuju relay terus ke kolektor  menuju emitor terus ke ground. Karena relay aktif, maka switch relay bergesernya  ke arah kiri sehingga loop pada relay akan tertutup. Dengan menutupnya rangkain loop relay maka ada arus yang mengalir yang membuat led menyala dan buzzer pun berbunyi.

↠↠Ketika kebocoran gas menyebabkan kebakaran , maka flame sensor akan mendeteksi adanya api sehingga logicstate akan berlogika satu, sehingga flame sensor mengeluarkan tegangan output sebesar 5v, tegangan keluaran dari sensor api akan masuk ke Op amp yang bertindak sebagai voltage follower dimana nilai Vinput sama dengan Voutput. Kemudian tegangan akan mengalir melalui R2 dan menuju ke kaki base transistor, dimana tipe transistornya adalah fixed bias. Karena tegangan di kaki base telah cukup maka transistor Q1 menjadi aktif. Karena transistor Q1 telah aktif maka ada arus dari power supply menuju relay terus ke kolektor  menuju emitor terus ke ground. Karena relay aktif, maka switch relay bergesernya  ke arah kiri sehingga loop pada relay akan tertutup. Dengan menutupnya rangkain loop relay maka ada arus yang mengalir yang membuat lampu indikator menyala dan bergeraknya pompa air.

↠↠Ketika kebakaran terjadi, dan jika ada orang yang mau keluar dari ruangan (dapur)  maka sensor pir akan aktif yang mendeteksi adanya pegerakan. Sehingga logicstate akan berlogika satu dan arus akan mengalir dan keluar berupa tegangan di kaki Vout.  Tegangan itu akan menuju R4 dan diteruskan menuju kaki non inverting dari opamp. Kemudian terjadi penguatan di kaki inverting sebanyak 2 kali. Tegangan tersebut kemudian diumpankan lagi pada R1 kemudian menuju ke basis transistor. Jenis bias pada transistor adalah emitter stabillizier bias. Karena tegangan pada kaki base telah cukup maka  transistor menjadi aktif. Karena transistor  telah aktif maka ada arus dari power supply menuju relay terus ke kolektor  menuju emitor terus ke R13 dan ke ground. Karena relay aktif, maka switch relay bergesernya  ke arah kiri sehingga loop pada relay akan tertutup. Dengan menutupnya rangkain loop relay maka ada arus yang mengalir yang membuat motor yang berfungsi sebagai pembuka pintu akan aktif.

↠↠Ketika kebakaran terjadi, dan bahan bangunan banyak yang roboh maka sensor vibration akan mendeteksi adanya getaran sehingga logicstate akan berlogika satu, sehingga sensor vibration mengeluarkan tegangan output sebesar 5V, tegangan keluaran dari sensor vibration  akan menuju ke R18 terus masuk ke Op amp yang bertindak sebagai non inverting amplifier. Dimana terjadi penguatan sebanyak 2 kali. Kemudian tegangan akan mengalir melalui R23 dan menuju kekaki base transistor , dimana tipe transistornya adalah emitter stabilizer bias. Karena tegangan di kaki base telak cukup maka transistor  Q4 aktif. Karena transistor Q4 telah aktif maka ada arus dari power supply menuju relay terus ke kolektor  menuju emitor terus ke R15 dan ke ground. Karena relay aktif, maka switch relay bergesernya  ke arah kiri sehingga loop pada relay akan tertutup. Dengan menutupnya rangkain loop relay maka ada arus yang mengalir sehingga motor yang berfungsi sebagai pompa air menjadi aktif.

3. Video Simulasi

5. Download File[Kembali]

Download File Rangkaian[Disini]

Download Video[Disini]

Download Datasheet Sensor Flame[Disini]

Download Datasheet Sensor MQ-2[Disini]

Download Datasheet Sensor PIR[Disini]

Download Datasheet Sensor Vibration[Disini]

Download Datasheet Transistor BC547[Disini]

Download Datasheet Relay[Disini]

Download Library Flame sensor[Disini]

Download Library MQ-2 Gas sensor[Disini]

Download Library PIR sensor[Disini]

Download Library Vibration sensor[Disini]

 

[menuju awal]