SENSOR KIMIA - Sensor MQ2 dan Flame (Alat pendeteksi kebakaran)



 

1. Tujuan [kembali]

 

    a. Mampu memahami prinsip kerja sensor MQ2 dan Flame

    b. Mampu mengaplikasikan rangkian sensor MQ2 dan Flame dalam Proteus maupun                 kehidupan nyata

    c. Mampu memahami rangkian proteus sensor 


2. Alat dan Bahan [kembali]

  • Resistor


Resistor adalah salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal anatar dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resitor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=IR)

  • Motor DC

Motor DC digunakan sebagai output ketika suatu rangkaian yang di atur skalanya dan ditetapkan dan Motor DC adalah motor listrik yang membutuhkan suplai tegangan arus searah atau Dc current pada kumparan medan yang kan diubah menjadi energi mekanik. Kumparan pada motor tersebut disebut stator dan kumparan jangkar disebut rotor.

  • 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.

  • Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara getaran listrik menjadi getaran suara.

  • 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.

  • Baterai

Baterai digunakan sebagaisumber tegangan pada suatu rangkaian

  • LED

LED berfungsi sebagai lampu indikator/output dari tanda suatu rangkaian berjalan

  • Voltmeter



Difungsikan guna mengukur besarnya tegangan listrik yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur.

  • Sensor MQ2



Sensor MQ-2 adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya.

  • Sensor Flame

Flame sensor adalah sensor yang dirancang untuk mendeteksi dan menanggapi keberadaan api dan memungkinkan mendeteksi api dimana api tersebut memiliki panjang gelombang antara 760nm-1100nm.

3. Dasar Teori [kembali]

  • Resistor

Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan berfungsi untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, diantaranya resistor nilai tetap (fixed resistor), resistor variabel (variabel resistor), thermistor, dan LDR.

 



Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut dari kode warna gelang ke-4

Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

DataSheet Resistor


  • Sensor MQ2


Sensor MQ-2 terdapat 2 masukan tegangan yakni VH dan VC. VH digunakan untuk tegangan pada pemanas (Heater) internal dan Vc merupakan tegangan sumber serta memiliki keluaran yang menghasilkan tegangan berupa tegangan analog. Berikut konfigurasi dari sensor MQ-S :
  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.

Sensor Asap MQ-2 berfungsi untuk mendeteksi keberadaan asap yang berasal dari gas mudah terbakar di udara. Pada dasarnya sensor ini terdiri dari tabung aluminium yang dikelilingi oleh silikon dan di pusatnya ada elektroda yang terbuat dari aurum di mana ada element pemanasnya.

Ketika terjadi proses pemanasan, kumparan akan dipanaskan sehingga SnO2 keramik menjadi semikonduktor atau sebagai penghantar sehingga melepaskan elektron dan ketika asap dideteksi oleh sensor dan mencapai aurum elektroda maka output sensor MQ-2 akan menghasilkan tegangan analog.

  • Buzzer


Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.

  • Relay


Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau switch 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. 

Simbol relay:

                                               

Transistor 



 

Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET). 


Karakteristik dari masing-masing daerah operasi transistor tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

•  Daerah Potong (cutoff):
Dioda Emiter diberi prategangan mundur. Akibatnya, tidak terjadi pergerakan elektron, sehingga arus Basis, IB = 0. Demikian juga, arus Kolektor, IC = 0, atau disebut ICEO (Arus Kolektor ke Emiter dengan harga arus Basis adalah 0).

•  Daerah Saturasi
Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda  Kolektor juga diberi prategangan maju. Akibatnya, arus Kolektor, IC, akan mencapai harga maksimum, tanpa bergantung kepada arus Basis, IB, dan βdc. Hal ini, menyebabkan Transistor menjadi komponen yang tidak dapat dikendalikan. Untuk menghindari daerah ini, Dioda Kolektor harus diberi prateganan mundur, dengan tegangan melebihi VCE(sat), yaitu tegangan yang menyebabkan Dioda Kolektor saturasi.

•  Daerah Aktif
Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda Kolektor diberi prategangan mundur. Terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana:

atau:

  • Flame sensor


Flame detector mampu mengaktifkan alarm bila mendeteksi adanya percikan api yang lebih beresiko menyebabkan bencana kebakaran. Prinsip flame detector menggunakan metode optic yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi api atau flame.flame detector juga mapu membedakan antara false alarm atau peringatan palsu dengan api sungguhan melalui komponen system yang dirancang dengan fungsi mendeteksi adanya penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang tertentu.

Grafik Respon:

                           


4.Percobaan [kembali]
    
    a. Prosedur Percobaan [kembali]
  • Buka aplikasi proteus
  • Sediakan alat dan bahan yang akan digunakan.
  • Rangkailah komponen-komponen seperti rangkaian di bawah pada aplikasi proteus.
  • Hubungkan semua komponen dan atur nilai masing-masing komponen sesuai kebutuhan.
  • Jalankan simulasi rangkaian .
   
    b. Rangkaian [kembali]



    c. Prinsip Kerja [kembali]

    Pada saat simulasi dijalankan, jika sensor flame tidak mendeteksi adanya percikan api maka tidak ada arus yang mengalir pada rangkaian sehingga tidak ada tegangan pada relay dan relay tetap dalam keadaan off sehingga mengakibatkan motor dc juga ikut off. Jika sensor flame mendeteksi adanya percikan api maka arus akan mengalir pada rangkaian dari sensor kemudian masuk ke rangkaian amplifier inveting. Pada rangkaian amplifier inverting ini, tegangan diperkuat 2 kali. Tegangan awal sebelum diperkuat sebesar 4.99 V. Setelah diperkuat 2 kali menjadi 9.98 V. arus tersebut kemudian mengalir ke relay, sehingga tegangan pada relay terbaca 9.98 V dan kemudian relay akan on dan motor akan berputar untuk mengeluarkan air agar bisa memadamkan api. Kemudian, arus akan mengalir ke ground untuk dinetralkan. Pada rangkaian menggunakan sensor MQ-2. Jika tidak ada kebocoran gas, maka tidak ada arus yang mengalir pada rangkaian sehingga buzzer dalam keadaan off. Sebaliknya, jika terdeteksi adanya kebocoran gas, maka arus akan mengalir dari sensor MQ-2 kemudian masuk ke op-amp. Pada op-amp ini tegangan akan diperkuat 3 kali karena op-amp disini digunakan sebagai rangkaian amplifier non inverting. Setelah tegangan diperkuat, maka arus akan mengalir ke relay dan tegangan menjadi 15 V(sebelum diperkuat: 5V). Relay kemudian on dan buzzer akan berbunyi sebagai peringatan bahwa terjadinya kebocoran gas. Kemudian, arus akan mengalir ke ground untuk dinetralkan.

    d. Video [kembali]





5.Link Download [kembali]

Datasheet sensor Flame [LINK DOWNLOAD]

Datasheet sensor MQ2 [LINK DOWNLOAD]

Library Sensor MQ2 [LINK DOWNLOAD]