APLIKASI KONTROL KEAMANAN RUANGAN
DENGAN SENSOR LDR, GAS SENSOR, DAN FLAME SENSOR
Daftar Isi
1. Tujuan
2. Komponen
3. Dasar Teori
4. Percobaan
5. Simulasi
6. Link Download
1. Tujuan
- Mampu menjelaskan prinsip kerja rangkaian sensor asap atau sensor gas
- Mampu menjelaskan prinsip kerja rangkaian sensor flame atau sensor api
- Mampu menjelaskan prinsip kerja rangkaian sensor LDR.
2. Komponen
Spesifikasi :
- Transistor NPN arus tinggi Bi-Polar
- Penguatan Arus DC (hFE) adalah 100
- Arus Kolektor Kontinyu (IC) adalah 800mA
- Emitter Base Voltage (VBE) adalah 6V
- Collector Emitter Voltage (VCE) adalah 30V
- Base Current (IB) adalah maksimum 5mA
Spesifikasi :
- Tegangan Nominal : 3 VDC hingga 48 VDC
- Resistensi Coil 50 ± 10%
- Operasi Tegangan : 3.75V
- Rilis Tegangan : 0,5V
- Konsumsi Daya Nominal : 360 hingga 450 mW
Spesfikasi :
-Toleransi : +/-5%
-Resistansi:10k
Sebagai indikator adanya arus yang mengalir dan output dari rangkaian
Spesifikasi :
- tegangan maksimum DC : 150 V
- konsumsi arus maksimum : 100 mW
- tingkat resistansi 10 - 100 ohm
- puncak spektral ; 540 nm
- waktu respon sensor : 20-30 ms
- suhu operasi : -30 sampai 70 derajat celcius
Sebagai sensor pendeteksi ada atau tidaknya gas
sebagai sensor pendeteksi percikan api
Sebagai alat penggerak mesin air
Sebagai sumber tegangan
Spesifikasi :
- 12 V
Sebagai pemberi kondisi, jika diberi logika 1 maka sensor aktif, sedangkan logika 0 sensor tidak aktif
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.
Umumnya Sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm pada saat dalam kondisi sedikit cahaya (gelap), dan akan menurun menjadi 500 Ohm pada kondisi terkena banyak cahaya.
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.
Adapun spesifikasi atau karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :
- Tegangan maksimum (DC): 150V
- Konsumsi arus maksimum: 100mW
- Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
- Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
- Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms
- Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius
Sensor gas untuk mendeteksi gas-gas yang ada pada rumah tangga atau industry. Memiliki spesifikasi:
- Catu daya heater : 5v AC/DC
- Catu daya rangkaian : 5V DC
- Range pengukuran : 200 – 10000ppm LPG, LNG, Natural Gas, iso-butane, Propane
- Mampu mengukur gas LPG, Natural Gas, Town gas
- Terhindar dari gangguan gas alcohol dan asap
- Output: analog (perubahan tegangan ) dengan tambahan rload
Sensor MQ-5 dapat beroperasi pada suhu dari -20°C sampai 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150mA pada 5v.
Sensor MQ-5 terdapat 2 input tegangan yakni VH dan Vcc. VH digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater) internal dan Vcc merupakan tegangan sumber serta memiliki output yang menghasilkan tegangan berupa tegangan analog. Berikut konfigurasi sensor MQ-5 :
- Pin1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground
- Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24v DC.
- Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5v DC
- Pin 4 merupakan output yang menghasilkan tegangan analog
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.
- Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.Prinsip kerja resistor adalah dengan mengatur elektron (arus listrik) yang mengalir melewatinya dengan menggunakan jenis material konduktif tertentu yang dicampur dengan material lain sehingga menimbulkan suatu hambatan pada aliran elektron (arus listrik). Transistor adalah sebuah komponen elektronika yang digunakan untuk penguat, sebagai sirkuit pemutus, sebagai penyambung, sebagai stabilitas tegangan, modulasi sinyal dan lain-lain. Fungsi transistor juga sebagai kran listrik yang dimana berdasarkan tegangan inputnya, memungkinkan pengalihat listrik yang akurat yang berasal dari sumber listrik.
Cara kerja transistor NPN adalah sebagai berikut: ketika saklar dihubungkan maka arus listrik utama akan mengalir dari positif baterai melewati beban (lampu) dan ke kaki Collector, arus terhenti di kaki Collector karena transistor belum aktif (belum mendapatkan arus pemicu), karena beban atau lampu belum mendapatkan massa maka lampu masih mati.
Dan pada saat yang sama arus pemicu yang lebih kecil dari arus utama mengalir dari positif baterai menuju Resistor, saklar, lalu ke kaki Basic dan menuju kaki Emitor selanjutnya ke massa. Dengan adanya arus pemicu ini membuat transistor menjadi aktif, selanjutnya arus sesungguhya yang tadi terhenti pada kaki Collector akan lanjut mengalir ke kaki Emitor dan berakhir di massa, sehingga beban atau lampu akan mendapatkan massa dan lampu pun akan menyala.
Baterai merupakan alat yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia saat pengisian dan mengubah energi kimia menjadi energi listrik saat digunakan. Baterai memiliki dua kutub yaitu kutub pertama yang bertanda positif (+) dan kutub kedua yang bertanda negatif (-).
Prinsip kerja :
Di dalam baterai ada beberapa sel listrik, dan sel listrik tersebut menjadi tempat menyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia. Elektroda-elektroda yang tersimpan di dalam baterai ada yang negatif ada pula yang positif. Elektroda negatif disebut katoda, yang memiliki fungsi sebagai pemberi elektron. Sedangkan elektroda positif, disebut anoda yang berfungsi sebagai penerima elektron.
Ada aliran arus listrik yang mengalir dari kutub positif (anoda) ke kutub negatif (katoda). Sedangkan elektron akan mengalir dari kutub negatif menuju kutub positif.
Di dalam baterai sendiri, terjadi sebuah reaksi kimia yang menghasilkan elektron. Kecepatan dari proses ini (elektron, sebagai hasil dari elektrokimia) mengontrol seberapa banyak elektron dapat mengalir diantara kedua kutub. Elektron mengalir dari baterai ke kabel dan tentunya bergerak dari kutun negatif ke lutub positif tempat dimana reaksi kimia tersebutr sedang berlangsung.
Dan inilah alasan mengapa baterai bisa bertahan selama satu tahun dan masih memiliki sedikit power, selama tidak terjadi reaksi kimia atau selama kita tidak menghubungkannya dengan kabel atau sejenis Load lain. Seketika kita menghubungkannya dengan kabel maka reaksi kimia pun dimulai.
Lalu bagaimana komponen-komponen tersebut bisa menghasilkan aliran listrik? Begini, anoda dan katoda terbuat dari bahan yang dapat bereaksi dengan bahan elektrolitnya. Saat anoda dan elektrolit bereaksi, terbentuklah satu senyawa baru yang menyisakan satu elektron. Sebaliknya, reaksi antara katoda dan elektrolit membutuhkan satu elektron.
Merupakan suatu perangkat sinyal yang dapat mengeluarkan suara apabila adanya getaran listrik yang kemudia dikonversikan menjadi getaran suara. Prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker. Buzzer terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi electromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari 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. Biasanya komponen ini digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi kesalahan yang akan diposisikan seperti alarm.
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 :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- 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. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.
Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembali nya arus listrik arus searah atau titik kembali nya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.
Pada Aplikasi Kontrol Keamanan Ruangan ini menggunkan 3 buah sensor yaitu Sensor Asap atau Sensor Gas yang kali ini sebagai pendeteksi asap jika terjadi kebakaran, Sensor Flame atau sensor api sebagai pendeteksi api kebakaran, dan Sensor LDR sebagai sensor pendeteksi cahaya untuk keamanan anti maling.
1. Prinsip kerja rangkaian sensor asap.
Digunakan sebagai pendeteksi asap dari percikan api
Pada rangkaian digunakan logicstate sebagai logika apakah sensor mendeteksi asap atau tidak. Jika sensor mendeteksi adanya asap dengan logicstate berlogika 1, maka arus dari power akan mengalir ke LED D1 dan ke basis transistor Q1. Mengakibatkan LED D1 hidup dan transistor Q1 aktif. Dengan aktifnya transistor Q1, maka arus dari power dengan tegangan positif 15 akan mengalir melalui relay, menuju kolektor dan emitor transistor dan kearah ground. Akibatnya relay menjadi aktif dan membuat rangkaian loop terhubung dan mengaktifkan motor. Disini motor digunakan sebagai mesin pompa air. Jika sensor tidak mendeteksi adanya asap, maka tidak ada arus yang mengalir dari power ke LED dan transistor. Menyebabkan transistor off yang relay juga off. Karena relay off maka rangkaian loop tidak terhubung dan motor tidak aktif.
2. Prinsip kerja rangkaian sensor flame
Digunakan sebagai pendeteksi percikan api
Pada rangkaian sensor flame juga menggunakan logicstate. Ketika logicstate berlogika 1 yaitu ketika sensor flame mendeteksi api, maka arus akan mengalir dari power menuju input sensor flame dan keluar di ouputnya menuju basis transistor dan menyebabkan aktifnya transistor. Karena transistor aktif maka arus akan mengalir dari power melalui relay menuju kolektor dan emitor transistor dan ke ground. Akibatnya relay menjadi aktif dan menyebabkan rangkaian loop terhubung. Sehingga mengaktifkan LED dan speaker yang dirangkai paralel. Disini speaker sebagai pengganti buzzer yang digunakan sebagai alarm kebakaran.
3. Prinsip kerja rangkaian sensor LDR
Digunakan sebagai sensor kemananan anti maling
Pada rangkaian sensor LDR ini digunakan sinar laser yang mengarah ke sensor LDR. Ketika cahaya laser mengenai sensor LDR maka resistansi sensor LDR akan menurun dan menyebabkan arus mengalir melalui sensor LDR menuju resistor dan basis transistor. Menyebabkan transistor off dan relay juga off. Karena relay off maka rangkaian loop terputus sehingga speaker dan LED tidak hidup. Ketika ada seseorang yang melewati lintasan cahaya laser yang mengarah ke sensor LDR, maka tidak ada cahaya yang mempengaruhi sensor LDR yang menyebabkan resistansi sensor LDR tinggi. Tingginya resistansi sensor LDR menyebabkan tidak ada arus yang mengalir ke resistor dan basis transistor. Akibatnya transistor menjadi off dan menyebabkan relay juga off karena tidak ada arus yang mengalir melewati relay. Karena relay off maka rangkaian loop terhubung dan mengaktifkan speaker yang sebagai alarm kebakaran serta LED.
Video rangkaian download di sini Datasheet sensor LDR download di sini Datasheet flame sensor download di sini Datasheet sensor gas download di sini Rangkaian Proteus download di sini Flame sensor library proteus download di sini Gas sensor library proteus download di sini
.png)
0 comments:
Posting Komentar