Pendeteksi Keasaman Air Hujan

(Sensor MQ-2 dan Rain Sensor)




1. Tujuan[Kembali]

    • Mengetahui prinsip kerja dari rangkaian sederhana pendeteksi keasaman air hujan dengan sensor-sensornya
    • Dapat mengaplikasikan rangkaian sederhana pendeteksi keasaman air hujan pada proteus 
    • Mengetahui karakteristik Rain sensor dan sensor MQ-2


        2. Alat dan Bahan[Kembali]

                ALAT:

            a.       Voltmeter DC

 


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.

 

            BAHAN:

                a.    Baterai

 Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yangtersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya. 

 


 

b.    Transistor NPN BC547

 

    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. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor BC547 bertipe NPN.

     

    Spesifikasi dan konfigurasi pin:


 

c.   Ground

                                              

    Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal  bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

 

d. Rain Sensor

Rain sensor merupakan sensor yang berfungsi untuk mendeteksi hujan turun atau tidak. Intinya sensor ini jika terkena air pada papan sensornya maka resistansinya akan berubah, semakin banyak semakin kecil dan sebaliknya. 

Spesifikasi rain sensor :

  1. Sensor ini bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5cm x 4cm berlapis nikel dan dengan kualitas tinggi pada kedua sisinya
  2. Pada lapisan module mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi
  3. Tegangan kerja masukan sensor 3.3V – 5V
  4. Menggunakan IC comparator LM393 yang stabil
  5. Output dari modul comparator dengan kualitas sinyal bagus lebih dari 15mA
  6. Dilengkapi lubang baut untuk instalasi dengan modul lainnya
  7. Terdapat potensiometer yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas sensor
  8. Terdapat 2 Output yaitu digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)
  9. Dimensi PCB yaitu 3.2 cm x 1.4 cm
Konfigurasi pin:
Grafik:




 

e.  Sensor Gas MQ-2

Gas Sensor (MQ-2) adalah sensor yang berguna untuk mendeteksi kebocoran gas baik pada rumah maupun industri. Sensor ini sangat cocok untuk mendeteksi H2, LPG, CH4, CO2, Alkohol, Asap atau Propane. Karena sensitivitasnya yang tinggi dan waktu respon yang cepat, pengukuran dapat dilakukan dengan cepat.

Spesifikasi: 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)

Sensor ini dapat mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan keluarannya berupa tegangan analog. Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari -20°C sampai 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V.

 

 

Konfigurasi pin dari sensor MQ-2 :

 

  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.
Grafik:


f.        Op-Amp 741

IC UA 741 adalah Op-amp (penguat operasional) tujuan umum dan dianggap sempurna dalam aplikasi pengikut tegangan karena tidak ada fungsi latch-up. Selain itu, kisaran tegangan input daya adalah mode umum tinggi. IC ini adalah Op-amp berkinerja tinggi yang dirancang dengan chip silikon tunggal.

Spesifikasi dan Konfigurasi Pin:

Spesifikasi dari IC UA741 meliputi berikut ini:

·         Supply tegangan ±18V

·         Perbedaan tegangan input daya adalah ±15V

·         Rasio penolakan mode umum adalah 90dB

·         Amplifikasi tegangan diferensial adalah 200V/mv

·         Arus supply adalah 1.5mA

·         Pin ini dapat diakses dalam berbagai paket seperti paket 8-Pin PDIP, VSSOP, & SOIC

IC UA741 terdiri dari 8-pin, Konfigurasi:

                                                            IC UA741: Konfigurasi Pin, Diagram Rangkaian, dan Aplikasi 

·         Pin1 & Pin5 (Offset N1 & N2): Pin ini digunakan untuk mengatur tegangan offset jika perlu

·         Pin2 (IN-): Pin Inverting Op-amp

·         Pin3 (IN +): Pin Non-inverting dari Op-amp

·         Pin4 (Vcc-): Pin ini terhubung ke ground jika tidak rel negatif

·         Pin6 (Output): output daya pin Op-amp

·         Pin7 (Vcc +): Pin ini terhubung ke + ve rail dari supply tegangan

·         Pin8 (NC): Tidak ada koneksi




g.       Resistor


Resistor merupakan komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya.

Spesifikasi:





h.      Motor DC

Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.

Konfigurasi pin:

 Pin 1 : Terminal 1

 Pin 2 : Terminal 2

        Spesifikasi Motor DC



i.      Lampu


Lampu adalah suatu perangkat yang dapat menghasilkan cahaya saat dialiri arus listrik.


         j.      Relay


Relay adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyambung dan memutuskan arus listrik dalam sebuah rangkaian. Karena fungsi relay tersebut, itulah mengapa komponen yang satu ini juga disebut sebagai saklar.

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:


Spesifikasi:




            k. IC NE555




      Pada dasarnya aplikasi utama IC NE555 ini digunakan sebagai Timer (Pewaktu) dengan operasi rangkaian monostable dan Pulse Generator (Pembangkit Pulsa) dengan operasi rangkaian astable. Selain itu, dapat juga digunakan sebagai Time Delay Generator dan Sequential Timing. NE555 yang mempunyai 8 pin (kaki) ini merupakan salah satu komponen elektronika yang cukup terkenal, sederhana, dan serba guna dengan ukurannya yang kurang dari 1/2 cm3 dan harganya di pasaran sangat murah
      Spesifikasi:

      Konfigurasi pin pada IC NE555 : 

      PIN Fungsi :

      1. Ground (0V) >> Ground adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negatif.

      2. Trigger >> Trigger adalah input negative dari lower komperator (komporator B) yang  menjaga  osilasi tegangan terendah kapasitor pada 1/3 VCC dan mengatur  RS flip-flop.

      3. Output >> Output adalah pin keluaran dari IC NE555. 

      4. Reset >> Reset adalah pin yang berfungsi untuk mereset latch didalam IC yang  akan berpengaruh untuk mereset kerja IC. Pin ini tersambung ke suatu gate  (gerbang) transistor bertipe PNP, jadi transistor akan aktif jika diberi  logika low. Biasanya pin ini langsung dihubungkan ke VCC agar tidak  terjadi reset. 

      5. Control Voltage >> Pin ini berfungsi untuk mengatur kestabilan tegangan  refrensi input negative (komparator A), pin ini bisa dibiarkan tergantung  (diabaikan), tetapi untuk menjamin kestabilan refrensi komporator A,  biasanya dihubungkan dengan kapasitor berorde sekitar 10nF ke pin ground. 

      6. Threshold >> Pin ini terhubung ke input positif (komporator A) yang akan  mereset RS flip-flop ketika tegangan pada pin ini mulai melebihi 2/3 VCC.

      7. Dischargep >> Pin ini terhubung ke open collector transistor internal (Tr) yang  emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi untuk  meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu.

      8. Vcc >> Pin ini untuk menerima supply DC voltage. Biasanya akan bekerja  optimal jika diberi 5V s/d 15V.


      Spesifikasi :




         l. Dioda
Berfungsi sebagai penyearah arus atau sering dijelaskan Diode adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah dan menghambat arus dari arah sebaliknya. Diode dapat disamakan sebagai fungsi katup di dalam bidang elektronika.
spesifikasi:

konfigurasi:

                            



 m.     MOC3023
    
Fungsi MOC3023. MOC3023 adalah sebuah komponen semi konduktor atau alat yang terdiri dari LED ( Ligh Emitting Diode ) dan Komponen yang sensitif terhadapat cahaya. Biasa nya digunakan untuk isolasi rangkaian satu ke rangkaian yang lain nya. MOC3023juga sering di kenal dengan nama Optical coupler dan opto isolator. 

Spesifikasi:
• Stabilitas IFT Yang Sangat Baik - Diode Pemancar IR Memiliki Degradasi Rendah
• Tegangan Pemblokiran Puncak
♦ 250 V, MOC301XM
♦ 400 V, MOC302XM
• Persetujuan Keamanan dan Peraturan
♦ UL1577, 4.170 VACRMS selama 1 Menit
♦ DIN EN / IEC60747−5−5
• Ini adalah Perangkat Bebas-Pb



Konfigurasi:

Grafik:



3. Dasar Teori[Kembali]
a.         Resistor



Resistor adalah komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor 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 (V = I.R ).

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

·         Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)

·         Gelang ke 5 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut.


Rumus:

 

b.         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. 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.

Rumus:

c.         Baterai


Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel.

Prinsip operasi

Baterai mengubah energi kimia langsung menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari sejumlah sel volta. Tiap sel terdiri dari 2 sel setengah yang terhubung seri melalui elektrolit konduktif yang berisi anion dan kation. Satu sel setengah termasuk elektrolit dan elektrode negatif, elektrode yang di mana anion berpindah; sel-setengah lainnya termasuk elektrolit dan elektrode positif di mana kation berpindah. Reaksi redoks akan mengisi ulang baterai. Kation akan tereduksi (elektron akan bertambah) di katode ketika pengisian, sedangkan anion akan teroksidasi (elektron hilang) di anode ketika pengisian. Ketika digunakan, proses ini dibalik. Elektrodanya tidak bersentuhan satu sama lain, tetapi terhubung via elektrolit. Beberapa sel menggunakan elektrolit yang berbeda untuk tiap sel setengah. Sebuah separator dapat membuat ion mengalir di antara sel-setengah dan bisa menghindari pencampuran elektrolit.

d.         Opamp


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.

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


Inverting Amplifier


 Rumus:


NonInverting


 Rumus:


Komparator


Rumus:


Adder


Rumus:


Bentuk Gelombang




e.          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.

f.         Motor DC

Motor listrik DC atau 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.

Prinsip Kerja Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah motor listrik DC, yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan rotor adalah bagian yang berputar, terdiri dari kumparan jangkar. Pada prinsipnya motor 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 sebaliknya. Karena kutub utara dan selatan kumparan bertemu maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

 


Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

g.         Lampu

          

 Lampu Listrik adalah suatu perangkat yang dapat menghasilkan cahaya saat dialiri arus listrik. Arus listrik  yang dimaksud ini dapat berasal tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik terpusat (Centrally Generated Electric Power) seperti PLN dan Genset ataupun tenaga listrik yang dihasilkan oleh Baterai dan  Aki.

            Jenis Jenis Lampu Listrik

Seiring dengan perkembangan Teknologi, Lampu Listrik juga telah mengalami berbagai perbaikan dan kemajuan. Teknologi Lampu Listrik bukan saja Lampu Pijar yang ditemukan oleh Thomas Alva Edison saja  namun sudah terdiri dari berbagai jenis dan Teknologi. Pada dasarnya, Lampu Listrik dapat dikategorikan dalam Tiga jenis yaitu Incandescent Lamp (Lampu Pijar), Gas-discharge Lamp (Lampu Lucutan Gas) dan Light Emitting Diode (Lampu LED).

            1. Lampu Pijar (Incandescent Lamp)

 Lampu Pijar atau disebut juga Incandescent Lamp adalah jenis lampu listrik yang menghasilkan cahaya dengan cara memanaskan Kawat Filamen di dalam bola kaca yang diisi dengan gas tertentu sepert nitrogen, argon, kripton  atau hidrogen. Kita dapat menemukan Lampu Pijar dalam berbagai pilihan Tegangan listrik yaitu Tegangan listrik yang berkisar dari 1,5V hingga 300V.

Lampu Pijar yang dapat bekerja pada Arus DC maupun Arus AC ini banyak digunakan di Lampu  Penerang Jalan, Lampu Rumah dan Kantor, Lampu Mobil, Lampu Flash dan juga Lampu Dekorasi. Pada umumnya Lampu Pijar hanya dapat bertahan sekitar 1000 jam dan memerlukan Energi listrik yang lebih banyak dibandingkan dengan jenis-jenis lampu lainnya.

            2. Lampu Lucutan Gas (Gas discharge Lamp)

 Lampu lucutan gas menghasilkan cahaya dengan mengirimkan lucutan elektris melalui gas yang terionisasi,misalnya pada plasma. Sifat lucutan gas sangat tergantung pada frekuensi atau modulasi arus listriknya. Biasanya, lampu lampu ini menggunakan gas mulia (argon, neon, kripton, dan xenon)  atau campuran dari gas-gas tersebut. Sebagian besar lampu-lampu ini juga mengandung bahan-bahan tambahan, seperti merkuri, natrium, dan/atau halida logam.

            3. Lampu LED (Light Emitting Diode)

Lampu LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

         h.       Sensor Hujan

    sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan  dalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari – hari. Dipasaran sensor ini dijual dalam bentuk module sehingga hanya perlu menyediakan kabel jumper untuk dihubungkan ke mikrokontroler atau Arduino. Prinsip kerja dari module sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik

 



Pada sensor hujan ini terdapat ic komparator yang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (on atau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan pula. Sehingga dapat dikoneksikan ke pin khusus Arduino yaitu Analog Digital Converter. Dengan singkat kata, sensor ini dapat digunakan untuk memantau kondisi ada tidaknya hujan di lingkungan luar yang dimana output dari sensor ini dapat berupa sinyal analog maupun sinyal digital.

Spesifikasi sensor hujan :

1.    Sensor ini bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5cm x 4cm berlapis nikel dan dengan kualitas tinggi pada kedua sisinya
2.      Pada lapisan module mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi
3.      Tegangan kerja masukan sensor 3.3V – 5V
4.      Menggunakan IC comparator LM393 yang stabil
5.      Output dari modul comparator dengan kualitas sinyal bagus lebih dari 15mA
6.      Dilengkapi lubang baut untuk instalasi dengan modul lainnya
7.      Terdapat potensiometer yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas sensor
8.      Terdapat 2 Output yaitu digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)
9.      Dimensi PCB yaitu 3.2 cm x 1.4 cm.

            i.         Sensor MQ-2

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 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.

 

Grafik Karakteristik Sensitivitas

 

Prinsip Kerja

 

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.

 

Sensor MQ-2 ini memiliki 6 buah masukan yang terdiri dari tiga buah power supply (Vcc) sebasar +5 volt untuk mengaktifkan heater dan sensor, Vss (Ground), dan pin keluaran dari sensor tersebut.



j. Diode



Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya. 

Berdasarkan Fungsi Dioda, Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya:
  1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
  2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
  3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
  4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
  5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.




        k. IC NE555

NE555 yang mempunyai 8 pin (kaki) ini merupakan salah satu komponen elektronika yang cukup terkenal, sederhana, dan serba guna dengan ukurannya yang kurang dari 1/2 cm3 dan harganya di pasaran sangat murah sekitar Rp. 2.000 s/d Rp. 5.000.

Pada dasarnya aplikasi utama IC NE555 ini digunakan sebagai Timer (Pewaktu) dengan operasi rangkaian monostable dan Pulse Generator (Pembangkit Pulsa) dengan operasi rangkaian astable. Selain itu, dapat juga digunakan sebagai Time Delay Generator dan Sequential Timing. 


  • Fungsi masing-masing kaki (pin) IC NE555
Gb. 1: Simbol IC NE555

PIN
KEGUNAAN
1
Ground (0V), adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negative
2
Trigger, input negative dari lower komparator (komparator B) yang menjaga osilasi tegangan terendah kapasitor pada 1/3 Vcc dan mengatur RS flip-flop
3
Output, pin keluaran dari IC 555.
4
Reset, adalah pin yang berfungsi untuk me reset latch didalam IC yang akan berpengaruh untuk me-reset kerja IC. Pin ini tersambung ke suatu gate (gerbang) transistor bertipe PNP, jadi transistor akan aktif jika diberi logika low. Biasanya pin ini langsung dihubungkan ke Vcc agar tidak terjadi reset
5
Control voltage, pin ini berfungsi untuk mengatur kestabilan tegangan referensi input negative (komparator A). pin ini bisa dibiarkan tergantung (diabaikan), tetapi untuk menjamin kestabilan referensi komparator A, biasanya dihubungkan dengan kapasitor berorde sekitar 10 nF ke pin ground
6
Threshold, pin ini terhubung ke input positif (komparator A) yang akan me-reset RS flip-flop ketika tegangan pada pin ini mulai melebihi 2/3 Vcc
7
Discharge, pin ini terhubung ke open collector transistor internal (Tr) yang emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi untuk meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu
8
Vcc, pin ini untuk menerima supply DC voltage. Biasanya akan bekerja optimal jika diberi 5V s/d 15V. Supply arusnya dapat dilihat di datasheet, yaitu sekitar 10mA s/d 15mA.



    Gb. 2: Skema Internal IC NE555
  • Skema Internal
      Pada diagram blok disamping, internal IC NE555 yang kecil ini terdiri dari: 2 buah komparator (Pembanding tegangan), 3 buah Resistor sebagai pembagi tengangan, 2 buah Transistor (dalam praktek dan analisis kerjanya, transistor yang terhubung pada pin 4 biasanya langsung dihubungkan ke Vcc), 1 buah Flip-flop S-R yang akan mengatur output pada keadaan logika tertentu, dan 1 buah inverter.


    Dengan melihat Gambar 2 dan Tabel diatas, secara umum cara kerja internal IC ini dapat dijelaskan bahwa, ketika pin 4 sebagai reset diberi tegangan 0V atau logika low (0), maka ouput pada pin 3 pasti akan berlogika low juga. Hanya ketika pin 4 (reset) yang diberi sinyal atau logika high (1), maka output NE555 ini akan berubah sesuai dengan tegangan threshold (pin 6) dan tegangan trigger (pin 2) yang diberikan.

    Ketika tegangan threshold pada pin 6 melebihi 2/3 dari supply voltage (Vcc) dan logika output pada pin 3 berlogika high (1), maka transistor internal (Tr) akan turn-on sehingga akan menurunkan tegangan threshold menjadi kurang dari 1/3 dari supply voltage. Selama interval waktu ini, output pada pin 3 akan berlogika low (0).

    Setelah itu, ketika sinyal input atau trigger pada pin 2 yang berlogika low (0) mulai berubah dan mencapai 1/3 dari Vcc, maka transistor internal (Tr) akan turn-off. Switching transistor yang turn-off ini akan menaikkan tegangan threshod sehingga output IC NE555 ini yang semula berlogika low (0) akan kembali berlogika high (1).

    Sebetulnya cara kerja dasar IC NE555 merupakan full kombinasi dan tidak terlepas dari semua komponen internalnya yang terdiri dari 3 buah resistor, 2 buah komparator, 2 buah transistor, 1 buah flip-flop dan 1 buah inverter, yang kesemuanya itu akan di bahas pada kesempatan lain. Sekaligus dengan rangkaian/komponen external yang mendukungnya.




       l.     MOC3023

    Seri MOC3023 adalah perangkat driver triac yang diisolasi secara optik. Perangkat ini berisi dioda pemancar inframerah GaA dan sakelar bilateral silikon yang diaktifkan cahaya, yang berfungsi seperti triac. Mereka dirancang untuk antarmuka antara kontrol elektronik dan triac daya untuk mengontrol beban resistif dan induktif untuk operasi 115/240 VAC.
    Prinsip kerja:

    Pada prinsipnya, Optocoupler dengan kombinasi LED-Phototransistor adalah Optocoupler yang terdiri dari sebuah komponen LED (Light Emitting Diode) yang memancarkan cahaya infra merah (IR LED) dan sebuah komponen semikonduktor yang peka terhadap cahaya (Phototransistor) sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi cahaya infra merah yang dipancarkan oleh IR LED. Untuk lebih jelas mengenai Prinsip kerja Optocoupler, silakan lihat rangkaian internal komponen Optocoupler dibawah ini :

    Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa Arus listrik yang mengalir melalui IR LED akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya Infra merahnya. Intensitas Cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir pada IR LED tersebut. Kelebihan Cahaya Infra Merah adalah pada ketahanannya yang lebih baik jika dibandingkan dengan Cahaya yang tampak. Cahaya Infra Merah tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.

    Cahaya Infra Merah yang dipancarkan tersebut akan dideteksi oleh Phototransistor dan menyebabkan terjadinya hubungan atau Switch ON pada Phototransistor. Prinsip kerja Phototransistor hampir sama dengan Transistor Bipolar biasa, yang membedakan adalah Terminal Basis (Base) Phototransistor merupakan penerima yang peka terhadap cahaya.



    4. Percobaan [kembali]
    •     Prosedur percobaan

    1.      Buka aplikasi proteus

    2.  Siapkan alat dan bahan pada library proteus pada rangkaian ini yaitu resistor, baterai, transistor NPN (BC547), ground, LED, motor DC, sensor MQ-2, diode, rain sensor, ic ne555 voltmeter dan Op-Amp 741.

    3.      Rangkai setiap komponen.

    4.      Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan.

    5.      Jalankan simulasi rangkaian.


    •   Rangkaian Simulasi
                A. Kondisi saat ada hujan tidak terdeteksi dan gas terdeteksi                


                 B. Kondisi saat ada hujan terdeteksi dan gas tidak terdeteksi

              C. Kondisi saat ada gas terdeteksi




         
    •    Prinsip Kerja:
    Pada saat flame sensor berlogika 1. Flame sensor akan mengeluarkan keluaran High apabila transduser pada sensor api tersebut mendeteksi adanya api disekitar. Ketika sensor tersebut mendeteksi adanya keberadaan api, maka sensor tersebut akan memberikan tegangan pada inputan kaki trigger(pin2) pada IC NE555, dimana akan berdampak pada logika keluaran pada pin Outputnya (pin3). Ketika IC NE555 mendapatkan tegangan reset maka IC tersebut akan bekerja dan akan mengeluarkan tegangan output yang dipengaruhi dari tegangan Trigger dan Treshold(pin6) nya, pada saat trigger HIGH(Sensor api mendeteksi api) maka akan tegangan Treshold akan mengalami pengurangan tegangan sampai 1/3 dari tegangan Vcc nya, pada fase inilah tegangan output(pin3) akan berlogikakan LOW dan berdampak pada base transistor yang terhubung dengannya.Karena base transistor tesebut tidak mendapatkan tegangan pada basenya, maka arus listrik pada emitor dan collectornya tidak terhubung danberdampak pada Relay yang menjadi OFF, sehingga Switch pada relay tetap berada di kanan dan Motor, Buzzer dan LED ON, dengan kata lain api akan tertangani secara automatic. Begitu sebaliknya ketika Flame sensor tidak mendeteksi adanya keberadaan api.

    Pada saat sensor MQ-2 berlogika 1. Ketika sensor api mendeteksi adanya keberadaan asap, maka sensor gas MQ-2 akan memberikan tegangan sinyal melalui tegangan outputnya dan akan memberikan tegangan pada base transistro yang terhubung dengannya, sehingga base tersebut akan mengalami bias positif dan arus lsitrik pada emitor tidak mengalir menuju collector, dan berdampak pada relay yang menjadi OFF, sehingga switch relay tersebut akan berpindah ke kiri dan menghubungkan Loop pada Motor, Buzzer dan LED, sehingga asap dapat tertangani secara automatic.


    • Video 




    • Download File