Pendeteksi Gempa dan Kebocoran Gas ( Sensor Vibrasi SW420 dan Sensor Gas MQ-2 )



 


1. Tujuan

    1. Mengetahui dan memahami sensor vibration SW420

    2. Mengetahui dan memahami sensor Gas MQ-2

  3. Mengaplikasikan sensor vibration SW420 dan sensor Gas MQ-2 pada rangkaian pendeteksi gempa dan kebocoran gas saat gempa


2. Alat dan Bahan

    2.1 Alat

a.  DC Voltmeter


 

DC Voltemeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan DC. 


b. Baterai


Baterai merupakan sebuah alat digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.


    2.2 Bahan

a. Resistor

 


Spesifikasi Resistor


 


b. Sensor Vibration SW420

Sensor Vibration adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah ke dalam sinyal listrik.

Konfigurasi Pin


Spesifikasi 



c. Sensor MQ2

 



Konfigurasi Pin



Spesifikasi Sensor MQ-2



Grafik Respon



d. Motor

   

   Digunakan sebagai output dari rangkaian.

Konfigurasi Pin

 

                                               

                                                Pin 1    : Terminal 1

                                                Pin 2    : Terminal 2

Spesifikasi




f. Relay



Konfigurasi Pin



 

Spesifikasi Relay



Datasheet Relay

 


g. Buzzer

    

  Buzzer berfungsi sebagi penghasil bunyi pada kondisi yang ditentukan.

Spesifikasi

 



h. Transistor NPN



   

Transistor merupakan alat semikonduktor yang digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal (switching), stablisasi tegangan dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda yaitu basis, kolektor, dan emitor.

Konfigurasi Pin


Spesifikasi



3. Dasar Teori

a. Resistor

 Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor disebut Ohm dilambangkan dengan simbol Omega (Ω).

Simbol Resistor 

 


 

Cara Menentukan Nilai Resistor

     a. Dengan Kode Warna

- Resistor dengan 4  cincin kode warna 

     Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4 menunjukan nilai toleransi resistor.

    - Resistor dengan 5 cincin kode warna
    Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5 menunjukan nilai toleransi resistor.

    - Resistor dengan 6 cincin warna
    Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6 menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang diijinkan untuk resistor tersebut.

    b. Dengan Kode Huruf Resistor 


Kode Huruf Untuk Nilai Resistansi :

· R, berarti x1 (Ohm)

· K, berarti x1000 (KOhm)

· M, berarti x 1000000 (MOhm)

    Kode Huruf Untuk Nilai Toleransi :

· F, untuk toleransi 1%

· G, untuk toleransi 2%

· J, untuk toleransi 5%

· K, untuk toleransi 10%

· M, untuk toleransi 20%

Rumus Menentukan Nilai Resitor
- Resistor Seri R(total) = R1+R2+ R(selanjut nya).

- Resistor Paralel R(total) = 1/R(total) = 1/R1 + 1/R2 + 1/R(seterusnya).

b. Sensor Vibration SW420

    Sensor vibrasi SW420 adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendteksi adanya getaran dan akan diubah ke sinyal listrik. cara kerja sensor ini dengan menggunakan satu buah pelampung logam yang akan bergetar di tabung yang berisi 2 elektroda ketika sensor menerima getaran. Terdapat 2 output digital (0 dan 1) dan analog output.

 

Karakteristik Sensor Vibrasi SW420

    - Tegangan operasi 3,3 V hinggan 5V DC

    - LED menunjukkan keluaran dan daya

    - Desain berbasis LM393

    - Mudah digunakan dengan mikrokontroler atau IC digital/analog normal

    - Dengan lubang baut untuk memudahkan pemasangan

     

Grafik Respon

 


 c. Sensor MQ2

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.

 d. Motor

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. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

 

 Prinsip Kerja Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan RotorStator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).

Pada prinsipnya motor listrik 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 kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet 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.

 f. 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

 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)

 g. Buzzer

Buzzer listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara.

Simbol 


Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi kisaran 1-5 KHz hingga 100 KHz untuk aplikasi ultrasound. Tegangan operasional buzzer yang umumnya berkisar 3-12 V.

   Cara Kerja Buzzer

    Tegangabn Listrik yang mengalir ke buzzer akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut akan diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh manusia.

 h. 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.

Karakteristik I/O




4. Percobaan

    4.1 Prosedur Percobaan

1. Buka aplikasi Proteus
2. Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan komponen Relay, Motor DC, Sensor vibration SW420, buzzer,sensor gas MQ2, Transistor NPN, Baterai, Resistor
3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
5. Jalankan simulasi rangkaian 


    4.2 Rangkaian Simulasi

 a. Rangkaian


b. Prinsip Kerja

    Vibration Sensor/sensor getar  merupakan sensor yang mendeteksi getaran dan mengubahnya ke dalam betuk sinyal listrik. Dimana cara kerja sensor ini adalah dengan menggunakan 1 buah pelampung logam yang akan bergetar didalam tabung yang berisi 2 elektroda ketika modul sensor menerima getaran / guncangan. Ketika logicstate bernilai 1, maka sensor akan mendeteksi getaran dan arus mengalir. Arus  mengalir dari vcc sensor ke Output sensor yang terhubung terhubung ke Resistor (R1) dan lalu menuju ke Transistor NPN. Terukur tegangan pada output sensor sebesa 4,83V dan dari kaki Vce transistor arus mengalir menuju relay yang menyebabkan motor dc berputar sedangkan kaki vee transistor akan mengalir ke ground. Terukur tegangan pada transistor sebesar 0,87V. Jika sensor berlogika 0 maka arus listrik tidak mengalir yang mana artinya sensor tidak mendeteksi geteran pada kasus ini yaitu gempa bumi.

    Selanjutnya jika setelah terjadi gempa apabila ada kebocoran gas maka sensor gas mq2 akan mendeteksinya. Jika sensor gas mq2 mendeteksi adanya kebocoran gas maka sensor akan berlogika 1 yang mana arus akan mengalir dari output sensor menuju R2 yang mana terukur tegangan output sensor sebesar 4.12V lalu arus akan masuk ke transistor NPN, terukur tegangan di transistor sebesar 0,87V. Kaki vce pada transistor akan mengalir ke relay sebesar 12V dan arus akan masuk kekutub negatif baterai lalu menuju buzzer sehingga buzzer berbunyi. Jika tidak terdeteksi kebocoran gas maka sensor akan berlogika 0.

 

    4.3 Video Simulasi

 



5. Download File


Rangkaian Proteus klik disini

Video Simulasi klik disini

HTML klik disini

Library Sensor Gas MQ2 klik disini

Library Sensor Vibration SW420 klik disini

Datasheet Sensor Vibration SW420 klik disini

Datasheet Sensor Gas MQ2 klik disini

Datasheet Resistor klik disini

Datasheet NPN Transistor klik disini

Datasheet Relay klik disini

Datasheet Motor klik disini

Datasheet Buzzer klik disini

Datasheet Baterai klik disini



Tidak ada komentar:

Posting Komentar