BLOG KULIAH

Aplikasi Rangkaian Simulasi Pendeteksi Kebocoran Gas dengan Sensor MQ-2

DAFTAR ISI

1. Tujuan

Tujuan pengaplikasian rangkaian simulasi pendeteksi kebocoran gas dengan sensor MQ-2 adalah untuk mengetahui dan memahami sensor MQ-2, dapat menjelaskan cara kerja sensor MQ-2, serta mampu mengaplikasikan sensor MQ-2 pada rangkaian simulasi.

2. Alat dan Bahan

a. Alat

1. Power Supply

Power Supply adalah perangkat keras yang berfungsi untuk menyuplai tegangan langsung ke komponen dalam casing yang membutuhkan tegangan.

2. Battery 9V

Battery ini berfungsi sebagai sumber daya listrik yang akan digunakan dalam simulasi ini.

3. Grounding

Grounding berfungsi untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.

b. Bahan

1. Transistor NPN BC547

- Spesifikasi

* Transistor Type : NPN

* Voltage – Collector Emitter Breakdown (Max) : 45 V

* Current- Collector (Ic) (Max) : 100mA

* Power – Max : 625 mW

* DC Current Gain (hFE) (Min) @ Ic, Vce : 110 @ 2mA, 5V

* Vce Saturation (Max) @ Ib Ic : 300mV, @ 5mA, 100mA

* Frequency – Transition : 300MHz

* Current- Collector Cutoff (Max) : -

* Mounting Type : Through Hole

* Package / Case : TO-226-3, TO-92-3 (TO-226AA) Formed Leads

* Packaging : Tape & Box (TB

* Lead Free Status : Lead Free

* RoHs Status : RoHs Compliant

- Konfigurasi Pin

* Emitter

* Base

* Colector

2. Resistor 220 ohm

- Spesifikasi

* Resistance (Ohms) : 220 V

* Power (Watts) : 0,25 W, ¼ W

* Tolerance : ± 5%

* Packaging : Bulk

* Composition : Carbon Film

* Temperature Coefficient : 350ppm/°C

* Lead Free Status : Lead Free

* RoHS Status : RoHs Complient

3. LM7805

- Spesifikasi

* Output Current up to 1A

* Output Voltages of 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18, 24

* Thermal Overload Protection

* Short Circuit Protection

* Output Transistor Safe Operating Area Protection

- Konfigurasi Pin

* Input : Berfungsi sebagai input tegangan (7V-35V). Pin 1 adalah Pin INPUT. Tegangan positif yang tidak diregulasi diberikan sebagai input ke pin ini.

* Ground : Berfungsi sebagai ground (0V). Pin 2 adalah Pin GROUND. Biasa untuk Input dan Output.

* Output : Berfungsi sebagai pengatur output (4.8V-5.2V). Pin 3 adalah Pin OUTPUT. Output yang diatur 5V diambil pada pin IC ini.

4. Sensor MQ-2

- Spesifikasi

* Operating Voltage is +5V

* Can be used to Measure or detect LPG, Alcohol, Propane, Hydrogen, CO and even methane

* Analog output voltage: 0V to 5V

* Digital Output Voltage: 0V or 5V (TTL Logic)

* Preheat duration 20 seconds

* Can be used as a Digital or analog sensor

* The Sensitivity of Digital pin can be varied using the potentiometer

- Konfigurasi Pin

* Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.

* Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.

* Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.

* Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.

- Grafik Respon Sensitifitas Sensor Gas MQ-2

5. Relay 5V

- Spesifikasi

* Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC

* Trigger Current (Nominal current) : 70mA

* Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC

* Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC

* Compact 5-pin configuration with plastic moulding

* Operating time: 10msec Release time: 5msec

* Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)

- Konfigurasi Pin

* Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

* Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.

* Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.

* Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.

* Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.

6. Buzzer

- Spesifikasi

* Rated Voltage: 6V DC.

* Operating Voltage: 4-8V DC.

* Rated current: <30mA.

* Sound Type: Continuous Beep.

* Resonant Frequency: ~2300 Hz.

* Small and neat sealed package.

* Breadboard and Perf board friendly.

- Konfigurasi Pin

* Positive : Identified by (+) symbol or longer terminal lead. Can be powered by 6V DC.

* Nefative : Identified by short terminal lead. Typically connected to the ground of the circuit.

3. Dasar Teori

Kami mengambil aplikasi rangkaian tersebut berdasarkan gambar pada bab 1 halaman 26, berikut gambar yang diambil :

1. Transistor

Transistor merupakan salah satu komponen elektronika yang banyak sekali dipakai di dunia industri. Transistor yang umum dipakai memiliki 3 (tiga) metode kerja yaitu :

a.Cut Off adalah kondisi dimana transistor tidak mengalirkan arus listrik.

b.Saturasi adalah kondisi dimana transistor tepat mengalirkan arus listrik.

c.Aktif adalah kondisi dimana transistor bisa disebut sebagai penguat.

Dari 3 metode kerja pada transistor tersebut, dapat dijelaskan juga pada gambar yang merupakan karakteristik transistor.

Dari gambar, dapat dijelaskan kembali bahwa parameter – parameter pada transistor yaitu dapat dilihat pada penjelasan di bawah:

Jenis Nomor : Jumlah jenis perangkat merupakan nomor bagian individu yang diberikan ke perangkat. Nomor perangkat biasanya sesuai dengan JEDEC (Amerika) atau Pro-Elektron (Eropa). Ada juga sistem standar Jepang untuk penomoran pada transistor.

Kasus : Memeriksa sambungan pin karena pin-pin tersebut tidak selalu standar. Beberapa jenis transistor mungkin memiliki sambungan pin dengan format EBC, sedangkan kadang-kadang sambungan pin dengan format ECB, dan ini dapat menyebabkan kebingungan dalam beberapa kasus.

Bahan : Bahan yang digunakan untuk suatu perangkat sangat penting karena mempengaruhi persimpangan bias maju dan karakteristik lainnya. Bahan yang paling umum digunakan untuk transistor bipolar adalah silikon dan germanium.

Polaritas : Polaritas pada perangkat sangat penting karena mendefinisikan polaritas bias dan pengoperasian pada perangkat. Dua tipe NPN dan PNP. NPN adalah jenis yang paling umum. Kedua tipe ini memiliki kecepatan yang lebih tinggi sebagai elektron. Ketika berjalan dalam konfigurasi emitorumum, sirkuit NPN akan menggunakan tegangan rel positif dan garis umum negatif, transistor PNP akan membutuhkan rel negatif dan tegangan umum positif.

VCEO : Tegangan kolektor emiter dan bias terbuka.

VCBO : Tegangan kolektor bias dan emiter terbuka.

VEBO : Tegangan emiter bias dan kolektor terbuka.

IC : Arus kolektor.

ICM : Arus puncak kolektor.

IBM : Arus puncak bias.

PTOT : Disipasi daya total-ini biasanya untuk suhu sekitar25oC. Ini adalah nilai maksimum dari daya yang didapat dengan aman.

ICBO : Arus cut off kolektor bias.

IEBO : Arus cut off emiter bias.

hFE : Peningkatan arus.

VCEsat : Tegangan saturasi kolektor emiter.

VBEsat : Tegangan saturasi bias emiter.

Cc : Kapasitas kolektor.

Ce : Kapasitas emiter.

Secara fungsinya transistor dapat berfungsi sebagai saklar, kondisi ini setara dengan kondisi transistor pada saat saturasi dan fungsi lain dari transistor adalah sebagai penguat sinyal yakni sama dengan kondisi transistor pada saat transistor dalam keadaan mode kerja aktif.

( Simbol Transistor)

Transistor BC547 merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor dc.

2. Resistor

Resistor adalah komponen elektronik yang digunakan untuk membatasi aliran arus listrik. Besarnya nilai tahanan dinyatakan dengan satuan ohm dilambangkan dengan Ω. Nilai tahanan resistor dilambangkan dengan rangkaian warna yang terdapat pada badan resistor. Bentuk dan simbol resistor dapat dilihat pada gambar dan kode warna resistor dapat dilihat pada table.

(Simbol Resistor)

3. LM7805

(Simbol LM7805)

LM7805 adalah regulator tegangan DC positif yang hanya memiliki 3 terminal, yaitu tegangan input, ground, tegangan output. Meskipun LM7805 diutamakan dirancang untuk keluaran tegangan tetap (5V), akan tetapi ada kemungkinan jika menggunakan komponen eksternal untuk mendapatkan tegangan output DC: 5V, 6V, 8V, 9V, 10V, 12V, 15V, 18V, 20V , 24V. Fitur Umum:

* Sampai sekarang untuk output 1A

* Output Tegangan dari 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, hingga 24V

* Melindungi suhu yang berlebih

* Melindungi sirkuit pendek

* Output Transistor melindungi operasi pada daerah yang dilindungi

7805 adalah regulator tegangan tiga-terminal positif. Dengan heatsinking memadai, dapat memberikan lebih dari 0.5A arus keluaran. Aplikasi yang umum akan mencakup lokal (on-card) regulator yang dapat menghilangkan kebisingan dan kinerja yang rusak terkait dengan satu-titik regulasi.

7805 regulator berasal dari keluarga 78xx, terdapat rangkaian regulator tegangan linier yang tetap terintegrasi. Keluarga 78xx adalah pilihan yang sangat populer untuk banyak sirkuit elektronik yang membutuhkan catu daya yang diatur, karena relatif mudah penggunaan dan murah. Ketika menentukan individu IC dalam keluarga 78xx ini, xx diganti dengan angka dua digit, yang menunjukkan tegangan output perangkat tertentu dirancang untuk memberikan. Garis 78xx adalah regulator tegangan positif, yang berarti bahwa mereka dirancang untuk menghasilkan tegangan yang relatif positif untuk kesamaan. Ada garis terkait perangkat 79xx yang melengkapi regulator tegangan negatif. 79xx 78xx dan IC dapat digunakan dalam kombinasi untuk menyediakan pasokan tegangan positif dan negatif dalam sirkuit yang sama, jika perlu. Seri 7805 memiliki beberapa kelebihan dibandingkan regulator tegangan lain:

* IC seri 7805 tidak memerlukan komponen tambahan untuk menyediakan sumber pengaturan konstan, mudah untuk digunakan, serta ekonomis, dan juga menggunakan sirkuit board yang efisien dan nyata. Sebaliknya, kebanyakan regulator tegangan lain memerlukan beberapa komponen tambahan untuk mengatur level tegangan keluaran dan untuk membantu dalam proses regulasi. Beberapa desain lain (seperti switching power supply) tidak hanya memerlukan sejumlah komponen besar, tetapi juga teknik keahlian yang besar untuk menerapkannya dengan benar.

* IC seri 7805 memiliki perlindungan body pada circuit yang memiliki banyak power. IC seri 7805 juga memiliki perlindungan terhadap panas dan sirkuit pendek, membuat IC ini cukup kuat dalam sebagian besar aplikasi. Dalam beberapa kasus, pada pembatas arus fitur dari perangkat 7805 dapat memberikan perlindungan tidak hanya untuk 7805 sendiri, tetapi juga untuk bagian lain dari dalam sirkuit yang digunakan, juga mampu mencegah komponen lain dari kerusakan.

4. Sensor MQ-2

(Simbol Sensor MQ-2)

Sensor MQ-2 adalah salah satu sensor yang sensitif terhadap asap rokok.Bahan utama sensorini adalah SnO2 dengan konduktifitas rendah pada udara bersih. Jika terdapat kebocoran gas konduktifitas sensor menjadi lebih tinggi, setiap kenaikan konsentrasi gas maka konduktifitas sensor juga naik. MQ-2sensitif terhadap gas LPG, Propana, Hidrogen, Karbon Monoksida, Metana dan Alkohol serta gas mudah terbakar di udara lainnya. Sensor MQ-2 terdapat 2 masukan tegangan yakni VH dan VC. VH digunakan untuk tegangan pada pemanas (Heater) internal dan Vc merupakan tegangan sumber. Catu daya yang dibutuhkan pada sensor MQ-2 adalah Vc <24V DC dan VH= 5V ±0.2V tegangan AC atau DC. Sensor gas dan asap ini mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari -20 sampai 50 ° C dan mengkonsumsi kurang dari 150 mA pada 5V. Internal sensor dalam hal ini terdapat 6 buah pin :

1. Dua pin digunakan untuk sistem pemanas dalam tabung.

2. Empat pin yg lain digunakan untuk memberikan masukan atau mengambil output .

Konfigurasi Sensor MQ-2. 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 = 5V DC. 4. Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.

5. Relay

(Simbol Relay)

Relay adalah saklar elektro-magnetik yang menggunakan tegangan DC rendah untuk menghidupkan dan mematikan suatu alat atau sistem yang terhubung dengan tegangan DC yang tinggi atau tegangan AC. Susunan relay yang paling sederhana terdiri atas kumparan kawat penghantar yang dugulung pada inti besi. Susunan kontak relay, secara umum terdiri dari :

* Normally Open (NO) : posisi saklar berada pada keadaan terbuka saat relay dalam keadaan tidak dialiri arus.

* Normally Close (NC) : posisi saklar berada pada keadaan tertutup saat relay dalam keadaan tidak dialiri arus.

Berdasarkan pada prinsip dasar cara kerjanya, relay dapat bekerja karena adanya medan magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat kumparan diberikan tegangan sebesar tegangan kerja relay maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika tegangan pada kumparan dimatikan maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik saklar ke kontak NC.

6. Grounding

(Simbol Ground)

Grounding atau pertanahan adalah bagian dari peralatan listrik rumah. Namun kebanyakan dari masyarakat Indonesia sudah terbiasa menyebut pertanahan atau gruonding ini dengan kata arde. Grounding atau arde pada instalasi listrik berguna sebagai pencegah terjadinya kontak antara makhluk hidup dengan tegangan listrik yang terekspos akibat terjadi kegagalan isolasi. Grounding dalam rumah terpasang dengan dua macam, yaitu untuk instalasi listrik rumah dan instalasi penangkal petir.

7. Battery

(Simbol Battery)

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

8. Buzzer

(Simbol Buzzer)

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loudspeaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan 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. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

4. Percobaan (Proteus)

a. Prosedur Percobaan

1. Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan dengan mengambil dari library proteus

2. Posisikan semua alat dan bahan seperti pada gambar berikut

3. Selanjutnya, ubah nilai resitor dengan hambatn 220 ohm, relay dengan 5 v, Baterai dengan tegangan 9 v.

4. Setelah dirubah, hubungkan semua rangkaian dengan tepat dan benar

5. Setelah semua terangkai dengan benar, maka cobalah untuk menjalankannya dengan mengubah logic state menjadi berlogika 1.

6. Jika rangkaian benar, maka rangkaian tersebut dapat dijalankan.

b. Rangkaian Simulasi

* Foto Rangkaian

Gambar Rangkaian ketika Sensor Gas MQ-2 tidak mendeteksi adanya gas (berlogika 0)

Gambar Rangkaian ketika Sensor Gas MQ2 mendeteksi adanya gas (berlogika 1)

* Prinsip Kerja

Sumber tegangan 9 Volt dari battery akan masuk ke 1 (input) LM7805. Kemudian LM7805 menurunkan tegangan dan menjadikannya output tegangan stabil sebesar 5 Volt .Setelah itu output 5 Volt ini akan menghasilkan arus yang mengalir ke relay dan ke kaki kolektor transistor Q1 dan Q2. Apabila sensor mendeteksi adanya gas maka sensor akan menghasilkan output berupa tegangan 5 volt, dan arus akan mengalir ke kaki basis Q1, dengan adanya arus yang mengalir di kolektor Q1 dan basis Q1 maka arus akan diteruskan ke emiter Q1. Arus dari emiter Q1 menjadi arus yang mengalir di basis Q2, dengan adanya arus yang mengalir di kolektor Q2 dan basis Q2, arus diteruskan ke emiter Q2 yang menyebabkan relay aktif sehingga buzzer menyala.

BLOG KULIAH

Kamis, 24 September 2020

Aplikasi Rangkaian Simulasi Pendeteksi Kebocoran Gas dengan Sensor MQ-2

Tidak ada komentar:

Posting Komentar