Tugas Besar (Kontrol Kebakaran Di Dapur)

Juni 04, 2022

Tugas Besar (Kontrol Kebakaran Di Dapur)

Kontrol Kebakaran Di Dapur

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan [Kembali]

Untuk menyelesaikan tugas matkul elektronika yang diberi oleh bapak Dr. Darwison,M.T.
Untuk mengetahui cara membuat rangkaian menggunakan op-amp, sensor ultrasonik, sensor api, sensor tekanan, dan sensor flex.

A. Alat

- Instrument

1. DC Voltmeter

DC Voltmeter adalah instrument / alat yang berfungsi untuk mengukur tegangan DC yang ada pada rangkaian dengan cara memparalelkan 2 kaki volt meter ( + & - ) kepada rangkaian / komponen yang ingin di cari tegangannya.

→ Spesifikasi Voltmeter:

→ Pinout voltmeter:

- Generator

1. Baterai

Baterai adalah sebuah komponen yang terdiri atas 2 sel elektrokimia yang berfungsi untuk mengubah energi kimia untuk kemudian diubah menjadi energi listrik.

Setiap baterai pasti memiliki dua kutub berbeda, yaitu kutub positif (katoda) dan negatif (anoda). Diantara keduanya, terdapat zat yang perannya mengalirkan listrik dari anoda menuju katoda yang disebut elektrolit.

Kutub positif ini adalah kutub yang energi potensial-nya lebih tinggi dari kutub negatif. Sementara kutub negatif adalah sumber elektron yang jika dihubungkan pada rangkaian eksternal, maka akan mengalirkan energi ke peralatan eksternal tersebut.

→ Spesifikasi Baterai:

Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v.
Output voltage: dc 1~35v.
Max. Input current: dc 14a.
Charging current: 0.1~10a.
Discharging current: 0.1~1.0a.
Ukuran: 126x115x49mm.
Berat: 460gr.

2. Power Suplai

Power suplai berfungsi sebagai pemberi tegangan pada rangkaian, yang memiliki spesifikasi, sebagai berikut:

Input voltage: 5V-12V.
Output voltage: 5V.
Output Current: MAX 3A.
Output power:15W.
conversion efficiency: 96%.

3. DC Generator

DC Generator berfungsi sebagai menyuplai tegangan DC pada rangkaian, yang memiliki spesifikasi, sebagai berikut:

Output voltage range: (- 15v) ~ (+ 15v).

DC Generator pada proteus sebenarnya memiliki tengangan jangkuan (- 10Gv) ~ (+ 10Gv) tetapi pada rangkaian ini kita menggunakan tegangan sebesar -15v ~ +15v.

B. Bahan

1. Resistor

   Secara sederhana, resistor merupakan komponen dasar yang ada pada sistem elektronika. Biasanya, resistor digunakan pada setiap rangkaian elektronik lantaran berfungsi sebagai pengatur dan juga pembatas jumlah arus listrik dalam suatu rangkaian.
   Sebenarnya, cara kerja resistor ini cukup simple, yakni dengan menghambat arus listrik yang mengalir dari salah satu ujung kutub ke ujung kutub yang lainnya. Proses menghambat arus listrik tersebut, biasanya dibarengi dengan nilai hambatan variatif sesuai dengan nilai hambatan yang tertera pada resistor.
  → Cara menentukan nilai dari resistor adalah sebagai berikut:
Tabel Warna Resistor
Contohnya:
Gelang / cincin ke - 1 : 100 Ω.
Gelang / cincin ke - 2 : 00 Ω.
Gelang / cincin ke - 3 : 5 Ω.
Gelang / cincin ke - 4 : 10⁵ Ω.
Gelang / cincin ke - 5 : ±10%.
Resistansi pada resistor = 105 × 10⁵ Ω (±10%) / = 10,5 ㏁ (±10%)
Dengan ±10% sebagai nilai dari toleransi dari resistor.

  → Spesifikasi Resistor:
2. Kapasitor

   Kondensator atau kapasitor adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik.
  → Cara menghitung kapasitor:
Untuk menghitung nilai kapasitor elektrolit nilainya telah tertera pada komponen
Untuk menghitung nilai kapasitor keramik, kertas, dan kapasitor non-polaritas lainnya adalah sebagai berikut:
Contoh:
Kode : 473Z
Nilai Kapasitor = 47 x 10³
Nilai Kapasitor = 47 x 1000
Nilai Kapasitor = 47.000pF atau 47nF atau 0,047µF
Huruf dibelakang angka menandakan Toleransi dari Nilai Kapasitor tersebut, Berikut adalah daftar Nilai Toleransinya :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G= 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%
  → Spesifikasi Kapasitor:
Bahan dielektrika : cairan elektrolit
Rentang nilai kapasitansi yang tersedia : 0,01uF hingga 10000uF
Rentang nilai tegangan kerja maksimal : 16 V sampai 450 V
Suhu maksimum : 105° C
Jenis : kapasitor polar
3. Dioda

  Dioda berfungsi sebagai penyearah dalam sebuah rangkaian dimana, dioda 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.
  → Spesifikasi Dioda:
4. Transistor
   Merupakan transistor NPN yang memiliki fungsi sebagai switch agar relay aktif yang membuat sebuah rangkaian loop pada motor ataupun komponen outpun lainnya.

  → Spesifikasi Transistor:
Bi-Polar Transistor.
DC Current Gain (hFE) is 800 maximum.
Continuous Collector current (IC) is 100mA.
Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V.
Base Current(IB) is 5mA maximum.

5. Op-Amp (LM741)

   Operational amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output. Prinsip kerja dari Op-Amp adalah membandingkan nilai kedua input (inverting dan non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka outnya tidak ada atau nol dan apabila terdapat perbedaan nilai input maka output akan ada.
→ Konfigurasi Pin Op-Amp:

→ Spesifikasi Op-Amp:

A. Komponen Input
1. Logic state

Logic state / logic gate atau bisa di sebut dengan gerbang logika, memiliki fungsi sebagai pengolahan input yang berupa bilangan biner (angka 1 dan 0) dengan menggunakan teori matematika Boolean yang dapat menghasilkan sebuah sinyal output dimana di gunakan sebagai kondisi sensor aktif.
→ Spesifikasi Logic state:

2. Sensor Ultrasonik
Sensor Ultrasonik adalah sensor yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu.

→ Spesifikasi sensor ultrasonik:

→ Pinout sensor ultrasonik:

3. Sensor Api

   Sensor api atau Flame sensor merupakan salah satu alat pendeteksi kebakaran melalui adanya nyala api yang tiba-tiba muncul. Besarnya nyala api yang terdeteksi adalah nyala api dengan panjang gelombang 760 nm sampai dengan 1.100 nm.
  Secara umum, prinsip kerja sensor api cukup sederhana, yaitu memanfaatkan sistem kerja metode optik. Optik yang mengandung ultraviolet, infrared, atau pencitraan visual api, dapat mendeteksi adanya percikan api sebagai tanda awal kebakaran. Jika telah terjadi reaksi percikan api yang cukup sering, maka akan terlihat emisi karbondioksida dan radiasi dari infrared.

→ Spesifikasi sensor api:

→ Pinout sensor api:

4. Sensor Flex

   Flex Sensor merupakan sensor yang dibangun dari elemen resistive carbon. Seperti pada variabel resistor, nilai resistansi flex sensor akan berubah sesuai dengan tekukan pada sensor. Semakin sensor tertekuk, maka nilai resistansinya semakin besar.
→ Spesifikasi sensor flex:

→ Pinout sensor flex:

5. Sensor Tekanan (MPX4115)

   Prinsip kerja dari sensor tekanan adalah Perubahan tekanan pada kantung menyebabkan perubahan posisi inti kumparan sehingga mengakibatkan perubahan induksi magnetik pada kumparan. Kumparan yang digunakan adalah kumparan CT (center tap), dengan demikian apabila inti mengalami pergeseran maka induktansi pada salah satu kumparan bertambah sementara induktansi pada kumparan yang lain berkurang. Kemudian pengubah sinyal berfungsi untuk mengubah induktansi magnetik yang timbul pada kumparan menjadi tegangan yang sebanding.

→ Pin sensor tekanan:

→ Spesifikasi sensor tekanan:

6. IC 555 Timer

IC timer 555 merupakan IC atau sirkuit terpadu (chip) yang digunakan dalam berbagai aplikasi pewaktuan, sumber pulsa gelombang, serta aplikasi osilator. IC ini dapat dimanfaatkan dalam rangkaian elektronika sebagai penunda waktu (Delay Timer), rangkaian flip-flop, dan osilator. Secara fisik IC 555 berbentuk DIP atau Dual inline Package dengan package 8 pin.

IC ini pertama kali dirancang dan dibuat pada tahun 1970 oleh Hans R. Camenzind yang merupakan seorang ahli elektronika yang berkebangsaan Swiss. Tetapi seiring dengan berkembangnya ilmu elektronika, untuk saat ini dapat ditemui dipasaran beberapa versi IC 555.Nama IC ini sebenarnya diambil dari 3 pcs resistor yang dipackage ke dalam 1 IC dengan besaran 5kΩ.

→ Spesifikasi IC 555:

Tegangan masukan / Catu daya : 4.5 ∼ 15 V
Besaran arus untuk 5 vdc : 3 ∼ 6 mA
Besaran arus untuk 15 vdc : 10 ∼ 15 mA
Maksimum output Arus : 200 mA
Daya : 600 mW
Suhu kerja antara : 0 to 70 °C

7. Potensiometer

Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Potensiometer juga biasanya di sebut sebagai resistor variabel dikarenakan kita dapat mengubah besaran dari resistansinya.

→ Spesifikasi Potensiometer:

→ Pinout potensiometer:

B. Komponen Output

1. 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).

Setelah mengetahui pengertian serta fungsi dari relay, anda juga harus mengetahui cara kerja atau prinsip kerja dari relay. Namun sebelumnya anda perlu mengetahui bahwa pada sebuah relay terdapat 4 bagian penting yaitu electromagnet (coil), Armature, Switch Contact Point (saklar) dan spring.

Kontak point relay terdiri dari 2 jenis yaitu:

Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada pada posisi close (tertutup).
Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berapa pada posisi open (terbuka).

Berdasarkan gambar diatas, iron core(besi) yang dililitkan oleh kumparan coil berfungsi untuk mengendalikan iron core tersebut. Ketika kumparan coil di berikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet sehingga akan menarik Armature berpindah posisi yang awalnya NC(tertutup) ke posisi NO(terbuka) sehingga menjadi saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi NO.

→ Spesifikasi Relay:

2. 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.

→ Spesifikasi Motor:

3. Ground

Definisi ground adalah sistem elektronika berarti titik referensi umum atau tegangan potensial sama dengan "Tegangan nol". Ground bersifat relatif, karena dapat memilih titik dimana saja dalam sirkuit untuk dijadikan ground untuk mereferensi semua tegangan dalam rangkaian.

Ground berfungsi untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik, ataupun kualitas komponen yang tidak standar. sistem grounding adalah memberikan perlindungan pada seluruh sistem.

3. Dasar Teori [Kembali]

1. Resistor

   Secara sederhana, resistor merupakan komponen dasar yang ada pada sistem elektronika. Biasanya, resistor digunakan pada setiap rangkaian elektronik lantaran berfungsi sebagai pengatur dan juga pembatas jumlah arus listrik dalam suatu rangkaian.
   Sebenarnya, cara kerja resistor ini cukup simple, yakni dengan menghambat arus listrik yang mengalir dari salah satu ujung kutub ke ujung kutub yang lainnya. Proses menghambat arus listrik tersebut, biasanya dibarengi dengan nilai hambatan variatif sesuai dengan nilai hambatan yang tertera pada resistor.
  → Cara menentukan nilai dari resistor adalah sebagai berikut:
Tabel Warna Resistor
Contohnya:
Gelang / cincin ke - 1 : 100 Ω.
Gelang / cincin ke - 2 : 00 Ω.
Gelang / cincin ke - 3 : 5 Ω.
Gelang / cincin ke - 4 : 10⁵ Ω.
Gelang / cincin ke - 5 : ±10%.
Resistansi pada resistor = 105 × 10⁵ Ω (±10%) / = 10,5 ㏁ (±10%)
Dengan ±10% sebagai nilai dari toleransi dari resistor.

  → Spesifikasi Resistor:

→ Paralel dan Seri resistor:

→ Grafik fungsi:

2. Kapasitor

Kondensator atau kapasitor adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik.

→ Cara menghitung kapasitor:

Untuk menghitung nilai kapasitor elektrolit nilainya telah tertera pada komponen

Untuk menghitung nilai kapasitor keramik, kertas, dan kapasitor non-polaritas lainnya adalah sebagai berikut:

Contoh:
Kode : 473Z
Nilai Kapasitor = 47 x 10³
Nilai Kapasitor = 47 x 1000
Nilai Kapasitor = 47.000pF atau 47nF atau 0,047µF
Huruf dibelakang angka menandakan Toleransi dari Nilai Kapasitor tersebut, Berikut adalah daftar Nilai Toleransinya :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G= 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%

→ Spesifikasi Kapasitor:

Bahan dielektrika : cairan elektrolit
Rentang nilai kapasitansi yang tersedia : 0,01uF hingga 10000uF
Rentang nilai tegangan kerja maksimal : 16 V sampai 450 V
Suhu maksimum : 105° C
Jenis : kapasitor polar

→ Paralel dan Seri Kapasitor:

→ Grafik Pengisian dan Pengosongan kapasitor:

3. Dioda

Dioda berfungsi sebagai penyearah dalam sebuah rangkaian dimana, dioda 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.

→ Spesifikasi Dioda:

→ Jenis Jenis Dioda:

→ Rumus arus zener:

→ Grafik Dioda:

4. Transistor

Merupakan transistor NPN yang memiliki fungsi sebagai switch agar relay aktif yang membuat sebuah rangkaian loop pada motor ataupun komponen outpun lainnya.

→ Spesifikasi Transistor:

Bi-Polar Transistor.
DC Current Gain (hFE) is 800 maximum.
Continuous Collector current (IC) is 100mA.
Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V.
Base Current(IB) is 5mA maximum.

→ Rumus Transistor:

→ Konfigurasi Transistor:

Konfigurasi Common Base (Basis Bersama)

Seperti namanya, yang dimaksud dengan Konfigurasi Common Base (CB) atau Basis Bersama adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”.

Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

Konfigurasi Common Collector (Kolektor Bersama)

Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan.

Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.

Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

Konfigurasi Common Emitter (Emitor Bersama)

Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output.

Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

5. Op-Amp (LM741)

Operational amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output. Prinsip kerja dari Op-Amp adalah membandingkan nilai kedua input (inverting dan non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka outnya tidak ada atau nol dan apabila terdapat perbedaan nilai input maka output akan ada.

→ Konfigurasi Pin Op-Amp:

Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu;

1. Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karenafeedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga.

2. Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehinggaarusinputke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehinggateganganinput sepenuhnya dapat dikuatkan.

3. Impedansi output sangat kecil (Zo <<). Impedansi output adalah sangat kecil sehingga teganganoutput stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkandenganZo <<.

Simbol Op-Amp seperti gambar berikut:

dimana,

V1 = tegangan input dari kaki non inverting.

V2 = tegangan input dari kaki inverting.

Vo = tegangan output.

→ Spesifikasi Op-Amp:

→ Grafik Kurva I/O:

6. Potensiometer

→ Spesifikasi Potensiometer:

→ Pinout potensiometer:

→ Prinsip Kerja Potensiometer:

Potensiometer / Potmeter terdiri dari kawat resistif panjang L yang terbuat dari magnum atau dengan konstantan dan baterai yang dikenal EMF V. Tegangan ini disebut sebagai tegangan sel driver (driver cell voltage).

Hubungkan kedua ujung kabel resistif L ke terminal baterai seperti yang ditunjukkan di bawah ini; mari kita asumsikan ini adalah pengaturan rangkaian primer. Satu terminal sel lain (yang EMF E-nya harus diukur) berada di salah satu ujung rangkaian primer dan ujung terminal sel lainnya terhubung ke titik mana pun pada kawat resistif melalui galvanometer G.

Sekarang, mari kita asumsikan susunan ini adalah sirkuit sekunder. Susunan potmeter seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Prinsip kerja dasar ini didasarkan pada fakta bahwa jatuhnya potensi di setiap bagian kawat berbanding lurus dengan panjang kawat, asalkan kawat memiliki area penampang yang seragam dan arus konstan mengalir melalui itu.

“Ketika tidak ada perbedaan potensial antara dua node ada arus listrik akan mengalir"

Sekarang kawat potmeter sebenarnya adalah kawat dengan resistivitas tinggi (ῥ) dengan luas penampang seragam A. Dengan demikian, di seluruh kawat, ia memiliki resistansi seragam.

Sekarang terminal potensiometer ini terhubung ke sel EMF V tinggi (mengabaikan resistansi internalnya) yang disebut sel driver atau sumber tegangan. Biarkan arus melalui potensiometer adalah I dan R adalah resistansi total potensiometer.

Kemudian oleh hukum Ohm V = IR

Kita tahu bahwa R = ῥL / A

Jadi, V = I ῥL / A

Karena ῥ dan A selalu konstan dan saat ini saya dijaga konstan oleh rheostat.

Jadi L ῥ / A = K (konstan)

Jadi, V = KL. Sekarang anggaplah sel E dari EMF yang lebih rendah dari sel driver ditempatkan di sirkuit seperti yang ditunjukkan di atas. Katakanlah ia memiliki EMF E. Sekarang di kawat potmeter katakan panjangnya x potensiometer telah menjadi E.

E = L ῥx / A = Kx

Ketika sel ini dimasukkan ke dalam sirkuit seperti yang ditunjukkan di atas dengan jokey yang terhubung ke panjang yang sesuai (x), tidak akan ada aliran arus melalui galvanometer karena ketika beda potensial sama dengan nol, tidak ada arus yang akan mengalir melaluinya.

Jadi galvanometer G menunjukkan deteksi nol. Maka panjang (x) disebut panjang dari titik nol. Sekarang dengan mengetahui konstanta K dan panjang x. Kami dapat menemukan EMF yang tidak diketahui.

E = L ῥx / A = Kx

Kedua, EMF dari dua sel juga dapat dibandingkan, biarkan sel pertama EMF E1 diberi titik nol pada panjang = L1 dan sel kedua EMF E2 menunjukkan titik nol panjang = L2

Kemudian, E1 / E2 = L1 / L2

→ Grafik Potensiometer:

7. Sensor Ultrasonik
Sensor Ultrasonik adalah sensor yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu.

→ Spesifikasi sensor ultrasonik:

→ Pin sensor ultrasonik:
VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.
Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.
Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.
GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.

→ Diagram sensor ultrasonik:

8. Sensor Api

   Sensor api atau Flame sensor merupakan salah satu alat pendeteksi kebakaran melalui adanya nyala api yang tiba-tiba muncul. Besarnya nyala api yang terdeteksi adalah nyala api dengan panjang gelombang 760 nm sampai dengan 1.100 nm.
  Secara umum, prinsip kerja sensor api cukup sederhana, yaitu memanfaatkan sistem kerja metode optik. Optik yang mengandung ultraviolet, infrared, atau pencitraan visual api, dapat mendeteksi adanya percikan api sebagai tanda awal kebakaran. Jika telah terjadi reaksi percikan api yang cukup sering, maka akan terlihat emisi karbondioksida dan radiasi dari infrared.

→ Spesifikasi sensor api:

→ Grafik sensor api:
Jadi dapat kita lihat semakin tinggi intensitas panas api yang di terima oleh sensor api maka semakin rendah resistansi yang di keluarkan oleh sensor api.

9. Sensor Flex

   Flex Sensor merupakan sensor yang dibangun dari elemen resistive carbon. Seperti pada variabel resistor, nilai resistansi flex sensor akan berubah sesuai dengan tekukan pada sensor. Semakin sensor tertekuk, maka nilai resistansinya semakin besar.
→ Spesifikasi sensor flex:

→ Grafik sensor flex:
Bisa dilihat pada grafik diatas bahwa semakin melengkung sensor flex maka akan semakin tinggi resistansi sensornya yang menyebabkan semakin tinggi pula tegangan yang keluar sesuai dengan hukum ohm.

10. Sensor Tekanan (MPX4115)

   Prinsip kerja dari sensor tekanan adalah Perubahan tekanan pada kantung menyebabkan perubahan posisi inti kumparan sehingga mengakibatkan perubahan induksi magnetik pada kumparan. Kumparan yang digunakan adalah kumparan CT (center tap), dengan demikian apabila inti mengalami pergeseran maka induktansi pada salah satu kumparan bertambah sementara induktansi pada kumparan yang lain berkurang. Kemudian pengubah sinyal berfungsi untuk mengubah induktansi magnetik yang timbul pada kumparan menjadi tegangan yang sebanding.

→ Pin sensor tekanan:

→ Spesifikasi sensor tekanan:

→ Grafik sensor tekanan:

Bisa di lihat pada grafik diatas bahwa semakin besar tekanan yang di baca oleh sensor semakin tinggi pula besaran tegangan yang di keluarkan / Vout.

11. IC 555 Timer

→ Spesifikasi IC 555:

Tegangan masukan / Catu daya : 4.5 ∼ 15 V
Besaran arus untuk 5 vdc : 3 ∼ 6 mA
Besaran arus untuk 15 vdc : 10 ∼ 15 mA
Maksimum output Arus : 200 mA
Daya : 600 mW
Suhu kerja antara : 0 to 70 °C

→ Diagram dan konfigurasi pin IC 555 Timer:

Diagram IC555

Pin 1: Terminal Ground

Semua tegangan yang diukur terkait dengan terminal Ground.

Pin 2: Terminal Trigger

      Pin pemicu digunakan untuk memberi makan (feed) input pemicu ketika IC 555 diatur sebagai multivibrator yang monostable. Pin ini adalah input pembalik dari pembanding dan bertanggung jawab untuk transisi flip-flop dari set to reset.

       Output dari timer tergantung pada amplitudo pulsa pemicu eksternal yang diterapkan pada pin ini. Pulsa negatif dengan level dc lebih besar dari Vcc/3 diterapkan pada terminal ini. Di tepi negatif, ketika pemicu melewati Vcc/3, output dari komparator yang lebih rendah menjadi tinggi dan komplemen dari Q menjadi nol.

       Dengan demikian output IC 555 mendapatkan tegangan tinggi, selain itu juga keadaan semu yang stabil.

Pin 3: Terminal Output

Output dari timer disediakan oleh pin terminal ini. Ada dua cara dimana suatu beban dapat dihubungkan ke terminal output. Salah satunya adalah dengan menghubungkan antara pin output (pin 3) dan pin ground (pin 1) atau antara pin 3 dan pin supply (pin 8).

Beban yang terhubung antara pin output dan ground supply disebut beban normal "normally on load" dan yang terhubung antara pin output dan ground disebut beban mati normal "normally off load".

Pin 4: Terminal Reset

Setiap kali IC timer disetel ulang atau dinonaktifkan, pulsa negatif diterapkan ke pin 4, dari hal inilah dinamakan terminal reset.

Output diatur ulang tanpa mempedulikan kondisi input. Ketika pin ini tidak digunakan untuk tujuan reset, pin ini harus terhubung ke +VCC untuk menghindari kemungkinan pemicu palsu.

Pin 5: Terminal Control Voltage

Tingkat ambang dan pemicu dikontrol menggunakan pin ini. Lebar pulsa dari bentuk gelombang output dapat ditentukan dengan menghubungkan POT atau membawa tegangan eksternal ke pin ini. Tegangan eksternal yang dipakai pada pin ini juga dapat digunakan untuk memodulasi bentuk gelombang output.

Dengan demikian, jumlah tegangan yang diterapkan di terminal ini akan memutuskan kapan komparator akan diaktifkan, disamping itu juga mengubah lebar pulsa output. Ketika pin ini tidak digunakan, pin tersebut harus di-bypass ke ground melalui 0,01 mikro Farad untuk menghindari masalah kebisingan.

Pin 6: Terminal Threshold

Ini adalah terminal input non-pembalik dari komparator 1, yang membandingkan tegangan yang dipakai ke terminal dengan tegangan referensi 2/3 Vcc.

Amplitudo tegangan yang diterapkan ke terminal ini bertanggung jawab untuk mengatur keadaan flip-flop. Ketika tegangan yang diterapkan di terminal ini lebih besar dari 2/3 Vcc, komparator atas berpindah ke +Vsat dan output akan diatur ulang.

Pin 7: Terminal Discharge

Pin ini terhubung secara internal ke kolektor transistor dan sebagian besar kapasitor terhubung antara terminal dan ground.

Terminal pin ini disebut terminal discharge (melepaskan) karena ketika transistor jenuh, kapasitor dilepaskan melalui transistor. Ketika transistor dalam mode cut-off, kapasitor mengisi daya dengan laju yang ditentukan oleh resistor eksternal dan kapasitornya.

Pin 8: Terminal Supply

Tegangan suplai dari +5 V sampai +18 V digunakan pada terminal ini yang mana terkait dengan Ground (pin 1).

4. Percobaan [Kembali]

A. Langkah percobaan

Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam membuat rangkaian tersebut.
Alat dan bahan yang digunakan adalah UltraSonic sensor, Flame sensor, Op-Amp, Resistor, IC555, Relay, Battery, dan Ground, dan sebagainya.
Rangkailah alat dan bahan tersebut seperti gambar di bawah ini.
Simulasikan pada software proteus 8.

B. Rangkaian simulasi dan Prinsip kerja

Gambar Rangkaian

Prinsip kerja:

Secara umum rangkaian ini merupakan rangkaian kontrol kebakaran di dapur di mana menggunakan sensor api dan sensor flex yang apabila salah satu mendeteksi api/kelengkungan maka akan mengaktifkan motor yang dimana motor disini merupakan sebuah sprinkler yang befungsi memadamkan api. Sensor tekanan yang akan mendeteksi perubahan tekanan yang di akibatkan oleh gas CO₂ , dimana apabila sensor ini telah memenuhi besarnya tekanan akan mengaktifkan motor berupa kipas yang berfungsi untuk mengeluarkan asap gas CO₂ dari dalam rumah, dan terakhir terdapat sensor ultrasonik yang dimana fungsinya untuk mendeteksi jarak manusia terhadap pintu keluar, dimana apabila manusia mendekati pintu akan mengaktifkan motor berupa pintu otomatis terbuka.

Kipas Otomatis

Disaat kebakaran terjadi gas CO₂ akan ada dan mengumpul pada langit langit dapur dimana disana terdapat sensor tekanan MPX4115 dimana diakibatkan gas tersebut membuat tegangan yang keluar dari sensor tekanan akan berubah disini apabila sensor tekanan mendeteksi lebih dari 50 dimana tegangan yang di keluarkannya adalah +1,89v. tegangan tersebut membuat sebuah arus yang mengalik ke kaki op-amp, diamana op-amp ini merupakan rangkaian detektor non-inverting Vref = positif. besarnya Vref = +1,85v, sesuai rumus detektor non-inverting Vo = Aol x (tegangan pada kaki noninverting - tegangan di kaki inverting). maka akan di dapatkan tegangan sebesar +11v diakibatkan besarnya Vsat = ±11v.

Dimana akan mengaliri arus ke kaki base transistor dan di dapatkan tegangan base-emitornya adalah +0,75v yang menandakan transistor aktif karena tegangannya > +0,6v. diakibatkan transistor aktif tegangan dari power suplai sebesar +5v akan diumpankan ke pada relay, dan di teruskan ke kaki kolektor transistor lalu diumumpankan ke kaki emitor lalu menuju ground yang menyebabkan relay bergeser kekiri dan membuat rangkaian loop membuat tegangan baterai diumpankan ke kipas dan membuat kipas bergerak.

Sprinkler Otomatis

Dengan adanya api membuat peralatan besi melengkung oleh sebabitu sensor flex diletakan pada peralatan besi di dapur, dengan adanya api/kelengkungan maka logik state pada test pin sensor dinyatakan 1, yang menyebabkan sensor mengeluarkan tegangan sama sama +5v lalu tegangan di umpankan pada op-amp, dimana op-amp merupakan rangkaian voltage followr dimana memiliki rumus Vo = Vin dikarenakan Acl/Aol = 1. maka tengan outputnya sebesar +5v lalu di umpankan ke kaki base transistor yang menyebabkan tegangan base-emitor = +0,77v dan mengaktifkan transisotr karena tegangannya > +0,6v.

Diakibatkan transistor aktif tegangan dari power suplai sebesar +5v akan diumpankan ke pada relay, dan di teruskan ke kaki kolektor transistor lalu diumumpankan ke kaki emitor lalu menuju ground yang menyebabkan relay bergeser kekiri dan membuat rangkaian loop membuat tegangan baterai diumpankan ke sprinkler dan membuat sprinkler bergerak.

Pintu Otomatis

Apabila didalam dapur berisi orang maka terdapat pintu otomatis menggunakan sensor ultrasonik, IC 555 Timer digunakan sebagai penyedia sinyal input pada kaki triger karena sesuai dengan diagram sensor ultrasonik pin triger harus mendapatkan sinyal input agar akhirnya menembakan suara ultrasonik lalu menciptakan tegangan output pada kaki echo yang akan menuju potensio sebagai pendeteksi berapa jarak manusia terhadap pintu.

Apabila manusia berada pada jarak < 3M maka tengan yang keluar dari potensio sebesar 3,82v yang akan di umpankan kepada kaki inverting op-amp, dimana op-amp merupanakn rangkaian detektor inverting Vref = positif dengan Vref = 3,85v sesuai dengan rumus detektor yang sama dengan detektor non-invrting Vref = positif membuat tegangan keluar dari op-amp sebesar +14v karena Vsat = ± 14v.

Dimana akan diumpankan kepada kaki base transistor yang membuat tegangan base - emitor = + 0,75v maka transistor dinyatakan aktif karena tegangannya > +0,6v. Diakibatkan transistor aktif tegangan dari power suplai sebesar +5v akan diumpankan ke pada relay, dan di teruskan ke kaki kolektor transistor lalu diumumpankan ke kaki emitor lalu menuju ground yang menyebabkan relay bergeser kekiri dan membuat rangkaian loop membuat tegangan baterai diumpankan ke pintu dan membuat pintu terbuka.

Video

5. File Download [Kembali]

᭒ HTML↠ klik disini

᭒ File Proteus ↠ klik disini

᭒ Video↠ klik disini

᭒ Library Proteus↠ klik disini

Datasheet:

᭒ Op-amp (LM741)↠ klik disini

᭒ Sensor tekanan(MPX4115)↠ klik disini

᭒ Sensor api↠ klik disini

᭒ Sensor Ultrasonik↠ klik disini

᭒ Sensor Flex↠ klik disini

᭒ IC555 Timer↠ klik disini

᭒ Resistor↠ klik disini

᭒ Transistor↠ klik disini

᭒ Relay↠ klik disini

᭒ Dioda↠ klik disini

᭒ Baterai↠ klik disini

᭒ Motor↠ klik disini

᭒ Potensio↠ klik disini

᭒ Kapasitor↠ klik disini

᭒ Voltmeter ↠ klik disini

Cari Blog Ini

Kuliah