Pembelajaran Kuliah: Tugas 5: Sensor Kimia

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Prinsip Kerja Rangkaian

5. Rangkaian

6. Video Simulasi

7. Link Download

Sensor Pendeteksi Asap dan Maling (MQ-4 dan LDR)

1. Tujuan [KEMBALI]

a. Mampu menjelaskan prinsip kerja rangkaian sensor asap atau sensor gas

b. Mampu menjelaskan prinsip kerja rangkaian sensor LDR

2. Alat dan Bahan [KEMBALI]

· Alat

1. Voltmeter

Voltmeter DC yaitu alat ukur biasa digunakan untuk mengukur tegangan DC dengan cara mengukur beda potensial dari tegangan DC antara 2 titik suatu beban listrik atau rangkaian elektronika. Penambah sebuah tahanan seri atau pengali (multiplier), mengubah gerakan d’arsonval menjadi sebuah voltmeter arus searah.

· Bahan

1. Resistor

Resistor berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika. Cara menghitung nilai dari resistor yaitu dengan melihat warna pita dari resistor tersebut. Umumnya resistor memiliki 4 sampai 6 pita.

2. MQ-4 Sensor

MQ-4 berfungsi sebagai sensor pendeteksi ada atau tidak adanya gas

3. LDR

LDR berfungsi sebagai sebuah sensor cahaya dalam berbagai macam rangkaian elektronika.

4. Battery

Baterai adalah alat elektronik yang berfungsi menyediakan arus listrik dengan menyimpan energi potensi listrik dalam bentuk sel elektrokimia (sel volta). Ketika kutub posittif dan negatif baterai di hubungkan, potensi listrik kedua kutub akan menyebabkan arus listrik mengalir

5. Logicstate

Perangkat elektronik yang akan membuat keputusan logis berdasarkan berbagai kombinasi sinyal inputnya. Mungkin memiliki lebih dari satu input tetapi hanya memiliki satu keluaran digital.

6. Speaker

Speaker adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm.

7. Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).

8. Motor

Motor berfungsi sebagai penggerak pompa.

9. Ground

Ground berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.

10. Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

3. Dasar Teori [KEMBALI]

a. Sensor LDR

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.

Umumnya Sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm pada saat dalam kondisi sedikit cahaya (gelap), dan akan menurun menjadi 500 Ohm pada kondisi terkena banyak cahaya.

Fungsi Sensor LDR

LDR berfungsi sebagai sebuah sensor cahaya dalam berbagai macam rangkaian elektronika seperti saklar otomatis berdasarkan cahaya yang jika sensor terkena cahaya maka arus listrik akan mengalir(ON) dan sebaliknya jika sensor dalam kondisi minim cahaya(gelap) maka aliran listrik akan terhambat(OFF). LDR juga sering digunakan sebagai sensor lampu penerang jalan otomatis, lampu kamar tidur, alarm, rangkaian anti maling otomatis menggunakan laser, sutter kamera otomatis, dan masih banyak lagi yang lainnya.

Cara Kerja Sensor LDR

Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar.

Adapun spesifikasi atau karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :

Tegangan maksimum (DC): 150V

Konsumsi arus maksimum: 100mW

Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ

Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)

Waktu Respon Sensor: 20ms – 30ms

Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius

b. Sensor MQ-4

Material sensitif dari sensor gas ini terbuat dari bahan semikonduktor SnO2 yang memiliki konduktivitas lebih rendah ketika berada pada medium udara bersih. Ketika gas target terdeteksi (metan) konduktivitas sensor akan meningkat sebanding dengan peningkatan konsentrasi gas polutan. Spesifikasi dari sensor MQ-4 adalah sebagai berikut (ATMEL, 2012):

1. Mampu mendeteksi konsentrasi gas metan dengan jangkauan pengukuran 300 ppm – 10.000 ppm.

2. Mampu bekerja pada rentang temperatur -10°C - 50°C.

3. Memiliki tegangan sirkuit dan tegangan pemanas 5 VDC dengan konsumsi daya kurang dari 900 mW.

4. Memiliki hambatan pemanas 31 Ω ± 3Ω (pada temperatur ruangan).

5. Memiliki kondisi deteksi standar pada temperatur 20°C ± 2°C dan kelembaban relatif 65% ± 5%.

6. Memiliki keluaran data analog berupa perubahan tegangan listrik sensor.

4. Prosedur [KEMBALI]

Prosedur percobaan:

Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan dalam percobaan
Baca setiap datasheet program
Pasangkan semua kompenen didalam rangkaian percobaan
Beri tegangan pada rangkaian
Atur posisi ground
Jalankan rangkaian

Prinsip Kerja Rangkaian:

· Prinsip kerja rangkaian sensor asap.

Digunakan sebagai pendeteksi asap dari percikan api

Pada rangkaian digunakan logicstate sebagai logika apakah sensor mendeteksi asap atau tidak. Jika sensor mendeteksi adanya asap dengan logicstate berlogika 1, maka arus dari power akan mengalir ke LED D1 dan ke basis transistor Q1. Mengakibatkan LED D1 hidup dan transistor Q1 aktif. Dengan aktifnya transistor Q1, maka arus dari power dengan tegangan positif 15 akan mengalir melalui relay, menuju kolektor dan emitor transistor dan kearah ground. Akibatnya relay menjadi aktif dan membuat rangkaian loop terhubung dan mengaktifkan motor. Disini motor digunakan sebagai mesin pompa air. Jika sensor tidak mendeteksi adanya asap, maka tidak ada arus yang mengalir dari power ke LED dan transistor. Menyebabkan transistor off yang relay juga off. Karena relay off maka rangkaian loop tidak terhubung dan motor tidak aktif.

· Prinsip kerja rangkaian sensor ldr

Pada rangkaian sensor LDR ini digunakan sinar laser yang mengarah ke sensor LDR. Ketika cahaya laser mengenai sensor LDR maka resistansi sensor LDR akan menurun dan menyebabkan arus mengalir melalui sensor LDR menuju resistor dan basis transistor. Menyebabkan transistor off dan relay juga off. Karena relay off maka rangkaian loop terputus sehingga speaker dan LED tidak hidup. Ketika ada seseorang yang melewati lintasan cahaya laser yang mengarah ke sensor LDR, maka tidak ada cahaya yang mempengaruhi sensor LDR yang menyebabkan resistansi sensor LDR tinggi. Tingginya resistansi sensor LDR menyebabkan tidak ada arus yang mengalir ke resistor dan basis transistor. Akibatnya transistor menjadi off dan menyebabkan relay juga off karena tidak ada arus yang mengalir melewati relay. Karena relay off maka rangkaian loop terhubung dan mengaktifkan speaker yang sebagai alarm kebakaran serta LED.

5. Rangkaian [KEMBALI]