Tugas 3 Sensor Gas

MENDETEKSI KEBOCORAN GAS DENGAN SENSOR GAS

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

Daftar Isi

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Gambar Rangkaian

6. Prinsip Rangkaian

7. Video Simulasi 

8. Link Download

 

 

A. Tujuan(back)

 

1. Memenuhi tugas mata kuliah kimia dasar

2. Mengetahui proses pembuatan sensor gas menggunakan proteus

3. Dapat membuat simulasi rangkaian sensor gas

4. Dapat menerapkan rangkaian sensor gas dalam kehidupan sehari-hari

 

B. Alat dan Bahan(back)

a. Alat

 

1. Baterai 9 Volt atau Power Supply

 

 

Baterai atau Power Supply bertujuan untuk memberikan tenaga listrik ke rangkaian agar rangkaian dapat hidup dengan baik.

 

b. Bahan

 1. Relay

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.

2. Transistor

Spesifikasi :

- Bi-Polar NPN Transistor

- DC Current Gain (hFE) is 800 maximum

- Continuous Collector current (IC) is 500mA

- Emitter Base Voltage (VBE) is 5V

- Base Current(IB) is 5mA maximum

- Available in To-92 Package

Konfigurasi Pin :

Pin 1 : Collector

Pin 2 : Base

Pin 3 : Emitter

3.  Alternator(AC)

Spesifikasi :

- Body material Cast Aluminum

- Weight w/o pulley 5.6 kg

- Max. rotations 13,000 x 1/min

- Moment of inertia 26 kg*cm2

- Outer diameter w/o screw 156 mm

- Length w/o pulley 172 mm

- Battery B+ connection M8

- Tightening torque at B+ 15 Nm 

4. Sensor Gas Arduino MQ-2

Spesifikasi sensor MQ-2:

Catu daya pemanas : 5V AC/DC

Catu daya rangkaian : 5VDC

Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen

 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 Sensor MQ-2

MQ-2 Pinout

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 :

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.

 

5. LED

 

Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah menurut warna yang dihasilkan:

1. Infra merah : 1,6 V
2. Merah : 1,8 V – 2,1 V
3. Oranye : 2,2 V
4. Kuning : 2,4 V
5. Hijau : 2,6 V
6. Biru : 3,0 V – 3,5 V
7. Putih : 3,0 – 3,6 V
8. Ultraviolet : 3,5 V

6. Resistor

                                      

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        

C. Dasar Teori(back)

 

- 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). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Grafik

- TRANSISTOR

        Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator dan lain sebagainya. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak ditemukan dalam rangkaian-rangkaian elektronika. Boleh dikatakan bahwa hampir semua perangkat elektronik menggunakan Transistor untuk berbagai kebutuhan dalam rangkaiannya. 

                                   

    Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.

        Terminal transistor memerlukan tegangan DC tetap untuk beroperasi di daerah yang diinginkan dari kurva karakteristiknya. Ini dikenal sebagai biasing. Untuk aplikasi amplifikasi, transistor bias sehingga sebagian untuk semua kondisi input. Sinyal input pada basis diamplifikasi dan diambil pada emitor. BC548 digunakan dalam konfigurasi emitor umum untuk amplifier. Pembagi tegangan adalah mode bias yang umum digunakan. Untuk aplikasi switching, transistor bias sehingga tetap penuh jika ada sinyal di dasarnya. Dengan tidak adanya sinyal dasar, itu benar-benar mati.

        Dengan sebuah transistor tipikal, grafik arus kolektor versus arus basis akan terlihat sebagaimana berikut ini 

        Terdapat sebuah hubungan linear (garis lurus) antara arus baris dengan arus kolektor. Dengan kata lain : Arus kolektor secara langsung berbanding lurus dengan arus basis.

- ALTERNATOR

        Alternator adalah peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Pada prinsipnya, generator listrik arus bolak-balik disebut dengan alternator, tetapi pengertian yang berlaku umum adalah generator listrik pada mesin kendaraan. Alternator pada pembangkit listrik yang digerakan dengan turbin uap disebut turbo alternator.

- 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.

Saya juga terinspirasi dari rumus gas ideal pada materi kimia dasar, yaitu sebagai berikut :

Pada percobaan ini, saya menggunakan sensor gas dengan tipe MQ-2 Arduino yang memiliki grafik sensitivitas terhadap beberapa macam gas seperti ada gambar dibawah ini :

 

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.

 

- LED

        Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan 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.

Tabel. Warna dan Material LED

	Warna	Panjanggelombang [nm]	Material semikonduktor
	Infrared	λ > 760	Gallium arsenide (GaAs)Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)
	Red	610 < λ < 760	Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Orange	590 < λ < 610	Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Yellow	570 < λ < 590	Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Green	500 < λ < 570	Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN)Gallium(III) phosphide (GaP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Aluminium gallium phosphide (AlGaP)
	Blue	450 < λ < 500	Zinc selenide (ZnSe)Indium gallium nitride (InGaN)
	Violet	400 < λ < 450	Indium gallium nitride (InGaN)
	Purple	multiple types	Dual blue/red LEDs, blue with red phosphor, or white with purple plastic
	Ultraviolet	λ < 400	Diamond (235 nm) Boron nitride (215 nm) Aluminium nitride (AlN) (210 nm) Aluminium gallium nitride (AlGaN)Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) – (down to 210 nm)
	Pink	multiple types	Blue with one or two phosphor layers: yellow with red, orange or pink phosphor added afterwards, or white with pink pigment or dye.
	White	Broad spectrum	Blue/UV diode with yellow phosphor

- RESISTOR

            Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Namun tidak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang memiliki resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat. Contoh lain penggunaan kawat nikrom dapat dilihat pada elemen pemanas setrika. Jika elemen pemanas tersebut dibuka, maka terdapat seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan kawat nikrom

            Resistor merupakan salah satu 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 

                                                              

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)

Resistor di pasaran

 

D. PERCOBAAN(back)

 

a. Prosedur Percobaan :

1. Susunlah semua komponen rangkaian serapi mungkin, bisa sesuai yang kalian inginkan seperti pada gambar dibawah ini

2.  Sambungkan semua rangkain sebaikmungkin agar dapat terhubung dengan baik. Atur tegangan relay menjadi 5V ketika logicstate menunjukkan angka 0. dapat dilihat seperti pada gambar dibawah ini

3.  Jalankan simulasi rangkaian.

 

b. Gambar Rangkaian(back)

1. Saat tidak ada kebocoran gas yang terdeteksi

2. Saat kebocoran gas terdeteksi

Prinsip Rangkaian(back)

Saat logicstate menunjukkan angka 0, berarti sensor gas tidak mendeteksi adanya kebocoran gas. Hal ini membuat tidak adanya tegangan yang berjalan ke base transistor sehingga relay tidak menyala dan switch tetap berada di kanan. Lampu hijau akan menyala yang menandakan bahwa tidak ada kebocoran gas yang terdeteksi.

Saat logicstate menunjukkan angka 1, berarti sensor gas mendeteksi adanya kebocoran gas. Hal ini membuat adanya tegangan yang mengalir dari out sensor ke base transistor sehingga aliran listrik dapat mengalir dari relay ke ground dan relay pun menyala. Karena relay menyala, switch akan berpindah ke kiri dan lampu biru akan menyala dimana lampu biru ini memberitahu kita bahwa telah terjadi kebocoran gas.

 

d. Video Simulasi(back)

 

Link Download(back)

Download Video Simulasi Di Sini

Download Library Proteus Di Sini

Download Datasheet Sensor Gas MQ-2 Di Sini

Download File Rangkaian Di Sini

Download File HTML Di Sini