- RoHS Status : RoHs Complient

 

MENDETEKSI ASAP DALAM SUATU RUANGAN (SENSOR GAS MQ-5)

Kami terinspirasi dari gambar 20.25 Halaman 921 Bab 20

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Gambar Rangkaian

6. Prinsip Kerja Rangkaian

7. Video Simulasi

8. Link Download 

1. 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

2. Alat dan Bahan  [back]

Berikut komponen yang di gunakan :

a. Alat

1. Baterai 9 Volt atau Power Supply

 

        Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.

Baterai 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. Sensor Gas Arduino MQ-5

Spesifikasi :

- Catu daya heater : 5V AC/DC

- Catu daya rangkaian : 5VDC

- Range pengukuran : 20 - 2000ppm

- Dimensi: 0.75" diameter x 0.65" tall excluding leads (19.1mm diameter x 16.55mm tall excluding leads)

- Mampu mengukur gas LPG

- Output : analog (perubahan tegangan) dengan tambahan Rload

Kondisi Standar Bekerja :

- VC/(Tegangan Rangkaian) = 5V±0.1
- VH / Tegangan Pemanas =5V±0.1 
- ketahanan beban = 20 KΩ

- Ketahanan panas = 31±10%
- PH Konsumsi Pemanasan = <800mW

4.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      

5.Buzzer

Spesifikasi :

- Rated Voltage : 6V DC

- Operating Voltage : 4 to 8V DC

- Rated Current* : ≤30mA

- Sound Output at 10cm* : ≥85dB

- Resonant Frequency : 2300 ±300Hz

- Tone : Continuous

- Operating Temperature : -25°C to +80°C

- Storage Temperature : -30°C to +85°C

- Weight : 2g

Konfigurasi Pin :

Pin 1 : Positive

Pin 2 : Negative

6.Motor DC

Komponen Motot Listrik :

1. Stator Coil
2. Rotor Coil
3. Main Shaft
4. Brush
5. Bearing
6. Drive pulley
7. Motor Housing

3. Dasar Teori [back]

    - BATERAI

simbol baterai

        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).

        Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.

        Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.

    Jika pada suhu operasional lebih rendah, umur baterai lebih lama,  namun ada efek negatif berkaitan dengan kapasitas baterai. Pada suhu  yang lebih rendah, kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia yang terjadi pada baterai bergerak lebih aktif/cepat, sehingga kapasitas baterai cenderung lebih tinggi.

    Terkadang, pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai justru dapat lebih besar dari angka nominalnya, meskipun pada suhu tinggi, elemen baterai terlalu aktif, juga berakibat buruk pada kesehatan baterai.

- 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.

- SENSOR GAS MQ-5

    Sensor MQ-5 merupakan sensor universal kareana dapat mendeteksi semua jenis gas, seperti hidrogen(H2), karbon monoksida(CO), metana(CH4), etanol(CH3CH2OH), propana(C3H8), butana(C4H10), dan gas hidrokarbon lainnya.    

        Sensor MQ-5 memiliki sensitif kecil terhadap alkohol dan asap. Sensor MQ-5 terbuat dari keramik mikro(Al2O3), Timah dioksida(SnO2) yang sensitif, elektroda dan kepalanya terbuat dari plastik serta stainlessteel. kepala sensornya dapat bekerja dengan baik dan merupakan komponen yang sangat sensitif. MQ-5 memiliki 6 pin, 4 diantaranya digunakan untuk mengambil sinyal, dan 2 lainnya digunakan untuk menyediakan arus pemananas.  

    Sensor gas ini tidak sesensitif sensitif sensor gas lainnya (misalnya : mendeteksi LPG yang trdiri dari propana dan butana MQ-6 lebih sensitif, untuk gas metana dan gas alam, MQ-4 lebih sensitif, untuk mendeteksi alkohol paling baik menggunakan MQ-3. sebagai pendeteksi asap menggunakan MQ-2) namun kelebihan dari MQ-5 adalah bersifat univesal yang dapat mendeteksi tipe gas yang lebih luas.

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

Kurva karakteristik sensitivitas MQ-5

Gambar Grafik Sensitivitas MQ-5

        Gambar tersebut menujukkan tipikal karakteristik sensivitas MQ-5 untuk beberapa gas.di temperatur: 20° C Kelembaban: 65% 、Konsentrasi O2 21% RL = 20kΩ

Ro: resistansi sensor pada 1000ppm H2 di udara bersih. 

Rs: resistansi sensor di berbagai konsentrasi gas.

    

        Gambar ini adalah grafik ketergantungan MQ-5 pada suhu dan kelembaban.

Ro: resistansi sensor pada 1000ppm H2 di udara pada 33% RH dan 20 derajat.Rs: resistansi sensor pada temperatur yang berbedadan kelembaban.

Semakin besar Rs/ Ro nya (hambatannya) maka makin sensitif kepekaannya terhadap MQ-5

Penyesuaian Sensivitas

    Nilai resistansi MQ-5 berbeda untuk berbagai jenis dan konsentrasi gas. Jadi, Saat menggunakan komponen ini, penyesuaian sensitivitas sangat diperlukan. untuk mengkalibrasi detektor untuk Konsentrasi 1000ppm H2 atau LPG di udara dan menggunakan nilai tahanan beban (RL) sekitar 20 KΩ (10KΩ sampai 47KΩ). Saat mengukur secara akurat, titik alarm yang tepat untuk detektor gas harus ditentukan setelah mengingat pengaruh suhu dan kelembaban.

- 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

- BUZZER

        Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.

- MOTOR

       

     Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu

4. Percobaan [back]

a. Prosedur Percobaan

       1. Susunlah semua komponen yang dibutuhkan seperti pada gambar                       dibawah ini

        2. Sambungkan setiap rangkaian dengan baik seperti gambar berikut ini

        3. Jalankan rangkaian yang telah disambungkan setiap komponennya di                 proteus

b. Gambar Rangkaian  [back]

        1. Saat sensor tidak mendeteksi adanya asap dalam suatu ruangan.

        2. Saat sensor mendeteksi adanya asap dalam suatu ruangan

c.Prinsip Kerja Rangkaian  [back]

        

1. Saat sensor tidak mendeteksi asap dalam suatu ruangan (berlogika 0)

        

        Saat berlogika 0, maka output dari sensor tidak menghasilkan tegangan sehingga transistor off. Ini disebabkan kaki base dan kaki emitor membutuhkan tegangan sebesar 0,7 volt sedangkan output sensor tidak mengeluarkan tegangan.Transistor off mengakibatkan tidak arus yang mengalir dari power suplai ke relay terus ke kolektor Q1 lalu emitor transistor terus ke ground sehingga switch tetap diposisinya atau relay off. akibatnya buzzer dan motor (kipas angin) tidak dapat menyala

2. Saat sensor mendeteksi asap dalam suatu ruangan (berlogika 1)

             Saat berlogika 1, maka output dari sensor menghasilkan tegangan sehingga transistor on. Ini disebabkan kaki base dan kaki emitor membutuhkan tegangan sebesar 0,7 volt sedangkan output sensor mengeluarkan tegangan sebesar 4,16 volt.Transistor on mengakibatkan adanya arus yang mengalir dari power suplai ke relay terus ke kolektor Q1 lalu emitor transistor terus ke ground sehingga switch tetap diposisinya atau relay off. akibatnya buzzer dan motor (kipas angin) dapat menyala

d. Video Simulasi [back]

e. Link download [back]

1. Download Datasheet Sensor Gas MQ-5 Di Sini

2. Download File Rangkaian Di Sini

3. Download Video Simulasi Di Sini

4. Download File HTML Di Sini

5. Download Library Sensor Gas MQ-5 Di Sini