UAS PRIBADI

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] 

KONTROL KEBAKARAN DI KANTOR DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR FLAME, SENSOR PIR, DAN SENSOR VIBRASI




1.      Tujuan

  • Mensimulasikan software proteus 
  • Membuat rangkaian sederhana menggunakan sensor flame, sensor PIR, dan sensor vibrasi yang dapat berguna dalam kehidupan sehari-hari
  • Membuat aplikasi rangkaian kontrol kebakaran di kantor dengan sensor flame sensor PIR, dan sensor vibrasi

 

2.      Alat dan Bahan

  •  Alat :

a.       Baterai


 

b.      Ground

 

c.       LED


Spesifikasi :

-          Superior weather resistance

-          5mm Round Standard Directivity

-          UV Resistant Eproxy

-          Forward Current (IF): 30mA

-          Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V

-          Reverse Voltage: 5V

-          Operating Temperature: -30℃ to +85℃

-          Storage Temperature: -40℃ to +100℃

-          Luminous Intensity: 20mcd 

Konfigurasi Pin :

-          Pin 1 : Positive terminal of LED

-          Pin 2 : Negative terminal of LED

 

  • Bahan :

a.    Sensor Flame



Spesifikasi :

- Jangkauan spektrum : 760 - 1100 (nm)

- Sudut yang terdeteksi : 0° - 60°

- Catu Daya : 3,3V - 5,3V

- Temperatur Kerja : -25°C sampai 85°C

- Dimensi : 27,3 x 15,4 (mm)

b.      sensor PIR



 Konfigurasi PIN:

      • Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi   gerakan dan gerakan telah berahir. *
      • Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
      • Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
      • Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
      • DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan       input 5VDC).
      • Output Digital : Output digital sensor
      • Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
      • BISS0001 : IC Sensor PIR
      • pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.


            Spesifikasi :

            Vin : DC 5V - 9V

            Radius : 180 derajat

            Jarak deteksi : 5 - 7 meter

            Output : Digital TTL

c.      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

 

d.       Relay

 

Konfigurasi Pin:

 

-          Coil End 1

-          Coil End 2

-          Common (COM)

-          Normally Close (NC)

-          Normally Open (NO)

 

Spesifikasi:

-          Tegangan coil: DC 5V

-          Struktur: Sealed type

-          Sensitivitas coil: 0.36W

-          Tahanan coil: 60-70 ohm

-          Kapasitas contact: 10A/250VAC, 10A/125VAC, 10A/30VDC, 10A/28VDC

-          Ukuran: 196154155 mm

-          Jumlah pin: 5

-          Usia electrikal: 100,000x

-          Usia mekanikal: 10,000,000x

 

e.       Transistor NPN


Konfigurasi Pin :

-           Collector

-          Base

-          Emitter

Spesifikasi :

-          Type Designator: 2N2369

-          Material of Transistor: S

-          Polarity: NPN

-          Maximum Collector Power Dissipation (Pc): 0.36 W

-          Maximum Collector-Base Voltage |Vcb|: 40 V

-          Maximum Collector-Emitter Voltage |Vce|: 15 V

-          Maximum Emitter-Base Voltage |Veb|: 4 V

-          Maximum Collector Current |Ic max|: 0.2 A

-          Max. Operating Junction Temperature (Tj): 200 °C

-          Transition Frequency (ft): 500 MHz

f.   Buzzer

 

Buzzer pin konfigurasi :

Positif : Diidentifikasi dengan simbol (+) atau kabel terminal yang lebih panjang. Dapat didukung oleh 5V DC

Negatif : Diidentifikasi oleh kabel terminal pendek. Biasanya terhubung ke ground sirkuit

Spesifikasi dan fitur

o   Tegangan Terukur: 6V

o   DC Tegangan Operasi: 4-8V

o   DC Nilai saat ini: <30mA

o   Jenis Suara: Bip Terus Menerus

o   Frekuensi Resonan: ~ 2300 Hz

o   Paket kecil dan tersegel rapi

o   Ramah breadboard dan perf board

 

g.      Motor


Spesifikasi:

-          Tegangan:12V

-          Hambatan:120 ohm

 

                   h. sensor vibrasi



Spesifikasi :
    -Vsuplai : DC 3.3V-5V
    -Arus : 15mA
    -Sensor : SW-420 Normally Closed
    -Output : digital
    -Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm
    -Berat : 10 g


3.      Dasar Teori

 a. Baterai

 

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.

b. Ground

 

  Grounding adalah Alat instalasi listrik yang berguna sebagai pencegah terjadinya kontak antara makhluk hidup dengan tegangan listrik yang keluar dari rangkaian  akibat terjadi kegagalan isolasi. Grounding dalam rumah Anda terpasang dengan dua macam, yaitu untuk instalasi listrik rumah dan instalasi penangkal petir.

    Terdapat parameter yang menentukan kualitas dari grounding tersebut yaitu nilai tahan pada satuan ohm atau disebut sebagai resistans.Jika nilai groundingnya semakin kecil maka akan semakin bagus kualitas grounding tersebut.Pada instalasi listrik rumahan tentu saja memiliki nilai tahan untuk maksimal 5 Ohm. Sedangkan untuk instalasi petir makja hanya 2 Ohm saja.

 

c. LED


LED dapat kita definisikan sebagai suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya. Led (Ligth-Emitting Diode) memiliki fungsi utama dalam dunia elektronika sebagai indikator atau sinyal indikator/lampu indikator.

Rumus Cara Menghitung Resistor Untuk LED

Pada rangkaian diatas kita menggunakan sebuah sumber tegangan DC (Battery) untuk menyalakan LED. Sebagai pembatas arus dipasag sebuah resistor R1 secara seri terharap LED. Besarnya nilai resistor dapat dihitung menggunakan rumus dasar hukum Ohm, dimana besarnya nilai resistor sama dengan tegangan dibagi arus. Karena resistor dipasang seri terharap LED maka besarnya tegangan pada resistor sama dengan tegangan battery dikurangi tegangan forward LED.

Berikut ini rumus cara menghitung resistor untuk LED :


Misalnya kita menggunakan sebuah LED dengan batas arus maksimal sebesar 20mA dengan tegangan supply sebesar 5V dan tegangan maju sebesar 2V, maka nilai resistor yang kita pasang adalah sebesar 5V dikurangi 2V lalu dibagi dengan 20mA. Hasilnya sebesar 150 Ohm.

 

 d. Motor


merupakan piranti elektronika yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. pada motor DC terdapat 2 Input yang jika diberikan input yang berbeda maka motor akan berputar CCW atau CW tergantung pada inputan yang dimasukan dan jika diberikan dua input dengan nilai sama maka motor dc akan berhenti. maksud nilai disini adalah HIGH atau LOW.

jadi :

HIGH HIGH = motor tidak berputar
HIGH LOW = motor berputar
LOW LOW = motor tidak berputar
LOW HIGH = motor berputar

 e. Buzzer

 

Pengertian Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm. Juga bisa digunakan sebagai indikasi suara. Buzzer adalah komponen elektronika yang tergolong tranduser. Sederhananya buzzer mempunyai 2 buah kaki yaitu positive dan negative. Untuk menggunakannya secara sederhana kita bisa memberi tegangan positive dan negative 3 - 12V.

 

Cara Kerja Buzzer pada saat aliran listrik atau tegangan listrik yang mengalir ke rangkaian yang menggunakan piezoeletric tersebut. Piezo buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekwensi di kisaran 1 - 6 kHz hingga 100 kHz.

 

f. Resistor


Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm. Nilai Resistor biasanya diwakili dengan kode angka ataupun gelang warna yang terdapat di badan resistor. Hambatan resistor sering disebut juga dengan resistansi atau resistance.

Bentuk-Bentuk Komponen Resistor

Resistor itu sendiri terdiri dari 2 bentuk komponen, yaitu Komponen Axial/Radial & Komponen Chip. Perbedaan dari kedua bentuk komponen tersebut adalah :

1.      Komponen Axial/Radial adalah Suatu komponen pada nilai resistor terdapat sebuah kode warna, sehingga kita bisa mengetahui nilainya dari sebuah warna yang ada pada komponen tersebut.

 



 

2.      Komponen Chip adalah Suatu komponen pada nilai resistor terdapat kode tertentu, sehingga komponen tersebut lebih mudah untuk memhaminya.


 

Cara Berhitung Resistor Chip :

-          Masukkan Angka ke 1 langsung = 4

-          Masukkan Angka ke 2 langsung = 7

-          Masukkan Jumlah nol dariAngka ke 3 = 000 (3 nol) atau di kalikan dengan 10(3)

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

 

 g. Transistor NPN


 

Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari emitor menuju ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor tersebut diberikan arus positif pada basisnya.

Transistor NPN menerima tegangan positif pada pin collector. Hal ini sehingga membuat arus mengalir dari collector ke emitor(Lc), untuk hal ini harus ada arus basis yang cukup (Lb)untuk meng “On”kan transistor.

 

Cara Kerja Transistor NPN:

 

    Ketika tegangan yang disuplai ke basis melebihi tegangan ambang sebesar 0,7V, yaitu ketika Anda menaikkan arus yang ke basis transistor NPN, maka transistor akan terus mengalirkan lebih banyak sampai arus mengalir sepenuhnya dari kolektor ke emitor.

    Dan ketika Anda menurunkan arus yang ke basis transistor NPN, maka transistor akan membuat arus yang melintasi dari collector ke emitor semakin sedikit, sampai tegangan yang disuplai ke basis berada di bawah ambang batas tegangan 0,7V, di mana pada titik dimana transistor sudah tidak lagi membuka lintas kolektor ke emitor dan transistor di “off”kan.

 

 h. Relay


 

Relay adalah komponen yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik yang besar dengan menggunakan kendali listrik arus kecil. 


 i. Sensor flame

Flame detector merupakan sebuah alat pendeteksi api yang menggunakan sensor optic untuk mendeteksinya. Di sini ditegaskan bahwa flame detector digunakan untuk mendeteksi keberadaan api, bukan panas. Prinsip kerja flame detector adalah dimulai dari bahwa api akan bisa dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet, dan dari situ semacam microprocessor dalam flame detector akan bekerja untuk membedakan spectrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut.

 

Namun pada implementasinya, terdapat sumber-sumber cahaya lain yang ternyata bukan api dan ikut menyumbang emisi cahaya pada gelombang infra red maupun ultraviolet dimana sumber-sumber cahaya ini juga mempengaruhi kinerja flame detectoryang berakibat pada timbulnya false alarm. Contoh sumber-sumber cahaya ini adalah kilatan petir, welding arc, metal grinding, hot turbine, reactor, dan masih banyak lagi

 

j. sensor PIR



PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.
Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu:
    • Lensa Fresnel
    • Penyaring Infra Merah (Sensor)
    • Sensor Pyroelektrik (Sensor)
    • Penguat Amplifier
    • Komparator


Cara Kerja Sensor PIR

Ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output. 
Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan disekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output.
Jadi sensor PIR tidak akan menghasilkan output apabila sensor ini dihadapkan dengan benda panas yang tidak memiliki panjang gelombang inframerah antar 8 sampai 14 mikrometer dan benda yang diam seperti sinar lampu yang sangat terang yang mampu menghasilkan panas, pantulan objek benda dari cermin dan suhu panas ketika musim panas.

GRAFIK :

k. sensor vibrasi


Vibration sensor / Sensor getaran ini memegang peranan penting dalam kegiatan pemantauan sinyal getaran karena terletak di sisi depan (front end) dari suatu proses pemantauan getaran mesin. Secara konseptual, sensor getaran berfungsi untuk mengubah besar sinyal getaran fisik menjadi sinyal getaran analog dalam besaran listrik dan pada umumnya berbentuk tegangan listrik. Pemakaian sensor getaran ini memungkinkan sinyal getaran tersebut diolah secara elektrik sehingga memudahkan dalam proses manipulasi sinyal, diantaranya:
   - Pembesaran sinyal getaran
   - Penyaringan sinyal getaran dari sinyal pengganggu.
   - Penguraian sinyal, dan lainnya.
Sensor getaran dipilih sesuai dengan jenis sinyal getaran yang akan dipantau. Karena itu, sensor getaran dapat dibedakan menjadi:
  - Sensor penyimpangan getaran (displacement transducer)
  - Sensor kecepatan getaran (velocity tranducer)
  - Sensor percepatam getaran (accelerometer).
Pemilihan sensor getaran untuk keperluan pemantauan sinyal getaran didasarkan atas pertimbangan berikut:
  - Jenis sinyal getaran
  -  Rentang frekuensi pengukuran
  -  Ukuran dan berat objek getaran.
  -  Sensitivitas sensor
Berdasarkan cara kerjanya sensor dapat dibedakan menjadi:
   - Sensor aktif, yakni sensor yang langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa perlu catu daya
     (power supply) dari luar, misalnya Velocity Transducer.
   - Sensor pasif yakni sensor yang memerlukan catu daya dari luar agar dapat berkerja.


Grafik perbandingan frekuensi dengan sensitivitas sensor getaran :



4.      Percobaaan

a.       Prosedur Percobaan

Langkah-langkah:

 

o   Siapkan alat dan bahan (komponen - komponen yang akan dirangkai)

o   Tempatkan alat dan bahan pada posisi yang diinginkan

o   Hubungkan setiap komponen yang sudah ditempatkan tadi

o   Setelah itu, coba run rangkaian tersebut

o   Apabila motor berputar dan lampu menyala serta buzzer berbunyi  maka rangkaian sudah benar

 

b.      Rangkaian simulasi

  • Gambar rangkaian


 


  • Prinsip kerja

Saat sensor flame berlogika 0 maka itu artinya sensor flame tidak mendeteksi adanya api Sehingga tidak ada tegangan yang keluar dari kaki Vout sensor flame dan tidak adanya arus yang mengalir melalui R1, maka nilai tegangan yang terbaca pada kaki base transistor Q1 yaitu sebesar 0 volt dan transistor Q1 dalam keadaan off. Akibatnya tidak adanya tegangan dari power supply ke relay terus ke kaki collector lanjut ke kaki emitor dan diteruskan ke ground sehingga relay mati dan switch posisi ke arah kanan, rangkaian tidak tertutup atau tidak berbentuk loop dan Buzzer, LED pun mati.

Saat sensor flame berlogika 1, ini menandakan bahwa sensor flame mendeteksi adanya api di dalam kantor,  maka tegangan yang keluar dari Vout sensor terbaca sebesar 4,99 volt diteruskan  melalui R1, dan menuju kaki base transistor Q1. Sehingga nilai tegangan yang terbaca pada kaki base transistor yaitu sebesar 0,80 volt. Tegangan sebesar itu  cukup untuk mengaktifkan transistor. Dengan aktifnya transistor, maka ada tegangan dari power supply menuju relay diteruskan ke kaki kolektor transistor, kemudian menuju kaki emitor transistor dan diteruskan ke ground, sehingga relay menjadi aktif. Dengan aktifnya relay, maka posisi switch berpindah ke kiri yang menyebabkan terbentuk rangkaian loop tertutup dan arus mengalir sehingga menyebabkan Buzzer berbunyi dan LED pun hidup .

Saat sensor PIR berlogika 0 maka itu artinya sensor PIR tidak mendeteksi adanya orang didalam ruang kantor, Sehingga tidak ada tegangan yang keluar dari kaki Vout sensor flame dan tidak adanya arus yang mengalir melalui R1, maka nilai tegangan yang terbaca pada kaki base transistor Q1 yaitu sebesar 0 volt dan transistor Q1 dalam keadaan off. Akibatnya tidak adanya tegangan dari power supply ke relay terus ke kaki collector lanjut ke kaki emitor dan diteruskan ke ground sehingga relay mati dan switch posisi ke arah kanan, rangkaian tidak tertutup atau tidak berbentuk loop dan motor, LED pun mati.

Saat sensor PIR berlogika 1, ini menandakan bahwa sensor flame mendeteksi adanya ORANG di dalam kantor,  maka tegangan yang keluar dari Vout sensor terbaca sebesar 4,99 volt diteruskan  melalui R1, dan menuju kaki base transistor Q1. Sehingga nilai tegangan yang terbaca pada kaki base transistor yaitu sebesar 0,80 volt. Tegangan sebesar itu  cukup untuk mengaktifkan transistor. Dengan aktifnya transistor, maka ada tegangan dari power supply menuju relay diteruskan ke kaki kolektor transistor, kemudian menuju kaki emitor transistor dan diteruskan ke ground, sehingga relay menjadi aktif. Dengan aktifnya relay, maka posisi switch berpindah ke kiri yang menyebabkan terbentuk rangkaian loop tertutup dan arus mengalir sehingga menyebabkan motor berputar yang menandakan bahwa pitu terbuka dan LED pun hidup .

Saat sensor vibrasi berlogika 0 maka itu artinya sensor vibrasi tidak mendeteksi adanya getaran akibat gerakan tubuh manusia/orang yang berada di dalam kantor, Sehingga tidak ada tegangan yang keluar dari kaki Vout sensor flame dan tidak adanya arus yang mengalir melalui R1, maka nilai tegangan yang terbaca pada kaki base transistor Q1 yaitu sebesar 0 volt dan transistor Q1 dalam keadaan off. Akibatnya tidak adanya tegangan dari power supply ke relay terus ke kaki collector lanjut ke kaki emitor dan diteruskan ke ground sehingga relay mati dan switch posisi ke arah kanan, rangkaian tidak tertutup atau tidak berbentuk loop dan motor akan berputar ke arah kiri yang menandakan bahwa pintu tertutup.

Saat sensor vibrasi berlogika 1, ini menandakan bahwa sensor vibrasi mendeteksi adanya getaran yang ditimbulkan oleh gerakan manusia di dalam kantor, maka tegangan yang keluar dari Vout sensor terbaca sebesar 4,99 volt diteruskan  melalui R1, dan menuju kaki base transistor Q1. Sehingga nilai tegangan yang terbaca pada kaki base transistor yaitu sebesar 0,80 volt. Tegangan sebesar itu  cukup untuk mengaktifkan transistor. Dengan aktifnya transistor, maka ada tegangan dari power supply menuju relay diteruskan ke kaki kolektor transistor, kemudian menuju kaki emitor transistor dan diteruskan ke ground, sehingga relay menjadi aktif. Dengan aktifnya relay, maka posisi switch berpindah ke kiri yang menyebabkan terbentuk rangkaian loop tertutup dan arus mengalir sehingga menyebabkan motor berhenti berputar yang menandakan bahwa pitu masih terbuka.

 

c.       Video




d.      Download file

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)

BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH      KIMIA DAN ELEKTRONIKA   oleh : Hana Sulthanah 2010951013 Dosen Pengampu: Dr. Darwison, M.T. Referens...

  • (tanpa judul)
    BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH      KIMIA DAN ELEKTRONIKA   oleh : Hana Sulthanah 2010951013 Dosen Pengampu: Dr. Darwison, M.T. Referens...