Tugas 5: Aplikasi Sensor Kimia

Rangkaian Pencegahan Kebakaran 

[KEMBALI KE TUGAS 4]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

-Gambar Rangkaian

-Video Simulasi 

-Download File

 

1. Tujuan[kembali]

1.1 Memahami cara kerja sensor kimia

1.2 Mendesain sebuah rangkaian aplikasi sonsor kimia

1.3 Menjelaskan cara kerja rangkaian aplikasi sensor kimia

 

2. Alat dan Bahan[kembali]

2.1 Alat

1. ) Power Suplai

Power suplai berfungsi sebagai penghasil tegangan pada rangkaian. Power suplai berupa alternator dan baterai.

 

2. ) Voltmeter

Voltmeter berfungsi untuk mengamati tegangan pada rangkaian.

 

2.2 Bahan

1. ) Sensor MQ-3

Sensor MQ-3 berfungsi sebagai pendeteksi kebocoran gas.

 

2. ) LDR

Berfungsi sebagai pengatur tegangan pada transistor berdasarkan banyak atau sedikitnya cahaya yang diterima.

 

3. ) Transistor 2N1711

Berfungsi sebagai saklar untuk mengaktifkan relay.

4. ) Relay

Berfungsi sebagai saklar otomatis.

 

5. ) Resistor 1k dan 10k ohm

Berfungsi sebagai pengatur arus dalam rangkaian.

 

6. )Potensiometer 10k ohm

Berfungsi sebagai pengatur tegangan pada kaki basis transistor.

 

7. ) Motor dan Lampu

Sebagai output dari rangkaian.

3. Dasar Teori[kembali]

3.1 Sensor MQ-3

Sensor MQ-3 merupakan sensor kimia yang dapat mendeteksi beberapa gas seperti asap, gas LPG, gas Alkohol dan lain sebagainya. Sensor ini memiliki 3 buah kaki yang terdiri dari kaki Vcc(Vinput), Vout, dan ground. 

3.2 LDR

Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap

Naik turunnya nilai Hambatan akan sebanding dengan jumlah cahaya yang diterimanya. Pada umumnya, Nilai Hambatan LDR akan mencapai 200 Kilo Ohm (kΩ) pada kondisi gelap dan menurun menjadi 500 Ohm (Ω) pada Kondisi Cahaya Terang.

LDR (Light Dependent Resistor) yang merupakan Komponen Elektronika peka cahaya ini sering digunakan atau diaplikasikan dalam Rangkaian Elektronika sebagai sensor pada Lampu Penerang Jalan, Lampu Kamar Tidur, Rangkaian Anti Maling, Shutter Kamera, Alarm dan lain sebagainya.

Bentuk dan Simbol LDR

Cara Mengukur LDR (Light Dependent Resistor) dengan Multimeter

Alat Ukur yang digunakan untuk mengukur nilai hambatan LDR adalah Multimeter dengan fungsi pengukuran Ohm (Ω). Agar Pengukuran LDR akurat, kita perlu membuat 2 kondisi pencahayaan yaitu pengukuran pada saat kondisi gelap dan kondisi terang. Dengan demikian kita dapat mengetahui apakah Komponen LDR tersebut masih dapat berfungsi dengan baik atau tidak.

Mengukur LDR pada Kondisi Terang

1. Atur posisi skala selektor Multimeter pada posisi Ohm
2. Hubungkan Probe Merah dan Probe Hitam Multimeter pada kedua kaki LDR (tidak ada polaritas)
3. Berikan cahaya terang pada LDR
4. Baca nilai resistansi pada Display Multimeter. Nilai Resistansi LDR pada kondisi terang akan berkisar sekitar 500 Ohm.

Mengukur LDR pada Kondisi Gelap

1. Atur posisi skala selektor Multimeter pada posisi Ohm
2. Hubungkan Probe Merah dan Probe Hitam Multimeter pada kedua kaki LDR (tidak ada polaritas)
3. Tutup bagian permukaan LDR atau pastikan LDR tidak mendapatkan cahaya
4. Baca nilai resistansi pada Display Multimeter. Nilai Resistansi LDR di kondisi gelap akan berkisar sekitar 200 KOhm.

3.3 Transistor 2N1711

Karakteristik dasar dari transistor ini adalah dapat bertindak sebagai isolator dan konduktor dengan mengatur pemberian tegangan yang kecil. Karakteristik transistor yang seperti ini memungkinkan transistor dapat digunakan sebagai saklar (swicthing) maupun sebagai penguat.

Dengan metode pengaturan penerapan tegangan pada basis transistor, kita bisa mengkondisikan transistor pada tiga keadaan (wilayah) yang berbeda :

• kondisi Aktif , Transistor berfungsi sebagai penguat dengan Ic = β * Ib
• Saturasi , Transistor beroperasi secara terhubung penuh sebagai saklar tertutup dengan Ic = I
• Cutt Off , Transistor dalam keadaan Off sebagai saklar terbuka dengan Ic = 0

Transistor bipolar terdiri dari dua jenis yang berbeda berdasarkan penyusunan dua buah dioda di dalamnya. Yaitu jenis PNP dan jenis NPN. Sementara konstruksi dari transistor memiliki tiga buah terminal dengan nama yang berbeda : basis (B), emitor (E) dan kolektor (C).

Prinsip dasar dari kerja transistor adalah mengendalikan laju aliran arus listrik yang mengalir melalui kaki emitor dan koleketor dengan memasukan bias tegangan kecil pada basis. Meskipun arus bias kecil namun kita bisa mengendalikan aliran arus yang besar pada kolektor dan emitor. Cara kerja transistor seperti ini layaknya sebuah kran / saklar yang mengatur aliran arus listrik.

Prinsip kerja seperti ini berlaku untuk kedua jenis transistor yang berbeda baik PNP maupun NPN. Perbedaannya terletak pada pemberian bias pada basis transistor masing masing. Dimana bias basis untuk transistor PNP adalah negatif, sementara untuk transistor NPN adalah positif.

  Simbol transistor bipolar ditunjukkan pada gambar diatas. Perbedaan simbol dari keduanya terletak pada arah panah yang menunjukkan kaki emitor. Dimana untuk transistor jenis NPN, arah panah menuju keluar yang berarti aliran arus dari kolektor menuju ke emitor. Sedangkan transistor jenis PNP ditunjukkan dengan arah panah masuk ke dalam yang berarti aliran arus dari emitor menuju kolektor.

Konfigurasi Transistor Pada Rangkaian 

Seperti kita ketahui, transistor memiliki tiga buah terminal yang berbeda. Sehingga terdapat tiga macam konfigurasi pemasangan transistor pada rangkaian elektronika. Dimana salah satu terminal transitor akan terhubung dengan ground atau dibumikan.

Setiap jenis konfigurasi transistor pada rangkaian tersebut mempunyai karakteristik yang berbeda terhadap respon arus yang diberikan kepadanya. Ketiga jenis konfigurasi tersebut adalah :

1. Common Base 
2. Common Emitter
3. Common Collector

3.4 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.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring

Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

• Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
• Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

3.5 Resistor 1k dan 10k ohm

Resistor merupakan salah satu komponen yang paling sering ditemukan dalam Rangkaian Elektronika. Hampir setiap peralatan Elektronika menggunakannya. Pada dasarnya Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω). Sebutan “OHM” ini diambil dari nama penemunya yaitu Georg Simon Ohm yang juga merupakan seorang Fisikawan Jerman.

Fungsi-fungsi Resistor di dalam Rangkaian Elektronika diantaranya adalah sebagai berikut :

• Sebagai Pembatas Arus listrik
• Sebagai Pengatur Arus listrik
• Sebagai Pembagi Tegangan listrik
• Sebagai Penurun Tegangan listrik

 Untuk menghitung nilai resistansi resistor:

• Untuk resistor 4 gelang warna, warna 1, 2, dan 3 dituliskan langsung nilainya. Warna 4 adalah toleransi.
• Untuk resistor 5 gelang warna, warna 1, 2, 3, dan 4 dituliskan langsung nilainya. Warna 5 adalah toleransi.

3.6 Potensiometer 10k ohm

Potensiometer merupakan salah satu jenis dari resistor variabel, yang mana nilai resistansinya dapat diatur sesuai yang diinginkan oleh pengguna. 

3.7 Motor dan Lampu

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.

Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi. 

4. Percobaan[kembali]

4.1 Prosedur

1. ) Rangkailah komponen-komponen tersebut seperti pada gambar.

2. ) MQ-3 mendeteksi gas dan LDR terkena cahaya. Amati voltmeter dan output dari rangkaian tersebut.

3. ) MQ-3 tidak mendeteksi gas dan LDR tidak terkena cahaya. Amati voltmeter dan output dari rangkaian tersebut.

4.2 Gambar Rangkaian[kembali]

Prinsip kerja:

1. ) Saat MQ-3 Mendeteksi gas dan LDR terkena cahaya

 Saat siang hari, ketika MQ-3 mendeteksi gas, tegangan outputnya masuk ke kaki basis transistor1  >0.7V. Transistor1 aktif dan relay dialiri arus. Medan magnet relay menarik saklar ke kiri sehingga motor1 aktif dan membuka ventilasi agar LDR terkena cahaya. Saat LDR terkena cahaya, resistansinya mengeci sehingga arus yang mengalir semakin besar. Tegangan basis transistor2 >0.7V sehingga transistor2 aktif dan relay2 dialiri arus. Medan magnetnya menarik saklar ke kiri sehingga lampu-lampu di ruangan mati dan motor untuk semprotan air akan aktif.

2. ) Saat MQ-3 tidak mendeteksi gas dan LDR tidak terkena cahaya

Saat MQ-3 tidak mendeteksi gas, tegangan keluarannya <0.7V sehingga transistor1 tidak aktif. Relay1 tidak dialiri arus dan saklar berpindah ke kanan. Motor2 akan aktif untuk menutup ventilasi tempat LDR diletakkan. 

4.3 Video Simulasi[kembali]

4.4 Download File[kembali]

[HTML]

[Rangkaian]

[Video]

[Datasheet]

[Library]

[Pergi ke UAS Kelompok]