APLIKASI UTS (PEMADAM KEBAKARAN)
[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]TUJUAN
- Memahami kegunaan sensor Flame Detector, MQ-2, dan LDR dalam kehidupan sehari-hari
- Mengetahui cara kerja Flame Detector terhadap api, MQ-2 terhadap gas dan ldr terhadap gas melalui rangkaian
- Melatih keterampilan menggunakan aplikasi proteus.
KOMPONEN
Flame Detector (Flame Sensor)
1. Flame Detector
Gambar 2. Bentuk Flame Detector di Proteus
Flame Detector merupakan salah satu alat instrument berupa sensor yang dapat mendeteksi nilai intensitas dan frekuensi api dengan panjang gelombang antara 760 nm ~ 1100 nm.
Dalam suatu proses pembakaran pada pembangkit listrik tenaga uap, flame detector dapat mendeteksi hal tersebut dikarenakan oleh komponen-komponen pendukung dari flame detector. Sensor nyala api ini mempunyai sudut pembacaan sebesar 60 derajat, dan beroperasi normal pada suhu 25 – 85 derajat Celcius.
Cara kerja flame detector mampu bekerja dengan baik untuk menangkap nyala api untuk mencegah kebakaran, yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi nyala apiyang dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet dengan menggunakan metode optic kemudian hasil pendeteksian itu akan diteruskan ke Microprosessor yang ada pada unit flame detector akan bekerja untuk membedakan spectrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut dengan sistem delay selama 2-3 detik pada detektor ini sehingga mampu mendeteksi sumber kebakaran lebih dini dan memungkinkan tidak terjadi sumber alarm palsu.
Pada sensor ini menggunakan tranduser yang berupa infrared (IR) sebagai sensing sensor. Tranduser ini digunakan untuk mendeteksi akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu, yang memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu, kilatan petir, welding arc, metal grinding, hot turbine, reactor, dan masih banyak lagi.MQ-2 (MQ-2 GAS SENSOR)
Gambar 3. MQ-2
Gambar 4. Bentuk MQ-2 di Proteus
Sensor MQ-2 adalah sensor yang digunakann 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.
Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:
- 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
- Luaran : 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.
LDR (TORCH_LDR)
Gambar 5. LDR
Gambar 6. Bentuk LDR di Proteus
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 (kO) pada kondisi gelap dan menurun menjadi 500 Ohm (O) 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.
Speaker
Gambar 9. Speaker
Gambar 10. Bentuk Speaker di Proteus
Sebelum kita membahas lebih lanjut mengenai Loadspeaker (Pengeras Suara), sebaiknya kita mengetahui bagaimana suara dapat dihasilkan. Yang dimaksud dengan “Suara” sebenarnya adalah Frekuensi yang dapat didengar oleh Telinga Manusia yaitu Frekuensi yang berkisar di antara 20Hz – 20.000Hz. Timbulnya suara dikarenakan adanya fluktuasi tekanan udara yang disebabkan oleh gerakan atau getaran suatu objek tertentu. Ketika Objek tersebut bergerak atau bergetar, Obyek tersebut akan mengirimkan Energi Kinetik untuk partikel udara disekitarnya. Hal ini dapat di-anologi-kan seperti terjadinya gelombang pada air. Sedangkan yang dimaksud dengan Frekuensi adalah jumlah getaran yang terjadi dalam kurun waktu satu detik. Frekuensi dipengaruhi oleh kecepatan getaran pada objek yang menimbulkan suara, semakin cepat getarannya makin tinggi pula frekuensinya.
Dalam rangka menerjemahkan sinyal listrik menjadi suara yang dapat didengar, Speaker memiliki komponen Elektromagnetik yang terdiri dari Kumparan yang disebut dengan Voice Coil untuk membangkitkan medan magnet dan berinteraksi dengan Magnet Permanen sehingga menggerakan Cone Speaker maju dan mundur. Voice Coil adalah bagian yang bergerak sedangkan Magnet Permanen adalah bagian Speaker yang tetap pada posisinya. Sinyal listrik yang melewati Voice Coil akan menyebabkan arah medan magnet berubah secara cepat sehingga terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan Magnet Permanen. Dengan demikian, terjadilah getaran yang maju dan mundur pada Cone Speaker. Cone adalah komponen utama Speaker yang bergerak. Pada prinsipnya, semakin besarnya Cone semakin besar pula permukaan yang dapat menggerakan udara sehingga suara yang dihasilkan Speaker juga akan semakin besar. Suspension yang terdapat dalam Speaker berfungsi untuk menarik Cone ke posisi semulanya setelah bergerak maju dan mundur. Suspension juga berfungsi sebagai pemegang Cone dan Voice Coil. Kekakuan (rigidity), komposisi dan desain Suspension sangat mempengaruhi kualitas suara Speaker itu sendiri.
Berdasarkan Frekuensi yang dihasilkan, Speaker dapat dibagi menjadi :
- Speaker Tweeter, yaitu speaker yang menghasilkan Frekuensi Tinggi (sekitar 2kHz – 20kHz)
- Speaker Mid-range, yaitu speaker yang menghasilkan Frekuensi Menengah (sekitar 300Hz – 5kHz)
- Speaker Woofer, yaitu speaker yang menghasilkan Frekuensi Rendah (sekitar 40Hz – 1kHz)
- Speaker Sub-woofer, yaitu speaker yang menghasilkan Frekuensi sangat rendah yaitu sekitar 20Hz – 200Hz.
- Speaker Full Range, yaitu speaker yang dapat menghasilkan Frekuensi Rendah hingga Frekuensi Tinggi.
Berdasarkan Fungsi dan bentuknya, Speaker juga dapat dibedakan menjadi :
- Speaker Corong
- Speaker Hi-fi
- Speaker Handphone
- Headphone
- Earphone
- Speaker Televisi
- Speaker Sound System (Home Theater)
- Speaker Laptop
Motor DC (MOTOR)\
Gambar 11. Motor DC
Gambar 12. Motor DC di Proteus
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 menggerakan-nya. 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.
Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. Motor Listrik DC tersedia dalam berbagai ukuran rpm dan bentuk. Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan kecepatan rotasi sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V. Apabila tegangan yang diberikan ke Motor Listrik DC lebih rendah dari tegangan operasionalnya maka akan dapat memperlambat rotasi motor DC tersebut sedangkan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan operasional akan membuat rotasi motor DC menjadi lebih cepat. Namun ketika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut turun menjadi dibawah 50% dari tegangan operasional yang ditentukan maka Motor DC tersebut tidak dapat berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan operasional yang ditentukan, maka motor DC tersebut akan menjadi sangat panas dan akhirnya akan menjadi rusak.
Pada saat Motor listrik DC berputar tanpa beban, hanya sedikit arus listrik atau daya yang digunakannya, namun pada saat diberikan beban, jumlah arus yang digunakan akan meningkat hingga ratusan persen bahkan hingga 1000% atau lebih (tergantung jenis beban yang diberikan). Oleh karena itu, produsen Motor DC biasanya akan mencantumkan Stall Current pada Motor DC. Stall Current adalah arus pada saat poros motor berhenti karena mengalami beban maksimal.
Op-Amp (OPAMP)
Gambar 13. Op-Amp
Gambar 14. Bentuk Op-Amp di Proteus
Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC.
Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input. Sebagai penguat operasional ideal , operasional amplifier (Op-Amp) memiliki karakteristik sebagai berikut :
- Impedansi Input (Zi) besar = 8
- Impedansi Output (Z0) kecil= 0
- Penguatan Tegangan (Av) tinggi = 8
- Band Width respon frekuensi lebar = 8
- V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1.
- Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu.
Baterai (BATTERY)
Gambar 15. Baterai
Gambar 16. Bentuk Baterai di Proteus
Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkan tenaganya dalam bentuk listrik. Baterai yang biasa dijual (disposable/sekali pakai) mempunyai tegangan listrik 1,5 volt. Baterai ada yang berbentuk tabung atau kotak. Ada juga yang dinamakan rechargeable battery, yaitu baterai yang dapat diisi ulang, seperti yang biasa terdapat pada telepon genggam. Baterai sekali pakai disebut juga dengan baterai primer, sedangkan baterai isi ulang disebut dengan baterai sekunder.- Batang karbon sebagai anoda (kutub positif baterai)
- Seng (Zn) sebagai katoda (kutub negatif baterai)
- Pasta sebagai elektrolit yang memisahkan katoda dan anoda
Di dalam baterai sendiri, terjadi sebuah reaksi kimia yang menghasilkan elektron. Kecepatan dari proses ini (elektron, sebagai hasil dari elektrokimia) mengontrol seberapa banyak elektron dapat mengalir diantara kedua kutub. Elektron mengalir dari baterai ke kabel dan tentunya bergerak dari kutub negatif ke kutub positif tempat dimana reaksi kimia tersebut sedang berlangsung. Dan inilah alasan mengapa baterai bisa bertahan selama satu tahun dan masih memiliki sedikit power, selama tidak terjadi reaksi kimia atau selama kita tidak menghubungkannya dengan kabel atau sejenis Load lain. Seketika kita menghubungkannya dengan kabel maka reaksi kimia pun dimulai. Lalu bagaimana komponen-komponen tersebut bisa menghasilkan aliran listrik? Begini, anoda dan katoda terbuat dari bahan yang dapat bereaksi dengan bahan elektrolitnya. Saat anoda dan elektrolit bereaksi, terbentuklah satu senyawa baru yang menyisakan satu elektron. Sebaliknya, reaksi antara katoda dan elektrolit membutuhkan satu elektron. Jadilah sisa elektron dari reaksi anoda dan elektrolit tadi dikirimkan ke katoda agar katoda dapat bereaksi dengan elektrolit. Perpindahan elektron inilah yang dapat menimbulkan aliran listrik dari sebuah baterai.
Resistor (RES)
Gambar 17. Resistor
Gambar 18. Bentuk Resistor di Proteus
Resistor adalah komponen elektronika yang paling dasar dan paling banyak digunakan. Hampir semua peralatan elektronika menggunakan resistor. Ada banyak sekali jenis resistor yang dijual dipasaran mulai dari resistor ukuran sangat kecil yang ditempel pada permukaan PCB atau lebih dikenal dengan nama Surface Mounting Device (SMD) hingga resistor daya yang memiliki ukuran yang besar.
Prinsip kerja resistor adalah dengan mengatur elektron (arus listrik) yang mengalir melewatinya dengan menggunakan jenis material konduktif tertentu yang dicampur dengan material lain sehingga menimbulkan suatu hambatan pada aliran elektron (arus listrik). Resistor juga dapat dirangkai secara seri, parallel atau gabungannya sehingga dapat digunakan untuk membagi arus listrik, tegangan listrik, penurun tegangan, filter dan sebagainya.
Relay (RELAY)
Gambar 19. Relay
Gambar 20. Bentuk Relay di Proteus
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 :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- Spring
- 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)
Transistor (NPN)
Gambar 21. Transistor
Gambar 22. Bentuk Transistor di Proteus
Fungsi transistor yang pertama adalah sebagai saklar. Dengan mengontrol bias dari transistor hingga komponen ini menjadi jenuh, akan menyebabkan seolah-olah diperoleh hubungan singkat di antara emitor dan kaki kolektor. Fenomena ini lah yang dapat dimanfaatkan hingga transistor bisa dipakai sebagai saklar elektronika.
Fungsi transistor sebagai penguat arus adalah kegunaannya yang kedua. Guna komponen yang kedua ini membuatnya dapat digunakan dalam rangkaian power supply yang tegangannya diset. Dalam keadaan tersebut transisor haruslah terlebih dahulu dibiaskan dengan tegangan yang konstan pd basisnya, tujuannya biardi emitor menghasilkan tegangan yg tetap. Umumnya yang dipakai untuk mengontrol tegangan basis agar tetap adalah dioda zener.
Untuk meminimalkan resiko kebakaran yang terjadi, perlu dipasang Alat Pemadam Kebakaran Otomatis sehingga penanganan terhadap api dapat segera dilakukan. pencegahan ini sangat penting karena jika sampai terjadi kebakaran dan melihat sifat api yang akan semakin membesar jika ada media dan udara maka dampak kerugian akan besar. baik secara materi bahkan korban jiwa bisa terancam. Alat pemadam kebakaran otomatis adalah sebuah rangkaian alat untuk pencegahan api yang berkobar di sebuah tempat dengan memutus siklus oksigen. secara gambaran awam jika alat ini bekerja terjadi reaksi kimia yang akan secara otomatis memadamkan api di area tersebut. selain bekerja secara otomatis, alat ini bisa juga difungsikan secara manual dengan dilemparkan atau dicampur terlebih dahulu dengan air kemudian disiram ke sumber api.
Sistem pemadam ini bekerja jika pada detektor mengalami pecah karena sudah mencapai titik suhu tertentu, bahan yang ada didalam tabung mengembang karena panas kemudian dari daya tekan tersebut tabung akan memecahkan kaca yang melindungi bagian luar tabung dan mengeluarkan media untuk memadamkan api. Diluar tabung, karena sifat media lebih ringan dari udara maka proses pemadaman memadamkan api dari area bawah, seiring bahan tersebut naik keatas maka api di bagian atas juga akan dipadamkan dengan baik. Dan dalam waktu 3-5 menit setelah api padam, gas tersebut akan menghilang dengan sendirinya. Dalam satu alat pemadam kebakaran otomatis setidaknya ada sepuluh bahan pembentuk gas, diantaranya amonium sulfat, urea, dan zat lainnya yang dipastikan tidak berbahaya bagi kesehatan manusia saat alat bekerja.
Alat akan bekerja secara efektif pada jarak 7-8 m² dari sekitar lingkungan pemasangan, jadi jika ruangan yang diproteksi lebih besar. Maka disarankan untuk memasang alat pemadam lebih banyak agar semua bagian dalam ruangan dapat diproteksi dengan baik. Pengaturan jarak yang satu dengan lainnya menyesuaikan desain ruangan tersebut. Alat ini bekerja biasanya pada suhu 90 C – 110 C, umumnya penggunaan alat pemadam kebakaran otomatis ini akan bekerja dengan efektif dan baik untuk dalam ruangan. Contoh Alat pemadam kebakaran otomatis adalah thermatic fire extinguisher yang berbentuk seperti tabung dan dipasang pada plafon ruangan. tempat penggunaannya beragam, seperti pada ruang data center, dapur, ruang generator dan mesin dan sebagainya. untuk perkiraan harganya alat pemadam kebakaran otomatis ini adalah berkisar diantara 3 juta rupiah.
Pengukur Suhu dan Kelembaban
Di rangkaian di bawah, prinsip kerjanya yaitu, jikalau mq-2 mendeteksi gas maka akan menghidupkan heksos fan, jikalau flame sensor mendeteksi api maka akan menghidupkan pompa 1 dan speaker, dan jikalau ldr menerima cahaya yg besar dari yang besar maka akan menghidupkan pompa 2
BENTUK RANGKAIAN DAN PRINSIP KERJA APLIKASI
Pendeteksi api dan pendeteksi gas
Pada rangkaian ini, prinsip kerjanya ialah, jikalau sensor mq-2 mendeteksi gas maka akan menghidupkan heksos fan yang berguna untuk menyerap gas itu dan jikalau flame sensor mendeteksi api maka akan menghidupkan pompa dan speaker, pompa berguna untuk memompa air keluar agar api padam dan speaker berguna untuk memperingati bahaya adanya api di tempat tersebut.
LINK DOWNLOAD
- Download HTML : KLIK DI SINI !!!
- Download Datasheet Flame Sensor : KLIK DI SINI !!!
- Download Datasheet MQ-2 : KLIK DI SINI !!!
- Download Datasheet LDR : KLIK DI SINI !!!
- Download Library Flame Sensor di Proteus : KLIK DI SINI !!!
- Download Library Gas Sensor di Proteus : KLIK DI SINI !!!
- Download Rangkaian Pemadam Kebakaran : KLIK DI SINI !!!
- Download Video Rangkaian Pemadam Kebakaran : KLIK DI SINI !!!
Tidak ada komentar:
Posting Komentar