Muhammad Farhan Hutagalung

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. Generator DC

Generator DC untuk suber tegangan.

Spesifikasi :

Non gearbox.
Speed : 2750 rpm.
Output : DC 12V.
Arus : 35A.
Built-in regulator.
Dimensi body : panjang 11,5 cm x diameter 9,75 cm.
Berat : 2,6 kg

2. Buzzer

Buzzer sebagai indicator apabila terjadi kebakaran.

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

3. 4 buah LED

LED sebagai lampu indikator bekerjanya rangkaian

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

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

4. Ground

Ground sebagai komponen untuk menggroundkan sumber tegangan

5. Motor DC

Motor DC sebagai alat yang akan kita kontrol dengan Motor-Enco

Komponen Motot Listrik :

Stator Coil
Rotor Coil
Main Shaft
Brush
Bearing
Drive pulley
Motor Housing

6. Transistor NPN

Transistor NPN sebagai komponen yang dihubungkan ke relay.

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

7. Relay

Relay sebagai pengatur otomatis untuk mengubung atau memutus rangkaian

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.

8. Flame sensor

Flame sensor berfungsi sebagai alat sensor api

Spesifikasi :

- Output= Digital (D0)

- Tipe : Flame sensor isi 5 sensor

- Vin : DC 3.3V-9V

- Range sensor : 120°

- Output : Digital

- Tiap sensor memiliki lampu indikator

- Mendeteksi api lilin dengan range panjang gelombang 700-1100nm

- Dimensi : panjang 4 cm x lebar 4 cm

- Berat : 50 gram

- Lighter flame detect distance 80cm

9. MQ-7 Sensor

Sensor MQ-7 sebagaai sensor pendeteksi asap kebakaran.

Spesifikasi MQ-7 :

- VC/(Tegangan Rangkaian) 5V±0.1

- VH (H)/ Tegangan Pemanas (Tinggi) 5V±0.1

- VH (L)/ Tegangan Pemanas (Rendah) 1.4V±0.1

- RL/Resistansi Beban Dapat disesuaikan

- RH Resistansi Pemanas 33Ω±5%

- TH (H) Waktu Pemanasan (Tinggi) 60±1 seconds

- TH (L) Waktu Pemanasan (Rendah) 90±1 seconds

- PH Konsumsi Pemanasan Sekitar 350mW

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.
       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.

- 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

- 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

- 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.

- 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

- FLAME SENSOR

Pengertian dan Kegunaan Flame Sensor
Flame sensor adalah alat yang sensitif terhadap radiasi sinar ultraviolet yang ditimbulkan oleh nyala api, tetapi detector ini tidak bereaksi pada lampu ruangan, infra merah atau sumber cahaya lain yang tidak ada hubungannya dengan nyala api (flame).

Flame sensor atau 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.

Aplikasi yang disarankan untuk penggunaan flame detector adalah :

a.Rumah yang memiliki plafon tinggi: aula, gudang, galeri.

b.Tempat yang mudah terbakar: gudang kimia, pompa bensin, pabrik, ruangan mesin, ruang panel listrik.

c.Ruang komputer, lorong-lorong dan sebagainya.

Penempatan detector harus bebas dari objek yang menghalangi, tidak dekat dengan lampu mercury, lampu halogen dan lampu untuk sterilisasi. Juga hindari tempat-tempat yang sering terjadi percikan api (spark), seperti di bengkel-bengkel las atau bengkel kerja yang mengoperasikan gerinda. Dalam percobaan singkat, detector ini menunjukkan performa yang sangat bagus. Respon detector terbilang cepat saat korek api dinyalakan dalam jarak 3 – 4m. Oleh sebab itu, pemasangan di pusat keramaian dan area publik harus sedikit dicermati. Jangan sampai orang yang hanya menyalakan pemantik api (lighter) di bawah detector dianggap sebagai kebakaran. Bisa juga dipasang di ruang bebas merokok (No Smoking Area) asalkan bunyi alarm-nya hanya terjadi di ruangan itu saja sebagai peringatan bagi orang yang “membandel”.

Grafik Flame Sensor

\
Grafik Flame sensor

Terdeteksinya panas api maka akan semakin kecil resistansi pada sensor Flame Sensor sehingga memungkinkan arus untuk mengalir dan sensor ON.

Rumus :
DQ = C DT

Keterangan :
q = kalor yang dilepas atau diserap (J)
D= perubahan temperatur (takhir – tawal) (0C)
C = kapasitas kalor (J/0C)
m = massa sampel (gr)
c = kalor jenis (J/g0C)

- SENSOR GAS MQ-7

Pengertian dan kegunaan sensor MQ - 7

MQ 7 merupakan sensor gas yang digunakan dalam peralatan untuk mendeteksi gas karbon monoksida (CO) dalam kehidupan sehari-hari, industri, atau mobil. Fitur dari sensor gas MQ7 ini adalah mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap karbon monoksida (CO), stabil, dan berumur panjang. Sensor ini menggunakan catu daya heater : 5V AC/DC dan menggunakan catu daya rangkaian : 5VDC, jarak pengukuran : 20 - 2000ppm untuk ampu mengukur gas karbon monoksida.

Kondisi Standar Sensor Bekerja
- VC/(Tegangan Rangkaian) = 5V±0.1
- VH (H)/ Tegangan Pemanas (Tinggi) = 5V±0.1
- VH (L)/ Tegangan Pemanas (Rendah) = 1.4V±0.1
- RL/Resistansi Beban Dapat disesuaikan
- RH Resistansi Pemanas = 33Ω±5%
- TH (H) Waktu Pemanasan (Tinggi) = 60±1 seconds
- TH (L) Waktu Pemanasan (Rendah) = 90±1 seconds
- PH Konsumsi Pemanasan = Sekitar 350mW

Kondisi Lingkungan
- Tao/Suhu Penggunaan = -20℃-50℃
- Tas/Suhu Penyimpanan = -20℃-50℃
- RH/Kelembapan Relatif = kurang dari 95%RH
- O2 Konsentrasi Oksigen = 21%(stand condition) (Konsentrasi Oksigen dapat mempengaruhi sensitivitas)

Karakteristik Sensitivitas
- Rs/ Tahanan Permukaan Terhadap Tubuh = 2-20k pada 100ppm Carbon Monoxide(CO)
- a(300/100ppm)/ Tingkat Konsentrasi Kemiringan = Kurang dari 0.5 Rs (300ppm)/Rs(100ppm)
- Standar Kondisi Bekerja = Temperature -20℃±2℃ Kelembapan 65%±5% , RL:10KΩ±5%, Vc:5V±0.1V VH:5V±0.1V, VH:1.4V±0.1V
- Waktu Panaskan Tidak kurang dari 48 jam
- Jarak Deteksi: 20ppm-2000ppm carbon monoxide

-Grafik sensor flame dan sensor MQ-7

Grafik Flame sensor

Terdeteksinya panas api maka akan semakin kecil resistansi pada sensor Flame Sensor sehingga memungkinkan arus untuk mengalir dan sensor ON.

Grafik MQ-7

Semakin banyak jumlah gas yang terdeteksi maka akan semakin kecil resistansi pada sensor MQ-7 sehingga memungkinkan arus untuk mengalir dan sensor ON.

FLAME SENSOR :
- Rumus kalor

DQ = C DT

Keterangan :
q = kalor yang dilepas atau diserap (J)
D= perubahan temperatur (takhir – tawal) (0C)
C = kapasitas kalor (J/0C)
m = massa sampel (gr)
c = kalor jenis (J/g0C)
- Tabel

SENSOR MQ-2

- Rumus Gas :

- Tabel

4. Percobaan [back]

a. Prosedur Percobaan

1. ambil komponen sesuai yang telah kita list :
a. Generator DC
b. Op-Amp 1458
c. Buzzer
d. Red-LED dan Green-LED
e. Ground
f. Flame Sensor
g. MQ-7 Sensor
h. Logicstate
i. Transistor NPN
j. Motor
k. Relay.

2. atur rangkaian seperti gambar rangkaian dibawah

3. kemudian dapat kita jalankan simulasinya

b. Gambar Rangkaian [back]

c.Prinsip Kerja Rangkaian [back]

1. Ketika tidak terjadi kebakaran

Maka sensor MQ-7 tidak bekerja, dan tidak ada arus yang keluar dari sensor. Sehingga pada basis transistor juga tidak mendapatkan arus. Karena pada basis transistor tidak mendapat arus, maka juga tidak ada arus yang mengalir dari colletor ke emitor, sehingga relay tidak mendapatkan tegangan dan relay off. Saat relay off, maka led hijau menyala. pada sensor Flame juga tidak keluar tegangan, sehingga pada op-amp detector, lebih besar nilai tegangan pada inverting-nya. sehingga, Vout yang keluar sebesar -Vsat, dan led hijau tidak menyala karena mengalami reverse bias dan motor diam karena tegangan yang didapat tidak mencukupi untuk menggerakan motor.

2. Ketika terjadi kebakaran.

Maka sensor MQ-7 bekerja, ada arus yang keluar dari sensor. Sehingga pada basis transistor mendapatkan arus. Karena pada basis transistor mendapat arus, maka juga ada arus yang mengalir dari colletor ke emitor, sehingga relay mendapatkan tegangan dan relay on. Saat relay on, maka led merah dan buzzer menyala. pada sensor Flame juga keluar tegangan, sehingga pada op-amp detector, lebih besar nilai tegangan pada non inverting-nya. sehingga, Vout yang keluar sebesar +Vsat, dan led hijau menyala karena mengalami forward bias dan motor bergerak karena tegangan yang didapat mencukupi untuk menggerakan motor.

Muhammad Farhan Hutagalung

mENjaga keamanan ruangan dengan sensor api dan sensor mq-7