1. Tujuan Perancangan[kembali]
Tujuan perancangan kontrol
kebakaran laboratorium adalah sebagai berikut:
1. 1. Menyelesaikan tugas projek modul 4 praktikum Up &
Uc
2.
2. Untuk mendeteksi kebocoran gas, adanya api dan korban pada laboratorium
3.
3. Memahami dan dapat mendeteksi kebakaran dalam laboratorium
4. 4. Untuk memahami kerja dari sensor flame,
sensor mq2, sensor ultrasonik dan Arduino
2. Komponen[kembali]
Alat dan Bahan
1. Arduino
2. Sensor MQ-2
3. Flame Sensor
· Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
· Lineritas +10 mV/ º C.
· Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
· Range +2 º C – 150 º C.
· Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
· Arus yang mengalir kurang dari 60 μA.
13. Buzzer
14. Dioda
3. Dasar Teori[kembali]
UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit seria. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal. Jarak komunikasi yg digunakan tidak lebih dari 15 meter dengan kecepatan 20 kb/s.
Arduino Uno adalah salah satu produk berlabel arduino yang menggunakan mikrokontroler ATMEGA328”. (Kadir, 2013:16). Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya.
Bagian-bagian Arduino Uno:
a. Soket USB
Soket USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke komputer atau laptop. Berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino dan juga sebagai port komunikasi serial.
b. Digital Pin I/O
Digital Pin I/O adalah pin-pin untuk menghubungkan Arduino dengan komponen atau rangkaian digital. Pada Arduino Uno terdapat 14 digital pin yang berfungsi memberikan nilai logika (0 atau 1). Pin berlabel “~” adalah pin PWM (Pulse Width Modulation).
c. Analog Pin
Analog pin adalah pin-pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog, seperti dari potensiometer, sensor suhu, sensor cahaya, dan lainya lalu mengubahnya menjadi nilai digital. Pada arduino Uno terdapat 6 analog pin dari A0 sampai A5.
d. LED Power Indicator
LED yang akan menyala dan menandakan Arduino telah mendapatkan supply listrik yang sesuai.
e. Tombol RESET
Digunakan untuk mereset atau mengulang program Arduino dari awal
f. Power Jack
Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai Arduino dengan tegangan dari baterai/adaptor 5V-12V pada saat Arduino sedang tidak disambungkan ke komputer. Kalau Arduino sedang disambungkan ke komputer melalui USB. Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB. Sehingga tidak perlu memasang baterai/adaptor saat memprogram Arduino.
Microcontroller | Atmega328P |
Operating Voltage | 5V |
Input Voltage (recommended) | 7 – 12 V |
Input Voltage (limit) | 6 – 20 V |
Digital I/O Pins | 14 (of which 6 provide PWM output) |
PWM Digital I/O Pins | 6 |
Analog Input Pins | 6 |
DC Current per I/O Pin | 20mA |
DC Current for 3.3V Pin | 50mA |
Flash Memory | 32KB of which 0.5KB used by bootloader |
SRAM | 2 KB |
EEPROM | 1 KB |
Clock Speed | 16 Hz |
Sensor MQ-2 adalah salah satu sensor yang sensitif terhadap asap rokok. Bahan utama sensor ini adalah SnO2 dengan konduktifitas rendah pada udara bersih. Jika terdapat kebocoran gas konduktifitas sensor menjadi lebih tinggi, setiap kenaikan konsentrasi gas maka konduktifitas sensor juga naik. Bahan utama sensor ini adalah SnO2 dengan konduktifitas rendah pada udara bersih. Jika terdapat kebocoran gas konduktifitas sensor menjadi lebih tinggi, setiap kenaikan konsentrasi gas maka konduktifitas sensor juga naik. Sensor MQ-2 sensitif terhadap gas LPG, Propana, Hidrogen, Karbon Monoksida, Metana dan Alkohol serta gas mudah terbakar diudara lainnya.
Konfigurasi Sensor MQ-2:
Sensor MQ-2 terdapat 2 masukan tegangan yakni VH dan VC. VH digunakan untuk tegangan pada pemanas (Heater) internal dan Vc merupakan tegangan sumber serta memiliki keluaran yang menghasilkan tegangan berupa tegangan analog. Berikut konfigurasi dari sensor MQ-2:
1. Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
2. Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
3. Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.4.
4. Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.
Prinsip Kerja MQ-2:
Sensor Asap MQ-2 berfungsi untuk mendeteksi keberadaan asap yang berasal dari gas mudah terbakar di udara. Pada dasarnya sensor ini terdiri dari tabung aluminium yang dikelilingi oleh silikon dan di pusatnya ada elektroda yang terbuat dari aurum di mana ada element pemanasnya. Ketika terjadi proses pemanasan, kumparan akan dipanaskan sehingga SnO2 keramik menjadi semikonduktor atau sebagai penghantar sehingga melepaskan elektron dan ketika asap dideteksi oleh sensor dan mencapai aurum elektroda maka output sensor MQ-2 akan menghasilkan tegangan analog. Sensor MQ-2 ini memiliki 6 buah masukan yang terdiri dari tiga buah power supply (Vcc) sebasar +5 volt untuk mengaktifkan heater dan sensor, Vss (Ground), dan pin keluaran dari sensor tersebut.
Sensor api digunakan untuk mendeteksi api atau radiasi. Sensor ini juga dapat mendeteksi sumber cahaya yang memiliki panjang gelombang antara 760 nm hingga 1100 nm. Infa merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan panjang gelombang 700 nm sampai 1 mm.
Sedangkan cahaya ultraviolet memancarkan cahaya dengan panjang gelombang sekitar 300 nm – 400 nm. Sensor ini bisa mendeteksi cahaya tampak, sinar infra merah dan sinar ultraviolet. Prinsip kerja sensor api adalah dimulai dari bahwa api akan bisa dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet, dan dari situ semacam sensor dalam flame sensor akan bekerja untuk membedakan spektrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut.(Irkam, 2014:76)
Sensor ini memiliki karakteristik tegangan keluaran saat tidak ada api dan keluaran rendah saat ada api dengan panjang gelombang rendah . Sensor ini dapat mendeteksi gelombang infra merah yang dipancarkan oleh api, sehingga sensor tersebut dapat digunakan sebagai pendeteksi kebakaran.
Sensor ini juga bisa dikemas dalam bentuk modul. Sensor ini memiliki jarak pembacaan (kurang lebih) 100 Cm dengan pembacaan secara garis lurus dari titik api ke sensor. Lampu indikator LED mati atau logika Low (0) jika tidak medeteksi api, sedangkan lampu indikator LED menyala atau logika High (1). Modul ini mempunyai empat pin dan beberapa komponen yang melengkapinya, dengan fungsi masing-masing seperti berikut:
1. VCC: pin ini dihubungkan ke sumber tegangan antara 3,3V hingga 5V.
2. GND: pin ini dihubungkan ke ground.
3. D0: pin ini dihubungkan ke pin digital, dan memberikan keluaran berbentuk digital ( LOW atau HIGH)
4. A0: pin yang dihubungkan ke pin analog input, dan memberikan nilai integer antar 0 dan 1023. 4
5. LM393: IC pendamping atau biasa disebut IC komparator memiliki fungsi untuk membandingkan dua jenis tegangan yang terdapat pada kedua input pada IC tersebut.
6. Photo NPN / Photo Transistor: Transistor yang dapat mengubah energi cahaya menjadi listrik dan memiliki penguat (gain) Internal.
Prinsip Kerja Sensor Api:
Secara umum, prinsip kerja sensor api cukup sederhana, yaitu memanfaatkan sistem kerja metode optik. Optik yang mengandung ultraviolet, infrared, atau pencitraan visual api, dapat mendeteksi adanya percikan api sebagai tanda awal kebakaran. Jika telah terjadi reaksi percikan api yang cukup sering, maka akan terlihat emisi karbondioksida dan radiasi dari infrared.
- Transmitter memancarkan gelombang ultasonik
- Gelombang ultrasonik yang dipancarkan mengenai objek dan terpantul kembali
- Gelombang pantulan kemudian dideteksi oleh receiver
- Menghitung waktu yang diperlukan gelombang untuk kembali ke receiver
Pemberi logika pada simulasi sensor. Pengertian logis, benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt.
Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan. Karena hanya dua status logika, logika 1 dan logika 0, yang dimungkinkan, teknik aljabar Boolean dapat digunakan untuk menganalisis rangkaian digital yang melibatkan sinyal biner. Istilah logika positif diterapkan ke sirkuit di mana logika 1 ditetapkan ke level tegangan yang lebih tinggi; Dalam rangkaian logika negatif, logika 1 ditunjukkan dengan level tegangan yang lebih rendah. Lihat juga logika multinilai.
LCD (Liquid Crystal Display) 16x2 adalah jenis media tampilan atau Display dari bahan cairan kristal sebagai penampil utama.LCD 16x2 dapat menampilkan sebanyak 32 karakter yang terdiri dari 2 baris dengan tiap baris menampilkan 16 karakter.Pada Arduino untuk mengendalikan LCD Karakter 16x2 untuk librarynya secara default sudah ada librarynya yaitu LiquidCrystal.h. LCD ada bermacam-macam ukuran 8x1, 16x1, 16x2, 16x4, 20x4. Untuk mengendalikan atau mengontrol macam-macam LCD Karakter di atas dapat menggunakan Tutorial ini, perbedaannya hanya pada inisialisasi jumlah kolom dan baris.
1. Pin out diagram LCD 16X2:
2. Pin1 (Ground / Source Pin): Ini adalah pin tampilan GND, digunakan untuk menghubungkan terminal GND unit mikrokontroler atau sumber daya.
3. Pin2 (VCC / Source Pin): Ini adalah pin catu tegangan pada layar, digunakan untuk menghubungkan pin catu daya dari sumber listrik.
4. Pin3 (V0 / VEE / Control Pin): Pin ini mengatur perbedaan tampilan, yang digunakan untuk menghubungkan POT yang dapat diubah yang dapat memasok 0 hingga 5V.
5. Pin4 (Register Select / Control Pin): Pin ini berganti-ganti antara perintah atau data register, digunakan untuk menghubungkan pin unit mikrokontroler dan mendapatkan 0 atau 1 (0 = mode data, dan 1 = mode perintah).
6. Pin5 (Pin Baca / Tulis / Kontrol): Pin ini mengaktifkan tampilan di antara operasi baca atau tulis, dan terhubung ke pin unit mikrokontroler untuk mendapatkan 0 atau 1 (0 = Operasi Tulis, dan 1 = Operasi Baca).
7. Pin 6 (Mengaktifkan / Mengontrol Pin): Pin ini harus dipegang tinggi untuk menjalankan proses Baca / Tulis, dan terhubung ke unit mikrokontroler & terus-menerus dipegang tinggi.
8. Pin 7-14 (Pin Data): Pin ini digunakan untuk mengirim data ke layar. Pin ini terhubung dalam mode dua-kawat seperti mode 4-kawat dan mode 8-kawat. Dalam mode 4-kawat, hanya empat pin yang terhubung ke unit mikrokontroler seperti 0 hingga 3, sedangkan dalam mode 8-kawat, 8-pin terhubung ke unit mikrokontroler seperti 0 hingga 7.
9. Pin15 (+ve pin LED): Pin ini terhubung ke +5V
10. Pin 16 (-ve pin LED): Pin ini terhubung ke GND.
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. Pada praktikum ini digunakan LED berwarna hijau yang terbuat dari bahan semikonduktor Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP) dengan wavelength 550-570 nm dan LED merah dengan panjang gelombang 620-740 nm. Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.
Cara kerja dari LED, seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda. LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna). LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya.
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).
Cara menghitung nilai resistor:
a. Nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
b. Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor:
Perhitungan:
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.
Fungsi Relay:
Seperti yang telah di jelaskan tadi bahwa relay memiliki fungsi sebagai saklar elektrik, namun jika di aplikasikan ke dalam rangkaian elektronika, relay memiliki beberapa fungsi yang cukup unik. Berikut beberapa fungsi saat di aplikasikan ke dalam sebuah rangkaian elektronika.
1. Mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan menggunakan bantuan signal tegangan rendah.
2. Menjalankan logic function atau fungsi logika.
3. Memberikan time delay function atau fungsi penundaan waktu.
4. Melindungi motor atau komponen lainnya dari korsleting atau kelebihan tegangan.
Prinsip Kerja Relay:
Setelah mengetahui pengertian serta fungsi dari relay, anda juga harus mengetahui cara kerja atau prinsip kerja dari relay. Namun sebelumnya anda perlu mengetahui bahwa pada sebuah relay terdapat 4 bagian penting yaitu electromagnet (coil), Armature, Switch Contact Point (saklar) dan spring. Untuk lebih jelasnya silahkan lihat gambar di bawah ini
Kontak point relay terdiri dari 2 jenis yaitu:
1. Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada pada posisi close (tertutup).
2. Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berapa pada posisi open (terbuka).
Buzzer adalah komponen elektronika yang dapat menghasilkan getaran suara dalam bentuk gelombang bunyi. Buzzer lebih sering digunakan karena ukuran penggunaan dayanya yang minim.
Cara Kerja Buzzer
Tegangan Listrik yang mengalir ke buzzer akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut akan diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh manusia.
Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.
Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah:
1. Penyapu atau disebut juga dengan Wiper
2. Element Resistif
3. Terminal
Prinsip Kerja Potensiometer
Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer. Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon). Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).
Fungsi Potensiometer:
Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan, Potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :
1. Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.
2. Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply
3. Sebagai Pembagi Tegangan
4. Aplikasi Switch TRIAC
5. Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser
6. Sebagai Pengendali Level Sinyal
4. Listining Program[kembali]
5. Flowchart[kembali]
6. Rangkaian Simulasi[kembali]
7. Hardware dan Video[kembali]
8. Analisis[kembali]
Projek pada
rangkaian ini berjudul kontrol kebakaran laboratorium. Dimana menggunakan
dua Arduino, flame sensor, ultrasonik sensor, sensoe mq2 dan output motor servo,
led, lampu,buzzer dan lcd . Pada input rangkaian Arduino master dihubungkan
lansung ketiga sensor yaitu sensor flame untuk mendeteksi api, sensor mq2 untuk
mendeteksi gas dan sensor ultrasonik untuk mendeteksi adanya korban di
laboratorium dan terpasang LCD . Dan output pada Arduino slave ada nya motor
servo untuk membuka pintu, led penanda keadaan ruanagan, lampu memnandakan ruangan
aman dipakai atau tidak, buzzer untuk menandakan ada korban.
Kondisi pertama disaat ruangan aman tanpa ada
kebocoran gas dan api maka led akan berwarna hijau dan lampu akan hidup serta LCD
yang menyatakan ruangan aman. Pada kondisi kedua saat adanya api dalam laboratorium
maka flame sesnsor akan aktif dan led akan bewarna kuning serta lampu akan mati
dan di lcd akan menyatakan adanya api dan servo akan membuka pintu. Pada kondis
3 saat ada gas yang terdeteksi maka mq2 akan aktif dan led akan bewarna kuning
serta lampu yang mati dan pada lcd akan tertera gas bocor dan servo akan
membuka pintu. Pada kondisi 4 maka adanya gas bocor serta terdeteksi adanya api
maka akan mengakibatkan led bewarna kuning serta lampu mati dan lcd akan menyatakan
ruangan bergas dan ada api dan bisa terjadi ledakan dan servo akan membuka
pintu. Pada kondisi 4 adanya api dan gas serta korban yang dideteksi sensor
flame, sensor mq2, dan sensor ultrasonik. Maka led akan bewarna merah servo
akan membuka pintu lcd menyatakan adanya korban serta buzzer yang hidup.
9. Kesimpulan[kembali]
Berdasarkan Alat yang telah dibuat maka didapatkan kesimpulan bahwa dengan menggunakan flame Sensor, Sensor mq2, dan sensor ultrasonik serta arduino dan komponen pendukung lainnya melalui komunikasi UART yang merupakan komunikasi serial dimana sudah dapat didesain prototype untuk kontrol kebakaran laboratorium yang sangat berguna dan mempermudah bagi para pratikan serta orang yang memiliki urusan dengan laboratorium
Video Rangkaian Download
File Rangkaian Download
Html & materi Download
Datasheet resistor Download
Datasheet relay Download
Datasheet led Download
Program Arduino Master Download
Program Arduino Slave Dowload
Library flame sensor Download
Library sensor mq2 Download
Library sensor ultrasonik download
Datasheet Arduini Download
Datasheet flame sensor Dowload
Datasheet sensor mq2 Download
Datasheet sensor ultrasonik download
Datasheet buzzer download
Datasheet library resistor download
Datasheet motor servo download
Tidak ada komentar:
Posting Komentar