[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

 Rangkaian Alat Pendeteksi CO2 di Ruangan

 Menggunakan Sensor Gas mq4

(Figure 15.9 hlmn 703)

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. Download File 

1. Tujuan[Kembali]

1. Mengetahui komponen yang digunakan dalam merangkai alat pendeteksi co2 di ruangan menggunakan sensor gas mq4.
2. Mengetahui bentuk rangkaian dan mensimulasikan alat pendeteksi co2 di  ruangan  menggunakan sensor gas mq4 pada software proteus.    

2. Alat dan Bahan[Kembali]

• Alat

        1. Battery

   

FEATURES

• Automatic Input Current Limit for universal USB/AC/DC

adapter compatibility*

• Optional automatic power source detection per latest

USB charging specification 1.2

• USB or AC input with automatic input selection and

programmable input current limiting (USB2.0 compliant)

• Up to 750mA charging output from 500mA USB port or

1500mA from AC adapter using proprietary

“TurboChargeTM Mode”

• +4.35 to +6.0V input voltage range

• +18V input tolerance (non-operating)

• High-accuracy float voltage regulation: 1.0%

• Digital programming of major parameters via I2C

interface*

• Bahan

        1. Sensor Gas mq4

        2. Resistor

        Features

• Carbon Film Resistor
• 4-band Resistor
• Resistor value varies based on  selected parameter
• Power rating varies based on selected parameter

        3. Transistor NPN

     FEATURES 

•  Low current (max.50 mA)
• High voltage (max.300V)
• Telephony and profes.

        4. LED

Specifications

• Light Source :LED; see Models table for wavelengths
• Illumination :High-intensity spot light
• Supply Voltage and Current :Voltage supplied by PresencePLUS sensor: 10-30V dc @360mA max.
• Connections:2 m (6.5') attached pigtail with 3-wire, 8 mm Pico-style connector
• Construction : Black anodized aluminum, glass lens
• Environmental Rating :IEC IP67

        5. Motor DC

   

Features of brushed DC motors

Advantages

    No need for a drive circuit when running at constant speed

    High-efficiency design

    Able to operate at high speeds

    High startup torque

    Responsive and easy to use as speed and torque can be controlled by voltage

Disadvantages

    Motor life is shortened by the need for brushes and a commutator, which are subject to wear.

    The brushes generate both electrical and acoustic noise

 

        6. Buzzer

Buzzer Features and Specifications

• Rated Voltage: 6V DC
• Operating Voltage: 4-8V DC
• Rated current: <30mA
• Sound Type: Continuous Beep
• Resonant Frequency: ~2300 Hz 
• Small and neat sealed package
• Breadboard and Perf board friendly

        7. Logic state

Feature

Input 1A Input 2A output A Input lB Input 2B output B . . B I u I vc~ Input ID Input 2D output .

 

        8. Kabel

General Reference Standards 

• DIN VDE 0295, IEC 60228, BS 6360
• DIN EN 50290‐2‐22, DIN VDE 0207‐363‐4‐1 
• IEC 60227‐5, EN 50525‐2‐51, VDE 0281‐13
• DIN VDE 0482‐332‐1‐2, DIN EN 60332‐1‐2, IEC 60332‐1‐2 
• RoHS, REACH & CE Directives
• 
  

3. Dasar Teori[Kembali]

    1. Battery

Baterai atau elemen kering adalah salah satu alat listrik yang berfungsi sebagai penyimpan energi listrik dan mengeluarkan tegangan dalam bentuk listrik (sebagai sumber tegangan). Simbol baterai pada suatu rangkaian listrik dengan tegangan DC atau rangkaian elektronika :

Pada umumnya baterai terdiri dari tiga komponen yang penting yaitu :

1. Batang karbon (C) sebagai anode (kutub positif baterai).
2. Seng (Zn) sebagai katode (kutub negatif baterai)
3. Amonium dioksida (NH4CI) sebagai larutan elektrolit (penghantar)

Terdapat dua jenis baterai yaitu :

1. Baterai Primer 

Baterai adalah baterai yang hanya dapat digunakan sekali, menggunakan reaksi kimia yang tidak dapat dibalik (irreversible reaction).  pada umumnya dijual adalah baterai yang bertegangan listrik 1,5 volt.

2. Baterai Sekunder

Baterai sekunder atau biasanya disebut rechargeable battery adalah baterai yang dapat di isi ulang menggunakan reaksi kimia yang bersifat dapat dibalik (reversible reaction) biasanya digunakan pada telepon genggam.

Adapun salah satu persamaan menghitung tegangan adalah :

P = V x I

Keterangan :

P  = Daya (W)

V = Tegangan yang terukur (V)

I   = Arus yang terukur (I)

    2. Sensor Gas mq4

Sensor MQ-4 juga merupakan hasil produksi Hanwai Electronics. Material sensitif dari sensor gas ini terbuat dari bahan semikonduktor SnO2 yang memiliki konduktivitas lebih rendah ketika berada pada medium udara bersih. Ketika gas target terdeteksi (metan) konduktivitas sensor akan meningkat sebanding dengan peningkatan konsentrasi gas polutan. Sensor jenis ini adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor ini 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. Sensor ini sangat cocok di gunakan untuk alat emergensi sebagai deteksi gas-gas, seperti deteksi kebocoran gas, deteksi asap untuk pencegahan kebakaran dan lain lain.

          Grafik Respon Sensor Gas mq4

Spesifikasi dari sensor MQ-4 adalah sebagai berikut (ATMEL, 2012):

1.    Mampu mendeteksi konsentrasi gas metan dengan jangkauan pengukuran 300 ppm – 10.000 ppm.

2.    Mampu bekerja pada rentang temperatur -10°C - 50°C.

3.    Memiliki tegangan sirkuit dan tegangan pemanas 5 VDC dengan konsumsi daya kurang dari 900 mW.

4.    Memiliki hambatan pemanas 31 Ω ± 3Ω (pada temperatur ruangan).

5.    Memiliki kondisi deteksi standar pada temperatur 20°C ± 2°C dan kelembaban relatif 65% ± 5%.

6.    Memiliki keluaran data analog berupa perubahan tegangan listrik sensor.

    3. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm:

Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).

Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar.

Sebagian besar resistor yang kamu lihat akan memiliki empat pita berwarna . Begini cara mereka membacanya :

1. Dua pita pertama menentukan nilai dari resistansi

2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.

3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

    

    4. Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Transistor through-hole (dibandingkan dengan pita ukur sentimeter)

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.

Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.

    5. 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. 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.  Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube. LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda. 

Keanekaragaman Warna pada LED tersebut tergantung pada wavelength (panjang gelombang) dan senyawa semikonduktor yang dipergunakannya. Berikut ini adalah Tabel Senyawa Semikonduktor yang digunakan untuk menghasilkan variasi warna pada LED :

Bahan Semikonduktor	Wavelength	Warna
Gallium Arsenide (GaAs)	850-940nm	Infra Merah
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP)	630-660nm	Merah
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP)	605-620nm	Jingga
Gallium Arsenide Phosphide Nitride (GaAsP:N)	585-595nm	Kuning
Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP)	550-570nm	Hijau
Silicon Carbide (SiC)	430-505nm	Biru
Gallium Indium Nitride (GaInN)

    6. Motor

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. 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. 

Bentuk dan Simbol Motor DC

Prinsip Kerja Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).

    7. Buzzer

Kata buzzer sebetulnya berasal dari Bahasa Inggris, artinya bel, lonceng, atau alarm. Sedangkan pengertian buzzer secara harfiah adalah alat yang digunakan untuk atau dimanfaatkan untuk menyampaikan dan menyebarluaskan pengumuman. Jadi pada bagian ini buzzer digunakan sebagai output yaitu sebagai penanda atau sebagai bel peringatan.

    8. Logic state

    

 Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.  

Input dan Output pada Gerbang Logika hanya memiliki 2 level. Kedua Level tersebut pada umumnya dapat dilambangkan dengan :

• HIGH (tinggi) dan LOW (rendah)
• TRUE (benar) dan FALSE (salah)
• ON (Hidup) dan OFF (Mati)
• 1 dan 0

 7 jenis gerbang logika :

1. Gerbang AND : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 1.
2. Gerbang OR  : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan menjadi 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 0.
3. Gerbang NOT : Fungsi Gerbang NOT adalah sebagai Inverter (pembalik). Nilai output akan berlawanan dengan inputnya.
4. Gerbang NAND : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 0, maka outputnya akan berlogika 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 0.
5. Gerbang NOR : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 1, maka outputnya akan berlogika 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 1.
6. Gerbang XOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 1. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 0.
7. Gerbang XNOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 0. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 1. 
   
   
   

4. Percobaan[Kembali]

 1. Prosedur Percobaan

• Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan di library proteus
• Susunlah alat dan bahan tersebut seperti gambar di bawah ini
• Resistor  diberi hambatan 330 ohm.
• Baterai yang digunakan yaitu sebanyak 3 buah dengan tegangan masing-masingnya adalah 9V.
• Sedangkan untuk buzzer diberi tegangan 5V.
• Motor DC yang digunakan ada 2 buah.
• Setelah semua komponen terangkai, maka cobalah untuk menjalankannya.
• Jalankan sensor pir dengan menekan logicstate yaitu mengubah dari angka nol menjadi satu.
• Jika rangkaian benar, maka sensor gas mq4 akan merangsang led untuk hidup, kemudian motor bergerak dan buzzer pun berbunyi.
• Jika logicstatenyaya tidak dijalankan (logika 0) maka lednya  tidak menyala dan buzzer pun tidak berbunyi.

2. Rangkaian Simulasi

Prinsip Kerja

Apabila logic state dijalankan (logika 1)  maka akan merangsang sensor gas mq2 untuk bekerja kemudian arus akan mengalir pada transisitor. Arus itu akan membuat motor bergerak, kemudian lampu led dapat menyala. selain itu arus yang juga mengalir juga merangsang buzzer untuk berbunyi. Jika disuatu tempat terdapat gas CO2 dan terdeteksi oleh sensor MQ-4 maka rangkaian akan bekerja dan menimbulkan bunyi dari buzzer..

5. Video[Kembali]

6. Download File[Kembali]

Download Simulasi Proteusklik disini

Download Gambar Rangkaianklik disini

Download Video klik disini

Download HTML klik disini

Download Library Sensor Gasklik disini

Download Datasheet Bateraiklik disini

Download Datasheet Sensor Gas mq4klik disini

Download Datasheet LEDklik disini

Download Datasheet Resistorklik disini

Download Datasheet Transistor (TIP41)klik disini

Download Datasheet Motor DCklik disini

Download Datasheet Buzzerklik disini

Download Datasheet Logicstateklik disini