BLOG KULIAH

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

Aplikasi Pendeteksi Sirene Ketika Ada Asap

1. Tujuan [kembali]

Mengetahui jenis-jenis sensor gas, fungsi, dan aplikasinya.
Mensimulasi rangkain menggunakan software proteus
Terinspirasi dari gambar bom meletus dan mengluarkan asap halaman 362

2. Alat dan Bahan [kembali]

a. Sensor MQ-3

Sensor adalah suatu alat yang mampu mendeteksi fenomena fisika atau kimia. Sensor MQ- 3 memiliki nilai resistansi Rs, yang nilainya dapat berubah bila mendeteksi gas metana dan alkohol di udara

Spesifikasi MQ-3:

1. Mampu mendeteksi konsentrasi alkohol dengan jangkauan pengukuran 0,04 mg/L – 4 mg/L.

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

3. Memiliki tegangan sirkuit dan tegangan pemanas 5VDC dengan konsumsi daya kurang dari 750 mW.

4. Memiliki hambatan beban dan hambatan pemanas masing-masing 200 KΩ dan 33 Ω.

5. Memiliki kondisi deteksi standar pada temperatur 40°C ± 2°C dan kelembaban relatif 65% ± 5%.

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

b. Resistor

Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm

Spesifikasi 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.

Warna	Pita pertama	Pita kedua	Pita ketiga (pengali)	Pita keempat (toleransi)	Pita kelima (koefisien suhu)
Hitam	0	0	× 10⁰
Cokelat	1	1	×10¹	± 1% (F)	100 ppm
Merah	2	2	× 10²	± 2% (G)	50 ppm
Jingga (oranye)	3	3	× 10³		15 ppm
Kuning	4	4	× 10⁴		25 ppm
Hijau	5	5	× 10⁵	± 0.5% (D)
Biru	6	6	× 10⁶	± 0.25% (C)
Ungu	7	7	× 10⁷	± 0.1% (B)
Abu-abu	8	8	× 10⁸	± 0.05% (A)
Putih	9	9	× 10⁹
Emas			× 10⁻¹	± 5% (J)
Perak			× 10⁻²	± 10% (K)
Kosong				± 20% (M)

c. NPN

Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.

membaca Spesifikasi datasheet transistor

d. Relay

Relay adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyambung dan memutuskan arus listrik dalam sebuah rangkaian. Karena fungsi relay tersebut, itulah mengapa komponen yang satu ini juga disebut sebagai saklar

Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A. Jika spesifikasi relay sudah didapat kita bisa menggunakan contoh umum rangkaian switching relay dibawah ini. Rangkaian switching ini dibantu transistor sebagai pemicu

e. Motor listrik

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.

Spesifikasi :

Daya: 2.2KW/3HP/3PK
Voltage : 220/380V/3phase
Speed : 1435RPM/4Poles 50Hz
Frame Size : 100L
As/Shaft : 28mm
Mounted : B5 (Flange Mounted)

f. Baterai

Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik.

Spesifikasi Baterai :

Type: AAA
Tegangan: 1.5 Volt
Ukuran: 10 x 44.2 mm
Isi Per Kemasan : 2 Pcs

g. Dioda Bridge

Fungsi utama dari diode bridge adalah penyearah arus bolak-balik atau arus AC. Dengan menggunakan empat diode bridge, maka tegangan DC yang dihasilkan akan semakin maksimal.

h. Kapasitor

Berfungsi untuk menghilangkan riak yang tersisa setelah gelombang disearahkan oleh diode bridge.

3. Dasar Teori [kembali]

A. Sensor MQ-3

Sensor adalah suatu alat yang mampu mendeteksi fenomena fisika atau kimia. Sensor MQ3 memiliki nilai resistansi Rs, yang nilainya dapat berubah bila mendeteksi gas metana dan alkohol di udara. Rangkaian minimum sensor MQ-3 ini sangat sederhana seperti tampak pada Gambar 2.1. Rangkaian terdiri dari 1 buah variabel resistor dan pin H yang dihubungkan dengan tegangan sebesar 5 V.

Elemen sensor MQ-3 terdiri atas lapisan kristal metaloksida (SnO2) dengan konduktivitas yang kecil dalam udara bersih. Resistansi sensor akan berubah-rubah seiring dengan terdeteksinya keberadaan gas alkohol (etanol) oleh elemen sensor. Jika konsentrasi etanol tinggi, maka resistansi sensor akan berkurang sehingga tegangan keluaran akan meningkat. Ketika kristal metal oksida (SnO2) pada kondisi normal yaitu pada suhu kamar, permukaan bahan metal oksida (SnO2) berinteraksi dengan molekul-molekul oksigen yang ada di udara. Atom-atom oksigen akan terabsorpsi dan mengikat elektron bebas yang terdapat pada permukaan metal oksida (SnO2). Di dalam sensor gas, arus listrik mengalir melewati daerah sambungan (grain boundary) dari kristal SnO2. Pada daerah sambungan, penyerapan oksigen mencegah muatan untuk bergerak bebas. Jika konsentrasi gas menurun, proses dioksidasi akan terjadi. Rapat permukaan dari muatan negatif oksigen akan berkurang dan akan mengakibatkan menurunnya ketinggian penghalang dari daerah sambungan. Dengan menurunnya penghalang maka resistansi sensor juga akan ikut menurun.

B. 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:

{\begin{aligned}V&=IR\\I&={\frac {V}{R}}\end{aligned}}

Symbol Resistor:

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)

C. Relay

Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

Simbol Relay :

Cara kerja relay adalah sebagai berikut :

Saat Coil mendapatkan energi listrik (energized) akan menimbulkan gaya elektromanetik
Gaya magnet yang ditimbulkan akan menarik plat/lengan kontak (armature) berpegas (bersifat berlawanan), sehingga menghubungkan 2 titik contact

D. 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.

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).

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

E. Baterai

Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti handphone, laptop, dan maianan remote control menggunakan baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya baterai, sehingga tidak perlu menyambungkan kabel listrik ke terimanal untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Setiap baterai terdiri dari terminal positif (Katoda) dan terminal negatif (Anoda) serta elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output arus listrik dari baterai adalah arus searah atau disebut juga dengan arus DC (Direct Current). Pada umumnya, baterai terdiri dari 2 jenis utama yakni baterai primer yang hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan baterai sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery). Baterai yang dibahas pada proposal ini yang dapat diisi ulang dan biasa digunakan pada kendaraan listrik yaitu baterai Lithium ion dan Lithium Polymer.

F. Dioda Bridge

Dioda Bridge (Bridge Diode) atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Dioda Jembatan adalah jenis dioda yang berfungsi sebagai penyearah arus bolak-balik (Alternating Current/AC) menjadi arus searah (Direct Current/DC). Dioda Bridge pada dasarnya merupakan susunan dari empat buah Dioda yang dirangkai dalam konfigurasi rangkaian jembatan (bridge) yang dikemas menjadi satu perangkat komponen yang berkaki empat. Dua kaki Terminal dipergunakan sebagai Input untuk tegangan/arus listrik AC (bolak balik) sedangkan dua kaki terminalnya lagi adalah terminal Output yaitu Terminal Output Positif (+) dan Terminal Output Negatif (-).

Diode Bridge yang merupakan komponen untuk penyearah gelombang penuh (full wave rectifier) ini adalah penyearah yang sering digunakan dalam rangkaian Pencatu Daya (Power Supply) karena kinerjanya yang lebih baik dengan ukuran yang lebih kecil dan juga biaya yang relatif murah dibanding dengan penyearah gelombang penuh yang dihubungkan dengan transformator center tap (trafo CT).

Prinsip kerja :

Prinsip Kerja Dioda Bridge pada dasarnya sama dengan 4 buah dioda penyearah biasa yang disusun dalam rangkaian jembatan. Cara kerjanya pun sama dengan cara kerja Penyearah Gelombang Penuh (Full Wave Rectifier). Untuk lebih jelas mengenai cara kerja bridge diode, kita dapat melihat gambar dibawah ini :

Seperti yang kita lihat pada gambar diatas, keempat Dioda yang diberi label D1, D2, D3 dan D4 disusun secara “seri berpasangan” dengan hanya dua dioda saja yang melewatkan arus satu sisi sinyal atau arus setengah siklus gelombang (half cycle). Pada saat sisi sinyal positif (+) diberikan ke Input-1 dan sinyal negatif (-) diberikan ke Input-2 Dioda bridge, rangkaian internal D1 dan D2 akan berada dalam kondisi Forward Bias sehingga melewatkan sinyal positif tersebut, sedangkan D3 dan D4 akan berada dalam kondisi Reverse Bias yang menghambat sinyal sisi negatifnya (lihat gambar (a) diatas.

Kemudian pada saat sinyal berubah menjadi sinyal negatif (-) yang diberikan ke Input-1 dan sinyal positif (+) ke Input-2 Dioda bridge maka D3 dan D4 akan berubah juga menjadi kondisi Forward Bias yang melewatkan sedangkan D1 dan D2-nya menjadi reverse bias yang menghambat sinyal sisi negatif (lihat gambar (b) diatas). Hasil dari Penyearah gelombang penuh adalah seperti yang dapat kita lihat di gambar c diatas.

G. Kapasitor

Komponen elektronika yang dapat menyimpan energi arus listrik itulah kapasitor. Alessandro Volta adalah seorang ilmuwan dari negara Italia pernah menyatakan bahwa "semua benda yang dapat menyimpan energi disebut condensatore". Oleh karena itu kapasitor yang memiliki ukuran besar dalam mikrofarad (uF), sering disebut kondensator. Kapasitor disebut komponen pasif karena akan bekerja ketika diberi arus listrik, besar energi yang disimpan oleh sebuah kapasitor ditentukan oleh besar nilai kapasitor dan waktu pengisian kapasitor.

Konstruksi dasar dari sebuah kapasitor dibuat dari 2 lempengan plat logam yang dipasang sejajar tetapi tidak saling berhubungan, lempengan tersebut disekat/diisolasi oleh lapisan bahan dielektrik, Jenis bahan dielektrik inilah yang menentukan spesifikasi dan juga nama dari jenis kapasitor tersebut, seperti: mika, polyster, keramik, dan gel cair seperti yang digunakan pada electrolit kapasitor (ELKO). Lempengan plat logam dibentuk sesuai dengan model kapasitor, sedangkan besar nilai kapasitansi dan rating tegangan kapasitor ditentukan oleh konstruksi lempengan plat logam dan lapisan isolasi (Dielektrik).

Cara Kerja Kapasitor

Jika muatan positip (+) diberikan pada salah satu plat dan plat yang lain diberi muatan negatip (-) maka sifat muatan pada kondisi ini akan saling tarik menarik, tetapi karena adanya lapisan isolasi elektron-elektron itu tertahan dan tidak akan pernah mengalir, sehingga muatan listrik akan terjebak pada masing-masing plat dan terserap keseluruh kepingan plat, kepingan plat membutuhkan waktu untuk mengisi muatan (Charge) sehingga mencapai tegangan maksimum yang diberikan, dan selama tidak ada rangkaian konduksi yang dapat menarik atau mengeluarkan muatan listrik dari kapasitor, muatan listrik akan terus tersimpan pada kapasitor.

4. Percobaan [kembali]

A. Prosedur Kerja :

Pertama Kita sediakan semua komponen di library proteus, apabila semua komponen telah ada di library, kita rangkai rangkaian seperti gambar dibawah. Setelah gambar selesai dirangkai, kita jalankan rangkaian kita tadi, apabila rangkaian masih nerlogika 0, maka sensor tidak akan aktif dan rangkaian tidak akan berhjalan. Dan apabila berlogika 1, maka arus akan mengalir, dan akan membuat relay aktif dan membuat motor akan berbunyi.

B. Rangkaian Simulasi

1. Foto:

2. Prinsip Kerja

Ketika tidak ada gas alkohol yang terdeteksi (logic sate = 0), maka sensor tidak akan aktif, sehingga tidak ada tegangan yang akan mengaktifkan relay.

Keika gas alkohol terdeteksi (logic state = 1) maka sensor akan aktif. Rangkaian Regulator tegangan berfungsi untuk menyuplai tegangan pada relay dan kaki emitor transistor. Pada regulator tegangan, tegangan AC yang masuk akan dinaikkan pada transformator kemudian disearahkan pada dioda bridge. Tegangan yang telah disearahkan ini akan di filter untuk menghilangkan riak. Kemudian Voltage regulator akan mengatur agar tegangan Output tidak dipengaruhi oleh suhu, arus beban dan juga tegangan input yang berasal Output Filter.

Tegangan hasil dari voltage regulator ini akan masuk sebagai sumber pada kaki emitor transistor.

Dengan aktifnya sensor, maka akan ada arus yang masuk ke kaki basis transistor, sehinggan transistor akan aktif.

Dengan aktifnya transistor, maka akan ada tegangan yang masuk pada relay maka relay akan aktif, sehingga akan tebentuk rangkian tertutup pada buzzer. Baterai dan motor yang ada pada rangkaina tertutup ini akan mendorong buzzer untuk aktif dan mengeluarkan bunyi.

BLOG KULIAH

Bentuk dan Simbol Motor DC :

Prinsip Kerja Motor DC

Cara Kerja Kapasitor

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Arsip Blog