Detector Non-Inverting dengan Vref (-)

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. PENDAHULUAN

1. Pendahuluan [Back]

Detector non-inverting adalah salah satu jenis rangkaian elektronik yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur sinyal yang datang dari suatu sumber. Dalam kebanyakan aplikasi, detektor ini digunakan untuk mendeteksi atau mengukur sinyal analog seperti tegangan atau arus. Detektor non-inverting memiliki beberapa keunggulan, termasuk kestabilan, keakuratan, dan kehandalan yang tinggi dalam mengukur sinyal. Dalam pendahuluan ini, kita akan membahas tentang prinsip dasar dan aplikasi dari detektor non-inverting dengan menggunakan referensi tegangan negatif (Vref = -).

Pentingnya Detector Non-Inverting:

Detektor non-inverting adalah komponen penting dalam berbagai aplikasi elektronik, termasuk dalam pemrosesan sinyal, pengukuran, dan sistem kontrol. Salah satu keunggulan utama detektor non-inverting adalah bahwa mereka memungkinkan pengukuran sinyal dengan tingkat presisi yang tinggi, serta kemampuan untuk mengolah sinyal dengan kecepatan tinggi. Penggunaan referensi tegangan negatif (Vref = -) dalam detektor non-inverting memungkinkan pengukuran sinyal yang simetris terhadap nol, yang penting dalam banyak aplikasi.

Prinsip Dasar Detektor Non-Inverting:

Detektor non-inverting bekerja dengan prinsip umpan balik negatif. Prinsip dasarnya adalah bahwa sinyal input dikalikan dengan suatu faktor tertentu dan kemudian dibandingkan dengan referensi tegangan. Output dari detektor ini kemudian digunakan untuk mengontrol atau menentukan aksi selanjutnya, seperti pengukuran, pemrosesan, atau pengendalian. Dalam detektor non-inverting dengan Vref = -, sinyal output akan sejajar dengan sinyal input, tetapi terbalik polaritasnya.

Aplikasi Detektor Non-Inverting dengan Vref = -:

Penggunaan referensi tegangan negatif dalam detektor non-inverting memungkinkan aplikasi yang luas, termasuk dalam sistem pengukuran, sensori, dan sistem kontrol. Misalnya, dalam pengukuran tegangan AC, detektor non-inverting dengan Vref = - dapat digunakan untuk mengukur nilai efektif (RMS) dari sinyal tegangan dengan presisi tinggi. Selain itu, dalam sistem kontrol, detektor non-inverting dapat digunakan untuk mendeteksi perubahan dalam sinyal input dan meresponsnya dengan menghasilkan sinyal output yang sesuai.

2. Tujuan [Back]

Memahami tentang penggunaan MQ-2 Gas Sensor, Flame Sensor, dan Flex Sensor sebagai Pendeteksi Kebakaran di Dapur
Mengenali berbagai komponen yang ada pada pendeteksi kebakaran yang disimulasikan di proteus
Mampu menggunakan proteus dan pengaplikasiannya untuk mendeteksi kebakaran
Mampu merancang rangkaian simulasi pendeteksi kebakaran tersebut dan mensimulasikannya pada proteus

3. Alat dan Bahan [Back]

3.1) Alat

Multimeter

Pengertian dari alat yang juga dikenal dengan istilah multitester ini adalah sebuah peralatan khusus yang digunakan untuk mengukur komponen listrik. Mulai dari mengukur hubungan Arus litrik (Ampere), Tegangan listrik (Voltage), Hambatan listrik (Ohm), hingga Resistansi dari suatu rangkaian listrik. Berdasarkan fungsi dasarnya tersebut, alat ini sering disebut dengan AVO meter (Ampere, Voltage, Ohm).

Spesifikasi:

· Osiloskop

Osiloskop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

Spesifikasi:

Pinout:

3.2 BAHAN

· Baterai

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

Pinout dari baterai :

· Power Supply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi rangkaian.

· Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika.

Rumus hukum ohm (V=IR)

Untuk mengetahui nilai resistansi dari suatu resistor, dapat dilihat dari tabel berikut:

Cobtoh lain cara membaca resistor :

Gelang ke 1 : Merah = 2

Gelang ke 2 : Merah = 2

Gelang ke 3 : Coklat = 1 (angka 1 menjadi pangkat dari angka 10 = 101

Gelang ke 4 : Emas = Toleransi 5%

Maka nilai resistor tersebut adalah 22 * 101= 220 Ohm dengan toleransi 5%

· Transistor

Transistor merupakan sebuah alat semikonduktor yang dapat dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

· Ground

Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik baliknya arus listrik atau beda potensialnya bernilai 0 (nol). Fungsi Ground adalah memberi perlidungan pada peggunaan peralatan listrik.

· Dioda

Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.

Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

Spesifikasi:

Op- Amp

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).

Konfigurasi PIN LM741:

Spesifikasi:

Switch

Switch adalah suatu komponen jaringan komputer yang berfungsi untuk menghubungkan beberapa perangkat untuk meneruskan data ke perangkat yang dituju.

Pinout:

Spesifikasi:

MQ-2 Gas Sensor

Sensor gas adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi adanya gas atau konsentrasi gas pada suatu tempat. Berdasarkan konsentrasi gas, sensor akan menghasilkan perbedaan potensial yang sesuai dengan cara mengubah resistansi material di dalam sensor sehingga dapat diukur sebagai tegangan keluaran. Berdasarkan besarnya nilai tegangan keluaran ini dapat diperkirakan berapa konsentrasi gas yang ada.

Pinout:

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-S :

Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.

Spesifikasi:

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
Keluaran : analog (perubahan tegangan)

Flame Sensor

Flame Sensor adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi dapat mendeteksi nyala api dengan panjang gelombang 760nm – 1100nm. Sensor nyala api ini mempunyai sudut pembacaan 60 derajat, dan beroperasi pada suhu -25 derajat -85 derajat.

Pinout:

Spesifikasi :

- Jangkauan spektrum : 760 - 1100 (nm)

- Sudut yang terdeteksi : 0° - 60°

- Catu Daya : 3,3V - 5,3V

- Temperatur Kerja : -25°C sampai 85°C

- Dimensi : 27,3 x 15,4 (mm)

Flex Sensor

Flex Sensor adalah sensor yang memiliki perubahan resistansi akibat adanya perubahan lekukan pada bagian sensor. Sensor ini memiliki output berupa resistansi. Sensor ini membutuhkan tegangan sebesar +5V agar bisa bekerja.

Pinout:

Spesifikasi :

- Mampu mendeteksi lengkungan sampai dengan 90 derajat.

- Memiliki output resistansi : 60K Ohm - 110K Ohm

- Toleransi : 30%

- Panjang penampang : 11,43 cm

- Cocok untuk aplikasi robotika, game (virtual motion), alat2 kesehatan ataupun aplikasi elektronik yang lain.

- Memerlukan rangkaian tambahan untuk terhubung ke mikrokontroler.

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).

Pinout:

Spesifikasi:

Potensiometer

Potensiometer terdiri dari tiga buah terminal dan sebuah tuas yang dapat diputar untuk mengatur besar resistensi. Sehingga potensiometer berfungsi untuk mengatur resistensi, tegangan, dan juga arus litrik yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik.

Pinout:

Spesifikasi:

Motor DC

Motor DC adalah Motor listrik yang membutuhkan suplai tegangan arus searah atau arus DC (Direct Current) pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik.

Pinout:

Spesifikasi:

Grafik respon:

Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat menghasilkan getaran suara berupa gelombang bunyi

Pinout:

Spesifikasi:

4. Dasar Teori [Back]

1. Detector Non-Inverting dengan Vref (-)

Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref < 0 Volt adalah seperti gambar 81

Resistor

Simbol:

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya.

Resistor berfungsi untuk menghambat arus dalam rangkaian listrik. Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:

Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang keempat atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n). Ini merupakan toleransi dari resistor.

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Dioda

Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

Untuk menentukan arus zenner berlaku persamaan:

Keterangan:

Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

Transistor

Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide.

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolekto

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor.

Rumus-rumus transistor:

Konfigurasi Transistor:

Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

Op- Amp LM741

Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

Karakteristik penguat ideal adalah:

Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga, serta pada rentang frekuensi yang luas.
Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.
Impedansi output sangat kecil (Zo <<)

Konfigurasi PIN LM741:

Respons karakteristik kurva I-O:

MQ-2 Gas Sensor

Sensor Gas merupakan sebuah alat untuk membaca keberadaan bermacam jenis gas dalam suatu tempat, biasanya sensor ini di gunakan dalam sebuah sistem keselamatan. Jenis alat sensor ini di gunakan untuk membaca kebocoran gas dan menghubungkan kepada sebuah sistem pengaturan untuk menutup segala proses yang menyebabkan atau mengalami kebocoran gas tersebut. Sensor gas juga dapat membunyikan alarm agar di ketahui oleh pangawas yang berada di sekitar kebocoran gas tersebut terjadi agar para pekerja yang berada di area tersebut dapat segeramengadakan evakuasi sehingga mencegah sesuatu hal yang lebih buruk. Alat ini sangat penting untuk menghindari kejadian-kejadian yang dapat mengancam nyawa pekerja maupun hewan atau tumbuhan yang berada di sekitar area tersebut, karena beberapa jenis gas bisa sangat membahayakan.

Sensor gas dapat di golongkan dari cara pengerjaannya (semikonduktor, oksidasi, katalis, infrared, dan lain sebagainya). Ada dua jenis sensor gas, yaitu sensor gas portable dan sensor gas yang terpasang. Jenis sensor yang pertama merupakan alat sensor yang dapat di gunakan selagi berkeliling, yang biasanya di pasang di saku, sabuk atau topi pegawai. Jenis sensor ke dua yaitu alat sensor yang telah terpasang, biasanya alat sensor ini di pasang di dekat ruang control, dan biasanya dapat membaca lebih dari satu jenis gas yang berbahaya.

Pinout:

Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.

Grafik respon MQ-2 Gas sensor:

Gambar. Panjang Gelombang Cahaya

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.

Flame Sensor

14. Flame sensor
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. Adapun unit flame detector dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
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.

Dengan memperhatikan jarak sensing antara objek yang akan disensing dengan sensor tidak boleh terlalu dekat, yang berakibat lifetime sensor yang cepat rusak.
Flame detector mampu mengaktifkan alarm bila mendeteksi adanya percikan api yang lebih beresiko menyebabkan bencana kebakaran. Prinsip flame detector menggunakan metode optic yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi api atau flame.flame detector juga mapu membedakan antara false alarm atau peringatan palsu dengan api sungguhan melalui komponen system yang dirancang dengan fungsi mendeteksi adanya penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang tertentu.
\
Grafik Flame sensor terhadap nilai resistansi

Berdasarkan grafik respon di atas diperoleh bahwa terdeteksinya panas api maka akan semakin kecil resistansi pada sensor Flame Sensor sehingga memungkinkan arus untuk mengalir dan sensor ON.

Cara Kerja Sensor Flame
Cara kerja sensor ini yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi nyala api dengan menggunakan metode optik. 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 dimana memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu.
Berikut adalah contoh simulasi sensor flame menggunakan software “Proteus”.
Fitur dari flame sensor
Tegangan operasi antara 3,3 – 5 Vdc
Terdapat 2 output yaitu digital output dan analog output yang berupa tegangan
Sudah terpackage dalam bentuk modul
Terdapat potensiometer sebagai pengaturan sensitivitas sensor dalam mensensing

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.

Adapun spesifikasi dari flame detector ini adalah sebagai berikut:

Output= Digital (D0)
Working voltage: 3.3V to 5V
Output format: Digital output (HIGH/LOW)\
Wavelength detection range: 760nm to 1100nm
Using LM393 comparator
Detection angle: About 60 degrees, particularly sensitive to the flame spectrum
Lighter flame detect distance 80cm

Flex Sensor

Pinout:

Grafik respon:

5. Percobaan [Back]

a. Prosedur Percobaan

Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus

Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
Lalu mencoba menjalankan rangkaian, jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian pada pendeteksi kebakaran dapur bekerja

b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

1) Rangkaian Detector Non Inverting Vref -

Prinsip Kerja: Tegangan input berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref<0 , dengan menggunakan persamaan V0= Vi-(-Vref), sehingga didaptakan bentuk gelombang input seperti rangkaian diatas, dengan Vi>0 maka V0= +Vsat dan sebaliknya.

2) Rangkaian Aplikasi Detector Non Inverting Vref -

Prinsip Kerja:

Secara singkat:

Saat logicstate 0, tegangan dari sensor menuju ke detector non inverting vref+. Jika tegangan di kaki inverting lebih besar maka output dari Op Amp non inverting vref+ akan bernilai negative,sehingga transistor tidak aktif dan rangkaian tidak berfungsi.

Saat logicstate 1, tegangan dari sensor menuju detector non inverting vref +, kaki non inverting lebih besar dari inverting, sehingga output dari op amp bernilai positif. Lalu arus menuju Detector non inverting vref-. Dengan rumus Vout= Aol (V1-V2), maka vout mendekati +vsat. Sehingga transistor on.

Secara Detail:

1. MQ-2 Gas sensor

Prinsip Kerja :

Ketika terjadi kebocoran Gas LPG maka sensor gas mq-2 akan mendeteksi adanya Gas LPG, sehingga sensor berlogika satu dan membuat arus mengalir ke kaki non inverting vref+ . Pada Aplikasi Pendeteksi Kebakaran di Dapur, rangkaian yang dipakai adalah rangkaian detektor non inverting, dimana pada rangkaian detektor non inverting itu terdapat tegangan referensi yang dapat diatur menggunakan potensiometer. Awalnya arus dari sensor gas mq-2 menuju ke kaki non inverting vref+ di mana tegangan input bernilai +5 volt. Sedangkan pada kaki inverting tegangan referensi bernilai negative 1,50 volt. Kemudian, di rangkaian detektor non inverting vref+ , terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input >= tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah +Vsat, namun apabila tegangan input kecil dari tegangan referensi maka outputnya -Vsat, didapat dengan rumus (+-vsat= +-vs+-2) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini adalah +vsat karena tegangan input>= tegangan referensi, kita dapatkan +vsat sebesar 4,03 volt.

Kemudian arus menuju ke kaki non inverting vref- di mana tegangan input bernilai +4,03 volt yang berasal dari keluaran detector non inverting vref+. Sedangkan pada kaki inverting tegangan referensi bernilai negative 0,12 volt. Kemudian, di rangkaian detektor non inverting vref- , terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input >= tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah +Vsat, namun apabila tegangan input kecil dari tegangan referensi maka outputnya -Vsat, didapat dengan rumus (+-vsat= +-vs+-2) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini adalah +vsat karena tegangan input>= tegangan referensi, kita dapatkan +vsat sebesar 3,89 volt.

Lalu, arus akan melewati R3 dimana pada R3 terdapat hambatan sebesar 10k, kemudian arus memasuki kaki basis transistor sehingga tegangan yg terbaca pada kaki base adalah vbe = vcc-Ib.rb. Karena tegangan pada kaki basis didapat 0,78 volt, maka transistor akan aktif (transistor aktif ketika tegangan pada kaki basis sebesar >=0,7V). Arus dari sumber tegangan sebesar 5V mengalir menuju relay kemudian ke kaki kolektor lalu emitor dan ke ground. Karena transistor aktif, maka switch relay akan berpindah ke kiri, lalu baterai akan mengeluarkan arus menuju ke pompa penghisap dan pompa menghisap gas bergerak dan buzzer berbunyi

2. Flame sensor

Prinsip Kerja :

Ketika kebocoran gas menyebabkan kebakaran , maka flame sensor akan mendeteksi adanya api sehingga logicstate akan berlogika satu, membuat arus mengalir ke kaki non inverting vref+ . Pada Aplikasi Pendeteksi Kebakaran di Dapur, rangkaian yang dipakai adalah rangkaian detektor non inverting, dimana pada rangkaian detektor non inverting itu terdapat tegangan referensi yang dapat diatur menggunakan potensiometer. Awalnya arus dari sensor gas flame menuju ke kaki non inverting vref+ di mana tegangan input bernilai +5 volt. Sedangkan pada kaki inverting tegangan referensi bernilai negative 1,50 volt. Kemudian, di rangkaian detektor non inverting vref+ , terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input >= tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah +Vsat, namun apabila tegangan input kecil dari tegangan referensi maka outputnya -Vsat, didapat dengan rumus (+-vsat= +-vs+-2) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini adalah +vsat karena tegangan input>= tegangan referensi, kita dapatkan +vsat sebesar 4,03 volt.

Kemudian arus menuju ke kaki non inverting vref- di mana tegangan input bernilai +4,03 volt yang berasal dari keluaran detector non inverting vref+. Sedangkan pada kaki inverting tegangan referensi bernilai negative 0,07 volt. Kemudian, di rangkaian detektor non inverting vref- , terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input >= tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah +Vsat, namun apabila tegangan input kecil dari tegangan referensi maka outputnya -Vsat, didapat dengan rumus (+-vsat= +-vs+-2) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini adalah +vsat karena tegangan input>= tegangan referensi, kita dapatkan +vsat sebesar 3,89 volt.

Lalu, arus akan melewati R3 dimana pada R3 terdapat hambatan sebesar 10k, kemudian arus memasuki kaki basis transistor sehingga tegangan yg terbaca pada kaki base adalah vbe = vcc-Ib.rb. Karena tegangan pada kaki basis didapat 0,78 volt, maka transistor akan aktif (transistor aktif ketika tegangan pada kaki basis sebesar >=0,7V). Arus dari sumber tegangan sebesar 5 volt mengalir menuju relay kemudian ke kaki kolektor lalu emitor dan ke ground. Karena transistor aktif, maka switch relay akan berpindah ke kiri, lalu baterai akan mengeluarkan arus menuju ke pompa air dan pompa air bergerak.

3. Flex sensor

Prinsip Kerja :

Ketika kebakaran terjadi, dan jika terdeteksi adanya pembengkokan barang dari logam maka flex sensor akan berlogika satu, membuat arus mengalir ke kaki non inverting vref+ . Pada Aplikasi Pendeteksi Kebakaran di Dapur, rangkaian yang dipakai adalah rangkaian detektor non inverting, dimana pada rangkaian detektor non inverting itu terdapat tegangan referensi yang dapat diatur menggunakan potensiometer. Awalnya arus dari sensor gas mq-2 menuju ke kaki non inverting vref+ di mana tegangan input bernilai +5 volt. Sedangkan pada kaki inverting tegangan referensi bernilai negative 1,50 volt. Kemudian, di rangkaian detektor non inverting vref+ , terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input >= tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah +Vsat, namun apabila tegangan input kecil dari tegangan referensi maka outputnya -Vsat, didapat dengan rumus (+-vsat= +-vs+-2) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini adalah +vsat karena tegangan input>= tegangan referensi, kita dapatkan +vsat sebesar 4,03 volt.

Kemudian arus menuju ke kaki non inverting vref- di mana tegangan input bernilai +4,03 volt yang berasal dari keluaran detector non inverting vref+. Sedangkan pada kaki inverting tegangan referensi bernilai negative 0,07 volt. Kemudian, di rangkaian detektor non inverting vref- , terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input >= tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah +Vsat, namun apabila tegangan input kecil dari tegangan referensi maka outputnya -Vsat, didapat dengan rumus (+-vsat= +-vs+-2) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini adalah +vsat karena tegangan input>= tegangan referensi, kita dapatkan +vsat sebesar 3,89 volt.

Lalu, arus akan melewati R3 dimana pada R3 terdapat hambatan sebesar 10k, kemudian arus memasuki kaki basis transistor sehingga tegangan yg terbaca pada kaki base adalah vbe = vcc-Ib.rb. Karena tegangan pada kaki basis didapat 0,78 volt, maka transistor akan aktif (transistor aktif ketika tegangan pada kaki basis sebesar >=0,7V). Arus dari sumber tegangan sebesar 5 volt mengalir menuju relay kemudian ke kaki kolektor lalu emitor dan ke ground. Karena transistor aktif, maka switch relay akan berpindah ke kiri, lalu baterai akan mengeluarkan arus menuju ke motor, lalu motor bergerak memasukkan benda- benda logam ke tempat yang aman.

Gambar Rangkaian Secara Keseluruhan

c. Video Penjelasan Rangkaian

Rangkaian Detektor non inverting vref -

Rangkaian Sensor Gas

Rangkaian Sensor Flame

Rangkaian Sensor Flex

6. Download File [Back]

Rangkaian Detector Non-Inverting dengan Vref (-) klik disini

Rangkaian Aplikasi Detector Non-Inverting dengan Vref (-) klik disini

Video simulasi Detector Non-Inverting dengan Vref (-) klik disini

Video Rangkaian Sensor Gas klik disini
Video Rangkaian Sensor Flame klik disini
Video Rangkaian Sensor Flex klik disini

Datasheet resistor klik disini

Datasheet voltmeter klik disini

Datasheet transistor klik disini

Datasheet osiloskop klik disini

Datasheet dioda klik disini

Datasheet baterai klik disini

Datasheet buzzer klik disini

Datasheet motor-dc klik disini

Datasheet Op- Amp klik disini

Datasheet potensiometer klik disini

Datasheet relay klik disini

Datasheet switch klik disini

Datasheet flame sensor klik disini

Datasheet MQ-2 Gas Sensor klik disini

Datasheet Flex Sensor klik disini

Library Flame Sensor klik disini

Library MQ-2 Gas Sensor klik disini

Library Flex Sensor klik disini

[menuju awal]

Cari Blog Ini

INSYANILLAH AYUNING DE FANI

Detector Non-Inverting dengan Vref (-)

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Elektro