Sensor Pemadam Kebakaran

 1. Tujuan

• Memahami dan mengetahui cara kerja sensor api dan sensor gas MQ2.
• Mengetahui aplikasi pemakaian sensor api dan sensor gas MQ2 dalam 1 rangkaian.

2. Materi

A. Sensor MQ-2

Sensor MQ-2 berfungsi untuk mendeteksi gas asap rokok dan gas yang mudah terbakar. Sensor ini berguna untuk mensensing kebocoran gas yang diaplikasikan pada rumah maupun industri. MQ-2 sensitif untuk gas LPG, propane, dan gas hidrogen. Spesifikasi dari sensor MQ-2 adalah sebagai berikut :

1.      Memiliki dua signal output (analog output dan TTL level output).

2.      Range tegangan analog keluaran antara 0~5Vdc.

3.      Mempunyai kestabilan pembacaan yang bagus dan stabil.

4.      Respon cepat dan sensitivitas tinggi.

5.      Output dari sensor berupa analog dan digital.

6.      Trigger Level Configuration.

7.      Terdapat potensiometer.

8.      Dimensi module 32 x 20 mm.

Sensor ini dapat mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan keluarannya berupa tegangan analog. Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari -20°C sampai dengan 50°C.

Grafik Sensor MQ-2

 B. Sensor Api

Flame sensor merupakan sensor yang mempunyai fungsi sebagai pendeteksi nyala api yang dimana api tersebut memiliki panjang gelombang antara 760nm – 1100nm. Sensor ini menggunakan infrared sebagai tranduser dalam mensensing kondisi nyala api. Selain itu sensor ini sering juga digunakan untuk mendeteksi api pada ruangan di perkantoran, apartemen, maupun di perhotelan. Suhu normal pembacaan normal sensor ini yaitu pada 25 – 85°C dengan besar sudut pembacaan pada 60°.

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.

Grafik Sensor Api (flame) dengan Sensor MQ-2

Grafik Sensor Api (flame)

C. Operasional Amplifier (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). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai berikut :

Simbol Operasional Amplifier

   Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input. Sebagai penguat operasional ideal , operasional amplifier (Op-Amp) memiliki karakteristik sebagai berikut : 1.) Impedansi Input (Zi) besar = ∞, 2.) Impedansi Output (Z0) kecil= 0, 3.) Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞, 4.) Band Width respon frekuensi lebar = ∞, dan 5.) V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1. Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu. Rangkaian dasar operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari bipolar transistor (BJT) seperti terlihat pada gambar berikut:

Rangkaian Dasar Operasional Amplifier

   Pada penguat diferensial diatas terdapat dua sinyal masukan (input) yaitu V1 dan V2. Dalam kondisi ideal, apabila kedua masukan identik (Vid = 0), maka keluaran Vod = 0. Hal ini disebabkan karena IB1 = IB2 sehingga IC1 = IC2 dan IE1 = IE2. Karena itu tegangan keluaran (VC1 dan VC2) harganya sama sehingga Vod = 0. Apabila terdapat perbedaan antara sinyal V1 dan V2, maka Vid = V1 – V2. Hal ini akan menyebabkan terjadinya perbedaan antara IB1 dan IB2. Dengan begitu harga IC1 berbeda dengan IC2, sehingga harga Vod meningkat sesuai sesuai dengan besar penguatan Transistor. Untuk memperbesar penguatan dapat digunakan dua tingkat penguat diferensial (cascade). Keluaran penguat diferensial dihubungkan dengan masukan penguat diferensial tingkatan berikutnya. Dengan begitu besar penguatan total (Ad) adalah hasil kali antara penguatan penguat diferensial pertama (Vd1) dan penguatan penguat diferensial kedua (Vd2).

3. Rangkaian

Prinsip Kerja Rangkaian :
A. Pada saat terjadi kebakaran :
Sensor api akan mendeteksi adanya api, sehingga akan membuat sensor api mengeluarkan arus pada output yang dialirkan ke kaki basis transistor. Karena kaki basis transistor mendapatkan arus, maka arus akan mengalir dari kaki kolektor ke kaki emitor, sehingga relay mendapatkan tegangan dan akan switch ke kiri. Perpindahan/switch relay tersebut akan membuat rangkaian tertutup sehingga akan menghidupkan motor (pompa air). Pada sensor MQ-2 akan mendeteksi adanya asap dan membuat sensor MQ-2 mengeluarkan arus pada output yang dialirkan menuju op-amp atau penguat non-inverting. Arus keluaran adalah hasil penguatan 2 kali dan dialirkan menuju LED serta akan menghidupkan buzzer.
B. Pada saat tidak terjadi kebakaran :
Sensor api tidak mendeteksi adanya api, sehingga tidak ada arus yang dikeluarkan oleh output sensor. Oleh karena itu, transistor tidak akan aktif dan tidak ada arus yang mengalir pada relay, sehingga relay akan berada di kanan dan mengaktifkan LED. Sedangkan pada sensor MQ-2, tidak akan ada arus yang keluar dari output sensor sehingga tidak ada tegangan yang akan dikuatkan oleh op-amp. Maka, LED dan buzzer tidak akan menyala.
Alat dan Bahan :
1. Sensor gas MQ-2

2. Sensor api

3. Op-amp

4. Transistor NPN

5. Relay

6. Baterai

7. Resistor

8. LED

9. Buzzer

10. Motor

11. Gerbang Logika

4. Video

5. Link Download

a. Video disini
b. Rangkaian disini
c. Datasheet sensor MQ2 disini
d. Datasheet sensor api disini
e. HTML disini
f. Library Sensor Api disini
g. Library Sensor MQ-2 disini