Aplikasi Rangkaian Pendeteksi Gempa dan Kebocoran Gas Saat Terjadi Gempa Menggunakan Sensor Vibration SW420 dan Sensor Gas MQ-2

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

3. Dasar Teori

4. Prinsip Kerja

5. Gambar Rangkaian

6. Video

7. Download

1. Tujuan [kembali]

-Mengetahui bagaimana prinsip kerja rangkaian sensor Vibration SW420.
-Mengetahui bagaimana prinsip kerja rangkaian sensor MQ-2.
-Mengaplikasikan vibration sensor dan sensor gas untuk mendeteksi getaran gempa serta mendeteksi  kebocoran gas saat terjadi gempa.

2. Komponen [kembali]

-Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Pada rangkaian ini resistor juga berfungsi untuk mencari frekuensi pada IC.

-LED

 LED ialah suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya. LED (Ligth-Emitting Diode) memiliki fungsi utama dalam dunia elektronika sebagai indikator atau sinyal indikator/lampu indikator. Contohnya dapat kita jumpai pada rangkaian-rangkaian elektronika led digunakan sebagai indikator ON/OFF.

-Baterai

Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik.

-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). 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.

-Transistor NPN

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. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).

-Logicstate

Perangkat elektronik yang akan membuat keputusan logis berdasarkan berbagai  kombinasi sinyal inputnya. Mungkin memiliki lebih dari satu input tetapi hanya memiliki satu keluaran digital.

-Ground

Ground berarti sebuah titik referensi umum atau tegangan potensial sama dengan “tegangan nol”. Ground bersifat relatif, karena dapat memilih titik dimana saja dalam sirkuit untuk dijadikan ground untuk mereferensi semua tegangan dalam rangkaian.
Ground juga berfungsi untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik, ataupun kualitas komponen yang tidak standar.
Sistem gronding pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah memberikan perlindungan  pada seluruh sistem.

-Sensor getar (VIBRATE SENSOR SW420)

Sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik. Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan adalah sensor seismic transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan percepatan.

-Sensor Gas MQ-2

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 gas asap MQ-2 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.

3. Dasar Teori [kembali]

VIBRATION SW420

Vibration Sensor (SW-420) adalah sensor getaran non-directional dengan sensitivitas yang tinggi. Ketika modul ini dalam keadaaan stabil, rangkaian akan bekerja dan menghasilkan output berlogika high. Ketika terjadi gerakan atau getaran, rangkaian akan tertutup sebentar dan menghasilkan output berlogika low. Pada saat yang sama, juga dapat menyesuaikan sensitivitas sesuai dengan kebutuhan.
Pin Map:

 Skematik:

Pertama, mari kita mulai dengan SW1 yang di sudut kiri bawah. Sebenarnya, SW1 adalah modul getaran SW-420. Ketika modul dalam keadaan stabil, modul dihidupkan. Pin2 dari U1A terhubung ke GND melalui SW1.
VR1 adalah potensiometer, Pin2 dari potensiometer terhubung ke Pin3 dari U1A
U1A adalah comparators. Untuk komparator,

$$V_{out}=\{\begin{array}{cc}High,& \text{if}{V}_{+}>V_{-}\\ Low,& \text{if}{V}_{+}<V_{-}\end{array}$$

V+ terhubung ke Pin3, V- terhubung ke Pin2, V_out terhubung ke Pin1.
Untuk V+ Anda dapat menyesuaikannya dengan memutar potensiometer, misalnya, kita dapat membuatnya $VCC/2$
.
Untuk V-, itu tergantung pada SW1(SW-420):

• Jika modul ini dalam keadaan stabil, SW1 akan bekerja, Pin2 dari U1A terhubung dengan GND melalui SW1. Itu akan terjadi seperti ini:

$$\begin{array}{cc}& V-=0V\\ & V+=VCC/2\end{array}\}{V}_{out}=High$$

• Jika modul bergetar atau miring, SW1 akan bekerja, tegangan pada V- akan ditarik oleh VCC hingga R1. Setelah V- lebih tinggi dari VCC / 2, maka:

$$\begin{array}{cc}& V->VCC/2\\ & V+=VCC/2\end{array}\}{V}_{out}=Low$$

Sekarang Anda bisa mengatur V+ untuk menyesuaikan nilai sensitifitasnya, perlu diingat: semakin rendah tegangan V+, semakin tinggi sensitifitasnya
Berikut merupakan grafik respose sensor vibration sw420 dimana pada sumbu x terdapat frekuesi dan pada sumbu y merupakan output daya. Ketika frekuensi semakin besar maka, daya akan semakin rendah.

 SENSOR GAS MQ-2

Sensor MQ-2 terbuat dari bahan peka gas metana, butan, LPG, Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya. Sensor gas ini tersusun oleh senyawa SnO2. Spesifikasi pada sensor gas MQ-2 sebagai berikut :

1. Input pemanas              : 5 VDC/VAC

2. Input rangkaian            : 5 VDC

3. Range Pengukuran       : 200 - 5000ppm (LPG), 300 - 5000ppm (Butane),  5000 - 20000ppm                                                       (methane)

4. Output                           : Tegangan analog ( 0 - 5V)

5. Resistansi Sensor (RS) : 2KΩ - 10KΩ

Sensor MQ-2 dapat beroperasi pada suhu dari -20°C sampai 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V.

Konfigurasi Sensor MQ-2

Sensor MQ-2 terdapat 2 input tegangan yakni VH dan Vcc. VH digunakan untuk tegangan pada pemanas (Heater) internal dan Vcc merupakan tegangan sumber serta memiliki output yang menghasilkan tegangan berupa tegangan analog. Berikut konfigurasi dari sensor MQ-S :

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. Pin 4  merupakan output yang menghasilkan tegangan analog

Grafik respon sensor gas MQ-2 :

  
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

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan 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), ini merupakan nilai toleransi dari resistor. 

Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan elektron-elektron selama waktu yang tertentu atau komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik yang terdiri dari dua konduktor dan di pisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping.

 LED
Rangkaian lampu LED memiliki cara kerja yang hampir sama dengan dioda yang mempunyai kutub Negatif (N) dan kutup Positif (P).LED memancarkan cahaya bila dialiri tegangan maju atau bias forward dari Anoda menuju ke Katoda.Sewaktu lampu LED dialiri tegangan maju dari Anoda (P) ke Katoda (K). Kelebihan elektron pada N-Type material akan berpindah tempat ke wilayah kelebihan lubang atau Hole, yang merupakan wilayah bermuatan positif (P-Type Material). Sewaktu Elektron bertemu dengan Hole (lubang), akan melepaskan photon dan menciptakan, atau memancarkan cahaya satu warna atau monokromatik.Rangkaian lampu LED berbeda dengan lampu lainnya karena pada penggunaan LED yang tidak sama, dengan lampu neon atau pun lampu pijar, karena LED mempunyai kecenderungan berupa polarisasi dengan kutubnya:positif dan negatif.

4. Prinsip Kerja [kembali]

Vibration Sensor/sensor getar  merupakan sensor yang mendeteksi getaran dan mengubahnya ke dalam betuk sinyal listrik. Dimana cara kerja sensor ini adalah dengan menggunakan 1 buah pelampung logam yang akan bergetar didalam tabung yang berisi 2 elektroda ketika modul sensor menerima getaran / guncangan. Ketika logicstate bernilai 1, maka sensor akan mendeteksi getaran dan arus mengalir. Arus  mengalir dari vcc menuju control voltage yang terhubung dengan kapasitor (c1). Output dari sensor terhubung ke Resistor (R1) dan lalu menuju ke Resistor (R2) dan menuju ke threshold yang mengatur agar tidak terjadinya logika low, karena jika logika low maka flip flop akan tereset. Kaki output flip flop terhubung dengan trigger yang berfungsi untuk membangkitkan gelombang kotak lalu menuju ke diode LED di kaki anoda menuju katoda untuk mengubah energi listrik menjadi energi cahaya yang kemudian ditampilkan melalui LED. Ketika logicstate bernilai 0 maka tidak terjadi getaran dan arus tidak mengalir sehungga LED tidak menyala.
Sensor MQ-2  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 kristal SnO2 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.
Saat tidak ada titik api ataupun gas yang terdeteksi maka tidak ada arus yang mengalir dari sensor ke transistor sehingga relay off  dan buzzer, motor, dan LED tidak bisa hidup. Saat gas terdeteksi oleh sensor MQ2 (berlogika 1) maka akan ada arus yang mengalir ke basis transistor Q2 sehingga arus dari baterai B2 bisa mengalir dari kolektor ke emitter Q2 dan kemudian diteruskan ke ground. Hal ini menyebabkan relay on sehingga arus dari baterai B1 bisa mengalir ke buzzer, motor, dan LED sehingga dalam keadaan ON.

Saat sensor MQ-2 tidak aktif (berlogika 0) maka arus yang mengalir kecil dan kurang dari 0.7 V sehingga tidak bisa mengaktifkan base Q2, maka relay dalam keadaan off.

 

5. Gambar Rangkaian [kembali]

Gambar 1

Gambar 2

Gambar 3

Gambar 4

6. Video [kembali]

7. Download [kembali]

 Download Video disini
 Download Rangkaian disini
 Download HTML disini
 Download Datasheet Sensor sw 420 disini
 Download Datasheet Resistor disini
 Download Datasheet LED disini 

 Download Datasheet Transistor disini 
 Download Datasheet Relay disini
 Download Datasheet Sensor MQ-2 disini
 Download Library Vibration SW420 disini
 Download Library Sensor MQ-2 disini