UAS KONTROL KEAMANAN RUMAH MENGGUNAKAN SENSOR PIR, MQ-4 DAN LDR





1. Tujuan [kembali]

Memahami prinsip kerja sensor PIR, MQ-4, dan LDR

Mensimulasikan rangkaian sensor PIR, MQ-4, dan LDR

Merangkai rangkaian sederhana sensor PIR, MQ-4, dan LDR menggunakan proteus

      2. Alat dan Bahan[kembali] 

    A. Alat

  • Sensor PIR
Sebagai Pendeteksi Gerakan Yang mencurigakan di dalam rumah
  • Sensor MQ-4
Sebagai Pendeteksi Asap Kebakaran di Rumah
  • Sensor LDR
Sebagai sensor cahaya
  • Speaker

  • Motor DC
Sebagai Pompa Air dan Pembuka Akses Rumah

    B. Bahan
NPN

Relay
Resistor




      3. Dasar Teori [kembali]

Sensor PIR


Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah yang lain misal dinding, maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.

Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu, Lensa Fresnel, Penyaring Infra Merah, Sensor Pyroelektrik, Penguat Amplifier, Komparator.

Sensor PIR bekerja dengan cara menangkap pancaran infra merah, kemudian pancaran infra merah yang tertangkap akan masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, sinar infra merah mengandung energi panas membuat sensor pyroelektrik dapat menghasilkan arus listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian komperator akan membandingkan sinyal yang sudah diterima dengan tegangan referensi tertentu yang berupa keluaran sinyal 1-bit. Sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1. 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya perubahan pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. Sensor PIR hanya dapat mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Manusia memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer, panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR membuat sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detektor. Sensor PIR hanya akan mendeteksi jika object bergerak atau secara teknis saat terjadi adanya perubahan pancaran infra merah.

Sensor LDR

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.

Umumnya Sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm pada saat dalam kondisi sedikit cahaya (gelap), dan akan menurun menjadi 500 Ohm pada kondisi terkena banyak cahaya. 

Fungsi Sensor LDR

LDR berfungsi sebagai sebuah sensor cahaya dalam berbagai macam rangkaian elektronika seperti saklar otomatis berdasarkan cahaya yang jika sensor terkena cahaya maka arus listrik akan mengalir(ON) dan sebaliknya jika sensor dalam kondisi minim cahaya(gelap) maka aliran listrik akan terhambat(OFF). LDR juga sering digunakan sebagai sensor lampu penerang jalan otomatis, lampu kamar tidur, alarm, rangkaian anti maling otomatis menggunakan laser, sutter kamera otomatis, dan masih banyak lagi yang lainnya.

Cara Kerja Sensor LDR

Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar.

Adapun spesifikasi atau karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :

  • Tegangan maksimum (DC): 150V
  • Konsumsi arus maksimum: 100mW
  • Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
  • Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
  • Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms
  • Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius

Sensor Gas MQ-5

Sensor gas untuk mendeteksi gas-gas yang ada pada rumah tangga atau industry. Memiliki spesifikasi:

  • Catu daya heater : 5v AC/DC
  • Catu daya rangkaian : 5V DC
  • Range pengukuran : 200 – 10000ppm LPG, LNG, Natural Gas, iso-butane, Propane
  •  Mampu mengukur gas LPG, Natural Gas, Town gas
  • Terhindar dari gangguan gas alcohol dan asap
  • Output: analog (perubahan tegangan ) dengan tambahan rload

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

Sensor MQ-5 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 sensor MQ-5 :

  • Pin1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground     
  • Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24v DC.
  • Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5v DC
  • Pin 4 merupakan output yang menghasilkan tegangan analog

Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena bisa berfungsi sebagai pengatur atau untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan resistor, arus listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega). 


Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resistor pada suatu rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya atau daya maksimum yang mampu ditahan oleh resistor. Karena resistor bekerja dengan di aliri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar :


Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

Relay

Relay adalah alat yang dioperasikan dengan listrik dan secara mekanis mengontrol penghubungan rangkaian listrik, relay dioperasikan sebagai saklar (switch) listrik yang bermanfaat untuk kontrol jarak jauh. Relay akan bekerja jika ada masukan sinyal listrik berupa arus dan tegangan. Pada relay terdapat dua bagian utama, yaitu koil dan kontak. Koil terdiri dari kumparan yang merupakan lilitan kawat tembaga, di mana kumparan tersebut akan di aliri arus listrik agar dapat menghasilkan medan magnet pada inti besi. Inti besi dan koil juga memiliki jangkar yang terbuat dari besi lunak yang digunakan untuk mengaktifkan kontak relay setelah tertarik pada inti besi. Relay dan bagian dalam relay diperlihatkan pada gambar 2.12. Sedangkan kontak yang merupakan saklar terdapat dua macam kondisi dari kontak tersebut, yaitu : a. Normally Open (NO), yaitu kontak (switch) akan terbuka pada saat koil diberi suplai tegangan. b. Normally Closed (NC), yaitu kontak (switch) akan terbuka pada saat koil tidak disuplai tegangan. Pada komponen relay yaitu bagian koilnya disuplai tegangan, yang mana besar tegangan yang akan di suplai harus sesuai dengan tegangan yang dibatasi oleh koil relay. Maka arus akan mengalir pada kumparan, sehingga pada inti besi yang dililiti oleh kumparan akan timbul atau menghasilkan medan magnet, setelah inti besi bersifat magnetis maka jangkar akan tertarik ke inti besi sehingga akan mengaktifkan kontak relay. Jangkar dapat ditarik dari inti besi jika gaya magnet pada inti besi dapat mengalahkan gaya pegas pada jangkar yang melawannya, besarnya gaya magnet ditetapkan oleh kuat medan magnet yang ada di dalam udara diantara jangkar dan inti besi,  adapun  gaya  magnet  ini  bergantung  pada  banyaknya  lilitan  kumparan dari kuat arus yang ada pada kumparan.


Transistor

Transistor yang akan dibahas adalah transistor jenis BJT (Bias Junction Transistor). Transistor BJT pertama kali dibuat oleh William Bradford Schockley, John Bardeen dan Walter Houser Brattain pada tahun 1951 atas penemuannya ini ketiga Ilmuan ini dianugrahi hadiah Nobel pada tahun 1956 dalam bidang fisika. Penemuan transistor membawa perubahan yang ekstrim dalam dunia khususnya bidang elektronika. Jika dulu sebelum ada transistor peralatan elektronika dibuat masih menggunakan tabung hampa yang memiliki ukuran yang besar dan membutuhkan daya listrik yang tinggi untuk pengoperasiannya, namun setelah ditemukannya transistor, peralatan elektronika dapat dibuat menjadi lebih kecil, handal dan tidak membutuhkan daya yang besar untuk pengoperasiaanya. Penemuan transistor membawa perubahan besar dalam industri elektronika dan membuka gerbang menuju dunia moderen hingga saat ini.

Analog to Digital Converter (ADC)

Analog To Digital Converter atau yang juga kita kenal dengan istilah ADC adalah perangkat yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog ke sinyal digital. Bentuk ADC bermacam-macam, ada yang berupa modul rangkaian elektronika, ada pula yang berupa chip atau IC.

Pada prakteknya, ADC atau Analog To Digital Converter berfungsi untuk menjembatani pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital. Dalam kehidupan sehari-hari, Analog To Digital Converter punya banyak sekali manfaat, diantaranya untuk pengatur proses industri, komunikasi digital, serta rangkaian pengukuran atau pengujian.

ADC juga banyak digunakan sebagai sensor yang mayoritas berupa analog dengan sistem komputer seperti sensor suhu, sensor cahaya, sensor tekanan atau berat, sensor aliran dan lain sebagainya, kemudian diukur dengan menggunakan sistem digital (komputer). ADC memiliki dua karakter prinsip yakni kecepatan sampling dan juga resolusi.

Sebenarnya prinsip kerja dari ADC sangatlah simpel, yakni dengan cara mengkonversi sinyal analog atau sinyak kontinyu ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan antara sinyal input dan juga tegangan referensi. Oleh sebab itu dapat digunakan persamaan signal = (sample/max_value) x reference_voltage  

ADC adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi bentuk sinyal digital. IC ADC 0804 dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. IC jenis ini bekerja secara cermat dengan menambahkan sedikit komponen sesuai dengan spesifikasi yang harus diberikan dan dapat mengkonversikan secara cepat suatu masukan tegangan.

Diagram konfigurasi pin ADC0804 ditunjukkan pada gambar, Pin 11 sampai 18 (keluaran digital) adalah keluaran tiga keadaan, yang dapat dihubungkan langsung dengan bus data bilamana diperlukan. Apabila CS (pin 1) atau RD (pin2) dalam keadaan high (“1”), pin 11 sampai 18 akan mengambang (high impedanze), apabila CS dan RD rendah keduanya, keluaran digital akan muncul pada saluran keluaran. Sinyal mulai konversi pada WR (pin 3). Untuk memulai suatu konversi, CS harus rendah. Bilamana WR menjadi rendah, konverter akan mengalami reset, dan ketika WR kembali kepada keadaan high, konversi segera dimulai.

Konversi detak konverter harus terletak dalam daereh frekuensi 100 sampai 800kHz. CLK IN ( pin 4) dapat diturunkan dari detak mikrokontroller, sebagai kemungkinan lain, kita dapat mempergunakan pembangkit clock internal dengan memasang rangkaian RC antara CLN IN ( pin 4) dan CLK R ( pin 19). Pin 5 adalah saluran yang digunakan untuk INTR, sinyal selesai konversi. INTR akan menjadi tinggi pada saat memulai konversi, dan akan aktif rendah bila konversi telah selesai. Tepi turun sinyal INTR dapat dipergunakan untuk menginterupsi sistem mikrokontroller, supaya mikrokontroller melakukan pencabangan ke subrutine pelayanan yang memproses keluaran konverter. Pin 6 dan 7 adalah masukan diferensial bagi sinyal analog. A/D ini mempunyai dua ground, A GND (pin 8) dan D GND ( pin10). Kedua pin ini harus dihubungkan dengan ground. Pin 20 harus dihubungkan dengan catu daya +5V. Pada A/D 0804 merupakan tegangan referensi yang digunakan untuk offset suatu keluaran digital maksimum.

GrafikRespon Sensor

      4. Rangkaian Simulasi [kembali] 


      5 Prinsip Kerja Rangkaian [kembali]

Sensor LDR untuk anti kemalingan. Apabila seseorang melintasi lintasan cahaya sensor LDR bila rangkaian diaktifkan. maka sensor ldr akan mengrimkan arus listrik ke transistor. dan di beri daya 5V oleh batrai B5 ke relay menuju kolektor transistor dan ke emitor transistor dan menuju ke ground. menyebabkan saklar relay berpindah ke kiri dan mengalirkan arus ke speaker dan lampu darurat. diberi daya 12V untuk menghidupkan speaker dan lampu. dan menuju ke ground.

sensor Mq-4 dan PIR untuk antisipasi Kebakaran

Apabila ada apa menyala maka akan menghasilkan gas dan gas tersebut akan di deteksi oleh sensor mq-4 menyebabkan logicstate berlogic 1. sinyal tersebut dialirkan ke base transistor. dan diberi daya 5V unutk mengaktifkan relay dan menuju collector transistor terus ke emitor lalu menuju ground. relay berpindah ke kiri dan speaker unutk memperingatkan orang didalam rumah dan motor untuk menyemprotkan air. 

orang yang berada di dalam rumah akan mengevakuasi kan diri keluar dari dalam rumah dengan bantuan sensor pir maka disaan orang berlari mengevakuasikan diri maka sensor pir mendeteksi dan berlogika 1. maka Pir kaan mengirimkan sinyal ke base trasnsistor. dan diberi daya 5V unutk mengaktifkan relay dan menuju collector transistor terus ke emitor lalu menuju ground. relay berpindah ke kiri dan menghidupkan motor yang berfungsi sebagai membuka seluruh jalan keluar dari rumah

      6.  Video [kembali]



      7.  Download File [kembali]

Datasheet [DISINI]

Library Sensor Gas [DISINI]

Library Sensor PIR [DISINI]

Video [DISINI]

Rangkaian [DISINI]

HTML [DISINI]

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Entri yang Diunggulkan

  BAHAN PRESENTASI MATA KULIAH KIMIA 2020   OLEH: IBNU ASSADIQHA 2010953031 DOSEN PENGAMPU: Dr. Darwison, M.T TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK...

Popular Posts