Sensor Fisika

 

Sensor Fisika

Rangkaian Kontrol Suhu dan Udara pada Dapur

 

[KEMBALI KE TUGAS 3]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

-Gambar Rangkaian

-Video Simulasi 

-Download File

 

1. Tujuan[kembali]

1.1 Memahami cara kerja sensor fisika

1.2 Mendesain sebuah rangkaian aplikasi sonsor fisika

1.3 Menjelaskan cara kerja rangkaian aplikasi sensor fisika

 

2. Alat dan Bahan[kembali]

2.1 Alat

1. ) Power Suplai

Power suplai berfungsi sebagai penghasil tegangan pada rangkaian. Power suplai berupa baterai.

2. ) Voltmeter

Voltmeter berfungsi untuk mengamati tegangan pada rangkaian.

 

2.2 Bahan

1. ) Thermistor NTC

 

 

 

 Berfungsi sebagai penghitung suhu sehingga mempengaruhi resistansinya.

2. ) Sensor MQ-3

Sensor MQ-3 berfungsi sebagai sensor deteksi gas berupa asap.

3. ) LM358N

Berfungsi sebagai penguat tegangan pada rangkaian.

4. ) Resistor 

 

Resistor berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika.

5. )Potensiometer 

Berfungsi sebagai pengatur tegangan referensi.

 

6. ) Kipas dan Motor

Motor DC digunakan sebagai actuator (output) dari rangkaian. Motor DC(Fan) ini berfungsi untuk mendingankan mesin yang melebihi suhu tertentu.

Pin 1 : Terminal 1

Pin 2: Terminal 2

 

Catatan: Masing masing terminal jika dipasang terbalik akan menghasilkan putaran yang terbalik juga

 

Spesifikasi : 

 

7. Ground

Ground berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.

3. Dasar Teori[kembali]

3.1 Thermistor NTC

Thermistor adalah salah satu jenis Resistor yang nilai resistansi atau nilai hambatannya dipengaruhi oleh Suhu (Temperature). Thermistor merupakan singkatan dari “Thermal Resistor” yang artinya adalah Tahanan (Resistor) yang berkaitan dengan Panas (Thermal). Thermistor terdiri dari 2 jenis, yaitu Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) dan Thermistor PTC (Positive Temperature Coefficient).

Komponen Elektronika yang peka dengan suhu ini pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan inggris yang bernama Michael Faraday pada 1833. Thermistor yang ditemukannya tersebut merupakan Thermistor jenis NTC (Negative Temperature Coefficient). Michael Faraday menemukan adanya penurunan Resistansi (hambatan) yang signifikan pada bahan Silver Sulfide ketika suhu dinaikkan. Namun Thermitor komersil pertama yang dapat diproduksi secara massal adalah Thermistor ditemukan oleh Samuel Ruben pada tahun 1930. Samuel Ruben adalah seorang ilmuwan yang berasal dari Amerika Serikat. Seperti namanya, Nilai Resistansi Thermistor NTC akan turun jika suhu di sekitar Thermistor NTC tersebut tinggi (berbanding terbalik / Negatif).

Contoh perubahaan Nilai Resistansi Thermistor NTC saat terjadinya perubahan suhu disekitarnya (dikutip dari Data Sheet salah satu Produsen Thermistor MURATA Part No. NXFT15XH103), Thermistor NTC tersebut bernilai 10kΩ pada suhu ruangan (25°C), tetapi akan berubah seiring perubahan suhu disekitarnya. Pada -40°C nilai resistansinya akan menjadi 197.388kΩ, saat kondisi suhu di 0°C nilai resistansi NTC akan menurun menjadi 27.445kΩ, pada suhu 100°C akan menjadi 0.976kΩ dan pada suhu 125°C akan menurun menjadi 0.532kΩ. Jika digambarkan, maka Karakteristik Thermistor NTC tersebut adalah seperti dibawah ini :

Pada umumnya Thermistor NTC dan Thermistor PTC adalah Komponen Elektronika yang berfungsi sebagai sensor pada rangkaian Elektronika yang berhubungan dengan Suhu (Temperature). Suhu operasional Thermistor berbeda-beda tergantung pada Produsen Thermistor itu sendiri, tetapi pada umumnya berkisar diantara -90°C sampai 130°C. Beberapa aplikasi Thermistor NTC dan PTC di kehidupan kita sehari-hari antara lain sebagai pendeteksi Kebakaran, Sensor suhu di Engine (Mesin) mobil, Sensor untuk memonitor suhu Battery Pack (Kamera, Handphone, Laptop) saat Charging, Sensor untuk memantau suhu Inkubator, Sensor suhu untuk Kulkas, sensor suhu pada Komputer dan lain sebagainya.

3.2 Sensor MQ-3

Sensor MQ-3 merupakan sensor kimia yang dapat mendeteksi beberapa gas seperti asap, gas LPG, gas Alkohol dan lain sebagainya. Sensor ini memiliki 3 buah kaki yang terdiri dari kaki Vcc(Vinput), Vout, dan ground.

Sensor gas ini tersusun oleh senyawa SnO2, dengan sifat konduktivitas rendah pada udara yang bersih, atau sifat penghantar yang tidak baik. 

Sifat conductivity semakin naik jika konsentrasi gas asap semakin tinggi di sekitar sensor gas. Lebih jelas nya bisa dilihat di datasheet sensor ini. Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-3 adalah sebagai berikut:

1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC

2. Catu daya rangkaian : 5VDC

3. Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen

4.  Keluaran : analog (perubahan tegangan)

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 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V .

 

Sensor MQ-3 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-3 :

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 akan menghasilkan tegangan analog

3.3 LM358N

LM358 IC adalah kekuatan besar, rendah serta gampang dipakai dual channel op-amp IC. Ini dirancang serta diperkenalkan oleh semikonduktor nasional. Ini terdiri dari dua kompensasi internal, gain tinggi, op-amp independen. IC ini dirancang untuk khusus beroperasi dari catu daya tunggal melewati beberapa tegangan. IC LM358 terdapat dalam paket berkapasitas chip serta software op amp ini tergolong rangkaian op-amp konvensional, blok penguatan DC, serta amplifier transduser. LM358 IC adalah penguat operasional standar yang bagus serta amatlah tepat untuk kebutuhan Anda. Bisa menangani pasokan & sumber DC 3-32V sampai  20mA per saluran. Op-amp ini amatlah tepat, apabila Kamu ingin mengoperasikan dua op-amp terpisah untuk catu daya tunggal. Ini terdapat dalam paket DIP 8-pin

Pin Konfigurasi LM358 IC

Diagram pin LM358 IC terdiri dari 8 pin, di mana

Pin-1 dan pin-8 adalah o / p dari komparator

Pin-2 dan pin-6 adalah pembalik i / id

Pin-3 dan pin-5 adalah non inverting i / id

Pin-4 adalah terminal GND

Pin-8 adalah VCC +

LM358 IC Pin Configuration

LM358 IC Pin Configuration

Fitur LM358 IC

Fitur dari LM358 IC adalah

Ini terdiri dari dua op-amp internal dan frekuensi dikompensasi untuk gain kesatuan Gain tegangan besar adalah 100 dB Lebar pita lebar adalah 1MHz Jangkauan pasokan listrik yang luas termasuk pasokan listrik tunggal dan ganda Rentang catu daya tunggal adalah dari 3V ke 32V Jangkauan pasokan listrik ganda adalah dari + atau -1.5V ke + atau -16V Penyaluran arus pasokan sangat rendah, yaitu 500 μA 2mV tegangan rendah i / p offset Mode umum rentang tegangan i / p terdiri dari ground Tegangan catu daya dan diferensial i / p tegangan serupa ayunan tegangan o / p besar.

3.4 Resistor

 

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.

 

 

 

 

• NTC

Pengertian termistor NTC (Negative Temperature Coefisien) adalah resistor dengan koefisien temperatur negatif yang sangat tinggi. Termistor jenis ini dibuat dari oksida dari kelompok elemen transisi besi ( misalnya FE₂O₃, N_iO CoO dan bahan NTC yang lain). Oksida – oksida ini mempunyai resistivitas yang sangat tinggi dalam zat murni, tetapi bisa ditransformasikan kedalam semi konduktor dengan jalan menambahkan sedikit ion – ion lain yang valensinya berbeda. Harga nominal biasanya ditetapkan pada temperatur 25 ^oC. Perubahan resistansi yang diakibatkan oleh non linieritasnya ditunjukkan dalam bentuk diagram resistansi dengan temperatur, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini.

 

4. Percobaan[kembali]

4.1 Prosedur

1. ) Rangkailah komponen-komponen tersebut seperti pada gambar.

2. ) Thermistor mendeteksi suhu di atas 30 dan dalam keadaan aktif dan MQ-3 mendeteksi asap. Amati voltmeter dan output dari rangkaian tersebut.

3. ) Thermistor mendeteksi suhu di bawah 26 dan dalam keadaan aktif dan MQ-3 tidak mendeteksi asap. Amati voltmeter dan output dari rangkaian tersebut.

4. ) Atur potensiometer ke 25% dan 75%, lalu ulangi langkah 2 dan 3.

 

4.2 Gambar Rangkaian[kembali]

1. ) Saat Suhu tinggi dan MQ-3 mendeteksi asap 

2. ) Saat Suhu normal dan MQ-3 tidak mendeteksi Asap

4.3 Video Simulasi[kembali]

 

4.4 Download File[kembali]

[HTML]

[Rangkaian]

[Video]

[Datasheet]

[Library]