1. Latar Belakang [kembali]
2. Tujuan [kembali]
－Mendeteksi kebocoran gas dan kebakaran di dalam ruangan.
－Mengontrol keamanan ruangan saat terjadi kebocoran gas dan kebakaran.
3. Komponen [kembali]
4. Dasar Teori [kembali]
UART atau Universal Asynchronous Receiver-Transmitter adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal. UART sekarang ini termasuk di dalam beberapa mikrokontroler (contohnya, PIC16F628).
UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal.
Data dikirimkan secara paralel dari data bus ke UART1. Pada UART1 ditambahkan start bit, parity bit, dan stop bit kemudian dimuat dalam satu paket data. Paket data ditransmisikan secara serial dari Tx UART1 ke Rx UART2. UART2 mengkonversikan data dan menghapus bit tambahan, kemudia di transfer secara parallel ke data bus penerima.
b. Komponen
l Sensor MQ-2
Sensor MQ-2 adalah jenis sensor gas yang dapat mendeteksi (sensitif) LPG, i-butana, alkohol, hidrogen dan asap.Sensor gas ini tersusun oleh senyawa SnO2 dengan sifat konduktifitas(penghantar) rendah pada udara bersih. Sifat konduktifitas semakin naik jika konsentrasi gas asap semakin tingi di sekitas sensor ini.
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 SnO2 keramik 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.
Spesifikasi:
1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC
2. Catu daya rangkaian : 5V DC
3. Range pengukuran : 200-5000 ppm untuk LPG, 300-5000 ppm untuk butana, 5000-20000 ppm untuk metana, dan 300-5000 ppm untuk hidrogen
4. Keluaran : Analog (perubahan Tegangan
Sensor ini dapat mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan keluaranya berupa tegangan analog. Sensor ini beroperasi pada suhu -20°C sampai 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V.
l Sensor Api
Sensor api merupakan sensor yang dapat mendeteksi nilai intensitas dan frekuensi api dengan panjang gelombang tertentu dengan menggunakan komparator IC LM393. 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.
Spesifikasi :
1. Output : Digital (D0)
2. Tegangan kerja : 3.3V sampai 5V
3. Panjang gelombang : 760 nm sampai 1100 nm
4. Sudut pembacaan : 60 derajat
5. Suhu operasi normal : 25 – 85 derajat Celcius
6. Jarak deteksi : 80 cm
Cara kerja flame detector mampu bekerja dengan baik untuk menangkap nyala api untuk mencegah kebakaran, yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi nyala api yang 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.
l Arduino Uno
Bagian-bagian Arduino Uno :
－ Soket USB
Soket USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke komputer atau laptop. Berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino dan juga sebagai port komunikasi serial.
－ Digital Pin I/O
Digital Pin I/O adalah pin-pin untuk menghubungkan Arduino dengan komponen atau rangkaian digital. Pada Arduino Uno terdapat 14 digital pin yang berfungsi memberikan nilai logika (0 atau 1). Pin berlabel “~” adalah pin PWM (Pulse Width Modulation).
－ Analog Pin
Analog pin adalah pin-pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog, seperti dari potensiometer, sensor suhu, sensor cahaya, dan lainya lalu mengubahnya menjadi nilai digital. Pada arduino Uno terdapat 6 analog pin dari A0 sampai A5.
－ LED Power Indicator
LED yang akan menyala dan menandakan Arduino telah mendapatkan supply listrik yang sesuai.
－ Tombol RESET
Digunakan untuk mereset atau mengulang program Arduino dari awal
－ Power Jack
Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai Arduino dengan tegangan dari baterai/adaptor 5V-12V pada saat Arduino sedang tidak disambungkan ke komputer. Kalau Arduino sedang disambungkan ke komputer melalui USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, jadi tidak perlu memasang baterai/adaptor saat memprogram Arduino.
l LCD
LCD atau Liquid Crystal Display merupakan suatu peralatan elektronika yang berfungsi untuk menampilkan output dari suatu sistem dengan cara membentuk suatu citra atau gambaran pada layar. Sebuah citra dibentuk dengan mengombinasikan kondisi nyala dan mati dari pixel-pixel yang menyusun layar sebuah LCD.
LCD terdiri atas dua bagian utama yaitu bagian Backlight (Lampu Latar Belakang) dan bagian Liquid Crystal (Kristal Cair). LCD tidak memancarkan pencahayaan apapun, tetapi hanya merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang melewatinya. Oleh karena itu, LCD memerlukan Backlight atau Cahaya latar belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya Backlight tersebut pada umumnya adalah berwarna putih. Sedangkan Kristal Cair (Liquid Crystal) adalah cairan organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki permukaan transparan yang konduktif.
Keterangan:
1) Film dengan polarizing filter vertical untuk memolarisasi cahaya yang masuk.
2) Glass substrate yang berisi kolom-kolom elektroda Indium tinoxide (ITO).
3) Twisted nematic liquid crystal (kristal cair dengan susunan terpilin).
4) Glass substrate yang berisibaris-baris elektroda Indium tinoxide (ITO).
5) Film dengan polarizing filter horizontal untuk memolarisasi cahaya yang masuk.
6) Reflektor cahaya untuk memantulkan cahaya yang masuk LCD kembali ke pengamat.
Umumnya LCD sudah memiliki integrated circuit tersendiri sehingga para pengguna dapat mengontrol tampilan LCD dengan mudah dengan menggunakan mikrokontroler untuk mengirimkan data melalui pin-pin input yang sudah tersedia.
l L293D (Motor Driver)
IC L293D merupakan IC khusus yang digunakan untuk mengontrol kecepatan putaran dari 2 motor DC. Komponen ini dapat mengontrol kecepatan putaran karena terhubung ke sumber tegangan tambahan (baterai). IC ini terdiri dari 2 rangkaian H bridge, dimana setiap rangkaian tersusun atas 4 transistor. Berikut rangkaian H bridge yang digunakan pada IC L293D :
Saat pin A dan pin B sama-sama berlogika 0 atau 1 maka motor tidak berputar (berhenti). Saat pin A yang terhubung ke resistor dan kaki basis Q1 dan Q4 berlogika 1, maka terdapat arus mengalir dari kaki kolektor menuju emitor sehingga Q1 dan Q4 aktif. Sedangkan pin B yang terhubung ke resistor dan kaki basis Q2 dan Q3 berlogika 0, maka Q2 dan Q3 tidak aktif. Tegangan dari 9V diteruskan menuju Q1 lalu motor DC lalu Q4 menuju ground. Sehingga motor berputar searah jarum jam (CW).
Saat pin B yang terhubung ke resistor dan kaki basis Q2 dan Q3 berlogika 1, maka terdapat arus mengalir dari kaki kolektor menuju emitor sehingga Q2 dan Q3 aktif. Sedangkan pin B yang terhubung ke resistor dan kaki basis Q1 dan Q4 berlogika 0, maka Q1 dan Q4 tidak aktif. Tegangan dari 9V diteruskan menuju Q3 lalu motor DC lalu Q2 menuju ground. Sehingga motor berputar berlawanan arah jarum jam (CCW).
Keterangan :
－ Pin EN (Enable) berfungsi untuk mengijinkan driver menerima perintah untuk menggerakan motor DC.
－ Pin In (Input) adalah pin input sinyal kendali motor DC.
－ Pin Out (Output adalah jalur output masing-masing driver yang dihubungkan ke motor DC.
－ Pin VCC adalah jalur input tegangan sumber driver motor DC, dimana VCC1 adalah jalur input sumber tegangan rangkaian kontrol driver dan VCC2 adalah jalur input sumber tegangan untuk motor DC yang dikendalikan.
－ Pin GND (Ground) adalah jalu yang harus dihubungkan ke ground, pin GND ini ada 4 buah yang berdekatan dan dapat dihubungkan ke sebuah pendingin kecil.
l LED
Light Emitting Diode (LED) adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.
Cara kerja LED hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang didoping sehingga menciptakan junction P dan N. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan proton dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
Polaritas LED dapat dilihat melaui ciri-ciri fisiknya. Ciri-ciri Terminal Anoda pada LED adalah kaki yang lebih panjang dan juga Lead Frame yang lebih kecil. Sedangkan ciri-ciri Terminal Katoda adalah Kaki yang lebih pendek dengan Lead Frame yang besar serta terletak di sisi yang Flat.
· 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.
5. Rangkaian Simulasi [kembali]
6. Listing Program [kembali]
//Master
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7);
int Gas = A1;
int Api = 9;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(Api, INPUT);
pinMode(Gas, INPUT);
lcd.begin(16,2);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Deteksi Gas:");
}
void loop()
{
if(analogRead(Gas)<=199)
{
if(digitalRead(Api)==LOW)
{
Serial.print("1");
lcd.setCursor(13,0);lcd.print("No ");
lcd.setCursor(6,1);lcd.print(" Save ");
delay (200);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print(" ");
delay (10);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print("Selamat bekerja");
delay (200);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print(" ");
delay (10);
}
else if(digitalRead(Api)==HIGH)
{
Serial.print("3");
lcd.setCursor(13,0);lcd.print("No ");
lcd.setCursor(2,1);lcd.print(" Kebakaran ");
delay (200);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print(" ");
delay (10);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print(" Segera Keluar ");
delay (200);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print(" ");
delay (10);
}
}
else
{
if(digitalRead(Api)==LOW)
{
Serial.print("2");
lcd.setCursor(13,0);lcd.print("Yes");
lcd.setCursor(7,1);lcd.print(analogRead(Gas)-1);
delay (200);
lcd.setCursor(1,1);lcd.print(" Kebocoran Gas ");
delay (200);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print(" ");
delay (10);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print(" Segera Keluar ");
delay (200);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print(" ");
delay (10);
}
else if(digitalRead(Api)==HIGH)
{
Serial.print("3");
lcd.setCursor(13,0);lcd.print("Yes");
lcd.setCursor(7,1);lcd.print(analogRead(Gas)-1);
delay (200);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print("Potensi Ledakan");
delay (200);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print(" ");
delay (10);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print(" Segera Keluar ");
delay (200);
lcd.setCursor(0,1);lcd.print(" ");
delay (10);
}
}
}
//Slave
#define ledRed 13
#define ledYellow 12
#define ledGreen 11
#define Relay 8
#define in1 10
#define in2 9
void setup()
{
pinMode(ledGreen, OUTPUT);
pinMode(ledYellow, OUTPUT);
pinMode(ledRed, OUTPUT);
pinMode(Relay, OUTPUT);
pinMode(in1, OUTPUT);
pinMode(in2, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
int data = Serial.read();
if(data == '1')
{
digitalWrite(ledGreen,HIGH);
digitalWrite(ledYellow,LOW);
digitalWrite(ledRed,LOW);
digitalWrite(in1,LOW);
digitalWrite(in2,LOW);
}
else if(data == '2')
{
digitalWrite(ledYellow,HIGH);
digitalWrite(ledGreen,LOW);
digitalWrite(ledRed,LOW);
digitalWrite(Relay,HIGH);
digitalWrite(in1,LOW);
digitalWrite(in2,LOW);
}
else if(data == '3')
{
digitalWrite(ledRed,HIGH);
digitalWrite(ledYellow,LOW);
digitalWrite(ledGreen,LOW);
digitalWrite(Relay,HIGH);
digitalWrite(in1,HIGH);
digitalWrite(in2,LOW);
}
}
7. Flowchart [kembali]
· Master
· Slave
8. Prinsip Kerja [kembali]
Rangkaian ini menggunakan 2 arduino dengan komunikasi secara UART. Input pada rangkaian ini adalah sensor MQ-2 dan sensor api. Sedangkan Output dari rangkaian ditampilkan oleh LCD, LED, saklar dan motor DC.Sensor MQ2 berperan sebagai input analog, dimana nilai analog dari sensor ini menggunakan resistor variabel yang diibaratkan sebagai kadar konsentrasi gas LPG. Lalu nilai analog ini akan dibaca oleh Arduino dan diolah dengan rumus analogRead(Gas)-1. Sensor Ultrasonik berperan sebagai input digital.
Pada master terdapat 4 kondisi. Kondisi pertama, saat sensor MQ-2 tidak mendeteksi adanya kebocoran LPG (analogRead(Gas)<=199) dan sensor api tidak mendeteksi adanya api dalam ruangan maka master mengirimkan data serial ke slave dengan kode 1 dan pada LCD akan ditampil tulisan “No” serta “Save” lalu “Selamat bekerja” secara bergantian. Kondisi kedua, saat sensor MQ-2 tidak mendeteksi adanya kebocoran LPG (analogRead(Gas)<=199) dan sensor api mendeteksi adanya api dalam ruangan maka master mengirimkan data serial ke slave dengan kode 3 dan pada LCD akan ditampil tulisan “No” serta “Kebakaran” lalu “Segera Keluar” secara bergantian. Kondisi ketiga, saat sensor MQ-2 mendeteksi adanya kebocoran LPG (analogRead(Gas)>=200) dan sensor api tidak mendeteksi adanya api dalam ruangan maka master mengirimkan data serial ke slave dengan kode 2 dan pada LCD akan ditampil tulisan “Yes” serta pembacaan kadar gas LPG lalu “Kebocoran Gas” lalu “Segera Keluar” secara bergantian. Kondisi keempat, saat sensor MQ-2 mendeteksi adanya kebocoran LPG (analogRead(Gas)>=200) dan sensor api mendeteksi adanya api dalam ruangan maka master mengirimkan data serial ke slave dengan kode 3 dan pada LCD akan ditampil tulisan “Yes” dan pembacaan kadar gas LPG lalu “Potensi Ledakan” lalu “Segera Keluar” secara bergantian.
Pada slave akan dilakukan pembacaan data serial yang dikirim master. Saat data serial berkode 1 maka LED hijau akan menyala. Sedangkan saat data serial berkode 2 maka LED kuning akan menyala dan saklar pemutus akan memutus tegangan listrik pada ruangan. Saat data serial berkode 3 maka LED merah akan menyala, saklar pemutus akan memutus tegangan listrik pada ruangan, dan motor driver mengontrol putaran motor DC sehingga motor DC (penyemprot air) akan menyala.untuk menambah kecepatan putaran motor DC maka digunakan baterai.9. Video [kembali]
10. Analisa [kembali]
Pada project
demo ini sensor flame bekerja dengan Sensor Infrared, yang mendeteksi Spektrum
dari api, dan menghasilkan Vout. Sensor Gas MQ-2 yaitu pendeteksi gas yang
lebih baik untuk mendeteksi pada gas
yang mudah terbakar di udara. Dan kedua sensor ini yang digunakan untuk dapat
mendeteksi dari kebocoran gas yang menyebabkan ledakan.
Saat ada
sensor api atau sensor gas mendeteksi adanya kebocoran gas atau api, maka
tegangan output akan berubah menjadi tegangan inputnya pada Arduino master. Inputan
ini akan diteruskan ke Arduino Slave dengan menggunakan sistem komunikasi UART
dan hasilnya akan ditampilkan di LCD. LCD berfungsi untuk menampilkan tampilan
dari Kondisi ruangan sesuai inputannya.
Jadi Arduino
Slave akan menerima Perintah masukan dari Arduino Master yang akan dihubungkan
dengan sensor api atau sensor gas yang diterhubung dengan LCD, Motor DC, dan
Beban.
Kesimpulan
Dari
percobaan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa
1. MQ-2
Merupakan sensor gas yang sesitif dengan gas yang mudah terbakar
2. Flame
Sensor bekerja dengan sensor Infrared
3. Relay merupakan Switch yang bekerja sesuai dengan
prinsip medan elektromagnetik.
4. Komunikasi UART adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit
paralel data dan bit-bit serial.
5. Dengan Arduino,
kita dapat mengontrol rangkaian sesuai dengan kodingan yang kita buat.
11. Link Download [kembali]
KLIK INI UNTUK LISTING ARDUINO MASTER
KLIK INI UNTUK LISTING ARDUINO SLAVE
KLIK INI UNTUK RANGKAIAN PROTEUS
KLIK INI UNTUK HTML
Tidak ada komentar:
Posting Komentar