DAFTAR ISI

Percobaan ...

Laboratorium sering menggunakan bahan kimia yang menghasilkan gas berbahaya seperti karbon monoksida atau metana. Jika gas ini bocor dan terakumulasi, dapat menimbulkan risiko kesehatan dan kebakaran. Oleh karena itu, dibutuhkan sistem kontrol yang mampu mendeteksi gas berbahaya dan suhu ruangan secara otomatis untuk menjaga keamanan pengguna laboratorium.

Rangkaian Kontrol Gas Ruangan Laboratorium ini dirancang untuk mendeteksi adanya gas berbahaya serta mengontrol suhu ruangan agar tetap dalam kondisi aman. Sistem ini menggunakan sensor MQ-2 untuk mendeteksi keberadaan gas berbahaya seperti LPG, metana, dan asap, serta sensor LM35 untuk memantau suhu ruangan. Ketika suhu melebihi ambang batas yang telah ditentukan (sekitar 35°C) atau ketika gas berbahaya terdeteksi, sistem akan memberikan peringatan melalui buzzer dan menyalakan kipas (fan) secara otomatis untuk membantu sirkulasi udara. Selain itu, rangkaian juga dilengkapi dengan seven segment display dan counter sebagai indikator jumlah kejadian berbahaya yang terdeteksi di laboratorium. Dengan adanya sistem ini, diharapkan keselamatan kerja di laboratorium dapat lebih terjamin karena risiko akibat gas beracun atau suhu berlebih dapat diminimalisir melalui peringatan dan respons otomatis dari alat.

2. Tujuan [Kembali]

Mendeteksi kadar gas dan suhu ruangan secara otomatis menggunakan sensor MQ dan LM35 agar kondisi lingkungan laboratorium dapat dipantau dengan mudah dan akurat.
Merancang sistem pendeteksi gas dan suhu yang mampu bekerja secara real time, sehingga perubahan kondisi lingkungan dapat diketahui segera.
Mewujudkan sistem kontrol yang responsif, yaitu memberikan peringatan atau mengaktifkan tindakan otomatis ketika kadar gas atau suhu melebihi ambang batas aman untuk menjaga keselamatan di ruangan laboratorium.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

Alat

1. Instrument

Multimeter

2. Jumper

Jumper

B. Bahan

1.Sensor MQ-2

2.Sensor Suhu LM35

3.IC LM741

4.Potensiometer

5.Seven Segment Katoda

6.Gerbang Logika

a.IC 7408

b.IC7432

4. Dasar Teori[Kembali]

A. Resistor

Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri.

Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.

Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :

Tabel Kode Warna Resistor

Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :

Cara menghitung nilai resistor 4 gelang

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :

Cara Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5

Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi

Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi

Cara menghitung Toleransi :

2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =

2200 – 5% = 2.090

2200 + 5% = 2.310

ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm

B.Sevent Segment

Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.

Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.

Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.

Tabel Pengaktifan Seven Segment Display

Gerbang AND


	Gambar Rangkaian Dasar dan Simbol Gerbang AN
Tabel Kebenaran Gerbang AND	Gambar Rangkaian Dasar dan Simbol Gerbang AN

A	B	Y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Gerbang AND merupakan gerbang logika yang menggunakan operasi perkalian. Bisa dilihat pada tabel diatas bahwa keluaran akan bernilai 1 jika semua nilai input adalah 1, dan jika salah satu atau lebih input ada yang bernilai nol maka output akan bernilai nol.

Transistor

Transistor adalah komponen semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Transistor Bipolar adalah salah satu jenis transistor yang terbentuk dari 2 dioda sehingga memiliki polaritas atau sisi positif dan sisi negatif. Biasanya transistor Bipolar atau disebut dengan BJT (Basis Junction Transistor) memiliki 2 jenis, diantaranya yaitu Transistor PNP dan Transistor NPN. Transistor ini memiliki 3 polaritas yang biasa disebut B (Basis), E (Emiter), C (Collector). Basis berfungsi sebagai base atau tempat berkumpulnya kumpulan aliran arus yang masuk ke transistor, Emiter dan Collector sebagai aliran arus masuk dan keluar.

Lambang Transistor BJT

Sudah jelas seperti gambar di atas bahwa transistor PNP memiliki simbol yang arah panahnya masuk dan sebaliknya untuk NPN arah panah dari emiter mengarah keluar.

Bentuk aliran arus pada sebuah transistor dapat dirumuskan dengan hukum KCL ( Kirchoff Current Law) Atau hukum Kirchoff I, yang dirumuskan sebagai berikut.

Ie = Ic + Ib

Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector
Ib = Arus Basis

Pada Transistor BJT nilai arus Ib relatif sangat kecil terhadap Ic, maka Ib ini dapat diabaikan. Sehingga persamaan diatas bisa berubah menjadi

Ie = Ic

Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector

Karakteristik input merupakan karakteristik dari tegangan base dan emitter (VBE) sebagai fungsi arus base (IB) dengan VCE dalam keadaan konstan. Karakteristik ini merupakan karakteristik dari junction emitter-base dengan forward bias atau sama dengan karakteristik diode pada forward bias. Pada BJT seluruh pembawa muatan akan melewati junction Base-Emittor menuju Collector maka arus pada basis menjadi jauh lebih kecil dari diode P-N dengan adanya faktor hfe. Penambahan nilai VCE megakibatkan arus IB akan berkurang. Arus IB akan mengalir jika tegangan VBE > 0,7 V

Karakteristik output merupakan karakteristik dengan tegangan emitter (VCE) sebagai fungsi arus kolektor (IC) terhadap arus base (IB) yang tetap seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Pada saat IB=0, arus IC yang mengalir adalah arus bocor ICB0 (pada umumnya diabaikan), sedangkan pada saat IB ≠ 0 untuk VCE kecil (<< 0,2 V), pembawa muatan di basis tidak efisien dan transistor dikatakan dalam keadaan saturasi dengan IB > IC / hfe . Pada saat VCE diperbesar IC pun naik hingga melewati level tegangan VCE saturasi (0,2 -1 V) hingga transistor bekerja dalam daerah aktif dengan IB = IC / hfe. Pada saat ini kondisi arus IC relatif konstan terhadap variasi tegangan VCE.

Gelombang input dan output transistor

Jenis-jenis transistsor yang digunakan

1. Fixed Bias

Fixed bias pada transistor BJT adalah metode yang sangat sederhana di mana tegangan basis transistor ditetapkan oleh sumber tegangan eksternal melalui sebuah resistor basis (RB). Konfigurasi dasar rangkaian ini melibatkan tegangan suplai (VCC), resistor kolektor (RC), dan resistor basis yang terhubung ke sumber tegangan bias (VBB). Kelebihan dari metode ini adalah kesederhanaannya, namun kelemahannya adalah stabilitas yang rendah. Fixed bias sangat sensitif terhadap variasi parameter transistor seperti β (gain) dan perubahan suhu, sehingga titik kerja transistor dapat mudah bergeser.

Gambar Rangkaian Fixed Bias

Rumus Untuk Rangkaian Fixed Bias

2. Self Bias

Self bias meningkatkan stabilitas dengan menambahkan resistor emitor (RE) yang memberikan umpan balik negatif. Dalam konfigurasi self bias, tegangan basis diatur melalui resistor basis (RB) dan tegangan pada emitor yang dikendalikan oleh arus emitor (IE) yang mengalir melalui RE. Ini membantu menstabilkan arus kolektor (IC) karena perubahan dalam arus kolektor akan mempengaruhi tegangan emitor dan, pada gilirannya, menyesuaikan tegangan basis-emitor (VBE). Metode ini menawarkan stabilitas yang lebih baik dibandingkan fixed bias, tetapi masih relatif sederhana.

Gambar Rangkaian Self Bias

Rumus untuk Rangkaian Self Bias

3. Emitter Bias

Emitter bias menggabungkan pembagi tegangan untuk basis dan resistor emitor untuk mencapai stabilitas yang lebih tinggi. Konfigurasi ini melibatkan dua resistor pembagi tegangan (RB1 dan RB2) yang menetapkan tegangan basis, serta resistor emitor (RE) yang menyediakan umpan balik negatif. Pembagi tegangan memastikan tegangan basis tetap stabil meskipun ada perubahan dalam tegangan suplai atau parameter transistor. Sementara itu, resistor emitor menambah stabilitas termal dengan mengurangi efek perubahan suhu pada arus kolektor. Emitter bias adalah metode yang sangat stabil dan cocok untuk aplikasi yang memerlukan titik kerja yang sangat stabil.

Gambar Rangkaian Emitter Bias

Rumus untuk Rangkaian Emitter Bias

1. Detektor non inverting Vref= +

Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 69

Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V2 dan Vref = V1 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( .( ) 1 2 (max) Vo  AOL V V ) yang dihasilkan adalah seperti gambar 70

Gambar 70 Bentuk gelombang input dan gelombang output Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 71. Dengan Vi > Vref maka Vo = -Vsat dan sebaliknya bila Vi < Vref maka Vo = +Vsat.

2. Detektor Non Inverting dengan vref =+

Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 78

Gambar 78 Rangkaian detektor non inverting Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V1 dan +Vref = V2 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( .( ) 1 2 (max) Vo  Vsat  AOL V V ) yang dihasilkan dengan simulasi multisim adalah seperti

OP AMP Komparator

Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

Komparator

Rumus:

Kedua rangkaian Op-Amp pada gambar, baik yang terhubung ke Sensor cahaya maupun ke Sensor kelembaban tanah, beroperasi sebagai komparator tegangan.

Cara Kerja

Komparator adalah rangkaian Op-Amp yang membandingkan dua tegangan input dan menghasilkan output yang bergantung pada input mana yang lebih besar.
Jika tegangan input non-pembalik (Vref) lebih besar dari tegangan input pembalik (Vs-), output Op-Amp akan menjadi tinggi (mendekati Vcc atau logika 1).
Jika tegangan input non-pembalik ( $V_+$ ) lebih kecil dari tegangan input pembalik ( $V_-$ ), output Op-Amp akan menjadi rendah (mendekati $V_{ee}$ atau logika 0).

Rangkaian Sensor Cahaya

Op-Amp ini membandingkan tegangan dari Sensor Cahaya (LDR) (yang terhubung ke salah satu input) dengan tegangan referensi $V_{Ref}$ (yang terhubung ke input lainnya).
Output-nya digunakan untuk mengontrol logika waktu siang/malam.

Rangkaian Sensor Kelembaban Tanah

Op-Amp ini membandingkan tegangan dari Sensor Kelembaban Tanah dengan tegangan referensi $V_{Ref}$.
Output-nya digunakan untuk mengaktifkan/menonaktifkan Pompa penyiram tanaman.

Sensor gas MQ-2 adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan gas-gas berbahaya seperti LPG, propana, metana, alkohol, hidrogen dan asap. Sensor ini sering digunakan dalam berbagai aplikasi seperti sistem keamanan, pemantauan kualitas udara dan proyek-proyek DIY (Do It Yourself) menggunakan platform mikrokontroler seperti Arduino.

LM35

LM35 merupakan alat pengukur suhu yang mempunyai tegangan keluaran analog yang berbanding lurus dengan suhu.
Alat ini menghasilkan tegangan keluaran dalam Celcius (Celsius). Tidak memerlukan sirkuit kalibrasi eksternal apa pun.
Sensitivitas LM35 adalah 10 mV/derajat Celcius. Seiring meningkatnya suhu, tegangan keluaran juga meningkat.

Misalnya 250 mV berarti 25°C.

Ini adalah sensor 3-terminal yang digunakan untuk mengukur suhu sekitar mulai dari -55 °C hingga 150 °C.
LM35 memberikan keluaran suhu yang lebih tepat daripada keluaran termistor.

Pinout Sensor Suhu LM35:

VCC: Tegangan Suplai (4V – 30V)

Keluar: Memberikan tegangan keluaran analog yang sebanding dengan suhu (dalam derajat Celsius).

GND: Tanah

Spesifikasi Sensor Suhu LM35

Tegangan Operasi: 4 V hingga 30 V
Tegangan Keluaran: 10mV/°C
Sensitivitas: 10mV/°C
Kesalahan Linearitas: ±1°C (untuk 0°C hingga +100°C)
Suhu Operasional: -55°C hingga +150°C
Impedansi Keluaran: 100 Ω
Konsumsi Daya: 60 μA (khas)
Jenis Paket: TO-92, TO-220, SOIC
Jenis Keluaran: Analog
Akurasi: ±1°C (khas)

BC547

Gambar 1: Transistor BC547

Dasar -dasar transistor BC547

Transistor BC547 adalah transistor persimpangan bipolar (BJT) dengan bahan tipe-p yang diapit di antara dua lapisan semikonduktor tipe-N.Desain ini membuatnya ideal untuk switching cepat dan tugas amplifikasi saat ini di sirkuit elektronik.BC547 dapat menangani arus kolektor kontinu hingga 100 mA dan tegangan kolektor-emitor hingga 45 V, menjadikannya pilihan populer untuk banyak desain elektronik.

Parameter listrik BC547, seperti tegangan kolektor-pengumpul maksimum 45 V dan arus kolektor 100 Ma, menentukan batas kinerjanya dan memastikan pengoperasian sirkuit yang aman.Produk gain-bandwidthnya biasanya mencapai beberapa ratus MHz, menunjukkan kemampuannya untuk memperkuat dan memproses sinyal frekuensi tinggi.Ini membuat BC547 cocok untuk aplikasi yang membutuhkan respons cepat, seperti sirkuit logika digital dan jaringan jam.

Salah satu karakteristik utama BC547 adalah kemampuan switching cepatnya.Ini memiliki waktu tunda yang sangat rendah, biasanya hanya beberapa nanodetik, memungkinkannya untuk beroperasi secara efektif di sirkuit frekuensi tinggi.Ketika sepenuhnya pada (jenuh), tegangan saturasi kolektor-emitornya biasanya kurang dari 0,3 V, yang mengurangi kehilangan energi dalam aplikasi arus tinggi, sehingga meningkatkan efisiensi energi keseluruhan sistem.

BC547 mempertahankan kinerja yang stabil pada kisaran suhu yang luas, membuatnya ideal untuk lingkungan yang menuntut seperti elektronik otomotif dan peralatan luar ruangan.Namun, heat sinking yang tepat diperlukan untuk mencegah overheating, terutama di bawah beban tinggi atau kondisi suhu sekitar tinggi.Ini memastikan keandalan jangka panjang dan operasi transistor yang stabil dan seluruh sirkuit.

BUZZER

Piezo, juga dikenal sebagai buzzer, adalah komponen yang digunakan untuk menghasilkan suara. Komponen digital ini dapat dihubungkan ke keluaran digital dan mengeluarkan nada ketika keluarannya TINGGI. Sebagai alternatif, komponen ini dapat dihubungkan ke keluaran modulasi lebar pulsa analog untuk menghasilkan berbagai nada dan efek. Grove Buzzer beroperasi pada tegangan 3,3V dan 5V dengan keluaran suara 85 desibel. Modul ini dapat digunakan untuk memberikan umpan balik suara ke aplikasi Anda, seperti bunyi klik tombol pada jam tangan digital.

FUN

Kipas digunakan sebagai aktuator yang menyala otomatis ketika suhu tinggi atau gas berbahaya terdeteksi bersamaan.

Fungsi: membantu menurunkan suhu ruangan dan mempercepat sirkulasi udara untuk mengurangi konsentrasi gas berbahaya.

5. Percobaan [Kembali]

Cari Blog Ini

MUHAMMAD FACHRI ALGHANY

MODUL 4