MAWADDATUR RAHMAH: SENSOR GAS MQ-6 DENGAN SENSOR THERMOCOUPLE UNTUK MENDETEKSI KEBOCORAN GAS

Sumber gambar 4.15 : Reaksi (a) besi (Fe), (b) seng (Zn), dan (c) magnesium (Mg) dengan asam klorida membentuk gas hidrogen dan logam klorida (FeCl2, ZnCl2, MgCl2). Reaktivitas logam ini tercermin dalam laju evolusi gas hidrogen, yang paling lambat untuk logam paling reaktif, Fe, dan tercepat untuk logam paling reaktif, Mg.

Dengan adanya laju evolusi gas maka saya membuat alat pendeteksi gas menggunakan sensor gas MQ 6 serta menggunakan sensor suhu Thermocouple sebagai pendeteksi suhunya.

Tujuan Pembelajaran:

a. Untuk mengetahui apa itu sensor gas

b. Untuk mengetahui bagaimana prinsip kerja dari sensor gas

c. Untuk mempelajari aplikasi dari sensor gas

d. Untuk mempelajari simulasi rangkaian sensor gas dengan menggunakan aplikasi proteus.

Alat :

Terminals : Ground

Generator : DC

Instruments : DC Voltmeter

Bahan/Komponen :

1.Sensor Gas MQ-6

Sensor gas MQ-6 adalah sensor yang bereaksi terhadap kadar gas LPG, iso-butana, propana dan LNG dalam udara. Modul ini memiliki keluaran data digital serta desain hardware minimalis yang akan memudahkan user untuk proses implementasinya.

Sensor Gas MQ-6 dapat mendeteksi atau mengukur gas seperti LPG dan butana. Modul sensor MQ-6 dilengkapi dengan Pin Digital yang membuat sensor ini beroperasi bahkan tanpa mikrokontroler dan sangat berguna ketika hanya mencoba mendeteksi satu gas tertentu. Ketika datang untuk mengukur gas dalam ppm pin analog harus digunakan, pin analog juga didorong TTL dan bekerja pada 5V dan karenanya dapat digunakan dengan mikrokontroler paling umum.

Pin Configuration

Pin No:	Pin Name:	Description
For MQ6 Sensor Module
1	Vcc	Pin ini memberi daya pada modul, biasanya tegangan operasi + 5V
2	Ground	Digunakan untuk menghubungkan modul ke ground sistem
3	Digital Out	Anda juga dapat menggunakan sensor ini untuk mendapatkan keluaran digital dari pin ini, dengan mengatur nilai ambang batas menggunakan potensiometer
4	Analog Out	Pin ini mengeluarkan tegangan analog 0-5V berdasarkan intensitas gas
For MQ6 Sensor
1	H -Pins	Dari dua pin H, satu pin terhubung ke suplai dan pin lainnya ke ground
2	A-Pins	Pin A dan pin B dapat dipertukarkan. Pin ini akan diikat ke tegangan Suplai.
3	B-Pins	Pin A dan pin B dapat dipertukarkan. Satu pin akan bertindak sebagai keluaran sementara yang lainnya akan ditarik ke ground.

Kurva ini menunjukkan kesensitivitas dari sensor MQ-6 terhadap gas LPG, H2, CH4, CO, Alkohol, air. Pada Suhu: 20 ℃, Kelembaban: 65%, Konsentrasi O2 21%, RL = 20kΩ, Ro: resistansi sensor pada 1000 ppm LPG di udara bersih. Rs: resistansi sensor pada berbagai konsentrasi gas.

Fitur sensor gas MQ-6

· Tegangan Operasi + 5V

· Dapat digunakan untuk mendeteksi gas LPG atau Butana

· Tegangan keluaran analog: 0V ke 5V

· Tegangan Output Digital: 0V atau 5V (TTL Logic)

· Preheat durasi 20 detik

· Dapat digunakan sebagai sensor Digital atau analog

· Sensitivitas pin Digital dapat divariasikan menggunakan potensiometer

2. Sensor Thermocouple (TBC)

Termokopel (Thermocouple) adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”. Efek Thermo-electric pada Termokopel ini ditemukan oleh seorang fisikawan Estonia bernama Thomas Johann Seebeck pada Tahun 1821, dimana sebuah logam konduktor yang diberi perbedaan panas secara gradient akan menghasilkan tegangan listrik. Perbedaan Tegangan listrik diantara dua persimpangan (junction) ini dinamakan dengan Efek “Seeback”.

Simbol Termokopel

Beberapa kelebihan Termokopel yang membuatnya menjadi populer adalah responnya yang cepat terhadap perubahaan suhu dan juga rentang suhu operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantara -200˚C hingga 2000˚C. Selain respon yang cepat dan rentang suhu yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan/getaran dan mudah digunakan.

Prinsip Kerja Termokopel (Thermocouple)

Prinsip kerja Termokopel cukup mudah dan sederhana. Pada dasarnya Termokopel hanya terdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu jenis logam konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan (tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas.

Berdasarkan Gambar diatas, ketika kedua persimpangan atau Junction memiliki suhu yang sama, maka beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut adalah “NOL” atau V1 = V2. Akan tetapi, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan suhu panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan suhu diantara dua persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan suhu panas yang diterimanya atau V1 – V2. Tegangan Listrik yang ditimbulkan ini pada umumnya sekitar 1 µV – 70µV pada tiap derajat Celcius. Tegangan tersebut kemudian dikonversikan sesuai dengan Tabel referensi yang telah ditetapkan sehingga menghasilkan pengukuran yang dapat dimengerti.

3. Resistor

Pada dasarnya Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω). Sebutan “OHM” ini diambil dari nama penemunya yaitu Georg Simon Ohm yang juga merupakan seorang Fisikawan Jerman.

Untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika, Resistor bekerja berdasarkan Hukum Ohm ( V = IR ). Nilai tegangannya berbanding dengan arus listrik yang mengalir sesuai dengan hukum ohm. Biasanya didalam jejaring elektronik dan sirkuit elektronik banyak menggunakan resistor. Resistor ini memang paling banyak dan sering digunakan dalam komponen lain. Dalam resistor tidak ada kutub negatif dan positif, tetapi memiliki ciri utama yakni toleransi, tegangan kerja maksimum, power rating dan resistensi. Daya listrik dan resistensinya dapat dihantarkan. Ciri lainnya adalah induktansi, koefisien suhu, dan kebisingan. Satuan dari resistensi sebuah resistor bersifat resistif dilambangkan dengan Ohm dengan simbol Ω (Omega).

Fungsi-fungsi Resistor di dalam Rangkaian Elektronika diantaranya adalah sebagai berikut :

Sebagai Pembatas Arus listrik
Sebagai Pengatur Arus listrik
Sebagai Pembagi Tegangan listrik
Sebagai Penurun Tegangan listrik

4. Transistor-BC546BP

Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator dan lain sebagainya. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak ditemukan dalam rangkaian-rangkaian elektronika. Boleh dikatakan bahwa hampir semua perangkat elektronik menggunakan Transistor untuk berbagai kebutuhan dalam rangkaiannya.

BC546 merupan salah satu jenis transistor bipolar. BC546 diproduksi dalam kasing plastik TO-92. Ketika melihat sisi datar dengan mengarah mengarah ke bawah, tiga mengarah muncul dari transistor, dari kiri ke kanan, kolektor, basis, dan lead emitor.

5. Alternator

Alternator adalah peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik di mana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien. Namun dalam aplikasi-aplikasi spesifik yang lain, bentuk gelombang lain pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga (triangular wave) atau bentuk gelombang segi empat (square wave).

Alternator adalah peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Pada prinsipnya, generator listrik arus bolak-balik disebut dengan alternator, tetapi pengertian yang berlaku umum adalah generator listrik pada mesin kendaraan. Alternator pada pembangkit listrik yang digerakan dengan turbin uap disebut turbo alternator.

6. Buzzer

Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.

Piezoelectric Buzzer adalah jenis Buzzer yang menggunakan efek Piezoelectric untuk menghasilkan suara atau bunyinya. Tegangan listrik yang diberikan ke bahan Piezoelectric akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut kemudian diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan menggunakan diafragma dan resonator.

7. Lamp

Lampu adalah sebuah peranti yang memproduksi cahaya. Lampu berfungsi sebagai penerang, lampu memiliki bentuk seperti botol dengan rongga yang berisi kawat kecil yang akan menyala apabila disambungkan ke aliran listrik.

Pada rangkaian ini lampu berfungsi untuk memberi peringatan adanya kebocoran gas.

8. Logicstate

Gerbang Logika atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Logic Gate adalah dasar pembentuk Sistem Elektronika Digital yang berfungsi untuk mengubah satu atau beberapa Input (masukan) menjadi sebuah sinyal Output (Keluaran) Logis. Gerbang Logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner yaitu bilangan yang hanya memiliki 2 kode simbol yakni 0 dan 1 dengan menggunakan Teori Aljabar Boolean.

Gerbang logika yang diterapkan dalam sistem elkektronika digital pada dasarnya menggunakan komponen-komponen elektronika seperti Integrade Circuit (IC), Dioda, Transistor, Relay, Optik maupun elemen mekanikal.

Tabel yang berisikan kombinasi-kombinasi Variabel Input (Masukan) yang menghasilkan Output (Keluaran) Logis disebut dengan “Tabel Kebenaran” atau “Truth Table”.

Input dan Output pada Gerbang Logika hanya memiliki 2 level. Kedua Level tersebut pada umumnya dapat dilambangkan dengan :

HIGH (tinggi) dan LOW (rendah)
TRUE (benar) dan FALSE (salah)
ON (Hidup) dan OFF (Mati)
1 dan 0

9. 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.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :

Electromagnet (Coil)
Armature
Switch Contact Point (Saklar)
Spring

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

10. Op-Amp (741)

LM741 adalah salah satu IC (Integrated Circuit) Op-Amp (Operational Amplifier) yang memiliki 8 pin. IC Op-Amp ini terdapat 2 jenis bentuk, yaitu tabung (lingkaran) dan kotak (persegi), tetapi yang umum adalah yang berbentuk persegi. Op-Amp banyak digunakan dalam sistem analog komputer, penguat video/gambar, penguat audio, osilator, detector dan lainnya. LM741 biasanya bekerja pada tegangan positif/negatif 12 volt, dibawah itu IC tidak akan bekerja. Setiap pin/kaki-kaki pada IC LM741 mempunya fungsi yang berbeda-beda, keterangan pin/kaki-kaki LM741 dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Macam-macam rangkaian yang dapat dibentuk LM741
Detektor Penyilang Nol: mendeteksi tegangan-tegangan di atas nol
Detektor Taraf Tegangan (positif dan negatif): mendeteksi tegangan-tegangan acuan pada tegangan positif maupun negatif yang sudah kita tentukan.
Penguat (Buffer): memperkuat amplitudo pada pulsa output nya.
Penguat 2 Tingkat: seperti rangkaian Buffer, tetapi mengalami 2 kali penguatan.
Pembangkit Isyarat: untuk membangkitkan pulsa
Rangkaian Diverensial: untuk pengukuran pengendalian instrumentasi dan penguat sinyal-sinyal yang sangat lemah.
Rangkaian Instrumentasi: untuk memperbaiki penguat differensial.

Rangkaian dan Prinsip Kerja Sensor Gas MQ-6 dan Sensor Thermocouple

Rangkaian ini bertujuan untuk menghasilkan sebuah rancang bangun alat pendeteksi kebocoran tabung gas LPG dengan menggunakan sensor MQ-6 sebagai sensor gas, dan sensor thermocouple sebagai pendeteksi suhu. Cara kerja alat ini yaitu, ketika sensor MQ-6 mendeteksi adanya kebocoran gas maka lampu akan menyala dan akan terlihat perbedaan suhu pada DC Voltmeter. Lampu yang menyala itu menyatakan bahwa adanya kebocoran gas.

Video Perangkaian dan Simulasi Kerja Sensor

Download File :

Materi [Disini]

Rangkaian [Disini]

Video [Disini]

HTML [Disini]

Library [Sensor Gas]

Datasheet :

1. Sensor Gas MQ 6

2. Sensor Thermocouple

3. Op-amp 741

4. Buzzer