project demo


1.tujuan

- Mendeteksi kebocoran gas dan kebakaran di dalam ruangan. 

- Mengontrol keamanan ruangan saat terjadi kebocoran gas dan kebakaran

2.komponen
  • Sensor MQ-2 

  • Sensor Api

  • Arduino Uno

  • LCD 16×2

  • Motor

  • L293D (Motor Driver)

  • Baterai 

  • LED

  • Relay


3.landasan teori 

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 serialpada komputer atau port serial perangkat periperal. .Jarak komunikasi yang digunakan tidak lebih dari 15 meter dengan kecepatan 20kb/s.


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.

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 tinggi di sekitar sensor ini.

Pada dasarnya sensor ini terdiri dari tabung aluminium yang dikelilingi oleh silikon dan di pusatnya terdapat elektroda yang terbuat dari Aurum yang memiliki element pemanas. Ketika terjadi proses pemanasan, kumparan akan dipanaskan akibatnya SnO2 keramik berubah menjadi semikonduktor atau sebagai penghantar sehingga melepaskan elektron dan ketika asap dideteksi oleh sensor dan mencapai elektroda aurum maka output sensor MQ-2 akan menghasilkan tegangan analog. Berikut spesifikasi sensor MQ-2 :

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 keluaran dari sensor ini berupa tegangan analog. Sensor ini beroperasi pada suhu -20°C sampai 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V.

2. 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 berupa infrared (IR) sebagai sensing sensor yang digunakan untuk mendeteksi akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu dan 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°C

6. Jarak deteksi : 80 cm


Sensor api 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 akan diteruskan ke Microprosessor yang ada pada unit sensor api akan bekerja untuk membedakan spectrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut dengan delay sistem selama 2-3 detik pada detektor ini. Sehingga mampu mendeteksi sumber kebakaran lebih dini dan memungkinkan tidak terjadi sumber alarm palsu.

3. 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. Sehingga tidak perlu memasang baterai/adaptor saat memprogram Arduino.

5. 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. Berikut pin-pin yang terdapat pada LCD :

 

 
6. 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.

7. 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 cntrol 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.

 8. 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.



4.flowchart

Master


 
 
Slave

//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);

    }

}


Saat tidak terdeteksi gas LPG dan tidak terdeteksi api 


Saat tidak terdeteksi gas LPG dan terdeteksi api
 

Saat terdeteksi gas LPG  dan tidak terdeteksi api

 

Saat terdeteksi gas LPG dan terdeteksi api 

Rangkaian ini menggunakan 2 arduino dengan komunikasi secara UART. Dimana pin Tx master dihubungkan dengan pin Rx slave. Begitu pula sebaliknya, pin Tx slave dihubungkan dengan pin Rx master. Arduino yang bertindak sebagai master dihubungkan dengan sensor MQ-2, sensor api, dan LCD 16×2. Sedangkan Arduino lain yang bertindak sebagai slave dihubungkan dengan beberapa LED, relay pemutus tegangan, dan motor driver. Input rangkaian ini berupa sensor MQ-2 dan sensor api. Sedangkan Output rangkaian ditampilkan oleh LCD, beberapa LED, saklar, dan motor DC. Sensor MQ-2 berperan sebagai input analog yang menggunakan resistor variabel yang dianalogikan sebagai kadar konsentrasi gas LPG di dalam ruangan. Kemudian nilai analog ini dibaca oleh Arduino dan diolah dengan rumus analogRead(Gas)-1.

Master terbagi atas 4 kondisi. Kondisi pertama, saat sensor MQ-2 tidak mendeteksi adanya gas LPG atau kadar gas LPG kurang dari 200 ppm (analogRead(Gas)<=199) dan sensor api tidak mendeteksi adanya api di 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 dengan jeda tertentu. Kondisi kedua, saat sensor MQ-2 tidak mendeteksi adanya gas LPG atau kadar gas LPG kurang dari 200 ppm (analogRead(Gas)<=199) dan sensor api mendeteksi adanya api di 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 dengan jeda tertentu.

 Kondisi ketiga, saat sensor MQ-2 mendeteksi adanya gas LPG atau kadar gas LPG sama dengan atau lebih dari 200 ppm dan sensor api tidak mendeteksi adanya api di 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 dengan jeda tertentu. Kondisi keempat, saat sensor MQ-2 mendeteksi adanya kebocoran LPG atau kadar gas LPG sama dengan atau lebih dari 200 ppm 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 jeda tertentu.

Pada slave dilakukan pembacaan kode data serial yang dikirim dari master. Saat data serial berkode “1” maka LED hijau yang menandakan bahwa ruangan aman akan menyala. Sedangkan saat data serial berkode “2” maka LED kuning yang menandakan waspada ada kobocoran gas di dalam ruangan akan menyala dan saklar pemutus akan memutus tegangan listrik pada ruangan untuk menghindari percikan api yang dapat memicu ledakan. Sedangkan saat data serial berkode “3: maka LED merah yang menandakan ruangan dalam kondisi berbahaya akan menyala, saklar pemutus akan memutus tegangan listrik pada ruangan untuk menghindari percikan api yang dapat memicu ledakan, dan motor driver menyuplai tegangan yang berbeda antara kedua kaki motor DC sehingga motor DC berputra putar. Motor DC yang dianalogikan sebagai penyemprot air akan menyala. Agar kecepatan putaran motor DC bertambah maka motor driver dihubungkan dengan baterai karena tegangan keluaran dari arduino hanya sebesar 5V.

Pada percobaa modul 4 yaitu pendeteksi kebocoran gan dan kebakaran , kami menggunakan 2 sensor yaitu sensor flame dan sensor gas yang mana output keluarannya berupa lcd, lampu indikator(hijau, kuning, merah) serta motor DC, dan metode komunikasi kami nggunakan Komunikasi UART

Analisa untuk input sensor

a. sensor gas

Ketika sensor gas memberikan nilai output logistik 1 maka terdeteksi ada nya kebocoran gas maka arduino master akan memproses data dan mengeluarkan output tampilan LCD deteksi gas kebocoran , serta memberikan komunikasi kepada arduino slave dengan kode (data==2) untuk kebocoran gas, sehingga ardiuno slave memproses komunikasi yang diberikan oleh master dan mengeluarkan output yaitu lampu indikator kuning(sesuai koding yang diberikan) dan mengaktifkan relay pemutus listrik

b. Sensor flame

Ketika sensor flame memberikan output logika 1 maka arduino master akan memproses data dan mengeluarkan output lcd kebakaran, dan akan mengirim komunikasi ke arduino slave dan data tersebut akan diproses sehingga ardiuno slave mengeluarkan output berupa lampu indikator merah, relay pemutus listrik aktid dan serta motro DC penggerak sebagai pengaman aktif dengan ancaman berbahaya karna sudah terdeteksi adanya api

Analisa untuk output

a.       Lcd

Ketika sensor gas memberikan input ke ardiuno master maka, aridiuno tersebut akan memproses data den mengeluarkan output ke LCD “deteksi gas yes” “potensi ledakan” , LCD disini berguna sebagai informasi adanya tanda aman dan bahaya dalam tampilan text

b.      Lampu indikator (hijau, kuning, merah)

Untuk lampu indikator seusai dar warna lampu LED , apabila berwarna hijau makan itu menandakan situasi aman, apabila warna kuning itu menandakan siatusi dalam keadaan waspada karna adanya deteksi kebocoran gas, apabila berwarna merah tandanya bahaya yang mana terjadi kebakaran

c.       Motor dc

Motor DC berguna sebagai penyelamatan apabila sudah terjadi ledakan dan api menyebar makan motor dc akan bergerak memadamkan apinya

d.      Relay pemutus listrik

Adanya relay pemutus dalam project ini sebagai pengaman agar tidak terjadinya arus pendek dan lebih savety 

Bedasarkan hasil project demo yang telah kami lakukan dapat disimpulkan bahwa,

  1. kegunaan dari project demo ini yaitu sebagai alat antisipasi terhadap ancaman kebocoran gas yang menyebabkan kebakaran,yang mana project ini selain memberikan peringatan namn juga bisa membatu dalam hal memadamkan api apabila terjadi kebakaran dalam ruangan
  2. adanya relay yang bertujuan dalam mematikan sumber listrik,
  3.  adanya lampu indikator yang bertujuan sebagai tanda peringatan kondisi  
  4. Adanya LCD yang menanpilkan text terhadap situasi keaadan yang terjadi dalam ruangan tersebut
  5.  untuk bagian ardiuno dan kodingnya merupakan dari jalannya project demo ini yang mana sensor-senor sebagai input penanda yang memberikan reaksi dan akan diproses sehingga menngerakan kompone-kompone output pengaman

 



download video disini
download rangkaian disini
download program master disini
download proram slave disini
download datasheet disini
download flowchart disini
download library sensor MQ-2 disini
download library senosr flame disini
download HTML disini

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)