3 Labsheet Flame [PDF]

Citation preview

Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



A.



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



Hal 1 dari 12



Capaian Pembelajaran Mata Kuliah 1. Mahasiswa dapat mejelaskan prinsip kerja sensor flame (pendeteksi api). 2. Mahasiswa mampu memrogram sensor flame (pendeteksi api) pada mikrokontroler.



B.



Sub-Capaian Pembelajaran Mata Kuliah Setelah melakukan praktikum, mahasiswa diharapkan mampu : 1. Menjelaskan tentang prinsip kerja sensor flame phototransistor 2. Menjelaskan tentang konsep Analog to Digital Converter 3. Merangkai sensor flame pada suatu sistem elektronik. 4. Melakukan analisis pengukuran pada output sensor flame. 5. Membuat program sensor flame pada mikrokontroler.



C.



Dasar Teori Flame Sensor merupakan sensor yang berfungsi untuk mendeteksi keberadaan sebuah titik api atau titik yang dapat menyebabkan timbulnya api. Sensor Flame bekerja pada tegangan 3 VDC hingga 5 VDC. Sensor ini terdiri dari komponen elektronika Phototransistor NPN silicon yang mampu membaca dalam kecepatan tinggi dan sangat sensitif terhadap radiasi inframerah. Phototansistor yang ada telah dibungkus dengan tabung berwarna hitam agar pembacaan sinar inframerah lebih sensitif. Gambar phototransistor tipe NPN ditunjukan pada Gambar 3.1 Sensor Flame dapat mendeteksi titik api dengan rentang panjang gelombang antara 760 nm hingga 1100 nm dengan sudut pembacaan sebesar 60 derajat, dan beroperasi pada suhu -25 oC hingga +85 oC. Modul Sensor Flame menggunakan IC pembanding tegangan (voltage comparator) LM393 yang berfungsi untuk merubah



Dibuat Oleh:



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Diperiksa Oleh:



Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



Hal 2 dari 12



nilai tegangan yang dihasilkan Phototransistor menjadi sinyal digital sebagai output sensor.



Gambar 3.1. Prinsip Kerja Sensor Flame Selain itu modul Sensor Flame juga memiliki komponen potensiometer untuk mengatur tingkat sensitifitas Phototransistor dalam membaca titik nyala api. Berikut contoh modul Sensor Flame ditunjukkan pada gambar 3.2.



Gambar 3.2. Modul Sensor Flame



D.



Alat dan Bahan 1. Media Pembelajaran Trainer Sensor dan Transduser



1 buah



2. Sensor Flame (Pendeteksi Api)



1 buah



3. Kabel USB tipe B



1 buah



4. Software Arduino IDE



1 buah



Dibuat Oleh:



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Diperiksa Oleh:



Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



E.



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



Hal 3 dari 12



5. Kabel Power



1 buah



6. Kabel Jumper



secukupnya



Keselamatan Kerja 1. Mahasiswa harus memahami tujuan dan kompetensi dari praktikum ini 2. Membaca dan memahami semua langkah kerja dari praktikum ini dengan cermat 3. Pastikan rangkaian sudah benar dengan diperiksa instruktur terlebih dahulu 4. Jauhkan peralatan yang tidak digunakan dari meja kerja 5. Pastikan dan lindungi diri anda dari efek kejutan listrik karena grounding yang tidak sempurna



F.



Langkah Kerja 1. Pembacaan Sensor Secara Analog Dengan Voltmeter a. Siapkan alat dan bahan yang digunakan untuk praktik. b. Pastikan bahwa kondisi saklar pada media pembelajaran trainer sensor dan transduser dalam kondisi OFF. c. Pasang Sensor Flame pada bagian project board yang telah disediakan d. Hubungkan pin Vcc Sensor Flame dengan pin Vcc/+5v yang ada pada bagian terminal, dan pin GND Sensor Flame dengan pin GND pada bagian terminal. e. Kemudian hubungkan juga pin A0 yang ada pada Sensor Flame dengan pin Vin pada bagian voltmeter dan GND Sensor dengan pin GND yang ada pada bagian voltmeter.



Dibuat Oleh:



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Diperiksa Oleh:



Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



Hal 4 dari 12



Gambar 3.3. Rangkaian Sensor Flame dengan Voltmeter f. Sebelumnya jangan lupa berilah sumber tegangan yang ada pada bagian voltmeter dengan menghubungkan pin Vcc dan GND pada bagian terminal yang disediakan. g. Dekatkan titik api dengan Sensor Flame yang telah terhubung dengan voltmeter. h. Aturlah tegangan keluaran awal dengan memutar potensiometer hingga 4,5 – 4,7 VDC. i. Amatilah tegangan yang dihasilkan oleh Output dari Sensor Flame, dan cobalah untuk mengubah-ubah jarak dan sudut sesuai dengan tabel. j. Isilah tabel berikut sesuai dengan hasil pengamatan yang kalian lakukan. Tabel 3.1. Hasil Pengamatan Output Sensor Flame pada Sudut Titik Api 0o



Dibuat Oleh:



No.



Sudut Titik Api Dari Sensor (derajat)



Jarak Titik Api Dari Sensor (cm)



1.



0



10



2.



0



15



3.



0



20



4.



0



25



5.



0



30



Tegangan Keluaran Sensor (volt)



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Indikator LED pada Sensor



Diperiksa Oleh:



Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



Hal 5 dari 12



Tabel 3.2. Hasil Pengamatan Output Sensor Flame pada Jarak Titik Api 10cm



1



Jarak Titik Api dari Sensor (cm) 10



Sudut Titik Api Dari Sensor (derajat) 0



2



10



10



3



10



15



4



10



20



5



10



30



No.



Tegangan Keluaran Sensor (volt)



Indikator LED pada Sensor



k. Buatlah analisis dan kesimpulan dari data yang diperoleh dari hasil praktikum dan pengamatan! 2. Pembacaan Sensor Dengan ADC Mikrokontroler a. Siapkan alat dan bahan yang digunakan untuk praktik. b. Pastikan bahwa kondisi saklar pada media pembelajaran trainer sensor dan transduser dalam kondisi OFF. c. Pasang sensor flame pada project board yang telah disediakan. d. Hubungkan pin yang ada pada sensor flame ke arduino, dengan cara menghubungkan pin Vcc dan GND yang ada terdapat di sensor flame dengan pin Vcc dan GND pada terminal. e. Hubungkan pin A0 (analog) yang terdapat pada sensor flame dengan pin A0 pada Arduino Uno. f. Hubungkan pin I2C yang ada pada bagian LCD ke Arduino. 1) Hubungkan pin SDA dengan A4 pada Arduino. 2) Hubungkan pin SCL dengan A5 pada Arduino. 3) Hubungkan pin GND dengan GND pada bagian terminal.



Dibuat Oleh:



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Diperiksa Oleh:



Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



Hal 6 dari 12



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



4) Hubungkan pin Vcc dengan Vcc/+5V pada bagian terminal.



Gambar 3.4. Rangkaian Sensor Flame dengan Arduino g. Unduh



library



LCD



dengan



I2C



pada



link



berikut:



https://github.com/fdebrabander/Arduino-LiquidCrystal-I2C-library



Gambar 3.5. Library I2C h. Ekstrak hasil download pada C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries.



Dibuat Oleh:



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Diperiksa Oleh:



Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



Hal 7 dari 12



Gambar 3.6. Program File Library I2C i. Jalankan Software Arduino IDE. j. Akan muncul tampilan interface pada software Arduino IDE seperti gambar dibawah ini:



Gambar 3.7. Arduino IDE



Dibuat Oleh:



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Diperiksa Oleh:



Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



Hal 8 dari 12



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



k. Ketikkan program pada baris sketch sebagai berikut: #include #include



//library LCD for I2C



const int flame = A0;



//inisialisasi pin sensor



const int voltage = 0;



//inisialisai tegangan awal = 0



LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); //inisialisasi LCD



//fungsi pengaturan void setup() { pinMode (flame, INPUT);



//pengaturan pin sensor sebagai input



lcd.begin();



//inisialisasi LCD



}



//fungsi perulangan void loop() { int sensorvalue = analogRead(flame);



//pembacaan ADC sensor



float voltage = sensorvalue * (5.0 / 1023.0);



//rumus perubahan nilai ADC menjadi tegangan



lcd.clear();



//menghapus latar LCD



lcd.setCursor (0,0);



//mengatur titik tampilan x,y dari LCD



lcd.print ("nilai ADC=");



Dibuat Oleh:



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Diperiksa Oleh:



Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



Hal 9 dari 12



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



lcd.print (sensorvalue);



//menampilkan nilai pembacaan ADC pada LCD



lcd.setCursor (0,1);



//mengatur titik tampilan x,y dari LCD



lcd.print("voltage=");



//menampilkan nilai tegangan pada LCD



lcd.print (voltage); delay(500);



//memberikan waktu tunggu



} l. Simpan program yang sudah dibuat dengan mengklik File → Save atau Ctrl+S lalu pilih tempat dimana file akan disimpan dan tulis nama file sesuai keinginan. m. Tekan Icon Verify (



) pada menu bar atau bisa juga dengan Ctrl+R untuk



memastikan tidak ada kesalahan dalam program yang telah dibuat. n. Jika tidak terdapat error, hubungkan kabel USB tipe B pada laptop ke Arduino Uno pada trainer sensor dan transduser. o. Pilih Port Serial yang sesuai dengan yang dipakai oleh Arduino. Pastikan Board telah sesuai yaitu Arduino Uno.



Gambar 3.8. Port Arduino



Dibuat Oleh:



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Diperiksa Oleh:



Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



Hal 10 dari 12



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



p. Upload program yang telah dibuat dengan mengklik Icon (



) atau dengan



menekan kombinasi tombol pada keyboard Ctrl+U. Tunggu hingga muncul tulisan Done Uploading.



Gambar 3.9. Done Uploading q. Lepaskan kabel USB yang terhubung antara Arduino Uno dengan laptop atau PC. r. Hubungkan kabel power pada media pembelajaran Trainer Sensor dan Transduser ke sumber tegangan AC 220 V dan nyalakan saklar. s. Dekatkan sensor flame dengan sumber api, dan amati tampilan pada LCD. t. Ukurlah tegangan hasil keluaran dari pin A0 sensor flame dengan voltmeter yang terdapat pada Trainer Sensor dan Transduser. u. Hubungkan pin Vcc dan GND yang terdapat pada bagian voltmeter dengan Vcc dan GND yang ada pada terminal untuk memberikan sumber tegangan pada voltmeter. v. Hubungkan pin A0 sensor flame dengan pin Vin pada bagian terminal, serta pin GND sensor dengan GND pada bagian terminal.



Dibuat Oleh:



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Diperiksa Oleh:



Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



Hal 11 dari 12



w. Amati dan bandingkan tegangan yang dihasilkan oleh pin Analog sensor flame pada voltmeter dengan tegangan yang dihasilkan secara rumus perhitungan melalui program yang ditampilkan LCD. x. Isilah tabel berikut sesuai dengan hasil pengamatan, dan berikan kesimpulan serta analisisnya! Tabel 3.3. Hasil Pengamatan Output Sensor Flame pada Sudut Titik Api 0o



1. 2. 3.



Sudut Titik Api Dari Sensor (derajat) 0 10 20



4.



30



5.



40



No.



Tegangan Keluaran Sensor (volt)



Tegangan Tampilan LCD (volt)



Nilai ADC Tampilan LCD



Tabel 3.4. Hasil Pengamatan Output Sensor Flame pada Jarak Titik Api 10cm



G.



No.



Jarak Titik Api dari Sensor (cm)



1



10



2



15



3



20



4



25



5



30



Tegangan Keluaran Sensor (volt)



Tegangan Tampilan LCD (volt)



Nilai ADC Tampilan LCD



Bahan Diskusi 1. Berapakah tegangan keluaran yang dihasilkan sensor ketika mendeteksi keberadaan api?



Dibuat Oleh:



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Diperiksa Oleh:



Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Labsheet Trainer Sensor dan Transduser Labsheet ke-3



Sensor Pendeteksi Api (Flame)



Hal 12 dari 12



2. Bagaimana cara menghitung nilai tegangan keluaran dari hasil nilai ADC yang dihasilkan oleh sensor flame? 3. Apakah jarak dan sudut titik api mepengaruhi hasil nilai pembacaan ADC sensor flame? 4. Bagaimana cara merubah nilai tegangan yang dihasilkan oleh phototransistor menjadi nilai digital pada modul sensor flame? 5. Simpulkan hasil pengamatan kalian selama praktik!



H.



Tugas 1. Bandingkan hasil tegangan keluaran yang dihasilkan sensor flame dengan teori perhitungan tegangan dari pembacaan nilai ADC sensor! 2. Buatlah sebuah program menggunakan sensor flame dengan ketentuan sebagai berikut: a. Apabila sensor flame berada pada jarak 5 cm dari titik api, maka led 1, led 2, led 3, dan led 4 akan menyala. b. Apabila sensor flame berada pada jarak 10 cm dari titik api, maka led 1, led 2, dan led 3 akan menyala. c. Apabila sensor flame berada pada jarak 15 cm dari titik api, maka led 1 dan led 2 akan menyala. d. Apabila sensor flame berada pada jarak 20 cm dari titik api, maka led 1 akan menyala. e. Apabila sensor flame berada pada jarak lebih dari 20 cm dari titik api maka semua led akan mati.



Dibuat Oleh:



Dilarang Memperbanyak Sebagian Atau Seluruh Isi Dokumen Tanpa Ijin Tertulis dari Fakultas Teknik Negeri Yogyakarta



Diperiksa Oleh: