Arduino part 29. sensor api (flame sensor)

Nyala api bisa memancarkan sinar inframerah dengan panjang golombang sekitar 0,5 µm – 1,1 µm (mikrometer). Sinar infared dari nyala api dapat dideteksi oleh sensor api atau sering juga disebut flame sensor. Sensor api bisa menggunakan fhoto transistor atau fhotodioda. Dalam ujicoba praktik kali ini kita menggunakan modul sensor api yang sudah jadi dan modul sensor api tersebut menggunakan fhoto dioda.

Fhoto dioda merupakan dioda yang bisa menerima sinar infrared. Sinar infrared yang mengenai foto dioda akan menyebabkan perubahan juction pada dioda. Fhoto dioda bisa dibuat dari bahan yang berbeda-beda, dan perbedaan bahan ini akan mempengaruhi kemampuan dalam menerima sinar infrared yang memiliki panjang gelombang berbeda-beda.

Untuk bahan silikon, rentang panjang gelombang spektrum elektromagnetik adalah 0,190 µm -1,1 µm
Untuk material Germanium, rentang panjang gelombang spektrum elektromagnetik adalah 0,4 µm -1,7 µm
Untuk bahan Indium gallium arsenide, rentang panjang gelombang spektrum elektromagnetik adalah 0,8 µm -2,6 µm
Untuk bahan timbal (II) sulfida, rentang panjang gelombang spektrum elektromagnetik akan < 1 µm 3,5 µm
Untuk Merkurius, bahan cadmium Telluride, rentang panjang gelombang spektrum elektromagnetik adalah 0,4 µm -14 µm.

Modul sensor api

Modul sensor api (flame sensor) menggunakan foto dioda sebagai penerima sinar infared dari api dan memiliki 4 buah pin yaitu :

Vcc yang terhubung dengan tegangan +5 V
GND yang terhubung dengan Ground
DO merupakan output digital
A0 merupkan output analog berupa tegangan 0-5 volt

Bentuk modul sensornya seperti ini:

Pada modul sensor api ini terdapat trimpot berwarna biru yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas penerimaan sensor. Jarak efektif sensor ini sekitar 30 cm. Sedangkan skema rangkaiannya bisa dilihat dibawah ini:

Terlihat dalam sensor terdapat IC op-Amp LM393. Pada Op-Amp ini terdapat 2 input yaitu non inverting (+) dan inverting (-). Trimpot 10 Kilo ohm merupakan tegangan referensi yang terhubung dengan input non inverting (+) sedangkan sensor terhubung dengan input op-amp inverting (-).

Op-Amp LM393 ini dijadikan sebagai comparator yaitu membandingkan tegangan referensi dari trimpot dan tegangan dari sensor. Pada saat ada api maka sensor mendeteksi adanya gelombang infared sehingga Op-Amp akan memberikan logika ouput LOW (LED indikator switch intructs menyala) dan pada saat tidak ada api maka sensor tidak mendeteksi adanya gelombang infrared sehingga mengakibatkan output Op-Amp menjadi HIGH (LED indikator switch intructs padam). Untuk membuktikannya kita lakukan ujicoba.

Ujicoba ke-1. Melihat data Analog pada flame sensor

Ujicoba pertama ini kita memanfaatkan data output analog dari sensor flame ini. Data outputnya merupakan tegangan, dan tegangan ini akan dikonverter menjadi angka di dalam program arduino. Sehingga hasilnya berupa nilai angka. Output analog dari sensor kita masukkan kedalam input analog arduino (A0-A5). Dalam ujicoba ini kite menggunakan pin A0. Perubahan nilai analognya bisa kita lihat pada serial monitor. Untuk ujicoba pertama ini, silahkan rakit rangkaian seperti pada gambar di bawah ini:

Lalu ketiklah sketch program seperti conton ini:

Setelah selesai lakukan verify untuk memastikan tidak ada kesalahan dalam pembuatan program. Setelah itu silahkan upload ke board arduino. Aktifkan serial monitor lalu dekatkan sensor dengan sumber api misalnya lilin, atau korek api dan amati angka analog yang tampil. Pada saat tidak terdapat nyala api maka angka yang tampil akan besar dan pada saat sensor didekatkan dengan api maka angkanya akan berubah menjadi semakin kecil. Untuk jelasnya bisa dilihat pada gambar serial monitor di bawah ini:

Ujicoba ke-2. Melihat data digital pada flame sensor

Ujicoba kedua ini kita memanfaatkan data output digital dari sensor flame ini. Data outputnya merupakan logika digital yaitu : High (1) dan LOW (0) saja. Hasilnya Output digital sensor kita masukkan kedalam input digital arduino misalnya pada ujicoba ini kita menggunakan pin 7 sebagai INPUT digital. Perubahan nilai logic digitalnya bisa kita lihat pada serial monitor. Untuk ujicoba kedua ini, silahkan rakit rangkaian seperti pada gambar dibawah ini:

Ketiklah sketch program seperti di bawah ini:

Setelah di verify, dan di upload maka bukalah serial monitor, lalu dekatkan sensor dengan sum,ber nyala api maka hasilnya seperti tampilan serial monitor dibawah ini:

Proyek ke-1. Alarm Api

Untuk membuat alarm api kita bisa memanfaatkan data digital sensor flame. Untuk membuat alarmnya kita bisa menggunakan buzzer. Silahkan rakit rangkaiannya seperti pada gambar:

// -----------------------------------
// Alarm Api
// menggunakan flame sensor
// www.elektronikahendry.com
// -----------------------------------

int sensorApi = 7;
const int Buzzer = 13;

void setup()
{
pinMode(Buzzer, OUTPUT);
pinMode(sensorApi, INPUT);
}

void loop() {
int nilaiSensor;
nilaiSensor = digitalRead(sensorApi);

if(nilaiSensor == LOW)
{
    digitalWrite(Buzzer, HIGH);
    delay(50);
    digitalWrite(Buzzer, LOW);
    delay(50);
}
else
{
    digitalWrite(Buzzer, LOW);
}
delay(500);
}

Setelah verify dan upload maka silahkan dekatkan lilin pada sensor maka alarm akan berbunyi.

Proyek ke-2. Pemadam api otomatis

Seringkali kita melihat lomba robot yang mematikan api secara otomatis, nah dengan sensor flame ini kita bisa membuatnya. Untuk mematikan sumber api seperti lilin maka bisa kita menggunakan kipas kecil yang akan meniup lilin tersebut. Agar efektif dalam peniupan maka kita harus membuat jarak yang dekat antara kipas dengan sumber api sehingga kita membutuhkan nilai sensor yang tepat untuk mengaktifkan kipasnya. Untuk perhitungan yang tepat maka kita bisa menggunakan data analog pada flame sensor. Kita bisa mengambil data analog pada saat jarak yang paling ideal antara kipas dengan sumber api (lilin) sehingga dorongan angin dari kipas benar-benar bisa mematikan lilin tersebut.

Alat tambahan lainnya adalah modul relay, yang fungsinya sebagai saklar elektronik guna menghidupkan dan mematikan kipas. Kipas yang digunakan adalah kipas kecil yang cukup untuk mematikan api pada lilin. Sekema rangkaiannya bisa dilihat pada gambar dibawah ini:

Silahkan ketik sketch program arduino seperti berikut ini:

// -----------------------------------
// Pemadam Api Otomatis
// menggunakan flame sensor
// www.elektronikahendry.com
// -----------------------------------

int sensorApi = A0;
const int Relay = 13;

void setup()
{
pinMode(Relay, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}

void loop() {
int nilaiSensor;
nilaiSensor = analogRead(sensorApi);
Serial.print("Nilai Sensor : ");
Serial.println(nilaiSensor);

if(nilaiSensor <=50)
{
    digitalWrite(Relay, HIGH);
    Serial.println("kipas on");
    delay(2000);
}
else
{
    digitalWrite(Relay, LOW);
    Serial.println("kipas off");
}
delay(1000);
}

Kita bisa mengatur nilai analog pada if sesuai dengan jarak lilin dan kipas yang kita inginkan. Jika kipasnya lebih besar maka jarak yang agak jauh pun bisa untuk mematikan lilin. Jadi silahkan ujicoba pada jarak yang paling ideal.

Hasil semua proyek ini bisa kita lihat pada video ini: