Aplikasi Op Amp : Rangkaian Keamanan Bank Anti Rampok

[MENUJU AKHIR]

f

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. Link Download

1. Tujuan [Kembali]

• Mampu menjelaskan dan memahami prinsip kerja, transistor bipolar, op amp, sensor LDR, dan vibration sensor  pada rangkaian bank anti rampok.
• Mampu mengaplikasikan transistor bipolar, op amp, sensor LDR, dan vibration sensor pada rangkaian bank anti rampok.

2. Alat dan Bahan [Kembali]

- Alat

• Baterai
  
  Baterai berfungsi untuk memberi daya pada rangkaian.

• DC Voltmeter
  
  Voltmeter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik.

• Power Supply
  
  Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.

- Bahan

• Resistor
  
  Resistor berfungsi untuk menghambat serta mengatur arus listrik di dalam suatu rangkaian elektronika.

  Spesifikasi resistor
  

  

• Transistor BC547r
  
  Transistor BC547 merupakan transistor jenis NPN. Prinsip kerja dari transistor NPN adalah: arus akan mengalir dari kolektor ke emitor jika basisnya dihubungkan ke ground (negatif). Arus yang mengalir dari basis harus lebih kecil daripada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor, oleh sebab itu maka ada baiknya jika pada pin basis dipasang sebuah resistor.

  Konfigurasi pin transistor BC547
  

  

  Spesifikasi transistor BC547
  
  1. DC current gain maksimal 800
  2. Arus Collector kontinu (Ic) 100mA
  3. Tegangan Base-Emitter (Vbe) 6V
  4. Arus Base maksimal 5mA
  

• Dioda
  

  Spesifikasi dioda
  
  1. arus searah jangka panjang maksimum pada 75 ° C - 1.0 A
  2. arus pulsa maksimum dengan durasi pulsa 3,8 ms - 30 A
  3. drop tegangan melintasi dioda pada arus 1,0A - 1,1 V
  4. kisaran suhu operasi - -65 ... + 175 ° С
  5. frekuensi kerja maksimum - 1 MHz
  

• Op Amp
  

  
  

  
  

  Konfigurasi pin Op Amp
  
  

  

  Spesifikasi Op Amp
  
  

  

  Gelombang I/O Op Amp
  
  

  

- Komponen Input

• LDR
  

  
  
  LDR (Light Dependent Resistor) berfungsi untuk mendeteksi cahaya dari senter rampok yang mana nilai resistansinya akan berubah seiring intensitas cahaya yang mengenai sensor.

  Konfigurasi pin LDR
  
  

  
  
  

  Spesifikasi sensor LDR
  

  

  Grafik respon LDR
  
  

  

• Vibration Sensor
  
  Sensor vibrasi berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran pada brankas yang akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik.

  Konfigurasi pin vibration sensor
  

  

  Spesifikasi vibration sensor
  
  

  

  Grafik respon sensor vibrasi
  

  

  
  

• Push Button
  

  
  

  Konfigurasi pin dan spesifikasi push button
  

  

  
  
  

- Komponen Output

• Relay
  

  
  
  

  Konfigurasi pin relay
  

  

  
  

  Spesifikasi relay
  
  

  
  
  

• Lampu
  

  
  
  
  Lampu berfungsi sebagai sebuah peranti yang memproduksi cahaya/ media penerangan dalam ruang brankas

  Spesifikasi lampu
  

  

  
  

• Motor DC
  
  
  Motor DC berfungsi sebagai motor penggerak pintu.

  Konfigurasi motor dc
  

  

  Spesifikasi motor dc
  
  1. Stepper motor tipe bipolar yang bekerja pada tegangan 9V.
  2. Tipe: bipolar.
  3. Kondisi: refurbished, sudah diuji @ 9V.
  4. Tegangan kerja: 12V (new-rated), 259mA.
  5. Resolusi: 7,5º/step (full step).
  6. Torsi: 38,2 mN.m (new-rated).
  
  

• Buzzer
  
  
  Buzzer berfungsi sebagai peringatan bahwa tank air mengalami kebocoran.

  Konfigurasi pin buzzer
  
  

  
  
  

  Spesifikasi buzzer
  
  

  
  
  

- Komponen Lainnya

• Ground
  

  
  
  

• Logicstate
  

  
  

3. Dasar Teori [Kembali]

• Resistor
  

  
  
  
  Resistor adalah komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm (V =I.R).

  Simbol resistor
  

  

  
  
  

  Cara menentukan nilai resistor dengan gelang warna :
  
  1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
  2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
  3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
  4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang keempat atau pangkatkan angk tersebut dengan 10 (10^n) dan dikalikan ke ketiga warna gelang tadi.
  5. Gelang kelima ini merupakan nilai toleransi dari resistor.
  

  
  

  
  
  

  Rumus Resistor
  
  

  
  Seri : Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
  Dimana :
  Rtotal = Total Nilai Resistor
  R1 = Resistor ke-1
  R2 = Resistor ke-2
  R3 = Resistor ke-3
  Rn = Resistor ke-n
  
  
  
  Paralel: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
  Dimana :
  Rtotal = Total Nilai Resistor
  R1 = Resistor ke-1
  R2 = Resistor ke-2
  R3 = Resistor ke-3
  Rn = Resistor ke-n
  
  

• Transistor Bipolar
  

  
  
  
  Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.
  1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
  2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
  3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
  

  Jenis-jenis Transistor Bipolar
  
  Transistor Bipolar terdiri dari dua jenis yaitu Transistor NPN dan Transistor PNP. • Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.
  • Transistor PNP adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan negatif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Emitor ke Kolektor.
  
  

  
  
  

  3 konfigurasi transistor bipolar
  

  

  
  
  

  Cara mengukur transistor bipolar
  

  

  
  
  

  Karakteristik input
  Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.
  Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.
  

  Karakteristik output
  Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.
  

  Gelombang I/O Transistor
  
  

  
  
  

• Dioda
  
  
  Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.
  
  Dalam ilmu fisika dioda digunakan untuk penyeimbang arah rangkaian elektronika. Elektronika memiliki dua terminal yaitu anoda berarti positif dan katoda berarti negatif. Prinsip kerja dari anode berdasarkan teknologi pertemuan positif dan negative semikonduktor. Sehingga anode dapat menghantarkan arus litrik dari anoda menuju katoda, tetapi tika sebaliknya katoda ke anoda.
  
  Dioda digambarkan seperti sebuah switch/saklar dimana saklar tersebut hanya akan bekerja di beri tegangan atau arah arus sesuai dengan polaritas kaki ioda itu sendiri. Pada arah bias maju, bias kaki anoda diberikan tegangan (+) dan tegangan (-) pada katoda maka dioda akan dapat mengalirkan arus pada satu arah. Sedangkan pada arah arus mundur bias dimana kaki anoda diberi tegangan (-) dan tegangan (+) pada katoda maka saklar menjadi terbuka atau saklar OFF.
  
  
  

• Op Amp
  
  Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.
  
  Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:
  a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
  b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
  c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
  d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)
  
  Rangkaian dasar Op Amp
  
  
  

- Komponen Input

• Sensor LDR
  

  
  
  
  LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenainya. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Nilai resistansi dari LDR bergantung pada intensitas cahaya. Semakin tinggi intensitas cahaya (siang hari) yang mengenainya, maka semakin kecil nilai resistansinya. Sebaliknya semakin rendah intensitas cahaya (malam hari) yang mengenainya, maka semakin besar nilai resistansinya.
  
  Secara umum, sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm saat intensitas cahaya rendah (malam hari) dan akan menurun menjadi 500 Ohm saat intensitas cahaya tinggi (siang hari).Umumnya sensor LDR digunakan pada rangkaian lampu otomatis pada rumah, taman, dan jalan raya.
  
  Spesifikasi sensor LDR
  
  • Laju Recovery
  
  Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai den-gan level cahaya 400 lux.
  
  • Respon Spektral Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik.
  
  Kurva antara intensitas cahaya dan resistansi
  
  
  
  karakteristrik sensor cahaya LDR
  
  1. Tegangan maksimum (DC): 150V
  2. Konsumsi arus maksimum: 100mW
  3. Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
  4. Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
  5. Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms
  6. Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius
  
  

• Vibration Sensor 
  

  
  
  
  Sensor vibrasi adalah sensor getaran non-directional dengan sensitivitas yang tinggi. Ketika modul ini dalam keadaaan stabil, rangkaian akan bekerja dan menghasilkan output berlogika high. Ketika terjadi gerakan atau getaran, rangkaian akan tertutup sebentar dan menghasilkan output berlogika low. Pada saat yang sama, juga dapat menyesuaikan sensitivitas sesuai dengan kebutuhan.
  Grafik respon sensor vibrasi
  
  
  Kelebihan:
  
  • Konsumsi daya yang rendah
  • Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC
  • Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional
  

- Komponen Output

• 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.
  
  Relay terdapat 4 bagian penting yaitu electromagnet (coil), Armature, Switch Contact Point (saklar) dan spring. Untuk lebih jelasnya silahkan lihat gambar di bawah ini.
  
  
  Kontak point relay terdiri dari 2 jenis yaitu:
  
  • Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada pada posisi close (tertutup).
  • Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berapa pada 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.

• Lampu
  

  
  
  
  Lampu Listrik adalah suatu perangkat yang dapat menghasilkan cahaya saat dialiri arus listrik. Arus listrik yang dimaksud ini dapat berasal tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik terpusat (Centrally Generated Electric Power) seperti PLN dan Genset ataupun tenaga listrik yang dihasilkan oleh Baterai dan Aki.
  
  Jenis Jenis Lampu Listrik
  Seiring dengan perkembangan Teknologi, Lampu Listrik juga telah mengalami berbagai perbaikan dan kemajuan. Teknologi Lampu Listrik bukan saja Lampu Pijar yang ditemukan oleh Thomas Alva Edison saja namun sudah terdiri dari berbagai jenis dan Teknologi. Pada dasarnya, Lampu Listrik dapat dikategorikan dalam Tiga jenis yaitu Incandescent Lamp (Lampu Pijar), Gas-discharge Lamp (Lampu Lucutan Gas) dan Light Emitting Diode (Lampu LED).
  

• Motor DC
  
  Motor yang beroperasi pada arus DC disebut sebagai Motor DC dan motor yang menggunakan arus AC disebut sebagai motor AC. Umumnya kamu tidak akan terlalu banyak menjumpai motor AC tetapi motor DC hampir digunakan dimana saja, yang mana di bidang listrik dinamai DC motor.
  
  Motor DC adalah motor listrik yang merupakan perangkat elektromekanis yang menggunakan interaksi medan magnet dan konduktor untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik putar, dimana motor DC dirancang untuk dijalankan dari sumber daya arus searah (DC). Sudah lebih dari 100 tahun motor DC brush (disikat) digunakan dalam industri serta aplikasi domestik.
  
  Prinsip Kerja Motor DC
  
  Komponen utama dari Motor DC adalah Winding/liltan, Magnet, Rotors, Brushes, Stator dan sumber arus searah (Arus DC). Ketika armature ditempatkan dalam medan magnet yang dihasilkan oleh magnet maka armature diputar dengan menggunakan arus searah, hal ini menghasilkan gaya mekanik. Dengan memanfaatkan putaran motor DC banyak jenis pekerjaan yang dapat dikerjakan.
  

• Buzzer
  

  
  
  
  
  Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi kisaran 1-5 KHz hingga 100 KHz untuk aplikasi ultrasound. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm. Juga bisa digunakan sebagai indikasi suara. Buzzer adalah komponen elektronika yang tergolong tranduser. Sederhananya buzzer mempunyai 2 buah kaki yaitu positive dan negative. Untuk menggunakannya secara sederhana kita bisa memberi tegangan positive dan negative 3 - 12V.
  

  Cara kerja buzzer
  
  Tegangan Listrik yang mengalir ke buzzer akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut akan diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh manusia.

- Komponen Lainnya

• Ground
  

  
  
  
  Ground adalah suatu sistem instalasi listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah sehingga istilah sehari hari yang sering digunakan yaitu pentanahan atau arde.
  
  

• Logicstate
  

  
  
  
  Logicstate berfungsi untuk menunjukkan keadaan logika o dan logika 1. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt. Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan.
  
  

4. Percobaan [Kembali]

• Prosedur Percobaan

  1. Buka aplikasi proteus
  2. Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan komponen led, buzzer,LDR, sensor vibrasi, relay, transistor bipolar, op amp, resistor, baterai
  3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
  4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
  5. Jalankan simulasi rangkaian.

• Rangkaian Simulasi

  1. Saat vibration sensor aktif
  
  

  
  2. Saat LDR aktif ketika mendeteksi cahaya
  
  
  
  3. Saat kedua sensor aktif bekerja
  
  
  
• Prinsip Kerja

  Rangkaian ini menggunakan LDR dan sensor vibrasi. Rangkaian ini akan menyala dengan masukan dan keluaran yang beda. Jika sensor vibrasi mendeteksi adanya getaran maka lampu akan menyala. Sedangkan jika sensor LDR mendeteksi adanya cahaya dari senter maka output buzzer akan menyala dan mengunci pintu secara otomatis

  a. Prinsip rangkaian pada vibration sensor
  
  Ketika vibration sensor mendeteksi ada orang yang mencoba membongkar brankas secara paksa maka logika menjadi 1 sehingga tegangan yang masuk adalah +5V diteruskan ke R12 kemudian diperkuat dengan non inverting amplifier dimana penguatannya dua kali yaitu R7/R6+1 sehingga tegangan outputnya menjadi 10 V. Kemudian diumpankan ke R13 setelah itu tegangan 0,84 V akan mengaktifkan transistor sehingga tegangan dari supplai menuju relay lalu ke kolektor dan emitor lalu ke ground dengan adanya arus melewati relay maka switch relay bergeser dan mengaktifkan lampu.
  

  b. Prinsip rangkaian pada LDR
  
  Ketika LDR mendeteksi cahaya senter dari rampok yang mencoba membongkar brankas secara paksa maka semakin tinggi intensitas cahaya maka resistansi akan menurun sehingga tegangan dari baterai sebesar +5V diteruskan ke R11 kemudian diperkuat dengan non inverting amplifier dimana penguatannya dua kali yaitu R2/R1+1 sehingga tegangan outputnya menjadi 10 V. Kemudian diumpankan ke R14 setelah itu tegangan 0,84 V akan mengaktifkan transistor sehingga tegangan dari supplai menuju relay lalu ke kolektor dan emitor lalu ke ground dengan adanya arus melewati relay maka switch relay bergeser dan mengaktifkan buzzer dan pintu brankas akan otomatis terkunci.
  

5. Video [Kembali]

6. Link Download [Kembali]

• Download HTML Klik
• Download rangkaian proteus Klik
• Download video simulasi Klik
• Download datasheet resistor Klik
• Download datasheet dioda Klik
• Download datasheet transistor bipolar Klik
• Download datasheet datasheet Op Amp Klik
• Download datasheet motor dc Klik
• Download data sheet LDR Klik
• Download datasheet sensor vibrasi Klik
• Download library sensor vibrasi Klik

[MENUJU AWAL]