1. Tujuan [Kembali]
- Mampu menjelaskan dan memahami prinsip kerja encoder-decoder, mux-demux.
- Mampu mengaplikasikan transistor bipolar, op amp, water level sensor, Touch, Infra red, PIR, LM35, dan rain sensor pada rangkaian dispenser otomatis.
2. Alat dan Bahan [Kembali]
● Power Supply
● Resistor
Spesifikasi resistor
Spesifikasi kapasitor pompa air
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 ° Π‘
5. frekuensi kerja maksimum - 1 MHz
● Transistor Bipolar BC547
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
● Induktor
Induktro berfungsi untuk menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya.
Spesifikasi induktor
● Op Amp LM358
IC LM358 berungisi sebagai rangkaian detektor inveting untuk membandingkan dua keadaan.
Konfigurasi pin Op Amp
Spesifikasi Op Amp
Gelombang I/O Op Amp
● Gerbang NOT 7404
● Gerbang XOR (IC 4030)
.png)
Spesifikasi Gerbang XOR (IC 4030)
%20konf.png)
%20ds.png)
● Decoder (IC 7447)
.png)
IC 7447, merupakan IC TTL Decoder BCD to 7 Segment. IC ini berfungsi untuk mengubah kode bilangan biner BCD (Binary Coded Decimal) menjadi data tampilan untuk penampil/display 7 segment yang bekerja pada tegangan TTL (+5 volt DC).
Konfigurasi pin decoder (IC 7447)
%20konf.png)
%20ds.png)
● Encoder (IC 74147)
.png)
Encoder TTL ini memiliki fitur decoding prioritas input untuk memastikan bahwa hanya baris data urutan tertinggi yang dikodekan. Perangkat 74147 dan 74LS147 mengkodekan sembilan baris data ke BCD empat baris (8-4-2-1). Kondisi nol desimal tersirat tidak memerlukan kondisi input, karena nol dikodekan ketika kesembilan baris data berada pada tingkat logika tinggi.
Spesifikasi Encoder (IC 74147)
- It operates at 4.5V to 5.5 DC voltage.
- It delivers output current from low 70Β΅A to high 8mA
- It operates at the temperature from -55℃ to 70℃
- Logic Case packaging type: DIP Mounting Type: Through Hole
Konfigurasi pin Encoder (IC 74147)
%20konf.png)
Konfigurasi pin Encoder (IC 74147)
%20ds.png)
%20tabel.png)
- Komponen Input
● Water Level Sensor
Konfigurasi pin water level sensor
"+" stand for power supply
"-" stand for GND
Spesifikasi water level sensor
1. Tegangan kerja: 5V
2. Bekerja Saat Ini: <20ma br="">3. Antarmuka: Analog
4. Lebar deteksi: 40mm × 16mm
5. Suhu Kerja: 10 ℃ ~ 30 ℃
6. Berat: 3g
7. Ukuran: 65mm × 20mm × 8mm
8. Antarmuka yang kompatibel dengan Arduino
9. Konsumsi daya rendah
10. Sensitivitas tinggi
11. Sinyal tegangan keluaran: 0 ~ 4.2V
Aplikasi water level sensor
1. Mendeteksi curah hujan Rainfall detecting
2. Kebocoran cairan
3. Kepenuhan tank air
Grafik respon water level sensor
● Sensor PIR
Sensor PIR (Passive Infra Red) berfungsi untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari objek berupa manusia.
Konfigurasi pin sensor PIR
Spesifikasi sensor PIR
1. Vin : DC 5V 9V
2. Radius : 180 derajat
3. Jarak deteksi : 5 7 meter
4. Output : Digital TTL
5. Memiliki setting sensitivitas
6. Memiliki setting time delay
7. Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm
8. Berat : 10 gr
Grafik respon sensor PIR
Spesifikasi LM35
- Dikalibrasi Langsung dalam Celcius (Celcius)
- Faktor Skala Linear + 10-mV / ° C 0,5 ° C Pastikan Akurasi (pada 25 ° C)
- Dinilai untuk Rentang Penuh −55 ° C hingga 150 ° C
- Cocok untuk Aplikasi Jarak Jauh
- Biaya Rendah Karena Pemangkasan Tingkat Wafer Beroperasi Dari 4 V hingga 30 V
- Pembuangan Arus Kurang dari 60-ΞΌA
- Pemanasan Mandiri Rendah, 0,08 ° C di Udara Diam
- Hanya Non-Linearitas ± ¼ ° C Tipikal
- Output Impedansi Rendah, 0,1 Ξ© untuk Beban 1-mA
Konfigursi pin LM35
Grafik respon sensor NTC
● Rain Sensor
Rain sensor berfungsi untuk mendeteksi kebocoan dari tank air.
Konfigurasi pin rain sensor
Spesifikasi rain sensor
1. Konsumsi daya sangat sedikit
2. Sensor ini bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5cm x 4cm berlapis nikel dan dengan kualitas tinggi pada kedua sisinya
3. Pada lapisan module mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi
4. Tegangan kerja masukan sensor 3.3V – 5V
5. Menggunakan IC comparator LM393 yang stabil
6. Output dari modul comparator dengan kualitas sinyal bagus lebih dari 15mA
7. Dilengkapi lubang baut untuk instalasi dengan modul lainnya
8. Terdapat potensiometer yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas sensor
9. Terdapat 2 Output yaitu digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)
10. Dimensi PCB yaitu 3.2 cm x 1.4 cm
Grafik respon rain sensor
Konfigurasi pin sensor magnetic
Spesifikasi sensor magnetic
1. Operating Voltage: 3.3V to 5V DC
2. Output format: Digital switching output ( 0 and 1 )
3. LEDs indicating output and power
4. PCB Size: 32mm x 14mm
5. LM393 based design
6. Easy to use with Microcontrollers or even with normal Digital/Analog IC
Grafik respon sensor magnetik
● Touch Sensor
Touch sensor berfungsi untuk mengatifkan lampu jika disentuh.
Konfigurasi pin touch sensor
Spesifikasi sensor PIR
1. Konsumsi daya sangat sedikit
2. Tegangan: 2-5.5V DC (optimal 3v)
3. Dapat menggantikan fungsi tombol saklar
4. Dilengkapi 4 buah lubang baut M2
5. Ukuran: 24x24x7.2mm
6. Output high VOH: 0.8VCC (typical)
7. Output low VOL: 0.3VCC (max)
Grafik respon touch sensor
● LDR
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
Push Button digunakan sebagai saklar yang berupa tombol dan berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik.
Konfigurasi pin dan spesifikasi push button
- Komponen Output
● Relay
Konfigurasi pin relay
Spesifikasi relay
Spesifikasi pin LED
Konfigurasi pin LED
● Motor DC
Motor DC berfungsi sebagai motor penggerak pompa air dan pendingin air.
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: 7,5ΒΊ/step (full step).
6. Torsi: 38,2 mN.m (new-rated).
● Buzzer
Konfigurasi pin buzzer
Spesifikasi buzzer
● 7 Segment Anoda
Layar tujuh segmen adalah salah satu perangkat layar untuk menampilkan sistem angka desimal yang merupakan alternatif dari layar dot-matrix. Layar tujuh segmen ini sering kali digunakan pada jam digital, meteran elektronik, dan perangkat elektronik lainnya yang menampilkan informasi numerik.
Data Sheet Seven segment
- Komponen Lainnya
● Ground
● Logicstate
● Resistor
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
Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R1 = Resistor ke-1
R2 = Resistor ke-2
R3 = Resistor ke-3
Rn = Resistor ke-n
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 membedakan transistor NPN dengan PNP
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
● Kapasitor Pompa Air
Kapasitor pada motor listrik 1 fasa hanya berfungsi sebagai starter atau membantu motor untuk bisa memulai berputar. Didalam motor listrik 1 fasa kapasitor terdapat 2 koil/kumparan, yaitu koil utama dan koil bantu. Ketika steker listrik di tancapkan dan arus listrik masuk, maka ke 2 koil tersebut mendapatkan aliran listrik. Koil utama akan secara langsung dialiri listrik; sementara pada koil bantu arus listrik akan melewati kapasitor lebih dahulu sebelum mengalirinya. Pada saat ini terjadi tarik menarik medan magnit yang menyebabkan rotor mulai berputar, setelah motor berputar kapasitor akan memutuskan aliran listrik sehingga koil bantu saat ini sudah tidak menerima pasokan listrik lagi.
Pada intinya kapasitor hanya berfungsi untuk start atau memutar rotor untuk pertamakali. Jadi ketika kapasitor rusak maka arus tak bisa melewati koil bantu sehingga motor listrik pompa air tidak berputar.
a. Fungsi Kapasitor Pompa Air sebagai Kapasitor Start
Jika sobat hanya melihat satu kapasitor saja pada pompa air maka fungsi kapasitor pada pompa air ini adalah sebagai kapasitor start (capacitor start) untuk membantu putaran awal saat pompa pertama kali dinyalakan.
Perlunya kapasitor ini karena torsi putaran awal dinamo dengan supply listrik arus AC yang cukup besar sehingga tenaga dari jala listrik PLN saja tidak cukup. Oleh karena itu kapasitor pada pompa air dipasang pada bagian coil start gulungan dinamo pompa air.
Kurang lebih berikut ini secara umum adalah gambar rangkaian listrik pada pompa air, perlu diketahui mungkin pada beberapa model terdapat perbedaan :
Jika tidak ada kapasitor start atau kondisi kapasitor sudah dalam keadaan rusak pada pompa air maka dinamo hanya akan berdengung saja karena tidak cukup tenaga untuk memutar motor listrik. Untuk itulah fungsi kapasitor pada pompa air digunakan.
b. Fungsi Kapasitor Pompa Air sebagai Kapasitor Run
Selain sebagai kapasitor start, pada beberapa pompa air juga terdapat kapasitor running (capacitor running), fungsi kapasitor running pada pompa air adalah supaya putaran dinamo menjadi lebih halus sekaligus lebih bertenaga.
Kapasitor Run biasanya memiliki nilai kapasitas yang lebih rendah dari kapasitor start dan biasanya bukan dari jenis kapasitor elektrolit. Jika terdapat kerusakan pada run kapasitor maka harus diganti dengan nilai yang sesuai karena jika kapasitansi terlalu tinggi akan menyebabkan pergeseran fasa tidak sempurna. Berikut ini contoh diagram pompa air dengan kapasitor start dan running :
Jika kapasitor Run terlalu tinggi, maka akan menyebabkan pergeseran fasa kurang dari seharusnya, arus yang mengalir ke dinamo akan terlalu besar dan menyebabkan dinamo overheat.
Sebaliknya jika kapasitor Run terlalu rendah akan menyebabkan pergeseran fasa menjadi lebih besar, arus ke dinamo menjadi kurang yang menyebabkan performa dinamo pompa air menurun dan suara pompa menjadi kasar.
● 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.
Jenis-jenis dioda : 1. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan 2. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC. 3. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali 4. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan. 5. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya
Kemampuan Induktor atau Coil dalam menyimpan Energi Magnet disebut dengan Induktansi yang satuan unitnya adalah Henry (H). Satuan Henry pada umumnya terlalu besar untuk Komponen Induktor yang terdapat di Rangkaian Elektronika. Oleh Karena itu, Satuan-satuan yang merupakan turunan dari Henry digunakan untuk menyatakan kemampuan induktansi sebuah Induktor atau Coil. Satuan-satuan turunan dari Henry tersebut diantaranya adalah milihenry (mH) dan microhenry (Β΅H). Simbol yang digunakan untuk melambangkan Induktor dalam Rangkaian Elektronika adalah huruf “L”.
● 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
● Gerbang NOT 7404
Gerbang NOT atau disebut juga "NOT GATE" atau Inverter (Gerbang Pembalik) adalah jenis gerbang logika yang hanya memiliki satu input (Masukan) dan satu output (keluaran). Dikatakan Inverter (gerbang pembalik) karena gerbang ini akan menghasilkan nilai ouput yang berlawanan dengan nilai inputnya . Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan tabel kebenaran gerbang NOT berikut.
Pada gerbang logika NOT, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NOT adalah tanda minus (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas. Perhatikan tabel kebenaran gerbang NOT. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NOT akan menghasilkan output (keluaran) logika 1 bila variabel input (masukan) bernilai logika 0" sebalikanya "Gerbang NOT akan menghasilkan keluaran logika 0 bila input (masukan) bernilai logika 1"
● Gerbang XOR (IC 4030)
%20pro.png)
%20tabel.png)
● Decoder (IC 7447)
%20pro.png)
IC BCD 7447 merupakan IC yang bertujuan mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi suatu data keluaran untuk seven segment. IC 7447 yang bekerja pada tegangan 5V ini khusus untuk menyalakan seven segment dengan konfigurasi common anode. Sedangkan untuk menyalakan tampilan seven segment yang bekerja pada konfigurasi common cathode menggunakan IC BCD 7448.
IC ini sangat membantu untuk meringkas masukan seven segmen dengan jumlah 7 pin, sedangkan jika menggunakan BCD cukup dengan 4 bit masukan. IC BCD bisa juga disebut dengan driver seven segment. Berikut konfigurasi Pin IC 7447.
Konfigurasi pin decoder (IC 7447)
a. Pin Input IC BCD, memiliki fungsi sebagai masukan IC BCD yang terdiri dari 4 Pin, nama pin masukan BCD dilangkan dengan huruf kapital yaitu A, B, C dan D. Pin input berkeja dengan logika High=1.
b. Pin Ouput IC BCD, memiliki fungsi untuk mengaktifkan seven segmen sesuai data yang diolah dari pin input. Pin output berjumlah 7 pin yang namanya dilambangkan dengan aljabar huruf kecil yaitu, b, c, d, e, f dan g. Pin Output bekerja dengan logika low=0. Karena itulah IC 7447 digunakan untuk seven segment common anode.
c. Pin LT (Lamp Test) memiliki fungsi untuk mengaktifkan semua output menjadi aktif low, sehingga semua led pada seven segmen menyala dan menampilkan angka 8. Pin LT akan aktif jika diberi logika low. Pin ini juga digunakan untuk mengetes kondisi LED pada seven segment.
d. Pin RBI (Ripple Blanking Input) memiliki fungsi untuk menahan data input (disable input), pin RBI akan aktif jika diberi logika low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.
e. Pin RBO (Ripple blanking Output) memiliki fungsi untuk menahan data output (disable output), pin RBO ini akan aktif jika diberikan logika Low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.
Pada aplikasi IC dekoder 7447, ketiga pin (LT, RBI dan RBO) harus diberi logika HIGH=1 agar tidak aktif. Baik IC 7447 atau 7448 pada bagian output perlu dipasang resistor untuk membatasi arus yang keluar sehingga led pada seven segment bekerja secara optimal. Berikut ini rangkaian IC dekoder 7448 untuk konfigurasi seven segment common cathode.
- Komponen Input
● Water Level Sensor
Water level merupakan sensor yang berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air dengan output analog kemudian diolah menggunakan mikrokontroler. Pada rangkaian ini bisa digunakan capcitor dan induktor agar switch relay tidak berpindah-pindah. Cara kerja sensor ini adalah pembacaan resistansi yang dihasilkan air yang mengenai garis lempengan pada sensor. Semakin banyak air yang mengenai lempengan tersebut, maka nilai resistansinya akan semakin kecil dan sebaliknya.
Grafik respon water level sensor
● Sensor PIR
Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah yang lain misal dinding, maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu, Lensa Fresnel, Penyaring Infra Merah, Sensor Pyroelektrik, Penguat Amplifier, Komparator.
a. Lensa Fresnel
Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.
b. IR Filter
IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
c. Pyroelectric Sensor
Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32˚C, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.
d. Amplifier
Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
e. Komparator
Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.
Cara kerja sensor Passive Infra Red (PIR)
Sensor PIR bekerja dengan cara menangkap pancaran infra merah, kemudian pancaran infra merah yang tertangkap akan masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, sinar infra merah mengandung energi panas membuat sensor pyroelektrik dapat menghasilkan arus listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian komperator akan membandingkan sinyal yang sudah diterima dengan tegangan referensi tertentu yang berupa keluaran sinyal 1-bit. Sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1. 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya perubahan pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. Sensor PIR hanya dapat mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Manusia memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer, panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR membuat sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detektor. Sensor PIR hanya akan mendeteksi jika objek bergerak atau secara teknis saat terjadi adanya perubahan pancaran infra merah. Pada umumnya sensor PIR memiliki jangkauan pembacaan efektif hingga 5 meter, namun sensor PIR memiliki jangkauan jarak dan sudut pembacaan yang bervariasi, tergantung karakteristik sensor.
Grafik respon sensor Passive Infra Red (PIR)
1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan
Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.
2. Respon terhadap suhu
Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.
● NTC
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 Β΅A hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5ΒΊC pada suhu 25ΒΊC
Grafik respon sensor NTC
● Rain Sensor
Rain sensor merupakan sensor yang berfungsi untuk mendeteksi hujan turun atau tidak. Intinya sensor ini jika terkena air pada papan sensornya maka resistansinya akan berubah, semakin banyak semakin kecil dan sebaliknya. Pada sensor ini, terdapat integrated circuit atau IC (komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor, dan lain-lain) komparator yang berfungsi memberikan sinyal berupa logika ‘on’ dan ‘off’.
Sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan dalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari – hari. Dipasaran sensor ini dijual dalam bentuk module sehingga hanya perlu menyediakan kabel jumper untuk dihubungkan ke mikrokontroler atau Arduino.
Prinsip kerja dari module sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.
Pada sensor hujan ini terdapat ic komparator yang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (on atau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan pula. Sehingga dapat dikoneksikan ke pin khusus Arduino yaitu Analog Digital Converter.
Dengan singkat kata, sensor ini dapat digunakan untuk memantau kondisi ada tidaknya hujan di lingkungan luar yang dimana output dari sensor ini dapat berupa sinyal analog maupun sinyal digital.
Grafik respon rain sensor
Prinsip kerja Push Button adalah apabila dalam keadaan normal tidak ditekan maka kontak tidak berubah, apabila ditekan maka kontak NC akan berfungsi sebagai stop (memberhentikan) dan kontak NO akan berfungsi sebagai start (menjalankan) biasanya digunakan pada sistem pengontrolan motor – motor induksi untuk menjalankan mematikan motor pada industri – industri.
a. Tipe Normally Open (NO)
Tombol ini disebut juga dengan tombol start karena kontak akan menutup bila ditekan dan kembali terbuka bila dilepaskan. Bila tombol ditekan maka kontak bergerak akan menyentuh kontak tetap sehingga arus listrik akan mengalir.
b. Tipe Normally Close (NC)
Tombol ini disebut juga dengan tombol stop karena kontak akan membuka bila ditekan dan kembali tertutup bila dilepaskan. Kontak bergerak akan lepas dari kontak tetap sehingga arus listrik akan terputus.
c. Tipe NC dan NO
Tipe ini kontak memiliki 4 buah terminal baut, sehingga bila tombol tidak ditekan maka sepasang kontak akan NC dan kontak lain akan NO, bila tombol ditekan maka kontak tertutup akan membuka dan kontak yang membuka akan tertutup
● Touch Sensor
Sensor sentuh merupakan sebuah saklar yang cara penggunaanya dengan cara disentuh menggunakan jari. Ketika sensor ini disentuh maka sensor akan bernilai HIGH, karena tubuh manusia terdapat aliran listrik sehingga sensor ini dapat bekerja. Sensor ini dapat kita gunakan untuk menyalakan lampu, motor, membuka pintu dan masih banyak lainnya.
Dalam keadaan IDLE output yang dihasilkan adalah LOW (konsumsi daya sangat kecil) sedangkan saat ada jari yang menyentuh modul ini output yang dihasilkan adalah HIGH. Jika tidak ada aktifitas lebih dari 12 detik maka modul otomatis akan kembali ke mode IDLE (hemat daya).
Modul dapat dipasang di belakang permukaan plastik, kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu, jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.
Ketika jari menyentuh bagian sensor, modul menghasilkan sinyal high.
a. Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V): 8mA
b. Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V): 4mA
c. Waktu respon (low power mode): max 220ms
d. Waktu respon (touch mode): max 60ms
Kelebihan:
• Konsumsi daya yang rendah
• Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC
• Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional
Rumus Tegangan sentuh maksimal
πΈπ = πΌπ( π
π + 1.5 ππ )
Ket: πΌπ = Arus fibrilasi
π
π = Nilai tahanan pada badan manusia
ππ = Tahanan Jenis tanah
Grafik respon touch sensor
- Komponen Output
● Relay
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.
● LED
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun 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.
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 photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna). LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya.
Tegangan maju 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.
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.
● 7 Segment Anoda
Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.
Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.
Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.
Tabel pengaktifan Seven Segment Display
● 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]
1. Buka aplikasi proteus
2. Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan komponen led, buzzer, water level sensor, taouch sensor, LM35, PIR, Infra red, rain sensor, relay, transistor bipolar, resistor, kapasitor, induktor, baterai
3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
5. Jalankan simulasi rangkaian.
● Rangkaian Simulasi
1. Saat water level sensor belum aktif dan tank masih diisi air
● Prinsip Kerja
Saat ada yang ingin mengisi air maka sensor infrared yang berada di dispenser
akan mendeteksi tangan orang. Tangan terdeteksi yang menyebabkan sensor IR
berlogika 1, sehingga pin output dihubungkan ke kaki XOR. Unrtuk mendeteksi
suhu ruangan digunakan LM35 di mana diatur jika >25 maka pendingin akan
hidup sedangkan jika <25 maka pemanas akan hidup, diletakka di dekat
dispenser. LM35 mendapat suplai dari baterai jika suhu >25 maka ada tegangan
0,27 V yang akan diteruskan ke detector inverting di mana Vref nya adalah 0,25 V,
maka dengan menggunakan rumus Vo = (Vi - Vref) Aol, didapatkan tegangan sebesar
+4 V artiya +Vsat kemudian diumpankan ke resistor lalu masuk ke kaki gerbang
XOR kedua.
Saat IR berlogika 0 dan LM5 aktif maka dengan prinsip gerbang XOR (berlogika
1 apabila salah satu input berlogika satu dan berlogika 0 apabila kedua input
berlogika sama) maka menghasilkan keluaran 1 kemudian masuk ke pin A decoder
dan pin A demux. Sedangkan jika IR berlogika 1 maka output di gerbang XOR akan
berlogika 0 yang artinya mematikan pendingin.
Saat suhu terdeteksi <25 maka input tersebut akan diteruskan ke kaki
gerbang XOR yang digunakan untuk mematikan kipas. Kondisi sensor touch belum
disentuh berarti berlogika 0. Saat suhu <25 maka vout yang keluar dari LM35
adalah 0,24 V dan diteruskan ke rangkaian detektor non inverting dengan Vref +0,25 V, maka dengan menggunakan rumus Vo =
(Vi - Vref) Aol, didapatkan tegangan sebesar +396 V artiya +Vsat kemudian
diumpankan ke resistor dan masuk ke kaki gerbang XOR dan menghasilkan output berlogika
1 dan masuk ke pin B decoder dan pin B demux. Saat ingin mematikan pemanas maka
sensor touch akan berlogika 1 sehingga ouput gerbang XOR adalah 0.
Rangkaian pertama akan masuk ke decoder di pin A sedangkan rangkaian
kedua masuk ke pin B decoder.
Jika suhu >25 dan pendingin tidak ingin dimatikan maka dengan docoder
berlogika 1 nya input A, dan input B, C, dan D berlogika 0, berdasarkan tabel
kebenaran, output yang berlogika 1 adalah Qb dan Qc, sehingga display akan
menunjukkan angka 1. Namun apabila
IR berlogika 1 maka pin A, B, C, D akan berlogika 0 dan menghasilkan
ouput QA-QD berlogika 1 dan menampilkan
angka 0 berarti pendingin mati.
Jika suhu <25 dan pemanas tidak ingin dimatikan maka dengan docoder berlogika
1 nya input B, dan input lainnya berlogika 1, berdasarkan tabel kebenaran,
output yang berlogika 1 adalah QA, B, D sehingga display akan menunjukkan angka
2. Namun apabila touch berlogika 1 maka pin A, B, C, G akan berlogika 0 dan
menghasilkan ouput QA-QD berlogika 1 dan menampilkan angka 0 berarti pemanas
mati.
Untuk rangkain demux pin A mendapat input dari rangakain petama
sedangkan pin B dari rangkaian 2. Apabila pin A berlogika 1 dan pin B berlogika
0 maka output Q1 akan mengaktifkan pendingin. Jika Pin B berlogika 1 dan pin A
berlogika 1 maka pemanas akan hidup.
Ketika suhu di ruangan besar dari 25 derajat celcius, maka
tegangan yang keluar dengan menggunkan sensor LM35, lebih besar dari +0.25 V.
Dengan menggunakan rangkaian detektor inverting dengan Vref nya +0.25 V, maka
dengan menggunakan rumus Vo = (Vi - Vref) Aol, didapatkan tegangan sebesar +4
V. Yang kemudian diumpankan ke resistor R12 lalu ke kaki gerbang XOR 2 input,
sedangkan kaki gerbang XOR satunya dihubungkan ke sensor sound. Output gerbang
XOR dihubungkan ke kaki select A Demux 4555 dan kaki input A decoder 74247.
Saat sound sensor berlogika 0, sedangkan kaki satunya lagi berlogika 1, maka
dengan prinsip gerbang XOR, yaitu berlogika 1 apabila salah satu input
berlogika satu dan berlogika 0 apabila kedua input berlogika sama, maka gerbang
XOR akan berlogika 1.
Saat ada yang ingin mendekati dispenser air maka sensor PIR yang berada
di dispenser akan mendeteksi keberadaan orang yang menyebabkan sensor IR
berlogika 1, sehingga pin output dihubungkan ke kaki XOR. Untuk mendeteksi ketinggian
air digunakan water level sensor terletak dalam gelas. Jika PIR berlogika 1 dan
water masih berlogika 0 artinya masih mengisi maka pin A demux berlogia 1 dan membuat
output Q1 logika 1 dan akan menghidupkan pompa air. Jika air sudah penuh maka
Water akan aktif dan input pin A Demux akan berlogika 1 sehingga ouput pin Q1
akan berlogika 0 sehingga mematikan pompa.
Jika terjadi kegagaln pada sesnor water maka akan digukanak ensor rain
dimana input rangkaian ni mengambil dari snsor water dengan keadaan sensor
tidak aktif yaitu blogika 0 yang akan diteryskan ke rangkaian dtektor dan
sensor rain akan berlogika 1 sehingga menghasilkan input demux pin A dan B berlogika
1 sehingga menghasilkan output pin Q3 berlogika
1 dan motor akan menutup katup air dan membunyikan alarm.
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 relay Klik
- Download datasheet motor dc Klik
- Download datasheet capacitor Klik
- Download datasheet buzzer Klik
- Download datasheet induktor Klik
- Download datasheet Gerbang NOT (IC 7404) Klik
- Download datasheet Gerbang XOR (IC 4030)r Klik
- Download datasheet Decoder (IC 7447)r Klik
- Download datasheet Encoder (IC 74147) Klik
- Download datasheet 7 Segment Anoda Klik
- Download datasheet mux-demux (IC 4052) Klik
- Download datasheet Adder (IC 7482) Klik
- Download datasheet water level sensor Klik
- Download datasheet PIR snesor Klik
- Download datasheet rain sensor Klik
- Download datasheet NTC Klik
- Download datasheet sensor magnetic Klik
- Download datasheet touch sensor Klik
- Download datasheet sensor vibrasi Klik
- Download library water level sensor Klik
- Download library PIR sensor Klik
- Download library rain sensor Klik
- Download library sensor magnetic Klik
- Download library touch sensor Klik
- Download library sensor vibrasi Klik
Tidak ada komentar:
Posting Komentar