Aplikasi Aritmetik
SMART DOOR SYSTEM
1. Tujuan [back]
- Untuk menyelesaikan tugas matakuliah elektronika yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison,M.T.
- Untuk mengaplikasikan berbagai komponen elektronika dalam membuat Smart Door System.
- Untuk mengetahui bentuk rangkaian aplikasi aritmetik.
2. Alat dan Bahan [back]
a. Alat
- Voltmeter DC
Berfungsi untuk mengukur besar tegangan pada rangkaian
- Ampermeter
Berfungsi untuk mengukur kuat arus pada rangkaian
- Baterai 12V
Berfungsi sebagai sumber tegangan pada rangkaian
- Power Supply
- Motor DC
Motor DC berfungsi untuk mengubah arus listrik menjadi energi gerak.
- Ground
Grounding berfungsi untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.
b. Bahan
1. Sensor Infrared
Spesifikasi :
2. Sensor Pir
Spesifikasi :
3. Sensor Getar
Spesifikasi :
4. Sensor LDR
Spesifikasi :
5. Resistor
Spesifikasi :
6. Relay
Spesifikasi :
7. Transistor NPN
Spesifikasi :
8. Transistor JFET
Spesifikasi :
9. Op Amp
Spesifikasi :
10. LED
Spesifikasi :
11. Speaker
Spesifikasi :
12. 7482
.jpg)
.png)
3. Dasar Teori [back]
1. Sound Sensor
Di dalam mikrofon terdapat diafragma tipis, yang sebenarnya merupakan salah satu pelat kapasitor. Pelat kedua adalah pelat belakang, yang dekat dan sejajar dengan diafragma.
Saat Anda berbicara ke mikrofon, gelombang suara yang dibuat oleh suara Anda menyerang diafragma, menyebabkannya bergetar. Ketika diafragma bergetar sebagai respons terhadap suara, kapasitansi berubah ketika pelat semakin dekat atau semakin jauh. Saat kapasitansi berubah, tegangan melintasi pelat berubah, yang dengan mengukur kita dapat menentukan amplitudo suara.
2. Sensor Pir
Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (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 :
1. Fresnel Lens
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.
2. 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.
3. Pyroelectric Sensor
Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, 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.
Grafik Respon Sensor PIR
1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan
2. Grafik Respon terhadap Suhu
JENIS-JENIS SENSOR SENTUH
Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.
(Gambar 18. jenis touch sensor)
5. Resistor
Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor 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 :
Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :
6. Relay
Relay adalah saklar elektro-magnetik yang menggunakan tegangan DC rendah untuk menghidupkan dan mematikan suatu alat atau sistem yang terhubung dengan tegangan DC yang tinggi atau tegangan AC. Susunan relay yang paling sederhana terdiri atas kumparan kawat penghantar yang dugulung pada inti besi. Susunan kontak relay, secara umum terdiri dari :
* Normally Open (NO) : posisi saklar berada pada keadaan terbuka saat relay dalam keadaan tidak dialiri arus.
* Normally Close (NC) : posisi saklar berada pada keadaan tertutup saat relay dalam keadaan tidak dialiri arus.
Berdasarkan pada prinsip dasar cara kerjanya, relay dapat bekerja karena adanya medan magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat kumparan diberikan tegangan sebesar tegangan kerja relay maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika tegangan pada kumparan dimatikan maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan menarik saklar ke kontak NC.
7. Transistor NPN
Transistor merupakan salah satu komponen elektronika yang banyak sekali dipakai di dunia industri. Transistor yang umum dipakai memiliki 3 (tiga) metode kerja yaitu :
a.Cut Off adalah kondisi dimana transistor tidak mengalirkan arus listrik.
b.Saturasi adalah kondisi dimana transistor tepat mengalirkan arus listrik.
c.Aktif adalah kondisi dimana transistor bisa disebut sebagai penguat.
Dari 3 metode kerja pada transistor tersebut, dapat dijelaskan juga pada gambar yang merupakan karakteristik transistor.
Jenis Nomor : Jumlah jenis perangkat merupakan nomor bagian individu yang diberikan ke perangkat. Nomor perangkat biasanya sesuai dengan JEDEC (Amerika) atau Pro-Elektron (Eropa). Ada juga sistem standar Jepang untuk penomoran pada transistor.
Kasus : Memeriksa sambungan pin karena pin-pin tersebut tidak selalu standar. Beberapa jenis transistor mungkin memiliki sambungan pin dengan format EBC, sedangkan kadang-kadang sambungan pin dengan format ECB, dan ini dapat menyebabkan kebingungan dalam beberapa kasus.
Bahan : Bahan yang digunakan untuk suatu perangkat sangat penting karena mempengaruhi persimpangan bias maju dan karakteristik lainnya. Bahan yang paling umum digunakan untuk transistor bipolar adalah silikon dan germanium.
Polaritas : Polaritas pada perangkat sangat penting karena mendefinisikan polaritas bias dan pengoperasian pada perangkat. Dua tipe NPN dan PNP. NPN adalah jenis yang paling umum. Kedua tipe ini memiliki kecepatan yang lebih tinggi sebagai elektron. Ketika berjalan dalam konfigurasi emitorumum, sirkuit NPN akan menggunakan tegangan rel positif dan garis umum negatif, transistor PNP akan membutuhkan rel negatif dan tegangan umum positif.
VCEO : Tegangan kolektor emiter dan bias terbuka.
VCBO : Tegangan kolektor bias dan emiter terbuka.
VEBO : Tegangan emiter bias dan kolektor terbuka.
IC : Arus kolektor.
ICM : Arus puncak kolektor.
IBM : Arus puncak bias.
PTOT : Disipasi daya total-ini biasanya untuk suhu sekitar25oC. Ini adalah nilai maksimum dari daya yang didapat dengan aman.
ICBO : Arus cut off kolektor bias.
IEBO : Arus cut off emiter bias.
hFE : Peningkatan arus.
VCEsat : Tegangan saturasi kolektor emiter.
VBEsat : Tegangan saturasi bias emiter.
Cc : Kapasitas kolektor.
Ce : Kapasitas emiter.
Secara fungsinya transistor dapat berfungsi sebagai saklar, kondisi ini setara dengan kondisi transistor pada saat saturasi dan fungsi lain dari transistor adalah sebagai penguat sinyal yakni sama dengan kondisi transistor pada saat transistor dalam keadaan mode kerja aktif.
Transistor BC547 merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor dc.
8. Transistor JFET
FET adalah suatu semiconductor device seperti halnya bipolar transistor. Perbedaan utamanya adalah arus yang melalui device di-kontrol oleh tegangan. Sedangkan pada bipolar transistor, arus arus yang melalui device di-kontrol oleh arus.
Apabila kita hubungkan tegangan bias dari gate ke source dengan polaritas seperti diperlihatkan pada gambar 11.2 (a), VGG = 1 Volt, maka akan menghasilkan tegangan gate-source VGS = -1 Volt. Sedangkan pada drain kita berikan tegangan supply (VDD) yang dapat diatur besarnya (variabel). Dengan mengatur VDD mulai dari nol sampai dengan nilai tertentu, maka akan dihasilkan kurva karakteristik drain, seperti diperlihatkan pada gambar 11.2 (b).
Sebaliknya jika tegangan bias dari gate ke source (VGG) dapat diatur besarnya (variabel), sedangkan tegangan supply (VDD) yang konstan besarnya, maka magnitudo arus drain (ID) akan berkurang dengan pertambahan magnitudo dari VGS. Sehingga besarnya arus drain (ID) dikontrol oleh besarnya tegangan gate-source (VGS), sebagaimana diilustrasikan pada gambar 11.3.
9. Op Amp
Tipe Op-Amp yang digunakan berupa Op-Amp non-inverting, ditandai dengan terhubungnya kaki inverting terhadap ground dan kaki non-inverting terhadap input.
Fungsi Op-Amp di sini sebagai penguat tegangan bagi rangkaian yang akan dibuat.
10. LED
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan 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 Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.
Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.
Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)
Seperti dikatakan sebelumnya, 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.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. 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.
11. Battery
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).
Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.
Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.
Jika pada suhu operasional lebih rendah, umur baterai lebih lama, namun ada efek negatif berkaitan dengan kapasitas baterai. Pada suhu yang lebih rendah, kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia yang terjadi pada baterai bergerak lebih aktif/cepat, sehingga kapasitas baterai cenderung lebih tinggi.
Terkadang, pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai justru dapat lebih besar dari angka nominalnya, meskipun pada suhu tinggi, elemen baterai terlalu aktif, juga berakibat buruk pada kesehatan baterai.
 |
| Tabel 1.2 Tabel Kebenaran Logika OR |
4. Rangkaian [back]
a. Gambar Rangkaian
b. Prosedur Percobaan
1. Persiapkan semua komponen yang dibutuhkan
2. Susun semua komponen seperti pada gambar rangkaian
3. Kemudian hubungkan semua komponen dengan benar dan tepat
4. Kemudian jalankan simulasi rangkaiannya
5. Ubah nilai logic statenya sesuai dengan kondisi yang diinginkan
c. Prinsip Kerja
Ketika orang berasa di depan pintu maka sensor pir akan mendeteksi sehingga Sensor pir akan berlogika 1 maka tegangan dari power supply sebesar +5 volt akan diteruskan ke kaki vcc sensor kemudian keluar menuju kaki out sensor dan tegangan akan diteruskan ke R5 kemudian arus diperkecil oleh R5 dan arus akan diteruskan ke kaki base transistor. Kemudian terdapatnya arus pada basis transistor sehingga transistor aktif maka tegangan dari power supply sebesar +7 volt akan diteruskan melalui relay kemudian diteruskan kaki kolektor dan arus diteruskan ke kaki emitor dan menuju ground. Sehingga relay akan aktif sehingga motor akan bergerak untuk membuka pintu dan speaker akan menyala.
Ketika orang telah berada didalam ruanagan dan menekan touch sensir maka rangkaian akan mendeteksi sehingga sensor aktif. Maka tegangan dari power supply sebesar +5 volt akan diteruskan ke kaki vcc sensor dan keluar melalui kaki out sensor dan tegangan akan diteruskan ke R3 sehingga arus akan diperkecil oleh R3 dan arus akan menuju ke kaki basis transistor. Tegangan sebesar 0,8 volt cukup untuk mengaktifkan transistor sehingga transistor aktif maka tegangan dari power supply sebesar +5 volt akan diteruskan ke R4 menuju relay, menuju kolektor transistor dan diteruskan ke kaki emitor transistor kemudian menuju ground. Sehingga relay aktif, maka posisi saklar akan berpindah dan menyebabkan motor akan bergerak ke arah sebaliknya untuk menutup kembali perangkat tersebut.
Selain itu jika ada maling yang berada disekitar pintu, maka sound sensor akan mendeteksi hal tersebut. sound sensor aktif maka tegangan dari power supply sebesar +5 volt akan diteruskan ke kaki vcc sensor, kemudian keluar melalui kaki out sensor dan tegangan akan diteruskan ke R1 dan arus akan diperkecil oleh resistor dan arus akan menuju basis transistor. Tegangan sebesar +7,8 volt cukup untuk mengaktifkan transistor sehingga transistor aktif maka tegangan dari power supply sebesar +5 volt akan diteruskan ke R18 menuju relay diteruskan ke kaki kolektor transistor menuju emitor transistor dan diteruskan ke ground. Relay aktif dan berpindah kekanan akan menyebabkan speaker aktif.
5. Video [back]
6. Link Download [back]
- Download file gambar rangkaian klik disini
- Download file HTML klik disini
- Download video klik disini
- Download datasheet Touch sensor klik disini
- Download datasheet sound sensor klik disini
- Download datasheet sensor PIR klik disini
- Download file rangkaian klik disini
- Download datasheet resistor klik disini
- Download datasheet relay klik disini
- Download datasheet NPN klik disini
- Download datasheet LED klik disini
- Download datasheet Motor DC klik disini
- Download datasheet JFET klik disini
- Download datasheet dioda klik disini
- Download datasheet Op Amp klik disini
- Download datasheet baterai klik disini
- Download datasheet ic 7482 klik disini
- Download library Touch sensor klik disini
- Download library sensor PIR klik disini
- Download library sound sensor klik disini
No comments:
Post a Comment