ELECTRICAL ENGINEERING: aplikasi kontrol pagar rumah menggunakan sensor PIR dan Infrared

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

[Menuju Akhir]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Prosedur Percobaan

5. Rangkaian Simulasi

6. Video

7. Download File

A. Tujuan [kembali]

Untuk dapat membuat rangkaian aplikasi gabungan sensor Infrared dan PIR
Untuk mengetahui prinsip kerja gabungan sensor Infrared dan PIR

B. Alat dan Bahan [kembali]

1. Baterai

adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.

2. Resistor

Digunakan untuk menghambat arus agar tidak terlalu besar.

Spesifikasi :

3. Alternator/ Vsine

adalah peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik.

4. Relay

adalah sebuah komponen elektronika yang berupa saklar atau swich.

5. Diode

sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika.

6. Motor AC

adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan tegangan AC (Alternating Current).

pin konfigurasi :

spesifikasi Motor DC

7. Transformator

yaitu sebuah alat yang memindahkan tenaga listrik antar 2 buah rangkaian atau lebih melalui induksi elektromagnetik.

transformator

8. LED

Sebagai indikator (Penanda Motor Hidup)

Spesifikasi :

9. Sensor Infrared

adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah.

Spesifikasi :

Tegangan kerja 3-5 V DC
Konsumsi arus pada 3,3V = 23 mA dan pada 5V = 43mA
Ukuran board 3.2 x 1,4cm
Lubang sekrup 3mm

10. Sensor PIR (Passive Infra Red)

merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object.

Spesifikasi:

Input Voltage: DC 4.5-20V
Static current: 50uA
Output signal: 0,3V (Output high when motion detected)
Sentry Angle: 110 degree
Sentry Distance: max 7 m
Shunt for setting overide trigger: H - Yes, L - No

11. Ground

Berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.

C. Dasar Teori [kembali]

1. Baterai

Baterai atau elemen kering adalah salah satu alat listrik yang berfungsi sebagai penyimpan energi listrik dan mengeluarkan tegangan dalam bentuk listrik sebagal sumber tegangan). Simbol baterai pada suatu rangkaian listrik dengan tegangan DC atau rangkaian elektronika.

Baterai terdiri dari Terminal Positif( Katoda) dan Terminal Negatif (Anoda) serta Elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output Arus Listrik dari Baterai adalah Arus Searah atau disebut juga dengan Arus DC (Direct Current).

Pada umumnya, Baterai terdiri dari 2 Jenis utama yakni:

• Baterai Primer (single use battery)

adalah baterai yang hanya dapat digunakan sekali menggunakan reaksi kimia yang tidak dapat dibalik (irreverable reaction). pada umumnya dijual adalah bateral yang bertegangan istrik 1,5 volt.

• Baterai Sekunder (rechargeable battery)

adalah baterai yang dapat di ulang menggunakan reaksi kimia yang bersifat dapat dibalik (reversible reaction) blasaliya digunakan pada telepon genggam.

Bateral sebagai alat untuk menyimpan energi listrik sekaligus sumber tegangan (Catu daya DG) tentu saja juga memiliki nilai hambatan atau resistansi. nilai hambatan tersebut dapat diketahui dengan cara melakukan pengukuran arus dan tegangan pada catu daya tersebut.

Dengan data pengukuran tegangan dan arus maka tabel daya dapat dia dengan menggunakan persamaan berikut:

P = V x I

Keterangan :

P = Daya (W)

V = Tegangan yang terukur (V)

I = Arus yang terukur (I)

2. Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Resistor bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya.

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai teminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V = I.R). Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.

Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

Cicin warna yang terdapat pada resistor terdiri dari 4 ring 5 dan 6 ring warna. Dari cicin warna yang terdapat dari suatu resistor tersebut memiliki arti dan nilai dimana nilai resistansi resistor dengan kode warna yaitu :

1. Resistor 4 gelang warna

Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4 menunjukan nilai toleransi resistor.

2. Resistor 5 gelang warna

Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5 menunjukan nilai toleransi resistor.

3. Resistor 6 gelang warna

Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6 menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang diijinkan untuk resistor tersebut.

Toleransi resistor merupakan perubahan nilai resistansi dari nilai yang tercantum pada badan resistor yang masih diperbolehkan dan dinyatakan resistor dalam kondisi baik. Toleransi resistor merupakan salah satu perubahan karakteristik resistor yang terjadi akibat operasional resistor tersebut. Nilai toleransi resistor ini ada beberapa macam yaitu resistor dengan toleransi kerusakan 1% (resistor 1%), resistor dengan toleransi kesalahan 2% (resistor2%), resistor dengan toleransi kesalahan 5% (resistor 5%) dan resistor dengan toleransi 10% (resistor 10%).

3. Alternator/ Vsine

Alternator merupakan salah satu komponen-komponen sistem pengisian kendaraan. Alternator memiliki peran yang sangat penting pada sistem pengisian yaitu untuk menghasilkan tegangan dan arus listrik yang nantinya digunakan untuk mengisi (mencharger) baterai (aki/ accu).

Alternator berfungsi untuk merubah energi mekanik (gerak) menjadi energi listrik. Listrik yang dihasilkan oleh alternator berbentuk listrik AC (bolak-balik). Untuk merubah arus AC menjadi DC, maka pada alternator dilengkapi komponen penyearah arus yaitu diode (rectifier). Diode ini menjadi satu di dalam alternator.

Pada alternator terdapat empat buah terminal yaitu terminal B, E, F dan terminal N.

• Terminal B merupakan terminal output tegangan alternator yang nantinya dihubungkan ke baterai untuk pengisian arus dan juga dihubungkan ke terminal B regulator untuk mengatur arus pengisian.

• Terminal F alternator berhubungan dengan sikat positif dan rotor coil, serta terhubung dengan terminal F regulator.

• Terminal N alternator terhubung dengan netral stator coil, serta terhubung dengan terminal N regulator.

• Sedangkan terminal E alternator terhubung dengan sikat negatif dan rotor coil, serta terhubung dengan terminal E regulator. Terminal E juga dihubungkan dengan bodi atau rangka alternator yang nantinya bodi alternator dihubungkan dengan terminal negatif baterai (aki/ accu)

4. Relay

Relay merupakan komponen elektronika electromechanical yang berbentuk dalam sebuah saklar atau switch yang beroperasi dalam listrik yang terdiri dari dua bagian yaitu Coil yang disebut (elektromagnetik) dan komponen kontak switch atau saklar yang disebut mekanik.

Relay juga memiliki 4 fungsi saat di aplikasikan kedalam rangkaian elektronika.

1. Fungsi relay saat berada di rangkaian elektronika adalah untuk mengendalikan sirkuit listrik yang bertegangan tinggi dengan memanfaatkan bantuan signal tegangan rendah.

2. Untuk mengendalikan logic function atau menjalankan fungsi logika.

3. Memberi fungsi waktu jeda atau function time delay.

4. Untuk melindungi komponen motor dan komponen lain dari konslet atau kelebihan tegangan yang diakibatkan hal tertentu.

Ada 2 jenis kontak point dari Relay

1. NC (Normally Close) merupakan kondisi awal sebelum relay diaktifkan dan posisi berada dalam keadaan tertutup (close).

2. NC (Normally Open) merupakan kondisi awal sebelum relay diaktifkan dan posisi berada dalam keadaan terbuka (open).

Relay di atas menggambarkan, iron core (sebuah besi) yang dililit oleh sebuah kumparan coil difungsikan mengendalikan besi iron core tersebut. Saat kumparan diberi arus listrik maka yang terjadi akan menimbulkan gaya elektromagnet yang selanjutnya akan menarik armature untuk pindah yang sebelumnya NC akan menjadi NO menjadikan saklar tersebut menghantarkan arus listrik di posisi NO. dan posisi armature yang sebelumnya NC akan menjadi terbuka (OPEN) yang artinya tidak terhubung. Saat sudah tidak digunakan dan tidak diberi aliran listrik maka armature tersebut akan kembali lagi ke posisi awal NC (Normaly Close) yang artinya tertutup. Sebuah coil yang dipakai untuk menarik contack point dari terbuka menjadi tertutup atau sebaliknya hanya membutuhkan arus listrik yang kecil.

5. Diode

Diode (diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Berikut ini adalah

fungsi dari dioda antara lain:

• Untuk alat sensor panas, misalnya dalam amplifier.

• Sebagai sekering(saklar) atau pengaman.

• Untuk rangkaian clamper dapat memberikan tambahan partikel DC untuk sinyal AC.

• Untuk menstabilkan tegangan pada voltage regulator

• Untuk penyearah

• Untuk indikator

• Untuk alat menggandakan tegangan.

• Untuk alat sensor cahaya, biasanya menggunakan dioda photo.

Karakteristik dioda:

• Dioda bias maju

Untuk memberikan tegangan luar menuju terminal dioda. Pada saat anoda (+) terhubung ke kutup positif pada baterai dan katoda (-) terhubung ke kutub negatif pada baterai, maka akan mengakibatkan bias maju atau forward bias.

• Dioda bias mundur

Pada saat anoda (+) dihubungkan ke kutup negatif dan katoda (-) dihubungan ke kutup positif jadi jumlah arus yang mengalir pada rangkaian bias mundur akan lebih kecil.

6. Motor AC

Motor Ac adalah sebuah motor lisatrik yang digerakkan oleh alternating current atau arus bolak balik (AC). umumnya, motor AC terdiri dari dua komponen utama yaitu stator dan rotor. Motor arus bolak-balik diklasifikasikan berdasarkan prinsip pengoperasian sebagai motor induksi dan motor sinkron.

Keistimewaan umum dari semua motor ac adalah medan-magnet putar yang diatur dengan lilitan stator. Konsep ini dapat diilustrasikan pada motor tiga-fase dengan mempertimbangkan tiga kumparan yang diletakkan bergeser 120^o listrik satu sama lain. Masing-masing kumparan dihubungkan dengan satu fase sumber daya tiga-fase (Gambar 7-1). Apabila arus tiga-fase melalui lilitan tersebut, terjadi pengaruh medan-magnet berputar melalui bagian dalam inti stator. Kecepatan medan-magnet putar tergantung pada jumlah kutub stator dan frekuensi sumber daya. Kecepatan itu disebut kecepatan sinkron. yang ditentukan dengan rumus:

Karakteristik motor ac:

• Harga lebih murah.

• Pemeliharaannya lebih mudah.

• Ada berbagai bentuk displai untuk berbagai lingkungan pengoperasian.

• Kemampuan untuk bertahan pada lingkungan pengoperasian yang keras.

• Secara fisik lebih kecil dibandingkan dengan motor dc dari HP yang sama.

• Biaya perbaikan lebih murah.

• Kemampuan untuk berputar pada kecepatan di atas ukuran kecepatan kerja yang tertera di nameplate.

simbol dan bentuk motor DC

7. Transformator

Transformator, atau kerap disebut dengan ‘trafo’, merupakan suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet yang berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Secara umum, trafo terdiri atas beberapa bagian, yaitu: bagian utama trafo, bagian supporting, dan juga peralatan proteksi.

Sedangkan bagian utama trafo terdiri dari inti besi, kumparan primer dan kumparan sekunder:

Prinsip kerja dari trafo melibatkan bagian-bagian utama pada trafo, yaitu: kumparan primer, kumparan sekunder dan inti trafo. Kumparan tersebut mengelilingi inti besi dalam bentuk lilitan. Apabila kumparan pada sisi primer trafo dihubungkan dengan suatu sumber tegangan bolak-balik sinusoidal (V_p), maka akan mengalir arus bolak-balik yang juga sinusoidal (I_p) pada kumparan tersebut. Arus bolak-balik ini akan menimbulkan fluks magnetik (Ф) yang sefasa dan juga sinusoidal di sekeliling kumparan. Akibat adanya inti trafo yang menghubungkan kumparan pada sisi primer dan kumparan pada sisi sekunder, maka fluks magnetik akan mengalir bersama pada inti trafo dari kumparan primer menuju kumparan sekunder sehingga akan membangkitkan tegangan induksi pada sisi sekunder trafo:

Dimana :

Vs = tegangan induksi pada sisi sekunder

Ns = jumlah belitan pada sisi sekunder

dФ/dt = perubahan fluks terhadap waktu

Setiap trafo juga memiliki suatu besaran yang dinamakan perbandingan transformasi (a), untuk menunjukkan perbandingan lilitan atau perubahan level tegangan dan arus pada sisi primer dan sekunder yang ditransformasikan pada trafo tersebut. Berikut perumusannya:

8. 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.

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. Terminal anoda adalah kaki yang lebih panjang sedangkan tterminal katoda memiliki kaki lebih pendek.

Masing-masing warna LED (Light Emitting Diode) memerlukan tegangan maju (Forward Bias) untuk dapat menyalakannya.

9. Sensor Infrared

Infra red (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR).

Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.

Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3:

Grafik respon sensor infrared

Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.

10. Sensor PIR

Sensor PIR merupakan sensor yang dapat mendeteksi pergerakan, dalam hal ini sensor PIR banyak digunakan untuk mengetahui apakah ada pergerakan manusia dalam daerah yang mampu dijangkau oleh sensor PIR. Sensor ini memiliki ukuran yang kecil, murah, hanya membutuhkan daya yang kecil, dan mudah untuk digunakan.

Pada umumnya sensor PIR dibuat dengan sebuah sensor pyroelectric sensor (seperti yang terlihat pada gambar disamping) yang dapat mendeteksi tingkat radiasi infrared. Segala sesuatu mengeluarkan radiasi dalam jumlah sedikit, tapi semakin panas benda/mahluk tersebut maka tingkat radiasi yang dikeluarkan akan semakin besar. Sensor ini dibagi menjadi dua bagian agar dapat mendeteksi pergerakan bukan rata-rata dari tingkat infrared. Dua bagian ini terhubung satu sama lain sehingga jika keduanya mendeteksi tingkat infrared yang sama maka kondisinya akan LOW namun jika kedua bagian ini mendeteksi tingkat infrared yang berbeda (terdapat pergerakan) maka akan memiliki output HIGH dan LOW secara bergantian.

Bagian-bagian dari sensor PIR yang perlu untuk diketahui:

• Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *

• Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *

• Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC

• Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND

• DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).

• Output Digital : Output digital sensor

• Ground : Hubungkan dengan ground (GND)

• BISS0001 : IC Sensor PIR

• Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

Berikut spesifikasi sensor PIR pada umumnya:

• Bentuk : Persegi

• Output : Pulsa digital HIGH (3V) ketika mendeteksi pergerakan dan LOW ketika tidak ada pergerakan.

• Power Supply : 5V-12V

• Rentang Sensitivitas : Sampai dengan 6 meter sebagaimana gambar berikut

11. Ground

Ground adalah suatu sistem instalasi listrik untuk melepaskan muatan listrik berlebih dengan cara mengalirkannya ke tanah. Ground betujuan sebagai pelindung terhadap penggunaan peralatan listri pada saat terjadi hal-hal berikut:

• Kebocoran arus listrik

• Terjadinya induksi tegangan listrik

• Isolasi yang kurang baik

• Melindungi dari listrik statis

• Melindungi dari tegangan tinggi khususnya petir

• Sebagai acuan pengukuran tegangan

D. Prosedur Percobaan [kembali]

Ketika testpin sensor IR berlogika 1, tegangan keluar dari output sensor lalu menuju relay lalu masuk ke trafo. Tegangan dari alternator sebesar 220V mengalir ke trafo yang kemudian mengubah taraf tegangan AC menjadi 24V. Kemudian mengalir ke dioda. Ketika pada infrared berlogika satu, maka tegangan dari VCC infrared megalir ke relay RL1 sehingga mengaktifkan RL1 dan tegangan pada dioda dapat melalui relay dan menuju motor sehingga motor pun gerak. Selain itu, tegangan VCC infrared juga mengalir ke RL4 sehingga mengaktifkan relay dan tegangan dari baterai akan mengalir ke LED dan LED pun hidup.

Begitupun prinsip kerja PIR, ketika berlogika 1 maka motor bergerak dan mengaktifkan LED. Tegangan dari alternator sebesar 220V mengalir ke trafo yang kemudian mengubah taraf tegangan AC menjadi 24V. Kemudian mengalir ke dioda. Ketika pada infrared berlogika satu, maka tegangan dari VCC infrared megalir ke relay RL1 sehingga mengaktifkan RL1 dan tegangan pada dioda dapat melalui relay dan menuju motor sehingga motor pun gerak. Selain itu, tegangan VCC infrared juga mengalir ke RL4 sehingga mengaktifkan relay dan tegangan dari baterai akan mengalir ke LED dan LED pun hidup.

E. Rangkaian [kembali]

ELECTRICAL ENGINEERING

dropdown

aplikasi kontrol pagar rumah menggunakan sensor PIR dan Infrared

Tidak ada komentar:

Posting Komentar