1. Tujuan [Kembali]
a. Untuk dapat membuat rangkaian lampu dan pintu otomatis
b. Untuk mengetahui prinsip kerja gabungan sensor LDR dan PIR
2. Alat dan Bahan [Kembali]
a. Sensor LDR
untuk mendeteksi cahaya dan mengubah operasi sirkuit yang bergantung pada level cahaya.
b. Sensor PIR
Sensor PIR (Passive Infra Red)
adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah
dari suatu object.
c. Baterai
adalah sebuah alat yang dapat merubah energi
kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu
perangkat Elektronik.
d. Resistor
Digunakan untuk menghambat arus agar tidak
terlalu besar.
e. Transistor BC547 (NPN)
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat.
berfungsi sebagai saklar atau switch listrik.
g. Lampu
Sebagai indikator (Penanda Motor Hidup)
h. Alternator
peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik.
i. Dioda
digunakan sebagai penyearah gelombang AC
menjadi DC karena fungsinya yang merupakan penghalang tegangan masuk dari kutup
Katode.
j. Op-Amp
berfungsi sebagai penguat atau amplifier.
k. Motor DC
Motor
DC adalah jenis
motor listrik yang bekerja menggunakan sumber tegangan DC.
l. Logicstate
suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik.
m. Ground
Berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumu atau
tanah.
3. Dasar Teori [Kembali]
a. Sensor LDR
Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram pada LDR menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi pengantar arus yang kurang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor atau bisa disebut juga LDR memilki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang. LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis adalah salah satu contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya berubah secara drastis.
Rangkaian elektronik yang dapat digunakan untuk LDR adalah rangkaian yang dapat mengukur nilai resistansi dari LDR tersebut. Dari hukum ohm, diketahui bahwa:
V = I.R
Dengan V adalah beda potensial antara dua titik, I adalah arus yang mengalir di antara-nya, dan R adalah resistansi di antara-nya. Lebih lanjut dikatakan pula bahwa nilai R tidak bergantung dari V ataupun I. Sehingga, jika ada perubahan nilai resistansi dari R, maka nilai tegangan V-nya pun akan berubah. Jika beda potensial di-set tetap, maka perubahan resistansi hanya akan mempengaruhi besar arusnya. Dan persamaan tersebut akan menjadi:
I = V / R
Karakteristik Sensor LDR
Gambar 2. Light Dependent Resistors dan Simbolnya
Adapun spesifikasi atau karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :
• Tegangan maksimum (DC): 150V
• Konsumsi arus maksimum: 100mW
• Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
• Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
• Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms
• Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius
b. Sensor PIR
Sensor PIR (Passive Infrared) adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengindra atau menangkap suatu besaran fisis (temperatur suhu tubuh manusia) dan merubahnya kebentuk sinyal listrik. Sesuai namanya, Passive Infrared, sensor ini bersifat pasif. Sensor ini menerima sinyal infrared yang dipancarkan oleh suatu objek yang bergerak (dalam hal ini tubuh manusia). Saat ini dipasaran banyak sekali terdapat jenis sensor PIR, seperti halnya peralatan elektronik yang lainnya, harganya tergantung dari negara pembuat, kwalitas dan juga Merk-nya. Salah satu model sensor PIR adalah dapat dilihat pada gambar.
Sensor PIR mempunyai dua elemen sensing yang terhubungkan dengan masukan, seperti gambar diatas. Jika ada sumber panas yang lewat di depan sensor tersebut, maka sensor akan mengaktifkan sel pertama dan sel kedua sehingga akan menghasilkan bentuk gelombang seperti ditunjukkan dalam gambar berikut.
Berikut ini adalah Karakteristik dari sensor PIR:
o Tegangan operasi 4.7 – 10 Volt
o Arus standby (tanpa beban) 300 µA
o Suhu kerja antara -20o C – 50o C
o Jangkauan deteksi 5 meter
o Kecepatan deteksi 0.5 detik
Selain itu, sensor PIR juga sangat mudah digunakan karena hanya menggunakan satu pin I/O sebagai penerima informasi sinyal gelombang infra merah yang dapat dihubungkan ke Mikrokontroler.
Keterangan dari pin-pin sensor PIR :
• Pin - (Vss) : Dihubungkan ke ground atau Vss
• Pin + (Vdd) : Dihubungkan ke +5 Vdc atau Vdd
• Pin OUT (Output ) : Diberikan untuk penyetelan keluaran yang diinginkan.
c. 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.
Baterai 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)
d. 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%).
e. Transistor BC547 (NPN)
Transistor adalah sebuah komponen elektronika yang digunakan untuk penguat, sebagai sirkuit pemutus, sebagai penyambung, sebagai stabilitas tegangan, modulasi sinyal dan lain-lain. Fungsi transistor juga sebagai kran listrik yang dimana berdasarkan tegangan inputnya, memungkinkan pengalihat listrik yang akurat yang berasal dari sumber listrik.
• Transistor npn
Pada transistor npn, pergerakan pembawa Arus Negatif (Elektron) melalui wilayah Basis yang
merupakan aksi transistor, karena elektron menyediakan hubungan antara sirkuit Collector
dan Emitter. Hubungan antara rangkaian Input dan Output, Fitur aksi transistor
karena transistor yang memperkuat properti berasal dari kontrol konsekuen yang
diberikan oleh Base pada Collector ke Emitter.
Arus transistor dalam transistor NPN bipolar adalah rasio dari dua arus ini (Ic/ Ib), disebut Gain Arus DC dan simbol dari HFE atau sekarang Beta (β). Nilai β hingga 200 untuk transistor standar, Rasio antara Ic dan Ib menjadi penguat ketika digunakan diwilayah aktif karena Ib menyediakan Input dan Ic Output.
Arus Gain transistor terminal Kolektor dan Emitor, Ic/Ie, disebut Alpha (α), dan merupakan fungsi dari transistor (elektron menyebar di persimpangan). Karena arus emitor adalah jumlah dari arus basis yang sangat kecil ditambah arus kolektor yang sangat besar, nilai alfa (α), dan untuk transistor sinyal daya rendah khas, nilai ini berkisar 0,950 ke 0,999.
Hubungan α dan β dalam Transistor NPN
f. 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.
Pada dasarnya, relay terdiri dari 4 komponen
dasar yaitu:
•
Electromagnet
coil
•
Armature
•
Switch
contact point (saklar)
•
Spring
g. Lampu 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.
h. Alternator
Alternator adalah peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Pada prinsipnya, generator listrik arus bolak-balik disebut dengan alternator, tetapi pengertian yang berlaku umum adalah generator listrik pada mesin kendaraan. Alternator pada pembangkit listrik yang digerakan dengan turbin uap disebut turbo alternator.
i. Dioda
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.
j. Op-Amp
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:
• Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
• Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
• Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
• Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)
k. Motor DC
Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah
energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion).
Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC
Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor
Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan
listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC
dan Bor Listrik DC.
Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.
Motor
DC juga relatif mahal dibanding motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan
dan tegangan kumparan motor DC ditunjukkan dalam persamaan berikut :
Gaya elektromagnetik
: E = K Φ N
Torque
: T = K Φ Ia
Dimana:
E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada
terminal kumparan motor DC (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan.
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus
kumparan motor DC
K = konstanta persamaan
m. 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
5. Prosedur Percobaan [Kembali]
Pada rangkaian ini, LDR dan R1 sebagai pembagi
tegangan serta Motor DC sebagai pintu yang akan otomatis bergerak ketika PIR
mendeteksi adanya infrared.
Saat LDR tidak mendapakan cahaya (gelap) maka
hambatan pada LDR semakin besar, yaitu >1M dan R1 kecil, sehingga tegangan
dari baterai menjadi sangat kecil dan arusnya tidak dapat mengalir ke kaki
basis Transistor Q1 dan Transistor Q2 dan kemudian tidak dapat mengaktifkan
relay RL1 karena tidak ada arus atau tegangan yang lebih kecil dari yang
diperlukan.
Saat LDR mendapakan cahaya maka hambatannya menjadi kecil <100k sehingga tegangan dari baterai menjadi tidak banyak berkurang dan arusnya dapat mengalir ke kaki basis Transistor Q1 dan arus dari baterai dapat mengalir ke kaki kolektor Transistor Q1 yang kemudian arus dapat mengalir dari kaki emitor Transistor Q1 dan kemudian arus mengalir ke kaki basis Transistor Q2. Karena terdapat arus pada kaki basis Transistor Q2, maka arus dari baterai akan mengalir ke kaki kolektor Transistor Q2 dan arus keluar dari kaki emitor Transistor Q2. Arus ketika menuju kaki kolektor Transistor Q2 terlebih dahulu melewati relay sehingga mengaktifkan relay RL1.
Disisi lain, ketika sensor PIR berlogika 0, maka tidak akan ada tegangan yang dioutputkan dan arus tidak akan mengalir ke relay RL2 untuk diaktifkan. Sedangkan ketika sensor PIR berlogika 1, maka akan ada tegangan yang dioutputkan dan arus akan mengalir ke op-amp dan tegangan akan diperkuat sehingga dapat menggerakkan Motor DC dan mengaktifkan relay RL2.
6. Rangkaian [Kembali]
7. Video [Kembali]
8. Download file [Kembali]
Download HTML [Disini]
Download Proteus [Disini]
Download Video [Disini]
Download Datasheet Sensor LDR [Disini]
Download Datasheet Sensor PIR [Disini]
Download Datasheet Baterai [Disini]
Download Datasheet Resistor [Disini]
Download Datasheet Transistor [Disini]
Download Datasheet Relay [Disini]
Download Datasheet Lampu [Disini]
Download Datasheet Alternator [Disini]
Download Datasheet Dioda [Disini]
Download Datasheet Op-Amp [Disini]
Download Datasheet Motor DC [Disini]
Download Library Sensor PIR [Disini]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar