TUGAS BESAR

APLIKASI KONTROL RUANG PENGERING JAGUNG

 


1. Tujuan[Back]
     a. Mengetahui dan memahami sensor lm35, loadcell, ldr, touch sensor, dan hih-5030
     b. Mengetahui prinsip kerja sensor lm35, loadcell, ldr, touch sensor, dan hih-5030
     c. Mengaplikasikan  sensor lm35, loadcell, ldr, touch sensor, dan hih-5030
2. Alat dan Bahan[Back]
    A. Alat
        Instrumen :
        A. DC Voltmeter
             
            DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter  :
    
        Generator :
        A. Power Supply
        
                Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.
        B. Baterai
        
            Spesifikasi dan Pinout Baterai :
                Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
                Output voltage: dc 1~35v
                Max. Input current: dc 14a
                Charging current: 0.1~10a
                Discharging current: 0.1~1.0a
                Balance current: 1.5a/cell max
                Max. Discharging power: 15w
                Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
                Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
                Ukuran: 126x115x49mm
                Berat: 460gr

    B. Bahan
        A. Resistor
            
               Spesifikasi :
        B. Dioda
            

            Spesifikasi : 
        C. Transistor NPN
            
            Spesifikasi : 
  • Type - NPN
  • Collector-Emitter Voltage: 35 V
  • Collector-Base Voltage: 35 V
  • Emitter-Base Voltage: 5 V 
  • Collector Current: 2.5 A
  • Collector Dissipation - 10 W
  • DC Current Gain (hfe) - 100 to 200
  • Transition Frequency - 160 MHz
  • Operating and Storage Junction Temperature Range -55 to +150 °C
  • Package - TO-126
            Konfigurasi Transistor :
                
        D. Op-Amp
             
            Konfigurasi UA741 :
                
        E. Ground
             

            Ground berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah saat terjadi kebocoran isolasi atau percikan api pada konsleting.
            
    C. Komponen Input 
        A. Sensor Suhu (LM350)
            
            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 berupa komponen elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor.

LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sesor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan liniearitas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Bentuk sensor LM3 seperti transistor kemasan TO92. Harga Sensor LM 35 adalah sekitar 15 ribu rupiah. Adapun Aplikasinya banyak digunakan pada Project Arduino yang berkaitan dengan suhu ruang seperti Pada Home Automation.

        B. Loadcell
            
                Spesifikasi :
                

        C. LDR
            
            Spesifikasi :
                
        D. HIH-5030
            
Sensor Kelembaban Tegangan Rendah Seri HIH-5030/5031 beroperasi hingga 2,7 Vdc, seringkali ideal dengan daya baterai  sistem di mana suplai adalah nominal 3 Vdc.

Spesifikasi ;
     Output analog
    Sensor kelembaban relatif
    Akurasi kelembaban: ± 3% rh.
    Pasokan 2,7 vdc sampai 5,5 vdc.
    Smd.tertutup, dengan / tanpa filter hidrofobik

Pin Out

        E. Touch Sensor
            
            Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya.
        
        F. POT-HG
            
 Spesifikasi:
            Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :Penyapu atau disebut juga dengan Wiper,Element Resistif,Terminal.
        G. Logicstate
              
            Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.
    Pin Out :
    

 D. Komponen Output
        A. LED
            

Tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:
    Infra merah : 1,6 V.
    Merah : 1,8 V – 2,1 V.
    Oranye : 2,2 V.
    Kuning : 2,4 V.
    Hijau : 2,6 V.
    Biru : 3,0 V – 3,5 V.
    Putih : 3,0 – 3,6 V.
    Ultraviolet : 3,5 V.
        
        B. Dinamo/Motor
            
            Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energy kinetik. Dasar kerja motor hampir sama dengan alat pengukur listrik, yaitu perputaran kumparan berarus listrik dalam suatu medan magnet. Alat yang dapat melakukan perubahan arah aliran dinamakan komutator yang terpasang pada poros motor.
Pin out :

        C. Relay
            
            Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.
Konfigurasi pin Relay : 
    dihubungkan ke 5V
    GND dihubungkan ke GND
    IN1/Data dihubungkan ke pin 2
Pin out :

3. Dasar Teori[Back]
    A. LM35
        
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 berupa komponen elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor.

LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sesor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan liniearitas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Bentuk sensor LM3 seperti transistor kemasan TO92. Harga Sensor LM 35 adalah sekitar 15 ribu rupiah. Adapun Aplikasinya banyak digunakan pada Project Arduino yang berkaitan dengan suhu ruang seperti Pada Home Automation.
Cara kerja Sensor suhu LM35

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 µA. 

Konfigurasi PinOut

Tiga pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antara 4 Volt sampai 30 Volt.

Karakteristik Sensor LM 35
    a. Resolusi Sensor 10 mVolt/ ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
    b. Keakurasi kalibrasi 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
    c. Jangkauan maksimal operasi suhu -55 ºC sampai +150 ºC.
    d. Tegangan kerja  4v sampai 30 volt.
    e. Konsumsi arus rendah kurang dari 60 µA.
    f. Faktor pemanasan diri yang rendah (low-heating) kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
    g. Impedansi keluaran yang rendah 0,1 W untuk beban 1 mA.
    h.Toleransi ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC

    B. LDR
        

CARA MENGUKUR LDR (LIGHT DEPENDENT RESISTOR) DENGAN MULTIMETER

Alat Ukur yang digunakan untuk mengukur nilai hambatan LDR adalah Multimeter dengan fungsi pengukuran Ohm (Ω). Agar Pengukuran LDR akurat, kita perlu membuat 2 kondisi pencahayaan yaitu pengukuran pada saat kondisi gelap dan kondisi terang. Dengan demikian kita dapat mengetahui apakah Komponen LDR tersebut masih dapat berfungsi dengan baik atau tidak.

Mengukur LDR pada Kondisi Terang

  1. Atur posisi skala selektor Multimeter pada posisi Ohm
  2. Hubungkan Probe Merah dan Probe Hitam Multimeter pada kedua kaki LDR (tidak ada polaritas)
  3. Berikan cahaya terang pada LDR
  4. Baca nilai resistansi pada Display Multimeter. Nilai Resistansi LDR pada kondisi terang akan berkisar sekitar 500 Ohm.

Mengukur LDR pada Kondisi Gelap

  1. Atur posisi skala selektor Multimeter pada posisi Ohm
  2. Hubungkan Probe Merah dan Probe Hitam Multimeter pada kedua kaki LDR (tidak ada polaritas)
  3. Tutup bagian permukaan LDR atau pastikan LDR tidak mendapatkan cahaya
  4. Baca nilai resistansi pada Display Multimeter. Nilai Resistansi LDR di kondisi gelap akan berkisar sekitar 200 KOhm.

Catatan :

  • Hasil Pengukuran akan berubah tergantung pada tingkat intesitas cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri.
  • Satuan terang cahaya atau Iluminasi (Illumination) adalah lux

Sebutan lain untuk LDR (Light Dependent Resistor) adalah Photo Resistor, Photo Conduction ataupun Photocell.rgerak secara acak mengikuti atom.


        C. LOADCELL

Load cell adalah sebuah sensor yang digunakan untuk mengukur gaya atau beban yang bekerja pada suatu objek. Sensor ini umumnya digunakan dalam berbagai aplikasi industri, seperti alat pengukur berat, peralatan pengujian material, alat timbangan, dan sebagainya. Cara kerja load cell didasarkan pada perubahan resistansi material khusus yang dipengaruhi oleh tekanan atau gaya yang diterapkan.


Ada beberapa jenis load cell, tetapi yang paling umum adalah strain gauge load cell. Strain gauge load cell terdiri dari satu atau beberapa strain gauge yang ditempatkan di dalam tubuh load cell. Strain gauge adalah sensor resistansi yang mengubah perubahan tekanan atau gaya menjadi perubahan resistansi. Ketika gaya diterapkan pada load cell, ia menyebabkan deformasi pada material strain gauge, yang kemudian mengubah resistansinya.


Berikut adalah langkah-langkah umum dalam cara kerja load cell menggunakan strain gauge:


1. Gaya diterapkan pada load cell: Gaya atau beban yang ingin diukur diterapkan pada load cell melalui elemen penghubung, seperti pelat, kait, atau celah yang terdapat pada load cell.


2. Deformasi pada strain gauge: Ketika gaya diterapkan pada load cell, material strain gauge mengalami deformasi atau perubahan bentuk. Deformasi ini menyebabkan perubahan panjang atau luas strain gauge, yang pada gilirannya mengubah resistansinya.


3. Perubahan resistansi: Strain gauge biasanya terbuat dari material yang mempunyai sifat resistansi yang berubah sesuai dengan perubahan panjang atau luasnya. Ketika load cell mengalami deformasi, resistansi strain gauge juga berubah.


4. Pengukuran resistansi: Perubahan resistansi strain gauge kemudian diukur menggunakan jembatan Wheatstone atau rangkaian elektronik serupa. Jembatan Wheatstone adalah rangkaian yang terdiri dari empat resistansi, termasuk strain gauge, yang diatur sedemikian rupa sehingga perubahan resistansi strain gauge dapat diukur sebagai perubahan tegangan output.


5. Konversi tegangan menjadi satuan pengukuran: Tegangan output dari jembatan Wheatstone kemudian dikonversi menjadi satuan pengukuran yang sesuai dengan aplikasi tertentu. Hal ini biasanya melibatkan penggunaan amplifier atau konverter sinyal untuk mengubah tegangan menjadi satuan seperti kilogram, pound, Newton, atau satuan lainnya.


Dalam beberapa aplikasi yang lebih kompleks, load cell juga dapat dilengkapi dengan perangkat elektronik tambahan, seperti penguat sinyal, pengolah data, atau komunikasi dengan sistem lain.


Itulah gambaran umum tentang cara kerja load cell menggunakan strain gauge. Dengan mengukur perubahan resistansi pada strain gauge, load cell mampu mengonversi gaya atau beban yang diterapkan menjadi sinyal listrik yang dapat diukur dan digunakan untuk berbagai aplikasi.


        D. HIH-5030

Sensor  kelembaban  adalah  suatu  alat  ukur  yang  digunakan  untuk  membantu dalam proses  pengukuran  atau  pendefinisian  yang  suatu  kelembaban  uap air yang  terkandung  dalam  udara. Jenis jenis  sensor  kelembaban  diantaranya  Cspacitive  Sensors,  Electrical  conductivity  Sensors, Thermal  Conductivity  Sensors,  Optical  Hygrometer,  dan  Oscillating  Hygrometer.
Dalam sensor ini terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negative Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu, sebuah sensor kelembaban tipe resisitif dan sebuah mikrokontroller 8-bit yang mengolah kedua sensor tersebut dan mengirim hasilnya ke pin output dengan format single-wire bi-directional (kabel tunggal dua arah)

Fitur/Kelebihan Sensor HIH-5030
  • Beroperasi hingga 2,7 V, ideal dalam sistem tenaga baterai dengan tegangan 3 V
  • Didesain dengan daya rendah
  • Akurasi ditingkatkan
  • Waktu respon yang cepat
  • Stabil, dengan penyimpangan yang rendah
  • Tahan dengan zat kimia
     Karakteristik Sensor HIH-5030

  • Suhu Operasi -40°C- 85°C (-40°F-185°F)
  • Histerisis ±2 RH(Relative Humidity)
  • Suplai Arus 5µA
  • Output sinyal Tegangan Analog
  • Waktu Respon 5s (1/e dalam udara yang bergerak lambat)




        E. Sensor Sentuh
            Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

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 grafik touch sensor :
1). Sensor Kapasitif

Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.

Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.

Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.

    2). Sensor Resistif

Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.

Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).

Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.

        F. Resistor
            
            Resistor merupakan salah satu komponen yang digunakan dalam sebuah sirkuit atau rangkaian elektronik. Resistor berfungsi sebagai resistansi/ hambatan yang mampu mengatur atau mengendalikan tegangan dan arus listrik rangkaian. 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 :



        G. 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)

Amplifier Operasional:

Penguat Pembalik:


Istilah berikut digunakan dalam rumus dan persamaan untuk Penguatan Operasional.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R in  = Resistor Masukan

·         V in = Tegangan masukan

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Penguatan tegangan:

Gain loop dekat dari penguat pembalik diberikan oleh;

Tegangan Keluaran:

Tegangan keluaran tidak sefasa dengan tegangan masukan sehingga dikenal sebagai  penguat pembalik .


Penguat Penjumlahan:

 

Tegangan Keluaran:

Output umum dari rangkaian yang diberikan di atas adalah;



Jumlah Tegangan Input Amplifikasi Terbalik:

jika resistor inputnya sama, outputnya adalah jumlah tegangan input yang diskalakan terbalik,

Jika R 1  = R 2  = R 3  = R n  = R


Output yang Dijumlahkan:

Ketika semua resistor dalam rangkaian di atas sama, outputnya adalah jumlah terbalik dari tegangan input.

Jika R f  = R 1  = R 2  = R 3  = R n  = R;

V keluar  = – (V 1  + V 2  + V 3  +… + V n )

Penguat Non-Pembalik:

Istilah yang digunakan untuk rumus dan persamaan Penguat Non-Pembalik.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R = Resistor Tanah

·         V masuk = Tegangan masukan

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Keuntungan Penguat:

Gain total penguat non-pembalik adalah;

Tegangan Keluaran:

Tegangan output penguat non-pembalik sefasa dengan tegangan inputnya dan diberikan oleh;


Unity Gain Amplifier / Buffer / Pengikut Tegangan:

Jika resistor umpan balik dilepas yaitu R f  = 0, penguat non-pembalik akan menjadi pengikut / penyangga tegangan 



Penguat Diferensial:



Istilah yang digunakan untuk rumus Penguat Diferensial.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R a  = Resistor Input Pembalik

·         R b  = Resistor Input Non Pembalik

·         R g  = Resistor Ground Non Pembalik

·         V a = Tegangan input pembalik

·         V b = Tegangan Input Non Pembalik

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Keluaran Umum:

tegangan keluaran dari rangkaian yang diberikan di atas adalah;



Keluaran Diferensial Berskala:

Jika resistor R f  = R g   & R a  = R b  , maka output akan diskalakan perbedaan dari tegangan input;



Perbedaan Penguatan Persatuan:

Jika semua resistor yang digunakan dalam rangkaian adalah sama yaitu R a  = R b  = R f  = R g  = R, penguat akan memberikan output yang merupakan selisih tegangan input;

V keluar  = V b  – V a

Penguat Pembeda



 

Penguat Operasional jenis ini memberikan tegangan output yang berbanding lurus dengan perubahan tegangan input. Tegangan keluaran diberikan oleh;



Input gelombang segitiga => Output gelombang persegi panjang

Input gelombang sinus => Output gelombang kosinus

Penguat Integrator



 

Penguat ini memberikan tegangan keluaran yang merupakan bagian integral dari tegangan masukan.



Jenis-Jenis Op-Amp :
    1. Detektor Inverting dengan Vref=+
        Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 69.
Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V2 dan Vref = V1 sehingga
bentuk gelombang tegangan output Vo (Vomax = Aol(V1-V2) yang dihasilkan adalah
seperti gambar 70.
Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 71. Dengan Vi > Vref maka Vo = -Vsat dan sebaliknya bila Vi < Vref maka Vo = +Vsat.
    2. Detektor non-Inverting dengan Vref = +
        Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 78.

Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V1 dan +Vref = V2 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( Vomax = +-Vsat = Aol(V1-V2)) yang dihasilkan dengan simulasi multisim adalah seperti gambar 79.
Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 80. Dengan Vi > 0 maka Vo = +Vsat dan sebaliknya bila Vi < 0 maka Vo = -Vsat.
3.  Non-Inverting Amplifier
    


        H. Transistor NPN
            
Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. 

NPN artinya tipe transistor yang bekerja atau mengalirkan arus negatif dengan positif sebagai biasnya. Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari kaki emitor ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor diberikan arus positif pada basisnya.
 

·      Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

·      Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

·   Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor. 


Pemberian Bias

    Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias :

1. Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar.

2. Emitter-Stabilized Bias adalah rangkaian Fixed bias yang ditambahkan tahanan RE seperti         gambar

3. Voltage-divider Bias adalah arus bias didapatkan dari tegangan di R2 dari hubungan VCC seri dengan R1 dan R2 seperti gambar 61. Untuk mencari arus IB maka dilakukan perubahan rangkaian dengan memakai metoda thevenin sehingga menghasilkan rangkaian pengganti seperti gambar 62.






        I. Relay




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

J. Dioda


Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.
 
Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali

K. Motor

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.
4. Percobaan[Back]

A. Prosedur Percobaan 

  • Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
  • Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
  • Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
  • Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 
  • Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja

B. Gambar rangkaian

a. Sensor kelembaban HIH - 5030




b. Sensor loadcell






c. Sensor LM35 dan LDR

d. Sensor Touch



C. Prinsip kerja






Prinsip Kerja :
1). Kontrol suhu kelembaban ruangan 
Kontrol suhu ruangan menggunakan sensor HIH-5030. Sensor ini ditempatkan pada dinding ruangan, yang berfungsi untuk mengukur kelembaban yang terasa didalam ruang pengering jagung. Ketika sensor yang diletakkan didalam ruangan pengering jagung mencapai kelembaban > 12, maka sensor akan mengeluarkan tegangan. Tegangan ini diumpan ke kaki non inverting op amp  yang nantinya akan dibandingkan dengan V ref sesuai prinsip  detektor non-inverting Vref = +. Tegangan referensi ini diambil dari kaki inverting op amp yang terhubung dengan power supply dan potensiomenter berukuran 14%. Vreferensi didapatkan dari besar persentase dikalikan tegangan pada potensiometer. Jika Vi < 0.7 V, maka Vo = - 10,5 V. namun jika Vi >= 0.7 V, maka Vo = +11 V. saat Vo = +11 V diumpan melewati resistor 10k, tegangan akan bernilai 1.40 V. Arus mengalir menuju kaki base transistor, menuju emittor dan ground. Tegangan pada Vbe akan terukur 0.95 V. Saat Vb-e > 0.6 V, power supply (Vcc) akan mengalirkan arus  ke resistor 10k menuju kaki base dan emittor dan berakhir di ground. Arus dari Vcc juga mengalir dari kolektor ke emitor, dimana arus dari Vcc mengalir melewati relay menuju kaki kolektor kemudian ke emitor lalu melewati Re dan berakhir diground. karena ada arus yang mengalir melalui kumparan relay maka switch relay akan bergeser dari kanan ke kiri, hal ini membuat rangkaian terbuka menjadi rangkaian tertutup (loop) dan membuat baterai sebesar 12 V mengalirkan arus listrik dalam rangkaian. Adanya arus listrik yang masuk kepada LED dan motor mengakibatkan lampu indikator dan motor menyala


Prinsip Kerja :
2). Pengeringan menggunakan tenaga surya
Pengeringan menggunakan tenaga surya menggunakan sensor LDR dan sensor LM35. Sensor LDR  berfungsi untuk mendeteksi cahaya dan mengubahnya menjadi tegangan listrik. Sensor suhu juga berfungsi untuk mengukur suhu yang terasa didalam ruangan pengering jagung. sensor LDR diletakkan pada bagian atap dan suhu pada dinding luar. Ketika cahaya matahari terdeteksi oleh sensor LDR yang berada di luar ruangan, maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 5 V dan diumpan kepada kaki inverting op AMP yang nantinya akan dibandingkan dengan V ref sesuai prinsip detektor inverting Vref = +. Tegangan referensi berasal dari kaki non inverting yang terhubung dengan power supply dan potensiometer sebesar 19%. Vreferensi didapatkan dari persentase potensiometer dikalikan tegangan pada potensiometer. sehingga jika Vi < 4.63v maka Vo = + 11 V. namun jika Vi > 4.963 V, maka Vo = - 15 V. saat Vo = + 11 V melewati transistor npn, dimana jika Vb-e > 0.6 V, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor yang membuat arus dari tegangan Vcc mengalir melewati relay menuju kaki kolektor kemudian keluar dari kaki emitor menuju RE dan berakhir di ground. Arus dari Vcc juga akan mengalir ke resistor 1k dan 100 dan menuju ground. Karena ada arus yang mengalir melalui kumparan relay maka switch relay akan bergeser dari bawah ke atas, hal ini membuat rangkaian tebuka menjadi rangkaian tertutup (loop). Baterai 12V dalam rangkaian akan mengalirkan arus dan membuat motor menjadi hidup.

Ketika cahaya matahari tidak terdeteksi oleh sensor LDR , maka sensor akan mengeluarkan tegangan yang nantinya akan diumpan ke kaki non inverting op amp dan dibandingkan dengan V ref sesuai prinsip detektor non-inverting Vref = +. Tegangan referensi berasal dari kaki inverting yang terhubung dengan power supply dan potensiometer sebesar 19%. sehingga jika Vi < 4.97v maka Vo = - 11 V. namun jika Vi > 4.97 V, maka Vo = + 11 V. saat Vo = + 11 V melewati transistor npn, jika Vb-e > 0.6 V, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor yang membuat arus dari tegagan Vcc mengalir melewati relay menuju kaki kolektor kemudian keluar dari kaki emitor dan berakhir di ground. karena ada arus yang mengalir melalui kumparan relay maka switch relay akan bergeser dari kanan ke kiri, hal ini membuat rangkaian dari sensor suhu terhubung.

saat sensor suhu mendeteksi suhu di luar ruangan kecil dari 30, maka sensor akan mengeluarkan tegangan yang nantinya akan dibandingkan dengan V ref sesuai prinsip detektor inverting Vref = +. Tegangan referensi berasal dari non inverting yang terhubung dengan power supply dan potensiometer sebesar 10%. sehingga jika Vi < 0.3v maka Vo = + 11 V. namu jika Vi > 0.3 V, maka Vo = - 11V. saat Vo = + 11 V melewati transistor npn, dimana jika Vb-e > 0.6 V, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor, melewati motor dan menuju ground, sehingga motor dapat bergerak.





Prinsip Kerja :
3). Pengukuran berat akhir jagung
Sensor loadcell merupakan sensor yang berfungsi untuk mengukur berat suatu benda dan menjadikan berat terukur menjadi tegangan. Sensor ini diletakkan pada bagian penimbangan didalam ruangan pengering jagung. Ketika berat jagung mencapai berat dibawah 30 kg, sensor load cell akan mendeteksinya dengan mengeluarkan tegangan, tegangan tersebut kemudian akan di perkuat 10x oleh op amp non inverting amplifier. tegangan yang sudah di perkuat tersebut kemudian dibandingkan dengan Vref sesuai prinsip detektor inverting Vref = +.Tegangan referensi berasal dari non inverting yang terhubung dengan power supply 5v dan potensiometer sebesar 15%. sehingga jika Vi < 0.8 v maka Vo = + 11 V. namun jika Vi > 0.8 V, maka Vo = - 11V. saat Vo = + 11 V melewati transistor npn, dimana jika Vb-e > 0.6 V, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor yang membuat arus dari tegangan Vcc mengalir melewati relay menuju kaki kolektor kemudian keluar dari kaki emitor dan berakhir diground. karena ada arus yang mengalir melalui kumparan relay maka switch relay akan bergeser dari kanan ke kiri, hal ini membuat rangkaian tebuka menjadi rangkaian tertutup (loop) yang mengakibatkan motor dan lampu indikator menyala. 



Prinsip Kerja :
4). Aktivasi Pembersih Atap
Disaat matahari terbit maka sensor LDR yang berada di atap ruangan akan mendeteksi adanya cahaya dan mengaktifkan motor yang membuka gorden masuknya cahaya (gorden terhadap kaca transparan).Karena kaca transparan terletak pada atap ruangan ada kemungkinan akan kotor oleh debu sehingga apabila kita menyentuh touch sensor maka sensor akan berlogika 1 dan sensor akan mengeluarkan tengangan sebesar 5V yang terhubung ke kaki op amp non-inverting amplifier yang dima tegangan keluaran pada op amp di dapat dari rumus Vo= (Rf/Rin+1)Vin = (10k/10k +1)5= 10v dan Vo yang di dapat yaitu 10 V selanjutnya diteruskan ke base transistor emiter stabilized bias,apabila vbe > 0,6 V maka transistor aktif dan arus akan mengalir dari Vcc melewati relay yang membuat switch berpindah dari kanan ke kiri dan membuat rangkaian terbuka menjadi rangkaian tertutup (loop) dan motor akan bergerak yang berfungsi untuk membersihkan kaca agar cahaya yang masuk lebih banyak.

5. Video[Back]




6. File Download[Back]
Rangkaian Simulasi [klik disini]
Video : 
- Kontrol suhu ruangan [klik disini] 
- Aktivasi pembersih atap [klik disini]
- Pengukuran berat jagung [klik disini]
Library Sensor :
- Sensor kelembaban (HIH-5030) : [klik disini]
- Sensor suhu (LM35) : [klik disini]
- Sensor LDR : [klik disini]
- Sensor Loadcell : [klik disini]
-Sensor Touch : [klik disini]
Data Sheet HIH 5030 [klik disini]
Data Sheet LDR [klik disini]
Data Sheet LoadCell [klik disini]
Data Sheet LM35 [klik disini]
Data Sheet Motor [klik disini]
Data Sheet resistor [klik disini]
Data Sheet Op Amp [klik disini]
Data Sheet LED [klik disini]
Data Sheet Baterai [klik disini]
Data Sheet NPN [klik disini]
Data Sheet Relay [klik disini]
Data Sheet Diode [klik disini]
Data Sheet Potensiometer [klik disini]
Data Sheet Voltmeter [klik disini]

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)

Habiburrahman 2310952014

BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA   OLEH :  Habiburrahman 2310952014 Dosen Pengampu : Darwison, M.T.

  • Habiburrahman 2310952014
    BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA   OLEH :  Habiburrahman 2310952014 Dosen Pengampu : Darwison, M.T.