1. Tujuan[Daftar]
- Mengetahui dan memahami bagaimana prinsip kerja sensor Infrared
- Mengetahui dan memahami bagaimana prinsip kerja sensor PIR
- Dapat mengaplikasikan sensor PIR dan LDR dalam pengontrolan garasi
2. Alat dan Bahan[Daftar]
2.1 Alat[Daftar]
- Power Supply DC
Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik atau elektronika lainnya.
- Voltmeter DC
2.2 Bahan[Daftar]
- Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Pada rangkaian ini resistor juga berfungsi untuk mencari frekuensi pada IC.
Pin Out:
Spesifikasi:
- Transistor NPN
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.
Konfigurasi Pin out:
- LED
LED ialah suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya. LED (Ligth-Emitting Diode) memiliki fungsi utama dalam dunia elektronika sebagai indikator atau sinyal indikator/lampu indikator. Contohnya dapat kita jumpai pada rangkaian-rangkaian elektronika led digunakan sebagai indikator ON/OFF.
- Baterai
Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik.
- 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).
Konfigurasi pin:
- Ground
Ground berarti sebuah titik referensi umum atau tegangan
potensial sama dengan “tegangan nol”. Ground bersifat relatif, karena dapat
memilih titik dimana saja dalam sirkuit untuk dijadikan ground untuk
mereferensi semua tegangan dalam rangkaian.
Ground juga berfungsi untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik
oleh daya yang kurang baik, ataupun kualitas komponen yang tidak standar.
Sistem gronding pada peralatan kelistrikan dan
elektronika adalah memberikan perlindungan pada seluruh sistem.
- Motor
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo.
- Buzzer
Sebagai indikator penanda ada objek (motor/mobil) masuk kedalam garasi
Konfigurasi Pin:
Spesifikasi:
a. Tegangan operasi 4-8V DC
b.Arus <30mA
c. Frekuensi Resonansi 2300Hz
- IC LM324
Konfigurasi Pin:
a. Pin 1,7,8,14 (Output)
Merupakan sinyal output.
b. Pin 2,6,9,13 (Inverting Input)
Semua sinyal input yang berada di pin ini akan mempunyai output yang berkebalikan dari input.
c. Pin 3,5,10,12 (Non-inverting input)
Semua sinyal input yang berada di pin ini akan mempunyai output yang sama dengan input (tidak berkebalikan).
d. Pin 4 (+Vcc)
Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara +5 Volt sampai +15 Volt.
e. Pin 11 (-Vcc)
Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara -5 Volt sampai -15 Volt
Spesifikasi:
- Sensor PIR
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object.
Konfigurasi Pin Sensor PIR:
-Penggunaan catu daya 3.3 hingga 5 VDC; >3 mA
-Komunikasi: menggunakan keluaran bit tunggal high/low
-Suhu untuk beroperasi: 32 hingga 122 °F (0 to 50 °C)
-Dimensi : 1.27 x 0.96 x 1.0 in (32.2 x 24.3 x 25.4 mm)
Grafik Respon Sensor PIR:
- Sensor LDR
LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini.
Konfigurasi Pin:
Spesifikasi:
Grafik Respon:
3. Dasar Teori[Daftar]
Resistor
Resistor merupakan komponen
elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik
dan arus listrik. 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
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Rumus dari Rangkaian paralel Resistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I
Cara menghitung nilai resistansi 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 ke-4 atau pangkatkan angka
tersebut dengan 10 (10^n), ini merupakan nilai toleransi dari resistor.
Berikut contoh cara menghitungnya :
Transistor NPN
Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).
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. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.
Cara kerja Relay:
Setelah mengetahui pengertian serta fungsi dari relay, anda juga harus mengetahui cara kerja atau prinsip kerja dari relay. Namun sebelumnya anda perlu mengetahui bahwa pada sebuah relay terdapat 4 bagian penting yaitu electromagnet (coil), Armature, Switch Contact Point (saklar) dan spring. Untuk lebih jelasnya silahkan lihat gambar di bawah ini.
- 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, iron core(besi) yang dililitkan oleh kumparan coil berfungsi untuk mengendalikan iron core tersebut. Ketika kumparan coil di berikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet sehingga akan menarik Armature berpindah posisi yang awalnya NC(tertutup) ke posisi NO(terbuka) sehingga menjadi saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi NO. Posisi Armature yang tadinya dalam kondisi CLOSE akan menjadi OPEN atau terhubung. Armature akan kembali keposisi CLOSE saat tidak dialiri listrik. Coil yang digunakan untuk menarik Contact Point ke posisi CLOSE umunnya hanyak membutuhkan arus llistrik yang relatif kecil.
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
a. OP AMP Inverting
Penguatan
yang outputnya berbeda fasa 180° dengan inputnya, bila input positif maka
output akan menjadi negatif.
Vout
= - (Rf / R1) Vin
b. OP AMP Non Inverting
Penguatan
yang outputnya sama dengan input yaitu tidak ada pembalikan fasa.
Vout = Vin (1 + Rf / Rin)
Sensor PIR
PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.
Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
Skematik:
Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. 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. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yangterbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.
Sensor LDR
LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenainya. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Nilai resistansi dari LDR bergantung pada intensitas cahaya. Semakin tinggi intensitas cahaya (siang hari) yang mengenainya, maka semakin kecil nilai resistansinya. Sebaliknya semakin rendah
intensitas cahaya (malam hari) yang mengenainya, maka semakin besar nilai resistansinya.
Secara umum, sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm saat intensitas cahaya rendah (malam hari) dan akan menurun menjadi 500 Ohm saat intensitas cahaya tinggi (siang hari).Umumnya sensor LDR digunakan pada rangkaian lampu otomatis pada rumah, taman, dan jalan raya.
Karakteristik sensor LDR
-Laju Recovery
Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai den-gan level cahaya 400 lux.
-Respon Spektral
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik.
Kurva antara intensitas cahaya dan resistansi:
karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :
1. Tegangan maksimum (DC): 150V
2. Konsumsi arus maksimum: 100mW
3. Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
4. Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
5. Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms
6. Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius
Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.
· Buka aplikasi proteus
· Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan komponen sensor infrared, sensor LDR, resistor, relay, lamp, motor, lm324, dan speaker.
· Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
· Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
· Tambahkan DC voltmeter untuk mengetahui besar tegangan yang dinginkan.
· Jalankan simulasi rangkaian.
4.2. Gambar Rangkaian[Daftar]
 |
| Aplikasi Pengontrol Garasi |
 |
| Sensor Infrared mendeteksi objek (on) |
 |
| Ldr terkena cahaya |
 |
| Seensor Infrared & Ldr terkena cahaya |
4.3. Prinsip Kerja[Daftar]
Namun Ketika sensor tidak menerima pantulan cahaya infrared atau sensor berlogika 0, maka tiadak akan ada tegangan keluar dari sensor dan arus tidak akan mengalir ke kaki non inverting U1 Op-Amp.Ketika mobil sudah masuk ke dalam garasi dan si pemilik mobil menghidupkan lampu garasi , maka resistansi dari LDR anak kecil dan menyebabkan ada arus mengalir ke kaki non inverting Op-Amp. Disini IC Op-Amp juga berfungsi sebagai detektor. Karena Vref dari besar dari pada Vin di U1, maka tegangan output U1 akan sebesar -Vcc Sedangkan di U2 karena Vref dari kecil dari pada Vin di U2, maka tegangan output U2 akan sebesar +Vcc. Tegangan Output yang dihasilkan U2 akan membuat arus mengalir ke R2 dan D2 menyala. Arus juga akan mengalir ke R5 dan R4 sehingga menakibatkan Q2 dan Q3 aktif. Aktifnya Q1 dan Q4 menyababkan motor menjadi berputar berlawanan arah jarum jam ( garasi tertutup) .
4.4. Video[Daftar]
4.5. Download File[Daftar]
Video disini
File rangkaian: disini
Html & materi: disini
Data sheet ldr: disini
Datasheet IR: disini
Datasheet resistor: disini
Datasheet transistor npn: disini
Datasheet op-amp: disini
Datasheet relay: disini
Datasheet buzzer: disini
Library IR: disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar