1. Tujuan
a) Untuk memanaskan air secara otomatis.
b) Untuk membuka kran air tanpa menyentuhnya
2. Alat dan Bahan
a) Alat
i. Power Suply DC (9 volt)
Power supply berfungsi sebagai sumber energi yang digunakan dalam simulasi ini sebesar 3.7 V
ii. Solder
Solder berfungsi untuk merekatkan komponen dengan timah
iii. Timah
Timah berfungsi sebagai
perekat komponen
b) Bahan
Spesifikasi dari Sensor Infrared :
· 5VDC Tegangan operasi
· Pin I / O memenuhi standar 5V dan 3.3V
· Rentang: Hingga 20cm
· Rentang penginderaan yang dapat disesuaikan
· Sensor Cahaya Sekitar bawaan
· Arus suplai 20mA
· Lubang pemasangan
ii. Transistor NPN 2N222
Pin Configuration
Pin Number | Pin Name | Description |
1 | Collector | Arus mengalir melalui kolektor
|
2 | Base | Mengontrol bias transistor
|
3 | Emitter |
|
Transistor Bipolar adalah transistor yang mengalirkan holes dan elektron sekaligus sehingga jenis transistor bipolar ini memiliki dua buah carrier sebagai pengontrolnya. Pada transisotr Bipolar terdapat 3 jenis terminal, yakni base, emitter, dan kolektor. Pada Transistor Bipolar NPN, arus mengalir dari collecot melalui emitter dan dikontrol oleh arus di base dan tegangan antara kaki base dan emitter .
iii. Tr. Unipolar (MOSFET 2SK1056)
iv. Resistor
Resistor merupak
v. Relay
Sumber : https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/
Pada prangkaian ini kita menggunkan relay bertipe Normal Close (NC), yang mana ini adalah kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
vi. Motor
Disini kita menanggap motor sebagai penggerak untuk menutup tabung gas metana.
vii. LED
viii. Op-Omp
1. Beragam tegangan suplai
2. Dapat bekerja dari catu daya tunggal
3. Dua penguat operasional yang dioperasikan secara individual
4. Gangguan kebisingan rendah di antara op-amp
5. Lebar Bandwidth (Penguatan Persatuan): 1 MHz
6. Penguatan Tegangan DC Besar: 100 dB
7. Tegangan Offset Input Rendah: 2 mV
8. Rentang tegangan mode umum masukan termasuk arde
9. Rentang tegangan input diferensial sama dengan tegangan catu daya
10. Kompensasi Frekuensi Internal
11. Operasi Pasokan Tunggal: +3,0 V hingga +32 V.
12. Operasi Pasokan Ganda: + 16V dan -16V
13. Pembuangan Arus Pasokan Sangat Rendah (500µA)
14. Suhu pengoperasian: -25ºC hingga 85ºC
15. Total disipasi daya: 830mW
ix. Potensiometer
x. lm35
Spesifikasi LM35 :
· Dikalibrasi Langsung dalam Celcius (Celcius)
· Faktor Skala Linear + 10-mV / ° C
· 0,5 ° C Pastikan Akurasi (pada 25 ° C)
· Dinilai untuk Rentang Penuh −55 ° C hingga 150 ° C
· Cocok untuk Aplikasi Jarak Jauh
· Biaya Rendah Karena Pemangkasan Tingkat Wafer
· Beroperasi Dari 4 V hingga 30 V
· Pembuangan Arus Kurang dari 60-μA
· Pemanasan Mandiri Rendah, 0,08 ° C di Udara Diam
· Hanya Non-Linearitas ± ¼ ° C Tipikal
· Output Impedansi Rendah, 0,1 Ω untuk Beban 1-mA
xi. Heater
xii. Touch Sensor
Adalah sebuah sensor yang akan aktif jika diberi sentuhan. Terdapat 3 buah pin pada sensor ini, antara lain:
PIn Vcc : Adalah pin unruk memberi tenaga kepada sensor ini. Pada umumnya dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar 5V atau 3.3V
2. Pin GND : Merupakan pin yang dihubungkan ke ground.
3. Pin Output: Adalah pin yang dihubungkan dengan rangkaian di yang akan dihubungkan dengan touch sensor
xiii. Dioda
Dioda merupakan salah satu bahan semikonduktor yang memiliki fungsi untuk mengalirkan arus dalam satu arah. Maksud dari pemberian arus satu arah adalah apabila diberi bias yang tepat, maka dioda akan berfungsi sebagai pengalir arus terhadap arah yang telah ditentukan. Namun, apabila pemberian bias tidak sesuari dengan karakteristik dioda, maka dioda tidak dapat menghantarkan arus listrik.
xiv. Sensor jarak GPD120
1. Vout : Merupakan pin Ouput dari sensor yang dihubungkan ke rangkaian.
2, GND : Pin yang dihubungkan ke ground
3, VCC : Pin yang dihubungkan ke power supply.
3. Teori
i) Sensor Infrared
Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.
Prinsip Kerja Sensor Infrared:
ii) Transistor NPN
Transistor adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor (Pemancar). Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching), stabilitasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Selain itu, transistor juga dapat digunakan sebagai kran listrik sehingga dapat mengalirkan listrik dengan sangat akurat dan sumber listriknya.
Transistor sebenarnya berasal dari kata “transfer” yang berarti pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Dari kedua kata tersebut dapat kita simpulkan, pengertian Transistor adalah pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi suhu tertentu. Transistor pertama kali ditemukan pada tahun 1948 oleh William Shockley, John Barden dan W.H, Brattain. Tetapi, komponen ini mulai digunakan pada tahun 1958. Jenis Transistor terbagi menjadi 2, yaitu transistor tipe P-N-P dan transistor N-P-N.
BC547
iii) MOSFET
(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah sebuah perangkat semionduktor yang secara luas di gunakan sebagai switch dan sebagai penguat sinyal pada perangkat elektronik. MOSFET adalah inti dari sebuah IC ( integrated Circuit ) yang di desain dan di fabrikasi dengan single chip karena ukurannya yang sangat kecil. MOSFET memiliki empat gerbang terminal antara lain adalah Source (S), Gate (G), Drain (D) dan Body(B).
MOSFET bekerja secara elektonik memvariasikan sepanjang jalur pembawa muatan ( electron atau hole ). Muatan listrik masuk melalui Saluran pada Source dan keluar melalui Drain. Lebar Saluran di kendalikan oleh tegangan pada electrode yang di sebut dengan Gate atau gerbang yang terletak antara Source dan Drain. ini terisolasi dari saluran di dekat lapisan oksida logam yang sangat tipis. Kapasitas MOS pada komponen ini adalah bagian Utama nya.
Mosfet memiliki dua mode, mode pertama adalah depletion mode dan Enhancement Mode.
Depletion Mode:
Ketika tidak ada tegangan pada Gate maka kondusi channel berada pada kondisi maksimum. Karena tegangan pada gerbang positif atau negative konduksi pada channel menurun.
Enhancement Mode
Ketika tidak ada tegangan pada Gate, MOSFET tidak akan bersifat konduksi. Tegangan yang meningkat pada Gate, maka sifat konduksi pada Channel semakin lebih baik.
iv) Batery
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.
v) Resistor
Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm. Nilai Resistor biasanya diwakili dengan kode angka ataupun gelang warna yang terdapat di badan resistor. Hambatan resistor sering disebut juga dengan resistansi atau resistance.
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :
Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :
1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
vi) 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.
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- Spring
sumber : https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
- Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
- Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.
vii) Potensiometer
Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.
Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon).
Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).
viii) 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.
Op-Amp umumnya dikemas dalam bentuk IC, sebuah IC Op-Amp dapat terdiri dari hanya 1 (satu) rangkaian Op-Amp atau bisa juga terdiri dari beberapa rangkaian Op-Amp. Jumlah rangkaian Op-Amp dalam satu kemasan IC dapat dibedakan menjadi Single Op-Amp, dual Op-Amp dan Quad Op-Amp. Ada juga IC yang didalamnya terdapat rangkaian Op-Amp disamping rangkaian utama lainnya.
Sebuah rangkaian Op-Amp memiliki dua input (masukan) yaitu satu Input Inverting dan satu Input Non-inverting serta memiliki satu Output (keluaran). Sebuah Op-Amp juga memiliki dua koneksi catu daya yaitu satu untuk catu daya positif dan satu lagi untuk catu daya negatif. Bentuk Simbol Op-Amp adalah Segitiga dengan garis-garis Input, Output dan Catu dayanya seperti pada gambar dibawah ini. Salah satu tipe IC Op-Amp yang populer adalah IC741.
xi) Touch sensor
Touch sensor adalah sebauah sensor yang akan aktif jika diberikan sentuhan. Touch sensor bekerja sebagai switch, pada saati tidak ada sentuhan, touch sensor berperan sebagai open switch yang berarti switch terbuka, sehingga tidak ada arus yang mengalir. Dan apabil saat disentuh, touch sensor bekerja sebagai closed switch yang menyebabkan adanya arus yang mengalir ke rangkaian.
xiii) Heather
Heather terdiri dari berbagai macam jenis, namun yang
memiliki cara kerjanya masing – masing. Namun, heaters ini memiliki komponen
yang sama meskipun jenis heaters nya berbeda, komponen ini adalah resistor
elektrik. Ketika heater on, arus mengalir menyebabkan adanya panas yang muncul
di kabel (kabel yang digunakan adalah kabel khusus).
Proses selanjutnya adalah tergantung apakah proses heathing
ini memiliki kipas angin elektrik atau tidak. Jika ada, maka akan membantu
menyaring udara untuk masuk ke heater. Udara yang masuk ke heater melalui komponen
heater lalu dilepaskan ke ruangan, hal ini mirip juga sama untuk heater air
hanya saja zat yang digunakan berbeda. Jika tidak ada kipas angin internal di
dalam heater maka, udara akan masuk lewat bagian bawah, kemudian melalui kabel
yang telah dilalui arus listrik yang kemudian dilepaskan ke luar,
xiii) dioda
Dioda merupakan salah satu bahan yang terbuat dari semikonduktor yang berfungsi untuk mengalirkan arus secara satu arah, konstruksi dasar dari dioda adalah sebagai berikut:
Dalam dioda terdapat dua buah mode konfigurasi yakni forward bias dan reversed bias,
Forward bias
Apabila sebuah dioda di forward bias (Bagian bahan P dihubungkan dengan kutub positif dan bahan jenis N dihubungkan dengan kutub negatif), maka dioda akan on dan mengalirkan arus dari kutub positif ke kutub negatif
Reversed bias
Apabila sebuah dioda di reversed bias (bagian bahan jenis P dihubungkan dengan kutub negatif dan bahan N dihubungkan dengan bahan jenis N) menyebabkan masing - masing majority carrier dari masing - msaing bahan tertatik ke arah battery karena muatan yang sama - sama berlawanan, Hal ini menyebabkan area depletion semakin besar sehingga tidak ada arus yang mengalir melalui dioda tersebut, sehingga dioda tidak dapat menghantarkan arus.
xiv) Sensor jarak GPD120
Sensor jarak GPD 120 bekerja dengan cara mendeteksi cahaya yang masuk ke bagian sensor tersebut. Sensor mengukur jarak cahaya ke objek lalu merefleksikannya ke sensor itu sendiri.
4. Percobaan
a) Prosedur Percobaan
i. Siapkan bahan dan alat yang diperlukan.
ii. Siapkan masing
- masing sensor sesuai pada gambar
iiii. Kemudian
pastikan pasang satu persatu per sensor, jangan semuanya
iv. Susun rangkain
mengikuti gambar untuk setiap sensor
b) Rangkaian Simulasi
i. Foto Rangkaian
Bagian sensor LM35
Ketika suhu < 35
Ketika suhu >= 35
Bagian sensor IR
Ketika logic sensor OFF
Ketika sensor ON
Rangkaian sensor touch
Ketika sensor ON
Ketika sensor OFF
Rangkaian water tank
Ketika water tank terisi
Ketika water tank habis
Rangkaian sensor jarak
Ketika gallon berada 4kaki = 1,2m dari sensor
Ketika galon berada >4kaki=1.21m dari sensor
ii. Prinsip Kerja
Sensor Infra red akan mengeluarkan infrared dan apabila terpantulkan oleh suatu benda didekatnya makan reciever infra red akan menangkap sinyal infra red tersebut, apa bila ini terjadi makaoutput Infra red akan mengeluarkan tegangan analog, yang mana tegangan analog akan mengalir ke resistor untuk dihambatkan terlebih dahulu, lalu arus akan diteruskan ke transistor yang akhirnya transistor akan aktif. kemudian arus dari supply mangalir ke rdlay lalu masuk ke pin collector transistor dan keluar dari emiter menuju ground, ketika rellay dialiri listrik, maka rellay akan aktif dan menghidupakn rangkaian motor, sehingga motor menyala. Untuk lm35 setiap kenaikan 1 derajat celcius akan menghasilkan tegangan 10mV, sehingga ketika tegangan di pin 3 sama atau lebih besar dari pin 2 makapin 1 op amp akan mengeluarkan tegangan yang diperkecil dengan resistor kemudian masuk ke pin gate mosfet sehingga mosfet menyala, dan arus dari supply masuk ke relay lalu menuju ke drain dan menuju ke Source, terakhir ke ground. ketika arus mengalir ke relay, relay akan menciptakan medan magnet yang maana aka nmemindahkan switdh sehingga membuat rangkaian heater tebuka, dan heaterpun mati.
Touch sensor berguna sebagai indikasi tempat saluran air biasa, apabila gelas diletakkan di atas bagian saluran air biasa yang diberikan touch sensor, maka akan sensor akan aktif sehingga LED biru menyala dan motor menggerakkan saluran air untuk air biasa.
Sensor jarak
Ketika galon
berada pada jarak lebih kecil atau sama dengan 4 kaki = 1.2 m, maka tegangan
yang dikeluarkan sensor akan dikomparasikan dengan tegangan threshold yang
memenuhi, lalu akan mengaktifkan relay dan relay berpindah sehingga LED hijau
menyala yang berarti galon sudah berada di tempatnya dan juga menyalakan motor
yang bergungsi menaikkan galon. Apabila sensor berada pada jarak lebih dari 4
kaki. Maka tegangan yang dikeluarkan sensor lebih kecil daripada tegangan
komparasi yang ada di kaki non inverting Op amp, sehingga Vout yang dikeluarkan
adalah 0. Hal ini mengakibatkan relay tidak berjalan dan lampu LED merah
menyala yang mengindikasikan bahwa galon tidak masuk area sensor
Water tank
Ketika water
tank penuh, bagian atas akan mengalirkan arus ke op amp yang kemudian menjadi
rangkain non inverting amplifier yang kemudian diteruskan ke bagian gate
Transistor dan mengaktifkan bagian relay. Bagian bawah juga sama prinsipnya,
sehingga mengaktifkan dua buah macam relay yang mengaktfkan LED hijau yang
menandakan air masih penuh. Ketika air habis. Maka toogle 0. Dan relay kemabli
ke tempat semula yang secara langsung mengaktifkan LED merah yang menandakan
air habis dan motor yang berguna untuk menurunkan galin
iii. Video
D. Link : Download
Downlaod video
disini
Download gambar
disini
Download
datasheet IR sensor disini
Donwload
datasheet Touch sensor disini
Downlaod
datasheet MOSFET disini
Download
datasheet NPN 2n222 disini
Download
datasheet LM35 disini
Download
datasheet sensor jarak disini
Download
datahsheet LED merah disini
Download
datasheet LED biru disini
Downlaod
datasheet LED hijau disini
Download datasheet
OP amp disini
Download
datasheet potentiometer disini
Download
datasheet motor disini
Download
datasheet Dioda disini
Download
datasheet Relay disini
Download
library IR sensor disini
Download
library touch sensor disini
Download HTML disini
E. Refrensi :
< a name = "Referensi">1. Components101 - Electronic Components Pinouts, Details & Datasheets. (n.d.). Retrieved September 23, 2020, from https://components101.com/
2. Kho, Dickson. Pengertian Relay Dan Fungsinya. https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/. 3 Desember 2020.
3. Kho, Dickson. 2020. Pengertian Op-Amp (Operasional Amplifier). https://teknikelektronika.com/pengertian-op-amp-operational-amplifier/. 8 Desember 2020.
4. Kho, Dickson. 2020. Pengertian Dan Fungsi Potensimeter. https://teknikelektronika.com/pengertian-fungsi-potensiometer/. 8 Desember 2020.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar