1. Tujuan[Daftar]
- - Mengetahui dan memahami bagaimana prinsip kerja sensor Vibration SW420
- - Mengetahui dan memahami bagaimana prinsip kerja sensor PIR
- - Dapat mengaplikasikan aplikasi pengaman pompa otomatis dengan sensor Vibration SW420 dan sensor PIR
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.
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:
-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:
Spesifikasi:
-Logicstate
Perangkat elektronik yang akan membuat keputusan logis ber kan berbagai kombinasi sinyal inputnya. Mungkin memiliki lebih dari satu input tetapi hanya memiliki satu keluaran digital.
-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.
Spesifikasi:
-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:
Spesifikasi:
-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.
-OpAmp
Konfigurasi OpAmp:
-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
Berfungsi sebagai indikator apabila pompa menyala.
Konfigurasi Pin:
Spesifikasi:
a. Tegangan operasi 4-8V DC
b.Arus <30mA
c. Frekuensi Resonansi 2300Hz
-Sensor Vibration SW420
Konfigurasi Pin Sensor Vibration SW420 :
Spesifikasi:
Grafik Respon Sensor Vibration SW420:
-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:
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.
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.
LED
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari 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. LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
Karakteristik:
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)
Vibration SW420
Vibration Sensor (SW-420) adalah sensor getaran non-directional dengan sensitivitas yang tinggi. Ketika modul ini dalam keadaaan stabil, rangkaian akan bekerja dan menghasilkan output berlogika high. Ketika terjadi gerakan atau getaran, rangkaian akan tertutup sebentar dan menghasilkan output berlogika low. Pada saat yang sama, juga dapat menyesuaikan sensitivitas sesuai dengan kebutuhan.
Grafik Respon:
Skematik:
Pertama, mari kita mulai dengan SW1
yang di sudut kiri bawah. Sebenarnya, SW1 adalah modul getaran SW-420.
Ketika modul dalam keadaan stabil, modul dihidupkan. Pin2 dari U1A
terhubung ke GND melalui SW1.
VR1 adalah potensiometer, Pin2 dari potensiometer terhubung ke Pin3
dari U1A
U1A adalah capacitors. Untuk komparator,
Vout={High,if V+>V−Low,if V+<V−
V+
terhubung ke Pin3, V- terhubung ke Pin2, Vout
terhubung ke Pin1.
Untuk V+ Anda dapat menyesuaikannya dengan memutar potensiometer,
misalnya, kita dapat membuatnya VCC/2
.
Untuk V-, itu tergantung pada SW1(SW-420):
- Jika modul ini dalam keadaan stabil, SW1 akan bekerja, Pin2 dari U1A terhubung dengan GND melalui SW1. Itu akan terjadi seperti ini:
V−=0VV+=VCC/2}Vout=High
- Jika modul bergetar atau miring, SW1 akan bekerja, tegangan pada V- akan ditarik oleh VCC hingga R1. Setelah V- lebih tinggi dari VCC / 2, maka:
V−>VCC/2V+=VCC/2}Vout=Low
Sekarang Anda bisa mengatur V+
untuk menyesuaikan nilai sensitifitasnya, perlu diingat: semakin rendah
tegangan V+, semakin tinggi sensitifitasnya
Berikut merupakan grafik respose sensor vibration
sw420 dimana pada sumbu x terdapat frekuesi dan pada sumbu y merupakan output
daya. Ketika frekuensi semakin besar maka, daya akan semakin rendah.
Sensor PIR
Diagram 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.
4. Percobaan[Daftar]
4.1. Prosedur Percobaan[Daftar]
- Siapkan alat dan bahan yang diperlukan
- Disarankan untuk membaca datasheet tiap-tiap komponen agar dapat memahami fungsi karakteristik dari masing-masing komponen
- Pilih komponen yang diperlukan di library proteus
- Rangkai komponen sensor Vibration SW420, sensor PIR, logicstate, resistor, OpAmp, transistor, relay, baterai, led, motor, dan buzzer seperti rangkaian dibawah ini
- Jalankan rankaian yang telah dirangkai. Jika led, motor, dan buzzer dapat bekerja maka rangkaian sudah dapat untuk digunakan
4.2. Gambar Rangkaian[Daftar]
 | ||
| Gambar 1 |
 |
| Gambar 2 |
 |
| Gambar 3 |
 | |
| Gambar 4 |
4.3. Prinsip Kerja[Daftar]
Sensor PIR bekerja dengan cara menangkap pancaran infra merah, kemudian pancaran infra merah yang tertangkap akan masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, sinar infra merah mengandung energi panas membuat sensor pyroelektrik dapat menghasilkan arus listrik.Konsep sensor PIR ini adalah jika ada tubuh seseorang maka akan terbaca oleh sensor PIR.Sensor akan memberikan tegangan yang akan mengaktifkan relay dan motor akan bergerak. Dan pada rangkaian kran otomatis ketika logic menunjukan angka 0 berarti tidak ada yang menghalangi atau yang tertangkap oleh sensor PIR, sedangkan ketika logic menunjukkan angka 1 berarti sensor PIR menangkap pancaran inframerah sehinga rangkaian kran otomatis berfungsi. sensor vibration berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik. sensor vibration terpasang pada bearing motor, dan apabila sensor vibration mendeteksi adanya getaran pada bearing motor maka logi akan menunjukkan angka 1.pada rangkaian kran air otomatis menggunakan sensor PIR dan sensor vibration pada bearing motor cara kerja rangkaiannya ketika logic pada kedua sensor 0 maka motor tidak akan hidup karena sensor PIR tidak mendeteksi adanya sinya infra merah atau gerakan. ketika logic sensor PIR menunjukan angka 1 dan sensor Vibration menunjukan angka 0 maka motor akan hidup. ketika kedua sensor menunjukkan logic angka 1 maka motor dalam keadaan mati. dan ketika sensor Vibration menunjukan logic 1 dan sensor PIR menunjukkan logic 0 maka motor akan mati.
4.4. Video[Daftar]
4.5. Download File[Daftar]
Download Html disini
Download File Rangkaian disini
Download Video Rangkaian disini
Download Datasheet Vibration SW420 disini
Download Datasheet PIR disini
Download Library Vibration SW420 disini
Download Library PIR disini
Download Datasheet Resistor disini
Download Datasheet Transistor disini
Download Datasheet Op-Amp disini
Download Datasheet Relay disini
Download Datasheet LED disini
Download Datasheet Buzzer disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar