Tugas Tr Bipolar :
RANGKAIAN PEMBERSIH TOILET OTOMATIS
• Memahami bagaimana prinsip kerja sensor
• Memahami rangkaian Pembersih Toilet Otomatis
• Memahami fungsi komponen-komponen yang digunakan
a. Alat
• Battery
Berfungsi untuk mensuplai tegangan pada rangkaian.
• Voltmeter DC
Voltmeter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik.
• Probe Voltage
Berfungsi untuk mendeteksi apakah pada sumber yang di uji terdapat tegangan atau tidak. Bisa menguji tegangan AC serta tegangan DC.
• Power Supply
b. Bahan
• Resistor
• Transistor NPN
∎ Konfigurasi Pin
1. Collector
2. Base
3. Emitter
Transistor Type : NPN
Voltage – Collector Emitter Breakdown (Max) : 45 V
Current- Collector (Ic) (Max) : 100mA
Power – Max : 625 mW
DC Current Gain (hFE) (Min) @ Ic, Vce : 110 @ 2mA, 5V
Vce Saturation (Max) @ Ib Ic : 300mV, @ 5mA, 100mA
Frequency – Transition : 300MHz
Current- Collector Cutoff (Max) : -
Mounting Type : Through Hole
Package / Case : TO-226-3, TO-92-3 (TO-226AA) Formed Leads
Packaging : Tape & Box (TB
Lead Free Status : Lead Free
RoHs Status : RoHs Compliant
• Op-Amp
Spesifikasi :
- large input voltage range
- no latch-up
- high gain
- short-circuit protection
- no frequency compensation required
- same pin configuration as UA709
Konfigurasi Pin :
- Pin 1 : Offset null 1
- Pin 2 : Inverting input
- Pin 3 : Non inverting input
- Pin 4 : Vcc (-)
- Pin 5 : Offset null 2
- Pin 6 : Output
- Pin 7 : Vcc (+)
- Pin 8 : N.C
• Sensor PIR
1. Vin : DC 5V 9V.
2. Radius : 180 derajat.
3. Jarak deteksi : 5 7 meter.
4. Output : Digital TTL.
5. Memiliki setting sensitivitas.
6. Memiliki setting time delay.
7. Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm.
8. Berat : 10 gr.
• Sensor GP2D120
Berfungsi untuk sensor pendeteksi jarak menggunakan prinsip infrared
• Analog output
• Effective range: 4 to 30 cm
• Typical response time: 39 ms
• Typical start up delay: 44 ms
• Average Current Consumption: 33 mA
• Solenoid Valve
Berfungsi sebagai keran yang digerakan oleh energi listrik
Spesifikasi :
Material: Metal + plastik
Variasi Voltage: AC 220V DAN AC/DC 12V (Optional)
Ukuran Inlet and outlet: 1/2 inchi
Operation mode: normally closed
Kegunaan: air dan fluida viskositas rendah
• Relay
- Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC
- Trigger Current (Nominal current) : 70mA
- Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC
- Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC
- Compact 5-pin configuration with plastic moulding
- Operating time: 10msec Release time: 5msec
- Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically
• LED
LED berfungsi sebagai lampu indikator.
Datasheet LED
•
•
- Resistor
Resistor adalah komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor 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 (V = I.R ).
- Transistor
Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.
1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
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.
Rumus transistor NPN:
Grafik Titik Saturasi Pada Daerah Kerja Transistor
Grafik Titik Saturasi Pada Garis Beban Transistor
IC 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.
Komparator
Adder
Rangkaian Dasar OpAmp
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)
 |
Grafik input dan output op amp |
- Sensor PIR
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :
a. Lensa Fresnel
Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.
b. IR Filter
IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
c. Pyroelectric Sensor
Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32˚C, 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. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.
d. Amplifier
Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
e. Komparator
Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.
Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.
Grafik Respon :
Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.
- Sensor GP2D120
GP2D120 adalah sensor jarak analog yang menggunakan infrared untuk mendeteksi jarak antara 4 cm sampai 30 cm. GP2D120 mengeluarkan output voltase non-linear dalam hubungannya dengan jarak objek dari sensor dan menggunakan interface analog to digital converter (ADC).
Untuk itu, perlu dilakukan linierisasi, agar tegangan output sensor berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.
Merujuk pada datasheet GP2D120, disebutkan persamaan interpolasi V = 1 / ( R + 0.42 ), dimana V adalah tegangan output sensor dan R adalah jarak hasil pengukuran.
- LED
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.
Terdapat besi atau yang disebut dengan nama iron core dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga ketika kumparan coil diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik armature untuk pindah posisi dari normally close ke normally open. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru normally open yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normally close.
Fitur:1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V2. Arus pemicu 70mA3. Maksimum beban AC 10A @ 250/125V4. Maksimum baban DC 10A @ 30/28V5. Switching maksimum 300 operasi/menit
- Penguat Non-inverting (Op Amp)
Rangkaian penguat inverting maupun non-inverting biasanya menggunakan IC Op-Amp 741.
- Pembagi Tegangan
Pembagi Tegangan adalah suatu rangkaian sederhana yang mengubah tegangan besar menjadi tegangan yang lebih kecil. Fungsi dari Pembagi Tegangan ini di Rangkaian Elektronika adalah untuk membagi Tegangan Input menjadi satu atau beberapa Tegangan Output yang diperlukan oleh Komponen lainnya didalam Rangkaian. Hanya dengan menggunakan dua buah Resistor atau lebih dan Tegangan Input, kita telah mampu membuat sebuah rangkaian pembagi tegangan yang sederhana.Pada dasarnya, Rangkaian Pembagi Tegangan terdiri dari dua buah resistor yang dirangkai secara Seri.
- Selenoid Valve
Prinsip kerja dari solenoid valve yaitu katup listrik yang mempunyai koil sebagai penggeraknya dimana ketika koil mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan piston pada bagian dalamnya ketika piston bertekanan yang berasal dari supply (service unit), pada umumnya solenoid valve pneumatic ini mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja DC4. Percobaan
Prosedur percobaan :
1. Bukalah aplikasi proteus terlebih dahulu.
2.Buka schematic capture, pilih bagian component mode (
), dan pada bagian devices klik 'P'.
3.Pastikan kategorinya berada pada all categories agar mudah dalam melakukan pencarian.
4.Ketikkan semua nama bahan komponen yang dibutuhkan dalam rangkaian.
5.Double klik komponen yang kita butuhkan agar komponen tersebut muncul dikolom Devices.
6. Buka bagian Terminals mode (
).
7.Pilih terminal yang diperlukan.
8.Setelah semua komponen didapatkan, letakkan komponen pada papan rangkaian.
9.Rangkailah semua komponen sesuai prinsipnya.
10.Klik play ( 
) pada bagian kiri bawah aplikasi untuk menjalankan rangkaian simulasi.
11.Saat di play, jika rangkaian simulasi sudah benar dan sesuai, maka akan muncul output.
◼ Gambar Rangkaian
Rangkaian ini menggunakan PIR sebagai pendeteksi manusia dan GP2D120 sebagai sensor jarak, yang mana apabila ada terdeteksi manusia oleh sensor PIR dan ada terdeteksi tangan dengan jarak <11cm dari sensor GP2D120 maka indikator LED dan solenoid valve akan aktif lalu mengeluarkan air.
◼ Prinsip Kerja
Kondisi Solenoid Valve dan Indikator (ON)
Apabila jarak yang terdeteksi pada sensor ≤ 10 cm maka sensor akan mengeluarkan tegangan 1,28 V, lalu tegangan akan dibagi oleh R1 dan R6 lalu dropdown tegangan di R61 sebesar 0,213 V akan menjadi inputan penguat non inverting amplifier yang tegangan input akan dikuatkan sebanyak 8 kali sehingga tegangan output opamp menjadi sebesar 1,71 V lalu dihambat oleh R2 yang membuat tegangan menjadi 0,76 V yang selanjutnya menjadi basis transistor yang akan mengaktifkan VBE Q2, karena transistor on maka arus dari supply akan mengalir ke relay lalu ke kolektor Q2 lalu ke emitor Q2 lalu ke groud, karena ada arus yang mengalir ke relay maka switch dari relay akan berpindah ke kiri (on).
Prinsip PIR :
Apabila jarak yang terdeteksi pada sensor ≥ 11 cm maka sensor akan mengeluarkan tegangan 1,17 V, lalu tegangan akan dibagi oleh R1 dan R6 lalu dropdown tegangan di R61 sebesar 0,195 V akan menjadi inputan penguat non inverting amplifier yang tegangan input akan dikuatkan sebanyak 8 kali sehingga tegangan output opamp menjadi sebesar 1,56 V lalu dihambat oleh R2 yang membuat tegangan menjadi 0,75 V yang selanjutnya menjadi basis transistor yang tidak cukup untuk mengaktifkan VBE Q2 (0,76V), karena transistor off maka arus dari supply ke relay lalu tertahan di kolektor Q2, karena tidak ada arus yang mengalir ke relay maka relay off, yang membuat switch tetap di kanan yang akan memutus hubungan dari battery ke led dan solenoid valve, sehingga led dan solenoid valve mati.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar