Tugas Besar : Pendeteksi Telur Busuk
1. Pendahuluan [kembali]
2. Tujuan [kembali]
- Mampu memahami tentang penggunaan MQ-2 (gas sensor), touch sensor, LDR sensor, infrared sensor, dan load cell sebagai pendeteksi telur busuk.
- Mampu menggunakan proteus dan pengaplikasiannya untuk mendeteksi telur busuk.
- Mampu merancang rangkaian simulasi pendeteksi telur busuk dan mensimulasikannya pada proteus.
- Mampu mengenali berbagai komponen yang ada pada pendeteksi telur yang disimulasikan di proteus.
3. Alat dan Bahan [kembali]
1. DC Voltmeter
DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki-kaki Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.
Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter
%20(1).jpeg)
- 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/komponen
1. Resistor
Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya.
Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :
2. Kapasitor
Kapasitor merupakan komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik.
3. Transistor
Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus, stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.
- 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
4. Dioda
Dioda adalah komponen yang berfungsi untuk menyearahkan sekaligus sebagai penghambat arus listrik, disusun dari beragam bahan yang bersifat semikonduktor. Umumnya jenis bahan yang digunakan dalam proses pembuatannya yakni seperti silikon, germanium, dan lain sebagainya.
Ground pada peralatan kelistrikan dan elektronika adalah memberikan perlindungan ke seluruh sistem serta menetralisir cacat yang disebabkan daya yang kurang baik atau kualitas komponen yang tidak standar.
6. Op-Amp
Konfigurasi 741
Konfigurasi UA741
.jpeg)
Komponen Input
1. Infrared Sensor
Infrared sensor adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda.
Spesifikasi:
Grafik Respon Sensor Infrared: 
2. Sensor Gas
Sensor jenis ini adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar diudara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat lansung diatur sensitifitasnya dengan mengatur trimpotnya.
Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:
- Catu daya pemanas : 5V AC/DC
- Catu daya rangkaian : 5VDC
- Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen
- Keluaran : analog (perubahan tegangan)
- Berikut konfigurasi dari sensor MQ-S :
- Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
- Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
- Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
- Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog
Grafik Respon Sensor Gas MQ-2: 
3. Touch Sensor
Touch sensor yaitu satu lapisan yang berfungsi menerima input dari luar monitor. Biasanya inputnya berupa sentuhan, sensor sentuh berbentuk sebuah panel yang dibuat dari bahan kaca dan sangat sensitive
Touch sensor merupakan sebuah monitor yang sensitif terhadap sentuhan dan tekanan (resistif), sehingga perangkat ini memiliki dua fungsi yaitu, sebagai perangkat output karena menampilkan informasi dan input karena menerima informasi.
Pin Out
Spesifikasi
Grafik Respon Sensor Touch
4. Sensor LDR
Spesifikasi :
LDR merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor.
Grafik Respon Sensor LDR:
5. Sensor Load Cell
Infrared sensor adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda.
Spesifikasi:
2. Sensor Gas
Sensor jenis ini adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar diudara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat lansung diatur sensitifitasnya dengan mengatur trimpotnya.
Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:
- Catu daya pemanas : 5V AC/DC
- Catu daya rangkaian : 5VDC
- Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen
- Keluaran : analog (perubahan tegangan)
- Berikut konfigurasi dari sensor MQ-S :
- Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
- Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
- Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
- Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog
Spesifikasi :
Grafik Respon Sensor Load Cell:
6. POT-HG
Spesifikasi:
Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :Penyapu atau disebut juga dengan Wiper, Element Resistif, Terminal
7. 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.
Pinout
Komponen Output
1. LED
Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :Penyapu atau disebut juga dengan Wiper, Element Resistif, Terminal
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.
Lampu LED atau kepanjangannya Light Emitting Diode adalah suatu lampu indikator dalam perangkat elektronika yang biasanya memiliki fungsi untuk menunjukkan status dari perangkat elektronika tersebut.
2. Relay
Komponen elektronika berupa scalar atau switch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari dua bagian utama yaitu electromagnet dan mekanikal. Secara garis besar relay berfungsi untuk mengendalikan dan mengalirkan listrik.
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.
Pin out :
Konfigurasi pin Relay Dihubungkan ke 5VGND dihubungkan ke GNDIN1/Data dihubungkan ke pin 2
Spesifikasi
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.
3. Motor DC
Motor adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator atau sebaliknya generator DC dapat difungsikan sebagai motor DC.
Pin out :
Grafik Respons:
4. Lampu
4. Dasar Teori [kembali]
- SENSOR LDR
Karakteristik Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. Karakteristik LDR terdiri dari dua macam yaitu Laju Recovery dan Respon Spektral sebagai berikut : Laju Recovery Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Bila sebuah “Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)” dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa menca-pai harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery meru-pakan suatu ukuran praktis dan suatu ke-naikan 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) 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 hantar yang baik
Prinsip Kerja Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) Resistansi Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) akan berubah seiring den-gan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR seki-tar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebe-sar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari ba-han semikonduktor seperti kadmium sul-fida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah men-galami penurunan. Grafik Respon Sensor:
- SENSOR LOADCELL
- Bekerja pada tegangan rendah 5-10 VDC atau 5-10 VAC
- Ukuran sensor kecil dan praktis
- Input atau output resistansi rendah
- Nonlinearitas 0.05%
- Range temperatur kerja -10oC sampai +50oC
- SENSOR INFRARED
- SENSOR GAS
- SENSOR SENTUH(TOUCH SENSOR)
- Sensor Kapasitif
- Sensor Resistif
Sensor Load Cell merupakan sensor yang dirancang untuk mendeteksi tekanan atau berat sebuah beban. Sensor load cell umumnya digunakan sebagai komponen utama pada sistem timbangan digital. Pengukuran yang dilakukan oleh load cell menggunakan prinsip tekanan. Tingkat ke-akurasian suatu timbangan digital tergantung dari jenis dan tipe Load Cell yang dipakai.
Load cell terdiri dari beberapa tipe, diantaranya adalah Load Cell Double Ended Beam, Load Cell Single Ended Beam, Load Cell S Beam, Load Cell single Point, Load Cell type Canister, dan sebagainya. Load Cell yang paling sederhana adalah load cell yang terdiri dari Bending beam dan strain gauge.
Grafik respon Sensor:
Prinsip Kerja
Prinsip kerja load cell berdasarkan rangkaian Jembatan Wheatstone. Selama proses penimbangan akan mengakibatkan reaksi terhadap elemen logam pada load cell yang mengakibatkan gaya secara elastis. Gaya yang ditimbulkan oleh regangan ini dikonversi ke dalam sinyal elektrik oleh strain gauge (pengukur regangan) yang terpasang pada load cell.
Strain gauge adalah sebuah konduktor yang diatur sedemikian rupa dengan pola zig-zag dan terdapat di permukaan membrane. Ketika terjadi peregangan membrane, otomatis resistansinya mengingkat. Strain gauge berfungsi sebagai sensor untuk mengukur berat benda atau barang dalam ukuran besar. Umumnya sensor strain gauge ini terdapat pada jembatan timbang atau timbangan truk (truck scale).
Secara fisik strain gauge berupa grid metal foil cukup tipis yang melekat pada permukaan Load Cell. Akibat adanya beban di load cell maka terjadi strain lalu ditransmisikan ke foil grid. Tahanan dari foil grid ini mengalami perubahan dengan nilai sebanding strain induksi beban.
Umumnya strain gauge memiliki sensor tipe metal foil dimana proses photoeching kemudian membentuk konfigurasi grid. Prosiesnya sendiri sangat sederhana sehingga bisa dibuat beragam ukuran gauge maupun bentuk grid. Gauge memiliki ukuran terpendek 0.20 mm dan 102 mm untuk ukuran terpanjang. Untuk tahanan standar 350 ohm namun ada juga gauge dengan tahanan 500 ohm - 10.000 ohm untuk kepentingan khusus.
Spesifikasi Kerja
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
Grafik respon sensor infrared
Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.
Sensor Asap MQ2 di gunakan sebagai sensor deteksi Alkohol, H2, LPG, CH4, CO, Asap, dan Propane, Sensor ini sangat cocok di gunakan untuk alat emergensi sebagai deteksi gas-gas, seperti deteksi kebocoran gas, deteksi asap untuk pencegahan kebakaran dan lain lain. sangat penting untuk menghindari kejadian-kejadian yang dapat mengancam nyawa pekerja maupun hewan atau tumbuhan yang berada di sekitar area tersebut, karena beberapa jenis gas bisa sangat membahayakan.
Sensor gas dapat membaca segala jenis gas yang mematikan, seperti gas yang mudah terbakar, gas beracun, gas yang dapat menimbulkan ledakan, dn jika adanya gejala pengurangan oksigen. Sensor ini dapat kita temui di berbagai jenis perusahaan dan tempat, seperti tambang minyak dan sebagainya, alat ini juga mungkin terdapat di stasiun pemadam kebakaran. Biasanya alat ini menggunakan batere untuk beroperasi. Alat ini mengirimkan sinyal peringatan menggunakan suara atau gambaran, seperti sinar lampu flashlight ataupun alarm yang bersuara nyaring saat terdapat konsentrasi gas yang dapat membahayakan bagi area tersebut. Saat alat ini merasakan konsentrasi gas yang membahayakan melebihi level yang telah di atur pada alat tersebut, alarm atau sinyal akan diaktifkan. Pada awalnya, detektor diproduksi untuk mendeteksi hanya satu jenis gas, tetapi alat sensor modern dapat mendeteksi beberapa gas beracun atau mudah terbakar, atau bahkan kombinasi dari kedua jenis.
Sensor gas dapat di golongkan dari cara pengerjaannya (semikonduktor, oksidasi, katalis, infrared, dan lain sebagainya). Ada dua jenis sensor gas, yaitu sensor gas portable dan sensor gas yang terpasang. Jenis sensor yang pertama merupakan alat sensor yang dapat di gunakan selagi berkeliling, yang biasanya di pasang di saku, sabuk atau topi pegawai. Jenis sensor ke dua yaitu alat sensor yang telah terpasang, biasanya alat sensor ini di pasang di dekat ruang control, dan biasanya dapat membaca lebih dari satu jenis gas yang berbahaya
Grafik Respon Sensor:
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.
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.
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.
Cara kerja
Mengetahui keberadaan dan lokasi suatu “sentuhan” di dalam suatu area dengan membaca titik-titik koordinat dari sumber sentuhan yang menempel pada layar. Pada kondisi ini touch sensor mengacu pada kontak atau sentuhan pada layar dengan menggunakan jari atau tangan. Teknologi ini juga bisa mengetahui sentuhan dari obyek pasif seperti stylus dan sejenisnya. Touch sensor merupakan sebuah monitor yang sensitif terhadap sentuhan dan tekanan (resistif), sehingga perangkat ini memiliki dua fungsi yaitu, sebagai perangkat output karena menampilkan informasi dan input karena menerima informasi. Data yang dihasilkan dari sentuhan ini tentunya adalah data mengenai posisi tangan kita yang menyentuh sinyal ultrasonic tersebut. Jika ini dilakukan secara kontinyu dan terdapat banyak sekali sensor gelombang ultrasonic pada media yang disentuhnya, maka jadilah sebuah perangkat touch sensor yang dapat digunakan.
GRAFIK RESPON SENSOR:
- RESISTOR
Resistor atau disebut juga dengan hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengukur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan dari resistor adalah ohm. Nilai resistor biasanya diawali dengan kode angka ataupun gelang warna yang tedpat di badan resistor. Hambatan resistor disebut juga dengan resistansi. 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 :
Op-Amp
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:
Inverting Amplifier:
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 .
Inverting Adder:
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 )
Non Inverting Amplifier:
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.
OP AMP Yang Digunakan:
Rangkaian non inverting amplifier (tidak membalik) adalah seperti
gambar 122, input dimasukkan ke kaki non inverting sehingga tegangan
output yang dihasilkan sefasa dengan tegangan input. Untuk mencari turunan
penguatan tegangan ACL maka rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc
positif, seperti gambar 123.
= Vi sehingga rangkaian dapat disederhanakan untuk mencari arus I seperti
gambar 124.
Dengan i= V\R,maka dapat dicari ACL rangkaian non inverting amplifier gambar
123, yaitu;
Dari gambar 127 dengan memakai metoda loop tertutup untuk mencari arus
loop sehingga bisa dicari tegangan input Vi.
Syarat op-amp ideal adalah Ed = 0 sehingga VA = Vi
maka,
Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi berupa
gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref = 0 Volt
bentuk gelombang tegangan output yang dihasilkan(V0=Aol*(Vref-Vi))
Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa
gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref = 0 Volt adalah seperti
gambar 75.
Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V1 dan Vref = V2 sehingga
bentuk gelombang tegangan output Vo =Aol*(Vi-Vref))
Bentuk gelombang tegangan input dan gelombang tegangan output adalah
sama karena ACL = 1 dan sefasa karena Vi diinputkan ke kaki non inverting
seperti pada gambar 130 dan kurva karakteristik I-O seperti gambar 131.
- 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.
Untuk menentukan arus zenner berlaku persamaan:
Keterangan:
Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.
- Ground
Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.
Kegunaan ground
- Titik kembalinya arus atau sinyal listrik
- Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar
- Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)
- Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian
- Menghilangkan dengung pada penguat audio
- Mengurangi noise pada penguat audio (amplifier)dll
- 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. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel.
Prinsip operasi
Baterai mengubah energi kimia lansung menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari sejumlah sel volta. Tiap sel terdiri dari 2 sel setengah yang terhubung seri melalui elektrolit konduktif yang berisi anion dan kation. Satu sel setengah termasuk elektrolit dan elektrode negatif, elektrode yang di mana anion berpindah; sel-setengah lainnya termasuk elektrolit dan elektrode positif di mana kation berpindah. Reaksi redoks akan mengisi ulang baterai. Kation akan tereduksi (elektron akan bertambah) di katode ketika pengisian, sedangkan anion akan teroksidasi (elektron hilang) di anode ketika pengisian. Ketika digunakan, proses ini dibalik. Elektrodanya tidak bersentuhan satu sama lain, tetapi terhubung via elektrolit. Beberapa sel menggunakan elektrolit yang berbeda untuk tiap sel setengah. Sebuah separator dapat membuat ion mengalir di antara sel-setengah dan bisa menghindari pencampuran elektrolit
TTTransistor yang digunakan dalam alat pendeteksi telur busuk:
1. Fixed Bias
Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke
kaki B melewati tahanan R seperti gambar 58:
maka,
2. Emitter stabilized bias
Emitter Stabilized bias adalah rangkaian Fixed bias yang ditambahkan tahanan RE seperti gambar 59
sehingga tahanan RE kalau dilihat dari input untuk mencari arus IB adalah
sebesar (β+1)RE
Self bias adalah salah satu metode biasing transistor yang lebih stabil dibandingkan fixed bias. Dalam metode ini, resistor ditambahkan pada rangkaian emitor (Re) untuk membantu menstabilkan titik operasi transistor terhadap variasi suhu dan variasi parameter transistor. Self bias sering juga disebut sebagai emitter-stabilized bias atau voltage-divider bias.
Berikut adalah ciri-ciri self bias:
- Stabilitas yang Lebih Baik: Self bias memberikan stabilitas yang lebih baik terhadap variasi suhu dan parameter transistor karena adanya feedback negatif dari resistor emitor.
- Desain yang Lebih Kompleks: Self bias memerlukan lebih banyak komponen dibandingkan fixed bias, namun stabilitas yang diperoleh membuatnya lebih baik untuk aplikasi praktis.
- Penyesuaian Arus Emitor: Resistor emitor (Re) membantu menjaga arus emitor (Ie) konstan meskipun ada perubahan dalam arus basis atau tegangan sumber.
Dalam self bias, dua resistor (R1 dan R2) digunakan untuk membentuk pembagi tegangan yang memberikan tegangan bias pada basis transistor. Resistor emitor (Re) memberikan feedback negatif untuk stabilisasi. Arus basis dihitung dari tegangan bias basis (Vb) yang dihasilkan oleh pembagi tegangan, dan arus emitor dihitung dengan memperhitungkan resistor emitor.
Voltage divider bias adalah salah satu metode biasing transistor yang sangat umum digunakan karena stabilitasnya yang tinggi dan kemudahan dalam mengatur titik operasi transistor. Metode ini menggunakan dua resistor yang dihubungkan secara seri untuk membentuk pembagi tegangan, yang menyediakan tegangan bias tetap pada basis transistor.
Ciri-Ciri Voltage Divider Bias
- Stabilitas Tinggi:
- Pembagi tegangan memberikan tegangan basis yang relatif stabil, tidak terlalu terpengaruh oleh variasi parameter transistor atau tegangan sumber.
- Pengaturan Titik Operasi:
- Dengan memilih nilai yang tepat untuk resistor pembagi tegangan, titik operasi transistor dapat diatur dengan presisi.
- Komponen Tambahan:
- Memerlukan dua resistor tambahan dibandingkan metode biasing lainnya, seperti fixed bias, tetapi memberikan stabilitas yang lebih baik.
- LED
LED atau singkatan dari light emmiting diode merupakan alat yang mengeluarkan cahaya, dalam hal ini kita menggunakan sebagai indicator, apakah rangkaiannya berfungsi atau tidak. Pemasangan kutub pada LED tidak boleh terbalik karena apabila kutubnya terbalik maka LED tersebut tidak akan menyala.LED memiliki karakteristik yang berbeda-beda menurut watna yang dihasilkan. Semakain tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan adalah 10 mA – 20 mA dam pada tegangan 1.6 V – 3.5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari tersebut maka LED akan terbakar.
- Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi atau solenoid di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kotak saklar akan menutup. Pada saat rus dihentikan, gaya magnet akan dihentikan, gaya magnet akan hilang. Tuas akan kembali ke posisi semuladan kontak saklar kembali terbuka.relay biasanya digunakan untuk menggerakan arus atau tegangan yang besar
Pada dasarnya relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu:
- Electromagnet
- Armature
- Switch contact point (saklar)
- Spring
Kontak poin relay terdiri atas dua yaitu :
1.Normally close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi close
2. Normally open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi open
Kapasitas Pengalihan Maksimum:
- Logicstate
Adalah suatu ensitas dalam elektronika dan matematika boelan yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Logictate atau gerbang logika terutama diimlementasika secara elektronis menggunakan diode atau transistor, akan tetapi dapat pula dibangun menggunakan susunan komponen-konponen yang memanfaatkan sifat sifat eletromagnetik, cairan, optic, bahkan mekanik.
- Motor
Terdiri atas dua bagian utama yaitu rotor dan stator. Pada tator terdapat lilitan atau magnet permanen , sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yangdapat menyebabkan rotor dapat berputar . arah gaya electromagnet yang ditimbulkan akibat medan magnet yang dilalui oleh arus dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan. Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan , yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya.
Prinsip kerja motor DC
Terdapat dua bagian utama pada sebuah motor listrik DC, yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan rotor adalah bagian yang berputar, terdiri dari kumparan jangkar. Pada prinsipnya motor DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan sebaliknya. Karena kutub utara dan selatan kumparan bertemu maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.
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.
5. Percobaan [kembali]
a) Prosedur [kembali]
- 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 letaknya 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
b) Rangkaian simulasi [kembali]
1. Sensor Mq 2
Prinsip kerja: Kemudian, apabila cahaya tidak masuk ke dalam telur, maka TORCH-LDR akan mendeteksinya dengan adanya tegangan input. Setelah itu, arus dengan tegangan output sensor sebesar 5V akan mengalir menuju POT-HG yang mana dapat diatur hambatannya dengan menggeser potensiometernya sehingga menghasilkan tegangan yang dibutuhkan. Tegangan Vin harus < tegangan Vref yang dimana Vin=1,17 V dan Vref = 1,20 V akan menghasilkan Vout= Aol(Vref-Vin) yang dimana nanti di dapatkan nilai (+) dan baru vsat=+Vs-(1-2) yang dimana di rangkaian saya Vsat=+Vs-1,1.Selanjutnya, arus melewati resistor yang mana menghambat arus listrik dan terjadi penurunan tegangan menjadi 0,84V yang dapat membuat transistornya menjadi aktif. Dengan aktifnya transistor, maka ada tegangan dari kaki kolektor ke kaki emitor base transistor dan menuju Ground yang mana dapat mengaktifkan Relaynya yang ditandai dengan berpindahnya switch Relay dari kanan ke kiri.
Prinsip Kerja: saat keranjang tersebut penuh, maka Infrared Sensor akan mendeteksinya yang ditandai dengan tespin berlogika 1. Setelah itu, tegangan output sensor sebesar 5V. yang akan dikuatkan oleh rangkaian Deferensial amplifier dengan penguatan 6,66. Lalu, arus dan tegangan diterusnkan ketransistor dimana tegangan di kaki emitor dan base mencapai 2,63V sehingga transistor menjadi aktif. Dengan aktifnya transistor maka arus dapat mengalir dari Vcc dan diteruskan menuju Relay. Relaynya menjadi aktif yang ditandai dengan switch Relay berpindah dari kanan ke kiri. Selanjutnya, tegangan dari Battery akan mengalir yang dapat menghidupkan LED-Green dan Lamp sebagai tanda bahwa keranjang sudah penuh.
Prinsip Kerja: Terakhir, untuk menutup keranjang, maka diperlukan sentuhan pada Touch Sensor yang ditandai dengan tespin berlogika 1. Setelah itu, arus dengan tegangan output sensor sebesar 5V akan mengalir menuju ke kaki non inverting dengan rangkaian voltage buffer sehingga tegangan keluarannya 5V. Selanjutnya, arus melewati resistor yang mana menghambat arus listrik dan terjadi penurunan tegangan menjadi sebesar 2,10V yang dapat membuat transistornya menjadi aktif. Dengan aktifnya transistor, maka ada tegangan dari kaki kolektor ke kaki emitor base transistor dan menuju Ground yang mana dapat mengaktifkan Relaynya yang ditandai dengan berpindahnya switch Relay dari kiri ke kanan. Terakhir, arus akan mengalir dari Battery sehingga dapat menghidupkan LED-BLUE dan mengaktifkan Motor untuk menutup keranjang.
Gambar rangkaian Pendeteksi Telur Busuk
c) Video Simulasi [kembali]
6. Download File [kembali]
- Datasheet resistor [Download]
- Datasheet potensiometer [Download]
- Datasheet relay [Download]
- Datasheet transistor [Download]
- Datasheet DC motor [Download]
- Datasheet voltmeter [Download]
- Datasheet ampermeter [Download]
- Datasheet dioda [Download]
- Datasheet op amp LM741 [Download]
- Datasheet op amp LM342A [Download]
- Datasheet buzzer [Download]
- Datasheet baterai [Download]
- Datasheet touch sensor [Download]
- Datasheet infrared sensor [Download]
- Datasheet sensor gas (MQ-2) [Download]
- File library touch sensor [Download]
- File library infrared sensor [Download]
- File library sensor gas (MQ-2 sensor) [Download]
- Rangkaian Pendeteksi Telur Busuk [Download]
- Video Rangkaian Pendeteksi telur Busuk [Download]
Komentar
Posting Komentar