1. Mengetahui dan memahami sensor LM35 dan sensor Optocoupler
2. Mengetahui prinsip kerja sensor LM35 dan sensor Optocoupler
3. Mengaplikasikan sensor LM35 dan sensor Optocoupler sebagai kontrol kecepatan motor
Voltmeter digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik.
b. Baterai
Baterai merupakan sebuah alat digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.
Spesifikasi resistor
Konfigurasi pin
1. Pin1 & Pin5 (Offset N1 &
N2) : Pin untuk mengatur tegangan offset jika perlu
2. Pin2 (IN-) :
Pin inverting dari Op Amp
3. Pin3 (IN +) : Pin Non
inverting Op Amp
4. Pin4 (Vcc-) : Pin ini
terhubung ke ground jika tidak rel negatif
5. Pin6 (Output) : Output daya
pin Op-amp
6. Pin7 (Vcc +) : Pin ini
terhubung ke + ve rail dari supply tegangan
7. Pin8 (NC) : Tidak ada koneksi
Spesifikasi bahan
Tegangan antara Base dan Emitter ( VBE ), positif di Base dan negatif di Emitter karena untuk transistor NPN, terminal Base selalu positif sehubungan dengan Emitter. Tegangan supply Collector juga positif sehubungan dengan Emitter ( VCE ). Jadi untuk transistor NPN bipolar untuk menjalankan Collector selalu lebih positif terhadap Base dan Emitter.
Konfigurasi Pin
Spesifikasi
1. DC current gain maksimal 800
2. Arus Collector kontinu (Ic) 100mA
3. Tegangan Base-Emitter (Vbe) 6V
4. Arus Base maksimal 5mA
d. Potensiometer
Konfigurasi pin
1. Type: Rotary a.k.a Radio POT
2. Available in different resistance values like 500Ω, 1K, 2K, 5K, 10K, 22K, 47K, 50K, 100K, 220K, 470K, 500K, 1 M.
3. Power Rating: 0.3W
4. Maximum Input Voltage: 200Vdc
5. Rotational Life: 2000K cycles
Komponen Output
Konfigurasi pin
Spesifikasi Relay
Spesifikasi LED
Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.
Konfigurasi pin
Pin 1 : Terminal 1
Pin 2 : Terminal 2
Spesifikasi Motor DC
Cara Menentukan Nilai Resistor
a. Dengan Kode Warna
- Resistor dengan 4 cincin kode warna
Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4 menunjukan nilai toleransi resistor.
- Resistor dengan 5 cincin kode warna
Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode
warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5
menunjukan nilai toleransi resistor.
- Resistor dengan 6 cincin warna
Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor
dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6
menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang diijinkan
untuk resistor tersebut.
Kode Huruf Untuk Nilai Resistansi :
· R, berarti x1 (Ohm)
· K, berarti x1000 (KOhm)
· M, berarti x 1000000 (MOhm)
Kode Huruf Untuk Nilai Toleransi :
· F, untuk toleransi 1%
· G, untuk toleransi 2%
· J, untuk toleransi 5%
· K, untuk toleransi 10%
· M, untuk toleransi 20%
Rumus Menentukan Nilai Resitor
- Resistor Seri R(total) = R1+R2+ R(selanjut nya).
Simbol
Karakteristik IC OpAmp
· Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
· Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
· Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
· Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
· Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
· Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Inverting Amplifier
Komparator
Rumus:
Adder
Rumus :
Bentuk Gelombang
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.
3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring
Gambar dari bagian-bagian relay
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
- Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada diposisi CLOSE (tertutup)
- Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan.
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).
Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :
1. Penyapu atau disebut juga dengan Wiper
2. Element Resistif
3. Terminal
Jenis-jenis Potensiometer
1. Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.
2. Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.
3. Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.
Fungsi-fungsi Potensiometer
1. Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.
2. Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply
3. Sebagai Pembagi Tegangan
4. Aplikasi Switch TRIAC
5. Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser
6. Sebagai Pengendali Level Sinyal
g. Motor DC
Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.
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, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).
Pada prinsipnya motor listrik 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 kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet 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.
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi
untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.
Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika
yang diproduksi oleh National Semiconductor. Sensor LM35 memiliki
keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor
suhu yang lain. Sensor LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang
rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan
dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
Sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber
supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk
perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground. Bentuk fisik sensor
suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya
kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92 seperti terlihat pada
gambar dibawah.
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.
Karakteristik Sensor LM35:
a. Memiliki sensitivitas suhu, dengan
faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat
dikalibrasi langsung dalam celcius.
b. Memiliki ketepatan atau akurasi
kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
c. Memiliki jangkauan maksimal
operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
d. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30
volt.
e. Memiliki arus rendah yaitu kurang
dari 60 µA.
f. Memiliki pemanasan sendiri yang
rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
g. Memiliki impedansi keluaran yang
rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. h. Memiliki ketidaklinieran hanya
sekitar ± ¼ ºC.
Sensor
suhu IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika
dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai
keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan
mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting
tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier
dengan perubahan 10mV/°C. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC
hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC. Tegangan output sensor suhu IC LM35 dapat
diformulasikan sebagai berikut:
Vout
LM35 = Temperature º x 10 mV
Sensor
suhu IC LM 35 terdapat dalam beberapa varian sebagai berikut :
1. LM35, LM35A
memiliki range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC.
2. LM35C, LM35CA
memiliki range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
3. LM35D memiliki
range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC. LM35
Kelebihan sensor suhu LM35
1. Rentang suhu yang jauh, antara -55
sampai +150ºC
2. Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
3. Rangkaian menjadi sederhana
4. Tidak memerlukan pengkondisian
sinyal
5. Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
6. Linearitas +10 mV/ ºC
7. Kalibrasi dalam satuan derajat celcius
Karakteristik LM35
i. Sensor Optocoupler
Optocoupler
adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan
cahaya optik. Pada dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu
Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi
sebagai pendeteksi sumber cahaya.Masing-masing bagian Optocoupler (Transmitter
dan Receiver) tidak memiliki hubungan konduktif rangkaian secara langsung
tetapi dibuat sedemikian rupa dalam satu kemasan komponen.
Jenis-jenis
Optocoupler yang sering ditemukan adalah Optocoupler yang terbuat dari bahan
Semikonduktor dan terdiri dari kombinasi LED (Light Emitting Diode) dan
Phototransistor. Dalam Kombinasi ini, LED berfungsi sebagai pengirim sinyal
cahaya optik (Transmitter) sedangkan Phototransistor berfungsi sebagai penerima
cahaya tersebut (Receiver). Jenis-jenis lain dari Optocoupler diantaranya
adalah kombinasi LED-Photodiode, LED-LASCR dan juga Lamp-Photoresistor.
Pada prinsipnya, Optocoupler dengan kombinasi LED-Phototransistor adalah
Optocoupler yang terdiri dari sebuah komponen LED (Light Emitting Diode) yang
memancarkan cahaya infra merah (IR LED) dan sebuah komponen semikonduktor yang
peka terhadap cahaya (Phototransistor) sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi
cahaya infra merah yang dipancarkan oleh IR LED.
Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa Arus listrik yang mengalir
melalui IR LED akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya Infra
merahnya. Intensitas Cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir
pada IR LED tersebut. Kelebihan Cahaya Infra Merah adalah pada ketahanannya
yang lebih baik jika dibandingkan dengan Cahaya yang tampak. Cahaya Infra Merah
tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.
Cahaya Infra Merah yang dipancarkan tersebut akan dideteksi oleh
Phototransistor dan menyebabkan terjadinya hubungan atau Switch ON pada
Phototransistor. Prinsip kerja Phototransistor hampir sama dengan Transistor
Bipolar biasa, yang membedakan adalah Terminal Basis (Base) Phototransistor
merupakan penerima yang peka terhadap cahaya.
1. Buka aplikasi Proteus
2. Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan
komponen Relay, Motor DC, Sensor LM35, LED, Transistor NPN BC548,
Octocoupler, Resistor, Op amp, Potensiometer, dan Mosfet
3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
5. Jalankan simulasi rangkaian
Gambar 2. Saat suhu di atas 32 derajat Celcius
Ketika sensor mendeteksi suhu di bawah 32 derajat celcius, maka akan ada tegangan yang keluar dari sensor dan arus akan mengalir ke kaki inverting op amp dimana fungsinya sebagai detektor inverting. Karena tegangan input di kaki inverting lebih kecil dari tegangan di kaki non inverting, maka output yang dikeluarkan mendekati +Vcc. Kemudian arus mengalir ke R1 lalu ke U1, karena U1 aktif D1 juga aktif. Arus dari baterai menuju ke R7, Q1, R3, dan relay. Arus dari R7 masuk ke pin 5 U1 lalu dikeluarkan melalui pin 4 dan menuju Q1 yang mengakibatkan transistor tersebut aktif sehingga ada arus yang mengalir dari kolektor ke emiter dan ke ground. Arus dari basis Q1 menuju U2 yang menyebabkan U2 aktif dan arus menuju pin 2 lalu ke ground. Arus dari R3 menuju pin 5 U2 lalu dikeluarkan melewati pin 4 dan menuju basis Q2 yang menyebabkan Q2 aktif sehingga arus yang mengalir dari sumber ke relay ke kolektor, ke emitor dan ground. Hal ini mnegakibatkan relay aktif dan rangkaian pun menjadi tertutup yang mengakibatkan motor dan buzzer aktif.
Ketika sensor mendeteksi suhu di 32 derajat celcius ke atas, maka akan ada tegangan yang keluar dari sensor dan arus akan mengalir ke kaki inverting op amp dimana fungsinya sebagai detektor inverting. Karena tegangan input di kaki inverting lebih besar dari tegangan di kaki non inverting, maka output yang dikeluarkan mendekati -Vcc atau mendekati nol. Karena arus output kecil sehingga U1 tidak aktif, mengakibatkan Q1, U2, dan Q2 tidak aktif juga. Jika Q2 tidak aktif, maka arus dari sumber, ke relay, tidak bisa melewati Q2 sehingga relay off dan motor serta buzzer juga off.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar