Aplikasi Aritmatika

 

APLIKASI KONTROL KAMAR MANDI

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan bahan

3. Dasar Teori

4. Langkah Percobaan

5. Rangkaian Simulasi

6. Prinsip Kerja 

7. Video

8. Download File

 1. Tujuan  [kembali]

• Mempelajari rangkaian aplikasi multiplexer, demultiplexer, encoder, dan decoder
• Mempelajari prinsip kerja aplikasi kontrol kamar mandi
• Mempelajari simulasi rangkaian aplikasi kontrol kamar mandi             

2. Alat dan Bahan [kembali]

    a. Alat

        1). Baterai

     

         2). DC Voltmeter

      

    b. Bahan

        1). Resistor

                

            Spesifikasi resistor

        

        2). Dioda

            Spesifikasi dioda

        3). Transistor 

            Spesifikasi transistor

            Konfigurasi pin

        4). Relay

            Spesifikasi

        
            Konfigurasi pin

        5). Touch sensor

                                

    Spesifikasi:     - Konsumsi daya sangat sedikit     - Tegangan: 2-5.5V DC (optimal 3v)     - Dapat menggantikan fungsi tombol saklar     - Dilengkapi 4 buah lubang baut M2     - Ukuran: 24x24x7.2mm     - Output high VOH: 0.8VCC (typical)     - Output low VOL: 0.3VCC (max)

        6). Op-amp

            Spesifikasi

• Integrated with two Op-Amps in a single package
• Wide power supply Range
1. Single supply – 3V to 32V
2. Dual supply – ±1.5V to ±16V
• Low Supply current – 700uA
• Single supply for two op-amps enables reliable operation
• Short circuit protected outputs
• Operating ambient temperature – 0˚C to 70˚C
• Soldering pin temperature – 260 ˚C (for 10 seconds – prescribed)
• Available packages: TO-99, CDIP, DSBGA, SOIC, PDIP,  DSBGA

            

            Konfigurasi pin

        7). Potensiometer

        8). Ground

     

        9). Motor

           

                 Spesifikasi Motor DC

                 Konfigurasi motor DC:

        10). LM35

            Spesifikasi           

• 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 

            Konfigurasi pin

            Grafik respon

11) Gerbang AND ( IC 7408)

            Konfigurasi:

Pin Number	Description
1	A Input Gate 1
2	B Input Gate 1
3	Y Output Gate 1
4	A Input Gate 2
5	B Input Gate 2
6	Y Output Gate 2
7	Ground
8	Y Output Gate 3
9	B Input Gate 3
10	A Input Gate 3
11	Y Output Gate 4
12	B Input Gate 4
13	A Input Gate 4
14	Vcc - Positive Supply

            Spesifikasi : 

Supply Voltage	7V
Input Voltage	5.5V
Operating Free Air Temperature	0°C to +70°C
Storage Temperature Range	-65°C to +150°C

     Pir Sensor

Pin Number	Pin Name	Description
1	Vcc	Tegangan input adalah +5V untuk aplikasi umumnya. Memiliki jangkauan 4.5V- 12V
2	High/Low Ouput (Dout)	Getaran digital tinggi (3.3V) jika terpicu dan digital rendah (0V) jika diam
3	Ground	Terhubung ke ground rangkaian

• Wide range on input voltage varying from 4.V to 12V (+5V recommended)
• Output voltage is High/Low (3.3V TTL)
• Can distinguish between object movement and human movement
• Has to operating modes - Repeatable(H) and Non- Repeatable(H)
• Cover distance of about 120° and 7 meters
• Low power consumption of 65mA
• Operating temperature from -20° to +80° Celsius

Water level sensor

spesifikasi :

1. Operating voltage: DC3-5V
2. Operating current: less than 20mA
3. Sensor Type: Analog
4. Detection Area: 40mmx16mm
5. Operating temperature: 10℃-30℃
6. Humidity: 10% -90% non-condensing

            13) Gerbang XOR (IC 7486)

            Spesifikasi :

- Two Input Exclusive-OR Gate – Quad Package

- Typical Operating Voltage: 5V

- Propagation Delay @5V: 32ns (maximum)

- Transition Time: 19ns

- Operating Temperature: -40 to +125°C

- Available in 14-pin PDIP, GDIP, PDSO packages

            Konfigurasi :

        14). Kapasitor

    

                Spesifikasi kapasitor

        15). Induktor

    

            Spesifikasi Induktor

• 11.2 x 11.2 x 9.0mm maximum surface mount package
• Ferrite core material
• High current carrying capacity, low core losses
• Controlled DCR tolerance for sensing circuits
• Inductance range from 205nH to 950nH
• Current range from 11.5 to 69 amps
• Frequency range up to 2MHz 

3. Dasar Teori [kembali]

    a. Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya. Semua nilai yang berkaitan dengan resistor tersebut penting untuk diketahui dalam perancangan suatu rangkaian elektronika oleh karena itu pabrikan resistor selalu mencantumkan dalam kemasan resistor tersebut.

Simbol resistor sebagai berikut :

Resistor dalam suatu teori dan penulisan formula yang berhubungan dengan resistor disimbolkan dengan huruf “R”. Kemudian pada desain skema elektronika resistor tetap disimbolkan dengan huruf “R”, resistor variabel disimbolkan dengan huruf “VR” dan untuk resistorjenis potensiometer ada yang disimbolkan dengan huruf “VR” dan “POT”.

Kapasitas Daya Resistor

Kapasitas daya pada resistor merupakan nilai daya maksimum yang mampu dilewatkan oleh resistor tersebut. Nilai kapasitas daya resistor ini dapat dikenali dari ukuran fisik resistor dan tulisan kapasitas daya dalamsatuan Watt untuk resistor dengan kemasan fisik besar. Menentukan kapasitas daya resistor ini penting dilakukan untuk menghindari resistor rusak karena terjadi kelebihan daya yang mengalir sehingga resistor terbakar dan sebagai bentuk efisiensi biaya dan tempat dalam pembuatan rangkaian elektronika.

Nilai Toleransi Resistor

Toleransi resistor merupakan perubahan nilai resistansi dari nilai yang tercantum pada badan resistor yang masih diperbolehkan dan dinyatakan resistor dalam kondisi baik. Toleransi resistor merupakan salah satu perubahan karakteristik resistor yang terjadi akibat operasional resistor tersebut. Nilai torleransi resistor ini ada beberapa macam yaitu resistor dengan toleransi kerusakan 1% (resistor 1%), resistor dengan toleransi kesalahan 2% (resistor2%), resistor dengan toleransi kesalahan 5% (resistor 5%) dan resistor dengan toleransi 10% (resistor 10%).

Nilai toleransi resistor ini selalu dicantumkan di kemasan resistor dengan kode warna maupun kode huruf. Sebagai contoh resistor dengan toleransi 5% maka dituliskan dengan kode warna pada cincin ke 4 warna emas atau dengan kode huruf J pada resistor dengan fisik kemasan besar. Resistor yang banyak dijual dipasaran pada umumnya resistor 5% dan resistor 1%.

Jenis-Jenis Resistor

Berdasarkan jenis dan bahan yang digunakan untuk membuat resistor dibedakan menjadi resistor kawat, resistor arang dan resistor oksida logam atau resistor metal film.

1. Resistor Kawat (Wirewound Resistor)

Resistor kawat atau wirewound resistor merupakan resistor yang dibuat dengan bahat kawat yang dililitkan. Sehingga nilai resistansiresistor ditentukan dari panjangnya kawat yang dililitkan. Resistor jenis ini pada umumnya dibuat dengan kapasitas daya yang besar.

2. Resistor Arang (Carbon Resistor)

Resistor arang atau resistor karbon merupakan resistor yang dibuat dengan bahan utama batang arang atau karbon. Resistor karbon ini merupakan resistor yang banyak digunakan dan banyak diperjual belikan. Dipasaran resistor jenis ini dapat kita jumpai dengan kapasitas daya 1/16 Watt, 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt, 1 Watt, 2 Watt dan 3 Watt.

3. Resistor Oksida Logam (Metal Film Resistor)

Resistor oksida logam atau lebih dikenal dengan nama resistor metal film merupakan resistor yang dibuah dengan bahan utama oksida logam yang memiliki karakteristik lebih baik. Resistor metal film ini dapat ditemui dengan nilai tolerasni 1% dan 2%. Bentuk fisik resistor metal film ini mirip denganresistor kabon hanya beda warna dan jumlah cicin warna yang digunakan dalam penilaian resistor tersebut. Sama seperti resistorkarbon, resistor metal film ini juga diproduksi dalam beberapa kapasitas daya yaitu 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt. Resistor metal film ini banyak digunakan untuk keperluan pengukuran, perangkat industri dan perangkat militer.

Kemudian berdasarkan nilai resistansinya resistor dibedakan menjadi 2 jenis yaitu resistor tetap (Fixed Resistor) dan resistor tidak tetap (Variable Resistor)

1. Resistor Tetap(Fixed Resistor)

Resistor tetap merupakan resistor yang nilai resistansinya tidap dapat diubah atau tetap. Resistor jenis ini biasa digunakan dalam rangkaian elektronika sebagai pembatas arus dalam suatu rangkaian elektronika. Resistor tetap dapat kita temui dalam beberpa jenis, seperti :

• Metal Film Resistor
• Metal Oxide Resistor
• Carbon Film Resistor
• Ceramic Encased Wirewound
• Economy Wirewound
• Zero Ohm Jumper Wire
• S I P Resistor Network

2. Resistor Tidak Tetap (Variable Resistor)

Resistor tidak tetap atau variable resistor terdiridari 2 tipe yaitu :

• Pontensiometer, tipe variable resistor yang dapat diatur nilai resistansinya secara langsung karena telah dilengkapi dengan tuas kontrol. Potensiometer terdiri dari 2 jenis yaitu Potensiometer Linier dan Potensiometer Logaritmis
• Trimer Potensiometer, yaitu tipe variable resistor yang membutuhkan alat bantu (obeng) dalam mengatur nilai resistansinya. Pada umumnya resistor jenis ini disebut dengan istilah “Trimer Potensiometer atau VR”
• Thermistor, yaitu tipe resistor variable yangnilairesistansinya akan berubah mengikuti suhu disekitar resistor. Thermistor terdiri dari 2 jenis yaitu NTC dan PTC. Untuk lebih detilnya thermistor akan dibahas dalam artikel yang lain.
• LDR (Light Depending Resistor), yaitu tipe resistor variabel yang nilai resistansinya akan berubah mengikuti cahaya yang diterima oleh LDR tersebut.

Jenis-jenis resistor tetap dan variable diatas akan dibahas lebih detil dalam artikel yang lain.

Menghitung Nilai Resistor

Nilai resistor dapat diketahui dengan kode warna dan kode huruf pada resistor. Resistor dengan nilai resistansi ditentukan dengan kode warna dapat ditemukan pada resistor tetap dengan kapasitas daya rendah, sedangkan nilai resistor yang ditentukan dengan kode huruf dapat ditemui pada resistor tetap daaya besar dan resistor variable.

Kode Warna Resistor

Cicin warna yang terdapat pada resistor terdiri dari 4 ring 5 dan 6 ring warna. Dari cicin warna yang terdapat dari suatu resistor tersebut memiliki arti dan nilai dimana nilai resistansi resistor dengan kode warna yaitu :

1. 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.

2. 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.

3. 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 Resistor

Resistor dengan kode huruf dapat kita baca nilai resistansinya dengan mudah karenanilia resistansi dituliskan secara langsung. Pad umumnya resistor yang dituliskan dengan kode huruf memiliki urutan penulisan kapasitas daya, nilai resistansi dan toleransi resistor. Kode huruf digunakan untuk penulisan nilai resistansi dan toleransi resistor.

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 Resistor:

    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 :

Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan

Mencari resistansi total dalam rangkaian dapat menggunakan :

Seri : R_total = R₁ + R₂ + R₃ + ….. + R_n

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ….. + 1/R_n

Dimana :
R_total = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

        2). Dioda

    Dioda atau disebut juga sinyal dioda adalah komponen dasar semikonduktor aktif yang hanya bisa mengalirkan arus satu arah saja (forward bias) yaitu dari arah positip (Anoda) ke arah negatif (Katoda) namun memblok arus untuk arah sebaliknya. Dalam rangkaian elektronika dioda diibaratkan sebagai kran/katup listrik satu arah. Dioda memiliki dua elektroda yaitu elektroda positip (Anoda) dan elektroda negatif (Katoda). Secara umum dioda biasa dipakai untuk merubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC) atau disebut sebagai Rectifier.

    Dioda dibuat dari bahan semikonduktor seperti germanium (Ge), Silicon (Si) dan galium arsenide (GaAs), sifat listrik pada jenis material tersebut ialah menengah atau dengan kata lain tidak baik sebagai konduktor dan tidak baik juga sebagai insulator, sifat ini dinamakan semikonduktor.

    Material semikonduktor memiliki sangat sedikit "elektron bebas" karena molekul atomnya terkumpul bersama dalam bentuk pola kristal yang sering disebut "kisi kristal". Untuk meningkatkan daya hantar listrik pada material ini maka perlu dicampurkan "kotoran atom" pada struktur kristalnya sehingga menghasilkan lebih banyak elektron bebas dan lubang atom. Untuk menghasilkan sisi Negatif (katoda) pada dioda maka material semikonduktor biasanya dicampurkan kotoran atom dengan bahan seperti: Arsenik, Antimony atau Fosfor. dan untuk menghasilkan sisi positip (Anoda) dicampur dengan kotoran atom dari bahan Aluminium, Boron atau Galium. 

Jenis dan Simbol Dioda

Seperti penjelasan diatas, Jenis dioda tergantung dari bahan material yang dipakai saat pembuatannya, dibawah ini adalah contoh gambar dan simbol dari jenis-jenis dioda:

1. Dioda Silicon

    Terbuat dari bahan Germanium, memiliki drop tegangan maju (forward volt drop) 0,7V, pada rangkaian elektronika biasa dipakai sebagai penyearah (rectifier). Contoh dioda Germanium adalah: 1N4000 series dan 1N5000 series dll.

2. Dioda Germanium

    Terbuat dari bahan Silicon, memiliki drop tegangan maju (forward volt drop) 0,3V. Biasa diaplikasikan sebagai dioda penyearah. contoh dioda silicon adalah: IN4148 atau 1N914 dll.

3. Dioda Zener

    Terbuat dari bahan silikon, dioda zener atau sering disebut juga "breakdown diode" berfungsi sebagai pembatas tegangan pada rangkaian, atau dengan kata lain dioda zener adalah komponen regulator tegangan sederhana.  dioda zener memiliki rating tegangan antara 1 sampai ratusan volt dengan daya mulai dari 1/4w.

4. Light Emitting Diode atau LED

    Adalah jenis dioda yang dapat mengeluarkan cahaya, LED yang banyak dipasaran berbentuk kubah bulat dan juga kotak persegi dengan variasi warna merah, kuning, hijau, biru atau putih. batas arus maksimum LED adalah 20mA. dan memiliki drop tegangan maju (forward volt drop) antara 1,2v sampai 3,6v tergantung dari jenis warna LED.

5. Dioda Schottky

    disebut juga dioda power memiliki drop tegangan maju (forward bias) yang rendah, namun rating arus dan tegangannya tinggi. Biasa dipakai sebagai penyearah pada frekuensi tinggi, sering dipakai pada rangkaian pengisian battre, AC Rectifier dan Inverter.contoh untuk dioda schotky adalah 5819 atau 58xx dll.

        

        3). Transistor

    Transistor adalah komponen semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

    Transistor Bipolar adalah salah satu jenis transistor yang terbentuk dari 2 dioda sehingga memiliki polaritas atau sisi positif dan sisi negatif. Biasanya transistor Bipolar atau disebut dengan BJT (Basis Junction Transistor) memiliki 2 jenis, diantaranya yaitu Transistor PNP dan Transistor NPN. Transistor ini memiliki 3 polaritas yang biasa disebut B (Basis), E (Emiter), C (Collector). Basis berfungsi sebagai base atau tempat berkumpulnya kumpulan aliran arus yang masuk ke transistor, Emiter dan Collector sebagai aliran arus masuk dan keluar.

Lambang Transistor BJT

Sudah jelas seperti gambar di atas bahwa transistor PNP memiliki simbol yang arah panahnya masuk dan sebaliknya untuk NPN arah panah dari emiter mengarah keluar.

Bentuk aliran arus pada sebuah transistor dapat dirumuskan dengan hukum KCL ( Kirchoff Current Law) Atau hukum Kirchoff I, yang dirumuskan sebagai berikut.

Ie = Ic + Ib  

Keterangan : 
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector
Ib = Arus Basis

Pada Transistor BJT nilai arus Ib relatif sangat kecil terhadap Ic, maka Ib ini dapat diabaikan. Sehingga persamaan diatas bisa berubah menjadi

Ie = Ic

Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector

Karakteristik input merupakan karakteristik dari tegangan base dan emitter (VBE) sebagai fungsi arus base (IB) dengan VCE dalam keadaan konstan. Karakteristik ini merupakan karakteristik dari junction emitter-base dengan forward bias atau sama dengan karakteristik diode pada forward bias. Pada BJT seluruh pembawa muatan akan melewati junction Base-Emittor menuju Collector maka arus pada basis menjadi jauh lebih kecil dari diode P-N dengan adanya faktor hfe. Penambahan nilai VCE megakibatkan arus IB akan berkurang. Arus IB akan mengalir jika tegangan VBE > 0,7 V

Karakteristik output merupakan karakteristik dengan tegangan emitter (VCE) sebagai fungsi arus kolektor (IC) terhadap arus base (IB) yang tetap seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Pada saat IB=0, arus IC yang mengalir adalah arus bocor ICB0 (pada umumnya diabaikan), sedangkan pada saat IB ≠ 0 untuk VCE kecil (<< 0,2 V), pembawa muatan di basis tidak efisien dan transistor dikatakan dalam keadaan saturasi dengan IB > IC / hfe . Pada saat VCE diperbesar IC pun naik hingga melewati level tegangan VCE saturasi (0,2 -1 V) hingga transistor bekerja dalam daerah aktif dengan IB = IC / hfe. Pada saat ini kondisi arus IC relatif konstan terhadap variasi tegangan VCE.

Gelombang input dan output transistor

        4). Op-amp

    Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi  dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai berikut : 

Rumus penguatan op-amp
    - Op-amp inverting

            Av = – ( Rf / Ri )

    - Op-amp non-inverting

            Av = ( Rf / Ri ) + 1

Gelombang input dan output op-amp

        5). Water Sensor

Water sensor adalah controller yang bisa mendeteksi volume air, tinggi air, serta kualitas air di dalam tangki, sungai, danau, dan sejenisnya dengan akurat dan mudah. Sensor ini merupakan perangkat yang bisa mematikan atau mengobarkan pompa air secara otomatis andai air mulai berakhir atau sudah nyaris penuh.

Tabel water temperature sensor

        6). 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.

Simbol di proteus

        7). Ground

  Suatu komponen listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah.

Simbol di proteus

        8). Power Supply

    Catu daya merupakan suatu Rangkaian yang paling penting bagi sistem elektronika. Power supply atau catu daya adalah suatu alat atau perangkat elektronik yang berfungsi untuk merubah arus AC menjadi arus DC untuk memberi daya suatu perangkat keras lainnya. Sumber AC yaitu sumber tegangan bolak-balik, sedangkan sumber tegangan DC merupakan sumber tegangan searah. Power supply/unit catu daya secara efektif harus mengisolasi rangkaian internal  dari  jaringan  utama,  dan  biasanya  harus  dilengkapi  dengan pembatas  arus  otomatis  atau  pemutus  bila  terjadi  beban  lebih  atau hubung  singkat.  Bila  pada  saat  terjadinya  kesalahan  catu  daya, tegangan  keluaran DC meningkat  di  atas  suatu  nilai  aman maksimum untuk rangkaian internal, maka daya secara otomatis harus diputuskan.

Simbol di proteus

10). Motor DC

    Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/directunidirectional.

Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.

                                                   

Simbol motor DC di proteus:

 

    11). Touch sensor

Sensor sentuh merupakan sebuah saklar yang cara penggunaanya dengan cara disentuh menggunakan jari. Ketika sensor ini disentuh maka sensor akan bernilai HIGH, karena tubuh manusia terdapat aliran listrik sehingga sensor ini dapat bekerja. Sensor ini dapat kita gunakan untuk menyalakan lampu, motor, membuka pintu dan masih banyak lainnya.  

                                                                                                                                        

        Dalam keadaan IDLE output yang dihasilkan adalah LOW (konsumsi daya sangat kecil) sedangkan saat ada jari yang menyentuh modul ini output yang dihasilkan adalah HIGH. Jika tidak ada aktifitas lebih dari 12 detik maka modul otomatis akan kembali ke mode IDLE (hemat daya).

        Modul dapat dipasang di belakang permukaan plastik, kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu, jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.

Ketika jari menyentuh bagian sensor, modul menghasilkan sinyal high.

a. Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V): 8mA

b. Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V): 4mA

c. Waktu respon (low power mode): max 220ms

1. Dalam keadaan normal, modul menghasilkan sinyal low (hemat daya).

d. Waktu respon (touch mode): max 60ms Cara kerja:

4. Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan

3. Jika tidak disentuh lagi selama 12 detik kembali ke mode hemat energi.

Kelebihan: - Konsumsi daya yang rendah

- Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional

- Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC

Rumus Tegangan sentuh maksimal  

𝐸𝑆 = 𝐼𝑘( 𝑅𝑘 + 1.5 𝜌𝑠)

Ket:    𝐼𝑘 = Arus fibrilasi

          𝑅𝑘 = Nilai tahanan pada badan manusia 

          𝜌𝑠 = Tahanan Jenis tanah 

    12). LED

    Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

simbol di proteus :

    

    

13) Sound Sensor

    Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.

Salah satu komponen yang termasuk dalam sensor ini adalah Microphone atau Mic. Mic adalah komponen eletronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik.

    Grafik respon

14) LM35

    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 elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, 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.

    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 hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5ºC pada suhu 25ºC 

Simbol LM35 di proteus :

Grafik respon

         

        15) Gerbang AND

 Gerbang AND ini memerlukan dua atau lebih input untuk menghasilkan satu output. Jika semua atau salah satu inputnya merupakan bilangan biner 0, maka outputnya akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner 1, maka outputnya akan menjadi 1.

    16) Gerbang XOR

Gerbang Ex-OR adalah kombinasi dari gerbang-gerbang logika yang komplek yang digunakan untuk membentuk rangkaian logika aritmatika, komparator dan rangkaian untuk mendeteksi error.

Gerbang logika Ex-OR disimbolkan seperti pada gambar berikut ini.

Dalam bentuk aljabar Boolean, logika Ex-OR dapat dituliskan seperti berikut ini.rumus exor :

Gerbang logika Ex-OR biasanya digunakan untuk membuat rangkaian operasi  aritmatika dan perhitungan khusus Adder dan Half-Adder. Gerbang logika Ex-OR dapat berfungsi sebagai “carry-bit” atau sebagai kontroller inverter, di mana salah satu input melewatkan data biner dan input lainnya berfungsi sebagai pemberi signal kontrol.

IC gerbang logika Ex-OR antara lain :

IC TTL seri 74LS86 Quad 2 input Ex-OR

 IC CMOS seri 4030 Quad 2 input EX-OR

    17) Pir Sensor

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 :

1. Fresnel Lens

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.

2. 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.

3. Pyroelectric Sensor

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. 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.

 *Grafik respon sensor PIR

1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan

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.

2. Respon terhadap suhu 

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.

            

            18) Lampu

    Sebuah Pilot lamp atau dalam bahasa indonesia lampu pilot merupakan sebuah lampu  LED  yang biasa digunakan sebagai lampu indikator dalam rangkaian sebuah alat atau mesin. Pilot lamp tersebut dapat bekerja sebagai mestinya jika dialiri daya daya AC sebesar 220 VAC dengan toleransi 110 –240 V AC. Warna yang dihasilkan Pilot lamp ini adalah lapu putih.

simbol lampu di proteus

         19). Kapasitor

    Kapasitor merupakan salah satu jenis elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan arus listrik selama batas waktu tertentu. Kapasitor juga bisa disebut dengan konduktor yang mempunyai salah satu sifat yang pasif dan banyak dipakai dalam membuat rangkaian elektronika dengan kapasitansinya yaitu Farad. Satuan Kapasitor tersebut diambil dari nama penemunya yaitu Michael Faraday (1791 – 1867) yang berasal dari Inggris.Tapi, Farad yaitu satuan yang sangat besar, jadi pada umumnya Kapasitor yang dipakai dalam peralatan Elektronika yaitu satuan Farad yang dikecilkan jadi pikoFarad, NanoFarad dan MicroFarad.

Konversi Satuan Farad, yaitu sebagai berikut:

1. 1 Farad = 1.000.000µF (mikro Farad)
2. 1µF = 1.000nF (nano Farad)
3. 1µF = 1.000.000pF (piko Farad)
4. 1nF = 1.000pF (piko Farad)

Rumus Kapasitor:

Q = C.V

Keterangan:

1. Q = Muatan dengan satuan Coloumb
2. C = Kapasitas dengan satuan Farad
3. V = Tegangan dengan satuan Volt

Rumus Kapasitor Rangkaian Paralel:

Ctotal = C1 + C2 + C3

Rumus Kapasitor Rangkaian Seri:

1/C Total = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3

Simbol kapasitor :

    20). Induktor

Induktor adalah Komponen elektronika yang terdiri dari susunan lilitan kawat yang membentuk sebuah kumparan.  Induktor memiliki satuan yaitu henry. Namun satuan henry terlalu besar, maka digunakan satuan yang lebih kecil yaitu mikrohenry(mH). Dimana 1 henry sama dengan 1000 milihenry(mH).  

ebuah Induktor jika diberikan arus listrik maka disekitar induktor tersebut akan timbul medan magnet. Medan magnet tersebut akan disimpan sementara dalam kumparan,sampai adanya perubahan arah Arus listrik. 

Ketika dalam sebuah induktor terjadi perubahan arah arus, maka medan magnet yang tersimpan pada induktor tersebut akan bertransformasi menjadi tegangan listrik. Semakin besar medan magnet yang dihasilkan sebuah induktor maka semakin besar pula potensi tegangan yang dihasilkan.  

Sebuah induktor dapat terdiri dari sebuah lilitan tunggal atau beberapa lilitan dalam satu inti. Jika induktor hanyalah sebuah kumparan tunggal, maka jika induktor tersebut dialiri arus maka setiap lilitan kumparan tersebut akan menginduksi kumparan yang lain sehingga menimbulkan medan magnet. Fenomena ini iistilahkan self induction atau induksi diri.

Nilai induktansi sebuah induktor dipengaruhi oleh 4 faktor yaitu :

• Jumlah lilitan, berbangding lurus dengan induktansinya.
• Diameter kawat Lilitan, berbanding lurus dengan induktansinya
• Permeabilitas Inti, yaitu bahan inti yang digunaka n seperti ferrit, besi maupun udara
• Panjang  lilitan induktor, semakin pendek maka induktansinya semakin tinggi.

Simbol Induktor :

4. Langkah Percobaan [kembali]

• Siapkan komponen-komponen yang diperlukan
• Letakkan komponen tersebut, seperti gambar rangkaian
• Rangkai komponen tersebut
• Jalankan simulasinya

5. Rangkaian Simulasi [kembali]

6. Prinsip Kerja [kembali]

    

    Saat memasuki kamar mandi, sensor PIR akan medeteksi orang dan akan berlogika 1. Sensor PIR akan menghasilkan tegangan sebesar +4.93 V dan arus akan mengalir menuju resistor R4 lalu ke kaki base transistor. Dikarenakan tegangan pada kaki base sebesar +1.83 V dimana cukup mengaktifkan transistor, maka arus akan mengalir dari power supply menuju kaki colector lalu ke kaki emiter lalu ke resistor R9 lalu ke ground. Adanya arus yang mengalir menyebabkan relay berpindah, sehingga lampu menyala.

    Saat air pada bak air kurang dari 90%, tegangan keluaran yang dihasilkan oleh water sensor kecil dari +4.47 V, yang diumpankan ke resistor R2 dan diumpankan ke kaki non inverting opamp. Dengan memakai detektor inverting dengan Vref sebesar +4.45, menggunakan rumus Vo = (Vi - Vref) Aol, dengan A0l sebesar 2.10^5 didapatkan tegangan sebesar -4.03 V. kemudian diumpankan ke resistor R12 lalu ke kaki base transistor. Dikarenakan tegangan pada kaki base sebesar -4.03 V dimana tidak cukup mengaktifkan Transistor, maka tidak ada arus akan mengalir dari power supply menuju kaki colector lalu ke kaki emiter lalu ke ground, sehingga relay tidak berpindah dan motor pompa air tetap aktif.

    Saat air pada bak air lebih dari 90%, tegangan keluaran yang dihasilkan oleh water sensor kecil dari +4.72 V, yang diumpankan ke resistor R2 dan diumpankan ke kaki non inverting opamp. Dengan memakai detektor inverting dengan Vref sebesar +4.45, menggunakan rumus Vo = (Vi - Vref) Aol, dengan Aol sebesar 2.10^5 didapatkan tegangan sebesar +3.98 V. kemudian diumpankan ke resistor R12 lalu ke kaki base transistor. Dikarenakan tegangan pada kaki base sebesar +0.75 V dimana cukup mengaktifkan Transistor, maka tidak ada arus akan mengalir dari power supply menuju kaki colector lalu ke kaki emiter lalu ke ground. Adanya arus yang mengalir menyebabkan relay berpindah, sehingga motor pompa tidak aktif.

    Ketika ingin memanaskan air mandi, touch sensor didinding akan mendeteksi sentuhan dan berlogika 1. Tegangan yang keluar sebesar +5 V dan arus akan mengalir ke rangkaian half adder yang terdiri atas gerbang XOR dan gerbang AND. input A dihubungkan ke touch sensor dan input B dihubungkan pada Lm35. berdasarkan tabel kebenaran berikut

maka saat touch berlogika 1 dan lm35 berlogika 0, bagian sum akan berlogika 1. bagian sum adalah output dari gerbang XOR, yang diumpankan ke resistor R1 lalu ke kaki base transistor. Dikarenakan tegangan pada kaki base sebesar +1.22 V dimana cukup mengaktifkan transistor, maka arus akan mengalir dari power supply menuju kaki colector lalu ke kaki emiter lalu ke ground. Adanya arus yang mengalir menyebabkan relay berpindah, sehingga pemanas akan aktif.

    Ketika air sudah panas, lm35 yang diletakkan pada bak akan mendeteksi suhu. Saat suhu besar dari 29 derajat celcius, lm35 akan menghasilkan tegangan sebesar lebih dari  +0.30 V yang kemudian dihubungkan ke kaki non inverting op amp, dimana dengan memakai detektor inverting dengan Vref sebesar +0.30 V, menggunakan rumus Vo = (Vi - Vref) Aol, dengan Aol sebesar 2.10^5 didapatkan tegangan sebesar +3.99 V dan diumpankan ke rangkaian half adder pada input B. Berdasarkan pada tabel kebenaran diatas, ketika input A dan B berlogika 1, maka bagian yang berlogika 1 adalah bagian carry. Bagian carry adalah output dari gerbang AND yang diumpankan ke resistor R3 lalu ke kaki base transistor. Dikarenakan tegangan pada kaki base sebesar +2.04 V dimana cukup mengaktifkan transistor, maka arus akan mengalir dari power supply menuju kaki colector lalu ke kaki emiter lalu ke resistor R13 lalu ke ground. Adanya arus yang mengalir menyebabkan relay berpindah, sehingga LED penanda air sudah panas akan hidup.

    

7. Video [kembali]   

a. video prinsip kerja

b. video rangkaian

8. Download File [kembali]

   

    Download HTML [klik]

    Download Video [klik]

    Download Video prinsip kerja [klik]

    Download File Rangkaian [klik]

    Download Datasheet Resistor [klik]

    Download Datasheet Transistor NPN [klik]

    Download Datasheet Opamp [klik]

    Download Datasheet Potensiometer [klik]

    Download Datasheet Dioda [klik]

    Download Datasheet LED [klik]

    Download Datasheet Relay [klik]

    Download Datasheet Motor DC [klik]

    Download Datasheet Baterai [klik]

    Download Datasheet 7408 (gerbang AND) [klik]

    Download datasheet XOR [klik]

    Download Datasheet Touch Sensor [klik]

    Download Datasheet Sound Sensor [klik]

    Download Datasheet LM35 [klik]

    Download Datasheet pir sensor [klik]

    Download Library sensor pir [klik] 

    Download Library Touch Sensor [klik]

    Download Library Sound Sensor [klik]