Tugas Besar Kontrol Wastafel

 

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Komponen

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Download File 

 1. Tujuan [kembali]

• Memahami karakteristik sensor PIR Infrared, Sensor IR, Proximity Sensor dan touch sensor
• Mensimulasikan rangkaian Kontrol Wastafel
• Memahami prinsip kerja Kontrol Wastafel

 2. Alat dan Komponen [kembali]

ALAT

• Instrument

DC VOLTMETER

Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan listrik dari dua titik potensial listrik.

• Generator

Generator DC

Baterai

    Di mulai dari pengertiannya. Baterai merupakan sebuah benda yang dapat atau bisa mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan oleh baterai tersebut sama seperti accumulator, yakni listrik searah dikatakan DC. Jumlah listrik yang dihasilkan tersebut tergantung dari seberapa besar baterai tersebut.

Baterai

Fungsi Baterai:
    Sangat beragam fungsi dari baterai dalam kehidupan sehari-hari namun memiliki intinya yang sama yakni sebagai sumber energi, karena hampir pada semua alat elektronik yang sifatnya mobile juga perlu baterai sebagai sumber energi. Sebut misalnya seperti HP, senter, power bank, drone, remote TV dan AC,  dan lain sebagainya. Semua alat-alat tersebut membutuhkan baterai agar bisa bekerja.

Spesifikasi :

Pinout : 

Grafik :

Komponen

1. RESISTOR

Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika.

Rumus hukum ohm (V=IR)    

2. DIODA

Fungsi Utama dari dioda adalah penyarah arus.

Spesifikasi :

3. TRANSISTOR

 Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide.

Transistor NPN

4.  OP AMP

   Op-Amp (Operational Amplifier) adalah salah satu bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal Listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi. Sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas.

Op-Amp

Spesifikasi : 

Pinout :

5. KOMPONEN INPUT

Sensor Ir Proximity

Sensor infrared yang dapat mendeteksi Halangan, warna dan juga gerakan

Grafik Sensor IR Proximity

Spesifikasi

• Catu daya: 3.3V
• Jarak deteksi: 10-20cm
• Active High Digital Output (+5V)
• Ambient Light & RGB Color Sensing
• Proximity Sensing
• Gesture Detection

Sensor Pir

    Sensor PIR atau Passive Infra Red adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu objek.

Grafik Sensor PIR

Grafik Sensor PIR

Konfigurasi

Gambar berikut menunjukkan bagian-bagian dari sensor PIR yang perlu untuk diketahui

Spesifikasi

1. Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berakhir. *
2. Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
3. Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
4. Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
5. DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (di rekomendasikan menggunakan input 5VDC).
6. Output Digital : Output digital sensor
7. Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
8. BISS0001 : IC Sensor PIR
9. Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

Sensor Infrared

Mendeteksi panas dan juga pergerakan

 Grafik responsi sensor :

Sensor Touch

Mendeteksi Sentuhan dan merubahnya menjadi energi listrik.

  Grafik responsi sensor :

Pinout :

SPESIFIKASI :

• Konsumsi daya yang rendah
• Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC
• Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional
• Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan
• Tegangan kerja : 2v s/d 5.5v (optimal 3V)
• Output high VOH : 0.8 VCC (typical)
• Output low VOL : 0.3 VCC (max)
• Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V) : 8 mA
• Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V) : 4 mA
• Waktu respon (low power mode): max 220 ms
• Waktu respon (touch mode): max 60 ms
• Ukuran: 24 mm x 24 mm x 7.2 m

      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.

6. KOMPONEN OUTPUT

LED

Komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju.

LED Red

Pinout

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.

RELAY

  Relay adalah komponen elektronika yang berupa sakelar atau switch elektrik yang dioperasikan   menggunakan listrik. Relay disebut sebagai komponen electromechanical karena terdiri dari dua bagian 

Spesifikasi

Konfigurasi Pin

MOTOR DC

       Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion).

Spesifikasi :

• Built-in gearbox
• Vsuplai : Dc 12V
• Arus : 2 A
• Speed : 400 rpm
• Torsi : 6.5 Kg.cm
• Ratio gear : 1:21
• Dimensi body : panjang 5 cm x diameter 2,5 cm
• Dimensi shaft : panjang 1 cm x diameter 4 mm
• Berat : 0,2 Kg

Pinout

Grafik respon

7. Komponen Lainnya :

        Ground

Penghantar Arus Listrik menuju tanah.

 3. Dasar Teori [kembali]]

1. 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”.

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. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama

  2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua

  3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga

  4. Masukkan jumlah nol dari warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan (10^n), merupakan              nilai toleransi dari resistor. 

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

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.

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.

Cara Mengukur Dioda dengan Multimeter Analog

1. Aturkan Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω) x1k atau x100
2. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Katoda (tanda gelang)
3. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Anoda.
4. Baca hasil Pengukuran di Display Multimeter
5. Jarum pada Display Multimeter harus bergerak ke kanan
6. Balikan Probe Merah ke Terminal Anoda dan Probe Hitam pada Terminal Katoda (tanda gelang).
7. Baca hasil Pengukuran di Display Multimeter
8. Jarum harus tidak bergerak.
   **Jika Jarum bergerak, maka Dioda tersebut berkemungkinan sudah rusak.

Rumus Dioda zener

Transistor

Transistor NPN
Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :

• sebagai Penyearah,
• sebagai Penguat tegangan dan daya,
• sebagai Stabilisasi tegangan,
• sebagai Mixer,
• sebagai Osilator
• sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)

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

Rumus lain transistor NPN:


 




Karakteristik I/O

Bentuk gelombang I/O

Struktur Dasar Transistor

Pada dasarnya, Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.

NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.

Berikut ini adalah gambar tipe Transistor berdasarkan Lapisan Semikonduktor yang membentuknya beserta simbol Transistor NPN dan PNP.

Simbol Transistor

PRINSIP KERJA TRANSISTOR

Prinsip kerja transistor PNP adalah arus mengalir dari emitor menuju kolektor. Dibandingkan NPN, pada PNP terjadi hal sebaliknya ketika arus mengalir pada kaki basis, maka transistor tidak bekerja. Arus akan mengalir apabila kaki basis diberi sambungan ke ground (-) hal ini akan menginduksi arus pada kaki emitor ke kolektor. Jika basis dihubungkan diberi tegangan maka arus basis harus lebih kecil dari arus yang mengalir dari emitor ke kolektor. Penggunaan transistor jenis ini mulai jarang digunakan. Dibanding dengan NPN, transistor jenis PNP mulai sulit ditemukan dipasaran. Transistor jenis PNP adalah transistor negatif dimana akan dapat bekerja mengalirkan arus listrik jika basis dialiri arus negative (-) dan mempunyai lapisan semikonduktor sebagai berikut :

• Pada Emitor          = Semikonduktor yang dipakai adalah negatif.
• Pada Basis             = Semikonduktor yang dipakai adalah positif.
• Pada Kolektor       = Semikonduktor yang dipakai adalah negative.

Prinsip kerja transistor NPN adalah arus mengalir dari kolektor menuju emitor. Jika basis dihubungkan diberi tegangan maka arus basis harus lebih kecil dari arus yang mengalir dari kolektor ke emitor. Untuk mengalirkan arus tersebut dibutuhkan sambungan ke sumber positif (+) pada kaki basis. Ketika basis diberi tegangan, hingga dititik saturasi, maka akan menginduksi arus dari kaki kolektor ke emitor. Dan transistor akan aktif jika arus yang melalui basis berkurang, maka arus yang mengalir pada kolektor ke emitor akan berkurang, hingga titik cutoff. Penurunan ini sangatlah cepat karena perbandingan penguatan yang terjadi antara basis dan kolektor melebihi 200 kali. Transistor jenis NPN adalah transistor positif dimana akan dapat bekerja mengalirkan arus listrik jika basis dialiri arus positf (+) dan mempunyai lapisan semikonduktor sebagai berikut :

•  Pada Emitor          = Semikonduktor yang dipakai adalah positif.
• Pada Basis             = Semikonduktor yang dipakai adalah negatif.
• Pada Kolektor       = Semikonduktor yang dipakai adalah positif

OP-AMP

Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya.

 Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. 

Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu; 

1. Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga. 

2. Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.

 3. Impedansi output sangat kecil (Zo <<). Impedansi output adalah sangat kecil sehingga tegangan output stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkan dengan Zo <<.

Simbol

1. Op Amp Sebagai Penguat Non Inverting

Penguat Non Inverting adalah suatu rangkaian penguat yang berfungsi menguatkaan sinyal dan hasil sinyal yang dikuatkan tetap sefasa dengan sinyal inputannya, hasil dari sinyal input dan output rangkaian non inverting dapat dilihat pada Gambar 1. Pada dasarnya penguat non inverting digunakan sebagai pengkondisi sinyal inputan sensor yang terlalu kecil sehingga dibutuhkan penguatan untuk diproses. intinya penguat non inverting ke balikkan dari penguat inverting.

Gambar 1 Rangkaian Penguat Non Inverting

Keterangan Gambar

Vin : Tegangan Masukan

Vout : Tegangan Keluaran

Rg : Resistansi ground 

Rf : Resistansi feedback

Gambar 2 Sinyal Input dan Output Penguat Non Inverting

Fungsi Penguat Non Inverting
Fungsi dari penguat non inverting kurang lebih sama dengan penguat inverting hanya saja polaritas output yang dihasilkan sama dengan sinyal inputnya. Keluaran sensor dan tranduser pada umumnya mempunyai tegangan yang sangat kecil hingga mikro volt, sehingga diperlukan penguat dengan impedansi masukan rendah.  Rangkaian penguat non inverting akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar

Rumus Op Amp Non Inverting

Gambar 3 Penjabaran Rangkaian Penguat Non Inverting untuk mempermudah penurunan rumus

Rumus mencari tegangan output yaitu:

Rumus mencari besar penguatannya yaitu sebagai berikut:

 

Op-amp sebagai voltage follower

Op-Amp Voltage Follower (atau dikenal juga sebagai Unity-gain Amplifier atau Buffer Amplifier) adalah rangkaian Op-Amp yang memiliki penguatan atau gain (A) tegangan sebesar 1x. Dengan kata lain, Op-Amp tidak memberikan amplifikasi ataupun atenuasi terhadap sinyal inputnya. Yang artinya keluaran dari Op-Amp sama dengan masukannya.

Rangkaian Op-Amp Voltage Follower.

Cara Kerja Rangkaian Op-Amp Voltage Follower.

A. Sensor Infrared Proximity

Simbol Ir Proximity Sensor

Infrared Proximity Sensor merupakan sensor inframerah yang dapat digunakan untuk pedeteksi halangan, pendeteksi warna (hitam atau putih) pendeteksi gerakan dll. Sensor infrared ini sangat rentan terhadap cahaya sekitar, penggunaan diluar ruangan bisa menambahkan penutup pada sensor untuk mengurangi cahaya yang masuk.

Grafik respon Sensor Jarak :

Cara Kerja 

Adapun penjelasan tentang cara kerja proximity adalah sebagai berikut:

• Untuk melakukan deteksi pergerakan objek di sekitarnya, ternyata sensor jarak memanfaatkan adanya radiasi elektromagnetik (medan elektromagnetik). Dimana sensor jarak tersebut juga mengatur interval nominal agar bisa melaporkan objek yang terdeteksi.
• Jadi, saat terdapat benda atau objek mendekati sensor maka akan tercipta sebuah sinyal. Benda atau objek tersebut bisa bersifat logam maupun non logam. Lalu kemudian signal tersebut akan dihubungkan dengan berbagai sistem otomatisasi.
• Sensor jarak terdiri dari device elektronik solid state yang tampilannya dalam kondisi terbungkus. Dengan keadaan terbungkus, maka akan melindungi perangkat tersebut dari getaran, korosif, ataupun cairan dan kimiawi yang berlebihan.
• Dalam proses kerjanya, sensor gerak ini dapat diandalkan. Selain nilai akuratnya yan tinggi, sensor tersebut juga dapat digunakan untuk mendeteksi benda-benda yang sangat kecil sekalipun.

B. Sensor Touch

Seperti namanya, Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

Cara Kerja dan Komponennya

Setelah memahami Pengertian Sensor Sentuh (Touch Sensor), selanjutnya layar sentuh bekerja dengan mengombinasikan beberapa komponen utama, yaitu sensor sentuh, driver perangkat lunak, dan pengendali.

Berikut adalah penjelasan lebih detail mengenai cara kerja dan komponen-komponen tersebut:

1. Sensor Sentuh

(Touch Sensor)

Sensor sentuh merupakan komponen utama pada layar sentuh yang berfungsi untuk mendeteksi sentuhan atau tekanan yang diberikan pada permukaan layar. Sensor ini biasanya terdiri dari beberapa teknologi, seperti resistive, kapasitif, inframerah, atau ultrasonik.

• Sensor resistive menggunakan lapisan pelindung yang terdiri dari dua lapisan tipis yang terpisah oleh ruang hampa udara. Ketika layar ditekan, dua lapisan ini bersentuhan dan mengubah aliran listrik yang membantu menentukan lokasi sentuhan.
• Sensor kapasitif bekerja dengan mendeteksi perubahan kapasitansi yang terjadi ketika benda yang memiliki muatan listrik (seperti jari) menyentuh permukaan layar. Perubahan kapasitansi ini diubah menjadi sinyal yang menunjukkan posisi sentuhan.
• Sensor inframerah dan ultrasonik menggunakan gelombang inframerah atau ultrasonik untuk mendeteksi sentuhan. Ketika objek mendekati layar, gelombang ini terhalang dan menyebabkan perubahan sinyal yang digunakan untuk menentukan lokasi sentuhan.

2. Driver Perangkat Lunak

Driver perangkat lunak merupakan perangkat lunak yang memungkinkan komunikasi antara layar sentuh dan komputer atau perangkat lainnya.

Driver ini menginterpretasikan sinyal yang diterima dari sensor sentuh dan menerjemahkannya menjadi perintah atau informasi yang dapat dipahami oleh sistem operasi (Operating System) dan aplikasi yang berjalan pada komputer.

Driver ini memastikan bahwa input dari layar sentuh dapat diakui dan digunakan dengan benar oleh perangkat yang terhubung.

3. Pengendali (Controller)

Pengendali atau controller merupakan komponen yang menghubungkan sensor sentuh dengan komputer atau perangkat lainnya.

Pengendali ini bertanggung jawab untuk mengumpulkan data dari sensor sentuh dan mengirimkannya ke driver perangkat lunak.

Pengendali juga memastikan koneksi yang tepat antara layar sentuh dan perangkat yang sedang digunakan, baik melalui kabel atau teknologi nirkabel.

Secara keseluruhan, komponen-komponen ini bekerja secara terkoordinasi untuk mengenali dan menangkap input sentuhan pada layar, menerjemahkannya menjadi perintah atau tindakan yang sesuai, dan mengirimkannya ke perangkat yang terhubung, sehingga pengguna dapat berinteraksi dengan antarmuka layar sentuh tersebut.

C. Sensor Infrared

(simbol)

Infra red (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier). Bentuk dan Konfigurasi Pin IR Detector Photomodules TSOP.


Konfigurasi pin infra red (IR) receiver atau penerima infra merah tipe TSOP adalah output (Out), Vs (VCC +5 volt DC), dan Ground (GND). Sensor penerima inframerah TSOP ( TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules ) memiliki fitur-fitur utama yaitu fotodiode dan penguat dalam satu chip, keluaran aktif rendah, konsumsi daya rendah, dan mendukung logika TTL dan CMOS. Detektor infra merah atau sensor inframerah jenis TSOP (TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules) adalah penerima inframerah yang telah dilengkapi filter frekuensi 30-56 kHz, sehingga penerima langsung mengubah frekuensi tersebut menjadi logika 0 dan 1. Jika detektor inframerah (TSOP) menerima frekuensi carrier tersebut, maka pin keluarannya akan berlogika 0. Sebaliknya, jika tidak menerima frekuensi carrier tersebut, maka keluaran detektor inframerah (TSOP) akan berlogika 1.

Dari grafik dapat disimpilkan bahwa semakin jauh jarak benda maka semakin kecil output nya, dan begitu juga sebaliknya.

Cara Kerja

Konsep dasar dari sensor IR yang digunakan untuk mendeteksi suatu benda adalah dengan cara mentrasmisikan sinyal infrared (IR trasmiter) kemudian sinyal inframerah ini dipantulkan oleh permukaan suatu objek dan sinyal diterima oleh penerima infrared

D. Sensor PIR

    Sensor PIR atau Passive Infra Red adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu objek. Sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah yang lain 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

Sensor PIR merupakan sensor yang dapat mendeteksi pergerakan, dalam hal ini sensor PIR banyak digunakan untuk mengetahui apakah ada pergerakan manusia dalam daerah yang mampu dijangkau oleh sensor PIR. Sensor ini memiliki ukuran yang kecil, murah, hanya membutuhkan daya yang kecil, dan mudah untuk digunakan. Oleh sebab itu, sensor ini banyak digunakan pada skala rumah maupun bisnis. Sensor PIR ini sendiri merupakan kependekan dari “Passive InfraRed” sensor.

Cara Kerja PIR

Pada umumnya sensor PIR dibuat dengan sebuah sensor pyroelectric sensor (seperti yang terlihat pada gambar di samping) yang dapat mendeteksi tingkat radiasi infrared. Segala sesuatu mengeluarkan radiasi dalam jumlah sedikit, tapi semakin panas benda/makhluk tersebut maka tingkat radiasi yang dikeluarkan akan semakin besar. Sensor ini dibagi menjadi dua bagian agar dapat mendeteksi pergerakan bukan rata-rata dari tingkat infrared. Dua bagian ini terhubung satu sama lain sehingga jika keduanya mendeteksi tingkat infrared yang sama maka kondisinya akan LOW namun jika kedua bagian ini mendeteksi tingkat infrared yang berbeda (terdapat pergerakan) maka akan memiliki output HIGH dan LOW secara bergantian.

Berikut grafik kinerja sensor PIR

•  Logicstate
  

Simbol

Logicstate yaitu pengertian logis, benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt. Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan.

Karena hanya dua status logika, logika 1 dan logika 0, yang dimungkinkan, teknik aljabar Boolean dapat digunakan untuk menganalisis rangkaian digital yang melibatkan sinyal biner. Istilah logika positif diterapkan ke sirkuit di mana logika 1 ditetapkan ke level tegangan yang lebih tinggi; Dalam rangkaian logika negatif, logika 1 ditunjukkan dengan level tegangan yang lebih rendah.

LED                                                    

       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.

Motor DC

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa motor terdiri atas 2 bagian utama yaitu stator dan motor. Pada stator terdapat lilitan (winding) atau magnet permanen, sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yang menyebabkan rotor dapat berputar. Arah gaya elektromagnet yang ditimbulkan akibat medan magnet yang dilalui oleh arus dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan.

          

Kaidah Tangan Kanan

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:

• Tegangan dinamo : meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan

• Arus medan : menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

 

Mekanisme Kerja Motor DC:

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama

Arus listrik dalam medan magnet akan menimbulkan gaya.

· Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapat gaya pada arah yang berlawanan.

· Pasangan gaya menghasilkan torsi untuk memutar kumparan.

· Motor- motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putar yang lebih seragam dari medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan

Beberapa kerugian penggunaan motor DC:

-Perawatan intensif karena brush atau sikat pada motor DC akan aus.

-Konversi arus AC menjadi arus DC menggunakan konverter memerlukan biaya yang mahal.

Keuntungan penggunaan motor DC:

-Kecepatannya mudah diatur.

Perhitungan pada motor DC :

Daya input      :           Pin= √3 Vrms Irms cosƟ

Daya output    :           Pout= Tout w

w = kecepatan sudut

Tout = torsi output

Efisiensi          :           η (%) = (Pout/Pin) x 100

 

    Mengapa terdapat efisiensi pada motor? Karena motor yang digunakan tidak dapat bersifat ideal, artinya pada motor ada kehilangan daya pada setiap prosesnya sehingga daya output akan bernilai lebih kecil daripada daya input. Kehilangan daya ini biasa disebut sebagai rugi-rugi daya dan dapat disebabkan karena mechanical (gesekan dan rotasi) serta electric (hambatan pada belitan).

Simbol motor listrik

Relay

    Relay adalah komponen elektronika berupa sakelar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas sakelar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak sakelar akan menutup. Pada saat arus hentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak sakelar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus / tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 A / AC 220 V) dengan memakai arus / tegangan yang kecil (misalnya 0.1 A / 12 Volt DC). 

Gambar Bentuk dan Simbol Relay

 

Fungsi-fungsi dan Aplikasi Relay

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan ke dalam peralatan Elektronika di antarannya adalah :

1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function).
2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function).
3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

 4. Percobaan [kembali]

a. Prosedur Percobaan 

1.  Buka aplikasi proteus

2.  Siapkan alat dan bahan pada library proteus, pada rangkaian ini yaitu berupa resistor, baterai, transistor NPN, DC voltmeter, relay, opamp, ground, motor DC, sensor PIR, touch sensor, sensor IR Proximity,Infrared  sensor dan motor.

3.   Rangkai setiap alat dan bahan agar membentuk rangkaian yang diinginkan.

4.   Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

5. Jalankan simulasi rangkaian untuk melihat apakah dihasilkan output yang diinginkan, yaitu apakah dapat mengaktifkan relay serta menghidupkan , dan motor.

b. Rangkaian Simulasi

1. Gambar Rangkaian

  2. Prinsip Kerja 

    (Lampu Cermin dengan Pir Sensor)

[PIR Sensor diletakkan di belakang Cermin]

    Dimulai dengan Pir sensor yang diletakkan dibelakang cermin dimana Pir sensor akan mendeteksi adanya manusia yang mendekat dan bekerjanya sensor pir akan ditandai dengan test Spin yang berlogika 1 sehingga menghasilkan tegangan output sebesar 5 volt, tegangan akan diumpankan menuju rangkaian OP Amp Voltage folllower dan akan terukur tegangan Sebesar 5V dimana diketahui rumus OP Amo Voltage follower adalah Av = Vo/Vi atau Vo = Vi.

    Tegangan akan diumpankan menuju resistor R2 ke rangkaian Fixed Bias dan terukur tegangan VBE sebesar 0.82 V dikarenakan nilai tegangan VBE > dari 0,7V artinya transistornya aktif , Tegangan VBE akan melalui titik base, lalju ke titik emittor dan menuju ke ground.

    Selanjutnya dari Tegangan Vcc akan mengalir arus melalui R12 menuju kaki base ke kaki emiiter dan menuju ke ground, arus juga akan mengalir melalui relay masuk ke kaki colector lalu mengalir ke kaki emitter dan menuju ke ground.

    Karna adanya arus yang mengalir melalui relay makan Switch akan berpindah dari kanan ke kiri dan mengaktifkan lampu pada cermin wastafel.

(Keran dengan IR Proximity Sensor)

[IR Proximity Sensor Diletakkan Di Leher Keran Air]

    Selanjutnya Keran dengan Ir Proximity Sensor (Sensor jarak), IR Proximity Sensor diletakkan di leher keran dimana Sensor akan mendeteksi adanya tangan manusia yang mendekat dan bekerjanya sensor jarak akan ditandai dengan test Spin yang berlogika 1, Arus dari sumber tegangan sebesar +7V mengalir menuju IR Proximit sensor dan melalui R4 sehingga menghasilkan Vo sebesar 2,45 volt, tegangan akan diumpankan menuju rangkaian Non Inverting AMP dan akan terukur tegangan Sebesar 4,9V Yang terukur bedasarkan rumus Vo = (Rf/Rin+1)Vin.

    Tegangan akan diumpankan menuju resistor R1 ke rangkaian Emiter stabilized bias dan terukur tegangan VBE sebesar 0.76 V dikarenakan nilai tegangan VBE > dari 0,7V artinya transistornya aktif , Tegangan VBE akan melalui titik base, lalju ke titik emittor dan menuju ke ground.

    Selanjutnya dari Tegangan Vcc akan mengalir arus melalui R11 menuju kaki base ke kaki emiiter dan menuju ke ground, arus juga akan mengalir melalui relay masuk ke kaki colector lalu mengalir ke kaki emitter dan menuju ke ground.

    Karna adanya arus yang mengalir melalui relay makan Switch akan berpindah dari kanan ke kiri dan mengaktifkan Keran wastafel .

(Sabun Dengan Touch Sensor)

[Touch Sensor Diletakkan Pada Wadah Sabun]

    Selanjutnya Sabun dengan Touch Sensor dimana Sensor akan mendeteksi adanya sentuhan pada wadah sabun dan bekerjanya touch sensor akan ditandai dengan test Spin yang berlogika 1, arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke Touch Sensor lalu mengalir ke R18 sehingga menghasilkan Vo sebesar 5 volt, tegangan akan diumpankan menuju rangkaian Non Inverting AMP dan akan terukur tegangan Sebesar 10V Yang terukur bedasarkan rumus Vo = (Rf/Rin+1)Vin.

    Tegangan akan diumpankan menuju resistor R23 ke rangkaian Emiter stabilized bias dan terukur tegangan VBE sebesar 0.8 V dikarenakan nilai tegangan VBE > dari 0,7V artinya transistornya aktif , Tegangan VBE akan melalui titik base, lalju ke titik emittor dan menuju ke ground.

    Selanjutnya dari Tegangan Vcc akan mengalir arus melalui R21 menuju kaki base ke kaki emiiter dan menuju ke ground, arus juga akan mengalir melalui relay masuk ke kaki colector lalu mengalir ke kaki emitter dan menuju ke ground.

    Karna adanya arus yang mengalir melalui relay makan Switch akan berpindah dari kanan ke kiri dan mengeluarkan Sabun.

(Hand Dryer Dengan Infrared Sensor)

[Infrared Sensor Diletakkan Pada Bagian Bawah Hand Dryer]

   Terakhir Hand dryer dengan Infrared Sensor dimana Sensor akan mendeteksi panas tangan manusia yang mendekat dan bekerjanya infrared sensor akan ditandai dengan test Spin yang berlogika 1 sehingga menghasilkan Vo sebesar 5 volt, tegangan akan diumpankan menuju rangkaian Non Inverting AMP dan akan terukur tegangan Sebesar 10V Yang terukur bedasarkan rumus Vo = (Rf/Rin+1)Vin.

    Tegangan akan diumpankan menuju resistor R16 ke rangkaian Fixed Bias dan terukur tegangan VBE sebesar 0.86 V dikarenakan nilai tegangan VBE > dari 0,7V artinya transistornya aktif , Tegangan VBE akan melalui titik base, lalju ke titik emittor dan menuju ke ground.

    Selanjutnya dari Tegangan Vcc akan mengalir arus melalui R14 menuju kaki base ke kaki emiiter dan menuju ke ground, arus juga akan mengalir melalui relay masuk ke kaki colector lalu mengalir ke kaki emitter dan menuju ke ground.

    Karna adanya arus yang mengalir melalui relay makan Switch akan berpindah dari kanan ke kiri dan akan menghidupkan hand dryer.

       

 c. Video [kembali]

Video Tugas Besar

 5. Download File [kembali]

• Download HTML Klik Disini
• Download Rangkaian Klik disini
• Download Video Klik Disini
• Download Library klik disini
• Link Datasheet Touch Sensor Klik Disini
• Link Data Sheet Op Amp Klik Disini
• Link Datasheet PIR Sensor Klik Disini
• Link Datasheet Infra Red Sensor Klik Disini
• Datasheet sensor Proximity Klik Disini
• Datasheet Baterai Klik Disini
• Datasheet relay Klik disini
• Datasheet Voltmeter Klik Disini
• Datasheet Motor DC Klik Disini
• Datasheet Transistor Klik Disini
• Datasheet Dioda Klik Disini
• Datasheet OP AMP 124 Klik Disini
• Datasheet Resistor Klik Disini

[menuju awal]