Aplikasi detektor non-inverting Vref +

 

TUGAS APLIKASI DETEKTOR NON-INVERTING V REF  +
(GORDEN OTOMATIS) 

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Download File 

 1.Tujuan [Kembali]

1. Untuk menyelesaikan tugas elektronika yg diberi oleh Bapak  Dr. Darwison, MT,
2. Mengetahui bagaimana aplikasi op-amp diterapkan untuk gorden  otomatis menggunakan sensor ldr dan sensor suara
3. Dapat mensimulasikannya didalam proteus

 2.Alat dan Bahan [Kembali]

Alat

Instrument

a. DC Voltmeter

DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

Generator

a. Power Supply

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.

b. Baterai

Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya atau.

Spesifikasi dan Pinout Baterai

• Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
• Output voltage: dc 1~35v
• Max. Input current: dc 14a
• Charging current: 0.1~10a
• Discharging current: 0.1~1.0a
• Balance current: 1.5a/cell max
• Max. Discharging power: 15w
• Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
• Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
• Ukuran: 126x115x49mm
• Berat: 460gr

Bahan

a. Resistor

spesifikasi :

Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan harga resistor adalah Ohm. ( 1 M: (mega ohm) = 1000 K: (kilo ohm) = 106 :  (ohm)). Kebanyakan rangkaian listrik menggunakan penghantar berupa kawat tembaga, karena tembaga adalah bahan penghantar yang baik. Akan tetapi , sejumlah sambungan pada rangkaian listrik memerlukan tahanan listrik yang lebih besar oleh sebab itu perlu menggunakan tahan atau resistor

b. Dioda

Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

Spesifikasi :

c. Transistor

Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.

Spesifikasi :

• Bi-Polar Transistor
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
• Continuous Collector current (IC) is 100mA
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
• Base Current(IB) is 5mA maximum

Konfigurasi Transistor

Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.  Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor  dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.
Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan  Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.
Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

d. Op-Amp

Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input). Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup. Umpan balik negatif ini akan menyebabkan penguatan atau gain menjadi berkurang dan menghasilkan penguatan yang dapat diukur serta dapat dikendalikan. Tujuan pengurangan Gain dari Op-Amp ini adalah untuk menghindari terjadinya Noise yang berlebihan dan juga untuk menghindari respon yang tidak diinginkan. Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan Vcc.

Konfigurasi UA741

Komponen Input

a. Sensor Ultraviolet (APDS – 9002)

Sensor yang mendeteksi adanya cahaya terang dan gelap.

Pin out

Spesifikasi

Grafik respon sensor

b. Sensor Piezzo

Mendeteksi Adanya perubahan tekanan dan percepatan.

Spesifikasi:

Working Voltage: 3.3V or 5V

Working Current: <1mA

Operating Temperature Range: -10 ~ + 70

Pin out

Grafik Respon Sensor

c. Sensor Kelembaban

Sensor yang dapat mengukur dua parameter lingkungan sekaligus, yakni suhu dan kelembaban udara (humidity). Dalam sensor ini terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negative Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu, sebuah sensor kelembaban tipe resisitif dan sebuah mikrokontroller 8-bit yang mengolah kedua sensor tersebut dan mengirim hasilnya ke pin output dengan format single-wire bi-directional (kabel tunggal dua arah).

Spesifikasi :

• Output analog
• Sensor kelembaban relatif
• Akurasi kelembaban: ± 3% rh.
• Pasokan 2,7 vdc sampai 5,5 vdc.
• Smd.tertutup, dengan / tanpa filter hidrofobik

Pin out

Grafik Respons Sensor

d. 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.

Pin out

e. POT-HG

spesifikasi:
Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :Penyapu atau disebut juga dengan Wiper,Element Resistif,Terminal

Komponen Output

a. LED 

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.

b. Motor

spefikasi motor 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).

Pin out

Grafik Respon:

d. Relay

Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.

Konfigurasi pin Relay 

dihubungkan ke 5V

GND dihubungkan ke GND

IN1/Data dihubungkan ke pin 2

Pin out

 3.Dasar Teori [Kembali]

 a. Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=I R).
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
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 kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)

Resistor di pasaran

b. POT-HG

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.

c. Dioda

Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.

 

Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.

2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.

3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.

4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.

5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali

Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan:

Keterangan:

Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

d. Transistor

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. 

Rumus :

Spesifikasi :

• Bi-Polar Transistor
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
• Continuous Collector current (IC) is 100mA
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
• Base Current(IB) is 5mA maximum

e. Op-Amp

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Rangkaian dasar Op Amp

f. Relay

Pengertian Relay dan Fungsinya – 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.

f. Motor

Pengertian Motor DC dan Prinsip Kerjanya – 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.

g. Sensor Ultraviolet (APDS – 9002)

Sensor yang mendeteksi adanya cahaya terang dan gelap. Sensor cahaya ultraviolet adalah sensor cahaya yang hanya merespon perubahan intensitas cahaya ultraviolet yang mengenainya. Sensor ini menerima input dalam bentuk intensitas cahaya ultraviolet dan menghasilkan output dalam bentuk perubahan besaran listrik.

h. Sensor Piezo

Mendeteksi Adanya perubahan tekanan dan percepatan. Ketika sebuah sensor piezo diberikan tekanan, maka bidang piezo akan menghasilkan gaya listrik sehingga akan menghasilkan tegangan listrik pada kedua bagian tersebut sesuai dengan besarnya tekanan yang diberikan. Hal ini terjadi karena adanya perubahan dimensi bahan sensor piezo.

i. Sensor Kelembaban

Sensor yang dapat mengukur dua parameter lingkungan sekaligus, yakni suhu dan kelembaban udara (humidity). Dalam sensor ini terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negative Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu, sebuah sensor kelembaban tipe resisitif dan sebuah mikrokontroller 8-bit yang mengolah kedua sensor tersebut dan mengirim hasilnya ke pin output dengan format single-wire bi-directional (kabel tunggal dua arah

 4.Percobaan [Kembali]

a. Prosedur Percobaan

• Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
• Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
• Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
• Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 
• Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian pada gorden otomatis bekerja

b. Rangkaian Simulasi

Prinsip Kerja :

Ketika cahaya matahari terdeteksi oleh sensor APDS yang berada di luar ruangan. maka sensor akan mengeluarkan tegangan yang nantinya akan dibandingkan dengan V ref sesuai prinsip detektor inverting Vref = +, kemudian Vout melewati transistor npn, dimana jika Vb-e > 0.6 V, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor yang membuat arus dari tegangan Vcc mengalir melewati relay menuju kaki kolektor kemudian keluar dari kaki emitor. Karena ada arus yang mengalir melalui kumparan relay maka switch relay akan bergeser dari bawah ke atas, hal ini membuat rangkaian tebuka menjadi rangkaian tertutup (loop) yang mengakibatkan motor menyala.

Prinsip Kerja :

Ketika tekanan angin kencang terdeteksi oleh sensor piezo yang berada di luar ruangan. maka sensor akan mengeluarkan tegangan yang nantinya akan dibandingkan dengan V ref sesuai prinsip detektor non inverting Vref = +, kemudian Vout diumpankan ke resistro melewati transistor npn, dimana jika Vb-e > 0.6 V, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor yang membuat arus dari tegangan Vcc mengalir melewati relay menuju kaki kolektor kemudian keluar dari kaki emitor. Karena ada arus yang mengalir melalui kumparan relay maka switch relay akan bergeser dari kanan ke kiri.

Ketika kelembaban tinggi terdeteksi oleh sensor HIH-5030 yang berada di luar ruangan. maka sensor akan mengeluarkan tegangan yang nantinya akan dibandingkan dengan V ref sesuai prinsip detektor non inverting Vref = +, kemudian Vout diumpankan ke resistro melewati transistor npn, dimana jika Vb-e > 0.6 V, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor yang membuat arus dari tegangan Vcc mengalir melewati relay menuju kaki kolektor kemudian keluar dari kaki emitor. Karena ada arus yang mengalir melalui kumparan relay maka switch relay akan bergeser dari kanan ke kiri.

Jika HIH 5030 > 55, piezo (tekanan angin tidak terdeteksi),  maka motor akan membuka jendela, sedangkan jika piezo (tekanan angin terdeteksi), maka motor akan menutup jendela

Jika HIH 5030 < 55, piezo (tekanan angin tidak terdeteksi),  maka motor akan menutup jendela, sedangkan jika piezo (tekanan angin terdeteksi), maka motor akan menutup jendela

C. Video

5. Download File [Kembali]

Simulasi Rangkaian [klik disini]

Video Rangkaian [klik disini]

Html [klik disini]

data sheet sensor apds 9002 [klik disini]

data sheet sensor piezo [klik disini]

data sheet sensor HIH-5030 [klik disini]

data sheet voltmeter [klik disini]

data sheet diode [klik disini]

data sheet pot-hg [klik disini]

data sheet LED [klik disini]

data sheet transistor [klik disini]

data sheet Op Amp [klik disini]

data sheet baterai [klik disini]

data sheet motor [klik disini]

data sheet resistor [klik disini]

data sheet relay [klik disini]