Modul 1 Switch dan LED





KONTROL RUANGAN KAMAR

1. Pendahuluan [Kembali]


Dalam era perkembangan teknologi yang pesat, konsep ruangan pintar atau smart room telah menjadi bagian tak terpisahkan dari kehidupan sehari-hari. Smart room mencakup integrasi teknologi yang canggih untuk memberikan kenyamanan, efisiensi, dan keamanan kepada penghuninya. Salah satu elemen kunci dalam menciptakan smart room adalah penggunaan perangkat keras pintar seperti switch, LED, dan berbagai sensor yang dapat berinteraksi secara otomatis untuk memenuhi kebutuhan pengguna.

Penerapan switch dan LED dalam smart room menjadi fondasi yang esensial untuk mengendalikan berbagai perangkat dan memberikan informasi visual kepada penghuni. Dalam konteks ini, kita akan membahas bagaimana penerapan switch dan LED dapat dioptimalkan dalam sebuah aplikasi smart room yang menggunakan sensor PIR (Passive Infrared), sensor gas, dan sensor touch.

1. Sensor PIR untuk Membuka Pintu:
   Sensor PIR digunakan untuk mendeteksi gerakan manusia berdasarkan perubahan suhu yang dihasilkan oleh tubuh manusia. Dalam aplikasi smart room, sensor PIR dapat diintegrasikan dengan switch pintu cerdas. Ketika sensor mendeteksi gerakan, switch akan secara otomatis mengaktifkan mekanisme pembuka pintu. Hal ini tidak hanya memberikan kenyamanan tetapi juga meningkatkan keamanan dengan mengurangi kebutuhan untuk menyentuh langsung pintu.

2. Sensor Gas untuk Menghidupkan Kipas Sirkulasi Udara:
   Sensor gas menjadi komponen kunci dalam menjaga kebersihan udara di dalam ruangan. Ketika sensor gas mendeteksi tingkat gas yang melebihi ambang batas yang aman, switch kipas sirkulasi udara akan diaktifkan secara otomatis. Kipas ini akan membantu mengurangi kadar gas berbahaya dan menciptakan lingkungan yang lebih sehat bagi penghuni.

3. Sensor Touch untuk Menghidupkan Lampu:
   Sensor touch memungkinkan penghuni untuk mengendalikan pencahayaan dengan sentuhan ringan. Dalam aplikasi smart room, sensor touch dapat diintegrasikan dengan switch lampu, sehingga penghuni dapat dengan mudah menghidupkan atau mematikan lampu dengan menyentuh permukaan yang sesuai. Ini tidak hanya memberikan kenyamanan tetapi juga efisiensi energi karena lampu hanya aktif saat diperlukan.

Dengan menggabungkan semua elemen ini, aplikasi smart room menciptakan lingkungan yang responsif dan cerdas. Penerapan switch dan LED menjadi perantara yang efektif antara perangkat keras dan pengguna, sementara sensor-sensor cerdas menambahkan lapisan otomatisasi untuk memastikan pengalaman yang optimal dalam hal kenyamanan, keamanan, dan efisiensi energi. Dengan demikian, ruangan pintar tidak hanya menjadi cerminan teknologi modern tetapi juga menjadi bagian integral dari upaya menuju kehidupan yang lebih pintar dan berkelanjutan.

2. Tujuan [Kembali]
  1. Untuk menyelesaikan tugas mikrokontroler yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison, M.T.
  2. Mengetahui komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian pada modul 1 yang menggunakan switch sebagai inputan dan led sebagai output atau keluaran.
  3. Memahami dasar input dan output mikrokontroler.
3. Alat dan Bahan [Kembali]

Alat

a. Power Supply




b. Voltmeter

c. Baterai


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 :




b. LED



 Spesifikasi :

* Superior weather resistance

* 5mm Round Standard Directivity

* UV Resistant Eproxy

* Forward Current (IF): 30mA

* Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V

* Reverse Voltage: 5V

* Operating Temperature: -30℃ to +85℃

* Storage Temperature: -40℃ to +100℃

* Luminous Intensity: 20mcd

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.

c. Arduino Uno R3


Spesifikasi:

d. Jumper
e. Switch


Spesifikasi:

f. Sensor PIR


Spesifikasi :
ItemValue
Input VoltageDC 4.5V ~ 20V
Static Current<50uA
Output Signal0V / 3V (Output high when motion detected)
Sensing Range7 meters (120 degree cone)
Delay time8s ~ 200s (adjustable)
Operating Temperature-15℃ ~ +70℃
Dimensions24mm*32mm*25mm(Height with lens)
Weight6.6g




g. Touch Sensor
h. Gas Sensor


Spesifikasi 

  • Sensitivitas tinggi dengan area deteksi luas
  • Long life
  • Detection gas : LPG, i-butane, Propane, Methane, Alkohol, Hidrogen
  • Concentration : 200 - 5000 ppm (LPG dan Propane), 300 - 5000 ppm (Butane), 5000 - 20000 ppm (Methane), 300 - 5000 ppm (Hidrogen), 100 - 2000 ppm (Alkohol)
  • Circuit Voltage (Vc) : 5V
  • Heating Voltage (Vh)  : 1.4V-5V
  • Heating Time Th (High) : 60s
  • Heating Time Th (Low) : 90s
  • Load Resistence (RL) : Adjustable
  • Heater resistance (Rh) : 33 ohm
  • Heater Consumption : <800 mW
  • Sensing resistance : 3K ohm - 30K ohm (pada 1000 ppm iso Butane)
  • Preheat time : >24 jam

 i. Transistor NPN BC547

Spesifikasi :
Transistor Type : NPN
Voltage – Collector Emitter Breakdown (Max) : 45 V
Current- Collector (Ic) (Max) : 100mA
Power – Max : 625 mW
DC Current Gain (hFE) (Min) @ Ic, Vce : 110 @ 2mA, 5V
Vce Saturation (Max) @ Ib Ic : 300mV, @ 5mA, 100mA
Frequency – Transition : 300MHz
Current- Collector Cutoff (Max) : -
Mounting Type : Through Hole
Package / Case : TO-226-3, TO-92-3 (TO-226AA) Formed Leads
Packaging : Tape & Box (TB
Lead Free Status : Lead Free
RoHs Status : RoHs Compliant

j. Relay 



Spesifikasi :
  • Trigger Voltage (Voltage across coil) : 12V DC
  • Trigger Current (Nominal current) : 70mA
  • Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC
  • Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC
  • Compact 5-pin configuration with plastic moulding
  • Operating time: 10msec Release time: 5msec
  • Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)


k. Motor DC

 DC Motor Specifications
  • Standard 130 Type DC motor
  • Operating Voltage: 4.5V to 9V
  • Recommended/Rated Voltage: 6V
  • Current at No load: 70mA (max)
  • No-load Speed: 9000 rpm
  • Loaded current: 250mA (approx)
  • Rated Load: 10g*cm
  • Motor Size: 27.5mm x 20mm x 15mm
  • Weight: 17 grams

l. Dioda




Spesifikasi :
  • Package Type: Available in DO-41 & SMD Packages
  • Diode Type: Silicon Rectifier General Usage Diode
  • Max Repetitive Reverse Voltage is: 1000 Volts
  • Average Fwd Current: 1000mA
  • Non-repetitive Max Fwd Current: 30A
  • Max Power Dissipation is: 3W
  • Max Storage & Operating temperature Should Be: -55 to +175 Centigrade

m. Lampu


 n. Keypad 3x4
 Spesifikasi  :     
  • 12 tombol (dengan fungsi tergantung pada aplikasi).
  • Konfigurasi 4 baris (input scanning) dan 3 kolom (output scanning).
  • Kompatibel penuh dengan DT-51 Low Cost Series dan DT-AVR Low Cost Series. Mendukung DT-51 Minimum Systemver 3.0, DT-51 PetraFuz, DT-BASIC Series, dan sistem lain.
  • Dilengkapi dengan contoh program.
  • Dimensi : 9 cm (P) x 5,4 cm (L) x 1,8 cm (T)
  • Perlengkapan : 1 buah DT-I/O 3 x 4 Keypad Module
o. LCD 20X4







4. Dasar Teori [Kembali]

a. Arduino Uno 


Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifatopen-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware arduino memiliki prosesor Atmel AVR dan software arduino memiliki bahasa pemrograman C.Memori yang dimiliki oleh Arduino Uno sebagai berikut : Flash Memory sebesar 32KB, SRAM sebesar 2KB, dan EEPROM sebesar 1KB. Clock pada board Uno menggunakan XTAL dengan frekuensi 16 Mhz. Dari segi daya, Arduino Uno membutuhkan tegangan aktif kisaran 5 volt, sehingga Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB. Arduino Uno memiliki 28 kaki yang sering digunakan. Untuk Digital I/O terdiri dari 14 kaki, kaki 0 sampai kaki 13, dengan 6 kaki mampu memberikan output PWM (kaki 3,5,6,9,10,dan 11). Masing-masing dari 14 kaki digital di Uno beroperasi dengan tegangan maksimum 5 volt dan dapat memberikan atau menerima maksimum 40mA. Untuk Analog Input terdiri dari 6 kaki, yaitu kaki A0 sampai kaki A5. Kaki pin merupakan tempat input tegangan kepada Uno saat menggunakan sumber daya eksternal selain USB dan adaptor.

ATMega328 merupakan bagian mikrokontroler yang ada pada arduino R3 keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:
1. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
4. 32 x 8-bit register serba guna.
5. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
6. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
7. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.


b. Resistor



Resistor merupakan salah satu komponen yang digunakan dalam sebuah sirkuit atau rangkaian elektronik. Resistor berfungsi sebagai resistansi/ hambatan yang mampu mengatur atau mengendalikan tegangan dan arus listrik rangkaian. 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 :




c. Power Supply
Vcc berfungsi untuk memberikan tegangan kepada input, dimana disini diberikan kepada switch.

d. Switch


SPDT adalah singkatan dari Single Pole Double Throw. Switch jenis ini dapat menghubungkan dan memutuskan satu sambungan arus listrik pada dua arah sambungan.



Spesifikasi:

e. Jumper
Kabel jumper adalah suatu istilah kabel yang ber-diameter kecil yang di dalam dunia elektronika digunakan untuk menghubungkan dua titik atau lebih dan dapat juga untuk menghubungkan 2 komponen elektronika. Kabel jumper jenis ini digunakan untuk koneksi male to male pada kedua ujung kabelnya.

f. LED
LED merupakan singkatan dari Light Emitting Diode, merupakan salah satu perangkat semikonduktor yang mengeluarkan cahaya ketika arus listrik melewatinya, dan digunakan sebagai indikator keluaran (output). 

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.
g. Touch Sensor


1. Pengertian sensor sentuh
    Sensor sentuh pada dasarnya adalah saklar dengan berbagai macam variasi bentuknya, penggunaan sensor sentuh disini digunakan untuk menutup garasi.

2. Cara Kerja Sensor Sentuh :
    Cara kerja sensor sentuh adalah active low, karena rangkaian ini mengggunakan resistor, resistor pulp up dan pulp down, rangkaian pulp up berisfat active low mengeluarkan sinyal 1 kecuali saat saklar aktif, namun sebaliknya resistor pulp down akan akrif jika mengeluarkan sinyal 0 kecuali saat saklar tidak aktif.
Jika rangkaian mengeluarkan sinyal 1 saat tombol tidak ditekan, namun jika sungut tertekan maka sinyal output akan menjadi 0 karena dihubungkan dengan ground.

3. Jenis sensor sentuh 
    sensor sentuh pada dasarnya adalah saklar limit switch dan microswitch( saklar spdt) dengan berbagai macam bentuk variasinya, sensor sentuh biasanya digunakan yaitu transistor pulp up bersifat active low yang berarti rangkaian mengeluarkan sinyal 1 kecuali saklar aktif, saklar down yaitu bersifat kebalikan dari saklar pulp up yaitu bersifat active low yaitu rangkaian mengeluarkan sinyal 0 kecuali saat saklar aktif, nilai resistor pada pulp down bekisar antara 1-10kq

4. Grafik Respon Sensor Sentuh
Grafik respon:

h. Sensor PIR


PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia

Diagram sebsor PIR:



PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.

Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. 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. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yangterbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

Grafik Respon Pir terhadap suhu


Grafik sensor pir terhadap jarak, kecepatan,arah objek


i. Sensor Gas
        Sensor MQ-2 adalah sensor yang digunakann untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya. Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen, smoke.
Sensor Gas MQ2 adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gas yang mudah terbakar seperti LPG, propana, metana, karbon monoksida, hidrogen, dan beberapa gas lainnya. Prinsip kerja sensor ini didasarkan pada perubahan resistansi listrik dari elemen sensitif ketika terpapar gas yang diinginkan.
Sensor Gas MQ2 terdiri dari elemen sensitif yang terbuat dari bahan yang peka terhadap gas tertentu. Elemen sensitif ini biasanya terbuat dari bahan semikonduktor seperti SnO2 (timah dioksida). Ketika sensor terkena gas yang spesifik, gas-gas tersebut bereaksi dengan elemen sensitif dan mengubah resistansi listriknya.
Sensor Gas MQ2 juga memiliki komponen pemanas yang bertugas untuk memanaskan elemen sensitif. Pemanasan ini membantu dalam mendeteksi gas dengan lebih efektif dan meningkatkan responsivitas sensor terhadap gas yang diukur. Ketika elemen sensitif dipanaskan, ion-ion yang ada di dalamnya akan bergerak secara bebas, dan ketika gas yang spesifik masuk ke dalam sensor, reaksi kimia terjadi di permukaan elemen sensitif, mengubah jumlah elektron yang bergerak dan akhirnya mengubah resistansi listriknya.
Perubahan resistansi listrik diukur dan diinterpretasikan oleh sirkuit elektronik dalam sensor. Umumnya, sensor ini dilengkapi dengan komparator atau sirkuit pemrosesan lainnya yang membandingkan nilai resistansi dengan ambang batas tertentu. Jika resistansi melebihi ambang batas yang ditentukan, sensor mengeluarkan sinyal yang menandakan adanya keberadaan gas yang terdeteksi.
Penting untuk dicatat bahwa sensor Gas MQ2 hanya dapat mendeteksi gas-gas yang spesifik dan peka terhadap elemen sensitif yang digunakan. Setiap gas memiliki karakteristik reaktif yang berbeda terhadap elemen sensitif, oleh karena itu, sensor ini dirancang untuk mendeteksi gas tertentu dan tidak dapat mendeteksi semua jenis gas. Juga, sensor ini rentan terhadap gangguan dari gas-gas lain atau faktor lingkungan lainnya, seperti kelembaban atau suhu yang tinggi, yang dapat mempengaruhi akurasi deteksi gas.
 Sensor MQ2 memiliki symbol seperti gambar di bawah ini :
Gambar Simbol Sensor MQ2

Berikut ini adalah gambar grafik respon sensitifiras sensor MQ2

j. 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.



Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali.  Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet.  Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal.  Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik.  Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.

Fitur:

1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V

2. Arus pemicu 70mA

3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V

4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V

5. Switching maksimum

k. Motor DC




Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator)dan Brushes (kuas/sikat arang).

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti



Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.


l. Transistror BC547

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. 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. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini:
Simbol Transistor NPN BC547


Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:

Rumus dari Transitor adalah :

hFE = iC/iB

dimana, iC = perubahan arus kolektor 

iB = perubahan arus basis 

hFE = arus yang dicapai


Rumus dari Transitor adalah :

Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 Pemberian bias 
        Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias, yaitu: 
 1. Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 58. Karakteristik Output.


2.Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 60.


Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

Gelombang I/O Transistor
                    

m. Lampu

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.


n. Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.Dioda memiliki simbol sebagai berikut :
Gambar Simbol Dioda

Cara Kerja Dioda

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

A. Kondisi tanpa tegangan

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.

B. Kondisi tegangan positif (Forward-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.

C. Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

D. Rumus

rumus


o. Voltmeter

Volt meter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.


p. Baterai
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable). Baterai simbol seperti gambar di bawah ini:

Gambar Simbol Baterai

q. Keypad 3x4

Modul keypad 3x4 merupakan suatu modul keypad berukuran 3 kolom x 4 baris. Modul ini dapat difungsikan sebagai input dalam aplikasi seperti pengaman digital, absensi, pengendali kecepatan motor, robotik, dan sebagainya. Penggunaan keypad dilakukan dengan cara menjadikan tiga buah kolom sebagai output scanning dan empat buah baris sebagai input scanning.



Cara kerja rangkaian Keypad 3x4:

  1. Apabila Kolom 1 diberi logika ‘0’, kolom kedua dan kolom ketiga diberi logika ‘1’ maka program akan mengecek tombol 1, 4, 7, dan *, sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan.
  2. Apabila Kolom 2 diberi logika ‘0’, kolom pertama dan kolom ketiga diberi logika ‘1’ maka program akan mengecek tombol 2, 5, 8, dan 0, sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan.
  3. Apabila Kolom 3 diberi logika ‘0’, kolom pertama dan kolom kedua diberi logika ‘1’ maka program akan mengecek tombol 3, 6, 9, dan #, sehingga apabila salah satu baris berlogika '0' maka ada tombol yang ditekan. 
  4. Kemudian kembali ke semula, artinya program looping terus mendeteksi data kolom dan data baris, cara ini disebut scaning atau penyapuan keypad untuk mendapatkan saklar mana yang ditekan. (blog dari Furinkazen)

o. LCD
 LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah terdiri dari 16 karakter dan 2 baris, mempunyai 192 karakter tersimpan, terdapat karakter generator terprogram, dapat dialamati dengan mode 4 bit dan 8 bit, dilengkapi dengan back light.

        Proses inisialisasi pin arduino yang terhubung ke pin LCD RS, Enable, D4, D5, D6, dan D7, dilakukan dalam baris LiquidCrystal (2, 3, 4, 5, 6, 7), dimana LCD merupakan variabel yang dipanggil setiap kali intruksi terkait LCD akan digunakan. 

       Pada Proyek Akhir ini LCD dapat menampilkan karakternya dengan menggunakan library yang bernama LiquidCrystal. Berikut ada beberapa fungsifungsi dari library LCD: 
  1. begin() Untuk begin() digunakan dalam inisialisasi interface ke LCD dan mendefinisikan ukuran kolom dan baris LCD. Pemanggilan begin() harus dilakukan terlebih dahulu sebelum memanggil instruksi lain dalam library LCD. Untuk syntax penulisan instruksi begin() ialah sebagai berikut. lcd.begin(cols,rows) dengan lcd ialah nama variable, cols jumlah kolom LCD, dan rows jumlah baris LCD. 
  2. clear() Instruksi clear() digunakan untuk membersihkan pesan text. Sehingga tidak ada tulisan yang ditapilkan pada LCD.
  3. setCursor() 19 Instruksi ini digunakan untuk memposisikan cursor awal pesan text di LCD. Penulisan syntax setCursor() ialah sebagai berikut. lcd.setCursor(col,row) dengan lcd ialah nama variable, col kolom LCD, dan row baris LCD. 
  4. print() Sesuai dengan namanya, instruksi print() ini digunakan untuk mencetak, menampilkan pesan text di LCD. Penulisan syntax print() ialah sebagai berikut.lcd.print(data) dengan lcd ialah nama variable, data ialah pesan yang ingin ditampilkan.

5. Percobaan [Kembali]
a. Prosedur[Kembali]
1. Siapkan komponen yang diperlukan
2. Susunlah rangkaian sesuai dngan panduan
3. Inputkan codingan pada software arduino IDE
4. Running rangkaian 
b. Handware dan Diagram Blok [Kembali]



 



c. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja[Kembali] 





Prinsip Kerja:
Ketika gas sensor mendeteksi adanya asap di ruangan, maka gas sensor akan berlogika 1, sehingga menyebabkan motor berputar sebagai tanda bahwa kipas sirkulasi udara hidup. Ketika Toych sensor ditekan dimana akan menyebabkan touch sensor berlogika 1, sehingga menyebabkan motor berputar sebagai tanda gorden terbuka. Ketika sensor pir mendeteksi adanya objek di dekat lemari, maka sensor pir berlogika 1 yang mrenyebabkan motor berputar sebagai tanda bahwa lemari terbuka dan LED kuning menyala sebagai indikator. Ketika SW SPDT terhubung ke power supply yang menyebabkan berlogika HIGH, maka menyebabkan lampu  menyala.



c. Flowchart dan Listing Program[Kembali]

  •  Flowchart

  • Listing Program 

//Input

int sensT = 13;  // Pin input untuk sensor T

int sensP = 12;  // Pin input untuk sensor P

int sensG = 11;  // Pin input untuk sensor G

int sw = 10;     // Pin input untuk saklar

 

//Output

int IN1 = 3;     // Pin output untuk motor - IN1

int IN2 = 4;     // Pin output untuk motor - IN2

int EN1 = 5;     // Pin output untuk motor - EN1

 

int IN3 = 7;     // Pin output untuk motor - IN3

int IN4 = 8;     // Pin output untuk motor - IN4

int EN2 = 6;     // Pin output untuk motor - EN2

int go = 2;      // Pin output untuk menggerakkan sesuatu (mungkin sesuai dengan konteks)

int swo = 9;     // Pin output untuk saklar WO

 

void setup() {

  pinMode(sensT, INPUT);  // Mengatur pin sensT sebagai input

  pinMode(sensP, INPUT);  // Mengatur pin sensP sebagai input

  pinMode(sensG, INPUT);  // Mengatur pin sensG sebagai input

  pinMode(sw, INPUT);     // Mengatur pin sw sebagai input

 

  pinMode(IN1, OUTPUT);   // Mengatur pin IN1 sebagai output

  pinMode(IN2, OUTPUT);   // Mengatur pin IN2 sebagai output

  pinMode(EN1, OUTPUT);   // Mengatur pin EN1 sebagai output

 

  pinMode(EN2, OUTPUT);   // Mengatur pin EN2 sebagai output

  pinMode(IN3, OUTPUT);   // Mengatur pin IN3 sebagai output

  pinMode(IN4, OUTPUT);   // Mengatur pin IN4 sebagai output

  pinMode(go, OUTPUT);    // Mengatur pin go sebagai output

  pinMode(swo, OUTPUT);   // Mengatur pin swo sebagai output

 

  Serial.begin(9600);  // Memulai komunikasi serial dengan baudrate 9600

}

 

void loop() {

  int t = digitalRead(sensT);  // Membaca nilai digital dari sensor T

  int p = digitalRead(sensP);  // Membaca nilai digital dari sensor P

  int g = digitalRead(sensG);  // Membaca nilai digital dari sensor G

  int s = digitalRead(sw);     // Membaca nilai digital dari saklar

 

  if (t == HIGH) {

    digitalWrite(IN1, 200);   // Mengatur output motor - IN1 ke nilai 200

    digitalWrite(IN2, 0);     // Mengatur output motor - IN2 ke nilai 0

    digitalWrite(EN1, HIGH);  // Mengatur output motor - EN1 ke HIGH (aktif)

  } else {

    digitalWrite(IN1, 0);     // Mengatur output motor - IN1 ke nilai 0

    digitalWrite(IN2, 200);   // Mengatur output motor - IN2 ke nilai 200

    digitalWrite(EN1, LOW);   // Mengatur output motor - EN1 ke LOW (non-aktif)

  }

 

  if (p == HIGH) {

    digitalWrite(IN3, 200);   // Mengatur output motor - IN3 ke nilai 200

    digitalWrite(IN4, 0);     // Mengatur output motor - IN4 ke nilai 0

    digitalWrite(EN2, HIGH);  // Mengatur output motor - EN2 ke HIGH (aktif)

  } else {

    digitalWrite(IN3, 0);     // Mengatur output motor - IN3 ke nilai 0

    digitalWrite(IN4, 200);   // Mengatur output motor - IN4 ke nilai 200

    digitalWrite(EN2, LOW);   // Mengatur output motor - EN2 ke LOW (non-aktif)

  }

 

  if (g == HIGH) {

    digitalWrite(go, HIGH);   // Mengatur output go ke HIGH (aktif)

  } else {

    digitalWrite(go, LOW);    // Mengatur output go ke LOW (non-aktif)

  }

 

  if (s == HIGH) {

    digitalWrite(swo, HIGH);  // Mengatur output swo ke HIGH (aktif)

  } else {

    digitalWrite(swo, LOW);   // Mengatur output swo ke LOW (non-aktif)

  }

}

d. Video Simulasi[Kembali]


 




e. Download File[Kembali]






 

Modul 1 Switch dan LED Modul 1 Switch dan LED Reviewed by Andre Kurniawan on Desember 06, 2023 Rating: 5

Tidak ada komentar:

Langganan: Postingan ( Atom )
Diberdayakan oleh Blogger.