Tugas Besar

 [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1.TUJUAN

2.KOMPONEN

3.DASAR TEORI

4.PRINSIP KERJA

5.GAMBAR RANGKAIAN

6.VIDEO

7.DOWNLOAD FILE

1.TUJUAN <KEMBALI>

• untuk mengetahui apa fungsi dari transistor uni bipolar transistor bipolar dan op amp
• untuk mengetahui prinsip kerja transistor uni bipolar , transistor bipolar dan op amp

2.Alat dan Bahan <KEMBALI>

2.1 Alat

Voltmeter

DC Voltemeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mnegukur tegangan DC. 

Baterai

     Digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.

  Konfigurasi pin

     Spesifikasi

 

2.2 Bahan

mosfet IRF520 

 

gambar : bentuk dan simbol IRF520

konfigurasi  Pin

Pin Number	Pin Name	Description
1	Source	Arus mengalir keluar melalui Sumber
2	Gate	Mengontrol bias MOSFET
3	Drain	Arus mengalir masuk melalui Drain

    SPESIFIKASI :  

·         N-Channel Power MOSFET

·         Continuous Drain Current (ID): 9.2A

·         Drain to Source Breakdown Voltage: 100V

·         Drain Source Resistance (RDS) is 0.27 Ohms

·         Gate threshold voltage (VGS-th) is 4V (max)

·         Rise time and fall time is 30nS and 20nS

·         It is commonly used with Arduino, due to its low threshold voltage.

·         Available in To-220 package

Resistor 

Spesifikasi resistor yang digunakan:

a. Resistor 10 ohm

b. Resistor 220 ohm

c. Resistor 10k ohm

            Datasheet resistor

 

Sensor Phototransistor

Transistor NPN

Transistor NPN merupakan jenis transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor. Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching), stabilitasi tegangan, modulasi sinyal, dan lain lain. 

Spesifikasi

  

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. 

Konfigurasi Pin

 

 Datasheet Relay

 

Dioda

Dioda adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi panjar mundur).

Lampu

Lampu adalah sebuah piranti yang memproduksi cahaya.

OP AMP

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari 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.

 

Touch Sensor

Pir Sensor

3.Dasar Teori<KEMBALI>

   a. 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. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor 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 (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 gleang ketiga.

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

b. phototransistor

Phototransistors adalah perangkat photojunction mirip dengan transistor kecuali bahwa sinyal yang diperkuat adalah pasangan muatan yang dihasilkan oleh input optik. Seperti halnya transistor, phototransistors dapat memiliki gain tinggi. Fototransistor dapat dibuat pada silikon menggunakan junction p-dan n-type atau dapat menjadi heterostructures. Gambar 56.8 menunjukkan sketsa struktur phototransistor bipolar sederhana, yang pada dasarnya sama dengan transistor bipolar sederhana. Perbedaan utama adalah persimpangan basis-kolektor yang lebih besar, yang merupakan daerah peka cahaya. Hal ini menghasilkan kapasitansi junction yang lebih besar dan, meskipun perangkat memiliki gain, kapasitansi memberikan respon frekuensi phototransistors lebih rendah daripada dioda.



GAMBAR 56.8 Representasi skematik dari phototransistor bipolar sederhana.
Perhatikan bahwa phototransistor memiliki titik p-n yang besar
wilayah yang merupakan bagian fotosensitif dari perangkat
Menggunakan teknologi transistor film tipis (TFT) yang dikembangkan untuk display panel datar, array besar phototransistors dapat dibuat pada silikon amorphous untuk membentuk perangkat pencitraan yang dapat digunakan di tempat teknologi pencitraan lain seperti tabung vidicon atau bahkan film. Contohnya adalah detektor luas (ratusan sentimeter persegi) yang diselidiki untuk digunakan dalam radiografi medis dengan menggabungkan susunan TFT dengan layar fosfor radiografi [4] atau digabungkan ke film semikonduktor [5].

Struktur Phototransistor

Photo Transistor dirancang khusus untuk aplikasi pendeteksian cahaya sehingga memiliki Wilayah Basis dan Kolektor yang lebih besar dibanding dengan Transistor normal umumnya. Bahan Dasar Photo Transistor pada awalnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Silikon dan Germanium yang membentuk struktur Homo-junction. Namun seiring dengan perkembangannya, Photo Transistor saat ini lebih banyak menggunakan bahan semikonduktor seperti Galium Arsenide yang tergolong dalam kelompok Semikonduktor III-V sehingga membentuk struktur Hetero-junction yang memberikan efisiensi konversi lebih tinggi. Yang dimaksud dengan Hetero-junction atau Heterostructure adalah Struktur yang menggunakan bahan yang berbeda pada kedua sisi persimpangan PN.

Photo Transistor pada umumnya dikemas dalam bentuk transparan pada area dimana Photo Transistor tersebut menerima cahaya.

Bentuk dan Simbol Phototransistor

Photo Transistor pada umumnya dikemas dalam bentuk transparan pada area dimana Photo Transistor tersebut menerima cahaya.   Berikut ini adalah bentuk dan simbol Photo Transistor (Transistor Foto).

Prinsip Kerja Photo Transistor

Cara kerja Photo Transistor atau Transistor Foto hampir sama dengan Transistor normal pada umumnya, dimana arus pada Basis Transistor dikalikan untuk memberikan arus pada Kolektor. Namun khusus untuk Photo Transistor, arus Basis dikendalikan oleh jumlah cahaya atau inframerah yang diterimanya. Oleh karena itu, pada umumnya secara fisik Photo Transistor hanya memiliki dua kaki yaitu Kolektor dan Emitor sedangkan terminal Basisnya berbentuk lensa yang berfungsi sebagai sensor pendeteksi cahaya.

Pada prinsipnya, apabila Terminal Basis pada Photo Transistor menerima intensitas cahaya yang tinggi, maka arus yang mengalir dari Kolektor ke Emitor akan semakin besar. untuk lebih jelaskan, lihat di pembuaatan simulasi rangkaian sederhana dibawah.

Grafik respon sensor Phototransistor

                                contoh gambar grafik hubungan antara arus listrik dengan intensitas cahaya

c.pir sensor

   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. 

Gambar 4:sensor pir

Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.

 d. Transistor NPN

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor 2SC1162 bertipe NPN. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor  yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis  melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff  (saklar tertutup).

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.

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

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

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

     e. Relay

Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1. Electromagnet (Coil)

2. Armature

3. Switch Contact Point (Saklar)

4. Spring

 Gambar dari bagian-bagian relay  

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

- Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)

- Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

    f. Dioda 

Diode (diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Berikut ini adalah fungsi dari dioda antara lain:

·                     Untuk alat sensor panas, misalnya dalam amplifier.

·                     Sebagai sekering(saklar) atau pengaman.

·                     Untuk rangkaian clamper dapat memberikan tambahan partikel DC untuk sinyal AC.

·                     Untuk menstabilkan tegangan pada voltage regulator

·                     Untuk penyearah

·                     Untuk indikator

·                     Untuk alat menggandakan tegangan.

·                     Untuk alat sensor cahaya, biasanya menggunakan dioda photo. 

Simbol dioda adalah :

 

Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan:

 

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.

    g. Lampu 

Lampu Listrik adalah suatu perangkat yang dapat menghasilkan cahaya saat dialiri arus listrik. Arus listrik yang dimaksud ini dapat berasal tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik terpusat (Centrally Generated Electric Power) seperti PLN dan Genset ataupun tenaga listrik yang dihasilkan oleh Baterai dan Aki.

 

Jenis Jenis Lampu Listrik

 

Seiring dengan perkembangan Teknologi, Lampu Listrik juga telah mengalami berbagai perbaikan dan  kemajuan. Teknologi Lampu Listrik bukan saja Lampu Pijar yang ditemukan oleh Thomas Alva Edison saja namun sudah terdiri dari berbagai jenis dan Teknologi. Pada dasarnya, Lampu Listrik dapat dikategorikan dalam Tiga jenis yaitu Incandescent Lamp (Lampu Pijar), Gas-discharge Lamp (Lampu Lucutan Gas) dan Light Emitting Diode (Lampu LED).

 

Lampu Pijar (Incandescent Lamp)

 

Lampu Pijar atau disebut juga Incandescent Lamp adalah jenis lampu listrik yang menghasilkan cahaya dengan cara memanaskan Kawat Filamen di dalam bola kaca yang diisi dengan gas tertentu seperti  nitrogen, argon, kripton  atau hidrogen. Kita dapat menemukan Lampu Pijar dalam berbagai pilihan Tegangan listrik yaitu Tegangan listrik yang berkisar dari 1,5V hingga 300V.

 

Lampu Pijar yang dapat bekerja pada Arus DC maupun Arus AC ini banyak digunakan di Lampu Penerang Jalan, Lampu Rumah dan Kantor, Lampu Mobil, Lampu Flash dan juga Lampu Dekorasi.  Pada umumnya Lampu Pijar hanya dapat bertahan sekitar 1000 jam dan memerlukan Energi listrik yang lebih banyak dibandingkan dengan jenis-jenis lampu lainnya.

 

Lampu Lucutan Gas (Gas discharge Lamp)

 

Lampu lucutan gas menghasilkan cahaya dengan mengirimkan lucutan elektris melalui gas yang terionisasi, misalnya pada plasma. Sifat lucutan gas sangat tergantung pada frekuensi atau modulasi arus listriknya. Biasanya, lampu lampu ini menggunakan gas mulia (argon, neon, kripton, dan xenon) atau campuran dari gas-gas tersebut. Sebagian besar lampu-lampu ini juga mengandung bahan-bahan tambahan, seperti merkuri, natrium, dan/atau halida logam.

 

Lampu LED (Light Emitting Diode)

 

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

    h. OpAmp 

 Op-Amp adalah salah satu dari 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.

 Simbol 

Karakteristik IC OpAmp

· Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)

· Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)

· Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)

· Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)

· Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)

· Karakteristik tidak berubah dengan suhu 

Inverting Amplifier

Rumus:

NonInverting 

Rumus:

Komparator

Rumus:

Adder

Rumus:

Bentuk Gelombang

4.Simulasi Rangkaian <KEMBALI>

Prosedur Percobaan

1. Touch sensor

hubungkan touch sensor dengan r1 seri dengan r2. kemudian hubungkan dengan q1, lalu q1 hubungkan dengan dioda dan relay. Relay dan dioda juga dihubungkan dengan r3.

2. Pir sensor

hubungkan sensor dengan r4 lalu dengan q2. pasang volt meter sebelum dan sesudah r4. q2 dihubungkan dengan dioda dan relay. dioda dan relay dihubungkan dengan r5 yang pararel dengan r4.

3. UV

hubungkan sensor dengan u1.A, kemudian hubungkan dengan r6, q3, dioda, relay secara seri. rangkaian juga menggunakan rheostat dan ground.

4. Rain sensor

sensor dihubungkan dengan r9, r12 dan q4. lalu dihubungkan ke dioda dan relay. relay tersambung ke buzzer, motor, dan baterai.

Prinsip Kerja

Prinsip kerja Sensor UV

Ketika pada siang hari UV memiliki sedikit hambatan sehingga arus dar vcc menuju phototransistor mengalir ke kaki positif mengakibatkan terjadi perbedaan tegangan dari kaki minus mengakibatkan terjadinya keluaran output sebesar 8,90 volt menuju r6 paralel dengan r8 kaki gate dengan tegangan 4,48 volt mengakibatkan mosfet aktif. terjadi arus vcc ke kaki relay dari kaki rrelay diumpankan ke drain kaki - kaki source menuju ground dan relay switch dan mengakibatkan lampu mati dan ketika di malam hari pak hambatan yang ada di sensor UV tinggi sehingga tidak terjadi arus yang mengakibatkan relay swicth ke kanan dan lampu pun hidup

Prinsip kerja sensor sentuh

Ketika touch sensor mendeteksi adanya sentuhan dari seseorang akan mengakibatkan sensor berlogika 1, itu dan menghasilkan output 5 volt menuju resistor dan paralel juga dengan resistor. dari vcc menuju R3 kaki relay lalu diumpankan ke kaki drin menuju kaki source dan diumpankan ke ground sehingga relay switch ke kiri dan lampu pun menyala

Prinsip kerja pir sensor

ketika sensor mendeteksi adanya gerakan dari seseorang akan mengakibatkan sensor berlogika 1 mengakibatkan sensor mengeluarkan output 5 volt menuju R4 dan diparalelkan dengan R14 di kaki gate dengan tegangan 0,74 volt sehingga transistor aktif. dari power menuju R5 ke kaki relay menuju kaki drain diumpankan ke kaki source dan diumpankan lagi ke ground sehingga relay switch ke kiri dan mengakibatkan lampu menyala

 Prinsip kerja rain sensor

ketika sensor mendeteksi adanya gerakan dari seseorang akan mengakibatkan sensor berlogika 1 mengakibatkan sensor mengeluarkan output 5 volt menuju R9 dan diparalelkan dengan R12 di kaki gate dengan tegangan 0,74 volt sehingga transistor aktif. dari power menuju R13 ke kaki relay menuju kaki drain diumpankan ke kaki source dan diumpankan lagi ke ground sehingga relay switch ke kiri dan mengakibatkan motor aktif dan menutup gorden

5.Video <KEMBALI>

6.Link Download  <KEMBALI>

-File HTML [download]

-File Rangkaian [download]

-File Video [download]

-Datasheet Pir sensor [download] 

-Datasheet Op-Amp [download]

-Datasheet Transistor NPN [download]

-Datasheet Dioda [download]

 

-Datasheet Relay [download]

 

-Datasheet Motor [download]  

-Datasheet Lamp [download]

 

-Datasheet Baterai [download]

-File library Rain sensor [download]

-File library Touch sensor [download]

-File library PIR sensor [download]