Dani Pramana Putra: Shading Greenhouse

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Simulasi Rangkaian

6. Video

7. Link Download

1.Tujuan

- memahami konsep dan prinsip kerja dari sensor mq 5 dan flame sensor

- untuk membuat rangkaian sederhana dari aplikasi kontrol keamanan pada mesin industri

2.Alat dan Bahan

Alat Yang Digunakan

a. Battery 12v

b. ground

Ground atau arde pada instalasi listrik berguna sebagai pencegah terjadinya kontak antara makhluk hidup dengan tegangan listrik yang terekspos akibat terjadi kegagalan isolasi.

a. Motor DC

b. Buzzer

c. Transistor jfet

d. Resistor

e. IC 7805

f. logicstate

g. Potensiometer

Berfungsi untuk mengatur tegangan dengan menaikan atau menurunkan resistansi.

h. OP-AMP

Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (No Connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol.

i Sensor PIR

Spesifikasi :

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

j. Sensor LDR

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini.

Konfigurasi pin:

Pin 1 : Electrical contact

Pin 2 : Electrical contact

Grafik Respon:

Spesifikasi:

Data Sheet LDR:

k. Sensor LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.

Karakteristik :

Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2.
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.

l. IC TTL 7408

IC TTL adalah IC yang banyak digunakan dalam rangkaian digital karena menggunakan sumber tegangan (VS) antara 4,75 Volt sampai 5,25 Volt. Komponen pembangun IC TTL(transistor-transistor logic) adalah sesuai dengan namanya IC ini berisi beberapa transistor yang digabungkan sehingga membentuk dua keadaan (ON/FF).

Gerbang-gerbang dasar sudah terkemas dalam sebuah IC (Integrated Circuit), untuk gerbang AND digunakan IC tipe 7408.

Pin Deskripsi IC 7408:

Pin 1: Pin 1 adalah input ke-1 untuk 1st AND Gate.

Pin 2: Pin 2 adalah input ke-2 dari 1st AND Gate.

Pin 3: Pin 3 terhubung ke output 1st AND Gate.

Pin 4: Pin 4 adalah input ke-1 dari Gerbang AND ke-2.

Pin 5: Pin 5 terhubung ke input ke-2 dari Gerbang AND ke-2.

Pin 6: Pin 6 terhubung ke terminal output Gerbang AND ke-2.

Pin 7: Pin 7 adalah pin ground, digunakan untuk menyediakan catu daya ke IC.

Pin 8: Ini adalah pin keluaran dari AND Gate ke-3.

Pin 9: Ini menyediakan pin input ke-2 untuk Gerbang ke-3.

Pin 10: Ini adalah pin input ke-1 dari gerbang AND ke-3

Pin 11: Output dari AND Gate ke-4.

Pin 12: Ini terhubung ke input ke-2 dari Gerbang ke-4.

Pin 13: Pin 13 terhubung ke input ke-1 dari Gerbang ke-4.

Pin 14: Ini adalah terminal Vcc dari IC, digunakan untuk menyediakan catu daya ke chip IC.

3.Dasar Teori

- Diode

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. 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.

b. kondisi 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.

c. kondisi 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.

- Potensiometer

Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :

· Penyapu atau disebut juga dengan Wiper

· Element Resistif

· Terminal

Jenis-jenis Potensiometer

1. Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.

2. Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.

3. Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.

Fungsi-fungsi Potensiometer

· Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.

· Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply

· Sebagai Pembagi Tegangan

· Aplikasi Switch TRIAC

· Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser

· Sebagai Pengendali Level Sinyal

- Encoder adalah kebalikan dari decoder, encoder 10 line (desimal) ke BCD 74147 adalah sebuah chip IC yang berfungsi untuk mengokdekan 10 line jalur input (desimal) menjadi data dalam bentuk BCD (Binary Coded decimal). IC encoder 74147 merupakan encoder data desimal menjadi data BCD dengan input aktif LOW dan output 4 bit BCD aktif LOW. Encoder desimal ke BCD ini sering kita perlukan pada saat perancangan suatu perangkat digital dan kita mengalami kekurangan port atau jalut untuk input saklarnya. IC encoder 74147 merupakan IC dalam keluarga TTL yang bekerja dengan tegangan sumber + 5 volt DC. Konfigurasi pin dan tabel kebenaran dari encoder TTL 10 line (desimal) ke BCD IC 74147 dapat dilihat pada gambar berikut. Konfigurasi Pin Dan Tabel Kebenaran Encoder 74147

Konfigurasi pin dan tabel kebenaran encoder 74147 diatas diambil dari datasheet IC 74147. IC 74147 memiliki 16 pin dengan kemasan IC DIP. Encoder IC 74147 memiliki 9 jalur input desimal 1 sampai 9 aktif LOW dan 4 jalur output BCD aktif LOW. Tegangan sumber untuk IC 74147 diberikan melalui pin Vcc (+5 volt DC) dan pin GND (ground). Input pada encoder IC 74147 ini di simbolkan dengan input 1 sampai 9 dan jalur output BCD 4 bit disimbolkan dengan Q0 sampai Q3. Pada tabel kebenaran encoder IC 74147 terdiri dari data jalur input 9 line (1 – 9) aktif LOW, 4 bit output (Q0, Q1, Q2, Q3) BCD aktif LOW dan nilai logika negatif BCD. Kode H (HIGH) mereprentasikan kondisi logika 1 (HIGH), L merepresentasikan logika 0 (LOW) dan kode X adalah don’t care yaitu tidak berpengaruh terhadap proses encoding data desimal ke BCD IC Encoder 74147.

- Sensor PIR

Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object.

Konfigurasi Pin :

Konfigurasi PIN

Spesifikasi :

1. Vin : DC 5V 9V.

2. Radius : 180 derajat.

3. Jarak deteksi : 5 7 meter.

4. Output : Digital TTL.

5. Memiliki setting sensitivitas.

6. Memiliki setting time delay.

7. Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm.

8. Berat : 10 gr.

Grafik Respon :

Grafik sensor pir terhadap jarak, kecepatan,arah objek

- Sensor LM35

Sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.

Prinsip Kerja LM35 :

Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control.

Sensor suhu LM35 mampu melakukan pengukuran suhu dari suhu -55ºC hingga +150ºC dengan toleransi kesalahan pengukuran ±0.5ºC.

Dilihat dari tipenya range suhu dapat dilihat sebagai berikut :

LM35, LM35A -> range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC.
LM35C, LM35CA -> range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
LM35D -> range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.

Kelebihan LM 35 :

Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

Kekurangan LM 35:

Membutuhkan tegangan untuk beroperasi.

Grafik akurasi LM35 terhadap suhu

- Sensor LDR

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenainya. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Nilai resistansi dari LDR bergantung pada intensitas cahaya. Semakin tinggi intensitas cahaya (siang hari) yang mengenainya, maka semakin kecil nilai resistansinya. Sebaliknya semakin rendah

intensitas cahaya (malam hari) yang mengenainya, maka semakin besar nilai resistansinya.

Secara umum, sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm saat intensitas cahaya rendah (malam hari) dan akan menurun menjadi 500 Ohm saat intensitas cahaya tinggi (siang hari).Umumnya sensor LDR digunakan pada rangkaian lampu otomatis pada rumah, taman, dan jalan raya.

Karakteristik sensor LDR

-Laju Recovery

Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai den-gan level cahaya 400 lux.

-Respon Spektral

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik.

Kurva antara intensitas cahaya dan resistansi:

karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :

1. Tegangan maksimum (DC): 150V

2. Konsumsi arus maksimum: 100mW

3. Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10O sampai 100KO

4. Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)

5. Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms

6. Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius

- Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Fungsi resistor yang bersifat resistif merupakan salah satu komponen kategori pasif dalam elektronika. Satuan resistansi resistor disebut Ohm yang dilambangkan dengan simbol Omega (𝛀). Hukum Ohm mengatakan bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya.

Rumus Hukum Ohm

Simbol Resistor

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)

-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.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
Electromagnet (Coil)
Armature
Switch Contact Point (Saklar)
Spring

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)

Sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :
Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

- 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. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).

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)

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.

- IC 7408

Kondisi Pengoperasian IC DM7408 :

Catu daya harus diberikan ke IC dari 4.5V DC hingga 5.25V DC
IC dapat mengidentifikasi sinyal sebagai sinyal tingkat tinggi jika tegangan sinyal di atas 2V
IC dapat mengidentifikasi sinyal sebagai sinyal level rendah jika tegangan sinyal di bawah 0,8V
IC harus dioperasikan di bawah celcius 70 derajat
IC menarik arus -1,6 mA.

Karakteristik:

IC DM7408 dapat memberikan arus 21 mA ketika sinyal output tinggi pada Tegangan Vcc maksimum.
IC dapat memberikan arus 33 mA ketika sinyal output rendah pada tegangan Vcc maksimum.
Ketika Vcc maksimum dan sinyal input 5.5V maka IC menarik arus 1 mA.
Ketika Vcc maksimum dan sinyal input 2.7V maka IC menarik 20 hingga 40 arus mikro-ampere.
Ketika Vcc maksimum dan sinyal input 0.4V maka IC menarik arus -1.6 mA.

- OP-AMP

spefikasi Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

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

Cara Kerja Operational Amplifier

Rumus :

A) IC OP AMP LM 741

Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC No Connection, dan dua pin offset null. Pin offset null 25 memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. IC LM741 berisi satu buah Op-Amp, terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih Op-Amp dalam suatu kemasan DIP. IC Op-Amp memiliki karakteristik yang sangat mirip dengan konsep Op-Amp ideal pada analisis rangkaian.

B) OP AMP LM324

Op-amp LM324 adalah IC dengan 14 pin yang memiliki 4 op-amp didalam dengan single-supply mulai dari 3 Volt sampai 32 Volt dan jika menggunakan supply simetris +/-16 Volt. IC op-amp LM324 banyak digunakan untuk ragam aplikasi selain rangkaian audio dikarenakan harganya sangat murah.

Beberapa fitur yang ditawarkan IC murah ini adalah proteksi output terhadap short circuit Low input Bias Current (100nA untuk tipe LM324A)

4.Percobaan

-Siapkan alat dan bahan

-letakkan alat dan bahannya di proteus

-sambungkan semua komponen

-simulasikan rangkaian yang sudah dibuat

5.Rangkaian simulasi