TUGAS BESAR

[menuju akhir]
 
"DISPENSER OTOMATIS"


1. Pendahuluan (kembali)

Perkembangan teknologi di bidang elektronika telah membuka peluang besar dalam menciptakan alat-alat otomatis yang mampu memberikan kemudahan dan efisiensi dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu bentuk implementasi dari pembelajaran elektronika dasar dan perancangan rangkaian elektronik adalah proyek dispenser otomatis, yaitu alat yang dapat mengeluarkan cairan secara otomatis tanpa memerlukan sentuhan fisik langsung dari pengguna.

Dalam proses perancangan dispenser otomatis, berbagai komponen dan sensor elektronika digunakan untuk mendeteksi kondisi lingkungan dan merespons secara tepat. Beberapa sensor yang umum digunakan dalam sistem ini antara lain sensor inframerah (IR) untuk mendeteksi keberadaan tangan, sensor NTC (Negative Temperature Coefficient) yang berguna untuk mendeteksi suhu panas dan dingin pada cairan, sensor PIR (Passive Infrared) yang dapat mendeteksi gerakan tubuh manusia, serta sensor water level untuk mengetahui ketinggian atau volume cairan di dalam tangki dispenser.

Sensor inframerah berperan penting sebagai "mata" dari sistem, di mana sensor ini dapat mendeteksi keberadaan tangan pengguna di bawah dispenser, kemudian mengirim sinyal ke mikrokontroler untuk mengaktifkan pompa. Sensor NTC digunakan untuk memantau suhu cairan, sehingga dispenser dapat mengatur mode air panas atau dingin jika diterapkan. Sensor PIR dapat dimanfaatkan untuk mendeteksi pergerakan manusia secara umum di area sekitar dispenser, misalnya untuk mengaktifkan sistem secara otomatis saat ada orang mendekat. Sementara itu, sensor water level berfungsi memberikan informasi tentang kondisi isi tangki, sehingga pengguna mengetahui kapan cairan harus diisi ulang.

Penerapan berbagai sensor ini dalam satu rangkaian sistem menunjukkan betapa luasnya cakupan ilmu elektronika dan pentingnya pemahaman mahasiswa terhadap kerja komponen dan alur logika kerja alat. Melalui proyek ini, mahasiswa tidak hanya belajar menyusun rangkaian elektronik secara fisik, tetapi juga mengembangkan logika pemrograman yang mampu menghubungkan semua sensor dan aktuator dalam satu sistem kerja otomatis.

Proyek dispenser otomatis ini menjadi sarana pembelajaran yang efektif untuk memahami interaksi antara komponen elektronika, mikrokontroler, dan perangkat lunak pemrograman dalam menciptakan solusi nyata yang higienis, efisien, dan adaptif terhadap kebutuhan pengguna.

2. Tujuan (kembali)

  1. Mengetahui dan memahami aplikasi rangkaian op amp pada sensor
  2. Memahami dan mengetahui prinsip kerja dispenser otomatis
  3. Mampu mengerti dam mebuat rangkaian pada dispenser otomatis

3. Alat dan Bahan (kembali)

ALAT

  1. Baterai

    Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang digunakan untuk memberi daya pada perangkat listrik (sumber energi listrik).
    1. 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


        2. DC voltmeter

      ampere meter analog
      Dc Voltmeter
          merupakan Merupakan alat untuk mengukur tegangan pada suatu circuit. Dalam menggunakannya kita memparalelkan voltmeter dengan rangkaian yang ingin diukur besar tegangannya. Jika tegangan berupa tegangan DC maka pengalinya di set pada bagian DC, dan jika AC maka diset pada bagian AC. Hasil pada layar akan dikali dengan pengalinya terlebih dahulu, maka akan muncul nilai tegangan pada rangkaian
       
      Spesifikasi:








      Pinout:













      3. Power supply/sumber tegangan DC

      Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi :
      Input voltage: 5V-12V
      Output voltage: 5V
      Output Current: MAX 3A
      Output power:15W
      conversion efficiency: 96%


      BAHAN


    • Resistor
                                       

        Resistor berfungsi untuk menghambat serta mengatur arus listrik dalam rangkaian, 
        Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.


        Spesifikasi

      • Kapasitor
    1. Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
      Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
      Cara menghitung nilai kapasitor :
      1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
      2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
      3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
      4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

      Daftar nilai toleransi kapasitor :
      B = 0.10pF
      C = 0.25pF
      D = 0.5pF
      E = 0.5%
      F = 1%
      G = 2%
      H = 3%
      J = 5%
      K = 10%
      M = 20%
      Z = + 80% dan -20%

      Spesifikasi

    • Potensiometer




    Potensiometer adalah resistor yang resistansinya dapat diatur sesuai kebutuhan, biasa desebut sebagai tahanan geser.


      Spesifikasi:


    1. Operational Amplifier IC LM741



         Op-amp adalah satu dari 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. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

      Konfigurasi PIN LM741

      Spesifikasi: rendah
    •         Transistor

    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. 

    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
    .
    •            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).



    S
    pesifikasi tipe relay: 5VDC-SL-C
    Tegangan coil: DC 5V
    Struktur: Sealed type
    Sensitivitas coil: 0.36W
    Tahanan coil: 60-70 ohm
    Kapasitas contact: 10A/250VAC, 10A/125VAC, 10A/30VDC, 10A/28VDC
    Ukuran: 196154155 mm
    Jumlah pin: 5

    Konfigurasi Pin


     

    •             Dioda
                Dioda fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
      


    •             LED


                LED berfungsi sebagai indikator air telah penuh dan suhu telah sesuai.


    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.

    •              Sensor Infrared
                    Berfungsi untuk mendeteksi benda yang berada didekatnya.

    • Bekerja pada tegagan: 3.3V to 5VDC
    • bekerja pada arus: ≥ 20mA
    • beroperasi pada suhu: -10°C  to +50°C
    • jarak pendeteksi: 2 to 40cm
    • IO Interface: 4-pin (EN / +V / S / GND)
    • sinyal keluaran: TTL level
      • bersinyal rendah jika ada penghalang
      • versinyal tinggi jika tidak ada penghalang
    • Adjustment: two single-turn variable resistors
    • Effective angle: ±35°
    • ukuran: 28mm × 23mm
    • Berat: 9g

    • Saklar

                Berfungsi sebagai switch dalam rangkaian.
    •  Push button
     
                  Berfungsi sebagai pemutus dan penyambung arus listrik dalam rangkaian.
    Pinout


                








    •  Ground


    Untuk Keselamatan, fungsi grounding pertama yaitu sebagai penghantar arus listrik ke bumi atau tanah saat terjadi kebocoran listrik sehingga tidak sampai menimbulkan bahaya.

    •             NTC

                Berfungsi sebagai penghitung suhu sehingga mempengaruhi resistansinya.
      Resistance at 25 degrees C: 10K +- 1% 
      B-value (material constant) = 3950+- 1% 
      Dissipation factor (loss-rate of energy of a mode of oscillation) δ th = (in air)approx.7.5mW/K 
      Thermal cooling time constant <= (in air) 20 seconds 
      Thermistor temperature range -55 °C to 125 °C


    •   Buzzer
                Berfungsi sebagai indikator yang hidup jika air pada galon habis.
    • Rated Voltage: 6V DC
    • Operating Voltage: 4-8V DC
    • Rated current: <30mA
    • Sound Type: Continuous Beep
    • Resonant Frequency: ~2300 Hz 
    • Small and neat sealed package
    • Breadboard and Perf board friendly
                
    •  Sensor air
                
                    perangkat water level yang sanggup mengukur level air, tekanan mutlak, tekanan barometrik, suhu dan ketinggan air bersama akurasi tinggi

     Spesifikasi Water Sensor

                1.      Tegangan kerja: 5V

                1.      Bekerja Saat Ini: <20ma

                2.      Antarmuka: Analog

                3.      Lebar deteksi: 40mm × 16mm

                4.      Suhu Kerja: 10  ~ 30 

                5.      Berat: 3g

                6.      Ukuran: 65mm × 20mm × 8mm

                7.      Antarmuka yang kompatibel dengan Arduino

                8.      Konsumsi daya rendah

                9.      Sensitivitas tinggi

                10.  Sinyal tegangan keluaran: 0 ~ 4.2V


    B. Konfigurasi pin
    . S = Signal Input
    . + = VCC
    . - = GND

    •      Induktor 



    Induktor juga merupakan komponen Elektronika Pasif yang sering ditemukan dalam Rangkaian Elektronika, terutama pada rangkaian yang berkaitan dengan Frekuensi Radio. Induktor atau dikenal juga dengan Coil adalah Komponen Elektronika Pasif yang terdiri dari susunan lilitan Kawat yang membentuk sebuah Kumparan


    •  Motor/Generator pendingin dan generator pemanas
     









    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.
    Spesifikasi

    Pinout

    Grafik Respons:














    4. Dasar Teori (kembali)

    A. Resistor

    Cara menghitung nilai resistor:
    Tabel warna

    Contoh :
    Gelang ke 1 : Coklat = 1
    Gelang ke 2 : Hitam = 0
    Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
    Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%
    Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

    B. Transistor


    Selain digunakan sebagai penguat, 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.

    C. Sensor inframerah/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).

    Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan infra merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima.

     

    D.  Water Level Sensor
                Water level sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi dan memantau ketinggian air dalam suatu wadah atau tangki secara elektronik. Sensor ini mengubah tingkat air menjadi sinyal digital yang dapat dibaca oleh sistem elektronik. Sensor ini merupakan perangkat yang bisa mematikan atau mengobarkan pompa air secara otomatis andai air mulai berakhir atau sudah nyaris penuh.









    e. 


    f. Penguat Non-inverting (Op Amp)
    Rangkaian untuk penguat non-inverting adalah seperti yang ditunjukkan gambar (3).


    Penguat tersebut dinamakan penguat non-inverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan non-inverting dari Op Amp. Tidak seperti penguat inverting, sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal masukannya. Seperti pada rangkaian penguat inverting syarat ideal sebuah penguat adalah tegangan masukan sama dengan 0 dan impedansi masukan tak terhingga. sehingga dari rangkaian tersebut dapat diperoleh rumus penguat adalah sebagai berikut :



    Substitusi persamaan (5) dan (6) ke persamaan (1) sehingga diperoleh
    Rangkaian penguat inverting maupun non-inverting biasanya menggunakan IC Op-Amp 741.

    G. Cara kerja peltier 
        jika peltier disambungkan ke arus DC , lempengan pertama akan menyerap panas, dan lempengan kedua akan mengeluarkan panas. Lempengan yang menyerap panas akan memberikan efek pendinginan atau pembekuan. Sedangkan lempengan di baliknya akan menghasilkan panas. 

    Lempengan yang mengahasikan efek pendinginan atau pembekuan, berada di bagian yang bertuliskan kode angka peltier. Sedangkan lempengan di baliknya yang berfungsi untuk membuang panas, berada di baliknya, biasanya di sambungkan dengan heatsink dengan tambahan thermal paste.

    H. Dioda

    Spesifikasi

    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.

    I. Transistor
    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.


    J. OP-amp
    Detektor non inverting
    Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vberupa
    gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti

    Gambar Rangkaian detektor non inverting
    Dengan menggunakan persamaan (1) maka V= Vdan +Vref = Vsehingga
    bentuk gelombang tegangan output V




    Dengan V> 0 maka V= +Vsat dan sebaliknya bila V< 0 maka V= -Vsat.



    Inverting Amplifier





    Rumus:





    NonInverting





    Rumus:





    Komparator





    Rumus:





    Adder





    Rumus:





    Bentuk Gelombang



    K. Pir Sensor

    Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.



    Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (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 terdiri dari beberapa bagian yaitu :

    1. Fresnel Lens

    Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.

    2. IR Filter

    IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.

    3. Pyroelectric Sensor

    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. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

     *Grafik respon sensor PIR

    1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan



    Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.

    2. Respon terhadap suhu 


    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.

     L.  Sensor Suhu LM35

                Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.



    Gambar 3.1. LM35

    Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan ke sensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC.

    Karakteristik Sensor LM35 :
    • 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 º.
    • 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.
    • Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
    • Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

        Keistimewaan dari IC LM 35 :
    • Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
    • Lineritas +10 mV/ º C.
    • Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
    • Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
    • Range +2 º C – 150 º C.
    • Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
    • Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu

        Grafik Respon Sensor LM35

    Jika dilihat pada grafik, ketika suhu semakin meningkat maka tegangan yang dihasilkan pun semakin besar, dimana setiap perubahan 1º C akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV

     M. Sensor Magnet

            Sensor magnetic reed switch adalah perangkat elektronik yang menggunakan medan magnet untuk mengoperasikan sakelar di dalamnya. Sensor ini terdiri dari dua bilah logam feromagnetik yang terletak di dalam kapsul kaca hampa udara atau berisi gas inert. Dalam kondisi normal, bilah logam tersebut terpisah sehingga sirkuit listrik terbuka dan tidak ada aliran listrik. Ketika medan magnet didekatkan, bilah logam menjadi magnetik dan saling tertarik hingga bersentuhan, menutup sirkuit dan memungkinkan aliran listrik. Sensor magnetic reed switch banyak digunakan dalam aplikasi keamanan, otomasi industri, perangkat elektronik konsumen, dan transportasi karena kesederhanaan, keandalan, dan efisiensi energinya. 

    Grafik Respon : 



    5. 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 LED atau Motor akan hidup yang berarti rangkaian bekerja

    GAMBAR RANGKAIAN DISPENSER OTOMATIS


    B.Prinsip kerja rangkaian 
    1. Sensor Magnet
    Gambar rangkaian pada pintu galon

    Prinsip kerja:
       Prinsip kerja rangkaian ini adalah ketika pintu dispenser ditutup, sebuah magnet yang dipasang pada pintu akan mendekati sensor magnet yang terletak di bingkai dispenser. Sensor magnet ini berfungsi sebagai saklar yang aktif saat mendeteksi medan magnet. Saat medan magnet terdeteksi, sensor magnet akan mengalirkan arus listrik ke input dari op-amp (operational amplifier) yang dikonfigurasi sebagai voltage follower.
                Konfigurasi voltage follower pada op-amp digunakan untuk memastikan bahwa sinyal keluaran yang dihasilkan memiliki impedansi rendah dan mampu menggerakkan beban lebih berat tanpa distorsi atau penurunan tegangan yang signifikan. Sinyal dari sensor magnet ini kemudian diperkuat oleh op-amp dan diteruskan ke relay.
                Relay adalah saklar elektromekanis yang dikendalikan oleh sinyal listrik. Saat menerima sinyal dari op-amp, relay akan aktif dan menutup sirkuit listrik yang terhubung ke perangkat lain, seperti pompa air atau pemanas air dalam dispenser. Dengan cara ini, ketika pintu dispenser tertutup dan magnet terdeteksi, sensor magnet mengirimkan sinyal ke op-amp, yang kemudian menyalakan relay dan mengaktifkan perangkat yang terhubung seperti  pompa air.

    B. Sensor ketinggian air
    Gambar ragkaian penampungan air

    Prinsip Kerja:
                    Prinsip kerja rangkaian ini adalah saat bak penampungan air dalam dispenser terisi penuh, water level sensor digital akan mendeteksi ketinggian air yang mencapai batas maksimum. Sensor ini akan mengirimkan sinyal listrik ke op-amp detektor inverting. Op-amp ini berfungsi untuk mengubah sinyal dari water level sensor menjadi sinyal yang lebih kuat atau lebih sesuai untuk mengendalikan relay. 
                    Ketika op-amp menerima sinyal dari sensor yang menunjukkan bahwa bak penampungan air telah penuh, op-amp akan membalikkan sinyal tersebut (inverting) sehingga outputnya menjadi berlawanan dengan inputnya. Hal ini mengakibatkan relay yang terhubung dengan op-amp akan dimatikan. Pemutusan relay ini mematikan aliran air dari sumber ke bak penampungan, mencegah overflow atau tumpahan air.

                    Dengan prinsip ini, rangkaian dispenser dapat secara otomatis mengatur pengisian air ke dalam bak penampungan, mengoptimalkan penggunaan air tanpa risiko kebocoran atau tumpahan yang berlebihan.

    C. Sensor Suhu Dingin
    Gambar rangkaian pendingin air

    Prinsip Kerja:
    Prinsip kerja rangkaian ini adalah sensor suhu LM35 digunakan untuk mendeteksi suhu air dalam dispenser. Ketika suhu air mencapai atau kurang dari 100 derajat Celsius, sensor suhu menghasilkan sinyal tegangan analog. Sinyal ini kemudian diteruskan ke op-amp detektor inverting, yang berfungsi sebagai pengubah sinyal analog menjadi arus yang menghidupkan relay. Relay yang diaktifkan oleh op-amp detektor inverting akan mengatur aliran listrik ke komponen elektronik dalam dispenser, seperti pompa air atau elemen pemanas, sesuai dengan kebutuhan untuk menjaga suhu air dalam dispenser tetap stabil dan aman untuk digunakan.

    D. Sensor Suhu Panas
    Gambar rangkaian pemanas air
    Prinsip Kerja:
    Prinsip kerja rangkaian ini adalah sensor suhu LM35 digunakan untuk mendeteksi suhu air dalam dispenser. Ketika suhu air mencapai atau kurang dari 100 derajat Celsius, sensor suhu menghasilkan sinyal tegangan analog. Sinyal ini kemudian diteruskan ke op-amp detektor inverting, yang berfungsi sebagai pengubah sinyal analog menjadi arus yang menghidupkan relay. Relay yang diaktifkan oleh op-amp detektor inverting akan mengatur aliran listrik ke komponen elektronik dalam dispenser, seperti pompa air atau elemen pemanas, sesuai dengan kebutuhan untuk menjaga suhu air dalam dispenser tetap stabil dan aman untuk digunakan.
          
    E. Sensor IR

    Gambar rangkaian kran air panas

    Prinsip Kerja:
        Prinsip kerja rangkaian ini adalah menggunakan sensor infrared dan op-amp non-inverting amplifier adalah sebagai berikut: Ketika sensor infrared mendeteksi adanya gelas di bawah dispenser, sensor akan menghasilkan sinyal listrik yang diteruskan ke op-amp non-inverting amplifier. Op-amp akan menguatkan sinyal tersebut sehingga mencukupi untuk mengaktifkan relay. Relay berfungsi sebagai saklar elektronik yang mengendalikan aliran listrik menuju pemanas air. Sehingga, ketika relay diaktifkan oleh op-amp, air panas dapat mengalir ke dalam gelas yang diletakkan di bawah dispenser. Proses ini memastikan air panas hanya keluar saat gelas terdeteksi, mengoptimalkan penggunaan energi dan memastikan kenyamanan pengguna.

    F.Sensor Pir

    Gambar rangkaian kran air dingin

    Prinsip Kerja:

            Prinsip kerja rangkaian ini adalah sensor PIR berfungsi sebagai detektor gerakan yang mengidentifikasi keberadaan tangan di dekat dispenser. Ketika sensor mendeteksi gerakan, sinyal keluarannya mengalir ke op-amp non-inverting amplifier. Op-amp bertindak sebagai penguat sinyal untuk memperkuat sinyal dari sensor PIR. Selanjutnya, op-amp mengontrol relay yang terhubung ke sistem pengaturan air panas dispenser. Ketika relay diaktifkan oleh op-amp, itu mengizinkan aliran listrik yang cukup untuk mengaktifkan pemanas air di dalam dispenser, sehingga memungkinkan air panas untuk keluar sesuai dengan kebutuhan pengguna. Dengan demikian, sensor PIR dan op-amp bekerja sama untuk memberikan respons yang cepat dan otomatis terhadap kehadiran tangan di dekat dispenser, meningkatkan efisiensi dan kenyamanan penggunaan.

    G.Sensor Rain

    Gambar rangkaian sistem pengamanan

    Prinsip kerja :

       Rangkaian sensor rain pada gambar digunakan untuk mendeteksi tumpahan atau kebocoran air di bagian bawah dispenser. Sensor terdiri dari papan pendeteksi air dan modul kontrol yang bekerja berdasarkan perubahan resistansi. Saat permukaan sensor kering, resistansi antar jalur logam sangat tinggi sehingga tidak ada sinyal yang dikirim. Namun, ketika air menyentuh permukaan sensor, air akan menghantarkan listrik antar jalur logam sehingga resistansi menurun dan sensor mengeluarkan sinyal. Sinyal ini diperkuat oleh rangkaian operasional amplifier (Op-Amp) yang disusun sebagai non-inverting amplifier. Output dari Op-Amp kemudian mengaktifkan transistor sebagai saklar elektronik. Jika transistor aktif, arus mengalir ke buzzer atau speaker sebagai tanda peringatan bahwa telah terjadi kebocoran air. Rangkaian ini juga dilengkapi dengan LED indikator dan resistor untuk menjaga kestabilan serta keamanan sistem.

    C.Vidio Simulasi

    Rangkaian pintu galon pada dispenser

    Ragkaian penampungan air

    rangkaian pendingin air

    rangkaian pemanas air

    rangkaian kran air panas

    rangkaian kran air dingin

    rangkaian sistem pengamanan

    6. Download File [kembali]

    Download File HTML klik disini
    Download Rangkaian Dispensr Otomatis Klik disini
    Download Video penjelasan rangkaian 1 klik disini
    Download Video penjelasan rangkaian 2 klik disini
    Download Video penjelasan rangkaian 3 klik disini
    Download Video penjelasan rangkaian 4 klik disini
    Download Video penjelasan rangkaian 5 klik disini
    Download Video penjelasan rangkaian 6 klik disini
    Download Video penjelasan rangkaian 7 klik disini

    Download File Library Water Sensor klik disini
    Download File Library Sensor Infrared klik Disini
    Download File  Library sensor PIR klik disini 
    Download File Library Rain sensor kilik disisni
    Downoad File Library magnetik sensor klik disini

    Download datasheet pir sensor klik disini
    Download datasheet infrared sensor klik disini
    Download datasheet NTC klik disini
    Download datasheet resistor klik disini
    Download datasheet dioda klik disini
    Download datasheet baterai klik disini
    Download datasheet potensio klik disini
    Download datasheet op amp LM741 klik disini 
     Download Data Sheet Resistor 220 klik disini
    Download Data Sheet Resistor 10k klik disini
    Download Data Sheet Transistor NPN BC547 klik disini
    Download Datasheet 2N7000 klik disini
    Download Data Sheet LM741 Klik Disini
    Download Data Sheet Relay 12V klik disini
    Download Data Sheet Buzzer klik disini
    Download Datasheet LED klik disini
    Download Data Sheet Motor DC klik disini
    Download Data Sheet NTC klik disini
    Download Data Sheet Water Sensor klik disini
    Download Data Sheet Sensor Infrared klik disini

     

    Komentar

    Postingan populer dari blog ini