1. Tujuan
- Untuk mengaplikasikan berbagai komponen elektronika dalam membuat Smart Library
- Untuk mengetahui bentuk rangkaian aplikasi aritmetik.
2. Alat dan Bahan
Alat:
1. Voltmeter DC
2.
Ground
3. Power supply
Bahan:
1. Resistor
Spesifikasi
- Tegangan kerja 3-5 V DC
- Konsumsi arus pada 3,3V = 23 mA dan pada 5V = 43mA
- Ukuran board 3.2 x 1,4cm
- Lubang sekrup 3mm
Sensor Suhu IC LM35
Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92 seperti terlihat pada gambar dibawah.
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa 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.
Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah :
· 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.
· Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
· Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Sensor suhu IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/°C. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC. Tegangan output sensor suhu IC LM35 dapat diformulasikan sebagai berikut :
Vout LM35 = Temperature º x 10 mV
Sensor suhu IC LM 35 terdapat dalam beberapa varian sebagai berikut :
· LM35, LM35A memiliki range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC.
· LM35C, LM35CA memiliki range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
· LM35D memiliki range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC. LM35
Kelebihan dari sensor suhu IC LM35 antara lain :
· Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
· Low self-heating, sebesar 0.08 ºC Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
· Rangkaian menjadi sederhana
· Tidak memerlukan pengkondisian sinyal
3. Motor
DC
4.
Memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk
menghasilkan 1 Keluaran (Output). Gerbang OR akan menghasilkan Keluaran 1 jika
salah satu dari Masukan bernilai Logika 1 dan apabila pada gerbang OR
menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0, maka semua Masukan (Input) harus
bernilai Logika 0.
5. Diode
6. Gerbang
NAND
7. Logic state
8. Gerbang OR
OR adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk
menghasilkan logika output berlogika 0 apabila semua inputnya berlogika 0 dan
sebaliknya output berlogika 1 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya
berlogika 1.
9. D
flipflop
D
Flip Flop(D FF) adalah suatu perangkat FF yang memiliki satu input (D) seperti
gambar
10. Op-amp
11.
Potensiometer
Berfungsi
untuk mengatur tegangan dengan menaikan atau menurunkan resistansi.
12. Transistor NPN
Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat
digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi
tegangan, dan fungsi lainnya
13.
LED
Sebagai
indikator (Penanda Rangkaian Hidup)
3.
Dasar
Teori
2.
Resistor
Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen
elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan
menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Satuan
Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI
untuk resistansi listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari
nama salah seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau
juga yang mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga
sekarang.
Rumus dari Rangkaian Seri
Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Rumus dari Rangkaian paralalResistor:
1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I
Cara membaca resistor:
3. Transistor NPN
Termasuk dalam komponen semikonduktor aktif adalah
transistor, Transistor sebenarnya kepanjangan dari Transfer dan Varistor.
Mengenal karakteristiknya transistor terbagi dua kategori
ialah Bipolar Junction
Transistor (BJT) dan Unipolar Transistor. Kerja
transistor pada dasarnya difungsikan sebagai saklar elektronik
(Switching) dan penguat sinyal (Amplifier).
Jenis Transistor:
1. Bipolar
Junction Transistor (BJT)
Bi artinya dua dan Polar asal
kata dari polarity yang artinya polaritas, dengan kata lain bipolar
junction transistor (BJT) adalah jenis Transistor yang memiliki dua
polaritas yaitu hole (lubang) atau elektron sebagai carier (pembawa) untuk
menghantarkan arus listrik. Prinsip dasar konstruksinya disusun seperti dari
dua buah dioda yang disambungkan pada kutub yang sama yaitu Anoda dengan anoda
sehingga menghasilkan transistor jenis NPN atau Katoda dengan katoda
yang menjadi transistor jenis PNP.
2. Unipolar Junction Transistor (UJT)
Pada transistor UJT hanya satu
polaritas saja yang dijadikan carier/pembawa muatan arus listrik, yaitu
elektron saja atau hole/lubangnya saja, tergantung dari jenis transistor UJT
tersebut. Karena prinsip kerjanya transistor ini berdasarkan dari efek
medan listrik, maka transistor UJT lebih dikenal dengan nama FET (Field Efect
Transistor) atau Transistor Efek Medan.
Karakteristik:
4.
Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat
berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua
input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana
rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik
tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp).
5.
Motor
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.
6. LDR Sensor
LDR (Ligh Dependent Resistor) adalah suatu komponen
elektronik yang resistansinya tergantung pada intensitas cahaya. LDR di buat
dari bahan Cadium Sulfida yang peka terhadap cahaya. LDR akan mempunyai
hambatan yang sangat besar saat tidak ada cahaya mengenainya (gelap). Dalam
kondisi ini hambatan LDR mampu mencapai 1M ohm, akan tetapi pada saat LDR
mendapat cahaya hambatan LDR akan menurun menjadi beberapa puluh ohm
saja.
Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram
pada LDR menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga
hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat
cahaya redup LDR menjadi pengantar arus yang kurang baik, atau bisa disebut
juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron
yang lepas dari bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak
elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR
menjadi konduktor atau bisa disebut juga LDR memilki resistansi yang kecil pada
saat cahaya terang. LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi
listrik. Saklar cahaya otomatis adalah salah satu contoh alat yang menggunakan
LDR. Akan tetapi karena responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR
tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya berubah secara
drastis. Rangkaian elektronik yang dapat digunakan untuk LDR adalah
rangkaian yang dapat mengukur nilai resistansi dari LDR tersebut. Dari hukum
ohm, diketahui bahwa:
Dengan V adalah beda potensial antara dua titik, I
adalah arus yang mengalir di antara-nya, dan R adalah resistansi di antara-nya.
Lebih lanjut dikatakan pula bahwa nilai R tidak bergantung dari V ataupun I.
Sehingga, jika ada perubahan nilai resistansi dari R, maka nilai tegangan V-nya
pun akan berubah. Jika beda potensial di-set tetap, maka perubahan resistansi
hanya akan mempengaruhi besar arusnya.
Karakteristik Sensor LDR
Adapun spesifikasi atau karakteristrik umum dari
sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :
·
Tegangan
maksimum (DC): 150V
·
Konsumsi arus
maksimum: 100mW
·
Tingkatan
Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
·
Puncak spektral:
540nm (ukuran gelombang cahaya)
·
Waktu Respon
Sensor : 20ms – 30ms
·
Suhu
operasi:
-30° Celsius – 70° Celcius.
7. IC OP
AMP
Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp
merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai
penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki
impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran
sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan
penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.
Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth
tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo
= 0 untuk Ein = 0)
8. Diode
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 zener (IZ), 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.
9. LED
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat
dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang
memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED
hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward)
dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip
semikonduktor yang di
doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses
doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian
(impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik
kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward
yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type
material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah
yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole
akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu
warna).
10. 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 wipernya.
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
11. Inverter NOT (IC 74HC05)
Gerbang NOT atau disebut juga "NOT GATE"
atau Inverter (Gerbang Pembalik) adalah jenis gerbang logika yang hanya
memiliki satu input (Masukan) dan satu output (keluaran). Dikatakan Inverter
(gerbang pembalik) karena gerbang ini akan menghasilkan nilai ouput yang
berlawanan dengan nilai inputnya . Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan
tabel kebenaran gerbang NOT berikut.
Pada
gerbang logika NOT, simbol yang menandakan
operasi gerbang logika NOT adalah tanda minus (-) diatas variabel, perhatikan
gambar diatas.
Perhatikan tabel kebenaran gerbang NOT. Cara cepat
untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut.
"Gerbang NOT akan menghasilkan output (keluaran) logika 1 bila variabel
input (masukan) bernilai logika 0" sebalikanya "Gerbang NOT akan
menghasilkan keluaran logika 0 bila input (masukan) bernilai logika 1".
12. Gerbang
Logika NAND (IC 7400)
Gerbang OR, AND dan NOT adalah tiga
gerbang logika
dasar karena keduanya dapat digunakan untuk membangun rangkaian logika untuk
ekspresi Boolean yang diberikan. Gerbang NOR dan NAND memiliki properti yang
masing-masing dapat digunakan untuk mengimplementasikan perangkat keras
rangkaian logika yang sesuai dengan ekspresi Boolean yang diberikan. Artinya,
dimungkinkan untuk menggunakan hanya gerbang NAND atau hanya gerbang NOR untuk
mengimplementasikan ekspresi Boolean apa pun.
Gerbang NAND atau disebut juga "NAND GATE"
adalah jenis gerbang logika kombinasi yang memiliki dua input (Masukan) dan
satu output (keluaran). Pada dasarnya gerbang NAND merupakan pengembangan atau
kombinasi dari gerbang AND dan gerbang NOT "NAND = NOT AND". Untuk
lebih jelasnya perhatikan simbol dan gerbang kebenaran gerbang NAND
berikut.
13. IC
4026
IC 4026 adalah 16-pin CMOS 7-segmen counter dari seri 4000. Jika input clock diberikan pulsa maka akan menghasilkan output dalam bentuk yang dapat ditampilkan pada layar 7-segmen. IC ini untuk menyederhanakan penggunaan dekoder desimal ke biner atau 7-segmen decoder pada rangkaian counter/pencacah, tetapi hanya terbatas digunakan untuk menampilkan (desimal) digit 0-9. Output dari 7 segmen adalah active ‘high” sehingga dibutuhkan 7 segmen yang komon katoda (negatif). Sedangkan tabel berikut menggambarkan output yang diberikan oleh IC saat diberikan pulsa clock:
14. Data flip-flop
Data flip-flop merupakan
pengemangan dari RS
flip-flop, pada D flip-flop kondisi output terlarang (tidak tentu) tidak lagi
terjadi. Data flip-flop sering juga disebut dengan istilah D-FF sehingga lebih
mudah dalampenyebutannya. Data flip-flop merupakan dasar dari rangkaian utama
sebuah memori penyimpan data digital. Input atau masukan pada RS flip-flop
adalah 2 buah yaitu R (reset) dan S (set), kedua input tersebut dimodifikasi
sehingga pada Data flip-flop menjadi 1 buah input saja yaitu input atau masukan
D (data) saja. Model modifikasi RS flip-flopmenjadi D flip-flop adalah dengan
penambahan gerbang NOT (Inverter) dari input S ke input R pada RS flip-flop
seperti telihat pada gambar dasar D flip-flop berikut.
Gambar diatas memperlihatkan Data flipflop yang
dilengkapi denganmasukan enable/clock. Fungsi input enable/clock diatas adalah
untuk menahan data masukan pada jalur Data (input D) agar tidak diteruskan ke
rangkaian RS flip-flop. Prinsip kerja dari rangkaian Data flip-flop dengan
clock diatas adalahsebagai berikut.
1. Apabila input clock berlogika 1
“High” maka input
pada jalur data akan di teruskan ke rangkaian RS flip flop, dimana pada saat
input jalur Data 1 “High” maka kondisi tersebut adalah Set Q menjadi 1 “High”
dan pada saat jalur Data diberikan input 0 “Low” maka kondisi yang terjadi
adala Reset Q menjadi 0 “Low”.
2. Kemudian Pada saat input Clock berlogika rendah
maka data output pada jalur Q akan ditahan (memori 1 bit) walaupun logika pada
jalur input Data berubah. Kondisi inilah yang disebut sebagai dasar dari
memori1bit.
4. Prosedur
percobaan
·
Buka aplikasi proteus
·
Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian
ini dibutukan komponen, seperti sensor MQ2, resistor, dioda, relay, motor, led,
gerbang nand, gerbang and, inverter dan baterai
·
Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang
diinginkan
·
Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
·
Tambahkan DC voltmeter untuk mengetahui besar
tegangan yang dinginkan.
·
Jalankan simulasi rangkaian.
5. Gambar rangkaian
Prinsip kerja:
Touch sensor diletakkan digagang pintu, apabila touch sensor aktif ketika disentuh oleh orang yang hendak masuk ke dalam perpustakaan, ouput akan masuk ke dalam IC 7482 yang terhubung ke kaki B1 dan ke transistor. Dalam IC 7482, ketika kaki B1 aktif, output akan keluar dari kaki S1 yang terhubung ke transistor Q2(menghidupkan kipas angin), tegangan yang terbaca di transistor Q2 bernilai 1.04 volt. Karena ada arus di kaki base transistor, maka transistor menjadi aktif sehingga arus dari power menutu kaki collector lalu ke kaki emittor lalu ke ground. Karena ada arus yang melewati relay, maka relay menjadi aktif sehingga switch berpindah dari kiri ke kanan. Karena adanya arus yang tersambung maka motor aktif yang berfungsi untuk menghidupkan kipas angin
Ketika sensor suhu mendeteksi suhu ruangan diatas 32 derajat. Output dari sensor tersebut dipekuat oleh opamp dengan penguatan 7 kali. Output diteruskan ke IC 7482 ke kaki A1. ketika kaki A1 aktif, output akan keluar dari kaki S2 yang terhubung ke transistor Q1. tegangan yang terbaca di transistor Q1 sebesar 1.09 volt. Karena ada arus di kaki base transistor, maka transistor menjadi aktif sehingga arus dari power menutu kaki collector lalu ke kaki emittor lalu ke ground. Karena ada arus yang melewati relay, maka relay menjadi aktif sehingga switch berpindah dari kiri ke kanan. Karena adanya arus yang tersambung maka motor aktif yang berfungsi untuk menghidupkan kipas angin dengan double blower
6.
Video
7. Download file
HTML: disini
File rangkaian: disini
Video:
disini
Datasheet infrared sensor:
Datasheet transistor npn:
Datasheet NAND:
Datasheet OR: disini
Datasheet resistor:
Library suhu sensor:
Datasheet Diode:
Datasheet D FF (744): disini
Datasheet touch sensor:
Datasheet ic 4026: disini
0 komentar:
Posting Komentar