1. Tujuan
a.
Untuk mengetahui sensor mq2, sensor LDR dan sensor PIR.
b.
Untuk memahami prinsip sensor mq2, sensor LDR dan sensor PIR.
c.
Mengaplikasikan sensor mq2 dan sensor LDR sebagai rangkaian pendeteksi telur
busuk dengan menggunakan prinsip gerbang logika, flip flop, dan encoder
decoder
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
Pir Sensor
Pin Number | Pin Name | Description |
1 | Vcc | Tegangan input adalah +5V untuk aplikasi umumnya. Memiliki jangkauan 4.5V- 12V |
2 | High/Low Ouput (Dout) | Getaran digital tinggi (3.3V) jika terpicu dan digital rendah (0V) jika diam |
3 | Ground | Terhubung ke ground rangkaian |
- Wide range on input voltage varying from 4.V to 12V (+5V recommended)
- Output voltage is High/Low (3.3V TTL)
- Can distinguish between object movement and human movement
- Has to operating modes - Repeatable(H) and Non- Repeatable(H)
- Cover distance of about 120° and 7 meters
- Low power consumption of 65mA
- Operating temperature from -20° to +80° Celsius
Sensor magnet (magnetic reed switch)
Reed Switch adalah sensor yang berfungsi juga sebagai saklar yang aktif atau terhubung apabila di area jangkauan nya terdapat medan magnet.
Spesifikasi:
Grafik Respon:
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
Sensor magnet
Sensor magnet adalah sensor yang mudah terpengaruh dan peka terhadap medan magnet kemudian memberikan perubahan kondisi output. Prinsip kerja Sensor magnet yaitu akan aktif ketika konduktor mempengaruhi medan magnet, sehingga magnet tersebut tertolak atau tertarik sesuai dengan pengaruh konduktor yang diberikan.
Sensor Magnet atau disebut juga relai buluh, adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembapan, asap ataupun uap.
Sensor Magnet akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembapan, asap ataupun uap.
Sebuah sensor medan magnet langsung dapat merasakan medan magnet dari magnet permanen, elektromagnet, atau arus. Dalam merasakan kehadiran benda besi, magnet biasing sering digunakan. Magnet biasing magnetizes feromagnetik obyek seperti gigi gigi, dan sensor mendeteksi medan magnet gabungan dari magnet obyek dan magnet biasing. Sebuah magnet biasing ditempelkan ke sensor dalam posisi sedemikian rupa sehingga pengaruh langsung terhadap sensor minimal. Biasanya magnet biasing adalah dipasang di bagian atas sensor dengan sumbu tegak lurus magnet dengan sumbu sensitif dari sensor.
Reed switch adalah sensor yang berfungsi sebagai saklar aktif atau yang terhubung apabila di area jangkauannya terdapat medan magnet. Medan magnet yang cukup kuat jika melalui area sekitar reed switch, maka dua buah plat yang saling berdekatan tadi akan terhubung sehingga akan memberikan rangkaian tertutup bagi rangkaian yang dipasangkannya. Aplikasi umum dari reed switch adalah sebagai sensor otomotif, sensor keamanan, robotika, mainan, dan lain-lain.
Prinsip Sensor Magnet :
Sensor Magnet adalah berdasarkan Hukum Faraday dimana apabila sebuah penghantar memotong suatu medan magnet maka pada kedua ujung penghantar tersebut akan menimbulkan Gaya Gerak Listrik (GGL)) atau Electromagnetic Force (Emf). Besaran Emf tersebut adalah tergantung kepada kuat medan magnet dan kecepatan pemotongan. Apabila Sensor tersebut menerima getaran maka batang magnet tersebut akan ikut bergetar dan medan magnet tersebut akan terpotong-potong oleh gulungan kawat sehingga kedua ujung gulungan kawat tersebut akan menimbulkan tegangan.
Grafik Respon:
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:
Sensor IR diletakkan di atas roda penggerak. Ketika sensor IR aktif, output akan diteruskan ke IC 4555 di kaki A. ketika kaki A aktif, output akan keluar dari kaki S1 dan terus menuju ke beberapa gerbang logika dan kemudian ke transistor Q1. karena ada arus pada kaki base transistor maka transistor aktif dan akan meneruskan arus dari daya menuju kaki kolektor kemudian ke kaki emittor kemudian ke ground. Karena ada arus yang melewati relay maka relay menjadi aktif dan menyebabkan switch pindah dari kiri kekanan. Karena rangkaian terhubung oleh daya maka motor menjadi aktif yang digunakan untuk menggerakkan lintasan roda penggerak
Sensor magnet diletakkan di tengah roda lintasan roda penggerak. Ketika sensor magnet aktif, output akan diteruskan ke gerbang AND yang 1 nya juga dari sensor IR, kemudian diteruskan ke IC 4555 di kaki B. ketika kaki Bakitf, output akan keluar dari kaki S2 dan terus menuju ke beberapa gerbang logika dan kemudian ke transistor Q2. karena ada arus pada kaki base transistor maka transistor aktif dan akan meneruskan arus dari daya menuju kaki kolektor kemudian ke kaki emittor kemudian ke ground. Karena ada arus yang melewati relay maka relay menjadi aktif dan menyebabkan switch pindah dari kiri kekanan. Karena rangkaian terhubung oleh daya maka motor menjadi aktif yang digunakan untuk memisahkan paket sembako yang berisi benda berbahaya yang mengandung Logam
Sensor PIR diletakkan di ujung Lintasan roda penggerak. Ketika sensor PIR aktif, output akan keluar menuju IC 4026 yang merupakan IC counter yang terhubung ke 7-segment. Sensor pir digunakan untuk mendeteksi paket sembako yang lewat dan menghitungnya dengan menggunakan IC 4026 dan ditampilkan lewat 7-Segment
6.
Video
7. Download file
HTML: disini
File rangkaian: disini
Video:
disini
Datasheet mq2 sensor:
Datasheet transistor npn:
Datasheet NAND:
Datasheet OR: disini
Datasheet resistor:
Library mq2 sensor:
Datasheet Diode:
Datasheet D FF (744): disini
Datasheet LDR:
Datasheet ic 4026: disini
0 komentar:
Posting Komentar