Dalam era digital yang serba cepat ini, efisiensi dan kenyamanan telah menjadi prioritas utama dalam berbagai aspek kehidupan sehari-hari. Salah satu inovasi yang mencerminkan tren ini adalah dispenser air otomatis, yang kini semakin populer di rumah-rumah, kantor, sekolah, dan fasilitas umum. Perangkat ini tidak hanya menawarkan kemudahan dalam mengakses air minum, tetapi juga membantu mengurangi sentuhan fisik pada permukaan umum, sebuah fitur yang semakin dihargai di era pasca-pandemi. Tugas besar ini akan mengeksplorasi rangkaian listrik yang menjadi otak di balik fungsi otomatis dispenser ini, yang memungkinkan pengguna untuk mendapatkan air tanpa harus menyentuh tombol atau tuas.
Penerapan dispenser otomatis dalam kehidupan sehari-hari membawa berbagai manfaat praktis. Di lingkungan rumah tangga, dispenser ini dapat membantu anak-anak dan lansia untuk mengambil air dengan lebih mudah dan aman, mengurangi risiko tumpahan atau kecelakaan. Di kantor dan ruang publik, dispenser otomatis berkontribusi pada peningkatan higienitas dan efisiensi, memungkinkan karyawan atau pengunjung untuk mengisi ulang botol air mereka dengan cepat tanpa antrian panjang atau kontak fisik yang tidak perlu. Bahkan di sektor perhotelan dan restoran, dispenser otomatis dapat meningkatkan pengalaman pelanggan sambil membantu staf untuk fokus pada tugas-tugas lain yang lebih penting. Dengan merancang rangkaian listrik yang tepat untuk dispenser otomatis ini, kita tidak hanya menciptakan sebuah perangkat, tetapi juga berkontribusi pada peningkatan kualitas hidup sehari-hari masyarakat modern.
voltmeter digunakan untuk mengukur besaran tegangan listrik (volt).
Generator:
a. Baterai
Baterai berfungsi sebagai penyuplai energi dan tegangan listrik.
Bahan:
a. Resistor
Resistor berfungsi sebagai memberi hambatan pada arus listrik yang mengalir
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
Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.
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
c. Op-amp
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). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output.
d. Dioda
Dioda adalah komponen pasif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi panjar mundur). Saat ini bahan semikonduktor pembuat dioda adalah semikonduktor silikon dan germanium.Semikonduktor bahan silikon merupakan bahan yang paling banyak digunakan pada jenis dan tipe dioda karena silikon menawarkan beberapa kelebihan seperti kinerja yang tinggi dan biaya produksi yang lebih rendah. Biasanya tegangan jatuh dioda berbahan silikon berkisar 0,7 Volt.
e. Ground
Sistem ground yang merupakan sebuah titik referensi tegangan yang memiliki nilai “nol”. Titik “nol” pada listrik AC & DC Untuk rangkaian DC, ground merupakan jalur kabel listrik yang berhubungan dengan kutub negatif (-) dari baterai/accu. Atau dengan kata lain ground ini digunakan untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.
f. logicstate
Gerbang logika atau logic gate adalah suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik.
Komponen Input :
a. Sensor PIR
Passive Infrared Receiver atau disebut juga dengan Sensor PIR adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu objek. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR adalah alat yang dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek.
·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
b. Sensor infrared
Sensor inframerah adalah jenis sensor cahaya yang digunakan untuk mengenali cahaya inframerah. Bahan baku pembuatannya ialah material piroelektrik dan material sensor foton. Fungsi utama dari sensor inframerah ialah media komunikasi bagi dua perangkat elektronik yang memuat sensor sebagai komponennya.
5VDC Operating voltageI/O
pins are 5V and 3.3V compliant
Range: Up to 20cm
Adjustable Sensing range
Built-in Ambient Light Sensor
20mA supply current
Mounting hole
c. Sensor water
Water level merupakan sensor yang berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air dengan output analog kemudian diolah menggunakan mikrokontroler. Cara kerja sensor ini adalah pembacaan resistansi yang dihasilkan air yang mengenai garis lempengan pada sensor.
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, dan dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian kontrol yang sangat mudah.
e. Sensor Sound
Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
Pin Out
Spesifikasi
Working voltage: DC 3.3-5V
Dimensions: 45 x 17 x 9 mm
Signal output indication
Single channel signal output
With the retaining bolt hole, convenient installation
Outputs low level and the signal light when there is sound
Komponen Output:
a. LED
Light Emitting Diode atau yang sering disingkat LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.
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.
b. Loudspeaker
Loudspeaker atau lebih sering disingkat dengan Speaker adalah Transduser yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi Frekuensi Audio (sinyal suara) yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan cara mengetarkan komponen membran pada Speaker tersebut sehingga terjadilah gelombang suara.
Pada gambar diatas, dapat kita lihat bahwa pada dasarnya Speaker terdiri dari beberapa komponen utama yaitu Cone, Suspension, Magnet Permanen, Voice Coil dan juga Kerangka Speaker.
c. Transistor NPN
Pada transistor NPN, kaki basis memiliki kutub positif dan bersinggungan langsung dengan sumber listrik atau baterai. Sedangkan kaki emitor memiliki kutub negatif karena berhubungan langsung dengan massa. Kutub negatif juga ditemukan pada kaki kolektor yang menghubungkan massa di rangkaian listrik.
1.Bi-Polar NPN Transistor
2.DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
3.Continuous Collector current (IC) is 500mA
4.Emitter Base Voltage (VBE) is 5V
5.Base Current(IB) is 5mA maximum
6. Available in To-92 Package
c. Motor
Merupakan piranti elektronika yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. pada motor DC terdapat 2 Input yang jika diberikan input yang berbeda maka motor akan berputar CCW atau CW tergantung pada inputan yang dimasukan dan jika diberikan dua input dengan nilai sama maka motor dc akan berhenti. maksud nilai disini adalah HIGH atau LOW.
jadi :
HIGH HIGH = motor tidak berputar
HIGH LOW = motor berputar
LOW LOW = motor tidak berputar
LOW HIGH = motor berputar
d. 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, Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.
b. Resistor
Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm. Nilai Resistor biasanya diwakili dengan kode angka ataupun gelang warna yang terdapat di badan resistor. Hambatan resistor sering disebut juga dengan resistansi atau resistance.
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah : Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah : 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
c. Transistor NPN
Transistor adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor (Pemancar). Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching), stabilitasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Selain itu, transistor juga dapat digunakan sebagai kran listrik sehingga dapat mengalirkan listrik dengan sangat akurat dan sumber listriknya.
Transistor sebenarnya berasal dari kata “transfer” yang berarti pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Dari kedua kata tersebut dapat kita simpulkan, pengertian Transistor adalah pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi suhu tertentu. Transistor pertama kali ditemukan pada tahun 1948 oleh William Shockley, John Barden dan W.H, Brattain. Tetapi, komponen ini mulai digunakan pada tahun 1958. Jenis Transistor terbagi menjadi 2, yaitu transistor tipe P-N-P dan transistor N-P-N. Pada transistor NPN, kaki basis memiliki kutub positif dan bersinggungan langsung dengan sumber listrik atau baterai. Sedangkan kaki emitor memiliki kutub negatif karena berhubungan langsung dengan massa. Kutub negatif juga ditemukan pada kaki kolektor yang menghubungkan massa di rangkaian listrik.
Jenis jenis konfigurasi transistor yang digunakan dalam rangkaian simulasi dispenser otomatis ini antara lain:
1. Fixed Bias
Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar dibawah:
maka,
dimana,
dan
2. Self Bias
Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar dibawah:
Dengan menggunakan hukum KVL, didapat,
maka,
d. 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
Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
Berdasarkan gambar diatas, 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.
e. LED
LED atau singkatan dari light-emitting diode merupan alat yang mengeluarkan cahaya, dalam rangkaian ini kita menggunakannya sebagai indikator, apakah rangkaiannya berfungsi atau tidak.
f. Water Sensor
Water sensor adalah controller
yang bisa mendeteksi volume air, tinggi air, serta kualitas air di
dalam tangki, sungai, danau, dan sejenisnya dengan akurat dan mudah.
Sensor ini merupakan perangkat yang bisa mematikan atau mengobarkan pompa air secara otomatis andai air mulai berakhir atau sudah nyaris penuh.
g. 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.
h. Infrared sensor
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). Bentuk dan Konfigurasi Pin IR Detector Photomodules TSOP.
Prinsip Kerja Sensor Infrared
Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.
Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3:
Grafik Respon Sensor Infrared:
Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.
i. Sensor Suhu
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. 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.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor 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
ditunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antara 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut : VLM35 = Suhu* 10 mV
Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari 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 ºC
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
Grafik respon Sensor Suhu
j. Motor DC
Motor arus searah dengan belitan medan seri adalah jenis motor traksi tertua.Ini memberikan karakteristik torsi kecepatan yang berguna untuk propulsi, memberikan torsi tinggi pada kecepatan rendah untuk akselerasi kendaraan, dan torsi menurun seiring dengan peningkatan kecepatan.Dengan mengatur belitan medan dengan beberapa tap, karakteristik kecepatan dapat bervariasi, sehingga memungkinkan kontrol akselerasi operator yang relatif mulus.Ukuran kontrol lebih lanjut diberikan dengan menggunakan pasangan motor pada kendaraan dalam kontrol pararel seri ;untuk operasi lambat atau beban berat, dua motor dapat dijalankan secara seri dari suplai arus searah.Dimana kecepatan yang lebih tinggi diinginkan, motor ini dapat dioperasikan secara paralel, membuat tegangan yang lebih tinggi tersedia di masing-masing motor sehingga memungkinkan kecepatan yang lebih tinggi.Bagian dari sistem rel mungkin menggunakan voltase yang berbeda, dengan voltase yang lebih tinggi dalam jangka panjang antar stasiun dan voltase yang lebih rendah di dekat stasiun yang hanya memerlukan pengoperasian lebih lambat.
k. Op -amp
Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input. Sebagai penguat operasional ideal, operasional amplifier (Op-Amp) memiliki karakteristik sebagai berikut :
Impedansi Input (Zi) besar = ∞
Impedansi Output (Z0) kecil= 0
Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞
Band Width respon frekuensi lebar = ∞
V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1.
Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu.
Jenis - jenis konfigurasi op amp yang digunakan pada rangkaian simulasi dispenser otomatis ini adalah:
1. Voltage Follower
Voltage follower, juga dikenal sebagai buffer amplifier atau unity-gain amplifier, adalah sebuah rangkaian elektronika yang menggunakan op-amp (operational amplifier) untuk mengisolasi sumber sinyal dari beban tanpa mengubah sinyalnya. Ciri utama dari voltage follower adalah memiliki gain (penguatan) sebesar 1, yang berarti tegangan keluaran (output) sama dengan tegangan masukan (input).
Syarat op-amp ideal adalah Ed = 0 maka Vo = Vi sehingga ACL = Vo / Vi = 1
2. Non Inverting Amplifier
Rangkaian non inverting amplifier (tidak membalik) adalah seperti gambar dibawah, input dimasukkan ke kaki non inverting sehingga teganganoutput yang dihasilkan sefasa dengan tegangan input. Untuk mencari turunan penguatan tegangan ACL maka rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc positif, seperti gambar dibawah
Dari rangkaian gambar diatas dengan syarat op-amp ideal Ed = 0 maka VA = Vi sehingga rangkaian dapat disederhanakan untuk mencari arus I seperti gambar dibawah
Dengan I = Vi/Ri ,maka dapat dicari ACL rangkaian non inverting amplifier dengan persamaan:
3. Differential Amplifier
Differential amplifier adalah jenis penguat elektronika yang digunakan untuk menguatkan perbedaan antara dua tegangan input sambil menekan komponen tegangan yang sama pada kedua input.
Untuk mendapatkan rumus Vo(non.inv.amp) maka pertama digroundkan V2 sehingga rangkaian menjadi rangkaian non inverting amplifier seperti gambar dibawah.
dimana,
subtitusi
maka,
Untuk mendapatkan rumus Vo(inv.amp) maka digroundkan V1 sehingga rangkaian menjadi rangkaian inverting amplifier seperti gambar dibawah.
dimana,
maka,
Vo = Vo(non.inv.amp) - Vo(inv.amp)
4. Non Inverting Adder Amplifier
Non-inverting adder amplifier adalah jenis penguat operasional (op-amp) yang menggabungkan beberapa sinyal input menjadi satu sinyal output dengan menggunakan konfigurasi non-inverting. Dalam konfigurasi ini, sinyal input diberikan ke terminal non-inverting dari op-amp melalui resistor, dan sinyal output merupakan penjumlahan dari sinyal-sinyal input tersebut, diperkuat oleh op-amp.
Dari gambar 127 dengan memakai metoda loop tertutup untuk mencari arus loop sehingga bisa dicari tegangan input Vi. Syarat op-amp ideal adalah Ed = 0 sehingga VA = Vi
maka,
substitusi I
substitusi Vi
jika R1 = R2 = Ri = Rf = R maka Vo = V1 + V2
5. Detector Non Inverting, Vref tidak 0
Pada konfigurasi ini, Tegangan referensi (Vref) merupakan tegangan yang digunakan sebagai titik acuan. Vref bisa diatur ke nilai yang berbeda dari 0 untuk menggeser titik operasi dari detektor.
Rangkaian Detector Non Inverting dengan Vref bertegangan +
Rangkaian Detector Non Inverting dengan Vref bertegangan +
Cara Kerja:
Jika tegangan input (Vin) lebih besar dari Vref, output dari op-amp akan tinggi (biasanya mendekati tegangan suplai positif).
Jika Vin lebih kecil dari Vref, output akan rendah (biasanya mendekati tegangan suplai negatif atau ground).
Tegangan Output
Vout = Vsupply + 1 atau 2, jika Vin>Vref
Vout = Vsupply − 1 atau 2, jika Vin<Vref
l. Logicstate
Gerbang logika atau logic gate adalah suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Gerbang Logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner yaitu bilangan yang hanya memiliki 2 kode simbol yakni 0 dan 1 dengan menggunakan Teori Aljabar Boolean.
m. Dioda
Diode adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi panjar mundur). Diode dapat disamakan sebagai fungsi katup di dalam bidang elektronika. Diode sebenarnya tidak menunjukkan karakteristik kesearahan yang sempurna, melainkan mempunyai karakteristik hubungan arus dan tegangan kompleks yang tidak linier dan sering kali tergantung pada teknologi atau material yang digunakan serta parameter penggunaan. Beberapa jenis diode juga mempunyai fungsi yang tidak ditujukan untuk penggunaan penyearahan.
n. Sound Sensor
Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
Salah satu komponen yang termasuk dalam sensor ini adalah Microphone atau Mic. Mic adalah komponen eletronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik.
Grafik respon frekuensi:
Berdasarkan grafik respon sound sensor di atas diperoleh bahwa saat suara terdeteksi sangat dekat oleh sound sensor, maka sound sensor akan mendeteksi intensitas suara tersebut, sehingga saat respon sensor sound sensor akan mendeteksi suara dengan intensitas maksimum, maka resistansi pada sound sensor akan mengecil dan sound sensor akan aktif bekerja merespon intensitas suara terdekat tersebut.
o. LoudSpeaker
Pada gambar diatas, dapat kita lihat bahwa pada dasarnya Speaker terdiri dari beberapa komponen utama yaitu Cone, Suspension, Magnet Permanen, Voice Coil dan juga Kerangka Speaker.
Dalam rangka menterjemahkan sinyal listrik menjadi suara yang dapat didengar, Speaker memiliki komponen Elektromagnetik yang terdiri dari Kumparan yang disebut dengan Voice Coil untuk membangkitkan medan magnet dan berinteraksi dengan Magnet Permanen sehingga menggerakan Cone Speaker maju dan mundur. Voice Coil adalah bagian yang bergerak sedangkan Magnet Permanen adalah bagian Speaker yang tetap pada posisinya. Sinyal listrik yang melewati Voice Coil akan menyebabkan arah medan magnet berubah secara cepat sehingga terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan Magnet Permanen. Dengan demikian, terjadilah getaran yang maju dan mundur pada Cone Speaker.
Cone adalah komponen utama Speaker yang bergerak. Pada prinsipnya, semakin besarnya Cone semakin besar pula permukaan yang dapat menggerakan udara sehingga suara yang dihasilkan Speaker juga akan semakin besar.
Suspension yang terdapat dalam Speaker berfungsi untuk menarik Cone ke posisi semulanya setelah bergerak maju dan mundur. Suspension juga berfungsi sebagai pemegang Cone dan Voice Coil. Kekakuan (rigidity), komposisi dan desain Suspension sangat mempengaruhi kualitas suara Speaker itu sendiri.
Rangkaian Sensor Pendeteksi Air dengan sensor water
Sensor infrared berfungsi untuk mendeteksi gelas atau benda ketika diletakkan di dispenser. Ketika gelas diletakkan di dispenser maka gerbang logika di sensor akan ditandai dengan 1. Begitupun sebaliknya. Ketika gerbang logika bernilai 1, maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 5 Volt, selanjutnya diumpankan ke Voltage follower. Berdasar teori Voltage follower sebagai penguat berkonstanta 1, yaitu Vo=Vi, maka tegangan output yang keluar akan bernilai 5 Volt juga. Selanjutnya , tegangan output di umpankan ke R7 yang bernilai 5k ohm yang selanjutnya dihubungkan ke kaki base transistor dan kaki emiiter transistor. Tegangan yang terbaca di Vbe yaitu 0,8 Volt yang memenuhi syarat transistor fixed bias. Karena aktif, maka arus mengalir ke R2 dan juga mengalir ke R6 dan relay. Karena ada aliran arus di relay, maka switch berpindah dari kanan ke kiri, yang menyebabkan rangkaian yang di dekat sensor infrared menjadi loop tertutup.
Rangkaian Sensor Pendeteksi Tubuh dengan sensor pir
Sensor PIR berfungsi sebagai mendeteksi tubuh pada dispenser. Disini saya memasang 3 buah sensor PIR, diantara nya PIR1 untuk mendeteksi permintaan air biasa, PIR2 untuk mendeteksi permintaan air dingin, dan PIR3 untuk mendeteksi permintaan air panas. Ketika salah 1 PIR atau ketiga PIR bergerbang logika 1 menandakan adanya permintaan air dari dispenser. Ketika gerbang logika bernilai 1, maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 5 Volt, selanjutnya diumpankan ke Non iverting Amplifier. Berdasar teori yaitu Vo=(Rf/Ri +1)Vi, maka tegangan output yang keluar akan bernilai 10 Volt . Selanjutnya , tegangan output di umpankan resistor yang selanjutnya dihubungkan ke kaki base transistor dan kaki emiiter transistor. Tegangan yang terbaca di Vbe yaitu 0,8 Volt yang memenuhi syarat transistor self bias. Karena aktif, maka arus mengalir resistor dan relay. Karena ada aliran arus di relay, maka switch berpindah dari kanan ke kiri, yang menyebabkan rangkaian yang di dekat sensor infrared menjadi loop tertutup.
Rangkaian Sensor Water
Sensor Water akan aktif ketika gelas hampir penuh. sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 5 Volt, selanjutnya diumpankan ke Detektor Non Inverting. Karena dipasang Vsaturasi di Detektor non inverting, maka sesuai Teori, Vo=+Vsaturasi-1, maka Vo bernilai 11 Volt. Selanjutnya , tegangan output di umpankan ke R3 yang bernilai 5k ohm yang selanjutnya dihubungkan ke kaki base transistor dan kaki emiiter transistor. Tegangan yang terbaca di Vbe yaitu 1,5 Volt yang memenuhi syarat transistor fixed bias. Karena aktif, maka arus mengalir ke R8 dan juga mengalir ke R10 dan relay. Karena ada aliran arus di relay, maka switch berpindah dari kanan ke kiri, yang menyebabkan rangkaian yang di dekat sensor infrared menjadi loop tertutup.
Rangkaian Sensor suhu
Sensor Suhu mendeteksi suhu dari air yang di keluarkan ketika dispenser aktif, baik itu suhu air biasa, air panas dan air dingin. Ketika suhu air turun, resistansi thermistor meningkat, mengubah tegangan pada rangkaian pembagi tegangan. Perubahan ini dideteksi oleh op-amp (U5A) yang berfungsi sebagai komparator, membandingkan tegangan input dengan referensi yang diatur oleh potensiometer R11. Output op-amp mengontrol transistor Q1, yang bertindak sebagai saklar untuk mengaktifkan relay (RL3) dan LED indikator (D6). Sistem ini memungkinkan respon otomatis terhadap perubahan suhu, di mana relay dapat digunakan untuk mengontrol perangkat pendingin eksternal, sementara LED memberikan indikasi visual status suhu.
Rangkaian Sensor sound
Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik. Sensor suara ini digunakan untuk menghantarkan listrik berdasarkan pendeteksian suara untuk menghidupkan perangkat yang dihubungkan. Prinsip kerja sensor suara sederhana dan sangat mudah. Ia bekerja seperti telinga manusia. Modul sensor suara terdiri dari papan sirkuit kecil yang merupakan mikrofon 50 Hz-10 kHz dan beroperasi dengan modul detektor sensor untuk deteksi. Komponen sirkuit pemrosesan eksternal lainnya mengubah gelombang suara menjadi sinyal listrik. Komponen perangkat keras penting lainnya adalah pembanding presisi tinggi LM393N. Perangkat ini wajib mendigitalkan sinyal listrik ke keluaran digital D0. Untuk menyesuaikan sensitivitas output digital D0, modul sensor suara berisi potensiometer bawaan. Sensor suara berisi mikrofon yang disebut mikrofon kondensor dengan 2 pelat bermuatan - satu adalah diafragma dan yang lainnya adalah pelat belakang. Pelat ini tampak seperti kapasitor. Jika sinyal suara (bertepuk tangan, membentak, mengetuk, alarm) atau sinyal audio bergerak melalui udara dan mengenai diafragma mikrofon, maka jarak antara 2 pelat bermuatan berubah karena getaran diafragma. Oleh karena itu perubahan kapasitansi antara pelat ini menghasilkan sinyal listrik keluaran. Sinyal keluaran ini sebanding dengan sinyal suara masukan yang diterima mikrofon. Terakhir, sinyal keluaran diperkuat oleh amplifier dan didigitalkan untuk menentukan intensitas sinyal suara yang masuk.
[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan a) Prosedur b) Rangkaian simulasi c) Video Simulasi 6. Download File 1. Pendahuluan [kembali] Full wave rectification adalah proses konversi arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC) menggunakan komponen elektronik seperti dioda. Dalam full wave rectification, kedua setengah siklus dari sinyal AC digunakan untuk menghasilkan sinyal DC, sehingga lebih efisien dibandingkan dengan half wave rectification yang hanya menggunakan satu setengah siklus. 2. Tujuan [kembali] · Mengetahui dan memahami rektifikasi gelombang penuh beserta komponen komponen yang yang di pakai · Dapat mengetahui persamaan persamaan yang berhubungan dengan rektifikasi gelombang penuh · Mampu mengaplikasikan rangkaian percobaan rektifikasi gelombang penuh pada apliaksi proteus. · Meningkatkan pemahaman tentang prosedur rektifikasi gelombang penuh 3. Al
Oscilloscope Maret 24, 2024 [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Prosedur 2. Hardware 3. Rangkaian Simulasi Dan Prinsip Kerja 4. Video Demo 5. Kondisi 6. Video Penjelasan 7. Download File 1. Prosedur [kembali] 1. Kalibrasi oscilloscope a. Hidupkan oscilloscope dan tunggu beberapa saat sampai pada layar akan muncul berkas elektron b. Atur posisi sinyal pada layar sehingga terletak di tengah-tengah c. Hubungkan input kanal A dengan terminal kalibrasi yang ada pada oscilloscope d. Amati bentuk gelombang dan tinggi amplitudonya. e. Ulangi langkah yang sama untuk kanal B 2. Mengukur dan Mengamati Tegangan Searah dan Tegangan Bolak-Balik Susun rangkaian seperti gambar dibawah ● Tegangan Searah a. Atur output power supply sebesar 4 Volt b. Hubungkan input kanal B oscilloscope dengan output power supply c. Atur saklar oscilloscope pada DC, bacalah dan amati berapa tegangan yang diukur oleh oscilloscope ● Tegangan Bolak Balik a. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 kHz gelombang
Modul 2 [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percobaan ... A. Oscilloscope B. Pengukuran Daya MODUL 2 OSCILLOSCOPE DAN PENGUKURAN DAYA 1. Pendahuluan [Kembali] 1. Mempersiapkan segala kebutuhan pra praktikum dan mengumpulkan Tugas pendahuluan selambat-lambatnya H-1 Praktikum jam 6 sore 2 . Responsi dilakukan diawal praktikum selama 15 menit 3. Praktikum dilakukan selama 1x dalam seminggu dengan durasi 90 menit 4 . Laporan Akhir dikumpulkan sesuai dengan kesepakatan bersama Asisten Praktikum (Format disesuaikan dengan isi blog) 2. Tujuan [Kembali] 1. Dapat menggunakan dan mengetahui kegunaan dari oscilloscope 2. Dapat mengetahui bentuk gelombang Lissajous 3. Dapat mengukur daya pada rangkaian beban daya lampu seri 4. Dapat mengukur daya pada rangkaian beban daya lampu Prallel 3. Alat dan Bahan [Kembali] A. Alat 1. Generators Function 2. Oscill
.png)
Komentar
Posting Komentar