1. Mengetahui prinsip kerja dari sensor yang digunakan
2. Mampu membuat rangkaian dengan mengaplikasikan sensor
- Battery
- Capacitor
- Resistor
- Transistor
- Relay 2 Pole
- Motor DC
- LM 393
- Sensor Kelembapan Tanah
- Sensor Hujan
- Buzzer
- LogicState
Resistor
Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω). Sebutan “OHM” ini diambil dari nama penemunya yaitu Georg Simon Ohm yang juga merupakan seorang Fisikawan Jerman.
Untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika, Resistor bekerja berdasarkan Hukum Ohm.
Fixed Resistor
Fixed Resistor adalah jenis Resistor yang memiliki nilai resistansinya tetap. Nilai Resistansi atau Hambatan Resistor ini biasanya ditandai dengan kode warna ataupun kode Angka.
Bentuk dan Simbol Fixed Resistor :
Yang tergolong dalam Kategori Fixed Resistor berdasarkan Komposisi bahan pembuatnya diantaranya adalah :
Carbon Composition Resistor (Resistor Komposisi Karbon)
Resistor jenis Carbon Composistion ini terbuat dari komposisi karbon halus yang dicampur dengan bahan isolasi bubuk sebagai pengikatnya (binder) agar mendapatkan nilai resistansi yang diinginkan. Semakin banyak bahan karbonnya semakin rendah pula nilai resistansi atau nilai hambatannya.
Nilai Resistansi yang sering ditemukan di pasaran untuk Resistor jenis Carbon Composistion Resistor ini biasanya berkisar dari 1Ω sampai 200MΩ dengan daya 1/10W sampai 2W.
Carbon Film Resistor (Resistor Film Karbon)
Resistor Jenis Carbon Film ini terdiri dari filem tipis karbon yang diendapkan Subtrat isolator yang dipotong berbentuk spiral. Nilai resistansinya tergantung pada proporsi karbon dan isolator. Semakin banyak bahan karbonnya semakin rendah pula nilai resistansinya. Keuntungan Carbon Film Resistor ini adalah dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah dan juga rendahnya kepekaan terhadap suhu jika dibandingkan dnegan Carbon Composition Resistor.
Nilai Resistansi Carbon Film Resistor yang tersedia di pasaran biasanya berkisar diantara 1Ω sampai 10MΩ dengan daya 1/6W hingga 5W. Karena rendahnya kepekaan terhadap suhu, Carbon Film Resistor dapat bekerja di suhu yang berkisar dari -55°C hingga 155°C.
Metal Film Resistor (Resistor Film Logam)
Metal Film Resistor adalah jenis Resistor yang dilapisi dengan Film logam yang tipis ke Subtrat Keramik dan dipotong berbentuk spiral. Nilai Resistansinya dipengaruhi oleh panjang, lebar dan ketebalan spiral logam.
Secara keseluruhan, Resistor jenis Metal Film ini merupakan yang terbaik diantara jenis-jenis Resistor yang ada (Carbon Composition Resistor dan Carbon Film Resistor).
o Cara menghitung nilai Resistor berdasarkan Kode Warna
nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor:
Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut
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%.
Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :
Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R1 = Resistor ke-1
R2 = Resistor ke-2
R3 = Resistor ke-3
Rn = Resistor ke-n
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :
1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R1 = Resistor ke-1
R2 = Resistor ke-2
R3 = Resistor ke-3
Rn = Resistor ke-n
Berikut ini adalah gambar bentuk Rangkaian Paralel :
Kapasitor
Kapasitor (Capacitor) atau disebut juga dengan Kondensator (Condensator) adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad. Satuan Kapasitor tersebut diambil dari nama penemunya yaitu Michael Faraday (1791 ~ 1867) yang berasal dari Inggris. Namun Farad adalah satuan yang sangat besar, oleh karena itu pada umumnya Kapasitor yang digunakan dalam peralatan Elektronika adalah satuan Farad yang dikecilkan menjadi pikoFarad, NanoFarad dan MicroFarad.
Konversi Satuan Farad adalah sebagai berikut :
1 Farad = 1.000.000µF (mikro Farad)
1µF = 1.000nF (nano Farad)
1µF = 1.000.000pF (piko Farad)
1nF = 1.000pF (piko Farad)
Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah. Dalam Rangkaian Elektronika, Kapasitor disingkat dengan huruf “C”.
Menghitung Nilai Kapasitor Seri Paralel
· IC Op-amp
· LM741 Op-amp IC
Sebuah penguat operasional LM741 adalah DC-coupled gain tinggi tegangan elektronik penguat. Ini hanya memiliki satu op-amp di dalamnya. Sebuah IC penguat operasional digunakan sebagai pembanding yang membandingkan dua sinyal, sinyal pembalik dan non-pembalik. Fungsi utama IC ini adalah melakukan operasi matematika di berbagai rangkaian. Op-amp memiliki penguatan yang besar dan biasanya digunakan sebagai Penguat Tegangan. LM741 dapat beroperasi dengan tegangan catu daya tunggal atau ganda.
OUTPUT Voltage = Gain * Tegangan Input
Op-amp dapat digunakan dengan dua cara:
1. Inverting Op-amp
Ketika sumber input dihubungkan ke terminal pembalik PIN 2 dan umpan balik dengan PIN keluaran 6 maka op-amp dalam kondisi pembalik. Seperti jika PIN 2 memiliki polaritas + ve maka kita akan mendapatkan -ve polaritas keluaran dari PIN 6.
Gain = Rf / R1
2. Op-amp Non-inverting
Ketika sumber input dihubungkan ke terminal non-inverting PIN 3 dan PIN 2 adalah umpan balik dengan PIN output 6 maka op-amp dalam kondisi non-inverting. Seperti jika PIN 3 memiliki polaritas + ve maka kita akan mendapatkan + ve polaritas keluaran dari PIN 6.
Gain = 1+ (Rf / R1)
Prinsip Kerja
Ketika tegangan pada masukan non-pembalik (+) lebih tinggi dari tegangan pada masukan pembalik (-), maka keluaran dari komparator adalah TINGGI. Dan jika tegangan input pembalik (-) lebih tinggi dari ujung non-pembalik (+), maka output adalah RENDAH. Output dari penguat operasional adalah produk dari penguatan dan tegangan input.
Aplikasi LM741
· Pembanding
· Amplifier DC
· Integrator atau Diferensiator
· Amplifier Penjumlah
· Multi-vibrator
· Filter Aktif
· Aplikasi umpan balik umum
· LM393 - Low Offset Voltage Dual Comparator IC
IC Komparator atau IC pembanding adalah sebuah IC yang berfungsi untuk membandingkan dua macam tegangan yang terdapat pada kedua inputnya. Komparator memiliki 2 buah input dan sebuah output. Inputnya yaitu input(+) dan input (-). berikut skemanya
Lm 393 dalam satu kemasannya mempunyai dua buah komparator didalamnya. IC ini memiliki fitur sebagai berikut:
IC komparator LM 393 memiliki fitur-fitur sebagai berikut:
o Dapat bekerja dengan single supply 2V sampai 36V
o Dapat bekerja dengan tegangan input -3V sampai +36V
o Dapat bekerja dengan segala macam bentuk gelombang logic
o Dapat membandingkan tegangan yang mendekati ground.
Dalam aplikasinya output dari komparator LM 393, membutuhkan resistor pullup dengan tegangan V+ yaitu untuk menjaga tegangan output supaya memiliki logika satu ketika kondisi idle.
Cara Kerja Komparator:
komparator bekerja berdasarkan tegangan yang masuk pada kedua pin inputnya.
>> jika tegangan pada pin(+) > tegangan pada pin(-) maka output komparator akan berayun kearah V+
>> jika tegangan pada pin(+) < tegangan pada pin(-) maka output komparator akan berayun kearah V-
Dalam aplikasinya biasanya salah satu pin input dari komparator sebagai tegangan reverensi sedangkan pin input lainya sebagai tegangan yang akan dibandingkan. Seperti pada rangkaian berikut.
pada rangkaian tersebut tegangan referensinya diperoleh dari sebuah VR (Variable Resistor) dan tegangan yang akan dibandingkan berasal dari sensor cahaya fotodioda yang dirangkai menjadi rangkaian pembagi tegangan. Dengan tegangan reverensi dari VR maka output dari komparator dapat diatur "pada intensitas cahaya berapa output dari regulator akan bernilai nol".
Output LM393
·· Modul Sensor Kelembaban Tanah
Sensor Hujan FC-37
Sensor Hujan FC-37 ini bilamana terkena hujan maka akan meningkatkan resistansinya sehingga tegangan output yang dikeluarkan oleh sensor ini akan semakin kecil bila tingkat intensitas hujan semakin tinggi.
Rain Sensor ini memiliki teori mendasar yang diambil dari Resistive Humadity Sensor, dimana sensor ini tersusun secara paralel dari konduktor-konduktor yang diletakan pada sebuah papan film pada jarak tertentu, dengan kata lain dengan tersusunnya konduktor-konduktor tersebut pada jarak yang telah ditentukan maka seolah-olah kita memberikan resistansi yang besar bagi arus listrik yang mengalir pada konduktor-konduktor tersebut, berdasarkan rumus V = IR,kita dapat memainkan tegangan dengan resistasi yang berubah-ubah tersebut. Bentuk gambar papan film seperti berikut :
Prinsip kerja dari Film board ini
Ketika konduktor-konduktor yang tersusun secara paralel tersebut terkena mengenai air, maka arus listrik yang mengalir akan lebih mudah dibandingkan tidak ada air, karena celah-celah yang diberikan kepada konduktor-konduktor tersebut berkurang sehingga resistanis yang awalnya cukup besar menjadi berkurang sesuai dengan kadar air yang tersentuh konduktor-konduktor papan film tersebut
Semakin banyak air yang tersentuh oleh konduktor-konduktor papan film tersebut, maka semakin kecil pula resistansinya, sehingga berdasarkan Hukum Khirchoff :
V = I . R
Tegangan yang dihasilkan semakin kecil, dan begitu sebaliknya.
Grafik Sensor
Grafik diatas merupakan invers output dari sensor hujan sebelum masuk ke converter digital
Grafik diatas menunjukkan bahwa Output dari sensor yang telah dikonversikan ke sinyal digital, pada hujan ringan dengan 400cc/menit dan untuk hujan biasa berupa 900cc/menit.
Apabila tingkat intensitas tegangan hujan semakin kecil, maka resistansinya meningkat dan tegangan ouput semakin besar. Sensitivas pada sensor ini dapat diatur dengan mengubah potensiometer yang terdapat pada modul LM393.
LM393 adalah Komparator yang di dalamnya terdapat dua Komparator tegangan yang independent. Komparator ini didesain dapat beroperasi pada single power supply dengan tegangan dari 2 sampai 36 volt.
Alasan menggunakan komparator ini karena komparator ini dapat beroperasi tanpa catu daya negatif. Selain itu komparator ini dapat bekerja hanya dengan tegangan 5 volt. Tegangan 5 volt merupakan catu daya yang biasa digunakan mikrokontroler sehingga catu daya dapat diambilkan dari catu daya mikrokontroler apabila sistem yang dibuat menggunakan mikrokontroler.
· LM35
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. Maka dapat disimpulkan prinsip kerja sensor LM35 sebagai berikut:
• Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu
• Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output.
Pada seri LM35
Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan output s ebesar 10mV
Vout adalah tegangan keluaran sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53 derajad Celcius.dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32 derajad Celcius. Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional dan rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian Analog-to-Digital Converter.
Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah saya lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah (saya naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut berubah.
Memang secara logika hal ini sepertinya benar, tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah untuk kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang demikian ini tidak dapat digunakan.
Kondisi OFF
Kondisi ON
Pada simulasi ini digunakan 2 buah sensor yaitu sensor soil moistur dan LM35
Bila inputan potensiometer kita naikan yang berarti air yang dideteksi oleh sensor semakin tinggi. sehingga tegangan yang dihasilkannya pun juga semakin tinggi dan begitu uga sebaliknya. Output dari sensor tersebut akan masuk ke komparatator sehingga dapat menyesuaiakan situasi yang kita inginkan, misalnya pada level air terdeteksi oleh sensor 40%, maka komparator akan mengeluarkan tegangan sebesar 5V untuk menghidupkan transistor sehingga dapat menyalakan relay yang mana akan menghubungkan motor dengan power
Kemudian sensor lm35, keluaran dari sensor tersebut akan di naikan 10x sehingga dapat diolah. tegangan yang keluar dari penguat tersbut akan masuk ke komparator yang akan disesuaikan dengan situasi yang dinginkan.Sekarang kita membutuhkan disuhu 26 C motor akan hidup. setelah kita atur potensiometer yang mana tersebut pada kaki invert sebagai Vref. bila tegangan dari Lm35 lebih besar dari Vref, maka komparator akan mengirimkan tegangan sebesar 5 V untuk menghidupkan transitor. dengan hidupnya transistor tersebut juga akan menghidupkan relay sehingga motor akan terhubung dengan baterai
Tidak ada komentar: