GILANG RAMADHAN HERIER: Aplikasi Antisipasi Banjir

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2.Alat dan Bahan

1. Tujuan [kembali]

Dapat membuat rangkaian aplikasi Rain Sensor dan Sensor IR untukmu mendeteksi banjir
Mensimulasi rangkain menggunakan software proteus

2. Alat dan Bahan [kembali]

a. Rain Sensor

Rain sensor atau sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi mendeteksi terjadinya hujan atau tidak

SPECIFICATION

Adoptshigh quality of RF-04 double sidedmaterial.
Area:5cm x 4cm nickel plateon side,
Anti-oxidation,anti-conductivity, with long use time;
Comparator output signal clean waveform is good, driving ability, over 15mA;
Potentiometer adjust the sensitivity;
Working voltage 5V;
Output format: Digital switching output (0 and 1) and analog voltage output AO;
With bolt holes for easy installation;
Small board PCB size: 3.2cm x 1.4cm;
Usesa wide voltage LM393 comparator

Grafik Rain Sensor

b. Infrared Sensor

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda.

Spesifikasi :

5VDC Operating voltage
I/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
Size: 50 x 20 x 10 mm (L x B x H)
Hole size: φ2.5mm

Gambar Grafik

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.

c. 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.

Spesifikasi Lampu LED

Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

Infra merah : 1,6 V.
Merah : 1,8 V – 2,1 V.
Oranye : 2,2 V.
Kuning : 2,4 V.
Hijau : 2,6 V.
Biru : 3,0 V – 3,5 V.
Putih : 3,0 – 3,6 V.
Ultraviolet : 3,5 V.

d. MOTOR

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo.

Spesifikasi :

Daya: 2.2KW/3HP/3PK
Voltage : 220/380V/3phase
Speed : 1435RPM/4Poles 50Hz
Frame Size : 100L
As/Shaft : 28mm
Mounted : B5 (Flange Mounted)

e. NPN

Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.

f. Relay

Relay adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyambung dan memutuskan arus listrik dalam sebuah rangkaian. Karena fungsi relay tersebut, itulah mengapa komponen yang satu ini juga disebut sebagai saklar

Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A. Jika spesifikasi relay sudah didapat kita bisa menggunakan contoh umum rangkaian switching relay dibawah ini. Rangkaian switching ini dibantu transistor sebagai pemicu

g. RES

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

Spesifikasi dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu.

h. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. ... Penemuan tersebut kemudian dikembangkan oleh sebuah perusahaan Jepang menjadi Piezo Electric Buzzer dan mulai populer digunakan sejak 1970-an.

Spesifikasi :

- Tegangan Kerja : 9 -15 VDC
- Tegangan Karakteristik : 12 VDC
- Arus maksimal : 40 mA
- Frekuensi : 2.8 Khz
- Kenyaringan Minimal : 85 dBa
- Seri : KIB-18

i. Diode

j. Transistor MOSFET

3. Dasar Teori [kembali]

A. Rain Sensor

Sensor hujanadalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikandalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari –hari. Prinsip kerjadari modul sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.Pada sensor hujan ini terdapat ic komparatoryang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (onatau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa teganganpula. Sehingga dapat dikoneksikan ke pin khusus Arduinoyaitu Analog Digital Converter.Dengan singkat kata, sensor ini dapat digunakan untuk memantau kondisi ada tidaknya hujan di lingkungan luar yang dimana output dari sensor ini dapat berupa sinyal analog maupun sinyal digital.

B. Infrared Sensor

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar. Sensor infrared memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :

Prinsip Kerja Sensor Infrared

Gambar 1. Ilustrasi 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.

Gambar 2. Rangkaian dasar sensor infrared common emitter yang menggunakan led infrared dan fototransistor

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:

Gambar 3. Keadaan Basis Mendapat Cahaya Infra Merah dan Berubah Menjadi Saklar (Switch Close) Secara Sesaat

C. LED

LED adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa-muatan – elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon.

Symbol LED :

E. 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.

Bentuk dan Simbol Motor DC :

Prinsip Kerja Motor DC
       Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).
       Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.
F. Relay

         Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

Simbol Relay :

Cara kerja relay adalah sebagai berikut :
Saat Coil mendapatkan energi listrik (energized) akan menimbulkan gaya elektromanetik
Gaya magnet yang ditimbulkan akan menarik plat/lengan kontak (armature) berpegas (bersifat berlawanan), sehingga menghubungkan 2 titik contact
G. RES
       Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm
Symbol Resistor:

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)

H. Buzzer
        Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.

I. Diode
         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.

J. MOSFET
        E-MOSFET (Enhancement-metal-oxide semiconductor FET) adalah MOSFET tipe peningkatan yang terdiri dari E-MOSFET kanal-P dan E-MOSFET kanal-N. E-MOSFET kanal-P dan E-MOSFET kanal-N pada dasarnya sama, yang berbeda hanyalah polaritas pada pemberian biasnya saja.
Rumus dari E-MOSFET adalah :

Hubungan antara arus ID dengan VGS tidak lagi mengikuti persamaan Shockley sebagaimana pada JFET dan D-MOSFET, akan tetapi mengikuti persamaan dibawah. Persamaan ini berlaku untuk VGS > VT.

Simbol 2N700 di proteus :

4. Percobaan [kembali]
A. Prosedur Kerja :
         Pertama Kita sediakan semua komponen di library proteus, apabila semua komponen telah ada di library, kita rangkai rangkaian seperti gambar dibawah. Setelah gambar selesai dirangkai, kita ubah DC menjadi 12V, dan resistor menjadi 1k. Apabila semuanya telah selesai, kita run proteus kita. Apabila logicstatenya masih 0, maka raangkaian tidak akan berjalan, dan apabila loghicstatenya kita ubah menjadi 1, maka rangkaian akan berjalan motor akan berbunyi, dan LED akan hidup.
B. Rangkaian Simulasi :
1. Gambar:

2. Prinsip Kerja :
        Saat test pin berlogika 0, maka sensor belum mendeteksi adanya hujan Sehingga tidak ada tegangan yang keluar dari kaki Vout sensor Rain dan tidak adanya arus yang mengalir melalui R1, maka nilai tegangan yang terbaca pada kaki base Mosfet Q1 yaitu sebesar 0 volt dan mosfet Q1 dalam keadaan off. Akibatnya tidak adanya tegangan dari power supply ke ground sehingga relay mati dan switch posisi ke arah kanan, rangkaian tidak tertutup atau tidak berbentuk loop dan Buzzer, LED pun mati.

       Pada saat test pin berlogika 1, yaitu pada saat mendeteksi adanya hujan, maka tegangan yang keluar dari Vout sensor terbaca sebesar 5 volt diteruskan melalui R1, dan diperkecil ketika menuju kaki base transistor Q1. Sehingga nilai tegangan yang terbaca pada kaki Mosfet yaitu sebesar 5 volt. Tegangan sebesar itu cukup untuk mengaktifkan transistor. Dengan aktifnya transistor, maka ada tegangan dari power supply menuju relay diteruskan ke ground, sehingga relay menjadi aktif. Dengan aktifnya relay, maka posisi switch berpindah ke kiri yang menyebabkan terbentuk rangkaian loop tertutup dan arus mengalir Buzzer, LED
pun hidup .

5. Video [kembali]

6. Link Download [kembali]
     1. Donwload Simulasi Proteus :klik disini..
    2. Download Gambar Rangkaian :klik disini
   3. Download Video :klik disini
  4. Download HTML :
5. Download Datasheet Rain sensor : klik disini
6. Download Datasheet Relay : klik disini
7. Download Datasheet Resistor : klik disini
8. Download Datasheet Infrared Sensor  : klik disini
9. Download Datasheet Sounder : klik disini