GILANG RAMADHAN HERIER: SENSOR SENTUH UNTUK GARASI RUMAH

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2.Alat dan Bahan

1. Tujuan [kembali]

· Untuk mengetahui aplikasi sensor sentuh dalam kehidupan sehari hari
· Mempelajari, memahami cara kerja, dan melakukan simulasi dari rangkaian sensor sentuh untuk keamanan.

2. Alat dan Bahan [kembali]

a. LDR Sensor

Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap.

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

b. Touch Sensor

Touch sensor merupakan sebuah lapisan penerima input dari luar monitor. Input dari touchscreen adalah sebuah sentuhan, maka dari itu sensornya juga merupakan sensor sentuh.

FITUR DAN SPESIFIKASI :

* Operating voltage 2.0V~5.5V
* Operating current @VDD=3V, no load, SLRFTB=1
* The response time max about 60mS at fast mode, 220mS at low power mode @VDD=3V
* Sensitivity can adjust by the capacitance (0~50pF) outside
* Have two kinds of sampling length by pad option (SLRFTB pin)
* Stable touching detection of human body for replacing traditional direct switch key
* Provides Fast mode and Low Power mode selection by pad option (LPMB pin)
* Provides direct mode ‘toggle mode by pad option (TOG pin), Open drain mode by bonding option, OPDO pin is open drain output, Q pin is CMOS output
* All output modes can be selected active high or active low by pad option (AHLB pin)
* Have the maximum on time 100sec by pad option (MOTB pin)
* Have external power on reset pin (RST pin)
* After power-on have about 0.5sec stable-time, during the time do not touch the key pad, And the function is disabled
* Auto calibration for life and the re-calibration period is about 4.0sec, when key has not be touched

c. Infrared Sensor

Sensor Infrared merupakan 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.

Konfigurasi pin:

d. Sound Sensor

Spesifikasi dari Sound Sensor:

· Tegangan kerja: DC 3.3-5V

· Sensitivitas yang Dapat Disesuaikan

· Dimensi: 32 x 17 mm

· Indikasi keluaran sinyal

· Output sinyal saluran tunggal

· Dengan lubang baut penahan, pemasangan yang mudah

· Mengeluarkan level rendah dan sinyal menyala ketika ada suara

· Output berupa digital switching output (0 dan 1 high dan low)

Konfigurasi Sound Sensor :

Grafik Sound Sensor

d. 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.

e. 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)

f. 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.

g. 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

h. 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.

i. Diode

j. Op-Amp

Penguat operasional (bahasa Inggris: operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan (bahasa Inggris: coupling) arus searah yang memiliki bati (faktor penguatan atau dalam bahasa Inggris: gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.

Spesifikasi :

Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
Karakteristik tidak berubah dengan suhu

3. Dasar Teori [kembali]

A. LDR Sensor

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.

Umumnya Sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm pada saat dalam kondisi sedikit cahaya (gelap), dan akan menurun menjadi 500 Ohm pada kondisi terkena banyak cahaya. Tak heran jika komponen elektronika peka cahaya ini banyak diimplementasikan sebagai sensor lampu penerang jalan, lampu kamar tidur, alarm dan lain-lain.

Fungsi Sensor LDR

LDR berfungsi sebagai sebuah sensor cahaya dalam berbagai macam rangkaian elektronika seperti saklar otomatis berdasarkan cahaya yang jika sensor terkena cahaya maka arus listrik akan mengalir(ON) dan sebaliknya jika sensor dalam kondisi minim cahaya(gelap) maka aliran listrik akan terhambat(OFF). LDR juga sering digunakan sebagai sensor lampu penerang jalan otomatis, lampu kamar tidur, alarm, rangkaian anti maling otomatis menggunakan laser, sutter kamera otomatis, dan masih banyak lagi yang lainnya.

Cara Kerja Sensor LDR

Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar.

B. Touchpad Sensor

Touchpad adalah sebuah input device yang sering digunakar^ pada komputer laptop. Touchpad digunakan sebagai penggerak cursor dengan memanfaatkan pergerakan jari pemakai, atau dengan kata lain sebagai pengganti fungsi mouse pada komputer desktop biasa. Touchpad memiliki ukuran luas yang bervariasi tetapi jarang ada yang ukurannya lebih luas dari 20cm2 (8in2).

Touchpad umumnya bekerja dengan cara mendeteksi sifat capacitance dari jari manusia. Sensor capacitance ditempatkan sepanjang sumbu vertikal dan horizontal dari permukaan touchpad. Posisi/lokasi dari jari ditentukan dari kerja kombinasi antara sensor capacitance sumbu vertikal dan horizontal. Itulah sebabnya mengapa touchpad tidak dapat mendeteksi sentuhan dari sebuah pensil ataubenda lainyang sejenis. Penggunaan sarung tangan jugadapat mempengaruhi kerja sensor capacitance walaupun kadang-kadang juga dapat berhasil. Keringat atau jari yang basah dapat jugamenimbulkan masalah pada touchpad yang sangat tergantung dari pengukuran capacitance oleh capacitance sensor. Touchpad biasanya memiliki beberapa buah tombol. Tombol-tombol itu bisa terletak di atas atau di bawahnya. Fungsi dari tombol-tombol pada touchpad sama seperti fungsi tombol dari mouse. Tergantung dari model touchpad dan driver yang digunakan, pada model tertentu dapat dilakukan fungsi click tombol dengan cara menyentuhkan jan kcmudian melepaskan dengan cepat pada bidang touchpad.

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:

{\begin{aligned}V&=IR\\I&={\frac {V}{R}}\end{aligned}}

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. 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.

I. Op-Amp

Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

Sebuah rangkaian Op-Amp memiliki dua input (masukan) yaitu satu Input Inverting dan satu Input Non-inverting serta memiliki satu Output (keluaran). Sebuah Op-Amp juga memiliki dua koneksi catu daya yaitu satu untuk catu daya positif dan satu lagi untuk catu daya negatif. Bentuk Simbol Op-Amp adalah Segitiga dengan garis-garis Input, Output dan Catu dayanya seperti pada gambar dibawah ini. Salah satu tipe IC Op-Amp yang populer adalah IC741.

Karakteristik Op-Amp (Operational Amplifier)

Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input). Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup. Umpan balik negatif ini akan menyebabkan penguatan atau gain menjadi berkurang dan menghasilkan penguatan yang dapat diukur serta dapat dikendalikan. Tujuan pengurangan Gain dari Op-Amp ini adalah untuk menghindari terjadinya Noise yang berlebihan dan juga untuk menghindari respon yang tidak diinginkan. Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan Vcc.

J. 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.

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

Grafik Respon Sensor Infrared

Gambar 4. 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.

4. Prinsip Kerja [kembali]

Apabila lampu mobil didalam garasi dihidupkan, maka sensor LDR akan bekerja sehingga mengaktifkan relay 5V dan membuat motor bergerak sehingga garasi akan terbuka atau bergeser kekanan. Kemudian setelah bergeser kekanan, sensor tidak mendekteksi adanya lampu mobil sehingga motor berhenti bergerak dan garasi pun terbuka. Lalu pengemudi akan menyentuh sensor sentuh dan mengaktifkan relay yang membuat garasi otomatis bergerak berlawanan arah/ menutup garasi secara otomatis. Cara kerja sistem ini pada saat tertutup otomatis sangat sederhana, yaitu memanfaatkan listrik statis dari tangan manusia. Ketika plat disentuh maka akan memicu kaki base dari transistor Q2 yang berfungsi sebagai switching, sehingga arus dari Vcc akan menuju ke pin 2 yaitu TR IC 555 sebagai acuan untuk mengaktifkannya. Ketika IC 555 aktif maka output pada pin 3 yaitu Q juga akan memicu Q1 sampai Transistor ON dan akan mengaktifkan relay (RL1). sehingga akan mengaktifkan motor listrik dan tegangan 5 volt keluar.

5. Rangkaian [kembali]

Foto :

6. Video [kembali]

7. Link Download [kembali]

Download simulasi Proteus klik disini

MATERI HTML klik disini

Video Rangkaian klik disini
Rangkaian klik disini

Datasheet Sensor Sentuh klik disini
Datasheet Transistor BC547 klik disini

Datasheet IC555 klik disini

Datasheet Dioda klik disini

Datasheet Sensor LDR klik disini

Datasheet FET 2N3819klik disini

Datasheet sounderklik disini

GILANG RAMADHAN HERIER

SENSOR SENTUH UNTUK GARASI RUMAH

Fungsi Sensor LDR

Cara Kerja Sensor LDR

Bentuk dan Simbol Motor DC :

Prinsip Kerja Motor DC

Karakteristik Op-Amp (Operational Amplifier)

Tidak ada komentar:

Posting Komentar