KOTAK JEBAKAN BURUNG 


        1. Tujuan [Kembali]

a.    Memahami karakteristik sensor PIR dan touch sensor

b.    Mensimulasikan rangkaian dari sensor PIR dan touch sensor

c.    Memahami prinsip kerja sensor PIR dan touch sensor

 

        2. Alat dan Bahan [Kembali]

Alat:

a.       Voltmeter DC

 


Difungsikan guna mengukur besarnya tegangan listrik yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur.


Bahan:

a.       Resistor

 


Resistor merupakan komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya.

Spesifikasi:




b.      Transistor NPN


Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal (switching), stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki yaitu basis, kolektor, dan emitter.

Spesifikasi:




 

c.       Baterai


Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi  energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya. 

 

d.      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.

Konfigurasi pin:


Spesifikasi:


 

e.       OpAmp

Operasional Amplifier atau lebih dikenal dengan Op Amp adalah suatu komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai penguat atau amplifier multiguna. Penguat ini memiliki dua input yaitu inverting dan non-inverting, serta sebuah terminal output. 

Spesifikasi:

 



f.       Ground

 


Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal  bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

 

g.      Motor DC


Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.

Konfigurasi pin:

 Pin 1 : Terminal 1

 Pin 2 : Terminal 2

 

h.     Sensor GP2D12

            Datasheet
        

i.           LED

LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semikonduktor yang merupakan keluarga dioda. LED dapat memancarkan berbagai warna, tergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan.

Spesifikasi:


 

j.     Buzzer

 

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm, juga bisa digunakan sebagai indikasi suara. Buzzer adalah komponen elektronika yang tergolong tranduser. Sederhananya buzzer mempunyai 2 buah kaki yaitu positive dan negative.



        3. Dasar Teori [Kembali]

a.         Resistor



Resistor adalah komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor 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 (V = I.R ).

Cara menghitung nilai resistor:

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 (10^n)

         Gelang ke 4 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut

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 (10^n)

         Gelang ke 5 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut.

 

b.         Transistor NPN


Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor  yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis  melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff  (saklar tertutup). 

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

      Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

      Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

      Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

 

c.         Baterai


Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel.

Prinsip operasi

Baterai mengubah energi kimia langsung menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari sejumlah sel volta. Tiap sel terdiri dari 2 sel setengah yang terhubung seri melalui elektrolit konduktif yang berisi anion dan kation. Satu sel setengah termasuk elektrolit dan elektrode negatif, elektrode yang di mana anion berpindah; sel-setengah lainnya termasuk elektrolit dan elektrode positif di mana kation berpindah. Reaksi redoks akan mengisi ulang baterai. Kation akan tereduksi (elektron akan bertambah) di katode ketika pengisian, sedangkan anion akan teroksidasi (elektron hilang) di anode ketika pengisian. Ketika digunakan, proses ini dibalik. Elektrodanya tidak bersentuhan satu sama lain, tetapi terhubung via elektrolit. Beberapa sel menggunakan elektrolit yang berbeda untuk tiap sel setengah. Sebuah separator dapat membuat ion mengalir di antara sel-setengah dan bisa menghindari pencampuran elektrolit.

 

d.        Relay

Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.

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)

 

e.         Opamp


Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah 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.

Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

                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



f.          Ground


Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.

 

Kegunaan Ground

1.                   Titik kembali nya arus atau sinyal listrik

2.                   Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar

3.                   Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)

4.                   Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian.

5.                   Menghilangkan dengung (hum) pada penguat audio (amplifier)

6.                   Mengurangi Noise pada penguat audio (amplifier)

7.                   Pada kendaraan (mobil atau motor) mengurangi kebutuhan kabel listrik, karena menjadikan body motor atau mobil sebagai pengganti kabel negatif.

8.                   dll.

 

g.         Motor DC

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.

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, terdiri dari kumparan jangkar. Pada prinsipnya motor 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 sebaliknya. Karena kutub utara dan selatan kumparan bertemu maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

 


Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

h. Sound Sensor


Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Current). Sensor suara berkerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik & turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu electric condenser microphone atau mic kondenser.
Intensitas suara adalah ukuran dari "aliran energi melewati satuan luas per satuan waktu" dan unit pengukuran adalah W/m2 Probe intensitas suara mikrofon ini dirancang untuk menangkap intensitas suara bersama dengan unit arah aliran sebagai besaran vektor. Hal ini dicapai dengan menggabungkan lebih dari satu mikrofon di probe untuk mengukur aliran energi suara. mikrofon konvensional dapat mengukur tekanan suara (unit: Pa), yang mewakili intensitas bunyi di tempat tertentu (satu titik), tetapi dapat mengukur arah aliran. Mikrofon intensitas bunyi Oleh karena itu digunakan untuk sumber suara memeriksa dan untuk mengukur kekuatan suara.

Prinsip kerja : 
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Sinyal yang masuk akan di olah sehingga akan menghasilkan satu kondisi yaitu kondisi 1 atau 0. Sensor suara banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, Contoh Pengaplikasian sensor ini adalah yang bekerja pada system robot. Suara yang diterima oleh microfon akan di transfer ke pre amp mic, fungsi pre amp mic ini adalah untuk memperkuat sinyal suara yang masuk kedalam komponen.
Setelah sinyal suara diterima oleh preamp mic, kemudian di kirim lagi ke rangkaian pengkonfersi yang mana rangkaian ini berfungsi untuk merubah sinyal suara yang berbentuk sinyal digital menjadi sinya analog agar bisa dibaca oleh mikrokontroler. Jika sinyal tersebut diterima oleh mikro kontroler maka akan diolah sesuai dengan program yang dibuat, apakah robot akan berjalan atau berhenti.
Suara yang masuk direkam oleh komponen kemudian akan disimpan oleh memory. Sebagai contoh jika kita bertepuk tangan 1 kali maka akan dikenali sebagai kondisi 1 atau on sehingga robot dapat berjalan. Jika bertepuk tangan 2 kali maka robot akan mati atau mendapat sinyal kondisi 0. Penggunaan sinyal tergantung dari user bagaimana dia menggunakannya.
Kesensitifan  sensor suara dapat diatur, semakin banyak condensator yang digunakan pada pre amp maka akan semakin baik daya sensitive dari sensor suara tersebut. Begitu juga pada saat penggunaan suara harus dalam kondisi tertentu, karena jika terdapat suara lain yang masuk maka akan tidak dikenali oleh sensor, begitu pula frekuensi yang digunakan harus sesuai pada saat kita menginput suara awal dan input suara pada saat menjalankan program.

i.   Sensor GP2D12

     Digunakan untuk membaca jarak.  Sensor ini menggunakan prinsip pantulan sinar infra merah. Dalam aplikasi ini nilai tegangan keluran dari sensor yang berbanding terbalik dengan hasil pembacaan jarak dikomparasi dengan tegangan referensi komparator.

            Spesifikasi Teknis

•          Range:10 to 80cm

•          Update frequency / period:25Hz / 40ms

•          Direction of the measured distance:Very directional, due to the IR LED

•          Max admissible angle on flat surface:> 40°

•          Power supply voltage:4.5 to 5.5V

•          Noise on the analog output:< 200mV

•          Mean consumption:35mA

•          Peak consumption:about 200mA

            Kelemahan

•          Respon 40ms

•          Error bila Jarak<10cm dan pada Cermin

•          Hanya dapat mengukur <80cm

            Kelebihan

•          Dapat mengukur jarak pada bidang miring

•          Sudut pengukuran sempit

•          Sangat direktif

j.       LED


LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan  perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang  digunakan. 

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).

k.       Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. 


4.    Prosedur Percobaan [Kembali]

1.  Buka aplikasi proteus

2.  Siapkan alat dan bahan pada library proteus, pada rangkaian ini yaitu berupa resistor, baterai, transistor NPN, DC voltmeter, relay, lampu, opamp, ground, motor DC, sound sensor, gp2d12 sensor, LED, dan buzzer.

3.   Rangkai setiap komponen

4.   Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

5. Jalankan simulasi rangkaian


5.    Rangkaian Simulasi [Kembali]


Ketika sound sensor dan gp2d12 sensor tidak mendeteksi adanya burung (berlogika 0)


Ketika sound sensor dan gp2d12 sensor mendeteksi adanya burung (berlogika 1)

Prinsip Kerja:

Ketika gp2d12 sensor tidak mendeteksi adanya objek (pada rangkaian ini yaitu burung), maka tidak ada arus yang mengalir dari Vout sensor. Relay tidak berpindah ke kiri, maka arus mengalir dari baterai3 untuk menghidupkan motor2, dimana motor ini berfungsi untuk menutup pintu perangkap.

Kemudian ketika gd2d12 sensor mendeteksi adanya burung, maka arus akan mengalir dari Vout ke R7 dimana tegangan yang keluar adalah sebesar 5V. Kemudian diteruskan ke basis transistor Q2 yang bertegangan 4.96 V maka transistor on. Arus mengalir dari baterai ke kolektor Q2 lalu ke emitter Q2. Dari emitter diteruskan ke R2 lalu ke ground. Kemudian arus pada output opamp yang bertegangan 12.6V diteruskan ke R3 dan R9. Dari R3 ke R1 lalu ke ground. Dari R9 ke basis transistor Q3 yang bertegangan 0.88V, maka transistor on. Kemudian arus mengalir dari baterai ke relay lalu ke kolektor Q3 lalu ke emitter Q3. Maka relay berpindah ke kiri, arus mengalir dari baterai ke motor1 sehingga motor1 hidup (pintu perangkap terbuka).

Kemudian ketika burung sudah terperangkap, burung akan bersuara, sound sensor berlogika 1, maka arus mengalir dari Vout ke R8 dimana tegangan yang keluar adalah sebesar 5V. Kemudian diteruskan ke basis transistor Q1 yang bertegangan 4.96V maka transistor on. Arus mengalir dari baterai ke kolektor Q1 lalu ke emitter Q1. Dari emitter diteruskan ke R4 lalu ke ground. Kemudian arus pada output opamp yang bertegangan 12.6V diteruskan ke R6 dan R11. Dari R6 ke R5 lalu ke ground. Dari R11 ke basis transistor Q4 yang bertegangan 0.88V, maka transistor on. Kemudian arus mengalir dari supply 12V ke relay lalu ke kolektor Q4, lalu ke emitter Q4, dan berakhir di ground. Maka relay berpindah ke kanan, arus mengalir dari baterai ke R13 dan buzzer, buzzer hidup. Dari R13 lalu ke led, sehingga led hidup.

6.    Video [Kembali]







7.    Download File [Kembali]

Datasheet GP2D12

Datasheet Relay

Datasheet OpAmp

Datasheet Sound Sensor

Datasheet Motor DC

Datasheet Resistor

Datasheet Transistor

Datasheet Buzzer

Datasheet LED

Library Sound Sensor

Video

File Proteus



 


Tidak ada komentar:

Posting Komentar