KONTROL GARASI
OTOMATIS DENGAN SENSOR INFRARED DAN LDR
a. Untuk mengetahui sensor infrared dan sensor LDR.
b. Untuk memahami prinsip sensor infrared dan sensor
LDR.
c. Mengaplikasikan sensor infrared dan sensor LDR
sebagai kontrol garasi otomatis
Alat:
1. Voltmeter DC
2. Ground
3. Power supply
Bahan:
1. Resistor
2. Sensor Infrared
3. Motor DC
4. LDR
Spesifikasi:
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
5. Relay
6. Diode
Dioda
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).
7. Gerbang NAND
Gerbang NAND
menghendaki semua inputnya bernilai 0 (terhubung dengan ground) atau salah
satunya bernilai 1 agar menghasilkan output yang berharga 1.
Spesifikasi
IC 7S400:
Tegangan
Suply: 7 V
Tegangan
input: 5.5 V
Beroperasi
pada suhu udara 0 sampai +70 derjat
Kiasaran
suhu penyimpanan: -65 derjat sampai 150 derjat celcius
Konfiugurasi
pin:
-
Vcc : Kaki 14
-
GND : Kaki 7
-
Input : Kaki 1 dan 2, 4 dan 5, 13 dan 12, 10 dan 9
-
Output : Kaki 3, 6, 11
Gerbang
Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan
input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner
yaitu, angka 1 dan 0).
9. Lamp
10. LED
11.
Button
1.
Infrared
Infrared (IR) detektor atau sensor infra merah
adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah
(infrared, 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.
Konfigurasi pin infra red (IR) receiver atau penerima infra merah tipe TSOP adalah output (Out), Vs (VCC +5 volt DC), dan Ground (GND). Sensor penerima inframerah TSOP ( TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules ) memiliki fitur-fitur utama yaitu fotodiode dan penguat dalam satu chip, keluaran aktif rendah, konsumsi daya rendah, dan mendukung logika TTL dan CMOS. Detektor infra merah atau sensor inframerah jenis TSOP (TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules) adalah penerima inframerah yang telah dilengkapi filter frekuensi 30-56 kHz, sehingga penerima langsung mengubah frekuensi tersebut menjadi logika 0 dan 1. Jika detektor inframerah (TSOP) menerima frekuensi carrier tersebut, maka pin keluarannya akan berlogika 0. Sebaliknya, jika tidak menerima frekuensi carrier tersebut, maka keluaran detektor inframerah (TSOP) akan berlogika 1.
Dari grafik dapat disimpilkan bahwa semakin jauh jarak
benda maka semakin kecil output nya, dan begitu juga sebaliknya.
Dari
grafik dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi intensitass cahaya maka semakin
rendah nilai resistansi dan sebaliknya.
2. LDR Sensor
LDR (Ligh Dependent Resistor) adalah suatu komponen
elektronik yang resistansinya tergantung pada intensitas cahaya. LDR di buat
dari bahan Cadium Sulfida yang peka terhadap cahaya. LDR akan mempunyai
hambatan yang sangat besar saat tidak ada cahaya mengenainya (gelap). Dalam
kondisi ini hambatan LDR mampu mencapai 1M ohm, akan tetapi pada saat LDR
mendapat cahaya hambatan LDR akan menurun menjadi beberapa puluh ohm saja.
Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram
pada LDR menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga
hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat
cahaya redup LDR menjadi pengantar arus yang kurang baik, atau bisa disebut
juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron
yang lepas dari bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak
elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR
menjadi konduktor atau bisa disebut juga LDR memilki resistansi yang kecil pada
saat cahaya terang. LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi
listrik. Saklar cahaya otomatis adalah salah satu contoh alat yang menggunakan
LDR. Akan tetapi karena responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR
tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya berubah secara drastis.
Rangkaian elektronik yang dapat digunakan untuk LDR
adalah rangkaian yang dapat mengukur nilai resistansi dari LDR tersebut. Dari
hukum ohm, diketahui bahwa:
Dengan V adalah beda potensial antara dua titik, I
adalah arus yang mengalir di antara-nya, dan R adalah resistansi di antara-nya.
Lebih lanjut dikatakan pula bahwa nilai R tidak bergantung dari V ataupun I.
Sehingga, jika ada perubahan nilai resistansi dari R, maka nilai tegangan V-nya
pun akan berubah. Jika beda potensial di-set tetap, maka perubahan resistansi
hanya akan mempengaruhi besar arusnya.
Karakteristik Sensor LDR
·
Tegangan
maksimum (DC): 150V
·
Konsumsi arus
maksimum: 100mW
·
Tingkatan
Resistansi/Tahanan : 10O sampai 100KO
·
Puncak spektral:
540nm (ukuran gelombang cahaya)
·
Waktu Respon
Sensor : 20ms – 30ms
·
Suhu operasi:
-30° Celsius – 70° Celcius.
3. Resistor
Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen
elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan
menghambat arus listrik yang
mengalir melaluinya. Satuan Resistor adalah Ohm
(simbol: O) yang merupakan satuan SI untuk resistansi
listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah
seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang
mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.
Rumus dari Rangkaian Seri
Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Rumus dari Rangkaian paralalResistor:
1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I
Cara membaca resistor:
4. Transistor
NPN
Termasuk dalam komponen semikonduktor aktif adalah
transistor, Transistor sebenarnya kepanjangan dari Transfer dan Varistor.
Mengenal karakteristiknya transistor terbagi dua kategori
ialah Bipolar Junction
Transistor (BJT) dan Unipolar Transistor. Kerja
transistor pada dasarnya difungsikan sebagai saklar elektronik
(Switching) dan penguat sinyal (Amplifier).
1. Bipolar
Junction Transistor (BJT)
Bi artinya dua dan Polar asal
kata dari polarity yang artinya polaritas, dengan kata lain bipolar
junction transistor (BJT) adalah jenis Transistor yang memiliki dua
polaritas yaitu hole (lubang) atau elektron sebagai carier (pembawa) untuk
menghantarkan arus listrik. Prinsip dasar konstruksinya disusun seperti dari
dua buah dioda yang disambungkan pada kutub yang sama yaitu Anoda dengan anoda
sehingga menghasilkan transistor jenis NPN atau Katoda dengan katoda
yang menjadi transistor jenis PNP.
2. Unipolar Junction Transistor (UJT)
Pada transistor UJT hanya satu
polaritas saja yang dijadikan carier/pembawa muatan arus listrik, yaitu
elektron saja atau hole/lubangnya saja, tergantung dari jenis transistor UJT
tersebut. Karena prinsip kerjanya transistor ini berdasarkan dari efek
medan listrik, maka transistor UJT lebih dikenal dengan nama FET (Field Efect
Transistor) atau Transistor Efek Medan. Karakteristik:
5. Diode
Diode (diode) adalah komponen elektronika aktif yang
terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus
listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
Berikut ini adalah fungsi dari dioda antara lain:
· Untuk alat sensor panas, misalnya dalam
amplifier.
· Sebagai sekering(saklar) atau pengaman.
· Untuk rangkaian clamper dapat memberikan
tambahan partikel DC untuk sinyal AC.
· Untuk menstabilkan tegangan pada voltage
regulator
· Untuk penyearah
· Untuk indikator
· Untuk alat menggandakan tegangan.
· Untuk alat sensor cahaya, biasanya
menggunakan dioda photo.
Simbol dioda adalah :
Setiap kode pada dioda menetukan nilai dioda dengan
nilai:
Untuk menentukan arus zener (IZ), berlaku persamaan
:
Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah
ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar)
dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown
dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak
menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan
tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area
ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.
7. 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 :
1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring
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)
8. 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).
9. Lamp
Lampu
Listrik adalah suatu perangkat yang dapat menghasilkan cahaya saat dialiri arus
listrik. Arus listrik yang dimaksud ini dapat berasal tenaga listrik yang
dihasilkan oleh pembangkit listrik terpusat (Centrally Generated Electric
Power) seperti PLN dan Genset ataupun tenaga listrik yang dihasilkan oleh
Baterai dan Aki. Jenis Jenis Lampu Listrik:
1.
Lampu Pijar (Incandescent Lamp)
Lampu
Pijar atau disebut juga Incandescent Lamp adalah jenis lampu listrik yang
menghasilkan cahaya dengan cara memanaskan Kawat Filamen di dalam bola kaca
yang diisi dengan gas tertentu seperti nitrogen, argon, kripton atau
hidrogen. Kita dapat menemukan Lampu Pijar dalam berbagai pilihan Tegangan
listrik yaitu Tegangan listrik yang berkisar dari 1,5V hingga 300V.
Lampu
Pijar yang dapat bekerja pada Arus DC maupun Arus AC ini banyak digunakan di
Lampu Penerang Jalan, Lampu Rumah dan Kantor, Lampu Mobil, Lampu Flash dan juga
Lampu Dekorasi. Pada umumnya Lampu Pijar hanya dapat bertahan sekitar
1000 jam dan memerlukan Energi listrik yang lebih banyak dibandingkan dengan
jenis-jenis lampu lainnya.
2.
Lampu Lucutan Gas (Gas discharge Lamp)
Lampu
lucutan gas menghasilkan cahaya dengan mengirimkan lucutan elektris
melalui gas yang terionisasi, misalnya pada plasma. Sifat lucutan gas sangat
tergantung pada frekuensi atau modulasi arus listriknya. Biasanya, lampu lampu
ini menggunakan gas mulia (argon, neon, kripton, dan xenon) atau campuran dari
gas-gas tersebut. Sebagian besar lampu-lampu ini juga mengandung bahan-bahan
tambahan, seperti merkuri, natrium, dan/atau halida logam.
3.
Lampu LED (Light Emitting Diode)
Lampu
LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya
monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang
terbuat dari bahan semikonduktor. Warna warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED
tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat
memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering
kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik
lainnya.
10.
Gerbang Logika NAND (IC 74S00)
Gerbang
OR, AND dan NOT adalah tiga gerbang logika dasar karena keduanya dapat
digunakan untuk membangun rangkaian logika untuk ekspresi Boolean yang
diberikan. Gerbang NOR dan NAND memiliki properti yang masing-masing dapat
digunakan untuk mengimplementasikan perangkat keras rangkaian logika yang
sesuai dengan ekspresi Boolean yang diberikan. Artinya, dimungkinkan untuk
menggunakan hanya gerbang NAND atau hanya gerbang NOR untuk mengimplementasikan
ekspresi Boolean apa pun.
Gerbang
NAND atau disebut juga "NAND GATE" adalah jenis gerbang logika
kombinasi yang memiliki dua input (Masukan) dan satu output (keluaran). Pada
dasarnya gerbang NAND merupakan pengembangan atau kombinasi dari gerbang AND
dan gerbang NOT "NAND = NOT AND". Untuk lebih jelasnya perhatikan
simbol dan gerbang kebenaran gerbang NAND berikut.
Pada
gerbang logika NAND, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NAND adalah
tanda bar (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas. Perhatikan tabel
kebenaran gerbang NAND. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan
mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NAND akan menghasilkan output
logika 0 bila semua inputnya memiliki logika 1" sedangkan " Gerbang
NAND akan menghasilkan keluaran logika 1 bila salah satu input atau semua input
memiliki logika 0". Secara singkat, cukup mengingat gerbang logika AND,
karena output dari gerbang logika NAND merupakan kebalikan dari output gerbang
AND.
11. Button
Push
Button atau biasanya orang bilang tombol adalah sebuah komponen panel listrik
yang berfungsi sebagai triger atau saklar pulse, karena terdapat sebuah pegas
untuk mengembalikan posisi push buton dalam keadaan semula. Pulse bisa disebut
ON hanya beberapa Milidetik, oleh karena itu push button bergantung pada wiring
yang anda rangkai untuk membuatnya menjadi berguna dan sempurna.
Prinsip
Kerja
Push
Button atau tombol bekerja menggunakan makanik ketika ada sebuah dorongan maka
lempengan tembaga pada push button akan Lepas atau nempel tergangung pemilihan
tipe push buttonya. Ketika lempengan tembaga (kontak) tersebut menempel maka
arus listrik akan mengalir, dan akan berhenti jika tidak ada dorongan pada push
button lempengan tembaga akan lepas dan arus listrik akan berhenti.
berikut
karekterisktik dari Push Button:
·
Tegangan diperbolehkan
dari 0 - 220V DC atau AC
·
Ampere mengikuti
spesifikasi dari push button berbeda-beda
·
Terdapat 2 tipe kontak
dari push button ( NO atau NC )
·
Warna push button (Merah,
hijau, Kuning, Putih, Biru ) kebanyakan warna yang dipakai adalah merah dan
hijau
·
Wiring Diagram Push
Button
Dalam
wiring sangat simpel karena push button ini cuman in (listrik ) out (listrik)
cuman 2 terminal ajam berikut gambar wiringnya.
·
Buka aplikasi proteus
· Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan komponen sensor infrared, sensor LDR, resistor, relay, lamp, motor, nand, logicstate, battery,led dan speaker.
·
Rangkai setiap komponen menjadi
rangkaian yang diinginkan
·
Ubah spesifikasi komponen sesuai
kebutuhan
·
Tambahkan DC voltmeter untuk mengetahui
besar tegangan yang dinginkan.
·
Jalankan simulasi rangkaian.
Prinsip kerja:
Ketika cahaya infrared sensor ir terhalang oleh
benda misal mobil motor atau manusia, maka sensor akan berlogika satu lalu,
tegangan pada sensor diteruskan menjadi input bagi gerbang nand 1 (U1) sehingga
output U1 menjadi 0, selanjutnya akan diteruskan ke U2 sebagai input, oleh
karena itu output terakhir yang dikeluarkan oleh U2 adalah logika 1 sehingga
akan cukup untuk mengon kan transistor, sehingga arus mengalir akan mengalir
dari kolektor ke emitter dan akan membuat relay berpindah ke kiri (on), sehingga
motor dan led akan hidup sebagai indikator pagar terbuka. Dan apabila mobil
sudah melewati cahaya infrared sensor, mak sensor akan kembali berlogika 0,
sehingga tengangan di berikan tidak cukup untuk mengaktifkan transistor
sehingga relay tetap berada dikanan dan mengaktifkan motor sebagai indikator
pagar telah tertutup.
Disisi lain, ketika mobil telah masuk ke garasi dan
menghalangi cahaya antara laser dan sensor ldr maka tegangan dari ldr akan
berlogika 0 dan akan masuk ke gerbang nand u3 atas sebagai input, sehingga
ouputnya menjadi berlogika 1, sedangkan gerbang nand dibawah, memiliki output
berlogika 0, yg nntinya output ini akan menjadi input di u3. Oleh karena itu
ouput pada u3 cukup untuk mengaktifkan q2 lalu akan membuag relay berpindah ke
kiri, sehingga menyebabkan lampu menyala. Namun, jika mobil tidak lagi
menghalangi cahaya pada sensor maka lampu tetap hidup sampai kita menekan
tombol button sebagai resetnya.
HTML: disini
Video: disini
File rangkaian: disini
Datasheet LDR: disini
Datasheet IR: disini
Datasheet transistor npn:
Datasheet NAND: disini
Datasheet resistor:
Library IR: disini
Datasheet Diode:
Datasheet Relay: disini
Datasheet Lamp: disini
Datasheet LED: disini
Datasheet motor dc: disini
·
Tidak ada komentar:
Posting Komentar