Sistem Gorden Otomatis
- Mempermudah pengoperasian bagi lansia atau orang-orang disabilitas
- Mampu mensimulasikan rangkaian "Sistem Gorden Otomatis" menggunakan software Proteus
- Memberikan Solusi agar pekerjaan pengoperasian gorden dapat dilakukan dengan mudah
4. Relay
5. LED
9. Touch Sensor
Dimana V adalah tegangan, I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan.
Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :
Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.
Seri : 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
Paralel: 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
Masing-masing kaki pada Transistor NPN tersebut adalah
1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
Rumus dari Transitor adalah :
hFE = iC/iB
dimana, iC = perubahan arus kolektor
iB = perubahan arus basis
hFE = arus yang dicapai
Bias Dasar Transistor (Bias Base Transistor)
Rangkaian dasar transistor pada intinya merupakan sebuah rangkaian transistor yang terdapat arus yang mengalir dan adanya tegangan listrik. Fungsi bias DC menentukan Titik Q point Transistor dengan benar, yaitu dengan mengatur besarnya arus kolektor ke nilai konstan dan stabil tanpa adanya sinyal input di kaki basis transistor.
Titik kerja DC ditetapkan berdasarkan tegangan VCC, Resistor RC dan RE . Pemasangan baypass berupa kapasitor yang dihubungkan ke ground akan membantu memblokir arus dari transistor yang lain. Konfigurasi yang dapat diterapkan untuk bias base adalah common base, common collector dan common emitor.
Titik kerja DC ditetapkan berdasarkan tegangan VCC, Resistor RC dan RE . Pemasangan baypass berupa kapasitor yang dihubungkan ke ground akan membantu memblokir arus dari transistor yang lain. Konfigurasi yang dapat diterapkan untuk bias base adalah common base, common collector dan common emitor.
Bias Dasar Common Emitor
Salah satu rangkaian bias yang paling sering digunakan untuk rangkaian transistor adalah dengan self bias dengan konfigurasi rangkaian common emiterdengan satu atau lebih resistor yang digunakan untuk mengatur nilai DC awal untuk tiga arus transistor, ( IB ), ( IC ) dan ( IE). Dua bentuk bias transistor bipolar yang paling umum adalah: Beta Dependent dan Beta Independent. Tegangan bias transistor sebagian besar tergantung pada transistor beta, ( β ) sehingga bias yang diatur untuk satu transistor mungkin tidak selalu sama untuk transistor lain karena nilai beta mereka mungkin berbeda. Bias transistor dapat dicapai baik dengan menggunakan resistor belakang pakan tunggal atau dengan menggunakan jaringan pembagi tegangan sederhana untuk menyediakan tegangan bias yang diperlukan. Berikut ini adalah lima contoh konfigurasi bias Basis transistor dari satu pasokan ( Vcc ).
Fixed bias Transistor
Rangkaian Bias dasar Tetap atau Fix bias transistor dengan memasangkan dua buah resistor, satu menuju kaki basis dan satunya menuju ke kolektor.Besarnya arus basis (IB) tetap konstan untuk nilai VCC yang diberikan.Kondisi operasi yang stabil ditentukan juga dengan nilai beta dari transistor tersebut, sehingga titik kerja tiap transistor akan bervariasi, karena karakteristik masing masing transistor berbeda.
Berdasarkan gambar rangkaian di atas, Transistor diberi bias tetap, besarnya arus , arus kolektor, tegangan antara colektor emitor, arus emitor dapat dicari dengan rumus perhitungan sebagai berikut
Keterangan : Vcc adalah tegangan sumber; Vce = tegangan antara colektor dan emitor ; VE = tegangan pada emitor yang bernilai Nol karena terhubung langsung ke ground; VB = tegangan basis; IB = arus yang mengalir di kaki basis transistor ; Ic = arus yang mengalir pada kaki kolektor ; IE = arus yang mengalir pada kaki emitor
Bias Transistor dengan Umpan Balik Kolektor
Konfigurasi bias transistor dengan umpan balik kolektor adalah bias yang tergantung dari penguatan arus ( Beta). Konfigurasi ini membutuhkan dua resistor untuk memberi bias DC pada transistor, sehingga transistor selalu bekerja di wilayah aktif. Tegangan bias dasar DC berasal dari VC, sehingga memiliki stabilitas yang baik.
Pada rangkaian ini, RB terhubung ke kolektor transistor sebagai umpan balik arus kolektor yang tinggi akan diumpankan ke basis. metode bias umpan balik kolektor ini menghasilkan umpan balik negatif langsung dari terminal output ke terminal input melalui resistor, RB.
Karena tegangan bias berasal dari penurunan tegangan yang melewati resistor beban, RL maka jika arus beban meningkat akan menyebabkan penurunan tegangan yang lebih besar di RL, dan tegangan kolektor berkurang . Efek ini akan menyebabkan penurunan yang sesuai dalam arus dasar, IB yang pada gilirannya, membawa IC kembali normal.
Keterangan : Vcc adalah tegangan sumber; Vce = tegangan antara colektor dan emitor ; VE = tegangan pada emitor yang bernilai Nol karena terhubung langsung ke ground; VB = tegangan basis; IB = arus yang mengalir di kaki basis transistor ; Ic = arus yang mengalir pada kaki kolektor ; IE = arus yang mengalir pada kaki emitor
Bias Transistor dengan Umpan Balik Kolektor
Konfigurasi bias transistor dengan umpan balik kolektor adalah bias yang tergantung dari penguatan arus ( Beta). Konfigurasi ini membutuhkan dua resistor untuk memberi bias DC pada transistor, sehingga transistor selalu bekerja di wilayah aktif. Tegangan bias dasar DC berasal dari VC, sehingga memiliki stabilitas yang baik.
Pada rangkaian ini, RB terhubung ke kolektor transistor sebagai umpan balik arus kolektor yang tinggi akan diumpankan ke basis. metode bias umpan balik kolektor ini menghasilkan umpan balik negatif langsung dari terminal output ke terminal input melalui resistor, RB.
Karena tegangan bias berasal dari penurunan tegangan yang melewati resistor beban, RL maka jika arus beban meningkat akan menyebabkan penurunan tegangan yang lebih besar di RL, dan tegangan kolektor berkurang . Efek ini akan menyebabkan penurunan yang sesuai dalam arus dasar, IB yang pada gilirannya, membawa IC kembali normal.
Dioda 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.
Cara Kerja Dioda
Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).
A. Kondisi tanpa tegangan
Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.
C. Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.
e. LED
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)
g. IC OP-AMP
Simbol
Karakteristik IC OpAmp
- 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
Karakteristik IC OpAmp
- 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
Inverting Amplifier
Rumus:
NonInverting
Rumus:
Komparator
Rumus:
Adder
Rumus:
Bentuk Gelombang
Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Sensor suhu ini terkalibrasi dalam satuan celcius dan mampu membaca nilai suhu dari 0˚C100˚C dan memiliki paraeter bahwa setiap kenaikan 1˚C tegangan keluaran naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5V pada suhu 150˚C. Pada perancangan menggunakan mikrokontroler ATmega8535, ADC yang digunakan adalah 10 bit, artinya data yang dihasilkan dari konversi adalah 0-1023. Untuk mengeluarkan output ADC dari mikrokontroler menggnakan rumus sebagai berikut : Hasil konversi ADC = (Vin*1024)/Vref Hasil output sensor kemudian akan diolah oleh mikrokontroler ATmega8535 yang kemudian nilainya akan ditampilkan pada layar lcd. Pada perancangan kakikakinya, kaki 1 terhubung power (0-5V), pin 2 sebagai output sensor yang akan terhubung dengan mikrokontroller ATmega8535, sedangkan pin 3 terhubung dengan ground.
Kecepatan bergeraknya membran tersebut juga akan menentukan besar kecilnya daya listrik yang akan dihasilkan. Komponen utama untuk sensor ini yaitu condeser mic sebagai penerima besar kecilnya suara yang masuk. Berikut gambar dari condeser mic :
Pada grafik dibawah dapat disimpulkan bahwa makin tinggi frekuensi maka semakin tinggi tingkat sensitivitasnya, atau bisa dikatakan berbanding lurus
l. Sensor Humidity
Kelembaban merupakan salah satu hal yang bisa mempengaruhi kondisi cuaca terhadap suatu daerah. Sensor kelembaban merupakan alat pengukur untuk mendefinisikan suatu kelembaban uap air yang terkandung di dalam udara. Ada dua jenis kelembaban yang akan diukur, yaitu :
1. Kelembaban Absolut
Kelembaban absolut menjadi sebuah bilangan yang merujuk pada hitungan gram uap air yang tertampung pada 1 meter kubik udara.
2. Kelembaban Relatif
Kelembaban relatif merupakan bilangan untuk menunjukkan seberapa persen perbandingan antara uap air yang tersedia di dalam udara pada saat pengukuran dan volume uap air maksimal yang akan tertampung oleh udaranya.
Grafik respon:
- Siapkan seluruh alat dan bahan yang akan digunakan di Proteus
- Rangkailah semua alat dan seperti rangkaian dibawah pada software Proteus
- Hubungkan semua komponen
- Atur nilai variable (tengang, arus, dll)
- Lalu tekan tombol jalankan
- Simulasikan semua sensor yang ada
- Revisi lagi apakah ada yang kurang dari rangkaian
- Dan lakukan simulasi terakhir
PRINSIP KERJA SISTEM GORDEN OTOMATIS
1. Sensor Touch (diletakkan di dekat gorden)
Pada Sensor Touch, ketika menerima sentuhan maka akan berlogika 1 dan aktif, lalu tegangan akan masuk ke dalam rangkaian penguat Buffer / voltage follower dimana tegangan input dan output bernilai sama dan akan diteruskan ke transistor, ketika transistor menerima tegangan yang mencukupi maka akan aktif dan akan ada arus yang mengalir dari rangkaian fixed bias, sehingga relay akan berpindah yang dimana outputnya yaitu gerakan gorden yang akan menutup dan lampu penerangan akan menyala
2. Sensor suhu (diletakkan di dinding ruangan)
Untuk sensor suhu, terhubung dengan output berupa kipas, yang mana akan menyala ketika sensor suhu mendeteksi suhu >= 26 derajat, tegangan yang dihasilkan dari sensor akan menuju potensio, dan mengalir ke rangkaian penguat detector non inverting, lalu menuju rangkaian fixed bias, ketika transistor mendapatkan tegangan yang cukup untuk aktif, maka relay akan berpindah dan menghidupkan kipas
3. Sensor Sound (diletakkan di dekat gorden)
Sensor sound akan aktif ketika mendapatkan inputan berupa suara, yang mana akan merubah suara tersebut menjadi tegangan. Selanjutnya akan masuk ke rangkaian buffer/voltage follower dan menuju transistor, ketika transistor aktif dan ada arus yang mengalir dari rangkaian self bias, relay akan berpindah dan menggerakkan motor untuk membuka gorden
4. UV Sensor (diletakkan di dinding bagian luar)
Pada sensor UV, akan diletakkan didinding bagian luar jendela yang mana akan menerima inputan berupa sinar cahaya matahari, ketika sensor menerima pencahayaan yang rendah maka tegangan tidak akan mengalir ke rangkaian penguatan dan transistor sehingga relay tidak akan berpindah. Untuk outputnya terhubung dengan motor pembuka gorden dan lampu penerangan pada sensor touch, ketika cahaya matahari terdeteksi cukup untuk mengaktifkan rangkaian, maka relay akan berpindah, yang mana akan membuat output motor dan lampu tadi akan menjadi open loop. Sehingga meskipun sensor touch aktif, ketika sensor uv juga aktif maka, output tidak akan bekerja, namun jika sensor UV mati dan sensor Touch aktif, maka output akan menyala
5. Sensor Humidity (diletakkan di dalam ruangan)
Pada sensor humidity akan berfungsi pada output berupa gerakan motor jendela, ketika kelembapan yang terdeteksi sensor di atas 55 maka motor akan membuka jendela, dan jika di bawah 55 maka motor menutup jendela akan aktif. Pada sensor ini digunakan rangkaian penguatan detektor non inverting dan emitor bias untuk memindahkan relay
6. Sensor Piezzo
Pada sensor piezzo akan aktif ketika menerima guncangan atau getaran mekanis yang kuat, yang mana akan mneghasilkan tegangan dan diteruskan ke rangkaian detector non inverting menuju transistor, lalu relay akan berpindah dan mengaktifkan rangkaian dimana motor akan bergerak menutup jendela. jadi meskipun dia menerima inputan dari sensor kelembapan, jendela akan tetap menutup
Simulasi :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar