Sensor Optik ( Infrared dan PIR)
Tugas 3
Aplikasi Kontrol Garasi
a. Mengetahui pengertian Sensor Infrared dan PIR
b. Mengetahui cara kerja Sensor Infrared dan PIR
c. Mengetahui kegunaan Sensor Infrared dan PIR dalam kehidupan sehari-hari dengan pengaplikasiannya
Voltmeter berfungsi untuk mengukur tegangan dalam rangkaian listrik.
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.
Termasuk dalam komponen semikonduktor aktif adalah transistor, Transistor ini berfungsi untuk menhidupkan motor dan mengaktifkan buzzer.
Sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor 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).
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :
a. Lensa Fresnel
Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.
b. IR Filter
IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
c. Pyroelectric Sensor
Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32˚C, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.
d. Amplifier
Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
e. Komparator
Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.
Hampir semua jenis sensor PIR akan memiliki spesifikasi memiliki perbedaan, meskipun semuanya memiliki cara kerja yang sama. Dapat cek perbedaan tersebut dalam datasheet.
· Ukuran : Persegi
· Output : Nilai Digital High (3V) saat dipicu (gerakan terdeteksi), dan nilai digital Low saat menganggur (tidak ada gerakan terdeteksi). Panjang pulsa ditentukan oleh resistor dan kapasitor pada PCB.
· Jangkauan sensitivitas : sampai 20 kaki (6 meters) 110 derajat x 70 derajat jangkauan deteksi
· Power supply: 3.3V - 5V tegangan input.
Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.
Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.
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: Ī©) 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 paralel Resistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I
Transistor 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).
Sekitar tahun 1947an, Tiga orang ilmuwan fisika asal Amerika yaitu William Shockley beserta rekannya John Barden, dan W. H Brattain yang tergabung sebagai peneliti pada sebuah laboratorium milik perusahaan AT&T Bell, merekalah yang berhasil pertama kali menemukan Transistor. Transistor adalah nama yang diberikan oleh ilmuwan John Robinson karena sifat kerjanya komponen ini yang dapat menghantarkan energi dengan kekuatan daya hantar dapat ditentukan dengan cara mengatur nilai tahanan pada bias pengontrolnya. Pernyataan ini sesuai dengan kepanjangan kata dari transistor yaitu Transfer (Pemindahan) dan Varistor (Variable Resistor). Dan sekitar tahun 1958an, komponen transistor mulai digunakan pada rangkaian elektronik dalam projek-projek penelitian para ilmuwan tersebut.
Jenis Transistor:
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.
Rumus:
Relay adalah alat untuk memutuskan atau menghubungkan suatu rangkaian. Prinsip kerjanya hampir sama seperti saklar, hanya saja relay bekerja otomatis dan bisa digunakan sebagai kontrol jarak jauh. Relay terdiri atas kumparan yang berinti besi dan saklar. Relay pada pendeteksi kebakaran ini digunakan sebagai penghubung dan pemutus arus yang akan disalurkan ke motor DC dan buzzer. Relay merupakan suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur atau memasukan suatu rangkaian listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya perubahan lain.
Konfigurasi Pin Relay
Nomor PIN | Nama Pin | Deskripsi |
1 | Coil End 1 | Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 5V dan ujung lainnya ke ground |
2 | Coil End 2 | Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 5V dan ujung lainnya ke ground |
3 | Umum (COM) | Umum terhubung ke salah satu Ujung Beban yang akan dikontrol |
4 | Biasanya Tutup (NC) | Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NC beban tetap terhubung sebelum pemicu |
5 | Biasanya Terbuka (TIDAK) | Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NO, beban tetap terputus sebelum pemicu |
7. Motor DC
Motor DC adalah piranti elektronik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik atau gerak yang disebut dengan motor. Jenis motor ada 2 yaitu motor AC dan motor DC. Motor DC mempunyai keunggulan dibandingkan dengan motor AC dalam kemudahan pengendaliannya. Motor ini dapat diubah arah putarannya dengan membalik polaritasnya saja. Kecepatan motor DC dapat diatur salah satunya adalah dengan cara mengatur tegangan yang masuk ke dalamnya.
Baterai adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. 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. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katoda 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. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik ini. Oleh karena, dalam aplikasi kontrol garasi ini kita menggunakan baterai berkapasitas 12V untuk mengaktifkan atau menggerakan motor DC ketika menerima perintah dari Arduino.
Baterai yang biasa dipakai terdiri dari seng dan batang karbon. Kedua penghantar ini memiliki sifat yang berbeda dalam hal melepas dan menerima elektron. Seng adalah zat yang lebih mudah melepas elektron daripada batang karbon. Akibatnya, saat baterai terhubung dengan rangkaian listrik, elektron dari karbon akan mengalir ke rangkaian melalui kabel/kawat hingga akhirnya kembali ke baterai dan mencapai batang karbon. Batang karbon sangat sulit bereaksi, elektron yang berada di permukaan batang karbon akan digunakan oleh elektrolit untuk menjalankan reaksi kimia.
Secara sederhana, baterai adalah alat yang menghasilkan listrik dari reaksi kimia. Atau dapat dikatakan, baterai adalah alat yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Saat ada arus listrik mengalir melewati kabel, maka yang terjadi adalah elektron berpindah melalui kabel, yang merupakan penghantar listrik.
Baterai terdiri dari beberapa bagian, ada dua zat penghantar listrik berbeda, yang disebut ELEKTRODA,dan cairan penghantar listrik yang disebut, ELEKTROLIT.
Pada simulasi kontrol garasi ini menggunakan 3 buah sensor yaitu 2 buah sensor InfraRed dan 1 sensor PIR (Passive Infra Red).
Pada sensor PIR akan mendeteksi adanya pergerakan, dimana
saat mendeteksi pergerakan tersebut sensor akan berlogika higth atau berlogika
1 dan akan mengalirkan arus atau tegangan ke kaki basis transistor NPN dan akan
mengakibatkan relay menjadi ON. Ketika relay on maka buzzer akan berbunyi yang
menandakan bahwa ada pergerakan di depan garasi.
Kemudian pada rangkaian ini menggunakan 2 sensor Infrared dimana
sensor infrared akan dipasang diluar dan dilam pagar. Fungsi dari infrared ini
mendetekssi adanya benda atau objek di depan garasi maupun dibelakang garasi
yang berfungsi untuk mengatur sistim buka tutup garasi menggunakan motor dc. Jika
di depan garasi ada objek maka IR 1 akan berlogika 1 dan IR2 yang didalam
garasi akan berlogika 0, sehingga sensor IR 1 akan mengalirkan tegangan ke
resistor dan transistor sebesar.. sehingga motor akan bergerak ke kiri untuk
membuka garasi dan ketika mobil melewati pagar maka sensor IR1 dan IR2 akan
sama sama berlogika 1 sehingga motor akan berhenti karna ada 2 buah tegangan
yang masuk ke motor melewati resistor dan transistor yang mengakibatkan motor
akan berhenti. Pada saat mobil lewat dari garasi maka sensor IR1 akan berlogika
0 dan IR2 akan berlogika 1 dan akan mengalirkan tegangan ke resistor dan
transistor sebesar ,,, sehingga motor akan bergerak ke kanan untuk menutup
garasi.
Download File Simulasi Proteus [Disini]
Download Library Sensor Infrared [Disini]
Download Data sheet Resistor [Disini]
Download Data sheet Buzzer [Disini]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar