Sensor Fisika (LDR dan LM35)
Aplikasi Smart Room (Lampu dan Kipas Otomatis)
a. Mengetahui pengertian Sensor Cahaya dan Sensor Suhu
b. Mengetahui cara kerja Sensor Cahaya dan Sensor Suhu
c. Mengetahui kegunaan Sensor Cahaya dan Sensor Suhu dalam kehidupan sehari-hari dengan pengaplikasiannya
1.Voltmeter
Voltmeter berfungsi untuk mengukur tegangan dalam rangkaian listrik.
1. Sensor LDR
Sensor LDR berfungsi untuk mendeteksi cahaya dalam ruangan atau kamar yang digunakan.
2. Sensor LM35
Sensor LM35 berfungsi untuk mendeteksi atau mengukur suhu dalam ruangan atau kamar yang digunakan.
Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya dalam suatu rangkaian listrik.
Termasuk dalam komponen semikonduktor aktif adalah transistor, Transistor ini berfungsi untuk menhidupkan motor dan mengaktifkan buzzer.
1. Sensor LDR
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.
2. Sensor LM35
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
VLM35 = Suhu* 10 mV
Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan. 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.
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: Ω) 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:
5. IC LM324
Rangkaian Komparator adalah alat yang di gunakan untuk membandingkan ukuran panjang. Komparator umumnya di buat dari sebuah teleskop atau mikroskop yang di gerakan naik turun pada sebuah skala. Komparator juga bisa di sebut sebagai alat yang di gunakan untuk membuat perbandingan antara dua sinar atau warna. Selain itu, ada juga yang di sebut dengan rangkaian komparator tegangan. Komparator tegangan adalah sebuah rangkaian yang dapat dengan cermat membandingkan besar tegangan yang di hasilkan. Rangkaian ini biasanya menggunakan komparator Op-Amp sebagai piranti utama dalam sebuah rangkaian. Saat ini terdapat dua jenis komparator tegangan, yaitu komparator tegangan sederhana dan komparator tegangan dengan histerisis.
Salah satu IC komparator yang sering digunakan adalah IC LM 324. IC LM324 merupakan IC Operational Amplifier dan memiliki 14 kaki, IC ini mempunyai 4 buah op-amp yang berfungsi sebagai komparator. IC LM324 memiliki tegangan kerja antara +5 V sampai +15V untuk +Vcc dan -5V sampai -15V untuk –Vcc.
IC LM324 digunakan untuk membandingkan antara tegangan input dari sensor dengan tegangan input dari variable resistor. pulsa outputnya adalah high sehingga tidak diperlukan adanya pull-up pada rangkaian outputnya.
Perhatikan gambar IC LM324 dibawah ini:
 |
Bentuk fisik IC LM324 |
 |
| Pin Out IC LM324 |
Berikut konfigurasi pin IC LM324 :
- Pin 1 = Output 1
- Pin 2 = Input 1 negatif
- Pin 3 = Input 1 positif
- Pin 4 = VCC
- Pin 5 = Input 2 positif
- Pin 6 = Input 2 negatif
- Pin 7 = Output 2
- Pin 8 = Output 3
- Pin 9 = Input 3 negatif
- Pin 10 = Input 3 positif
- Pin 11 = GROUND
- Pin 12 = Input 4 positif
- Pin 13 = Input 4 negatif
- Pin 14 = Output 4
Detektor Penyilang nol
- Detektor Penyilang nol tak pembalik ( non-Inverting zero crossing Detector/NIZCD) Sinyal masukan masuk pada (+) op amp dan membandingkan dengan nol (-) op Amp.
Ed = (+) input – (-) input= Vi – 0
Vi > 0 maka Vo = + Vsat
Vi < 0 maka Vo = - Vsat
- Detektor taraf membalik (Inverting voltage level detector / IVLD).
Sinyal masukan masuk pada (-) op amp dan membandingkan dengan nol (+) op Amp.
Ed = (+) input – (-) input= Vref – vi.
Vi > Vref maka Vo = + Vsat.
Vi < Vref maka Vo = - Vsat.
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. LED
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan 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.
Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.
8. 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.
-Buka aplikasi proteus
-Ambil komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutuhkan komponen berupa sensor LDR, sensor LM35, resistor, transistor, IC LM324, relay, led, motor DC, dan baterai.
-Rangkai setiap komponen
-Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
-Tambahkan voltmeter
-Jalankan rangkaian
Pada saat sensor LDR
mendeteksi cahaya yang tinggi maka sensor akan mengahasilkan tegangan sebesar
0,88 volt, dan akan di teruskan ke R1 (resistor 220 ohm) dan transistor Q2 yang
akan membuat relay off atau memutus rangkaian ke lampu sehingga lampu akan
mati. Namun pada saat sensor LDR mendeteksi kurangnya cahay maka sensor akan
menghasilkan arus sebesar 0,75 volt dan diteruskan ke R1 (resistor 220 ohm) dan
transistor Q2 yang akan membuat relay on atau menghubungkan rangkaian ke lampu
sehingga lampu akan menyala.
Pada
sensor suhu menggunakan sensor LM35,sensor LM35 berfungsi untuk mendeteksi suhu
dalam ruangan dan akan menghasilkan tegangan untuk menjalankan atau menggerakan
kipas atau motor DC. Jika sensor LM35 mendeteksi suhu lebih atau sama dengan 28℃
maka kipas atau motor DC akan otomatis menyala, begitu juga sebaliknya jika
sensor LM35 mendeteksi suhu kurang dari 28℃ maka kipas atau mtotor DC akan
otomatis mati.
Pada saat sensor LM35
mendeteksi suhu kecil dari 28℃ maka tegangan yang dihasilkan sensor kecil atau
sam dengan 0,27 volt dan di teruskan ke R3 dan IC LM324 ke 1 untuk penguatan
pertama sehingga tegangan menjadi kecil atau sama dengan 1,07 volt, dan
kemudian diteruskan lagi ke R6 dan IC LM324 ke 2 untuk penguatan kedua sehingga
tegangan menjadi kecil atau sama dengan 4,64 volt, dan diteruskan lagi ke R2
dan transistor Q1 sehingga relay akan off dan memutus rangkaian ke motor atau
kipas, sehingga kipas atau motor akan mati.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar