Tugas Besar

 Daftar Isi :

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Refrensi

1. Tujuan

a) Untuk memanaskan air secara otomatis.

b) Untuk membuka kran air tanpa menyentuhnya

 

2. Alat dan Bahan

a) Alat

i. Power Suply DC (9 volt)

 

Power supply berfungsi sebagai sumber energi yang digunakan dalam simulasi ini sebesar 3.7 V

 

ii. Solder

 

Solder berfungsi untuk merekatkan komponen dengan timah

 

iii. Timah

Timah berfungsi sebagai alat perekat komponen

 

b) Bahan

i. Sensor Infrared

      Spesifikasi dari Sensor Infrared :

            ·         5VDC Tegangan operasi

            ·         Pin I / O memenuhi standar 5V dan 3.3V

            ·         Rentang: Hingga 20cm

            ·         Rentang penginderaan yang dapat disesuaikan

            ·         Sensor Cahaya Sekitar bawaan

            ·         Arus suplai 20mA

            ·         Lubang pemasangan 

 

ii. Transistor BC547

Pin Configuration

Pin Number	Pin Name	Description
1	Collector	Arus mengalir melalui kolektor
2	Base	Mengontrol bias transistor
3	Emitter	Arus mengalir keluar melalui emitor

 

BC547 Transistor Features

·Bi-Polar NPN Transistor

·DC Current Gain (hFE) adalah maksimum 800

·Arus Collector (IC) kontinu adalah 100mA

·Emitter Base Voltage (VBE) adalah 6V

·Base Current (IB) adalah maksimum 5mA

 Tersedia dalam Paket Ke-92

    iii. Tr. Unipolar (MOSFET 2N7000)

 

    Spesifikasi dari 2N7000 :

             ·         Small signal N-Channel MOSFET

                   ·         Drain-Source Voltage (VDS) is 60V

                   ·         Continuous Drain Current (ID) is 200mA

                   ·         Pulsed Drain Current (ID-peak) is 500mA

                   ·         Gate threshold voltage (VGS-th) is 3V

                   ·         Gate-Source Voltage is (VGS) is ±20V

                   ·         Turn ON and Turn off time is 10ns each        

               ·         Available in To-92 Package

iv. Resistor 100ohm

Spesifikasi :

· Mehambat daya hingga 1000 ohm

v. Relay

Sumber : https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/

Pada prangkaian ini kita menggunkan relay bertipe Normal Close (NC), yang mana ini adalah kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)

vi. Motor

Disini kita menanggap motor sebagai penggerak untuk menutup tabung gas metana.

vii. LED

Disini kita menggunakan 3 lampu LED, 1 berwarna hijau, merah dan biru, dengan warna hijau menunjukkan kondisi air sudah panas, sedangkan warna merah menunjukkan kondisi air sedang dipanaskan. Warna biru menunjukkan air sedang dikluarkan.

viii. Op-Omp

                    Spesifikasi Opamp

1.      Beragam tegangan suplai

2.      Dapat bekerja dari catu daya tunggal

3.      Dua penguat operasional yang dioperasikan secara individual

4.      Gangguan kebisingan rendah di antara op-amp

5.      Lebar Bandwidth (Penguatan Persatuan): 1 MHz

6.      Penguatan Tegangan DC Besar: 100 dB

7.      Tegangan Offset Input Rendah: 2 mV

8.      Rentang tegangan mode umum masukan termasuk arde

9.      Rentang tegangan input diferensial sama dengan tegangan catu daya

10.  Kompensasi Frekuensi Internal

11.  Operasi Pasokan Tunggal: +3,0 V hingga +32 V.

12.  Operasi Pasokan Ganda: + 16V dan -16V

13.  Pembuangan Arus Pasokan Sangat Rendah (500µA)

14.  Suhu pengoperasian: -25ºC hingga 85ºC

15.  Total disipasi daya: 830mW

ix. Potensiometer

Resistansi yang nilainya dapat diatur dengana cara memutarnnya, nilai maks : 10k ohm

x. lm35

Spesifikasi LM35 :

·         Dikalibrasi Langsung dalam Celcius (Celcius)

·         Faktor Skala Linear + 10-mV / ° C

·         0,5 ° C Pastikan Akurasi (pada 25 ° C)

·         Dinilai untuk Rentang Penuh −55 ° C hingga 150 ° C

·         Cocok untuk Aplikasi Jarak Jauh

·         Biaya Rendah Karena Pemangkasan Tingkat Wafer

·         Beroperasi Dari 4 V hingga 30 V

·         Pembuangan Arus Kurang dari 60-μA

·         Pemanasan Mandiri Rendah, 0,08 ° C di Udara Diam

·         Hanya Non-Linearitas ± ¼ ° C Tipikal

·         Output Impedansi Rendah, 0,1 Ω untuk Beban 1-mA 

xi. Heater

Digunakan sebagai pemanasa

xii. Touch Sensor

Adalah sebuah sensor yang akan aktif jika diberi sentuhan. Terdapat 3 buah pin pada sensor ini, antara lain:

PIn Vcc : Adalah pin unruk memberi tenaga kepada sensor ini. Pada umumnya dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar 5V atau 3.3V

2. Pin GND : Merupakan pin yang dihubungkan ke ground.

3. Pin Output: Adalah pin yang dihubungkan dengan rangkaian di yang akan dihubungkan dengan touch sensor

xiii. Dioda

Dioda merupakan salah satu bahan semikonduktor yang memiliki fungsi untuk mengalirkan arus dalam satu arah. Maksud dari pemberian arus satu arah adalah apabila diberi bias yang tepat, maka dioda akan berfungsi sebagai pengalir arus terhadap arah yang telah ditentukan. Namun, apabila pemberian bias tidak sesuari dengan karakteristik dioda, maka dioda tidak dapat menghantarkan arus listrik.

3. Dasar Teori

a) Sensor Infrared

 Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

                Prinsip Kerja Sensor Infrared:

b) Transistor NPN

Transistor adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor (Pemancar). Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching), stabilitasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Selain itu, transistor juga dapat digunakan sebagai kran listrik sehingga dapat mengalirkan listrik dengan sangat akurat dan sumber listriknya.

Transistor sebenarnya berasal dari kata “transfer” yang berarti pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Dari kedua kata tersebut dapat kita simpulkan, pengertian Transistor adalah pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi suhu tertentu. Transistor pertama kali ditemukan pada tahun 1948 oleh William Shockley, John Barden dan W.H, Brattain. Tetapi, komponen ini mulai digunakan pada tahun 1958. Jenis Transistor terbagi menjadi 2, yaitu transistor tipe P-N-P dan transistor N-P-N.

BC547

c) MOSFET 

    (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah sebuah perangkat semionduktor yang secara luas di gunakan sebagai switch dan sebagai penguat sinyal pada perangkat elektronik. MOSFET adalah inti dari sebuah IC ( integrated Circuit ) yang di desain dan di fabrikasi dengan single chip karena ukurannya yang sangat kecil. MOSFET memiliki empat gerbang terminal antara lain adalah Source (S), Gate (G), Drain (D) dan Body(B).

MOSFET bekerja secara elektonik memvariasikan sepanjang jalur pembawa muatan ( electron atau hole ). Muatan listrik masuk melalui Saluran pada Source dan keluar melalui Drain. Lebar Saluran di kendalikan oleh tegangan pada electrode yang di sebut dengan Gate atau gerbang yang terletak antara Source dan Drain. ini terisolasi dari saluran di dekat lapisan oksida logam yang sangat tipis. Kapasitas MOS pada komponen ini adalah bagian Utama nya.

Mosfet memiliki dua mode, mode pertama adalah depletion mode dan Enhancement Mode.

Depletion Mode:

Ketika tidak ada tegangan pada Gate maka kondusi channel berada pada kondisi maksimum. Karena tegangan pada gerbang positif atau negative konduksi pada channel menurun.

depletion mode

Enhancement Mode

Ketika tidak ada tegangan pada Gate, MOSFET tidak akan bersifat konduksi. Tegangan yang meningkat pada Gate, maka sifat konduksi pada Channel semakin lebih baik.

 

d) Batery

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.

 

e) Resistor

Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm. Nilai Resistor biasanya diwakili dengan kode angka ataupun gelang warna yang terdapat di badan resistor. Hambatan resistor sering disebut juga dengan resistansi atau resistance.

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

 

Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

 

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

 

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

 

 f) Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring

Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :

sumber : https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-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)

Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

g) Potensiometer

Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.

Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon).

Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer). 

h) LM35

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 0,5º C pada suhu 25º C. 

Dalam membaca parameter suhu, output pin 2 IC LM35 akan bertambah 10mV per derajat celcius. Dengan kemampuan sensor dalam mendeteksi suhu hingga 150ºC, LM 35 dapat dioperasikan pada mikrokontroller yang memiliki tegangan 5v.

i) Op-Amp

Op-Amp umumnya dikemas dalam bentuk IC, sebuah IC Op-Amp dapat terdiri dari hanya 1 (satu) rangkaian Op-Amp atau bisa juga terdiri dari beberapa rangkaian Op-Amp. Jumlah rangkaian Op-Amp dalam satu kemasan IC dapat dibedakan menjadi Single Op-Amp, dual Op-Amp dan Quad Op-Amp. Ada juga IC yang didalamnya terdapat rangkaian Op-Amp disamping rangkaian utama lainnya.

Sebuah rangkaian Op-Amp memiliki dua input (masukan) yaitu satu Input Inverting dan satu Input Non-inverting serta memiliki satu Output (keluaran). Sebuah Op-Amp juga memiliki dua koneksi catu daya yaitu satu untuk catu daya positif dan satu lagi untuk catu daya negatif. Bentuk Simbol Op-Amp adalah Segitiga dengan garis-garis Input, Output dan Catu dayanya seperti pada gambar dibawah ini. Salah satu tipe IC Op-Amp yang populer adalah IC741.

j) Heater

    Heater berfungsi sebagai pemanas.

k) Touch sensor

Touch sensor adalah sebauah sensor yang akan aktif jika diberikan sentuhan. Touch sensor bekerja sebagai switch, pada saati tidak ada sentuhan, touch sensor berperan sebagai open switch yang berarti switch terbuka, sehingga tidak ada arus yang mengalir. Dan apabil saat disentuh, touch sensor bekerja sebagai closed switch yang menyebabkan adanya arus yang mengalir ke rangkaian.

l) dioda

Dioda merupakan salah satu bahan yang terbuat dari semikonduktor yang berfungsi untuk mengalirkan arus secara satu arah, konstruksi dasar dari dioda adalah sebagai berikut:

Dalam dioda terdapat dua buah mode konfigurasi yakni forward bias dan reversed bias, 

Forward bias

Apabila sebuah dioda di forward bias (Bagian bahan P dihubungkan dengan kutub positif dan bahan jenis N dihubungkan dengan kutub negatif), maka dioda akan on dan mengalirkan arus dari kutub positif ke kutub negatif

Reversed bias

Apabila sebuah dioda di reversed bias (bagian bahan jenis P dihubungkan dengan kutub negatif dan bahan N dihubungkan dengan bahan jenis N) menyebabkan masing - masing majority carrier dari masing - msaing bahan tertatik ke arah battery karena muatan yang sama - sama berlawanan, Hal ini menyebabkan area depletion semakin besar sehingga tidak ada arus yang mengalir melalui dioda tersebut, sehingga dioda tidak dapat menghantarkan arus.

4. Percobaan

a) Prosedur Percobaan

i. Siapkan bahan dan alat yang diperlukan.

ii. Hubungkan Pin Out Sensor infrared ke Resistor 550 ohm.

iii. Ujung resistor disambungkan ke pin Base transistor

iv. Sambungkan pin collector transistor ke relay, dan ujung relay lainnya disambungkan ke battery lalu ke emiter transistor lalu ke ground. 

v. Pada switch contact relay dihubungkan batery dan kemudian motor.

vi. Pasang LED biru dan resistor secra pararel dengan motor

viii. Sambung kan pin vcc lm35 ke relay lalu ke drain MOSFET kemudian pin Source MOSFET menujut ke ground.

ix. sambungkan v out lm35 ke pin 3 op-amp(non inverter), dan potensio ke pin 2 op amp(inverter).

x. sambungkan pin 1 op-amp(v out) ke resistor lalu ke pin Gate MOSFET.

xi. sambungkan masing-masing relay yang terhubung dengan heater dan pararelkan dengan resistor dan LED berwarna merah. Sedangkan relay yang terputus sambungkan dengan resistor 220 ohm dan LED Hijau

b) Rangkaian Simulasi

i. Foto Rangkaian

a) Ketika sensor IR berlogika 1

b) Ketika sensor touch berlogika 1

c) Ketika suhu dibawah 96 C

d) Ketika suhu di atas 96 C 

ii. Prinsip Kerja

Sensor Infra red akan mengeluarkan infrared dan apabila terpantulkan oleh suatu benda didekatnya makan reciever infra red akan menangkap sinyal infra red tersebut, apa bila ini terjadi makaoutput Infra red akan mengeluarkan tegangan analog, yang mana tegangan analog akan mengalir ke resistor untuk dihambatkan terlebih dahulu, lalu arus akan diteruskan ke transistor yang akhirnya transistor akan aktif. kemudian arus dari supply mangalir ke rdlay lalu masuk ke pin collector transistor dan keluar dari emiter menuju ground, ketika rellay dialiri listrik, maka rellay akan aktif dan menghidupakn rangkaian motor, sehingga motor menyala. Untuk lm35 setiap kenaikan 1 derajat celcius akan menghasilkan tegangan 10mV, sehingga ketika tegangan di pin 3 sama atau lebih besar dari pin 2 makapin 1 op amp akan mengeluarkan tegangan yang diperkecil dengan resistor kemudian masuk ke pin gate mosfet sehingga mosfet menyala, dan arus dari supply masuk ke relay lalu menuju ke drain dan menuju ke Source, terakhir ke ground. ketika arus mengalir ke relay, relay akan menciptakan medan magnet yang maana aka nmemindahkan switdh sehingga membuat rangkaian heater tebuka, dan heaterpun mati.

Touch sensor berguna sebagai indikasi tempat saluran air biasa, apabila gelas diletakkan di atas bagian saluran air biasa yang diberikan touch sensor, maka akan sensor akan aktif sehingga LED biru menyala dan motor menggerakkan saluran air untuk air biasa.

iii. Video

D. Link : Download

1. Download Gambar

2. Download Rangkaian Proteus

3. Download Video

4. Download Datasheet

5. Download HTML

6. Download Libarary Sensor IR

7. Donwload Library sensor Touch 

 

E. Refrensi :

1. Components101 - Electronic Components Pinouts, Details & Datasheets. (n.d.). Retrieved September 23, 2020, from https://components101.com/

2. Kho, Dickson. Pengertian Relay Dan Fungsinya. https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/. 3 Desember 2020.

3. Kho, Dickson. 2020. Pengertian Op-Amp (Operasional Amplifier). https://teknikelektronika.com/pengertian-op-amp-operational-amplifier/. 8 Desember 2020.

4.  Kho, Dickson. 2020. Pengertian Dan Fungsi Potensimeter. https://teknikelektronika.com/pengertian-fungsi-potensiometer/. 8 Desember 2020.

5. Sitepu Jimmy. 2018. Pengertian MOSFET, cara kerja, dan manfaatnya. https://mikroavr.com/pengertian-mosfet-dan-manfaat-nya/. 21 Februari 2021.