Aplikasi Amplifier Inverting Adder Amplifier

Aplikasi Keamanan ATM

Aplikasi Amplifier Inverting Adder Amplifier

 

[MENUJU AKHIR]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. File Download

1. Tujuan [Kembali]

• Mempelajari, memahami cara kerja, dan melakukan simulasi dari rangkaian Adder Amplifier .
•  Mengetahui proses pembuatan PIR sensor, touch sensor dan  sound sensor  menggunakan proteus  
• Dapat membuat simulasi rangkaian PIR sensor, touch sensor dan  sound sensor   
• Dapat menerapkan rangkaian sensor dalam kehidupan sehari-hari

2. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

    

    Instrument

1. Multimemeter

Multimeter adalah suatu alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur tiga jenis besaran listrik yaitu arus listrik, tegangan listrik, dan hambatan listrik. Multimeter dapat digunakan untuk pengukuran listrik arus searah maupun pengukuran listrik arus bolak balik.

Spesifikasi :

    Generator

1. Baterai

 

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

Baterai bertujuan untuk memberikan tenaga listrik ke rangkaian agar rangkaian dapat hidup dengan baik.

Spesifikasi:

• Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
• Output voltage: dc 1~35v
• Max. Input current: dc 14a
• Charging current: 0.1~10a
• Discharging current: 0.1~1.0a
• Balance current: 1.5a/cell max
• Max. Discharging power: 15w
• Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
• Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
• Ukuran: 126x115x49mm
• Berat: 460gr

    Terminals Mode

1. Power Supply

Berfungsi untuk memberikan tegangan sumber pada rangkaian

Spesifikasi

Input voltage: 5V-12V

Output voltage: 5V

Output Current: MAX 3A

Output power: 15W

conversion efficiency: 96%

b. Bahan 

1. Resistor

 

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan  arus yang melewatinya 

Resistor berfungsi untuk menghambat arus dalam rangkaian listrik. Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna: 

1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama. 

2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua. 

3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.   

4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n), ini merupakan nilai toleransi dari resistor.  

2. Dioda

Spesifikasi

Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

 

3. Transistor NPN

 

        Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide.

  

 

 

4. Op-Amp

         Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi  dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output.

 

konfigurasi pin:

 spesifikasi:

 

Komponen Input

1. Switch

Switch adalah suatu komponen jaringan komputer yang berfungsi untuk menghubungkan beberapa perangkat untuk meneruskan data ke perangkat yang dituju.

Pinout:

Spesifikasi:

 2. PIR Sensor

pinout:

Spesifikasi : 
- Deteksi sudut 120 derajat.
- Kisaran deteksi 7m.
- Ukuran: 32x24mm
- Output sinyal switch TTL output sinyal tinggi (3.3 V), output sinyal     rendah (0.4 V).
- Waktu pemicu dapat disesuaikan 0,3 detik hingga 10 menit.
- Umum digunakan dalam perangkat antipencurian dan peralatan lainnya.
- Modul telah dipaksa untuk mengatur bekerja memicu dapat digunakan kembali
- Tegangan kerja 4,5 untuk 20V

3. Touch Sensor

                  

Pinout:

 

Spesifikasi: - Konsumsi daya sangat sedikit - Tegangan: 2-5.5V DC (optimal 3v) - Dapat menggantikan fungsi tombol saklar - Dilengkapi 4 buah lubang baut M2 - Ukuran: 24x24x7.2mm - Output high VOH: 0.8VCC (typical) - Output low VOL: 0.3VCC (max)

4. Sensor suara

         pinout:

Spesifikasi:

Sensitivitas bisa diatur (stel potensiometer warna biru)

Tegangan kerja 3.3V5V

Output bentuk digital (0 dan 1, tinggi dan rendah)

Dengan lobang baut utk instalasi

Ukuran papan PCB 3.4cm x 1.6cm

Interface:

1. VCC: tegangan input 3.3V-5V

2. GND: ground

3. DO : digital output (0 dan 1)

 

komponen output

1. LED

Pinout:

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju.  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. 

spesifikasi:

Light

2. Relay

 pinout:

    

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).

 

spesifikasi:

 

 

3. Motor DC 

      

Motor DC adalah Motor listrik yang membutuhkan suplai tegangan arus searah atau arus DC (Direct Current) pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik.

 

pinout:

 

spesifikasi:

3. Dasar Teori [Kembali]

 -.Inverting Adder Amplifier

Rangkaian inverting adder amplifier (pembalik) adalah seperti gambar 118. 

Dari gambar 118 dengan memakai hukum Kirchoff  dimana arus masuk sama dengan arus keluar I = I1 + I2 + I3  sehingga arus di R_f sama dengan jumlah arus di R₁, R₂ dan R₃.

Syarat op-amp ideal adalah E_d = 0 sehingga V_A = 0

maka,

- Rangkaian
1. Resistor 

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya. Semua nilai yang berkaitan dengan resistor tersebut penting untuk diketahui dalam perancangan suatu rangkaian elektronika oleh karena itu pabrikan resistor selalu mencantumkan dalam kemasan resistor tersebut.

Simbol Resistor Sebagai Berikut :

Resistor dalam suatu teori dan penulisan formula yang berhubungan dengan resistor disimbolkan dengan huruf “R”. Kemudian pada desain skema elektronika resistor tetap disimbolkan dengan huruf “R”, resistor variabel disimbolkan dengan huruf “VR” dan untuk resistorjenis potensiometer ada yang disimbolkan dengan huruf “VR” dan “POT”.

Kapasitas Daya Resistor

Kapasitas daya pada resistor merupakan nilai daya maksimum yang mampu dilewatkan oleh resistor tersebut. Nilai kapasitas daya resistor ini dapat dikenali dari ukuran fisik resistor dan tulisan kapasitas daya dalamsatuan Watt untuk resistor dengan kemasan fisik besar. Menentukan kapasitas daya resistor ini penting dilakukan untuk menghindari resistor rusak karena terjadi kelebihan daya yang mengalir sehingga resistor terbakar dan sebagai bentuk efisiensi biaya dan tempat dalam pembuatan rangkaian elektronika.

Nilai Toleransi Resistor

Toleransi resistor merupakan perubahan nilai resistansi dari nilai yang tercantum pada badan resistor yang masih diperbolehkan dan dinyatakan resistor dalam kondisi baik. Toleransi resistor merupakan salah satu perubahan karakteristik resistor yang terjadi akibat operasional resistor tersebut. Nilai torleransi resistor ini ada beberapa macam yaitu resistor dengan toleransi kerusakan 1% (resistor 1%), resistor dengan toleransi kesalahan 2% (resistor2%), resistor dengan toleransi kesalahan 5% (resistor 5%) dan resistor dengan toleransi 10% (resistor 10%).

Nilai toleransi resistor ini selalu dicantumkan di kemasan resistor dengan kode warna maupun kode huruf. Sebagai contoh resistor dengan toleransi 5% maka dituliskan dengan kode warna pada cincin ke 4 warna emas atau dengan kode huruf J pada resistor dengan fisik kemasan besar. Resistor yang banyak dijual dipasaran pada umumnya resistor 5% dan resistor 1%.

Jenis-Jenis Resistor

Berdasarkan jenis dan bahan yang digunakan untuk membuat resistor dibedakan menjadi resistor kawat, resistor arang dan resistor oksida logam atau resistor metal film.

    1.Resistor Kawat (Wirewound Resistor)

Resistor kawat atau wirewound resistor merupakan resistor yang dibuat dengan bahat kawat yang dililitkan. Sehingga nilai resistansiresistor ditentukan dari panjangnya kawat yang dililitkan. Resistor jenis ini pada umumnya dibuat dengan kapasitas daya yang besar.

    2.Resistor Arang (Carbon Resistor)

Resistor arang atau resistor karbon merupakan resistor yang dibuat dengan bahan utama batang arang atau karbon. Resistor karbon ini merupakan resistor yang banyak digunakan dan banyak diperjual belikan. Dipasaran resistor jenis ini dapat kita jumpai dengan kapasitas daya 1/16 Watt, 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt, 1 Watt, 2 Watt dan 3 Watt.

    3.Resistor Oksida Logam (Metal Film Resistor)

Resistor oksida logam atau lebih dikenal dengan nama resistor metal film merupakan resistor yang dibuah dengan bahan utama oksida logam yang memiliki karakteristik lebih baik. Resistor metal film ini dapat ditemui dengan nilai tolerasni 1% dan 2%. Bentuk fisik resistor metal film ini mirip denganresistor kabon hanya beda warna dan jumlah cicin warna yang digunakan dalam penilaian resistor tersebut. Sama seperti resistorkarbon, resistor metal film ini juga diproduksi dalam beberapa kapasitas daya yaitu 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt. Resistor metal film ini banyak digunakan untuk keperluan pengukuran, perangkat industri dan perangkat militer.

Kemudian berdasarkan nilai resistansinya resistor dibedakan menjadi 2 jenis yaitu resistor tetap (Fixed Resistor) dan resistor tidak tetap (Variable Resistor)

    1.Resistor Tetap(Fixed Resistor

Resistor tetap merupakan resistor yang nilai resistansinya tidap dapat diubah atau tetap. Resistor jenis ini biasa digunakan dalam rangkaian elektronika sebagai pembatas arus dalam suatu rangkaian elektronika. Resistor tetap dapat kita temui dalam beberpa jenis, seperti :

• Metal Film Resistor
• Metal Oxide Resistor
• Carbon Film Resistor
• Ceramic Encased Wirewound
• Economy Wirewound
• Zero Ohm Jumper Wire
• S I P Resistor Network

    2.Resistor Tidak Tetap (Variable Resistor)

Resistor tidak tetap atau variable resistor terdiridari 2 tipe yaitu :

• Pontensiometer, tipe variable resistor yang dapat diatur nilai resistansinya secara langsung karena telah dilengkapi dengan tuas kontrol. Potensiometer terdiri dari 2 jenis yaitu Potensiometer Linier dan Potensiometer Logaritmis
• Trimer Potensiometer, yaitu tipe variable resistor yang membutuhkan alat bantu (obeng) dalam mengatur nilai resistansinya. Pada umumnya resistor jenis ini disebut dengan istilah “Trimer Potensiometer atau VR”
• Thermistor, yaitu tipe resistor variable yangnilairesistansinya akan berubah mengikuti suhu disekitar resistor. Thermistor terdiri dari 2 jenis yaitu NTC dan PTC. Untuk lebih detilnya thermistor akan dibahas dalam artikel yang lain.
• LDR (Light Depending Resistor), yaitu tipe resistor variabel yang nilai resistansinya akan berubah mengikuti cahaya yang diterima oleh LDR tersebut.

Jenis-jenis resistor tetap dan variable diatas akan dibahas lebih detil dalam artikel yang lain.

Menghitung Nilai Resistor

Nilai resistor dapat diketahui dengan kode warna dan kode huruf pada resistor. Resistor dengan nilai resistansi ditentukan dengan kode warna dapat ditemukan pada resistor tetap dengan kapasitas daya rendah, sedangkan nilai resistor yang ditentukan dengan kode huruf dapat ditemui pada resistor tetap daaya besar dan resistor variable.

Kode Warna Resistor

Cicin warna yang terdapat pada resistor terdiri dari 4 ring 5 dan 6 ring warna. Dari cicin warna yang terdapat dari suatu resistor tersebut memiliki arti dan nilai dimana nilai resistansi resistor dengan kode warna yaitu :

Spesifikasi

Cicin warna yang terdapat pada resistor terdiri dari 4 ring 5 dan 6 ring warna. Dari cicin warna yang terdapat dari suatu resistor tersebut memiliki arti dan nilai dimana nilai resistansi resistor dengan kode warna yaitu :

Resistor Dengan 4 Cincin Kode Warna

Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4 menunjukan nilai toleransi resistor.

Resistor Dengan 5 Cincin Kode Warna

Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5 menunjukan nilai toleransi resistor.

Resistor Dengan 6 Cincin Warna

Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6 menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang diijinkan untuk resistor tersebut.

Kode Huruf Resistor

Resistor dengan kode huruf dapat kita baca nilai resistansinya dengan mudah karenanilia resistansi dituliskan secara langsung. Pad umumnya resistor yang dituliskan dengan kode huruf memiliki urutan penulisan kapasitas daya, nilai resistansi dan toleransi resistor. Kode huruf digunakan untuk penulisan nilai resistansi dan toleransi resistor.

Kode Huruf Untuk Nilai Resistansi :

• R, berarti x1 (Ohm)
• K, berarti x1000 (KOhm)
• M, berarti x 1000000 (MOhm)

Kode Huruf Untuk Nilai Toleransi :

• F, untuk toleransi 1%
• G, untuk toleransi 2%
• J, untuk toleransi 5%
• K, untuk toleransi 10%
• M, untuk toleransi 20%

Rumus Resistor:

    Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan

Mencari resistansi total dalam rangkaian dapat menggunakan :

Seri : R_total = R₁ + R₂ + R₃ + ….. + R_n

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ….. + 1/R_n

Dimana :
R_total = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

2. Transistor NPN

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor  yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis  melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff  (saklar tertutup). 

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

·      Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

·      Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

·      Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

Rumus:

-Baterai

Spesifikasi dan Pinout Baterai

• Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
• Output voltage: dc 1~35v
• Max. Input current: dc 14a
• Charging current: 0.1~10a
• Discharging current: 0.1~1.0a
• Balance current: 1.5a/cell max
• Max. Discharging power: 15w
• Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
• Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
• Ukuran: 126x115x49mm
• Berat: 460gr

Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode 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. 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.

Prinsip operasi

Baterai mengubah energi kimia langsung menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari sejumlah sel volta. Tiap sel terdiri dari 2 sel setengah yang terhubung seri melalui elektrolit konduktif yang berisi anion dan kation. Satu sel setengah termasuk elektrolit dan elektrode negatif, elektrode yang di mana anion berpindah; sel-setengah lainnya termasuk elektrolit dan elektrode positif di mana kation berpindah. Reaksi redoks akan mengisi ulang baterai. Kation akan tereduksi (elektron akan bertambah) di katode ketika pengisian, sedangkan anion akan teroksidasi (elektron hilang) di anode ketika pengisian. Ketika digunakan, proses ini dibalik. Elektrodanya tidak bersentuhan satu sama lain, tetapi terhubung via elektrolit. Beberapa sel menggunakan elektrolit yang berbeda untuk tiap sel setengah. Sebuah separator dapat membuat ion mengalir di antara sel-setengah dan bisa menghindari pencampuran elektrolit.

- Opamp

Spesifikasi dan Konfigurasi Pin:

Spesifikasi dari IC UA741 meliputi berikut ini:

·         Supply tegangan ±18V

·         Perbedaan tegangan input daya adalah ±15V

·         Rasio penolakan mode umum adalah 90dB

·         Amplifikasi tegangan diferensial adalah 200V/mv

·         Arus supply adalah 1.5mA

·         Pin ini dapat diakses dalam berbagai paket seperti paket 8-Pin PDIP, VSSOP, & SOIC

IC UA741 terdiri dari 8-pin, Konfigurasi:

                                                             

·         Pin1 & Pin5 (Offset N1 & N2): Pin ini digunakan untuk mengatur tegangan offset jika perlu

·         Pin2 (IN-): Pin Inverting Op-amp

·         Pin3 (IN +): Pin Non-inverting dari Op-amp

·         Pin4 (Vcc-): Pin ini terhubung ke ground jika tidak rel negatif

·         Pin6 (Output): output daya pin Op-amp

·         Pin7 (Vcc +): Pin ini terhubung ke + ve rail dari supply tegangan

·         Pin8 (NC): Tidak ada koneksi

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa transistor, dioda, resistor dan kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan penguat operasional.

Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

·                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

         Resistor

-   Motor DC

Spesifikasi

Pinout

Grafik Respons:

Motor listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai motor arus searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya.

Prinsip Kerja Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah motor listrik DC, yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan rotor adalah bagian yang berputar, terdiri dari kumparan jangkar. Pada prinsipnya motor DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan sebaliknya. Karena kutub utara dan selatan kumparan bertemu maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

 

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

  -  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).

 

Tabel. Warna dan Material LED

	Warna	Panjanggelombang [nm]	Material semikonduktor
	Infrared	λ > 760	Gallium arsenide (GaAs)Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)
	Red	610 < λ < 760	Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Orange	590 < λ < 610	Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Yellow	570 < λ < 590	Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Green	500 < λ < 570	Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN)Gallium(III) phosphide (GaP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Aluminium gallium phosphide (AlGaP)
	Blue	450 < λ < 500	Zinc selenide (ZnSe)Indium gallium nitride (InGaN)
	Violet	400 < λ < 450	Indium gallium nitride (InGaN)
	Purple	multiple types	Dual blue/red LEDs, blue with red phosphor, or white with purple plastic
	Ultraviolet	λ < 400	Diamond (235 nm) Boron nitride (215 nm) Aluminium nitride (AlN) (210 nm) Aluminium gallium nitride (AlGaN)Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) – (down to 210 nm)
	Pink	multiple types	Blue with one or two phosphor layers: yellow with red, orange or pink phosphor added afterwards, or white with pink pigment or dye.
	White	Broad spectrum	Blue/UV diode with yellow phosphor

- PIR SENSOR

            Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Sensor PIR sendiri memiliki dua slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus 

-PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor 
-PIR ini terdapat bagianbagian yang mempunyai perannya masingmasing, 
yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator. 

        Pancaran infra merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu Untuk manusia sendiri memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR. (Secara umum sensor PIR memang dirancang untuk mendeteksi manusia)

dimana sensor ini  membutuhkan tegangan masukan sebesar 5 Vdc

The PIR sensor sendiri memiliki dua slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus
PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor 
PIR ini terdapat bagianbagian yang mempunyai perannya masingmasing, 
yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator. 
Seperti terlihat pada gambar 2 dibawahini. 

sensor PIR pada saat berlogika 1 dan 0. Pengujian ini juga diperlukan untuk mengetahui 

nilai tegangan output sensor passive infrared (PIR) ketika mendeteksi gerakan manusia dan tidak mendeteksi gerakan manusia. 

Cara melakukan pengujian ini adalah sensor harus mendapat tegangan input sebesar 5 Vdc

Gambar 2

            Grafik

      Rumus mencari kecepatan deteksi sensor,

V = S / t 

Tabel keluaran sensor PIR

- TOUCH SENSOR

        Sensor sentuh merupakan sebuah saklar yang cara penggunaanya dengan cara disentuh menggunakan jari. Ketika sensor ini disentuh maka sensor akan bernilai HIGH, karena tubuh manusia terdapat aliran listrik sehingga sensor ini dapat bekerja. Sensor ini dapat kita gunakan untuk menyalakan lampu, motor, membuka pintu dan masih banyak lainnya.        

                                                                               

(TTP223B)

                                                     

            Dalam keadaan IDLE output yang dihasilkan adalah LOW (konsumsi daya sangat kecil) sedangkan saat ada jari yang menyentuh modul ini output yang dihasilkan adalah HIGH. Jika tidak ada aktifitas lebih dari 12 detik maka modul otomatis akan kembali ke mode IDLE (hemat daya).

             Modul dapat dipasang di belakang permukaan plastik, kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu, jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.

Ketika jari menyentuh bagian sensor, modul menghasilkan sinyal high.

a. Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V): 8mA

b. Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V): 4mA c. Waktu respon (low power mode): max 220ms d. Waktu respon (touch mode): max 60ms

Cara kerja: 1. Dalam keadaan normal, modul menghasilkan sinyal low (hemat daya).

2. Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan

3. Jika tidak disentuh lagi selama 12 detik kembali ke mode hemat energi.

Kelebihan: - Konsumsi daya yang rendah - Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC

- Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional

Rumus Tegangan sentuh maksimal  

𝐸𝑆 = 𝐼𝑘( 𝑅𝑘 + 1.5 𝜌𝑠)

Ket:    𝐼𝑘 = Arus fibrilasi

           𝑅𝑘 = Nilai tahanan pada badan manusia 

           𝜌𝑠 = Tahanan Jenis tanah 

- SOUND SENSOR  (FC 04)

        Berfungsi untuk mendeteksi suara dan juga dapat mengubah sinyal suara menjadi sinyal elektrik sehingga dapat diproses untuk penggunaan selanjutnya

    Modul Sensor Suara FC-04 yang dapat mendeteksi intensitas suara sekeliling, mengidentifikasi keberadaan atau ketidakberadaan suara (berdasarkan prinsip getaran suara).

                                                

Catatan:

1. Modul sensor suara sensitif terhadap intensitas suara sekitar lingkungan.

2. Ketika intensitas suara lebih kecil dari nilai yang ditentukan, DO menghasilkan nilai tinggi. Ketika intensitas suara luar lebih besar dari nilai yang ditentukan, DO menghasilkan nilai rendah.

3. Port DO dapat dihubungkan secara langsung dengan microcontroller untuk mendeteksi nilai tinggi dan rendah, sehingga dapat mendeteksi suara sekitar.

4. Digital output DO pada modul dapat difungsikan langsung sebagai saklar yang diaktifasi oleh suara (voice-activated switch)

Tabel Jenis bunyi dan Kekerasan Bunyi

- 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.

Grafik

Konfigurasi pin:

Spesifikasi:

Konfigurasi pin:

Spesifikasi:

Konfigurasi pin:

Spesifikasi:

Konfigurasi pin:

Spesifikasi:

4. Percobaan [Kembali]

a. Langkah-langkah Kerja

• Siapkan segala komponen yang di butuhkan
• Susun rangkaian sesuai panduan
  
• Sambungkan rangkaian dengan baterai untuk sumber tenaga
• Hidupkan rangkaian
• Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat.

b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

Rangkaian Simulasi:

    

Prinsip Kerja:

PIR SENSOR

Ketika ada orang yang mendekati brankas ATM, maka PIR sensor akan berlogika 1 sehingga akan mengalirkan arus dri power supply pada sensor diteruskan ke R1 yang masuk ke kaki inverting dan terjadi penguatan tegangan berdasarkan rumus inverting adder amplifier (Rf/R1=100000/10=10000), dimana Vo yang dihasilkan akan bernilai negatif pada rangkaian terbaca sebesar -3,51V, didapatkan dari rumus Vo= -Rf (V1/R1 + V2/R9 + V3/R3) = -100000 (5/10 + 5/10 + 5/10) = -100000 (15/10)=-150000, dan terbaca Voutnya sebesar -3,51 V dan dilanjutkan melalui R8 dan menuju kaki base masuk ke kaki emitor transistor dan berakhir di ground, terlihat pada tegangan base emitor atau Vbe bernilai -3.50V sehingga kondisi transistor non-aktif mengakibatkan tidak adanya arus yang mengalir pada relay sehingga relay berpindah ke posisi normal atau kanan. Pada saat relay ke kanan menjadi kan loop tidak putus dan batrai akan mengalirkan arus yang akan membunyi kan buzzer sebagai tanda alarm kondisi tidak aman dan dilanjutkan dengan penguncian otomatis pintu ATM dan mengeluarkan gas karbon monoksida.

 

 TOUCH SENSOR

Ketika ada orang yang mencoba menyentuh brankas atm  maka touch magnet yang terletak di dalam mesin atm akan berlogika 1 sehingga akan mengalirkan arus dri power supply pada sensor diteruskan ke R9 yang masuk ke kaki inverting dan terjadi penguatan tegangan berdasarkan rumus inverting adder amplifier (Rf/R9=100000/10=10000), dimana Vo yang dihasilkan akan bernilai negatif pada rangkaian terbaca sebesar -3,51V, didapatkan dari rumus Vo= -Rf (V1/R1 + V2/R9 + V3/R3) = -100000 (5/10 + 5/10 + 5/10) = -100000 (15/10)=-150000, dan terbaca Voutnya sebesar -3,51 V dan dilanjutkan melalui R8 dan menuju kaki base masuk ke kaki emitor transistor dan berakhir di ground, terlihat pada tegangan base emitor atau Vbe bernilai -3.50V sehingga kondisi transistor non-aktif mengakibatkan tidak adanya arus yang mengalir pada relay sehingga relay berpindah ke posisi normal atau kanan. Pada saat relay ke kanan menjadi kan loop tidak putus dan batrai akan mengalirkan arus yang akan membunyi kan buzzer sebagai tanda alarm kondisi tidak aman dan dilanjutkan dengan penguncian otomatis pintu ATM dan mengeluarkan gas karbon monoksida.

 

SOUND SENSOR

Ketika sound sensor mendeteksi adanya suara buzzer, maka sound sensor akan berlogika 1, sehingga akan mengalirkan arus dri power supply pada sensor diteruskan ke R3 yang masuk ke kaki inverting dan terjadi penguatan tegangan berdasarkan rumus inverting adder amplifier (Rf/R3=100000/10=10000), dimana Vo yang dihasilkan akan bernilai negatif pada rangkaian terbaca sebesar -3,51V, didapatkan dari rumus Vo= -Rf (V1/R1 + V2/R9 + V3/R3) = -100000 (5/10 + 5/10 + 5/10) = -100000 (15/10)=-150000, dan terbaca Voutnya sebesar -3,51 V dan dilanjutkan melalui R8 dan menuju kaki base masuk ke kaki emitor transistor dan berakhir di ground, terlihat pada tegangan base emitor atau Vbe bernilai -3.50V sehingga kondisi transistor non-aktif mengakibatkan tidak adanya arus yang mengalir pada relay sehingga relay berpindah ke posisi normal atau kanan. Pada saat relay ke kanan menjadi kan loop tidak putus dan batrai akan mengalirkan arus yang akan membunyi kan buzzer sebagai tanda alarm kondisi tidak aman dan dilanjutkan dengan penguncian otomatis pintu ATM dan mengeluarkan gas karbon monoksida.

c. Video 

                                       

5. File Download [Kembali]

Download HTML silahkan klik Disini 

Download Datasheet OP-AMP silahkan klik Disini 

Download Datasheet TOUCH SENSOR silahkan klik Disini 

Download Datasheet SOUND SENSOR silahkan klik Disini 

Download Datasheet Relay silahkan klik  Disini 

Download Datasheet Resistor silahkan klik Disini 

Download Datasheet Motor DC silahkan klik  Disini 

Download Datasheet Dioda silahkan klik Disini 

Download Datasheet LED silahkan klik Disini 

Download Datasheet Sensor PIR silahkan klik  Disini 

Download Datasheet Sensor Sound silahkan klik Disini 

Download Datasheet Sensor Touch silahkan klik Disini 

Download Library Sensor PIR silahkan klik Disini 

Download Library Sensor Touch silahkan klik Disini 

Download Library Sensor Sound silahkan klik Disini 

Download simulasi rangkaian silahkan klik Disini 

Download video simulasi rangkaian silahkan klik Disini

[MENUJU AWAL]