1. Tujuan[kembali]
Mengetahui prinsip kerja dari sensor yang digunakan
Mampu membuat rangkaian dengan mengaplikasikan sensor
2. Alat dan Bahan[kembali]
1. Alat
· Baterai 12 V
2. Bahan
· Resistor
Resistor 5kΩ 1 watt (2
buah)
Resistor 10kΩ 1 watt (2
buah)
· kapasitor
Kapasitor 1 pF (1 buah)
Kapasitor 1uF (1 buah)
· IC OP-AMP
· LM741 Op-amp IC
LM741 Pin Configuration
|
Pin Number |
Pin Name |
Description |
|
1 , 5 |
OFFSET NULL |
Pin used for remove the offset voltage and balance
input voltage. |
|
2 |
INPUT- |
Inverting signal Input |
|
3 |
INPUT+ |
Non-Inverting signal Input |
|
4 |
V- |
Ground or Negative Supply Voltage |
|
6 |
OUTPUT |
Output of op amp |
|
7 |
V+ |
Positive Supply Voltage |
|
8 |
NC |
Not connected |
Fitur dan Spesifikasi IC Op-Amp LM741
·
LM741 hanya mempunyai satu op-amp didalamnya, ada beberapa IC op-amp
yang mempunyai lebih dari satu op-amp seperti LM358, LM148, LM248, LM348
·
Dilengkapi dengan sirkuit pendek dan perlindungan kelebihan beban.
·
Konsumsi daya rendah.
·
Rasio penolakan mode umum besar (CMRR) dan rentang tegangan diferensial.
·
Tidak diperlukan kompensasi frekuensi eksternal.
·
Mencegah penguncian saat rentang mode umum terlampaui.
·
Konsumsi Daya Minimum, normal dan maksimum untuk IC ini masing-masing
adalah ± 10v, ± 15v dan ± 22v.
·
Suhu pengoperasian harus -50 hingga 125˚C.
·
Pasokan saat ini - 1.7 hingga 2.8mA.
·
Suhu pin solder - paket PDIP - 260 260C (selama 10 detik - ditentukan)
·
TO-99 dan CDIP - 300 ˚C (selama 10 detik - ditentukan)
·
Paket yang tersedia: TO-99, CDIP & PDIP
Model 2D
Dalam Op-amp IC 741 PIN2 adalah terminal
input pembalik dan PIN3 adalah terminal input non-pembalik. Pin keluaran IC ini
adalah PIN6.
· LM393 - Low Offset Voltage Dual Comparator IC
LM393 adalah IC komparator
paket Ganda, yang berarti IC tersebut memiliki dua komparator di dalam satu paket
8-pin.
Konfigurasi Pin
|
Nomor PIN |
Nama Pin |
Deskripsi |
|
1 |
OUTPUT 1 |
Output dari Op-Amp 1 |
|
2 |
INPUT1- |
inverting Input dari
Op-Amp 1 |
|
3 |
INPUT1 + |
Input Non-inverting
dari Op-Amp 1 |
|
4 |
VEE, GND |
Tegangan Suplai Ground
atau Negatif |
|
5 |
INPUT2 + |
Input Non-Inverting
dari Op-Amp 2 |
|
6 |
INPUT2- |
Membalik Input dari
Op-Amp 2 |
|
7 |
OUTPUT2 |
Output dari Op-Amp 2 |
|
8 |
VCC |
Tegangan Suplai Positif |
Komponen input
· Sensor Kelembaban Tanah
Modul sensor kelembaban tanah digunakan untuk
mendeteksi kelembaban tanah. Ini mengukur kandungan volumetrik air di dalam
tanah dan memberi kita tingkat kelembaban sebagai keluaran. Modul ini memiliki
keluaran digital dan analog serta potensiometer untuk menyesuaikan level ambang
batas.
Konfigurasi Pinout Modul Sensor
Kelembaban
|
Nama Pin |
Deskripsi |
|
VCC |
Pin Vcc memberi daya pada modul, biasanya
dengan + 5V |
|
GND |
Ground |
|
DO |
Pin Digital Out untuk Output Digital. |
|
AO |
Pin Analog Out untuk Output Analog |
Fitur & Spesifikasi Modul Sensor
Kelembaban
·
Tegangan Operasi: 3.3V hingga 5V DC
·
Operasi Saat Ini: 15mA
·
Output Digital - 0V hingga 5V, Level pemicu yang dapat disesuaikan dari
preset
·
Output Analog - 0V hingga 5V berdasarkan radiasi infra merah dari nyala
api yang jatuh pada sensor
·
LED menunjukkan keluaran dan daya
·
Ukuran PCB: 3,2 cm x 1,4 cm
·
Desain berbasis LM393
·
Mudah digunakan dengan Mikrokontroler atau bahkan dengan IC Digital /
Analog normal
·
Kecil, murah, dan mudah didapat
Electrical
characteristics
· Sensor Hujan
Raindrop Sensor adalah alat yang digunakan untuk
merasakan hujan. Ini terdiri dari dua modul, papan hujan yang
mendeteksi hujan dan modul kontrol , yang membandingkan
nilai analog, dan mengubahnya menjadi nilai digital. Sensor tetesan hujan dapat
digunakan di sektor otomotif untuk mengontrol wiper kaca depan secara otomatis,
di sektor pertanian untuk mendeteksi hujan dan juga digunakan dalam sistem otomasi
rumah.
Konfigurasi
Pin Sensor Hujan:
|
Nama |
Fungsi |
|
VCC |
Menghubungkan tegangan suplai- 5V |
|
GND |
Terhubung ke ground |
|
D0 |
Pin digital untuk mendapatkan keluaran digital |
|
A0 |
Pin analog untuk
mendapatkan keluaran analog |
Fitur Sensor
Rintik Hujan:
·
Tegangan kerja 5V
·
Format output: Output switching digital (0 dan 1),
dan output tegangan analog AO
·
Potensiometer menyesuaikan sensitivitas
·
Menggunakan komparator LM393 tegangan lebar
·
Sinyal keluaran komparator bentuk gelombang bersih
bagus, kemampuan mengemudi, lebih dari 15mA
·
Anti oksidasi, anti konduktivitas, dengan waktu
penggunaan yang lama
·
Dengan lubang baut untuk memudahkan pemasangan
·
Ukuran PCB papan kecil: 3,2 cm x 1,4 cm
·
Motor DC
Spesifikasi Item :
Tegangan Terukur 9V DC
o Tanpa kecepatan beban 12000
± 15% rpm
o Tidak ada arus beban ≤280mA
o Tegangan operasi 1.5-9V DC
o Mulai Torsi ≥250g.cm (menurut
blade yang dikembangkan sendiri)
o mulai saat ini ≤5A
o Resistansi Isolasi di atas 10Ω
antara casing dan terminal DV 100V
o Arah Rotasi CW: Terminal [+]
terhubung ke catu daya positif, terminal [-] terhubung ke nagative
o daya, searah jarum jam dianggap
oleh arah poros keluaran
o celah poros 0,05-0,35mm
· Active Passive Buzzer
Konfigurasi Pin Buzzer
|
Nomor PIN |
Nama Pin |
Deskripsi |
|
1 |
Positif |
Diidentifikasi dengan simbol (+) atau
kabel terminal yang lebih panjang. Dapat didukung oleh 6V DC |
|
2 |
Negatif |
Diidentifikasi oleh kabel terminal
pendek. Biasanya terhubung ke ground sirkuit |
Fitur dan Spesifikasi Buzzer
·
Tegangan
Terukur: 6V DC
·
Tegangan
Operasi: 4-8V DC
·
Nilai saat
ini: <30mA
·
Jenis
Suara: Bip Terus Menerus
·
Frekuensi
Resonan: ~ 2300 Hz
·
Paket bersegel
kecil dan rapi
·
Papan
tempat memotong roti dan papan Perf ramah
Model 2d
3. Landasan Teori[kembali]
· Resistor
Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω). Sebutan “OHM” ini diambil dari nama penemunya yaitu Georg Simon Ohm yang juga merupakan seorang Fisikawan Jerman.
Untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika, Resistor bekerja berdasarkan Hukum Ohm.
Fixed Resistor
Fixed Resistor adalah jenis Resistor yang memiliki nilai resistansinya tetap. Nilai Resistansi atau Hambatan Resistor ini biasanya ditandai dengan kode warna ataupun kode Angka.
Bentuk dan Simbol Fixed Resistor :
Yang tergolong dalam Kategori Fixed Resistor berdasarkan Komposisi bahan pembuatnya diantaranya adalah :
Carbon Composition Resistor (Resistor Komposisi Karbon)
Resistor jenis Carbon Composistion ini terbuat dari komposisi karbon halus yang dicampur dengan bahan isolasi bubuk sebagai pengikatnya (binder) agar mendapatkan nilai resistansi yang diinginkan. Semakin banyak bahan karbonnya semakin rendah pula nilai resistansi atau nilai hambatannya.
Nilai Resistansi yang sering ditemukan di pasaran untuk Resistor jenis Carbon Composistion Resistor ini biasanya berkisar dari 1Ω sampai 200MΩ dengan daya 1/10W sampai 2W.
Carbon Film Resistor (Resistor Film Karbon)
Resistor Jenis Carbon Film ini terdiri dari filem tipis karbon yang diendapkan Subtrat isolator yang dipotong berbentuk spiral. Nilai resistansinya tergantung pada proporsi karbon dan isolator. Semakin banyak bahan karbonnya semakin rendah pula nilai resistansinya. Keuntungan Carbon Film Resistor ini adalah dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah dan juga rendahnya kepekaan terhadap suhu jika dibandingkan dnegan Carbon Composition Resistor.
Nilai Resistansi Carbon Film Resistor yang tersedia di pasaran biasanya berkisar diantara 1Ω sampai 10MΩ dengan daya 1/6W hingga 5W. Karena rendahnya kepekaan terhadap suhu, Carbon Film Resistor dapat bekerja di suhu yang berkisar dari -55°C hingga 155°C.
Metal Film Resistor (Resistor Film Logam)
Metal Film Resistor adalah jenis Resistor yang dilapisi dengan Film logam yang tipis ke Subtrat Keramik dan dipotong berbentuk spiral. Nilai Resistansinya dipengaruhi oleh panjang, lebar dan ketebalan spiral logam.
Secara keseluruhan, Resistor jenis Metal Film ini merupakan yang terbaik diantara jenis-jenis Resistor yang ada (Carbon Composition Resistor dan Carbon Film Resistor).
o Cara menghitung nilai Resistor berdasarkan Kode Warna
nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor:
Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :
Contoh :
Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :
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
Berikut ini adalah gambar bentuk Rangkaian Paralel :
· Kapasitor
Kapasitor (Capacitor) atau disebut juga dengan Kondensator (Condensator) adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad. Satuan Kapasitor tersebut diambil dari nama penemunya yaitu Michael Faraday (1791 ~ 1867) yang berasal dari Inggris. Namun Farad adalah satuan yang sangat besar, oleh karena itu pada umumnya Kapasitor yang digunakan dalam peralatan Elektronika adalah satuan Farad yang dikecilkan menjadi pikoFarad, NanoFarad dan MicroFarad.
Konversi Satuan Farad adalah sebagai berikut :
1 Farad = 1.000.000µF (mikro Farad)
1µF = 1.000nF (nano Farad)
1µF = 1.000.000pF (piko Farad)
1nF = 1.000pF (piko Farad)
Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah. Dalam Rangkaian Elektronika, Kapasitor disingkat dengan huruf “C”.
Menghitung Nilai Kapasitor Seri Paralel
·
IC Op-amp
· LM741 Op-amp IC
Sebuah penguat operasional LM741 adalah DC-coupled gain
tinggi tegangan elektronik penguat. Ini hanya memiliki satu op-amp di dalamnya.
Sebuah IC penguat operasional digunakan sebagai pembanding yang membandingkan
dua sinyal, sinyal pembalik dan non-pembalik. Fungsi utama IC ini adalah
melakukan operasi matematika di berbagai rangkaian. Op-amp memiliki penguatan
yang besar dan biasanya digunakan sebagai Penguat Tegangan. LM741 dapat
beroperasi dengan tegangan catu daya tunggal atau ganda.
OUTPUT Voltage = Gain *
Tegangan Input
Op-amp dapat digunakan dengan dua cara:
1. Inverting Op-amp
Ketika sumber input dihubungkan ke terminal pembalik PIN
2 dan umpan balik dengan PIN keluaran 6 maka op-amp dalam kondisi pembalik. Seperti
jika PIN 2 memiliki polaritas + ve maka kita akan mendapatkan -ve polaritas
keluaran dari PIN 6.
Gain = Rf / R1
2. Op-amp Non-inverting
Ketika sumber input dihubungkan ke terminal non-inverting
PIN 3 dan PIN 2 adalah umpan balik dengan PIN output 6 maka op-amp dalam
kondisi non-inverting. Seperti jika PIN 3 memiliki polaritas + ve maka kita
akan mendapatkan + ve polaritas keluaran dari PIN 6.
Gain = 1+ (Rf / R1)
Prinsip Kerja
Ketika tegangan pada masukan non-pembalik (+) lebih
tinggi dari tegangan pada masukan pembalik (-), maka keluaran dari komparator
adalah TINGGI. Dan jika tegangan input pembalik (-) lebih tinggi dari ujung
non-pembalik (+), maka output adalah RENDAH. Output dari penguat operasional
adalah produk dari penguatan dan tegangan input.
Aplikasi LM741
·
Pembanding
·
Amplifier DC
·
Integrator atau Diferensiator
·
Amplifier Penjumlah
·
Multi-vibrator
·
Filter Aktif
· Aplikasi umpan balik umum
· Modul Sensor Kelembaban Tanah
Sensor Hujan FC-37
Sensor Hujan FC-37 ini bilamana terkena hujan maka akan meningkatkan resistansinya sehingga tegangan output yang dikeluarkan oleh sensor ini akan semakin kecil bila tingkat intensitas hujan semakin tinggi.
- Ketika konduktor-konduktor yang tersusun secara paralel tersebut terkena mengenai air, maka arus listrik yang mengalir akan lebih mudah dibandingkan tidak ada air, karena celah-celah yang diberikan kepada konduktor-konduktor tersebut berkurang sehingga resistanis yang awalnya cukup besar menjadi berkurang sesuai dengan kadar air yang tersentuh konduktor-konduktor papan film tersebut
- Semakin banyak air yang tersentuh oleh konduktor-konduktor papan film tersebut, maka semakin kecil pula resistansinya, sehingga berdasarkan Hukum Khirchoff :
V = I . R
Tegangan yang dihasilkan semakin kecil, dan begitu sebaliknya.
Grafik Sensor
Grafik diatas merupakan invers output dari sensor hujan sebelum masuk ke converter digital
Apabila tingkat intensitas tegangan hujan semakin kecil, maka resistansinya meningkat dan tegangan ouput semakin besar. Sensitivas pada sensor ini dapat diatur dengan mengubah potensiometer yang terdapat pada modul LM393.
LM393 adalah Komparator yang di dalamnya terdapat dua Komparator tegangan yang independent. Komparator ini didesain dapat beroperasi pada single power supply dengan tegangan dari 2 sampai 36 volt.
Wide Single-Supply Range | 2-36 V |
Split-Supply Range | ±1.0 V to ± 18V |
Very Low Current Drain Independent of Supply Voltage | 0.4 mA |
Low Input Bias Current | 25nA |
Low Input Offset Current | 5.0 nA |
Low Input Offset Voltage | 5.0 mV |
Input Common Mode Range to Ground Level | |
Differential Input Voltage Range Equal to Power Supply Voltage | |
Alasan menggunakan komparator ini karena komparator ini dapat beroperasi tanpa catu daya negatif. Selain itu komparator ini dapat bekerja hanya dengan tegangan 5 volt. Tegangan 5 volt merupakan catu daya yang biasa digunakan mikrokontroler sehingga catu daya dapat diambilkan dari catu daya mikrokontroler apabila sistem yang dibuat menggunakan mikrokontroler.
· LM35
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. Maka dapat disimpulkan prinsip kerja sensor LM35 sebagai
berikut:
• Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu
• Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di dalam
IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output.
Pada seri LM35
Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan
output s ebesar 10mV
Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen
atau untuk aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna.
Akan tetapi tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen
yang telah saya lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada kondisi
suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah (saya naikkan atau
turunkan), maka Vout juga ikut berubah.
Memang secara logika hal ini sepertinya benar, tapi untuk
instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat
kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur
seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah
untuk kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang demikian
ini tidak dapat digunakan.
4. Prosedur Percobaan[kembali]
1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan
2. Disarankan agar membaca datasheet setiap komponen dan mendownload library bila dibutuhkan
3. Cari komponen yang diperlukan di library proteus
4. Pasang komponen sesuai dengan rangkaian yang dibawah
5. Atur nilai potensiometer atau testpin pada rangkaian
6. Buat rangkaian pengkondisi sinyal
7. Atur sensitivitas dari sensor hujan dan sensor temperatur
8. Atur masukkan dari sensor agar dapat menghidupkan motor dan menambah suplai tegangan pada motor
5. Rangkaian[kembali]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar