1. TUJUAN [KEMBALI]
Penulisan di blog ini bertujuan untuk:
1. Mengetahui tentang cara kerja dari rangkaian lampu taman otomatis.2. Mengetahui prinsip kerja dan teori dari rangkaian lampu taman otomatis.
3. Mensimulasikan Rangkaian sederhana lampu taman otomatis.
2. KOMPONEN [KEMBALI]
1. Voltmeter DC
Voltmeter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik.
2. BateraiBaterai merupakan suatu komponen elektronika yang digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.
Konfigurasi pin :
Spesifikasi :3. Power supply
Power supply atau catu daya adalah suatu alt listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik maupun elektronika lainnya.
BAHAN :
4. Resistor
Spesifikasi :
1. DC current gain maksimal 800
2. Arus Collector kontinu (Ic) 100mA
3. Tegangan Base-Emitter (Vbe) 6V
4. Arus Base maksimal 5mA
Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object.
Konfigurasi Pin :
Spesifikasi :
1. Vin : DC 5V 9V.
2. Radius : 180 derajat.
3. Jarak deteksi : 5 7 meter.
4. Output : Digital TTL.
5. Memiliki setting sensitivitas.
6. Memiliki setting time delay.
7. Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm.
8. Berat : 10 gr.
Pin 1 : Electrical contact
Pin 2 : Electrical contact
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).
Konfigurasi Pin :
Spesifikasi:
11. Ground
Ground berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.
3. DASAR TEORI [KEMBALI]
- Resistor
Resistor adalah komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor 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 (V = I.R ).
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.
- Dioda
Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.
Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.
Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:
1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.
| Diode Type | Pinouts | Symbol |
|---|---|---|
| Rectifier Diode |  |
 |
| Zener Diode |  |
 |
| Schottky Diode |  |
 |
*Dioda Schottky biasanya berukuran lebih besar dibandingkan dengan dioda penyearah dan memiliki ciri fisik yang sama
Untuk menentukan arus zenner berlaku persamaan:
Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.
- Transistor
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.
1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.
Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor.
Grafik Titik Saturasi Pada Daerah Kerja Transistor
Grafik Titik Saturasi Pada Garis Beban Transistor
Datasheet Transistor BC548 dan BC547
- Relay
Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring
Gambar dari bagian-bagian relay
Terdapat besi atau yang disebut dengan nama iron core dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga ketika kumparan coil diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik armature untuk pindah posisi dari normally close ke normally open. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru normally open yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normally close.
Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Maksimum beban AC 10A @ 250/125V
4. Maksimum baban DC 10A @ 30/28V
5. Switching maksimum 300 operasi/menit
- Baterai
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.
- LDR (Light Dependet Resistor)
LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenainya. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor 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 semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat. LDR sering digunakan sebagai sensor lampu penerang jalan otomatis, lampu kamar tidur, alarm, rangkaian anti maling, shutter kamera otomatis, dan lainnya.
Datasheet LDR
- Rangkaian Pembagi tegangan
Pembagi Tegangan adalah suatu rangkaian sederhana yang mengubah tegangan besar menjadi tegangan yang lebih kecil. Fungsi dari Pembagi Tegangan ini di Rangkaian Elektronika adalah untuk membagi Tegangan Input menjadi satu atau beberapa Tegangan Output yang diperlukan oleh Komponen lainnya didalam Rangkaian. Hanya dengan menggunakan dua buah Resistor atau lebih dan Tegangan Input, kita telah mampu membuat sebuah rangkaian pembagi tegangan yang sederhana.Pada dasarnya, Rangkaian Pembagi Tegangan terdiri dari dua buah resistor yang dirangkai secara Seri.
- Lamp
Lampu Listrik adalah suatu perangkat yang dapat menghasilkan cahaya saat dialiri arus listrik. Arus listrik yang dimaksud ini dapat berasal tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik terpusat (Centrally Generated Electric Power) seperti PLN dan Genset ataupun tenaga listrik yang dihasilkan oleh Baterai dan Aki.
Jenis Jenis Lampu Listrik
1. Lampu Pijar (Incandescent Lamp)
Lampu Pijar atau disebut juga Incandescent Lamp adalah jenis lampu listrik yang menghasilkan cahaya dengan cara memanaskan Kawat Filamen di dalam bola kaca yang diisi dengan gas tertentu seperti nitrogen, argon, kripton atau hidrogen. Kita dapat menemukan Lampu Pijar dalam berbagai pilihan Tegangan listrik yaitu Tegangan listrik yang berkisar dari 1,5V hingga 300V.
Lampu Pijar yang dapat bekerja pada Arus DC maupun Arus AC ini banyak digunakan di Lampu Penerang Jalan, Lampu Rumah dan Kantor, Lampu Mobil, Lampu Flash dan juga Lampu Dekorasi. Pada umumnya Lampu Pijar hanya dapat bertahan sekitar 1000 jam dan memerlukan Energi listrik yang lebih banyak dibandingkan dengan jenis-jenis lampu lainnya.
2. Lampu Lucutan Gas (Gas discharge Lamp)
Lampu lucutan gas menghasilkan cahaya dengan mengirimkan lucutan elektris melalui gas yang terionisasi, misalnya pada plasma. Sifat lucutan gas sangat tergantung pada frekuensi atau modulasi arus listriknya. Biasanya, lampu lampu ini menggunakan gas mulia (argon, neon, kripton, dan xenon) atau campuran dari gas-gas tersebut. Sebagian besar lampu-lampu ini juga mengandung bahan-bahan tambahan, seperti merkuri, natrium, dan/atau halida logam.
3. Lampu LED (Light Emitting Diode)
Lampu 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. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.
- Sensor PIR
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.
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.
Grafik Respon :
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.
4. PROSEDUR PERCOBAAN [KEMBALI]
1) Buka aplikasi proteus
2) Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan komponen dioda,lampu, Battery, LDR, PIR, Relay, transistor NPN, resistor
3) Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
4) Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
5) Jalankan simulasi rangkaian5. PRINSIP KERJA RANGKAIAN [KEMBALI]
Rangkaian ini menggunakan LDR dan PIR yang mana apabila cahaya tidak terdeteksi (gelap) di LDR maka Relay di LDR akan on, juga pada PIR yang bila mendeteksi manusia (logika 1) maka menyebabkan relay pada PIR on. Gabungan di antara kedua relay ini menyebabkan adanya arus dari supply ke Lamp L1 dan L2 lalu ke ground, sehingga nantinya akan menghidupkan dua lampu.
Saat LDR tidak mendeteksi cahaya dan PIR mendeteksi adanya manusia
Prinsip :
Saat
pada malam hari maka LDR tidak mendeteksi cahaya (0.1 lux pada
simulasi) yang menyebabkan besarnya resistansi di LDR, selanjutnya
keluaran tegangan LDR akan di hambat lagi dengan R2 yang diantara LDR
dan R2 ini menghasilkan dropdown tegangan sebesar < 0.10V yang tidak
cukup untuk mengaktifkan VBE Q1 sehingga transistor Q1 off. Karena Q1
off maka tegangan supply selanjutnya akan ke R3 ke kolektor Q1 lalu ke
base Q2 didapatkan tegangan sebesar > 0.84V yang cukup untuk
mengaktifkan VBE Q2, sehingga transistor Q2 on. Oleh karena transistor
Q2 on maka arus dari supply ke relay ke kolektor Q2 lalu ke emitor Q2
lalu ke ground. karena adanya arus di relay maka relay RL1 on dan switch
berpindah ke kiri.
Saat
PIR mendeteksi adanya manusia (logika 1) maka tegangan keluaran
(sebesar 5V) dari PIR masuk ke pembagi tegangan R1 dengan R21, lalu
dropdown tegangan di R211 (sebesar 0.77) cukup untuk mengkatifkan VBE
Q7, sehingga transistor Q7 on. Karena onnya transistor Q7 maka arus dari
supply ke relay ke kolektor Q7 lalu ke emitor Q7 lalu ke ground, yang
menyebabkan adanya arus di relay sehingga relay RL10 on dan switch
berpindah ke kiri.
Karena
adanya gabungan diantara switch tersebut menyebabkan menyatunya batrai
dan dua buah lampu sehingga adanya arus yang mengalir dari kutup
positif batrai ke dua buah lampu lalu ke kutup negatif batrai. Sehingga
akhirnya dua buah lampupun hidup.
Saat LDR mendeteksi cahaya / PIR tidak mendeteksi manusia / kedua-duanya
Prinsip :
Saat
pada siang hari maka LDR mendeteksi cahaya (> 1.1 lux pada
simulasi) yang menyebabkan turunnya resistansi di LDR, selanjutnya
keluaran tegangan LDR akan di hambat lagi dengan R2 yang diantara LDR
dan R2 ini menghasilkan dropdown tegangan sebesar > 0.67V yang cukup
untuk mengaktifkan VBE Q1 sehingga transistor Q1 on. Karena Q1 on maka
sebagian tegangan dari supply akan ke R3 ke kolektor Q1 lalu ke emitor
Q1 lalu ke ground sehingga hanya sebagian kecil (sebesar 0.21 V) ke base
Q2 sehingga tidak cukup untuk mengaktifkan VBE Q2 sehingga transistor
Q2 off. Karena offnya transistor Q2 maka arus dari supply lalu ke relay
dan akan terhambat di kolektor Q2, sehingga relay mati dan switch tetap
berada di kanan.
Saat PIR tidak mendeteksi adanya manusia (logika 0) maka tidak ada tegangan keluaran dari PIR yang masuk ke pembagi tegangan R1 dengan R21, sehingga tidak akan mengaktifkan transistor Q7 larena tidak adanya tegangan, sehingga transistor Q7 off. Karena offnya transistor Q7 maka arus dari supply ke relay lalu terhambat di kolektor Q7, yang menyebabkan tidak adanya arus di relay sehingga relay RL10 off dan switch tetap berada di kanan.
Apabila salah satu atau dua duanya switch berada di kanan maka supply tidak akan terhubung ke lampu, sehiingga lampu tidak akan hidup6. VIDEO [KEMBALI]
7. DOWNLOAD FILE [KEMBALI]
[Lampu Ruang Kerja Otomatis menggunakan LDR dan PIR PROTEUS]
[VIDEO]
[DATA SHEET 1N4007]
[DATA SHEET BC547]
[DATA SHEET LDR]
[DATA SHEET RELAY 5V]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar