KONTROL GARASI OTOMATIS DENGAN SENSOR PIR DAN LDR
1. Tujuan
Untuk mengetahui sensor infrared dan sensor
LDR.
Untuk memahami prinsip sensor infrared dan
sensor LDR.
Mengaplikasikan sensor infrared dan sensor LDR
sebagai kontrol garasi otomatis.
2. Alat dan bahan
Alat:
1. Voltmeter DC
Difungsikan guna
mengukur besarnya tegangan listrik yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik.
Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi
komponen yang sedang diukur.
2.Ground
Berfungsi sebagai
penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.
Bahan:
1. Resistor
Digunakan untuk menghambat arus agar tidak terlalu besar.
2. Potensiometer
Berfungsi untuk mengatur tegangan dengan menaikan atau menurunkan resistansi.
3. IC LM324
Berfungsi sebagai detektor.
Sebagai
sensor cahaya inframerah
5. Transistor NPN
Berfungsi untuk penguat arus.
6. Motor DC
Sebagai alat yang akan
menggerakkan.
7. LDR
Sebagai sensor cahaya.
3. Dasar teori
1. Infrared
Infra red (IR)
detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat
mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau
detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan
dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan
sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan
penguat (amplifier). Bentuk dan Konfigurasi Pin IR Detector Photomodules
TSOP.
Konfigurasi pin infra
red (IR) receiver atau penerima infra merah tipe TSOP adalah output (Out), Vs
(VCC +5 volt DC), dan Ground (GND). Sensor penerima inframerah TSOP ( TEMIC
Semiconductors Optoelectronics Photomodules ) memiliki fitur-fitur utama yaitu
fotodiode dan penguat dalam satu chip, keluaran aktif rendah, konsumsi daya
rendah, dan mendukung logika TTL dan CMOS. Detektor infra merah atau sensor
inframerah jenis TSOP (TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules)
adalah penerima inframerah yang telah dilengkapi filter frekuensi 30-56 kHz,
sehingga penerima langsung mengubah frekuensi tersebut menjadi logika 0 dan 1.
Jika detektor inframerah (TSOP) menerima frekuensi carrier tersebut, maka pin
keluarannya akan berlogika 0. Sebaliknya, jika tidak menerima
frekuensi carrier tersebut, maka keluaran detektor inframerah (TSOP) akan
berlogika 1.
Dari grafik dapat
disimpilkan bahwa semakin jauh jarak benda maka semakin kecil output nya, dan
begitu juga sebaliknya.
Dari grafik dapat
disimpulkan bahwa semakin tinggi intensitass cahaya maka semakin rendah nilai
resistansi dan sebaliknya.
2. LDR Sensor
LDR (Ligh Dependent
Resistor) adalah suatu komponen elektronik yang resistansinya tergantung pada
intensitas cahaya. LDR di buat dari bahan Cadium Sulfida yang peka terhadap
cahaya. LDR akan mempunyai hambatan yang sangat besar saat tidak ada cahaya
mengenainya (gelap). Dalam kondisi ini hambatan LDR mampu mencapai 1M ohm, akan
tetapi pada saat LDR mendapat cahaya hambatan LDR akan menurun menjadi beberapa
puluh ohm saja.
Pada saat gelap atau
cahaya redup, bahan dari cakram pada LDR menghasilkan elektron bebas dengan
jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut
muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi pengantar arus yang
kurang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada
saat gelap atau cahaya redup.
Pada saat cahaya
terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari bahan semikonduktor tersebut.
Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik.
Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor atau bisa disebut juga
LDR memilki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang. LDR digunakan untuk
mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis adalah
salah satu contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena
responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi
dimana intesitas cahaya berubah secara drastis.
Rangkaian elektronik
yang dapat digunakan untuk LDR adalah rangkaian yang dapat mengukur nilai
resistansi dari LDR tersebut. Dari hukum ohm, diketahui bahwa:
Dengan V adalah beda
potensial antara dua titik, I adalah arus yang mengalir di antara-nya, dan R
adalah resistansi di antara-nya. Lebih lanjut dikatakan pula bahwa nilai R
tidak bergantung dari V ataupun I. Sehingga, jika ada perubahan nilai
resistansi dari R, maka nilai tegangan V-nya pun akan berubah. Jika beda
potensial di-set tetap, maka perubahan resistansi hanya akan mempengaruhi besar
arusnya.
Karakteristik Sensor
LDR
Adapun spesifikasi
atau karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :
· Tegangan
maksimum (DC): 150V
· Konsumsi
arus maksimum: 100mW
· Tingkatan
Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
· Puncak
spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
· Waktu
Respon Sensor : 20ms – 30ms
· Suhu
operasi: -30° Celsius – 70° Celcius.
3. IC LM324 Sebagai Detektor
Op-amp LM324 adalah IC dengan 14 pin yang memiliki 4
op-amp didalam dengan single-supply mulai dari 3 Volt sampai 32 Volt dan jika
menggunakan supply simetris +/-16 Volt. IC op-amp LM324 banyak digunakan untuk
ragam aplikasi selain rangkaian audio dikarenakan harganya sangat murah.
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.
4.
Resistor
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
paralalResistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan
hukum ohm: R = V/I
Cara membaca resistor:
5. Transistor NPN
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. Karakteristik:
Rumus:
4. Prosedur percobaan
· Buka aplikasi proteus
· Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian
ini dibutukan komponen sensor infrared, sensor LDR, resistor,
relay, lamp, motor, lm324, dan speaker.
· Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang
diinginkan
· Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
· Tambahkan DC voltmeter untuk mengetahui besar
tegangan yang dinginkan.
· Jalankan simulasi rangkaian.
5. Prinsip kerja
Ketika
sensor menerima pantulan cahaya infrared (dari mobil) atau sensor berlogika 1,
maka akan ada tegangan keluar dari sensor sebesar 5 volt dan arus akan mengalir
ke kaki non inverting U1 (LM324) dan kaki inverting U2 (LM324). Disini IC LM324
berfungsi sebagai komparator. Karena Vin dari besar dari pada Vref di U1,
maka tegangan output U1 akan sebesar +Vcc Sedangkan di U1 karena Vin dari
kecil dari pada Vref di U2, maka tegangan output U2 akan sebesar
-Vcc. Tegangan Output yang dihasilkan U1 akan membuat arus mengalir ke R1 dan
D1 menyala. Arus juga akan mengalir ke R3 dan R6 sehingga menakibatkan Q1
dan Q4 aktif. Aktifnya Q1 dan Q4 menyababkan motor menjadi berputar searah
jarum jam yang ditandakan dengan berbunyi nya buzzer dan mobil pun masuk ke
dalam garasi.
Namun
Ketika sensor tidak menerima pantulan cahaya infrared atau sensor
berlogika 0, maka tiadak akan ada tegangan keluar dari sensor dan arus tidak
akan mengalir ke kaki non inverting U1 (LM324).Ketika mobil sudah masuk ke
dalam garasi dan si pemilik mobil menghidupkan lampu garasi , maka
resistansi dari LDR anak kecil dan menyebabkan ada arus mengalir ke kaki non
inverting LM324. Disini IC LM324 juga berfungsi sebagai detektor. Karena Vref
dari besar dari pada Vin di U1, maka tegangan output U1 akan
sebesar -Vcc Sedangkan di U2 karena Vref dari kecil dari pada Vin di U2,
maka tegangan output U2 akan sebesar +Vcc. Tegangan Output yang
dihasilkan U2 akan membuat arus mengalir ke R2 dan D2 menyala. Arus juga akan
mengalir ke R5 dan R4 sehingga menakibatkan Q2 dan Q3 aktif. Aktifnya Q1
dan Q4 menyababkan motor menjadi berputar berlawanan arah jarum jam ( garasi
tertutup) .
|
|
|
Garasi terbuka |
|
|
|
Garasi tertutup |
6. Video
7. Dowload file
Video: disini
HTML: disini
File rangkaian: disini
Data sheet ldr: disini
Datasheet IR: disini
Datasheet transistor npn: disini
Datasheet lm 324: disini
Datasheet resistor disini
Datasheet Relay: disini
Datasheet Lamp: disini
Datasheet potensiometer: disini
Datasheet baterai: disini
Datasheet Buzzer: disini
Library IR: disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar