Sensor mekanis

Aplikasi keamanan  dengan Sensor Pir dan Sensor LDR

                                             

                                                 [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]



1. Tujuan [kembali] 
  • Mengetahui Aplikasi dari sensor Pir dan sensor LDR
  • Mengetahui bentuk rangkaian Proteus dari Aplikasi sensor Pir dan sensor LDR
  • Mengetahui prinsip kerja rangkaian
2. Alat dan Bahan [kembali]

    Alat :
  • Voltmeter

Voltmeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik pada suatu rangkaian elektronika.
  • Power Supply

Power Supply merupakan alat yang berfungsi untuk menyediakan energi listrik pada suatu perangkat elektronika.

    Bahan :
  • Resistor
     


Resistor berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika.
Spessifikasi :
 
  • Op-AMP

Op-AMP merupakan salah satu bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik.
Spesifikasi :

  • Transistor

Transistor  berfungsi sebagai penguat, sirkuit pemutus dan penyambung arus, stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.
Spesifikasi :

  • Button


Button diibaratkan sebagai objek ketika melewati pancaran sinyal dari sensor ultrasonik.

    Komponen Input :
  • Torch LDR
LDR (Light Dependent Resistor) merupakan resistor yang nilai resistansinya akan berubah apabila terkena cahaya. Apabila cahaya terang, resistansinya semakin kecil, sebaliknya saat gelap resistansinya semakin besar.

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
  • Sensor Pir


Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.
 

    Komponen Output :
  • Motor DC

Motor DC berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi kinetik (gerak).
Konfigurasi pin :

Pin 1 : Terminal 1

Pin 2 : Terminal 2




  • Relay

Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau switch 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. 
Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.
Konfigurasi pin:



Spesifikasi :
  • Buzzer



Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm, juga bisa digunakan sebagai indikasi suara. Buzzer adalah komponen elektronika yang tergolong tranduser. Sederhananya buzzer mempunyai 2 buah kaki yaitu positive dan negative.

Spesifikasi:



    
3. Dasar Teori [kembali] 
  • LDR

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas 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 menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.

Beberapa karakteristik yang terdapat pada sensor LDR antara lain adalah :
·       Tegangan maksimum (DC) :  150 V
·       Konsumsi Arus Maksimum :  100 mW
·       Tingkatan Resistansi / Tahanan : 10 Ohm hingga 100k Ohm
·       Puncak Spektral :  540 nm (ukuran gelombang cahaya)
·       Waktu Respon Sensor : 20ms – 30 ms
·       Suhu Operasi :  -30o Celcius  –  70o Celcius

Fungsi Sensor LDR :
LDR berfungsi sebagai sebuah sensor cahaya dalam berbagai macam rangkaian elektronika seperti saklar otomatis berdasarkan cahaya yang jika sensor terkena cahaya maka arus listrik akan mengalir(ON) dan sebaliknya jika sensor dalam kondisi minim cahaya(gelap) maka aliran listrik akan terhambat(OFF). LDR juga sering digunakan sebagai sensor lampu penerang jalan otomatis, lampu kamar tidur, alarm, rangkaian anti maling otomatis menggunakan laser, sutter kamera otomatis, dan masih banyak lagi yang lainnya.

Cara Kerja Sensor LDR :
Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar.

Grafik LDR :

Sensor Pir

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :
- Lensa Fresnel
- Penyaring Infra Merah (Sensor)
- Sensor Pyroelektrik (Sensor)
- Penguat Amplifier
- Komparator
Cara kerja pembacaan sensor PIR

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. Sensor pyroelektrik terbuat dari bahan galium nitrida (GaN), cesium nitrat (CsNo3) dan litium tantalate (LiTaO3). 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 (keluaran berupa sinyal 1-bit). Jadi sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1, 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya perubahan pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. Sensor PIR didesain dan dirancang hanya mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Diluar panjang gelombang tersebut sensor tidak akan mendeteksinya. 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 infra merah tubuh manusia). Sensor ini hanya akan mendeteksi jika object bergerak atau secara teknis saat perubahan pancaran infra merah (falling up atau falling down)
  • Transistor

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. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor 2SC1162 bertipe NPN. 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.
  • Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. 
  • Button

Button diibaratkan sebagai objek ketika melewati pancaran sinyal dari sensor ultrasonik. 
  • 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

Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian relay :



Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
  1.     Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup).
  2.     Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
  • Ground
Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.
Kegunaan Ground :
  1. Titik kembali nya arus atau sinyal listrik
  2. Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar
  3. Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)
  4. Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian.
  5. Menghilangkan dengung (hum) pada penguat audio (amplifier)
  6. Mengurangi Noise pada penguat audio (amplifier)
  7. Pada kendaraan (mobil atau motor) mengurangi kebutuhan kabel listrik, karena menjadikan body motor atau mobil sebagai pengganti kabel negatif,  dll.
  • Op-AMP
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 :
  1. Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
  2. Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
  3. Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
  4. Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
  5. Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
  6. Karakteristik tidak berubah dengan suhu



4. Percobaan [kembali]
  • Prosedur percobaan
  1. Buka aplikasi proteus
  2. Siapkan alat dan bahan pada library proteus, pada rangkaian ini yaitu berupa resistor, baterai, buzzer, transistor NPN (BC 547), ground, relay, lampu, motor DC, sensor Pir dan sensor LDR.
  3. Rangkai setiap komponen
  4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
  5. Jalankan simulasi rangkaian.
  • Rangkaian simulasi

Saat sensor berlogika 0

Saat sensor pir berlogika 1 dan terdapat cahaya yang ditangkap torch LDR

        Prinsip Kerja :


  • Video




  • Download file
         Gambar rangkaian 
         Video rangkaian 
         Rangkaian 
         Data Sheet Transistor
         Data Sheet Sensor Pir
         Data Sheet Torch LDR

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)