Tugas 8 (UTS) ~ 2010953008 Ramadhana Putra

RANGKAIAN CUCI TANGAN OTOMATIS

DENGAN SENSOR PIR DAN WATER LEVEL SENSOR

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Simulasi

6. Link Download

1. Tujuan

Membuat rangkaian dua sensor dengan proteus
Memahami prinsip kerja rangkaian cuci tangan otomatis
Memenuhi tugas

2. Komponen

Water level sensor

Spesifikasi :

- Vin : DC 3V-5V
- Arus : <20mA
- Output : Analog
- Sensing area : 40mm x 16mm
Working temperature: 10'C~30'C.

PIR Sensor

Spesifikasi :

- Tegangan Input: DC 4.5-20V.

- Arus statis: 50uA.

- Sinyal keluaran: 0,3V (Output tinggi saat gerakan terdeteksi)

- Sentry Angle: 110 derajat.

Kapasitor 100uf

Spesifikasi :

- Voltase maks : 100v

- 10nf/103

Dioda 1N4007

Spesifikasi :

- arus searah jangka panjang maksimum pada 75 ° C - 1.0 A;

- arus pulsa maksimum dengan durasi pulsa 3,8 ms - 30 A;

- drop tegangan melintasi dioda pada arus 1,0A - 1,1 V;

- kisaran suhu operasi - -65 ... + 175 ° С;

- frekuensi kerja maksimum - 1 MHz;

Transistor BC547

Spesifikasi :
- Jenis : NPN
- Arus kolektor kontinyu maks (Ic) : 100 mA
- Tegangan maksimal collector-emitter (Vce) 45 V
- Tegangan minimal basis-collector on-state (Vbe)sat : 700 mV (TYP)
- Tegangan saturasi maksimal collector-emitter (Vce)sat : 250 mV
- Hfe : 800
- Bandwidth : 300 MHz

Transistor BC548

Spesifikasi :

- Polaritas: NPN

- Pembuangan Daya Kolektor Maksimum (Pc): 0,5 W.

- Tegangan Kolektor-Dasar Maksimum | Vcb |: 30 V.

- Tegangan Kolektor-Emitor Maksimum | Vce |: 30 V.

- Tegangan Basis Emitor Maksimum | Veb |: 5 V.

- Arus Kolektor Maksimum | Ic maks |: 0,1 A

- Max. Suhu Persimpangan Operasi (Tj): 150 ° C

- Frekuensi Transisi (kaki): 300 MHz

- Kapasitansi Kolektor (Cc): 6 pF

- Rasio Transfer Arus Maju (hFE), MIN: 110

Baterai

Spesfikasi :

- 12V

Relay 5V

Spesifikasi :

- Tegangan Nominal : 3 VDC hingga 48 VDC - Resistensi Coil 50 ± 10% - Operasi Tegangan : 3.75V - Rilis Tegangan : 0,5V - Konsumsi Daya Nominal : 360 hingga 450 mW

Resistor

Spesifikasi :

- Toleransi +/- 1%

- Daya : 10 watt

3. Dasar Teori

Baterai

Baterai merupakan alat yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia saat pengisian dan mengubah energi kimia menjadi energi listrik saat digunakan. Baterai memiliki dua kutub yaitu kutub pertama yang bertanda positif (+) dan kutub kedua yang bertanda negatif (-).

Prinsip kerja :

Di dalam baterai ada beberapa sel listrik, dan sel listrik tersebut menjadi tempat menyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia. Elektroda-elektroda yang tersimpan di dalam baterai ada yang negatif ada pula yang positif. Elektroda negatif disebut katoda, yang memiliki fungsi sebagai pemberi elektron. Sedangkan elektroda positif, disebut anoda yang berfungsi sebagai penerima elektron.

Ada aliran arus listrik yang mengalir dari kutub positif (anoda) ke kutub negatif (katoda). Sedangkan elektron akan mengalir dari kutub negatif menuju kutub positif.

Di dalam baterai sendiri, terjadi sebuah reaksi kimia yang menghasilkan elektron. Kecepatan dari proses ini (elektron, sebagai hasil dari elektrokimia) mengontrol seberapa banyak elektron dapat mengalir diantara kedua kutub. Elektron mengalir dari baterai ke kabel dan tentunya bergerak dari kutun negatif ke lutub positif tempat dimana reaksi kimia tersebutr sedang berlangsung.

Dan inilah alasan mengapa baterai bisa bertahan selama satu tahun dan masih memiliki sedikit power, selama tidak terjadi reaksi kimia atau selama kita tidak menghubungkannya dengan kabel atau sejenis Load lain. Seketika kita menghubungkannya dengan kabel maka reaksi kimia pun dimulai.

Lalu bagaimana komponen-komponen tersebut bisa menghasilkan aliran listrik? Begini, anoda dan katoda terbuat dari bahan yang dapat bereaksi dengan bahan elektrolitnya. Saat anoda dan elektrolit bereaksi, terbentuklah satu senyawa baru yang menyisakan satu elektron. Sebaliknya, reaksi antara katoda dan elektrolit membutuhkan satu elektron.

Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.Prinsip kerja resistor adalah dengan mengatur elektron (arus listrik) yang mengalir melewatinya dengan menggunakan jenis material konduktif tertentu yang dicampur dengan material lain sehingga menimbulkan suatu hambatan pada aliran elektron (arus listrik).

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.

Cara kerja 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 :

Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

Dioda 1N4007

dioda (diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya Dioda digambarkan seperti sebuah switch/saklar dimana saklar tersebut hanya akan bekerja di beri tegangan atau arah arus sesuai dengan polaritas kaki ioda itu sendiri. Pada arah bias maju, bias kaki anoda diberikan tegangan (+) dan tegangan (-) pada katoda maka dioda akan dapat mengalirkan arus pada satu arah. Sedangkan pada arah arus mundur bias dimana kaki anoda diberi tegangan (-) dan tegangan (+) pada katoda maka saklar menjadi terbuka atau saklar OFF.

Kapasitor

Kapasitor adalah sebuah benda yang dapat menyimpan muatan listrik.

Prinsip kerja :

Bila kedua pelat dihubungkan ke sumber tegangan DC atau tegangan searah (misalnya Baterai), Elektron “didorong” ke satu pelat oleh terminal negatif baterai, sementara elektron “ditarik” dari pelat lain oleh terminal positif baterai. Jika perbedaan muatan antara kedua pelat tersebut terlalu besar, maka akan terjadi percikan (spark) yang melompati celah diantara kedua pelat tersebut dan membuang muatan yang tersimpan (discharge). Untuk meningkatkan jumlah muatan pada pelat, bahan dielektrik yang berupa non-konduktif (isolator) ditempatkan diantara kedua pelat tersebut. Fungsi dielektrik tersebut dalam kapasitor adalah sebagai “pemblokir percikan” atau “spark blocker” yang bermanfaat untuk dapat meningkatkan kapasitas muatan kapasitor.

Water sensor

Ketika alternator dihidupkan, maka air akan mulai mengisi tangki dan saat itu juga lampu hidup ditandai dengan terbukanya relay karena adanya arus. Sewaktu probe level 4 terkena air (button 4 ditekan), arus akan mengalir ke baterai ke LED 4 lalu ke kaki kolektor Q4. Kemudian arus juga akan mengalir ke resistor R4 (karena button kedua belum ditekan, maka arus hanya mengalir ke R4) dan ke kaki basis Q4. Karena kaki basis Q4 telah diisi arus, maka arus pada kaki kolektor Q4 akan mengalir ke kaki emiter Q4 dan kembali ke baterai dan LED pun hidup. Ketika air menyentuh probe level 3, berarti arus saat probe level 4 terhubung sebelumnya juga akan mengalir ke LED 3 dan ke kaki kolektor Q3. Arus mengalir ke R4 sebelumya juga akan mengalir ke R3 dan ke kaki basis Q3. Arus di kaki kolektor kemudian mengalir ke kaki emiter Q3 dan LED 3 pun hidup. Begitu pun ketika probe level 2 dan level 1 terkena air.

Pada probe level 1, selain LED 1 hidup buzzer juga akan berbunyi. Hal tersebut disebabkan ketika probe level 1 terkena air, maka arus akan mengalir ke baterai ke LED 1 ke kaki kolektor Q1 dan buzzer. Saat arus mengalir ke buzzer, maka akan menimbulkan tekanan pada kumparan dalam buzzer sehingga terjadi perubahan tekanan pada kumparan secara berulang-berulang sehingga buzzer akan menimbulkan suara dan menunjukkan air telah penuh atau level tertinggi. Pada saat bersamaan relay akan terputus karena arus yang mengalir ke LED 4 adalah nol disebabkan karena arus tersebut yang terus berkurang pada level-level sebelumnya dengan juga adanya resistor. Saat relay terputus, maka tidak ada arus yang mengalir ke alternator dan lampu sehingga lampu pun mati yang berarti air sudah penuh.

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 dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah yang lain 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 Pyroelektrik, Penguat Amplifier, Komparator.

Cara Kerja Sensor Passive Infra Red

Sensor PIR bekerja dengan cara menangkap pancaran infra merah, kemudian pancaran infra merah yang tertangkap akan masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, sinar infra merah mengandung energi panas membuat sensor pyroelektrik dapat menghasilkan arus listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian komperator akan membandingkan sinyal yang sudah diterima dengan tegangan referensi tertentu yang berupa keluaran sinyal 1-bit. Sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1.

Transistor

Transistor adalah sebuah komponen elektronika yang digunakan untuk penguat, sebagai sirkuit pemutus, sebagai penyambung, sebagai stabilitas tegangan, modulasi sinyal dan lain-lain. Fungsi transistor juga sebagai kran listrik yang dimana berdasarkan tegangan inputnya, memungkinkan pengalihat listrik yang akurat yang berasal dari sumber listrik.

Cara kerja transistor NPN adalah sebagai berikut: ketika saklar dihubungkan maka arus listrik utama akan mengalir dari positif baterai melewati beban (lampu) dan ke kaki Collector, arus terhenti di kaki Collector karena transistor belum aktif (belum mendapatkan arus pemicu), karena beban atau lampu belum mendapatkan massa maka lampu masih mati.

Dan pada saat yang sama arus pemicu yang lebih kecil dari arus utama mengalir dari positif baterai menuju Resistor, saklar, lalu ke kaki Basic dan menuju kaki Emitor selanjutnya ke massa. Dengan adanya arus pemicu ini membuat transistor menjadi aktif, selanjutnya arus sesungguhya yang tadi terhenti pada kaki Collector akan lanjut mengalir ke kaki Emitor dan berakhir di massa, sehingga beban atau lampu akan mendapatkan massa dan lampu pun akan menyala.

4. Percobaan

Langkah - langkah membuat rangkaian :

1. Persiapkan komponen yang dibutuhkan