HPF +60dB

[MENUJU AKHIR]

APLIKASI HPF +60DB/DEC DENGAN GENERATOR SINYAL

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. File Download

1. Tujuan [Kembali]

a. Mengetahui pengertian, prinsip kerja, dan karakteristik High Pass Filter (HPF).

b. Dapat merangkai dan menganalisa rangkaian High Pass Filter (HPF) dengan benar.

2. Alat dan Bahan [Kembali]

    A. Alat

        Instrumen

1. Signal Generator

Signal generator berfungsi untuk memberikan input berupa tegangan AC pada rangkaian.

2. Osiloskop

Osiloskop digunakan untuk mengamati bentuk gelombang input dan output pada rangkaian.

  

    Generator

Sinyal Generator

Sinyal Generator, berfungsi sebagai sumber arus listrik AC.

Spesifikasi

Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%

B. Bahan

1. Resistor 

merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. 

 

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

2.  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. 

 

Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%

3. Operasional Amplifier (Op-Amp) LM741

Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi  dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai berikut :

 

3. Dasar Teori [Kembali]

Rangkaian HPF +60dB/dEC adalah gabungan rangkaian HPF +40dB/dec dengan diseri HPF +20dB/dec.

1) Resistor

Simbol :

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

2) Kapasitor

Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%

Spesifikasi

3) Op Amp - LM741

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.

Karakteristik penguat ideal adalah:

Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.

Konfigurasi PIN LM741:

Spesifikasi:

Respons karakteristik kurva I-O:

Contoh Soal:

1. Karakteristik filter ideal dari gambar berikut adalah...

    a. Low Pass Filter

    b. High Pass Filter

    c. Band Pass Filter

    d. Band Stop Filter

2. Gambar rangkaian dibawah ini termasuk rangkaian jenis...

    a. High Pass Filter orde 1

    b. High Pass Filter orde 2    

    c. Low Pass Filter orde 1

    d. Low Pass Filter orde 2

3. Gambar rangkaian di bawah ini termasuk rangkaian...

    a. High Pass Filter orde 1

    b. High Pass Filter orde 2    

    c. Low Pass Filter orde 1

    d. Low Pass Filter orde 2

4. Percobaan [Kembali]

a. Langkah-langkah Kerja:

Pada percobaan kali ini dilakukan dengan prosedur sebagai berikut:

• Mempersiapkan Alat besrta Bahan seperti yang telah tertera pada Sub Bab Alat dan Bahan di atas
• Merangkai Rangkaian 
• Pada Rangkaian disambungkan input tegangan AC agar dapat melihat bagaimana perbedaan respons gelombang input dan outputnya.
• Amatilah nilai input dan output dengan menyesuaikannya dengan rumus yang ada, dan juga amatilah respon grafik sinyal input dan outputnya. 

b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

Rangkaian Simulasi:

Gambar Rangkaian HPF +60dB/dec beserta Grafik Frequency Rensponse-nya

Gambar bentuk Gelombang dari Rangkaian HPF +60dB/dec

Prinsip Kerja Rangkaian:

Pertama-tama rangkailah sebuah HPF dengan kapasitor dan juga resistor. Hitunglah nilai Omega dengan rumus -1/RC dan tentukan nilai A nya. Didapatkan nilainya mendekati 0.7. Dalam rangkaian responsnya sudah mendekati walau masih ada eror, namun sudah bisa ditenggang. Disini digunakan frekuensi sebesar 100k sesuai dengan yang telah diperhitungkan dengan rumus.Prinsip kerja dari filter high pass atau filter lolos atas adalah dengan memanfaatkan karakteristik dasar komponen C dan R, dimana C akan mudah melewatkan sinyal AC sesuai dengan nilai reaktansi kapasitifnya dan komponen R yang lebih mudah melewatkan sinyal dengan frekuensi yang rendah. Prinsip kerja rangkaian filter lolos atas atau high pass filter (HPF) dengan RC dapat diuraikan sebagai berikut, apabila rangkaian filter high pass ini diberikan sinyal input dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal tersebut akan di lewatkan ke output rangkaian melalui komponen C. Kemudian pada saat sinyal input yang diberikan ke rangkaian filter lolos atas atau high pass filter memiliki frekuensi di bawah frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal input tersebut akan dilemahkan dengan cara dibuang ke ground melalui komponen R.

• Frekuensi resonansi dari filter high-pass mengikuti nilai time constant (τ) dari rangkaian RC tersebut.
  
  
  
  
  
  Sehingga frekuensi cut-off dari filter tersebut adalah :
  
  
  
  
  
  Sinyal output rangkaian filter high-pass mendahului inputnya yaitu sebesar :
  
  
  
  Grafik karakteristik dari high pass filter (HPF) atau filter lolos atas dengan komponen RC dapat digambarkan dengan perbandingan antara tegangan output filter terhadap frekuensi yang diberikan kepada rangkaian filter high pass (HPF) tersebut. Untuk lebih jelasnya grafik karakteristik filter high pass (HPF) ditunjukan pada gambar berikut: 
  
  

  

  Grafik Karakteristik High Pass Filter (HPF) Dengan RC
  
  

c. Video 

5. File Download [Kembali]

Download materi silahkan klik Disini 

Download HTML silahkan klik Disini 

Download Datasheet Resistor silahkan klik Disini

Download Datasheet OP-AMP silahkan klik Disini 

Download Datasheet Kapasistor silahkan klik Disini   

Download bentuk rangkaian  silahkan klik Di sini 

Download video simulasi rangkaian silahkan klik  Disini

KONTROL KEBAKARAN DI LABOR

[MENUJU AKHIR]

ALAT KONTROL KEBAKARAN DI LABOR

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. File Download

1. Tujuan [Kembali]

• Menjelaskan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan "Aplikasi Pengontrol Kebakaran Laboratorium Kimia."
• Mensimulasikan rangkaian "Aplikasi Pengontrol Kebakaran Laboratorium Kimia" dengan proteus.
• Menjelaskan prinsip kerja dari "Aplikasi Pengontrol Kebakaran Laboratorium Kimia".

2. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

    Intrument

1) DC Voltmeter

DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

 

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

    Generator

Baterai

Spesifikasi

• Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
• Output voltage: dc 1~35v
• Max. Input current: dc 14a
• Charging current: 0.1~10a
• Discharging current: 0.1~1.0a
• Balance current: 1.5a/cell max
• Max. Discharging power: 15w
• Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
• Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
• Ukuran: 126x115x49mm
• Berat: 460gr

B. Bahan

1) 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 (V=I R). 

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Spesifikasi

 

       2. Dioda

Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

3.  Transistor

Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.

Spesifikasi :

• Bi-Polar Transistor
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
• Continuous Collector current (IC) is 100mA
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
• Base Current(IB) is 5mA maximum

4. OP -AMP

Konfigurasi PIN LM741

Spesifikasi:

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.

Komponen Input: 

1. Botton

Button adalah saklar tekan yang berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik.

Technical Specifications

• Mode of Operation: Tactile feedback
• Power Rating: MAX 50mA 24V DC
• Insulation Resistance: 100Mohm at 100v
• Operating Force: 2.55±0.69 N
• Contact Resistance: MAX 100mOhm
• Operating Temperature Range: -20 to +70 
• Storage Temperature Range: -20 to +70 ℃

2. Logic state

Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

Pinout

3. Flame Sensor

Prinsip Flame Detektor tersebut menggunakan metode optik yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi percikan api atau flame.

4. MQ-5 Gas Sensor

Berfungsi untuk mendeteksi asap.

5. Sensor Sound

Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.

Pin OUT

Spesifikasi

•   Working voltage: DC 3.3-5V
•   Dimensions: 45 x 17 x 9 mm
•   Signal output indication
•   Single channel signal output
•   With the retaining bolt hole, convenient installation
•   Outputs low level and the signal light when there is sound

6. Touch Sensor

Merupakan sensor yang mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil.

Pin Out

Spesifikasi

7. Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. 

Komponen Output

1. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

2. LED-red dan LED-yellow

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju.  Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. 

3. Motor

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

Spesifikasi

Pinout

4. Relay

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 Relay dihubungkan ke 5V
• GND dihubungkan ke GND
• IN1/Data dihubungkan ke pin 2

Pinout

 

3. Dasar Teori [Kembali]

1. Flame sensor

Flame detector merupakan salah satu alat instrument berupa sensor yang dapat mendeteksi nilai intensitas dan frekuensi api dengan panjang gelombang antara 760 nm ~ 1100 nm. 

Dalam suatu proses pembakaran pada pembangkit listrik tenaga uap, flame detector dapat mendeteksi hal tersebut dikarenakan oleh komponen-komponen pendukung dari flame detector. Sensor nyala api ini mempunyai sudut pembacaan sebesar 60 derajat, dan beroperasi normal pada suhu 25 – 85 derajat Celcius. Adapun unit flame detector dapat dilihat pada gambar dibawah ini:


Cara kerja flame detector mampu bekerja dengan baik untuk menangkap nyala api untuk mencegah kebakaran, yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi  nyala apiyang dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet dengan menggunakan metode optic kemudian hasil pendeteksian itu akan diteruskan ke Microprosessor yang ada pada unit flame detector akan bekerja untuk membedakan spectrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut dengan sistem delay selama 2-3 detik pada detektor ini sehingga mampu mendeteksi sumber kebakaran lebih dini dan memungkinkan tidak terjadi sumber alarm palsu.

Dengan memperhatikan jarak sensing antara objek yang akan disensing dengan sensor tidak boleh terlalu dekat, yang berakibat lifetime sensor yang cepat rusak.

Flame detector mampu mengaktifkan alarm bila mendeteksi adanya percikan api yang lebih beresiko menyebabkan bencana kebakaran. Prinsip flame detector menggunakan metode optic yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi api atau flame.flame detector juga mapu membedakan antara false alarm atau peringatan palsu dengan api sungguhan melalui komponen system yang dirancang dengan fungsi mendeteksi adanya penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang tertentu.

\

Grafik Flame sensor terhadap nilai resistansi

Berdasarkan grafik respon di atas diperoleh bahwa terdeteksinya panas api maka akan semakin kecil resistansi pada sensor Flame Sensor sehingga memungkinkan arus untuk mengalir dan sensor ON.

Cara Kerja Sensor Flame

Cara kerja sensor ini yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi  nyala api dengan menggunakan metode optik. Pada sensor ini menggunakan tranduser yang berupa infrared (IR) sebagai sensing sensor. Tranduser ini digunakan untuk mendeteksi akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu.

Yang dimana memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu.

Berikut adalah contoh simulasi sensor flame menggunakan software “Proteus”.

Fitur dari flame sensor

• Tegangan operasi antara 3,3 – 5 Vdc
• Terdapat 2 output yaitu digital output dan analog output yang berupa tegangan
• Sudah terpackage dalam bentuk modul
• Terdapat potensiometer sebagai pengaturan sensitivitas sensor dalam mensensing
  

Pada sensor ini menggunakan tranduser yang berupa infrared (IR) sebagai sensing sensor. Tranduser ini digunakan untuk mendeteksi akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu, yang memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu, kilatan petir, welding arc, metal grinding, hot turbine, reactor, dan masih banyak lagi.


Adapun spesifikasi dari flame detector ini adalah sebagai berikut:

Output= Digital (D0)
Working voltage: 3.3V to 5V
Output format: Digital output (HIGH/LOW)\
Wavelength detection range: 760nm to 1100nm
Using LM393 comparator
Detection angle: About 60 degrees, particularly sensitive to the flame spectrum
Lighter flame detect distance 80cm

2. Relay

Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

   
Kapasitas Pengalihan Maksimum:

    

3. Battery

        Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

        Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.

        Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.

    Jika pada suhu operasional lebih rendah, umur baterai lebih lama,  namun ada efek negatif berkaitan dengan kapasitas baterai. Pada suhu  yang lebih rendah, kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia yang terjadi pada baterai bergerak lebih aktif/cepat, sehingga kapasitas baterai cenderung lebih tinggi.

    Terkadang, pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai justru dapat lebih besar dari angka nominalnya, meskipun pada suhu tinggi, elemen baterai terlalu aktif, juga berakibat buruk pada kesehatan baterai.

4. LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan 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.

Tabel. Warna dan Material LED

	Warna	Panjanggelombang [nm]	Material semikonduktor
	Infrared	λ > 760	Gallium arsenide (GaAs)Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)
	Red	610 < λ < 760	Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Orange	590 < λ < 610	Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Yellow	570 < λ < 590	Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Green	500 < λ < 570	Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN)Gallium(III) phosphide (GaP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Aluminium gallium phosphide (AlGaP)
	Blue	450 < λ < 500	Zinc selenide (ZnSe)Indium gallium nitride (InGaN)
	Violet	400 < λ < 450	Indium gallium nitride (InGaN)
	Purple	multiple types	Dual blue/red LEDs, blue with red phosphor, or white with purple plastic
	Ultraviolet	λ < 400	Diamond (235 nm) Boron nitride (215 nm) Aluminium nitride (AlN) (210 nm) Aluminium gallium nitride (AlGaN)Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) – (down to 210 nm)
	Pink	multiple types	Blue with one or two phosphor layers: yellow with red, orange or pink phosphor added afterwards, or white with pink pigment or dye.
	White	Broad spectrum	Blue/UV diode with yellow phosphor

5. Sensor MQ-5

Sensor gas MQ-5 merupakan sensor gas elpiji yang terbuat dari keramik mikro AL2O3, TinDioxide (SnO2) yang sensitif, elektroda dan kepala sensornya terbuat dari plastic serta stainlesssteel . Kepala sensornya dapat bekerja dengan baik dan merupakan komponen yang sangat sensitif. Sensor ini mempunyai 6pin, 3pin untuk catu daya, 2pin untu keluaran sensor, 1pinuntuk penstabil heater.

Bagian -bagian, Komposisi dan rangkaian dasar pada sensor :

Bagian Sensor MQ-5

Dari grafik respon sensor MQ5 di bawah dapat disimpulkan bahwa semakin besar kontaminasi gas elpiji pada sensor maka akan semakin sensitive sensor tersebut, sehingga saat kadar gas elpiji di suato laboratorium banyak mencemari ruangan labor, maka respon pada sensor MQ-5 saat mendeteksi gas elpiji pada resistansinya akan semakin mengecil sehingga sensor MQ-5 mengaktifkan kerjanya sebagai pertanda adanya kontaminasi gas. Dari beberapa gas yang dideteksi, gas elpiji merupakan gas yang terdeteksi dengan baik oleh sensor MQ-5.

Grafik Respon Sensor Gas MQ-5

6. Sensor MQ-7

Sensor MQ-7 merupakan sensor gas yang digunakan dalam peralatan untuk mendeteksi gas karbon monoksida (CO) dalam kehidupan sehari-hari, industri, atau mobil. Fitur dari sensor gas MQ-7 ini adalah mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap karbon monoksida (CO), stabil, dan berumur panjang. Sensor ini menggunakan catu daya heater : 5V AC/DC dan menggunakan catu daya rangkaian : 5 VDC, jarak pengukuran : 20 - 2000 ppm untuk ampuh mengukur gas karbon monoksida.

Sensor gas MQ-7 disusun oleh mikro AL2O3 tabung keramik, Tin Dioksida (SnO2) lapisan sensitif, elektroda pengukuran dan pemanas adalah tetap menjadi kerak yang dibuat oleh plastik dan stainless steel bersih. Pemanas menyediakan kondisi kerja yang diperlukan untuk pekerjaan komponen sensitif. Sensor Gas MQ-7 dibuat dengan 6 pin, 4 dari mereka yang digunakan untuk mengambil sinyal, dan 2 lainnya digunakan untuk menyediakan arus pemanasan.

Cara kerjanya sesuai gambar di bawah ini, yaitu hambatan muka Rs sensor diperoleh melalui sinyal yang dipengaruhi oleh tegangan output yang terkena beban RL yang terhubung secara seri. Ketika sensor mendeteksi adanya gas CO, pengukuran sinyal output pada sensor akan diperoleh setelah heater bekerja dalam beberapa saat (2,5 menit dari tegangan tinggi ke tegangan rendah). 

Berdasarkan kerja grafik respon MQ-7 di bawah ini memiliki sensitivitas tinggi dan respon cepat terhadap gas karbon monoksida dan Hidrogen sehingga saat kadar gas CO dan H₂ lebih banyak terkontaminasi di suatu ruangan laboratorium, maka resistansi pada sensor gas MQ-7 akan semakin mengecil, sehingga respon sensor MQ-7 akan aktif mengumpankan tegangan untuk mengaktifkan pengaman tanda bahaya akibat kontaminasi gas beracun. Keluaran dari sensor MQ7 berupa sinyal analog.

Grafik Respon Sensor Gas MQ-5

      

7. Sound Sensor

       

Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.

Salah satu komponen yang termasuk dalam sensor ini adalah Microphone atau Mic. Mic adalah komponen eletronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik.

Berdasarkan grafik respon sound sensor di atas diperoleh bahwa saat suara terdeteksi sangat dekat oleh sound sensor, maka sound sensor akan mendeteksi intensitas suara tersebut, sehingga saat respon sensor sound sensor akan mendeteksi suara dengan intensitas maksimum, maka resistansi pada sound sensor akan mengecil dan sound sensor akan aktif bekerja merespon intensitas suara terdekat tersebut.

8. Motor

       

     Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu

9. Touch Sensor

Touch sensor merupakan sebuah lapisan penerima input dari luar monitor. Input dari touchscreen adalah sebuah sentuhan, maka dari itu sensornya juga merupakan sensor sentuh. Biasanya sensor sentuh berupa sebuah panel terbuat dari kaca yang permukaannya sangat responsif jika disentuh. Touch sensor ini diletakkan di permukaan paling depan dari sebuah layar touchscreen, dengan demikian area yang responsif terhadap sentuhan menutupi area pandang dari layar monitor. Maka dari itu ketika kita menyentuh permukaan layar monitornya, input juga telah diberikan oleh kita. Teknologi touch sensor yang kini banyak digunakan terdiri dari tiga macam, seperti yang telah dijelaskan di atas, yaitu Resistive touchscreen, Capasitive touchscreen, dan Surface wave touchscreen.

Grafik Respon Touch Sensor

 

Pada grafik respon tocuh sensor di atas diperoleh bahwa saat sebelun sensor disentuh, pada touch sensor memiliki sinyal sentuh penuh, maka saat sensor touch disentuh, sinyal pada sensor akan menurun kekuatannya dimana saat proses penurunan sinyal touch sensor, kinerja touch sensor bekerja mengaktifkan touch sensor sehingga touch sensor menghasilkan tegangan output.

10. 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 (V=I R). 

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Spesifikasi

11. Dioda

Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

12.  Transistor

Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.

Spesifikasi :

• Bi-Polar Transistor
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
• Continuous Collector current (IC) is 100mA
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
• Base Current(IB) is 5mA maximum

13. OP -AMP

Konfigurasi PIN LM741

Spesifikasi:

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.

4. Percobaan [Kembali]

A. Langkah-langkah percobaan :

1. Disiapkan alat dan bahan  yaitu flame sensor, sound sensor, touch sensor, MQ-5 Gas Sensor, MQ-7 Gas Sensor, logicstate, NPN Transistor, baterai, button, buzzer, LED, relay 1P, relay 2P, power, Op-Amp, diode, resistor, ground, motor, DC voltmeter

2. Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.

      3. Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian

      4. Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 

      5. Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian pada grden otomatis bekerja

 

B. Rangkaian  Simulasi dan Prinsip Kerja 

Rangkaian secara keseluruhan

1. sensor analog LM35 di dinding labor

Ketika berada pada suhu >30 derajat: arus sumber tegangan sebesar 9V masuk ke sensor LM35 sehingga arus akan mengalir menuju ke kaki non inverting op amp, 1° pada sensor lm35 sama dengan 0,01 V sehingga ketika suhu 31 tegangan yg terbaca dikaki non inverting op amp adalah 0,01x31= 0,31V.  Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian detektor non inverting, dimana pada rangkaian detektor non inverting itu terdapat tegangan referensi yang dapat diatur menggunakan potensiometer dgn maksimal tegangan sebesar 1V.  Cara mencari nilai tegangan referensi, persentase potensiometer yang dipakai dikali maksimal tegangan referensi, akan didapatkan (30%x1=0,30V). Kemudian, di rangkaian detektor non inverting, terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input >= tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah +Vsat, namun apabila tegangan input kecil dari tegangan referensi maka outputnya -Vsat. didapat dgn rumus (+-vsat= +-vs+-2) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini, krna tegangan input>= tegangan referensi, kita dapatkan +vsat sebesar 8V. Arus akan melewati R11 dimana pada R11 terdapat hambatan sebesar 1k, kemudian arus memasuki kaki basis transistor sehingga tegangan yg terbaca pada kaki base adalah vbe = vcc-Ib.rb (9-0,008x1000=kurang lebih sekitar 1V an). Karena tegangan pada kaki basis didapat 1,33V, maka transistor akan aktif (transistor aktif ketika tegangan pada kaki basis sebesar >=0,7V). Arus dari sumber tegangan sebesar 9V mengalir menuju relay kemudian ke kaki kolektor lalu emitor dan ke ground. Karena transistor aktif, maka switch relay akan berpindah ke kiri sehingga batrai sebesar 12V mengalir motor dan motor akan bergerak untuk membuka jendela.

Ketika berada pada suhu <30°, maka arus dari tegangan sumber sebesar 9v akan mengalir ke sensor lm35 dan menuju kaki non inverting op amp, tegangan yg terbaca kita ambil 28, sehingga yg keluar adalah 0,28. Namun karena suhu kurang dari 28, arus tidak dapat mengalir sehingga keluaran dari output negatif dan transistor tidak on, sehingga switch pd relay tidak pindah ke kiri dan motor tidak berjalan.

2. Sensor flame diletakkan di dinding labor

Ketika terdeteksi api, maka sensor akan berlogika satu dan arus akan mengalir dari sensor menuju kaki non inverting op amp, tegangan akan terbaca sebesar 5 volt. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian buffer/voltage follower dimana penguatan (A=vo/vi=1) sehingga vin = vout sebesar 5 volt. Arus dari R5 dan R10 masuk ke kaki basis transistor sehingga tegangan yg terbaca adalah 0.86V. dikatakan fixed bias karena ada resistor yg terhubung ke sumber tegangan dan kaki basis. Transistor akan on, sehingga arus dari tegangan sebesar 8v akan mengalir menuju relay lalu kolektor ke emitor dan ke ground. Switch relay akan berpindah ke kiri dan tegangan baterai sebesar 12V akan mengalirkan arus ke cabang pertama melewati resistor sebesar 220 ohm kemudian masuk ke LED sehingga lampu akan menyala, lalu cabang kedua arus akan mengalir menggerakkan motor untuk membuka kran air, cabang ketiga yaitu arus akan mengalir ke buzzer dan buzzer akan berbunyi sbg alarm kebakaran.

3. Sound sensor diletakkan di dekat buzzer

Saat buzzer hidup, sound sensor akan merespon suara buzzer, sehingga sound sensor akan merespon suara buzzer (berlogika 1) mengeluarkan tegangan output 5 volt, tegangan output diumpankan ke input non inverting op-amp, op-amp akan mengkalkulasikan tegangan output sensor, op-amp dirancang menggunakan penguat input non inverting sebesar 2x lipat yaitu diperoleh dari rumus gain = 1 + rf/ ri = 2 sehingga output op-amp menghasilkan 5 volt dikali 2 = 10 volt. Untuk mengatur tegangan pada kerja transistor BC547 pada sensor sound, maka diberi resistor antara output op-amp dan kaki base BC547. Maka tegangan output dari Vout op-amp diteruskan ke resistor R6, lalu tegangan dari resistor R6 diumpankan ke kaki base transistor BC547 Q2, sehingga transistor BC547 Q2 akan aktif. Pada transistor BC547 Q2 menggunakan fixed bias dimana ada resistor yang berada didekat tegangan sumber dan di dekat kaki basis. Saat transistor BC547 Q2 aktif, maka tegangan dari power kaki kolektor akan mengalir tegangan sebesar 8 volt menuju kaki emitor mengaktifkan switch relay 2P, saat relay 2P aktif, maka motor akan mengaktifkan cairan semprot FOAM pemadam api yang akan aktif memadamkan api di dalam laboratorium. 

4. Touch sensor diletakkan di dinding dekat pintu

Ketika seseorang menyentuh sensor di dekat pintu keluar labor, maka sensor akan berlogika satu sehingga arus keluar dari sensor menuju R3 yg besarnya 10k ohm masuk ke kaki non inverting op amp, tegangan yg terbaca pada op amp non inverting sebesar 5 volt, rangkaian yg dipakai adalah non inverting amplifier dimana akan mengalami penguatan dua kali pada vout. rumus dari non inverting amplifier adalah (rf/ri+1) vin sehingga didapatkan (10/10+1)5 = 10 volt. Kemudian arus melewati R7 yg besarnya 10k, dan ada resistor di kaki emitor sehingga disebut emitor bias. Karena tegangan pada kaki basis 0,80 sehingga transistor aktif. Maka arus dari sumber tegangan 9v akan mengalir ke relay lalu ke kolektor, lalu emitor dan ke ground. Switch relay akan berpindah ke kiri dan tegangan baterai sebesar 12v akan mengalirkan arus ke motor sehingga motor akan bergerak membuka pintu.

5. Gas sensor diletakkan di langit langit ruangan

Ketika sensor merespon asap dan gas, maka sensor akan berlogika satu dan arus akan mengalir dari sensor menuju kaki non inverting op amp, tegangan akan terbaca sebesar 5 volt. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian buffer/voltage follower dimana penguatan (A=vo/vi=1) sehingga vin = vout sebesar 5 volt. Arus dari R2 dan R1 masuk ke kaki basis transistor sehingga tegangan yg terbaca adalah 0.86V. dikatakan fixed bias karena ada resistor yg terhubung ke sumber tegangan dan kaki basis. Transistor akan on, sehingga arus dari tegangan sebesar 8v akan mengalir menuju relay lalu kolektor ke emitor dan ke ground. Switch relay akan berpindah ke kiri dan tegangan baterai sebesar 12V akan mengalirkan arus ke cabang pertama arus akan mengalir menggerakkan motor untuk mengisap gas beracun.

C. Video

 

5. File Download [Kembali]

Download File HTML klik Disini 

Download Datasheet Voltmeter DC silahkan klik Disini 

Download Datasheet LED silahkan klik Disini 

Download Datasheet DIODA silahkan klik Disini 

Download Datasheet Relay silahkan klik Disini  

Download Datasheet Potensiometer silahkan klik Disini  

Download Datasheet FLAME sensor silahkan klik Disini  

Download Datasheet SOUND silahkan klik Disini  

Download Datasheet TOUCH sensor silahkan klik Disini  

          Download Datasheet Battery silahkan klik Disini 

Download Library Gas Sensor silahkan klik Disini 

Download Library Flame Sensor silahkan klik Disini 

Download Library Sound Sensor silahkan klik Disini 

Download Library Touch Sensor silahkan klik Disini 

Download Simulasi Rangkaian silahkan klik Disini 

Download Video Rangkaian silahkan klik Disini 

[MENUJU AWAL]