Latihan Dan Kuis 4
(Kimia B)
Latihan 4 [Kembali]
Membuka Pintu Otomatis
(Sensor Berat)
1. Memenuhi tugas kimia B.
2. Memberitahu komopenen yang digunakan untuk
membuat aplikasi pembuka pintu otomatis.
3. Menjelaskan prinsip kerja sensor berat.
Komponen [Kembali]
Alat :
1. Generator DC
2. Battery
Bahan :
1. Sensor berat
1. Button
2. Motor DC
3. Relay
4. Relay 2P
Dasar Teori [Kembali]
Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.
Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.
Pintu merupakan sebuah media yang digunakan sebagai jalan untuk masuk atau keluar dari ruangan. Untuk mempermudah suatu pekerjaan dibutuhkan suatu alat yang efektif dan efisien. Tujuan dari tugas akhir ini adalah membuat sebuah prototipe pintu otomatis satu arah. Sebuah prototipe pintu otomatis satu arah telah dibuat. Secara umum prototipe pintu otomatis satu arah ini dirancang menggunakan sensor tekanan
Pintu Otomatis dalam bekerja membutuhkan sensor atau inputan sebagai indikasi kapan
Pintu Otomatis harus membuka atau mentup pintu, dan sensor atau inputan yang
digunakan bisa berupa sensor inframerah, sensor berat, push button dan banyak contoh
sensor atau inputan lainnya tergantung dari jenis pintu atau perusahaan pembuat Pintu
Otomatis tersebut.
untuk mendesain rangkaian pertama kita akan membuat tabel kondisi.
- Kondisi pertama motor akan close ketika sensor berat 1 dan sensor berat 2 bernilai 0 dan sensor close harus bernilai 0 sedangkan sensor open bisa 1/0. nilai 0 menandakan bahwa pintu sedang di tutup sedangkan 1 menandakan motor akan aktif dan menutup pintu
- Kondisi kedua motor akan open ketika salah satu sensor berat 1 atau sensor berat 2 bernilai 1 atau keduanya bernilai 1 dan sensor open harus bernilai 0 sedangkan sensor close bisa 1/0. nilai 0 menandakan bahwa pintu sedang dibuka sedangkan 1 menandakan motor akan aktif dan membuka pintu
Percobaan [Kembali]
Ketika manusia berada di atas sensor berat dalam kondisi diam, maka sensor berat akan menghitung besar gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. besar gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang dihasilkan digambarkan hampir sama dengan kondisi lingkungan di sekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkam pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas yang berbeda. Panas yang dihasilkan ini akan dideteksi sensor dan memproses sinyal dari ADC kemudian menentukan tindakan yang harus dilakukan, yaitu membuka atau menutup pintu. Keputusan ini dikirimkan dalam bentuk sinyal digital sehingga harus diubah oleh DAC (Digital to Analog Converter) agar dapat dimengerti sistem aktuator. Pada sistem pintu geser otomatis ini digunakan motor DC sebagai aktuator untuk menggerakan pintu geser. Tegangan yang dihasilkan DAC umumnya hanya 0 sampai 5 Volt sehingga diperlukan catu daya tambahan sebesar 12 VDC untuk dapat menggerakan motor DC.
Proses kerja pintu geser ini dapat dilihat dari diagram di bawah ini :
Sistem kontrol :
Pintu Geser Otomatis menggunakan sensor berat ini terdiri atas beberapa komponen yaitu :
- Rangkaian Sensor, berfungsi sebagai indikator ada atau tidak adanya objek yang dideteksi. Sensor ini terdiri dari : Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
- Rangkaian Driver Motor, berfungsi sebagai pengendali polaritas motor DC (sehingga motor dapat digerakkan dengan dua arah untuk membuka dan menutup pintu).
- Generatir DC dan Battery, berfungsisebagai sumber tegangan 5 Volt DC yang digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian dan sistem sensor serta tegangan 12Volt DC pada rangkaian sistem aktuator / motor.
Download Gambar dan Video [Kembali]
Generator DC [ download ]
Battery [ download ]
Sensor berat [ download ]
Button [ download ]
Motor DC [ download ]
Relay [ download ]
Relay 2P [download]
Gambar rangkaian 1 [ download ]
Gambar rangkaian 2 [download]
Video rangkaian [ download ]
Mengatur Kecepatan Kendaraan
( Sensor Optocoupler dan Sensor Ultrasonik )
Tujuan [Kembali]
2. Sensor Ultrasonik
3. Non Inverting Amplifier
kurva sensor optocoupler hubungan kecepatan terhadap waktu
kurva sensor ultrasonic hubungan antara waktu dengan jarak :
1. Memenuhi tugas kimia B.
2. Menjelaskan prinsip kerja sensor optocoupler dan sensor ultrasonik
untuk mengatur kecepatan kendaraan.
3. Mengaplikasikan sensor optocoupler dan sensor ultrasonik
pada rangkaian.
Komponen [Kembali]
Alat :
1. Volmeter DC
2. Power
3. Batrai DC
Bahan:
1. Sensor optocoupler
2. Resistor
3. IC Op-Amp
4. Transistor ( 2N1711 )
5. Motor DC
6. Led red
7. Sensor ultrasonik
8. Ground
9. Logicstate
10. Relay
11. Diode
1. Sensor Optocoupler
Optocoupler juga dikenal dengan sebutan Opto-isolator, Photocoupler atau Optical Isolator. Optocoupler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik. Pada dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi sebagai pendeteksi sumber cahaya.
Masing-masing bagian Optocoupler (Transmitter dan Receiver) tidak memiliki hubungan konduktif rangkaian secara langsung tetapi dibuat sedemikian rupa dalam satu kemasan komponen.
2. Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).
Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar, dan lumba-lumba. Bunyi ultrasonik nisa merambat melalui zat padat, cair dan gas. Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa.
3. Non Inverting Amplifier
Rangkaian non inverting amplifier (tidak membalik), input dimasukkan ke kaki non inverting sehingga tegangan output yang dihasilkan sefasa dengan tegangan input. Untuk mencari turunan penguatan tegangan ACL maka rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc positif, seperti gambar 123.
Gambar 123 Rangkaian non inverting amplifier dengan input dc positif
Dari rangkaian gambar 123 dengan syarat op-amp ideal Ed = 0 maka VA = Vi sehingga rangkaian dapat disederhanakan untuk mencari arus I seperti gambar 124.
Gambar 124 Rangkaian untuk menghitung arus I
Dengan 
maka dapat dicari ACL rangkaian non inverting amplifier gambar 123, yaitu;
maka dapat dicari ACL rangkaian non inverting amplifier gambar 123, yaitu; Adapun hasil simulasi bentuk gelombang I-O seperti gambar 125 dan karakteristik I-O seperti gambar 126.
Gambar 125 Bentung gelombang tegangan output VO dengan input Vac
Gambar 126 Kurva karakteristik I-O
kurva sensor optocoupler hubungan kecepatan terhadap waktu
kurva sensor ultrasonic hubungan antara waktu dengan jarak :
Percobaan [Kembali]
Gambar rangkaian
Prinsip Kerja
Pada saat sensor ultrasonik berlogika 1 transistor yang terhubung pada kaki trigger pada sensor ultrasonik akan menyala yang menandakan bahwa adanya suatu benda yang menghalangi sensor. Lalu setelah diterima oleh sensor ultrasonik maka tegangan akan dikeluarkan di kaki echo dan diperkuat oleh op-amp (amplifier non inverting) lalu tegangan yang dikeluarkan dari op-amp masuk ke kaki basis pada transistor. Karena besar tegangan transistor >0,7 volt maka transistor aktif. Maka kaki kolektor mendapat tegangan pada power supply dan tegangan pada kaki emitor akan diteruskan ke optocoupler. Pada optocoupler tegangan masuk ke pin 1 dan dikeluarkan melewati pin 2 menuju resistor dan melewati led, karena pada pin 1 aktif maka led dapat menyala. Lalu power suply R1 melewati resistor dan masuk ke pin 5 dan dikeluarkan melalui kaki pin 4 lalu di teruskan ke ground. Arus melewati resistor lalu masuk ke kaki basis trasnsistor. Karena besar tegangan transistor >0,7 volt maka transistor aktif, pada kaki emitor trasnsitor melewati diode dan relay. Karena tegangan yang dilalui relay tidak mencapai tegangan minimum untuk menghidupkan relay maka switch pada relay off, motor tidak berputar dan speaker menjadi off.
Video Rangkaian
Pada saat sensor ultrasonik berlogika 0 transistor yang terhubung pada kaki trigger pada sensor ultrasonik tidak menyala yang menandakan bahwa tidak adanya benda yang menghalangi sensor. Maka tegangan yang dikeluarkan nol sehingga led tidak menyala. Tetapi pada power suply R1 melewati resistor dan masuk ke pin 5 dan dikeluarkan melalui kaki pin 4 lalu di teruskan ke ground. Arus melewati resistor lalu masuk ke kaki basis trasnsistor. Karena besar tegangan transistor >0,7 volt maka transistor aktif, pada kaki emitor trasnsitor melewati diode dan relay. Karena tegangan yang dilalui relay mencapai tegangan minimum untuk menghidupkan relay maka switch pada relay menjadi on, motor berputar dan speaker menjadi on.
Download Gambar dan Video [Kembali]
Power [ download ]
Voltmeter DC [ download ]
Sensor optocoupler [ download ]
Resistor [ download ]
IC Op-Amp [ download ]
Transistor [ download ]
Motor DC [ download ]
Led red [ download ]
Batrai DC [ download ]
Ground [ download ]
Sensor ultrasonik [ download ]
Logicstate [ download ]
Relay [ download ]
Diode [ download ]
Gambar rangkaian [ download ]
Video Rangkaian [ download ]
