Subscribe Us

~Orang Bisa ~ Kenapa Kita Tidak?~

Aplikasi Aritmatika

Keamanan Penggunaan Toilet Umum
[Sensor Infrared, Sensor PIR, dan sensor magnetik]










Tujuan [Kembali]
1. Dapat menjelaskan penggunaan aplikasi keamanan pada toilet umum.
2. Menjelaskan pengaruh sensor yang digunakan pada sebuah toilet.
3. Menjelaskan komponen serta prinsip kerja sensor yang digunakan.
4. Menjelaskan respon kerja sensor yang digunakan.

Alat dan Bahan [Kembali]

Alat :
1. Baterai

Pada rangkaian proteus, saya menggunakan 1 baterai dengan tegangan 12V.

2. Power Supplay
Power Supply berfungsi sebagai sumber energi listrik untuk menyuplai tegangan atau arus listrik



Bahan :
1. Sensor Infrared


A. Konfigurasi Pin

Pin Name

Description

VCC

Power Supply Input

GND

Power Supply Ground

OUT

Active High Output

B. Spesifikasi

  • 5VDC Operating voltage

  • I/O pins are 5V and 3.3V compliant

  • Range: Up to 20cm

  • Adjustable Sensing range

  • Built-in Ambient Light Sensor

  • 20mA supply current

  • Mounting hole

  • Size: 50 x 20 x 10 mm (L x B x H)

  •  Hole size: φ2.5mm

C. Grafik Respon
Gambar grafik respon Sensor Infrared

   2. Resistor
Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan harga resistor adalah Ohm. ( 1 M: (mega ohm) = 1000 K: (kilo ohm) = 106 :  (ohm)). Kebanyakan rangkaian listrik menggunakan penghantar berupa kawat tembaga, karena tembaga adalah bahan penghantar yang baik. Akan tetapi , sejumlah sambungan pada rangkaian listrik memerlukan tahanan listrik yang lebih besar oleh sebab itu perlu menggunakan tahan atau resistor
Pada rangkaian proteus, saya menggunakan 3 Resistor, yaitu 2 resistor dengan resistance 10k dan 1 resistor dengan resistance 1k.
Pada rangkaian proteus, saya menggunakan 1 resistor dengan resistance 10k.

    3. Transistor
Spesifikasi :
  • Bi-Polar high current NPN Transistor
  • DC Current Gain (hFE) is 100
  • Continuous Collector current (IC) is 800mA
  • Emitter Base Voltage (VBE) is 6V
  • Collector Emitter Voltage (VCE) is 30V
  • Base Current(IB) is 5mA maximum
  • Available in To-92 Package
Pada rangkaian proteus, saya menggunakan 1 transistor dengan nomor seri 2N2222.

    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
Pada rangkaian proteus, saya menggunakan 1 relay dengan tegangan 9V.

    5. LED
Spesifikasi :
  1. Infra merah : 1,6 V
  2. Merah : 1,8 V – 2,1 V
  3. Oranye : 2,2 V
  4. Kuning : 2,4 V
  5. Hijau : 2,6 V
  6. Biru : 3,0 V – 3,5 V
  7. Putih : 3,0 – 3,6 V
  8. Ultraviolet : 3,5 V
6. Sensor PIR

A. Spesifikasi:

  • Vin : DC 5V � 9V
  • Radius : 180 derajat
  • Jarak deteksi : 5 � 7 meter
  • Output : Digital TTL
  • Memiliki setting sensitivitas
  • Memiliki setting time delay
  • Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm
  • Berat : 10 gr


B. grafik respon sensor PIR:
1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan







Dasar Teori [Kembali]
1. Sensor 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).

    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.
 * Grafik Respon Sensor Infrared


Dari grafik tersebut, semakin dekat jarak antara objek dengan infrared, maka semakin besar resistansi yang dihasilkan infrared.

    2. Resistor
    Resistor adalah komponen dasar elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena bisa berfungsi sebagai pengatur atau untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan resistor, arus listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega).
Simbol Resistor :






Cara menghitung nilai resistor :
  • Membaca Kode Warna Resistor
  • Membaca Resistor SMD
  • Menggunakan Multimeter Analog/Digital
Rumus :

    
    1. Jika rangkaian seri, maka :
    2. Jika rangkaian paralel, maka :




    3. Transistor
    Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator dan lain sebagainya. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak ditemukan dalam rangkaian-rangkaian elektronika.
Simbol :


Rumus :









Gambar Gelombang Input dan Output :










    4. Relay
    Relay adalah sebuah komponen elektronik yang difungsikan sebagai sakelar elektrik. Relay berfungsi dengan adanya arus listrik. Adanya relay juga akan membuat komponen dapat mengendalikan arus listrik yang besar. Selain itu relay merupakan salah satu bagian komponen elektronika yang dapat mengimplementasikan Logical Switching.
Simbol Relay :










Cara Kerja :
  1. Apabila coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnetik yang dapat menarik armature untuk merubah switch contact point.
  2. Apabila coil tersebut sudah tidak dialiri arus listrik, maka Armature akan kembali lagi ke posisi Normally Close.
  3. Umumnya, coil yang digunakan oleh relay untuk mengubah switch contact point ke posisi NC hanya membutuhkan arus listrik yang kecil.

    5. 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.
Simbol :

    6. Baterai
    Baterai merupakan sumber arus listrik yang di hubungkan pada rangkaian.
Simbol :
7. Sensor PIR
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. 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 :

1. Fresnel Lens

Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.

2. IR Filter

IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.

3. Pyroelectric Sensor

Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

 *Grafik respon sensor PIR
1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan


Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.

2. Respon terhadap suhu 

Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.


Percobaan [Kembali]
Prosedur Percobaan :
        1. Siapkan komponen-komponen yang diperlukan pada library proteus.
        2. Buka software proteus, lalu masukkan dan letakkan sensor infrared, sensor magnet dan sensor pir sesuai keinginan.
        3. Masukkan baterai dengan posisi paling kanan.
        4. Pilih resistor dan letakkan tepat di bawah sensor.
        5. Lalu, masukkan transistor dengan nomor seri BC548 diantara resistor dan sensor.
        6. Tambahkan relay dengan posisi di depan sensor, dan ubah tegangan menjadi 9V.
        7. Tambahkan LED dengan warna merah.
        8. Terakhir, sambungkan seperti pada gambar.

 Gambar rangkaian




Prinsip Kerja [Kembali]
Aplikasi keamanan penggunaan toilet umum ini bekerja dengan beberapa kondisi:
1. pada saat sensor infarared mendeteksi adanya orang di dalam toilet maka sensor akan berlogika 1 maka arus mengalir dari output sensor menuju resistor, tegangan outut yang dikeluarkan pada sensor adalah +4,9V, karena arus melewati resitor sehingga arus terhambat menghasilkan tengangan keluaran setelah melewati resistor adalah 0,78v. tengangan sebesar 0,78v ini sudah cukup untuk mengaktifkan transistor. karena transistor aktif maka switch relay berpindah dari kiri kekanan sehingga rangkaian menjadi loop tertutup  maka arus mengalir dari batrai dan menghidupkan indikator LED yang menandakan ada orang didalam toilet. sehingga walaupun sensor pir mendeteksi adanya orang sedang berada diluar toilet ataupun sedang menunggu motor penggerak pintu tidak akan bergerak membuka pintu.
2. pada saat sensor infrared tidak mendeteksi adanya orang di dalam toilet maka sensor akan berlogika 0
maka arus tidak mengalir dari output sensor menuju resistor, tegangan output yang dikeluarkan pada sensor adalah +0V, karena transistor tidak aktif maka switch relay posisinya tetap disebelah kanan sehingga rangkaian arus mengalir dan memberi suplay pada motor untuk membuka pintu apabila sensor pir aktif  sehingga ketika ada orang yang mendekat maka motor akan bergerak dan pintu toilet akan terbuka.


Video Rangkaian





Download Gambar dan Video [Kembali]
File Resistor [ download ]
File Transistor [ download ]
File Relay [ download ]
File LED [ download ]
File Datasheet sensor infrared [ download ]
File File HTML [ download ]
File Gambar Rangkaian  [ download ]
File Video Rangkain [ download ]
File Simulasi Rangkaian [ download ]
File Datasheet sensor PIR [ download ]
Datasheet resistor [ Download ]
Datasheet transistor BC 547 [ Download ]
Datasheet LED [ Download ]
Datasheet motor dc [ Download ]
Datasheet relay [ Download ]
Datasheet buzzer [ Download ]
Datasheet dioda [ Download ]
Datasheet ic 74147 [ Download ]
Datasheet ic 74247 [ Download ]
Datasheet ic 40106 [ Download ]
Datasheet 7-segment common anoda [ Download ]
Datasheet sensor MQ2 [ Download ]
Datasheet touch sensor [ Download ]
Datasheet sensor Infrared [ Download ]