Imam Mahdi: Mei 2022

VOLTMETER DC adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.

·Bahan

a. Baterai

Baterai merupakan alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaa ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya.

b. Sensor gas MQ-2

Sensor gas MQ-2 digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen, smoke. Sensor ini sangat cocok di gunakan untuk alat emergensi sebagai deteksi gas-gas, seperti deteksi kebocoran gas, deteksi asap untuk pencegahan kebakaran dan

c. Sensor suara

Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. 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.

d. Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.

e. 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.

f. 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.

g. Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambunng sinyal (switching). Transistor memiliki tiga kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor.Pada rangkaian kali ini digunakan transistor 2SC1162 bertipe NPN. Transistor ini diumpamakan 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).

h. Op-amp

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik.

i. Ground

Berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah saat terjadi kebocoran isolasi atau percikan api pada konsleting, sebagai proteksi perlatan elektronik sehingga dapat mencegah kerusakan saat terjadi kebocoran tegangan, dan sebagai penetralisir noise (cacat) yang disebabkan oleh daya maupun kualitas komponen tidak standar.

j. 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.

k. Logic state

Sebagai pemberi kondisi,jika diberi logika1 maka sensor aktif sedangkan logika 0 sensor tidak aktif.

l. sensor PIR

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

3. Dasar teori[Kembali]

Rangkaian Adder atau penjumlahan sinyal dengan OP-AMP adalah konfigurasi OP-AMP sebagai penguat dengan diberikan input lebih dari satu untuk menghasilkan sinyal output yang linear sesuai dengan nilai penjumlahan sinyal input dan faktor penguatan yang ada.
Pada umumnya rangkaian adder adalah rangkaian penjumlah dasar yang disusun dengan penguat inverting atau non-inverting yang diberikan input lebih dari 1 line.

Gambar 1. Rangkaian Non-Inverting Adder Amplifier

Rangkaian Adder/Penjumlahan Non-Inverting atau disebut Non-Inverting Adder Amplifier memiliki penguatan tegangan yang tidak melibatkan nilai resistansi input yang digunakan. Oleh karena itu pada penjumlahan non-inverting nilai resistor input (R1, R2, R2) sebaiknya bernilai sama persis, hal ini bertujuan untuk mendapatkan kestabilan dan akurasi penjumlahan sinyal yang diberikan ke rangkaian.

Pada rangkaian Non-Inverting Adder Amplifier, sinyal input (V1, V1, V3) diberikan ke jalur input melalui resistor input masing-masing (R1, R2, R3). Besarnya penguatan tegangan (Av) pada rangkaian penguat penjumlahan Non-Inverting diatas diatur oleh resistor feedback (Rf) dan resistor inverting (Ri), sehingga dapat dirumuskan dengan :

Teori mengenai rangkaian Non-Inverting Adder Amplifier dengan menggunakan teorema superposisi :

Anggap jika Va berjalan sendiri, Vb = 0

Anggap jika Vb berjalan sendiri, Va = 0

Maka nilai dari V1 adalah

Diketahui bahwa nilai Vo = Va + Vb , maka untuk pembuktiannya :

Misalkan Ra = Rb = R

Misalkan Rf = Ri = R

Nilai Tegangan Output adalah sebesar Vo = Av.Vin
Karena nilai Vin = V1

Maka Nilai dari Vo = Va + Vb inilah yang disebut sebagai Adder

Dengan diketahuinya nilai penguatan tegangan pada rangkaian penjumlahan non-inverting tersebut dapat dirumuskan besarnya tegangan output (Vout) rangkaian. Secara matematis rumus dari Vout :

Rangkaian adder/penjumlahan non-inverting ini jarang digunakan dalam aplikasi rangkaian elektronika, karena nilai outputnya adalah hasil kali rata-rata tegangan input dengan faktor penguatan (Av) sehingga nilai penjumlahan tegangan merupakan hasil rata-rata sinyal input dan penguatan tegangan belum sesuai dengan kaidah penjumlahan.

Sensor MQ-2 berfungsi untuk mendeteksi keberadaan asap yang berasal dari gas mudah terbakar di udara. Pada dasarnya sensor ini terdiri dari tabung aluminium yang dikelilingi oleh silikon dan di pusatnya ada elektroda yang terbuat dari aurum di mana ada element pemanasnya.

Ketika terjadi proses pemanasan, kumparan akan dipanaskan sehingga SnO2 keramik menjadi semikonduktor atau sebagai penghantar sehingga melepaskan elektron dan ketika asap dideteksi oleh sensor dan mencapai aurum elektroda maka output sensor MQ-2 akan menghasilkan tegangan analog.

Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:

Catu daya pemanas : 5V AC/DC
Catu daya rangkaian : 5VDC
Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen
Keluaran : analog (perubahan tegangan)

konfigurasi dari sensor MQ-S :

Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.

Berdasarkan grafik diatas, dapat dilihat bahwa konsentrasi minimum yang dapat diuji adalah 100ppm dan maksimumnya 10000ppm atau konsentrasi gasnya antara 0.01% dan 1%. Namun, rumusnya tidak dapat ditentukan karena hubungan grafik antara rasio dan konsentrasi adalah nonlinear.

Sensor suara merupakan module sensor yang mensensing besaran suara untuk diubah menjadi besaran listrik .Module ini bekerja berdasarkan prinsip kekuatan gelombang suara yang masuk. Dimana gelombang suara tersebut mengenai membran sensor, yang berefek pada bergetarnya membran sensor. Dan pada membran tersebut terdapat kumparan kecil yang dapat menghasilkan besaran listrik. Kecepatan bergeraknya membran tersebut juga akan menentukan besar kecilnya daya listrik yang akan dihasilkan. Spesifikasi dari modul sensor suara antara lain:

Sensitivitas dapat diatur (pengaturan manual pada potensiometer)
Condeser yang digunakan memiliki sensitivitas yang tinggi
Tegangan kerja antara 3.3V – 5V
Terdapat 2 pin keluaran yaitu tegangan analog dan Digital output
Sudah terdapat lubang baut untuk instalasi
Sudah terdapat indikator led

Respon frekuensi (frequency response) microphone didefinisikan sebagai rentang suara (dari frekuensi terendah hingga tertinggi) yang dapat dihasilkan dan variasinya di antara rentang tersebut.
Pada grafik diatas dapat disimpulkan bahwa makin tinggi frekuensi maka semakin tinggi tingkat sensitivitasnya, atau bisa dikatakan berbanding lurus.

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.
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.
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.
Amplifier -->Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
Komparator-->Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.

Spesifikasi sensor PIR

Input Voltage: DC 4.5-20V
Static current: 50uA
Output signal: 0,3V (Output high when motion detected)
Sentry Angle: 110 degree
Sentry Distance: max 6/7 m
Shunt for setting overide trigger: H - Yes, L - No

4. Percobaan[Kembali]

a. Rangkaian[Kembali]

Cara Kerja :

SENSOR 1, SENSOR GAS (MENDETEKSI ASAP ROKOK DIRUANGAN)

↠↠Ketika ada yang merokok di maka sensor gas mq-2 akan mendeteksi adanya asap sehingga logicstate akan berlogika satu dan arus akan mengalir dan keluar berupa tegangan di kaki v out. Tegangan itu akan menuju R1.1 dan R1.2 dan diteruskan menuju kaki non inverting dari opamp. Opamp disini bertindak sebagai non inverting adder amplifier dimana Vin nya sendiri dicari dengan rumus Vi = (R2/R1+R2)V1 + (R1/R1+R2)V2. Mencari tegangan outputnya didapat dengan rumuas Vo = (RF/RI + 1)Vi maka didapat Vout sebesar 5V. Tegangan tersebut kemudian diumpankan lagi pada resistor R3 kemudian menuju kaki base transistor. Jenis bias pada transistor adalah fixed bias (disebut fixed bias karena R4 terhubung dengan power dan kaki base transistor). Syarat transistor aktif adalah ketika nilai vbe besar dari 0,7 V. Karena transistor Q1 telah aktif maka ada arus dari power supply menuju relay terus ke kolektor menuju emitor terus ke ground. Karena relay aktif, maka switch relay bergesernya ke arah kiri sehingga loop pada relay akan tertutup. Dengan menutupnya rangkain loop relay maka ada arus yang mengalir yang membuat motor menyala dan buzzer berbunyi

SENSOR 2, SENSOR SOUND (MENDETEKSI SUARA DARI BUZER)

↠↠Ketika buzzer berbunyi, maka sound sensor akan menangkap suara tersebut sehingga logicstate akan berlogika satu dan arus akan mengalir dan keluar berupa tegangan di kaki v out. Tegangan itu akan menuju R1.2 dan R2.2 dan diteruskan menuju kaki non inverting dari opamp. Opamp disini bertindak sebagai non inverting adder amplifier dimana Vin nya sendiri dicari dengan rumus Vi = (R2/R1+R2)V1 + (R1/R1+R2)V2. Mencari tegangan outputnya didapat dengan rumuas Vo = (RF/RI + 1)Vi maka didapat Vout sebesar 5V. Tegangan tersebut kemudian diumpankan lagi pada resistor R7 kemudian menuju kaki base transistor. Jenis bias pada transistor adalah self bias (disebut self bias karena R7 terhubung langsung ke kaki base transistor). Syarat transistor aktif adalah ketika nilai vbe besar dari 0,7 V. Karena transistor Q2 telah aktif maka ada arus dari power supply menuju relay terus ke kolektor menuju emitor terus ke ground. Karena relay aktif, maka switch relay bergesernya ke arah kiri sehingga loop pada relay akan tertutup. Dengan menutupnya rangkain loop relay maka ada arus yang mengalir yang membuat LED menyala yang menandakan adanya asap terdeteksi

SENSOR 3, SENSOR PIR (MENDETAKSI PERGERAKAN MANUSIA)

↠↠Ketika orang akan keluar ruangan tersebut, maka sensor PIR akan mendeteksi adanya pergerakan manusia sehingga logistate akan berubah menjadi satu arus akan mengalir dan keluar berupa tegangan di kaki v out. Tegangan itu akan menuju R1.3 dan R2.3 dan diteruskan menuju kaki non inverting dari opamp. Opamp disini bertindak sebagai non inverting adder amplifier dimana Vin nya sendiri dicari dengan rumus Vi = (R2/R1+R2)V1 + (R1/R1+R2)V2. Mencari tegangan outputnya didapat dengan rumuas Vo = (RF/RI + 1)Vi maka didapat Vout sebesar 5V. Tegangan tersebut kemudian diumpankan lagi pada resistor kemudian menuju kaki base transistor. Jenis bias pada transistor adalah fixed bias. Syarat transistor aktif adalah ketika nilai vbe besar dari 0,7 V. Karena transistor Q3 telah aktif maka ada arus dari power supply menuju relay terus ke kolektor menuju emitor terus ke ground. Karena relay aktif, maka switch relay bergesernya ke arah kiri sehingga loop pada relay akan tertutup. Dengan menutupnya rangkain loop relay maka ada arus yang mengalir yang membuat motor yang bertindak sebagai pembuka pintu otomatis akan terbuka

Imam Mahdi

Rabu, 25 Mei 2022

Imam Mahdi (2110952004)

MODUL 4

Laporkan Penyalahgunaan