Kuliah Sensor Teknik Elektro

Pencuci Tangan Otomatis Menggunakan Sensor Touch dan Sensor PIR

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

4.2 Gambar Rangkaian

4.3 Video

4.4 Link Download

1. Tujuan [Daftar]

a. Membuat rangkaian Pencuci Tangan Otomatis

b. Menjelaskan prinsip kerja rangkaian Pencuci Tangan Otomatis

c. Menjelaskan rangkaian Sepeda Motor

2. Alat dan Bahan [Daftar]

A. Alat

2.1 DC Voltmeter

Voltmeter merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada di suatu rangkaian listrik.

2.2 Power Supply

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.

B. Bahan

2.1 Resistor

Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya.

2.2 Dioda

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. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika.

2.3 Transistor (2N2222)

Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks.

Fitur:

1. Arus tinggi (maks. 800 mA)

2. Tegangan rendah (maks. 40 V).

2.4 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).

2.5 Motor DC

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.

2.6 LED

LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mempu mengeluarkan cahaya. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi pada LED elektron menerjang sambungan P-N (Positif-Negatif). Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

2.7 Op Amp LM 741

IC LM741 merupakan operasional amplifier yang dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). Kemasan IC jenis DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu sudutnya untuk menandai arah pin atau kaki nomor 1 dari IC tersebut.

Fitur :

1. Perlindungan sirkuit pendek

2. Stabilitas suhu yang sangat baik

3. Kompensasi frekuensi internal

4. Rentang tegangan Input tinggi

5. Nihil ofset

3. Dasar Teori [Daftar]

3.1 Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen yang paling sering ditemukan dalam Rangkaian Elektronika. Hampir setiap peralatan Elektronika menggunakannya. Pada dasarnya Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω).

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n).
5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor.

3.2 Relay

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).

3.3 Op-Amp

a. Inverting amplifier

b. Non-inverting Op-Amp

c. Komparator

3.4 Dioda

Cara Mengukur Dioda dengan menggunakan Multimeter Digital

(Fungsi Ohm / Ohmmeter)

1. Aturkan Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω)
2. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Katoda (tanda gelang)
3. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Anoda.
4. Baca hasil pengukuran di Display Multimeter
5. Display harus menunjukan nilai tertentu (Misalnya 0.64MOhm)
6. Balikan Probe Hitam ke Terminal Anoda dan Probe Merah ke Katoda
7. Baca hasil pengukuran di Display Multimeter
8. Nilai Resistansinya adalah Infinity (tak terhingga) atau Open Circuit.
**Jika terdapat Nilai tertentu, maka Dioda tersebut berkemungkinan sudah Rusak.

Prinsip Kerja:

3.5 Transistor

a. NPN

Pada transistor NPN, semikonduktor tipe-P diapit oleh dua semikonduktor tipe-N. Transistor NPN juga dapat dibentuk dengan menghubungkan anoda dari dua dioda sebagai base dan katoda sebagai kolektor dan emitor. Arus mengalir dari kolektor ke emitor karena potensial kolektor lebih besar daripada base dan emitor

b. PNP

Pada transistor PNP, semikonduktor tipe-N diapit oleh dua semikonduktor tipe-P. Transistor PNP juga dapat dibentuk dengan menghubungkan katoda dari dua dioda sebagai base dan anoda sebagai kolektor dan emitor. Hubungan emitter-base foward bias sementara collector-base reverse bias. Jadi, arus mengalir dari emitor ke kolektor karena potensial emitor lebih besar daripada base dan kolektor.

Fungsi Transistor:

1. Transistor Sebagai Saklar Elektronik
Yaitu dengan mengatur bias dari sebuah transistor sampai transistor jenuh maka didapat hubungan singkat antar kaki konektor dan emitor, dengan memanfaatkan kejadian ini maka transistor bisa digunakan sebagai saklar.

2. Transistor Sebagai Penguat Arus
Yaitu digunakan sebagai penguat arus, dengan fungsi ini transistor dapat digunakan sebagai rangkaian power supply tentunya dengan tegangan yang disetting. Untuk dapat digunakan sebagai fungsi penguat arus transistor harus dibias tegangan yang constant pada basisnya, agar pada emitor keluar tegangan yang tetap. Umumnya untuk dapat tegangan basis agar tetap digunakan diode zener.

3.6 LED

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

3.7 Sensor Touch

Sensor sentu Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.

Sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.

3.8 Sensor PIR

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.

Fitur:

1. Voltage: 5V – 20V
2. Power Consumption: 65mA
3. TTL output: 3.3V, 0V
4. Delay time: Adjustable (.3->5min)
5. Lock time: 0.2 sec
6. Trigger methods: L – disable repeat trigger, H enable repeat trigger
7. Sensing range: less than 120 degree, within 7 meters
8. Temperature: – 15 ~ +70
9. Dimension: 32*24 mm, distance between screw
10. 28mm, M2, Lens dimension in diameter: 23mm

4. Percobaan [Daftar]

4.1 Prosedur Percobaan
1. Sediakan alat dan bahan sesuai dengan rangkaian
2. Rangkai rangkaian sesuai dengan gambar
3. Hubungkan catu daya pada rangkaian
4. Hubungkan voltmeter untuk pengukuran pada rangkaian
5. Mulai simulasi rangkaian

4.2 Rangakian Simulasi [Daftar]

Prinsip Kerja Rangkaian

Rangkaian terdiri dari 2 sensor, sensor PIR dan sensor Touch. Rangkaian Pencuci tangan otomatis ketika seorang ingin mencuci tangan dengan sabun cair maka tidak perlu menyentuh tutup botol untuk mengelaurkan sabunnya cukup dengan meletakkan tangan pada sensor pir maka sabun akan keluar.

Ketika sensor Pir aktif maka arus akan menuju transistor untuk sebagai penguat sinyal dan menuju relay 5V ketika relay aktif maka switch akan bergeser ke kiri dan arus akan menuju motor dc dan motor dc aktif ini sebagai pemisalan bahwa motor memompa sabun dan akan mengeluarkannya

Ketika setelah selesai menggunakan sabun maka pada rangkaian kedua yaitu menggunakan sensor touch untuk memompa air. Ketika sensor touch aktif maka arus akan menuju op-amp yang dimana digunakan rangkaian penguat non-inverting lalu arus menuju relay, letika relay aktif maka switch akan bergeser ke kanan lalu akan mengaktifkan motor dc sebagai pemompa air dan led red sebagai lampu indikator bahwa air sedang digunakan.

4.3 Video Simulasi [Daftar]