[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat Dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Gambar Rangkaian

 

Rangkaian Anti Maling Pada Jendela dan Pintu Rumah

1. Tujuan [Kembali]

              

1. ·        Dapat membuat dan mensimulasikan TUGAS SENSOR FISIKA berupa     RANGKAIAN KEAMANAN RUMAH menggunakan PIR DAN MAGNETIC REED SWITCH. 
2. ·        Dapat memahami TEORI dan PRINSIP KERJA dari RANGKAIAN RANGKAIAN KEAMANAN RUMAH

2. Alat Dan Bahan [Kembali]

1. Voltmeter DC

 

 

 

        Voltmeter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan                 listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik.

  

        2. Baterai

                Baterai merupakan suatu komponen elektronika yang digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.

Konfigurasi pin :

 

Spesifikasi :

 

3. Power supply

Power supply atau catu daya adalah suatu alt listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik maupun elektronika lainnya.

Bahan :

    4. Resistor

 

Resistor berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika. 

Spesifikasi :

10k (2 buah)

20k (2 buah)

150 (1 buah) 

   5. Transistor BC548

 

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

 

            Konfigurasi Pin :

        Spesifikasi :

Komponen Input :

6. 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.

Konfigurasi Pin :

 

Konfigurasi PIN

 

      Spesifikasi :

1. Vin : DC 5V 9V.

2. Radius : 180 derajat.

3. Jarak deteksi : 5 7 meter.

4. Output : Digital TTL.

5. Memiliki setting sensitivitas.

6. Memiliki setting time delay.

7. Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm.

8. Berat : 10 gr.

 

Grafik Respon :

7. Sensor Magnetic Reed Switch

Pengertian Reed switch secara umum merupakan sensor elektrik yang dioperasikan dengan memanfaatkan medan magnet sebagai pengubah kondisinya. Atau secara ringkas disebut sensor magnet karena akan aktif jika terkena lempengan magnet.

Konfigurasi Pin :

 

Spesifikasi :

• Operating Voltage: 3.3V to 5V DC
• Output format: Digital switching output ( 0 and 1 )
• LEDs indicating output and power
• PCB Size: 32mm x 14mm
• LM393 based design
• Easy to use with Microcontrollers or even with normal Digital/Analog IC

                    Grafik Respon :

 

    8. Push button

 

Push Button adalah saklar yang berupa tombol dan berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik.

 

Komponen Output :

9. Led

LED berfungsi sebagai lampu indikator.

Datasheet LED 

 

10. 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).

 

Konfigurasi Pin :

 

 

Spesifikasi:

Datasheet Relay : 

   

11. Buzzer

 

Bel atau penyuara bip adalah perangkat sinyal audio, yang mungkin mekanis, elektromekanis, atau piezoelektrik. Penggunaan umum dari bel dan bip termasuk perangkat alarm, pengatur waktu, dan konfirmasi masukan pengguna seperti klik mouse atau penekanan tombol.

Konfigurasi Pin :

 

 

 

            Spesifikasi :

 

Komponen Lainnya :  

 12. Ground

Ground berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.

 

3. DASAR TEORI [kembali]

• Resistor 

 

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

 

 

 

 

 

 

•  Transistor

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

 

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. 

 

Grafik Titik Saturasi Pada Daerah Kerja Transistor

Grafik Titik Saturasi Pada Garis Beban Transistor

 

Datasheet Transistor BC548 dan BC547

 

 

 

• Rangkaian Pembagi tegangan

Pembagi Tegangan adalah suatu rangkaian sederhana yang mengubah tegangan besar menjadi tegangan yang lebih kecil. Fungsi dari Pembagi Tegangan ini di Rangkaian Elektronika adalah untuk membagi Tegangan Input menjadi satu atau beberapa Tegangan Output yang diperlukan oleh Komponen lainnya didalam Rangkaian. Hanya dengan menggunakan dua buah Resistor atau lebih dan Tegangan Input, kita telah mampu membuat sebuah rangkaian pembagi tegangan yang sederhana.Pada dasarnya, Rangkaian Pembagi Tegangan terdiri dari dua buah resistor yang dirangkai secara Seri.

 

•  Sensor Magnetic Reed Switch

 

Sensor magnet adalah sensor yang mudah terpengaruh dan peka terhadap medan magnet kemudian memberikan perubahan kondisi output. Prinsip kerja Sensor magnet yaitu akan aktif ketika konduktor mempengaruhi medan magnet, sehingga magnet tersebut tertolak atau tertarik sesuai dengan pengaruh konduktor yang diberikan.

Prinsip Sensor Magnet :

Sensor Magnet adalah berdasarkan Hukum Faraday dimana apabila sebuah penghantar memotong suatu medan magnet maka pada kedua ujung penghantar tersebut akan menimbulkan Gaya Gerak Listrik (GGL)) atau Electromagnetic Force (Emf). Besaran Emf tersebut  adalah tergantung kepada kuat medan magnet dan kecepatan pemotongan. Apabila Sensor tersebut menerima getaran maka batang magnet tersebut akan ikut bergetar dan medan magnet tersebut akan terpotong-potong oleh gulungan kawat sehingga kedua ujung gulungan kawat tersebut akan menimbulkan tegangan.

 

Sensor Magnet adalah Alat yang akan terpengaruh Medan Magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran, seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet disekitarnya.

Reed switch adalah saklar listrik dioperasikan oleh medan magnet switch terdiri dari dua kawat feromagnetik nikel-besi dan pisau kontak berbentuk khusus (buluh) diposisikan dalam kapsul kaca tertutup rapat dengan celah dan dalam pelindung.

 

 

 

Reed switch dapat dioperasikan dengan menggunakan medan magnet yang dihasilkan oleh salah satu magnet permanen arus pembawa coil.

•  LED

LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. 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.


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).

Tegangan Maju LED

• • Push Button
    

  Push-Button termasuk momentary-contact switch karena mengandalkan pegas untuk terjadi posisi tekan ataupun lepas.

  Simbol 

  
  
  

  Terdapat dua konfigurasi pada Push-Button Switch (gambar 4.3) yaitu Normally open (NO) dan Normally Closed. Normally Open artinya switch akan tetap terbuka sampai di tekan, Normally Closed artinya pada kondisi tidak di tekan switch dalam keadaan tertutup jika ditekan baru akan terbuka.

   

• Buzzer

Buzzer listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara.

Simbol 

Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi kisaran 1-5 KHz hingga 100 KHz untuk aplikasi ultrasound. Tegangan operasional buzzer yang umumnya berkisar 3-12 V.

   Cara Kerja Buzzer

    Tegangan Listrik yang mengalir ke buzzer akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut akan diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh manusia.

 

• Relay

 

Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1. Electromagnet (Coil)

2. Armature

3. Switch Contact Point (Saklar)

4. Spring

 Gambar dari bagian-bagian relay

 

Terdapat besi atau yang disebut dengan nama iron core dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga ketika kumparan coil diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik armature untuk pindah posisi dari normally close ke normally open. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru normally open yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normally close.

Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Maksimum beban AC 10A @ 250/125V
4. Maksimum baban DC 10A @ 30/28V
5. Switching maksimum 300 operasi/menit

 

Datasheet Relay :

 

• Sensor PIR

 Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :

 a. Lensa Fresnel

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.

b. 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.

c. Pyroelectric Sensor

Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32˚C, 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.

d. Amplifier

Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.

e. Komparator

Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.

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. 

Grafik Respon :

 

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.

3. Dasar Teori [Kembali]

Dioda 

Diode merupakan piranti elektronika yang terbentuk dari suatu penyambung material semikuonduktor tipe-p dan tipe-n. bagian –p (the pside) disebut anoda dan bagian –n disebut katoda.

Disekitar sambungan p-n terdapat daerah deplesi yang menyebabkan electron bebas tidak dapat mengalir bila diode belum dapat tegangan panjar maju (forward biased) yang besarnya melebihi suatu nilai tertentu yang disebut nilai tertentu yang disebut tegangan ambang, tegangan penghalang, atau tegangan diode (VD). Tegangan ini besarnya (secara aproksimasi kedua) adalah sekitar 0,7V (untuk silicon, Si) dan 0,3V (untuk Germanium,Ge). Pada saat dipanjar maju, resistansi diode menjadi kecil (disebut resistansi panjar maju,RF) dan ketika dipanjar mundur (reserve biased) resistansinya menjadi besar (disebut resistansi panjar mundur, RR).

Beberapa tipe diode sengaja dirancang untuk bekerja dalam modus panjar maju (contoh : diode penyearah, LED) sementara beberapa tipe lainnya bekerja dalam modus panjar mundur (contoh : diode zener, fotodioda).

Berikut adalah metode yang digunakan untuk mempelajari rangkaian-rangkaian diode yaitu :
a. Clipper
Rangkaian clipper (pemotong) atau disebut juga rangkain limiter (pembatas) adalah rangkaian diode yang digunakan untuk memotong atau membatasi sebagian bentuk gelombang masukan dan mentransmisikannya pada level diatas atau dibawah level acuan. Level acuan ini bergantung pada nilai tegangan panjar (biased) yang diberikan.

b. Clamper
Rangkaian Clamper adalah rangkaian diode yang berfungsi “menjepit” atau menggeser sinyal pada suatu level tegangan dc tertentu. Rangkaian ini terdiri dari sebuah diode,kapasitor dan elemen resistif. Besar nilai R dan C haruslah dipilih sedemikian sehingga konstanta waktu RC cukup besar untuk menjamin bahwa tegangan pada kapasitor tidak turun secara signifikan selama diode tidak menghantarkan. Ada beberapa tipe clamper positif, clamper negative, dan clamper berpanjar.

c. Pelipat ganda tegangan
Pelipat ganda tegangan (voltage multiplier) adalah rangkaian dengan dua atau lebih diode yang menghasilkan suatu tegangan DC yang besarnya sama dengan tegangan kelipatan tegangan masukan puncak. Catu daya ini digunakan untuk piranti tegangan tinggi DC namun berarus rendah seperti CRT pada TV,Osiloskop dan Komputer.

Transistor

Transistor merupakan komponen elektronika yang terdiri dari tiga lapisan semikonduktor, diantaranya contoh NPN dan PNP. Transistor mempunyai tiga kaki yang disebut dengan Emitor (E), Basis/Base (B) dan Kolektor/collector (C).

Fungsi Transistor antara lain :

1. Sebagai penguat arus, tegangan dan daya (AC dan DC)

2. Sebagai penyearah

3. Sebagai mixer

4. Sebagai osilator

5. Sebagai switch

Transistor yang umum beredar ada beberapa macam diantaranya adalah :

1. Uni Junktion Transistor (UJT)

2. Field Effect Transistor (FET)

3. MOSFET

4. Bipolar Junction Transistor (BJT)

 

 

4.  Percobaan [Kembali]

1)     Buka aplikasi proteus

2)     Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan komponen led, Buzzer, sensor PIR, sensor Magnetic Reed Switch, Relay, transistor NPN, resistor

3)     Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan

4)     Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

5)     Jalankan simulasi rangkaian.

5.  Gambar Rangkaian [Kembali]