Minggu, 09 Juli 2023

TUGAS BESAR


SMART CAT CAGE



1. Tujuan [Kembali]

     a. Mengetahui dan memahami sensor lm35, loadcell, Water, Touch, dan Gas
     b. Mengetahui dan memahami  Decoder, Demux, dan Aritmatik Full Adder
     c. Mengaplikasikan sensor lm35, loadcell, Water, Touch, dan Gas

2. Alat dan Bahan [Kembali]

Alat 

Instrumen

a. DC Voltmeter 



Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter


Generator

a. Power Supply





b. Baterai 




Spesifikasi dan Pinout Baterai

  • Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
  • Output voltage: dc 1~35v
  • Max. Input current: dc 14a
  • Charging current: 0.1~10a
  • Discharging current: 0.1~1.0a
  • Balance current: 1.5a/cell max
  • Max. Discharging power: 15w
  • Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
  • Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
  • Ukuran: 126x115x49mm
  • Berat: 460gr

Bahan

a. Resistor


Spesifikasi :


b. dioda



Spesifikasi :


c. Transistor NPN


Spesifikasi
  • Type - NPN
  • Collector-Emitter Voltage: 35 V
  • Collector-Base Voltage: 35 V
  • Emitter-Base Voltage: 5 V
  • Collector Current: 2.5 A
  • Collector Dissipation - 10 W
  • DC Current Gain (hfe) - 100 to 200
  • Transition Frequency - 160 MHz
  • Operating and Storage Junction Temperature Range -55 to +150 °C
  • Package - TO-126


d. Op-Amp

O
PIN  UA741





Komponen Input

a. Sensor Suhu (LM350)



b. Loadcell


c. POT-HG

spesifikasi:
Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :Penyapu atau disebut juga dengan Wiper,Element Resistif,Terminal

d. Logicstate



e. Sensor Air


Spesifikasi:
  • Working voltage: 5V
  • Working Current: <20ma
  • Interface: Analog
  • Width of detection: 40mm×16mm
  • Working Temperature: 10°C~30°C
  • Weight: 3g
  • Size: 65mm×20mm×8mm
  • Arduino compatible interface
  • Low power consumption
  • High sensitivity
  • Output voltage signal: 0~4.2V

f. Sensor Sentuh



Spesifikasi:
  • Operating Voltage: 2.0 - 5.5V
  • Operating Current(Vcc=3V):1.5 - 3.0μA
  • Operating Current(VDD=3V):3.5 - 7.0μA
  • Output Response Time: 60 - 220mS
  • Used Chipset: TTP223-BA6

g. Sensor Gas



Spesifikasi:
  • 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) dan Digital

Komponen Output

a. Dinamo/Motor



b. 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.

c. Seven Segment




Spesifikasi:



3. Dasar Teori [Kembali]

a. LM35



Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. sensor suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian berupa komponen elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor.

LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sesor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan liniearitas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Bentuk sensor LM3 seperti transistor kemasan TO92. Harga Sensor LM 35 adalah sekitar 15 ribu rupiah. Adapun Aplikasinya banyak digunakan pada Project Arduino yang berkaitan dengan suhu ruang seperti Pada Home Automation.


Cara kerja Sensor suhu LM35

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA. 

Karakteristik Sensor LM 35
  • Resolusi Sensor 10 mVolt/ ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
  • Keakurasi kalibrasi 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
  • Jangkauan maksimal operasi suhu -55 ºC sampai +150 ºC.
  • Tegangan kerja  4v sampai 30 volt.
  • Konsumsi arus rendah kurang dari 60 µA.
  • Faktor pemanasan diri yang rendah (low-heating) kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
  • Impedansi keluaran yang rendah 0,1 W untuk beban 1 mA.
  • Toleransi ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC


b. Load Cell

Arus listrik Load cell merupakan aliran teratur pada elektron, pada satu amper di load cell sama saja dengan satu coloumb, untuk memindahkan elektron kedalam konduktor harus diberi gaya yang konstans. Pada gaya tersebut akan mengalami perbedaan gaya potensial dan tegangan. Selain itu konduktor akan mengalami resistensi yang disebabkan oleh hambatan dari konduktor

Dengan memahami teori dasar load cell, para engineer tidak akan kesulitan ketika melakukan pemasangan load cell. Namun, kualitas dari load cell itu sendiri juga harus diperhatikan, semakin baik kualitasnya maka semakin maksimal pula hasil kerjanya.


c. Resistor



Resistor merupakan salah satu komponen yang digunakan dalam sebuah sirkuit atau rangkaian elektronik. Resistor berfungsi sebagai resistansi/ hambatan yang mampu mengatur atau mengendalikan tegangan dan arus listrik rangkaian. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm :




d. Op-Amp


Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Rangkaian dasar Op Amp




e. Transistor NPN

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. 

NPN artinya tipe transistor yang bekerja atau mengalirkan arus negatif dengan positif sebagai biasnya. Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari kaki emitor ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor diberikan arus positif pada basisnya.

 

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

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

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


Pemberian bias 
        Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias, yaitu: 
 1. Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 58. Karakteristik Output.


2.Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 60.



Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.


f. Relay




Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :
·       Electromagnet (Coil)
·       Armature
·       Switch Contact Point (Saklar)
·       Spring

g. Dioda


Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.
 
Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali

h. 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. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

Seven Segment Display adalah komponen Elektronika yang dapat menampilkan angka desimal melalui kombinasi-kombinasi segmennya. Seven Segment Display pada umumnya dipakai pada Jam Digital, Kalkulator, Penghitung atau Counter Digital, Multimeter Digital dan juga Panel Display Digital seperti pada Microwave Oven ataupun Pengatur Suhu Digital.

4. Percobaan [Kembali]

a. Prosedur Percobaan
  • Untuk membuat rangkaian ini, pertama siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, dan ambil dari library proteus
  • Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi peletakannya
  • Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
  • Lalu jalankan rangkaian, jika tidak terjadi error, maka rangkaian bekerja
b. Rangkaian Simulasi


Prinsip Kerja:
1) Tempat makan dan minuman Otomatis
Ketika sensor loadcell yang diletakkan di bawah wadah makanan mencapai berat tertentu, maka sensor akan mengeluarkan tegangan, tegangan tersebut kemudian akan diperkuat 11x oleh op amp non inverting amplifier. tegangan yang sudah di perkuat tersebut kemuadian dibandingkan dengan Vref sesuai prinsip detektor inverting Vref = +, sehingga jika Vi < 0.2 v maka Vo = +V. namun jika Vi > 0.8 V, maka Vo = - V. Vo yang melewati IC 74247 sebagai decode ketika V+ maka akan memberikan nilai output yang akan menghasilkan angka 1 pada seven segment anoda. Vo yang melewati IC 74LS139 akan memberikan nilai Vo = + V melewati transistor npn, dimana jika Vb-e > 0.6 V, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor yang membuat arus dari tegagan Vcc mengalir melewati relay menuju kaki kolektor kemudian keluar dari kaki emitor. karena ada arus yang mengalir melalui kumparan relay maka switch relay akan bergeser dari kanan ke kiri, hal ini membuat rangkaian tebuka menjadi rangkaian tertutup (loop) yang mengakibatkan motor menyala. 

Ketika sensor air yang diletakkan di dinding dalam wadah minuman mencapai ketinggian tertentu, maka sensor akan mengeluarkan tegangan, maka sensor akan megeluarkan tegangan yang nantinya akan dibandingkan dengan V ref sesuai prinsip  detektor non-inverting Vref = +. sehingga jika Vi < 1 V, maka Vo = - V. namun jika Vi > 1 V, maka Vo = + V. saat Vo = +1 V.  Vo yang melewati IC 74247 sebagai decode ketika V+ maka akan memberikan nilai output yang akan menghasilkan angka 2 pada seven segment anoda. Vo yang melewati IC 74LS139 akan memberikan nilai Vo = + V melewati transistor npn, dimana jika Vb-e > 0.6 V, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor yang membuat arus dari tegagan Vcc mengalir melewati relay menuju kaki kolektor kemudian keluar dari kaki emitor. karena ada arus yang mengalir melalui kumparan relay maka switch relay akan bergeser dari kanan ke kiri, hal ini membuat rangkaian tebuka menjadi rangkaian tertutup (loop) yang mengakibatkan motor menyala. 

Ketika kedua rangkaian sensor memberikan nilai +V ke IC 74247 sebagai decoder, maka output yang akan dihasilkan akan menampilkan angka 3 pada seven segment anaoda.



Prinsip Kerja: 
2) Pembuka pintu, pemberitahuan kotoran kucing dan pengatur suhu otomatis
Ketika sensor sentuhan yang diletakkan didinding luar kandang diberikan sentuhan, maka sensor akan mengeluarkan tegangan. Tegangan yang melalui IC 7483 sebagai aritmatik Full adder yang mengeluarkan output berupa Binary code Decimal (BCD) yang kemudian didecoder kan menggunakan IC 74247 yang mengeluarkan output membentuk angka desimal Ganjil pada seven segment. Tegangan yang melalui Voltage follower dimana tegangan masukan sama dengan tegangan keluaran. Vo melewati transistor npn, dimana jika Vb-e > 0.6 V, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor yang membuat arus dari tegagan Vcc mengalir melewati relay menuju kaki kolektor kemudian keluar dari kaki emitor. karena ada arus yang mengalir melalui kumparan relay maka switch relay akan bergeser dari kanan ke kiri, hal ini membuat rangkaian tebuka menjadi rangkaian tertutup (loop) yang mengakibatkan motor menyala. 

Ketika sensor gas yang diletakkan didinding dalam bak pasir mendeteksi gas kotoran, maka sensor akan mengeluarkan tegangan. Tegangan yang melalui Voltage follower dimana tegangan masukan sama dengan tegangan keluaran. Tegangan yang melalui IC 7483 sebagai aritmatik Full adder yang mengeluarkan output berupa Binary code Decimal (BCD) yang kemudian didecoder kan menggunakan IC 74247 yang mengeluarkan output membentuk angka desimal 2 pada seven segment. 

Ketika sensor suhu yang diletakkan didinding dalam mencapai suhu tertentu, maka sensor akan mengeluarkan tegangan yang nantinya akan dibandingkan dengan V ref sesuai prinsip  detektor non-inverting Vref = +. sehingga jika Vi < 0.3 V, maka Vo = - V. namun jika Vi > 0.3 V, maka Vo = + V. saat Vo = +1 V. Tegangan yang melalui IC 7483 sebagai aritmatik Full adder yang mengeluarkan output berupa Binary code Decimal (BCD) yang kemudian didecoder kan menggunakan IC 74247 yang mengeluarkan output membentuk angka desimal 4 pada seven segment. Vo melewati transistor npn, dimana jika Vb-e > 0.6 V, arus akan mengalir dari kolektor ke emitor yang membuat arus dari tegagan Vcc mengalir melewati relay menuju kaki kolektor kemudian keluar dari kaki emitor. karena ada arus yang mengalir melalui kumparan relay maka switch relay akan bergeser dari kanan ke kiri, hal ini membuat rangkaian tebuka menjadi rangkaian tertutup (loop) yang mengakibatkan motor menyala. 

c. Video



5. File Download [Kembali]

Rangkaian Simulasi [klik disini]
Data Sheet LoadCell [klik disini]
Data Sheet Touch Sensor [klik disini]
Data Sheet Water Sensor [klik disini]
Data Sheet Gas Sensor [klik disini]
Data Sheet IC 74247 [klik disini]
Data Sheet IC 74LS139 [klik disini]
Data Sheet IC 74LS08 [klik disini]
Data Sheet IC 7483 [klik disini]
Data Sheet LM35 [klik disini]
Data Sheet Motor [klik disini]
Data Sheet resistor [klik disini]
Data Sheet Op Amp [klik disini]
Data Sheet Baterai [klik disini]
Data Sheet NPN [klik disini]
Data Sheet Relay [klik disini]
Data Sheet Diode [klik disini]
Data Sheet Potensiometer [klik disini]
Data Sheet Voltmeter [klik disini]
Datasheet Seven Segment [Klik Disini]
Library Touch Sensor [Klik Disini]
Library Gas Sensor [Klik Disini]
Library Water Sensor [Klik Disini]
-

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)