garasi mobil otomatis dengan sensor sound,sensor infared dan load cell







1.Tujuan (Kembali)
-Untuk mengetahui pengaplikasian sensor rain dan sound sensor 
-Untuk mengetahui cara membuat simulasi dengan proteus 

2.Alat dan bahan (kembali)
  a.Resistor
gambar : bentuk dan simbol resistor
spesifikasi nya:
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.


b.Transistor(BC547)
gambar : bentuk dan simbol transistor
Spesifikasi:
-bahan pembuatan: si
-kekutuban:NPN
-Maximum Collector Power Dissipation (Pc): 40 W
-Maximum Collector-Base Voltage |Vcb|: 80 V
-Maximum Collector-Emitter Voltage |Vce|: 40 V
-Maximum Emitter-Base Voltage |Veb|: 5 V
-Maximum Collector Current |Ic max|: 3 A
-Max. Operating Junction Temperature (Tj): 150 °C
c Sensor Infrared




d.Sound sensor 


Gambar : gambar sound sensor 

Konfigurasi pin:
pin 1: sebagai pin tester yang meletakan logicstate 
pin 2:Vcc : sebagai input dari tegangan untuk sensor
pin 3: Vout : sebagai keluar dari tegangan atau input 
pim 4: GND


Spesifikasi:
1.    Voltage: 5V
2.    LED menyala menunjukkan sinyal keluaran.
3.    Tingkat output TTL.
4.    Keluaran Analog, dapat dihubungkan ke pin Analog dari mikrokontroller (ADC).
5.    Dilengkapi dioda perlindungan (untuk mencegah kekuasaan karena terbalik power suply)
6.    Bila suara mencapai batas yang ditetapkan oleh keluaran potensiometer rendah, on-board lampu             LED.
7.    Tingkat output arus hingga 100mA, bisa langsung mendrive relay, buzzer, kipas angin kecil, dll
8.    Board dilengkapi dengan lubang sebesar 3mm dua buah untuk memudahkan instalasi sistem.

loadcell ( Strain Gauge )

Hasil gambar untuk gambar loadcell 

Spesifikasi :

- Mechanical

Housing Material : Aluminum Alloy

Load Cell Type : Strain Gauge

Capacity : 5kg

Dimensions : 55.25x12.7x12.7mm

Mounting Holes : M5 (Screw Size)

Cable Length : 550mm

Cable Size : 30 AWG (0.2mm)

Cable - no. of leads : 4

- Electrical

Precision : 0.05%

Rated Output : 1.0±0.15 mv/V

Non-Linearity : 0.05% FS

Hysteresis : 0.05% FS

Non-Repeatability : 0.05% FS

Creep (per 30 minutes) : 0.1% FS

Temperature Effect on Zero (per 10°C) : 0.05% FS

Temperature Effect on Span (per 10°C) : 0.05% FS

Zero Balance : ±1.5% FS

Input Impedance : 1130±10 Ohm

Output Impedance : 1000±10 Ohm

Insulation Resistance (Under 50VDC) : 5000 MOhm

Excitation Voltage : 5 VDC

Compensated Temperature Range : -10 to ~+40°C

Operating Temperature Range : -20 to ~+55°C

Safe Overload : 120% Capacity

Ultimate Overload : 150% Capacity



e.relay

Gambar : bentuk dan simbol relay
konfigurasi nya :
NO dan NC: output 
pin (+)dan(-):input supply coil
common
spesifikasinya :
Tegangan coil: DC 5V
Struktur: Sealed type
Sensitivitas coil: 0.36W
Tahanan coil: 60-70 ohm
Kapasitas contact: 10A/250VAC, 10A/125VAC, 10A/30VDC, 10A/28VDC
Ukuran: 196154155 mm
f.Buzzer 
Gambar : bentuk buzzer



No pin

nama pin

Deskripsi

1

positif 

Diidentifikasi dengan simbol (+) atau kabel terminal yang lebih panjang. Dapat didukung oleh 6V DC

2

negatif

dikenal dengan kabel termina pendek ,biasanya terhubung ke ground

spesifikasi:
Tegangan Terukur: 6V DC
Tegangan Operasi: 4-8V DC
Rentang arus: <30mA
Jenis Suara: Bip Terus Menerus
Frekuensi Resonan: ~ 2300 Hz
Paket bersegel kecil dan rapi

g.motor dc 
Gambar : bentuk motor dc
spesikasi:
– Catu daya 7 – 10 VDC
– Torsi 12 kgf.cm @ 7V
– Kecepatan 0,269 sec/60Āŗ
– Antarmuka serial multi-drop TTL
– Umpan balik posisi, beban, dll
– Dimensi 32 x 50 x 38 mm³


3.Dasar teori (kembali)
  3.1 Resistor 

              komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika



Gambar 1:simbol dan bentuk dari sebuah resistor

cara menghitung resistor :
Masukkan angka dari kode warna Gelang ke 1
Masukkan angka dari kode warna Gelang ke 2
Masukkan angka dari kode warna Gelang ke 3
Masukkan jumlah nol dari kode warna Gelang ke 3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Dan gelang keempat atau terakhir merupakan toleransi nya 

Gambar 3 : tabel warna gelang resistor
berikut dibawah ini merupakan contoh dari penghitungan resistor dengan 4 gelang 

Gelang ke 1 (Coklat) = 1
Gelang ke 2 (Hitam) = 0
Gelang ke 3 (Hijau) = 5 Nilai nol dibelakang angka gelang ke-2 atau di kalikan 10(5)
Gelang ke 4 (Perak) = Toleransi 10%

Jadi nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm =toleransi 10%.




3.2 Transistor NPN (bc547)
       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.
Gambar 3:simbol dan bentuk transistor
 3.3  Sensor Infrared





  





Infrared (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).

Prinsip Kerja Sensor Infrared



Gambar 1. Ilustrasi prinsip kerja sensor infrared

Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.
Gambar 2. Rangkaian dasar sensor infrared common emitter yang menggunakan led infrared dan fototransistor 
Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3:

Gambar 3. Keadaan Basis Mendapat Cahaya Infra Merah dan Berubah Menjadi Saklar (Switch Close) Secara Sesaat

Grafik Respon Sensor Infrared

Gambar 4. Grafik respon sensor infrared

Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.


3.4sound sensor 

Gambar : bentuk sound sensor 
Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. 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.
- Sensor Strain Gauge


Dalam sistim pengukuran, transduser merupakan elemen masukan yang fungsi kritisnya adalah mengubah sebuah besaran fisis menjadi sinyal listrik yang sebanding. Srtain Gage adalah sebuah transduser pasif yang mengubah suatu pergeseran mekanis menjadi perubahan tahanan. Alat ini ditemukan pertama kali oleh Edward E.Simmons pada tahun 1938. Strain gage merupakan sebuah alat seperti biskuit tipis (wafer), yang dapat disatukan (bonded) ke berbagai bagian guna mengukur regangan yang diberikan padanya. Strain Gage terbuat dari foil atau kawat tahanan berdiameter kecil. Tahanan dari foil / kawat berubah terhadap panjang jika pada gage yang disatukan mengalami tarikan atau tekanan. Perubahan tahanan ini sebanding dengan regangan yang di berikan dan diukur dengan jembatan Wheatstone yang dipakai secara khusus. Sensitivitas sebuah Strain Gage dijelaskan dengan suatu karakteristik yang disebut dengan faktor gage (gage factor).  

Nilai faktor gage bahan berbeda beda contohnya

Nilai factor gage

    Idealnya resistansi dari strain gage akan berubah hanya merespon adanya perubahan strain. Akan tetapi material strain gage, seperti halnya jenis material yang dipilih sebagai pembentuknya akan dapat merspon perbuhan temperatur. Perusahan pembuat strain gage  berusaha meminimalis sensitivitas terhadap suhu (temperatur).


 Bentuk dari Transduser daya Strain Gage (a) Kawat; (b) Foil; (c) Load Cell.

B.  Karakteristik strain gage:

1. Konstanta kalibrasi untuk gage stabil. Tidak bervariasi dengan waktu, temperature atau factor-faktor lingkungan lainnya.

2. Gage mampu mengukur stain dengan ketelitian ± 1Āµm/m. dalam range strain besar ±10%.

3. Ukuran gage kecil sehingga strain diperirakan dengan kesalahan kecil.

4. Respon gage, sebagian besar dikontrol oleh inersia, memungkinkan untuk merekam strain dinamik dengan komponen-komponen melebihi 100 kHz.

5. Sistem gage mudah penempatan dan pembacaannya.

6. Keluaran gage selama periode pembacaan tidak bergantung kepada temperature dan parameter lingkungan lainnya.

7. Gage dan peralatan pendukungnya rendah biaya dan dapat dipakai secara luas.

8. System gage mudah diinstal dan dioperasikan

9. Gage menunjukkan respon linier terhadap strain pada range lebar.

10. Gage cocok dipakai dalam elemen pengindera di dalam system transduser lainnya dimana sebuah kuantitas tidak diketahui seperti tekanan diukur dalam bentuk strain

Pemilihan Strain Gage yang tepat

     Beberapa perameter teknis perlu diperhatikan pada saat memilih dan menentukan strain gauge mana yang sesuai untuk pengukuran yang akan dilakukan, diantaranya:

1. Panjang Gage

    Pemilihan panjang gauge bergantung pada objek / specimen. Gauge yang pendek, dapat digunakan untuk lokalisasi pengukuran regangan, sedangkan gauge yang panjang lebih banyak dipilih dan digunakan untuk mengukur regangan rata-rata yang mewakili seluruh permukaan. Sebagai contoh pada pengukuran regangan rata-rata pada beton pondasi (concrete), dibutuhkan panjang gauge yang lebih panjang karena strukturnya yang terdiri atas semen dan campuran pasir dan krikil.

Berikut adalah acuan panjang gauge merk Showa Instruments dan aplikasi-aplikasinya:

 ≤ 1 mm Untuk pengukuran terpusat

 2 ~ 6 mm Untuk logam dan penggunaan umum

 10 ~ 20 mm Untuk mortar (semen campuran), kayu, FRP, dll

 ≥ 30 mm Untuk beton pondasi (concrete) dan material campuran kasar

2. Resistansi Gage

    Menunjukkan nilai resistansi dalam besaran “ā„¦” [ohm], yang diukur pada keadaan tanpa beban dan pada temperatur suhu ruang oleh pabrikan.

3. Mampu Ukur Regangan (Measurable Strain)

   Menunjukkan besarnya regangan yang mampu diukur. Umumnya berkisar 2 sampai 4% maksimum. Namun dengan strain gauge foil-yielding dapat mencapai 10%.

4. Rentang Suhu (Temperature Range)

    Menunjukkan batasan suhu lingkungan yang disanggupi oleh strain gauge, dengan kata lain strain gauge masih dapat menghasilkan nilai pengukuran yang akurat. Umumnya berkisar antara -30ĀŗC ~ +80ĀŗC. Untuk jenis high-temperature strain gauge, dapat mencapai +180ĀŗC

5. Faktor Gage (K)

   Nilai keluaran dari strain gauge adalah dalam besaran elektrik – resistansi. Sedangkan besarnya yang menjadi tujuan pengukuran adalah nilai regangan. Dengan demikian diperlukan suatu nilai konversi yang disebut factor gauge (K).

6. Sensitifitas Transfers (Kt)

   Pada kenyataanya nilai resisitansi strain gauge dapat juga berubah akibat pengaruh adanya regangan yang arahnya tegak lurus terhadap aksis gauge – regangan transfersal (Īµt). karena keduanya memiliki relasi kesebandingan, maka ditetapkanlah suatu konstanta yang disebut dengan sensitifitas transfers (Kt). Nilai ini biasanya ditulis dalam persen (%)

7. Termal Output

  Didefinisikan sebagai adanya pergeseran / penyimpangan nilai regangan akibat perbedaan temperatur suhu. Umumnya bernilai pada kisaran ±2ĀµĪµ/ĀŗC. Pada jenis strain gauge temperature tinggi diatas suhu 160 ĀŗC, nilainya mencapai ±5ĀµĪµ/ĀŗC. 

Kurva hubungan antara nilai thermal output terhadap suhu


Gambar 8Thermal output fungsi dari temperatur

Selain regangan, suhu temperature juga mempengaruhi nilai faktor gauge. 

Kurva hubungan antara perubahan faktor gauge terhadap perbedaan temperatur.

Gambar 9Faktor Gauge (K) fungsi dari temperatur



3.5Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik.dan dapatmenggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.
Gambar 7 : bentuk dan simbol relay
3.6.Motor DC
          suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion)
Gambar 6 :bentuk motor DC


4.Percobaan (kembali)
4.1 Prosedur percobaan 
1.Siap komponen yang akan digunakan :
-Resistor
-BC547
-Sensor inflared
-sensor sound
-Relay 
-led
-motor 
2.download terlebih dahulu librarry sensor yang akan digunakan 
3.letakan komponen di papan rangkaian simulasi
4.rangkailah dengan benar
5.Untuk lebih jelas lihat video dibawah ini

4.2 RAngkaian simulasi

foto/screenshot 



Prinsip kerja 

Ketika sensor infrared berlogicstate 1 (ada mobil mendekati garasi) maka sensor akan dan mengeluarkan tegangan melalui Vout sebesar 4,99 V lalu arus mengalir ke resistor  dan arus di perkecil sehingga tegangan masuk ke transistor sebeasr 0,89 V dengan tegangan tersebut maka transistor menjadi ON dengan On nya transistor maka ada arus yang mengalir dari power menuju relay lalu ke kakik kolektor dan ke kaki emitor lalu ke ground dengan adanya arus yang melalu relay maka relay on dan  switch bergeser ke kiri,denga on nya relay maka  adanya arus yang mengalir dari batterai ke motor dan motor bergerak ,dan led yang diparalekan dengan motor menyala .(garasi terbuka )

Berrsamaan dengan load cell yang mendeteksi berat mobil maka akan mengeluarkan tegnagn lalu di umpan ke kaki + opamp lallu dibandingkan dengan kaki - ,karena kaki +lebih uat maka tegnagn diperkuat lalu arys menuju ke resistor lalu arus diperkecil sehingga tegangan di kaki base transistor sebesaar 0,91 V dengan tersebut transistor menjadi on ,sehi8ngga adanya arus yang mengalir dai power menuju relay lalu ke kaki kolektor dan emitor lalau ke ground ,dengan adanya arus yang melewati relay maka relay bergeser sehingga loop tertutup dan motor bergerak dan led yang diparalelkan menyala 

ketika sensor sound berlogicstate 1 (adanya suara tepukan tangan ) maka sensor akan aktif dan mengeluarkan tegangan melalui Vout sebesar 4,99 V lalu arus mengalir menuju resistor dan arus diperkecil lalu arus mengalir ke kaki base transistor dengan tegangan 0,88 V dengan tegangan tersebut maka transistor menjadi on ,dengan on nya transistor maka adanya arus yang mengalir dari power menuju relay lalu ke kaki kolektor dan ke kaki emitor lalu ke ground dengan adanya arus yang melalui relay maka relay on dan switch bergeser ke kiri ,dan membuat loop terbuka  sehinggaa motor tidak bergerak dan led yang diparalelkan tidak menyala  
ketika sensor berlogicstate 0 maka tidak ada tegangan dan transistor off dan relay juga off sehingga loop tetap tertutup .dan moto bergerak dan led yang diparalelkan menyala .

4.3 Video





5.Download (kembali)

file Raangkaian klik disini
file video klik disini
file html klik disini
file datasheet klik disini
file library sensor inffared klik disiini
file library sensor sound klik disini

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

  BAHAN PRESENTASI MATAKULIAH ELEKTRONIKA 2021  OLEH: Puad salim 2010951023 Dosen Pengampu: Dr.Darwison,M.T Jurusan Teknik Elektro Fakultas ...