UTS Sun Tracker

Sun Tracker

1. Tujuan [Kembali]

  • Menyelesaikan tugas besar untuk mata kuliah Elektronika yang diberikan oleh Bapak Darwison,M.T.
  • Untuk mengaplikasikan berbagai komponen elektronika dalam membuat perangkat binatang di rumah dimana dalam kasus kali ini adalah tikus

2. Alat dan Bahan [Kembali]

  1. Alat
    • Voltmeter DC



      DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

      Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Voltmeter:



    • Ampermeter


      Berfungsi untuk mengukur kuat arus yang mengalir pada rangkaian

    • Baterai 12V



Berfungsi sebagai sumber tegangan pada rangkaian.

Spesifikasi: 
 
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
    • Power Supply


      Power Supply berfungsi sebagai sumber energi listrik untul menyuplai tegangan atau arus listrik.
      Spesifikasi:


    • Motor DC


      Motor DC berfungsi untuk mengubah arus listrik menjadi energi gerak.

    • Ground

      Ground berfungsi untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus tegangan atau arus pada rangkaian.

  1. Bahan
    • Sensor Infrared

      Pin out:


      Spesifikasi:





    • Sensor LDR

      LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.


    • Resistor

      Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). 

      Cara menghitung nilai resistor:





      spesifikasi:




  • Relay

 


Relay dapat berfungsi sebagai saklar pada rangkaian elektronika. 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.
      • Konfigurasi pin Relay dihubungkan ke 5V
      • GND dihubungkan ke GND
      • IN1/Data dihubungkan ke pin 2

        spesifikasi:


    • Transistor NPN


Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.
Spesifikasi :
      • Bi-Polar Transistor
      • DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
      • Continuous Collector current (IC) is 100mA
      • Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
      • Base Current(IB) is 5mA maximum

    • Transistor JFET




    • Op Amp

      Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

      pin out:


      spesifikasi:





    • LED

      Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya.

    • Speaker

      merupakan sebuah perangkat keras output yang berfungsi mengeluarkan hasil pemrosesan berupa audio/suara.


3. Dasar Teori [Kembali]

  •     Sensor infrared


    Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

    Prinsip kerja sensor infrared


    Gambar 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.


    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 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.


  • Sensor LDR

    LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.

    Grafik respon sensor LDR




  • Resistor



    Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. 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 :



  • Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :


  • Relay


    Relay adalah saklar elektro-magnetik yang menggunakan tegangan DC rendah untuk  menghidupkan dan mematikan suatu alat atau sistem yang terhubung dengan tegangan DC  yang tinggi atau tegangan AC. Susunan relay yang paling sederhana terdiri atas kumparan  kawat penghantar yang dugulung pada inti besi. Susunan kontak relay, secara umum terdiri dari : 

    * Normally Open (NO) : posisi saklar berada pada keadaan terbuka saat relay dalam keadaan tidak dialiri arus. 

    * Normally Close  (NC)  :  posisi saklar berada pada keadaan tertutup saat relay dalam  keadaan tidak dialiri arus.  

    Berdasarkan pada prinsip dasar cara kerjanya, relay dapat bekerja karena adanya medan   magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat kumparan diberikan tegangan  sebesar tegangan kerja relay maka akan timbul medan magnet pada kumparan karena  adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai elektromagnet ini kemudian akan menarik saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika tegangan pada  kumparan dimatikan maka medan magnet pada kumparan akan hilang sehingga pegas akan  menarik saklar ke kontak NC.

  • Transistor NPN


    Transistor merupakan salah satu komponen elektronika yang banyak sekali dipakai di dunia industri. Transistor yang umum dipakai memiliki 3 (tiga) metode kerja yaitu :

    a.Cut Off adalah kondisi dimana transistor tidak mengalirkan arus listrik.

    b.Saturasi adalah kondisi dimana transistor tepat mengalirkan arus listrik.

    c.Aktif adalah kondisi dimana transistor bisa disebut sebagai penguat.

    Dari 3 metode kerja pada transistor tersebut, dapat dijelaskan juga pada gambar  yang merupakan karakteristik transistor.


    Dari gambar, dapat dijelaskan kembali bahwa parameter – parameter pada transistor yaitu dapat dilihat pada penjelasan di bawah: 
     

    Jenis Nomor : Jumlah jenis perangkat merupakan nomor bagian individu yang diberikan ke perangkat. Nomor perangkat biasanya sesuai dengan JEDEC (Amerika) atau Pro-Elektron (Eropa). Ada juga sistem standar Jepang untuk penomoran pada transistor.

    Kasus : Memeriksa sambungan pin karena pin-pin tersebut tidak selalu standar. Beberapa jenis transistor mungkin memiliki sambungan pin dengan format EBC, sedangkan kadang-kadang sambungan pin dengan format ECB, dan ini dapat menyebabkan kebingungan dalam beberapa kasus.

    Bahan : Bahan yang digunakan untuk suatu perangkat sangat penting karena mempengaruhi persimpangan bias maju dan karakteristik lainnya. Bahan yang paling umum digunakan untuk transistor bipolar adalah silikon dan germanium.

    Polaritas : Polaritas pada perangkat sangat penting karena mendefinisikan polaritas bias dan pengoperasian pada perangkat. Dua tipe NPN dan PNP. NPN adalah jenis yang paling umum. Kedua tipe ini memiliki kecepatan yang lebih tinggi sebagai elektron. Ketika berjalan dalam konfigurasi emitorumum, sirkuit NPN akan menggunakan tegangan rel positif dan garis umum negatif, transistor PNP akan membutuhkan rel negatif dan tegangan umum positif.

    VCEO : Tegangan kolektor emiter dan bias terbuka.

    VCBO : Tegangan kolektor bias dan emiter terbuka.

    VEBO : Tegangan emiter bias dan kolektor terbuka.

    IC : Arus kolektor.

    ICM : Arus puncak kolektor.

    IBM : Arus puncak bias.

    PTOT : Disipasi daya total-ini biasanya untuk suhu sekitar25oC.  Ini adalah nilai maksimum dari daya yang didapat dengan aman.

    ICBO : Arus cut off kolektor bias.

    IEBO : Arus cut off emiter bias.

    hFE : Peningkatan arus.

    VCEsat : Tegangan saturasi kolektor emiter.

    VBEsat : Tegangan saturasi bias emiter.

    Cc : Kapasitas kolektor.

    Ce : Kapasitas emiter.

    Secara fungsinya transistor dapat berfungsi sebagai saklar, kondisi ini setara dengan kondisi transistor pada saat saturasi dan fungsi lain dari transistor adalah sebagai penguat sinyal yakni sama dengan kondisi transistor pada saat transistor dalam keadaan mode kerja aktif.

    Transistor BC547 merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor dc.

  • Transistor JFET


    FET adalah suatu semiconductor device seperti halnya bipolar transistor. Perbedaan utamanya adalah arus yang melalui device di-kontrol oleh tegangan. Sedangkan pada bipolar transistor, arus arus yang melalui device di-kontrol oleh arus.

    Apabila kita hubungkan tegangan bias dari gate ke source dengan polaritas seperti diperlihatkan pada gambar 11.2 (a), VGG = 1 Volt, maka akan menghasilkan tegangan gate-source VGS = -1 Volt. Sedangkan pada drain kita berikan tegangan supply (VDD) yang dapat diatur besarnya (variabel). Dengan mengatur VDD mulai dari nol sampai dengan nilai tertentu, maka akan dihasilkan kurva karakteristik drain, seperti diperlihatkan pada gambar 11.2 (b).





    Sebaliknya jika tegangan bias dari gate ke source (VGG) dapat diatur besarnya (variabel), sedangkan tegangan supply (VDD) yang konstan besarnya, maka magnitudo arus drain (ID) akan berkurang dengan pertambahan magnitudo dari VGS. Sehingga besarnya arus drain (ID) dikontrol oleh besarnya tegangan gate-source (VGS), sebagaimana diilustrasikan pada gambar 11.3.


  • Op Amp
    Komparator yang digunakan di sini adalah Op-Amp tipe 741 yang terdiri dari 8 kaki dan untuk membuat rangkaian ini, yang digunakan hanyalah kaki 2 yang merupakan kaki inverting, kaki 3 yaitu kaki non inverting, kaki 4 sebagai penghubung ke ground, kaki 6 mengarah kepada output yang mana output dalam rangkaian ini berupa tegangan yang dapat menyalakan LED, dan kaki 7 sebagai input tegangan atau tempat terhubung dengan VCC yang berfungsi sebagai supply energi bagi Op-Amp tersebut.

    Tipe Op-Amp yang digunakan berupa Op-Amp non-inverting, ditandai dengan terhubungnya kaki inverting terhadap ground dan kaki non-inverting terhadap input.

    Fungsi Op-Amp di sini sebagai penguat tegangan bagi rangkaian yang akan dibuat.


  • LED



    Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

    Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.  Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.

    Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)

    Seperti dikatakan sebelumnya, 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.

    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).

    LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya.

  • Battery


    Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

    Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.

    Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.


    Jika pada suhu operasional lebih rendah, umur baterai lebih lama,  namun ada efek negatif berkaitan dengan kapasitas baterai. Pada suhu  yang lebih rendah, kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia yang terjadi pada baterai bergerak lebih aktif/cepat, sehingga kapasitas baterai cenderung lebih tinggi.

    Terkadang, pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai justru dapat lebih besar dari angka nominalnya, meskipun pada suhu tinggi, elemen baterai terlalu aktif, juga berakibat buruk pada kesehatan baterai.

4. Percobaan [Kembali]

  • Gambar rangkaian



        
  • Prosedur percobaan

    • Persiapkan semua komponen yang dibutuhkan.

    • Susun semua komponen seperti pada gambar rangkaian.

    • Kemudian hubungkan semua komponen dengan benar dan tepat. 

    • Kemudian jalankan simulasi rangkaiannya. 

    • Ubah nilai logic statenya sesuai dengan kondisi yang diinginkan.

  • Prinsip kerja                                     

          

    Ketika tikus berada di atas perangkap untuk memakan umpannya maka tikus akan dideteksi oleh sensor pir. Sensor pir akan berlogika 1 maka tegangan dari power supply sebesar +5 volt akan diteruskan ke kaki vcc sensor kemudian keluar menuju kaki out sensor dan tegangan akan diteruskan ke R5 kemudian arus diperkecil oleh R5 dan arus akan diteruskan ke kaki gate JFET. Kemudian terdapatnya tegangan antara kaki gate dan kaki source sehingga JFET aktif maka tegangan dari power supply sebesar +7 volt akan diteruskan melalui relay kemudian diteruskan ke R7 melalui kaki drain dan arus diteruskan ke kaki source  dan menuju ground. Sehingga relay akan aktif dan posisi saklar akan berpindah sehingga motor akan bergerak untuk membuka perangkap.

    Dan ketika tikus telah masuk perangkap maka sensor infrared yang ada pada dinding perangkap akan mendeteksi tikus sehingga sensor aktif. Maka tegangan dari power supply sebesar +5 volt akan diteruskan ke kaki vcc sensor dan keluar melalui kaki out sensor dan tegangan akan diteruskan ke R3 sehingga arus akan diperkecil oleh R3 dan arus akan menuju ke kaki basis transistor. Tegangan sebesar 0,8 volt cukup untuk mengaktifkan transistor sehingga transistor aktif maka tegangan dari power supply sebesar +5 volt akan diteruskan ke R4 menuju relay, menuju kolektor transistor dan diteruskan ke kaki emitor transistor kemudian menuju ground. Sehingga relay aktif, maka posisi saklar akan berpindah dan menyebabkan motor akan bergerak ke arah sebaliknya untuk menutup kembali perangkat tersebut. 

    Jika si tikus masih berada di sekitar perangkap, maka tikus akan dideteksi oleh sensor getar atau vibration sensor. Sensor aktif maka tegangan dari power supply sebesar +5 volt akan diteruskan ke kaki vcc sensor, kemudian keluar melalui kaki out sensor dan tegangan akan diteruskan ke R1 dan arus akan diperkecil oleh resistor dan arus akan menuju basis transistor. Tegangan sebesar  +7,8 volt cukup untuk mengaktifkan transistor sehingga transistor aktif maka tegangan dari power supply sebesar +5 volt akan diteruskan ke R18 menuju relay diteruskan ke kaki kolektor transistor menuju emitor transistor dan diteruskan ke ground. Relay aktif maka posisi saklar akan berpindah dan menyebabkan speaker aktif. 

    Dan di saat bersamaan, jika orang tersebut ingin mencari atau menemukan perangkapnya di lorong pada malam hari maka sensor UV akan bekerja untuk mengaktifkan led dan lampu dan jika pada siang hari maka led dan lampu akan mati. Pada siang hari tegangan dari power supply sebesar +3 volt akan diteruskan ke sensor UV kemudian keluar menuju kaki non-inverting op amp. Rangkaian op-amp yang digunakan adalah rangkaian non-inverting amplifier. Penguatan yang digunakan sebesar 3 kali. Kemudian Vout akan diteruskan ke R2 Menuju kaki gate JFET. JFET aktif maka tegangan dari power supply sebesar +7 volt akan diteruskan ke relay menuju R15 kemudian menuju kaki drain, diteruskan ke kaki source dan menuju ground. Sehingga relay aktif maka posisi saklar akan berpindah dan menyebabkan LED dan lampu tidak aktif. 

  • Video


5. Download File [Kembali]








 

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)