Electrical Engginering: LAMPU TERAS OTOMATIS MENGGUNAKAN 2 SENSOR LDR

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

4.1 Prosedur Percobaan

4.2 Rangkaian Simulasi

4.3 Video Simulasi

5. Download File

1. Tujuan [kembali]

Mengetahui dan memahami sensor LDR
Mengetahui prinsip kerja sensor LDR
Mengaplikasikan sensor LDR pada penggunaan lampu otomatis

2. Alat dan Bahan [Kembali]

2.1 Alat [Kembali]

a. Volmeter

Voltmeter adalah perangkat elektronik yang berfungsi untuk mengukur tegangan dalam rangkaian listrik. Voltmeter dalam rangkaian dipasang secara paralel pada dua buah titik yang diukur.

2.2 Bahan [Kembali]

a. Resistor

Spesifikasi :

10k ohm (4 buah)

1k ohm (2 buah)

Klasisfikasi resistor :

a) Fixed resistor (nilai resistansi yang tetap)

1. Carbon composition resistor (resistor komposisi karbon) : nilai resistansinya berkisar dari 1Ω sampai 200MΩ dengan daya 1/10W sampai 2W

2. Carbon fim resistor (resistor karbon film) : nilai resistansiya berkisar dari 1Ω sampai 10MΩ dengan daya 1/6W sampai 5W. Dapat bekerja di suhu yang berkisar dari -55°C hingga 155°C

3. Metal film resistor (Resistor fillm logam) : nilai resistansinya dipengaruhi oleh panjang, lebar dan ketebalan spiral logam

b) Variabel resistor ( nilai resistansinya dapat berubah dan diatur)

1. Potensiometer : nilai resistansinya tertulis di badan potensiometer dalam bentuk kode angka

2. Rheostat : dapat beroperasi pada pada tegangan arus yang tinggi

3. Preset Resistor (Trimpot) : berfungsi seperti potensiometer tetapi memiliki ukuran yang lebih kecil dan tidak memiliki tuas

c) Thermistor/Thermal Resistor (nilai resistansinya dapat dipengaruhi oleh suhu)

1. Thermistor NTC (Negative Temperature Coofficient) : perubahan suhu berbanding terbalik terhadap perubahan resistansi

2. Thermistor PTC (Positive Temperarture Coefficient) : perubahan suhu berbanding lurus terhadap perubahan resistansi

Datasheet Resistor

b. Op-Amp

Konfigurasi pin Op-Amp

1. Pin1 & Pin5 (Offset N1&N2) : Pin ini digunakan untuk mengatur tegangan offset jika perlu

2. Pin2 (IN-) : Pin inverting dari Op-Amp

3. Pin3 (IN+) : Pin non inverting Op-Amp

4. Pin4 (Vcc-) : Pin ini terhubung ke ground jika tidak ke rel negativ

5. Pin6 (Output) : Output daya pin Op-Amp

6. Pin7 (Vcc+) : Pin ini terhubung ke +ve rail dari supply tegangan

7. Pin8 (NC) : Tidak ada koneksi

Spesifikasi-spesifikasi Op-Amp :

1. Tegangan offset input. Dalam banyak kasus, tegangan output op amp tidak boleh nol ketika tegangan pada input adalah nol. Tegangan yang harus diterapkan dalam terminal input untuk menggerakkan output ke nol adalah tegangan offset input

2. Arus offset input. Seperti tegangan offset bisa diperlukan melalui input untuk men-zero-kan tegangan output, sehingga arus jala bisa diperlukan melalui input untuk men-zero-kan tegangan output. Arus yang demikian dijadikan acuan sebagai arus offset input. Ini diambil sebagai perbedaan dua arus input.

3. Arus bias input. Ini adalah rata-rata dari dua arus input yang diperlukan untuk menggerakkan tegangan output ke nol.

4. Slew rate. Jika tegangan diterapkan dengan cepat ke input dari op amp, output akan saturasi ke maksimum. Untuk input step slew rate adalah kecepatan dimana output berubah ke nilai saturasi. Ini khususnya dinyatakan sebagai tegangan per mikrosecond (V/ms).

5. Bandwith frekuensi gain satuan. Respons frekuensi dari op amp khusus disefinisikan dengan bode plot dari gain tegangan open loop dengan frekuensi. Plot seperti ini sangat penting untuk rancangan rangkaian yang berhubungan dengan sinyal a-c. Adalah diluar jangkauan dari tulisan ini untuk menjelaskan detail dari desain seperti ini yang memakai bode plot.

c. Transistor NPN

Konfigurasi Transistor NPN

Tegangan konstruksi dan terminal untuk transistor NPN bipolar ditunjukkan di atas. Tegangan antara Base dan Emitter ( VBE ), positif di Base dan negatif di Emitter karena untuk transistor NPN, terminal Base selalu positif sehubungan dengan Emitter. Tegangan supply Collector juga positif sehubungan dengan Emitter ( VCE ). Jadi untuk transistor NPN bipolar untuk menjalankan Collector selalu lebih positif terhadap Base dan Emitte

d. Relay

Relay berfungsi sebagai switch yang bekerja jika kumparan dialiri arus.

Fitur :

1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5 V

2. Arus pemicu 70 mA

3. Maksimum beban AC 10 A

4. Maksimum beban DC 10 A

5. Switching maksimum 300 operasi/menit

Datasheet relay

e. Potensiometer

Potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat.

Bagian-bagian penting dalam komponen potensiometer :

1. Penyapu atau disebut juga dengan Wiper

2. Element Resistif

3. Terminal

f. Sensor LDR

Datasheet LDR

Komponen Output :

a .Led (Light Emitting Diode)

LED berfungsi sebagai lampu indikator.

Simbol LED

Dari simbol LED diatas dapat diketahui bahwa LED memiliki dua kaki atau kutub yang berbeda, masing-masing adalah katoda dan anoda. Pemasangan LED pada rangkaian juga tidak boleh terbalik, karena apabila dipasang terbalik maka LED tidak akan dapat memancarkan cahaya dan tidak dapat dialiri tegangan listrik.

b. Lampu

Lampu merupakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai indikator pada rangkaian.

Spesifikasi

3. Dasar Teori [Kembali]

a. 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.

Umumnya Sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm pada saat dalam kondisi sedikit cahaya (gelap), dan akan menurun menjadi 500 Ohm pada kondisi terkena banyak cahaya.

Fungsi Sensor LDR :

LDR berfungsi sebagai sebuah sensor cahaya dalam berbagai macam rangkaian elektronika seperti saklar otomatis berdasarkan cahaya yang jika sensor terkena cahaya maka arus listrik akan mengalir(ON) dan sebaliknya jika sensor dalam kondisi minim cahaya(gelap) maka aliran listrik akan terhambat(OFF). LDR juga sering digunakan sebagai sensor lampu penerang jalan otomatis, lampu kamar tidur, alarm, rangkaian anti maling otomatis menggunakan laser, sutter kamera otomatis, dan masih banyak lagi yang lainnya.

Prinsip Kerja :

Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar.

Adapun spesifikasi atau karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :

Tegangan maksimum (DC): 150V
Konsumsi arus maksimum: 100mW
Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms
Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius

b. 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.

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), ini merupakan nilai toleransi dari resistor.

c. IC 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.

Simbol

Karakteristik IC OpAmp

· Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)

· Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)

· Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)

· Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)

· Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)

· Karakteristik tidak berubah dengan suhu

Inverting Amplifier

Rumus

NonInverting

Rumus

Komparator

Rumus

Adder

Rumus

Bentuk Gelombang

d. Transistor

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor 2SC1162 bertipe NPN. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff (saklar tertutup).

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.

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.

Datasheet transistor

Rumus Transistor :

e. 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

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

- Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)

- Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

f. Lampu

Lampu Listrik adalah suatu perangkat yang dapat menghasilkan cahaya saat dialiri arus listrik. Arus listrik yang dimaksud ini dapat berasal tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik terpusat (Centrally Generated Electric Power) seperti PLN dan Genset ataupun tenaga listrik yang dihasilkan oleh Baterai dan Aki.

Jenis Jenis Lampu Listrik

1. Lampu Pijar (Incandescent Lamp)

Lampu Pijar atau disebut juga Incandescent Lamp adalah jenis lampu listrik yang menghasilkan cahaya dengan cara memanaskan Kawat Filamen di dalam bola kaca yang diisi dengan gas tertentu seperti nitrogen, argon, kripton atau hidrogen. Kita dapat menemukan Lampu Pijar dalam berbagai pilihan Tegangan listrik yaitu Tegangan listrik yang berkisar dari 1,5V hingga 300V.

Lampu Pijar yang dapat bekerja pada Arus DC maupun Arus AC ini banyak digunakan di Lampu Penerang Jalan, Lampu Rumah dan Kantor, Lampu Mobil, Lampu Flash dan juga Lampu Dekorasi. Pada umumnya Lampu Pijar hanya dapat bertahan sekitar 1000 jam dan memerlukan Energi listrik yang lebih banyak dibandingkan dengan jenis-jenis lampu lainnya.

2. Lampu Lucutan Gas (Gas discharge Lamp)

Lampu lucutan gas menghasilkan cahaya dengan mengirimkan lucutan elektris melalui gas yang terionisasi, misalnya pada plasma. Sifat lucutan gas sangat tergantung pada frekuensi atau modulasi arus listriknya. Biasanya, lampu lampu ini menggunakan gas mulia (argon, neon, kripton, dan xenon) atau campuran dari gas-gas tersebut. Sebagian besar lampu-lampu ini juga mengandung bahan-bahan tambahan, seperti merkuri, natrium, dan/atau halida logam.

3. Lampu LED (Light Emitting Diode)

Lampu 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.

4. Percobaan [Kembali] [Kembali]

4.1 Prosedur Percobaan [Kembali]

1. Buka aplikasi proteus

2. Pilih komponen yang dibutuhkan, komponen dan alat yang dibutuhkan yaitu resistor, lampu, voltmeter, led, sensor ldr, vsine, relay, ground, potensiometer dan lain-lain.

3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan

4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

5. Jalankan simulasi rangkaian

4.2 Rangkaian Simulasi [Kembali]

a. Rangkaian

b.Prinsip Kerja

Saat siang hari, arus mengalir dari sumber 12V ke LDR. Ketika LDR dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang tinggi (saing hari ),maka nilai resistansinya akan menurun sehingga mengakibatkan ada arus yang mengalir melewati LDR. Arus akan mengalir ke R1 kemudian akan di teruskan ke ground dan arus juga akan mengalir ke non-inverting pada IC LMM 324. Pada IC LM 324 terjadi pembandingan antara Vin dengan Vref, dimana Vin lebih besar dari Vref karena pada Vin tidak ada resistor yang menghalangi arus yang mengalir ke non- inverting IC LMM324 sedangkan pada Vref ada potensiomter yang besarnya bisa di ubah-ubah. Hal ini mengakibatkan Vout sama dengan +Vsat, kemudian arus akan mengalir ke R3 kemudian ke basis di Q1. Karena ada arus yg mengalir di basis Q1 sebagai pemicunya yang mengakibatkan transistor Q1 aktif,dimana arus akan mengalir dari kolektor ke emitor. Akktifnya Q1 mengakibatkan relay menjadi ON. Aktifnya relay megakibatkan lampu menjadi OFF karena rangkaian nya terputus dari sumber tegangan.

Saat malam hari, LDR tidak mendapatkan cahaya (malam) maka nilai resistanya akan tinggi sehingga mengakibatkan tidak ada arus yang melewati LDR ( Vin = 0 ). Hal ini mengakibtkan Vin lebih kecil dari Vref. Ktika Vref besar dari Vin maka Vout sama dengan -Vsat. Kondisi ini tidak cukup untuk mengaktifkan transistor sehingga relay juga pada kondisi OFF. Relay pada kondisi OFF mengakibatkan lampu dalam kondisi ON karena terhubung dengan sumber tegangan.

Electrical Engginering

LAMPU TERAS OTOMATIS MENGGUNAKAN 2 SENSOR LDR

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Laporkan Penyalahgunaan