.
Sistem Pengontrolan Pintu Garasi Mobil Otomatis dengan Menggunakan Sensor Infrared dan PIR
1. Tujuan
- Membuat sistem pintu garasi mobil otomatis menggunakan Sensor Infrared dan PIR
- Untuk dapat membuat rangkaian aplikasi gabungan sensor Infrared dan PIR
- Untuk mengetahui prinsip kerja gabungan sensor Infrared
- Untuk mengetahui prinsip kerja gabungan sensor PIR
2. Alat dan Bahan
Baterai
adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.
Resistor
Digunakan untuk menghambat arus agar tidak terlalu besar.
Alternator/ Vsine
adalah peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik.
Relay
adalah sebuah komponen elektronika yang berupa saklar atau swich.
Diode
sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika.
Motor AC
adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan tegangan AC (Alternating Current).
Transformator
yaitu sebuah alat yang memindahkan tenaga listrik antar 2 buah rangkaian atau lebih melalui induksi elektromagnetik.
LED
Sebagai indikator (Penanda Motor Hidup)
Sensor Infrared
adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah.
Sensor PIR (Passive Infra Red)
merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object.
Ground
Berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.
3. Dasar Teori
1) Photodioda
Photodioda adalah salah satu jenis detektor cahaya, yang digunakan untuk mengubah cahaya menjadi arus atau tegangan berdasarkan mode operasi perangkat. Ini terdiri dari filter optik, lensa built-in dan juga area permukaan. Photodioda ini memiliki waktu respons yang lambat ketika luas permukaan Photodioda meningkat.
Prinsip kerja dari Photodioda adalah, ketika foton energi yang banyak menyerang dioda, itu membuat beberapa lubang (holes) dan elektron. Mekanisme ini juga disebut sebagai efek fotolistrik dalam. Jika penyerapan muncul di persimpangan daerah penipisan, maka pembawa dihapus dari persimpangan oleh medan listrik inbuilt dari daerah penipisan.
Oleh karena itu, holes di wilayah itu bergerak ke arah anoda, dan elektron bergerak ke arah katoda, dan arus foto akan dihasilkan. Seluruh arus melalui dioda adalah jumlah dari tidak adanya cahaya dan arus listrik. Jadi arus yang tidak ada harus dikurangi untuk memaksimalkan sensitivitas perangkat.
Karakteristik V-I Photodioda
Sebuah Photodioda terus beroperasi dalam mode bias terbalik. Karakteristik Photodioda ditunjukkan dengan jelas pada gambar tersebut, bahwa arus fotonya hampir tidak bergantung pada tegangan bias balik yang diterapkan.
Untuk pencahayaan nol, arus foto hampir nol tidak termasuk untuk arus gelap kecil. Ini adalah urutan dari ampere nano. Saat daya optik naik, arus foto juga naik secara linear. Maksimum arus kas foto tidak lengkap oleh disipasi daya photodioda.
2) Button
Button merupakan salah satu jenis dari switch atau saklar. Saklar pada dasarnya merupakan perangkat mekanik yang terdiri dari dua atau lebih terminal yang terhubung secara internal ke bilah atau kontak logam yang dapat dibuka dan ditutup oleh penggunanya.
Aliran listrik akan mengalir apabila suatu kontak dihubungkan dengan kontak lainnya. Sebaliknya, aliran listrik akan terputus apabila hubungan tersebut dibuka atau dipisahkan. Selain itu saklar sering juga difungsikan sebagai pengendali untuk mengaktifkan fitur-fitur tertentu pada suatu rangkaian listrik.
Contohnya seperti pengatur tegangan pada pencatu daya, Sebagai pengatur Volume di Ponsel ataupun sebagai pengatur.
3) Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Resistor bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya.
Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai teminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V = I.R). Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Cicin warna yang terdapat pada resistor terdiri dari 4 ring 5 dan 6 ring warna. Dari cicin warna yang terdapat dari suatu resistor tersebut memiliki arti dan nilai dimana nilai resistansi resistor dengan kode warna yaitu :
1. Resistor 4 gelang warna
Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4 menunjukan nilai toleransi resistor.
2. Resistor 5 gelang warna
Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5 menunjukan nilai toleransi resistor.
3. Resistor 6 gelang warna
Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6 menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang diijinkan untuk resistor tersebut.
Toleransi resistor merupakan perubahan nilai resistansi dari nilai yang tercantum pada badan resistor yang masih diperbolehkan dan dinyatakan resistor dalam kondisi baik. Toleransi resistor merupakan salah satu perubahan karakteristik resistor yang terjadi akibat operasional resistor tersebut. Nilai toleransi resistor ini ada beberapa macam yaitu resistor dengan toleransi kerusakan 1% (resistor 1%), resistor dengan toleransi kesalahan 2% (resistor2%), resistor dengan toleransi kesalahan 5% (resistor 5%) dan resistor dengan toleransi 10% (resistor 10%).
4) Transistor
Transistor adalah sebuah komponen elektronika yang digunakan untuk penguat, sebagai sirkuit pemutus, sebagai penyambung, sebagai stabilitas tegangan, modulasi sinyal dan lain-lain. Fungsi transistor juga sebagai kran listrik yang dimana berdasarkan tegangan inputnya, memungkinkan pengalihat listrik yang akurat yang berasal dari sumber listrik.
• Transistor npn
Pada transistor npn, pergerakan pembawa Arus Negatif (Elektron) melalui wilayah Basis yang merupakan aksi transistor, karena elektron menyediakan hubungan antara sirkuit Collector dan Emitter. Hubungan antara rangkaian Input dan Output, Fitur aksi transistor karena transistor yang memperkuat properti berasal dari kontrol konsekuen yang diberikan oleh Base pada Collector ke Emitter.
Arus transistor dalam transistor NPN bipolar adalah rasio dari dua arus ini (Ic/ Ib), disebut Gain Arus DC dan simbol dari HFE atau sekarang Beta (β). Nilai β hingga 200 untuk transistor standar, Rasio antara Ic dan Ib menjadi penguat ketika digunakan diwilayah aktif karena Ib menyediakan Input dan Ic Output.
Arus Gain transistor terminal Kolektor dan Emitor, Ic/Ie, disebut Alpha (α), dan merupakan fungsi dari transistor (elektron menyebar di persimpangan). Karena arus emitor adalah jumlah dari arus basis yang sangat kecil ditambah arus kolektor yang sangat besar, nilai alfa (α), dan untuk transistor sinyal daya rendah khas, nilai ini berkisar 0,950 ke 0,999.
Hubungan α dan β dalam Transistor NPN
• Transistor pnp
Transistor Positif-Negatif-Positif. Lapisan material N-Negatif diantara dua Lapisan P-Positif. Tiga terminal Basis (B), Kolektor (C) dan Emitor (E) dan menghubungkan transistor ke papan sirkuit.
Transistor PNP memiliki karakteristik sangat mirip dengan NPN Bipolar, kecuali Polaritas (Biasing) dari arah arus dan tegangan dibalik untuk salah satu dari tiga konfigurasi, Common Base, Common Emitter dan Kolektor Biasa.
Tegangan antara Base-Emitter (VBE), Negatif pada Base dan Positif pada Emitter untuk transistor PNP, Terminal Base selalu Bias Negatif terhadap Emitter. Juga Tegangan Suplai Emitor Positif sehubungan dengan Kolektor (VCE). Jadi untuk transistor PNP untuk melakukan Emitter selalu lebih Positif sehubungan dengan Basis-kolektor.
Emitter terhubung ke tegangan suplai VCC dengan Resistor Beban, RL yang membatasi arus maksimum yang mengalir melalui perangkat yang terhubung ke terminal Kolektor. Basis tegangan VB yang Bias Negatif terhadap Emitter dan terhubung ke Resistor Basis RB, untuk membatasi Arus Basis Maksimum.
Untuk menyebabkan Arus Base mengalir dalam transistor PNP, Base harus lebih Negatif daripada Emitter (Arus meninggalkan Basis) sekitar 0,7 volt (Silikon) atau 0,3 volt (Germanium). Rumus untuk menghitung Basis Resistor, Arus basis atau Arus Kolektor sama dengan Transistor NPN yang setara.
5) 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.
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. Terminal anoda adalah kaki yang lebih panjang sedangkan tterminal katoda memiliki kaki lebih pendek.
Masing-masing warna LED (Light Emitting Diode) memerlukan tegangan maju (Forward Bias) untuk dapat menyalakannya.
6) 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)
7) DC Voltmeter
Volt meter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika. Konsep yang digunakan dalam sebuah volt meter DC hampir sama dengan konsep pada ampere meter. Pada volt meter arus searah atau DC volt meter tahanan shunt atau shunt resistor dipasang seri dengan kumparan putar magnet permanen (permanent magnet moving coil) PMMC yang berfungsi sebagai pengali (multiplier).
Nilai tahanan pengali yang diperlukan untuk memperbesar batas ukur tegangan ditentukan dari gambar berikut, dimana :
V = Im (Rs + Rm)
Dengan : Im = arus defleksi dari alat ukur
Rm = tahanan dalam alat ukur
Rs = tahanan pengali
V = tegangan rangkuman maksimum dari instrumen
Gambar Rangkaian Dasar Voltmeter Arus Searah
Sensitivitas voltmeter Sensitivitas (S), adalah kebalikan dari defleksi skala penuh alat ukur yaitu:
S = 1 / Idp
Sensitivitas (S) dapat digunakan pada metode sensitivitas untuk menentukan tahanan pengali voltmeter arus searah.
R = (S x V) – Rm
Dimana :
S = sensitivitas voltmeter,ohm/volt
V = rangkuman tegangan yang ditentukan oleh posisi sakelar
Rm = tahanan-dalam alat ukur (ditambah tahanan seri)
Rs = tahanan pengali
8) Motor DC
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.
Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.
Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan kumparan motor DC ditunjukkan dalam persamaan berikut :
Gaya elektromagnetik : E = K Φ N
Torque : T = K Φ Ia
Dimana:
E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal kumparan
motor DC (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan.
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus kumparan motor DC
K = konstanta persamaan
9) Ground
Ground adalah suatu sistem instalasi listrik untuk melepaskan muatan listrik berlebih dengan cara mengalirkannya ke tanah. Ground betujuan sebagai pelindung terhadap penggunaan peralatan listri pada saat terjadi hal-hal berikut:
• Kebocoran arus listrik
• Terjadinya induksi tegangan listrik
• Isolasi yang kurang baik
• Melindungi dari listrik statis
• Melindungi dari tegangan tinggi khususnya petir
• Sebagai acuan pengukuran tegangan
4. prosedure percobaan
Sistem ini bekerja dengan menggunakan tegangan awal dari transformator yang menurunkan tegangan dari alternator sebesar 220V menjadi 24V. Kemudian arus akan mengalir ke dioda. Ketika kondisi dari Sensor Infrared yang diletakan di pintu garasi mobil mendeteksi adanya objek, maka sensor berlogika 1, Sehingga tegangan dari vcc infrared mengalir ke relay RL1 dan mengaktifkan relay tersebut. Kemudian arus akan melalui relay dan menuju motor sehingga motor pun bergerak dan secara otomatis pintu garasi mobil terbuka.
Di sisi lain, tegangan VCC infrared akan mengalirkan arus ke RL4 sehingga mengaktifkan relay tersebut dan arus akan mengalir dari baterai menuju ke LED dan LED pun hidup. Begitupun prinsip kerja PIR, ketika berlogika 1,tegangan dari vcc infrared mengalirkan arus ke relay RL1 dan mengaktifkan relay tersebut. Kemudian arus akan melalui relay dan menuju motor sehingga motor pun bergerak dan secara otomatis pintu garasi mobil terbuka. kemudian tegangan PIR akan mengalirkan arus ke RL4 sehingga mengaktifkan relay tersebut dan arus akan mengalir dari baterai menuju ke LED dan LED pun hidup.
5. Rangkaian
6. Video Simulasi
7. Link Download
Link Simulasi Proteus download
Link Video Simulasi download
Link Library sensor PIR download
Link Download Library IR download
Datasheet Sensor PIR download
Datasheet Sensor Infrared download
Tidak ada komentar:
Posting Komentar