Tugas Besar

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1.Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5.Download 

 1.Tujuan[kembali]

Mempelajari rangkaian aplikasi mux -demux, counter, encoder dan decoder

Mempelajari prinsip kerja aplikasi kontrol pabrik sarden menggunakan infrared sensor, loadcell sensor, pir sensor, touch sensor, magnetic reed switch sensor, dan LM35.

Mempelajari simulasi rangkaian  aplikasi kontrol pabrik sarden menggunakan infrared sensor, loadcell sensor, pir sensor, touch sensor, magnetic reed switch sensor, dan LM35 sensor.

 2. Alat dan Bahan[kembali]

A. Alat

1. Voltmeter

        

 2. Baterai

     Spesifikasi

3. POWER SUPPLY

B. Bahan

1. Resistor

            Datasheet resistor

    

2. Transistor NPN

Spesifikasi

3. Relay

Spesifikasi tipe relay: 5VDC-SL-C
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
Jumlah pin: 5

4. Dioda

5. LED

                         

 

6. OP-AMP

7. Motor DC

                Spesifikasi Motor DC

                                                        

 8.  Switch 

9 Segment Anoda

 Spesifikasi

• Available in two modes Common Cathode (CC) and Common Anode (CA)
• Available in many different sizes like 9.14mm,14.20mm,20.40mm,38.10mm,57.0mm and 100mm (Commonly used/available size is 14.20mm)
• Available colours: White, Blue, Red, Yellow and Green (Res is commonly used)
• Low current operation
• Better, brighter and larger display than conventional LCD displays.
• Current consumption : 30mA / segment
• Peak current : 70mA

10. Decoder (IC 74LS47)

 Spesifikasi

• has a broader Voltage range
• A variety of operating conditions
• internal pull-ups ensure you don't need external resistors
• Four input lines and seven output lines
• input clamp diode hence no need for high-speed termination
• comes with open collector output 

11.  POT- HG

Spesifikasi

• Type: Rotary a.k.a Radio POT
• Available in different resistance values like 500Ω, 1K, 2K, 5K, 10K, 22K, 47K, 50K, 100K, 220K, 470K, 500K, 1 M. 
• Power Rating: 0.3W
• Maximum Input Voltage: 200Vdc
• Rotational Life: 2000K cycles

12. Touch Sensor

 

      Spesifikasi dari Touch Sensor:

        ·         Tegangan kerja: DC 3.3-5V

        ·         Sensitivitas yang Dapat Disesuaikan

        ·         Dimensi: 32 x 17 mm

        ·         Indikasi keluaran sinyal

        ·         Output sinyal saluran tunggal

        ·         Dengan lubang baut penahan, pemasangan yang mudah

        ·         Mengeluarkan level rendah dan sinyal menyala ketika ada suara

        ·         Output berupa digital switching output (0 dan 1 high dan low)

13. Infrared Sensor

Spesifikasi :

• Tegangan kerja 3-5 V DC
• Konsumsi arus pada 3,3V = 23 mA dan pada 5V = 43mA
• Ukuran board 3.2 x 1,4cm
• Lubang sekrup 3mm

 

14. PIR Sensor

 

 

Spesifikasi :

• Vsuplai : DC 3.3V-5V.
• Arus : 15mA.
• Sensor : SW-420 Normally Closed.
• Output : digital.
• Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm.
• Berat : 10 gr.

 15. Loadcell ( Strain Gauge )

16. Sensor Suhu LM35

Spesifikasi teknis:

-Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.

-Lineritas +10 mV/ º C.

-Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.

-Range +2 º C – 150 º C.

-Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.

-Arus yang mengalir kurang dari 60 μA. 

17. Magnetic Reed Switch Sensor 

• Operating Voltage: 3.3V to 5V DC
• Output format: Digital switching output ( 0 and 1 )
• LEDs indicating output and power
• PCB Size: 32mm x 14mm
• LM393 based design
• Easy to use with Microcontrollers or even with normal Digital/Analog IC

-IC 7476

 3. Dasar Teori[kembali]

Resistor

Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Namun tidak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang memiliki resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat. Contoh lain penggunaan kawat nikrom dapat dilihat pada elemen pemanas setrika. Jika elemen pemanas tersebut dibuka, maka terdapat seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan kawat nikrom.

Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.

Resistor berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Jika ditinjau secara mikroskopik, unsur-unsur penyusun resistor memiliki sedikit sekali elektron bebas. Akibatnya pergerakan elektronya menjadi sangat lambat. Sehingga arus yang terukur pada multimeter akan menunjukan angka yang lebih rendah jika dibandingkan rangkaian listrik tanpa resistor.

Namun meskipun misalnya kita menyusun rangkaian listrik tanpa resistor, bukan berarti tidak ada hambatan listrik didalamnya. Karena setiap konduktor pasti memiliki nilai hambatan, meskipun relatif kecil. Namun dalam perhitungan matematis, biasanya kita abaikan nilai hambatan pada konduktor tersebut, dan kita anggap konduktor dalam kondisi ideal. Itu berarti besar resistansi konduktor adalah nol.

Simbol dari resistor merupakan sebagai berikut :

Cara Menghitung Nilai Resistor

Berdasarkan bentuknya dan proses pemasangannya pada PCB, Resistor terdiri 2 bentuk yaitu bentuk Komponen Axial/Radial dan Komponen Chip. Untuk bentuk Komponen Axial/Radial, nilai resistor diwakili oleh kode warna sehingga kita harus mengetahui cara membaca dan mengetahui nilai-nilai yang terkandung dalam warna tersebut sedangkan untuk komponen chip, nilainya diwakili oleh Kode tertentu sehingga lebih mudah dalam membacanya.

 - Berdasarkan Kode Warna

Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. 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.

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :

4 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 10⁵ = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 5 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10ⁿ)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 10⁵ = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

 

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi
Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi

Cara menghitung Toleransi :
2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =
2200 – 5% = 2.090
2200 + 5% = 2.310
ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm

Untuk mempermudah menghafalkan warna di Resistor, kami memakai singkatan seperti berikut :

HI CO ME O KU JAU BI UNG A PU
(HItam, COklat, MErah, Orange, KUning. HiJAU, BIru, UNGu, Abu-abu, PUtih)

  - Berdasarkan Kode Angka

Membaca nilai Resistor yang berbentuk komponen Chip lebih mudah dari Komponen Axial, karena tidak menggunakan kode warna sebagai pengganti nilainya. Kode yang digunakan oleh Resistor yang berbentuk Komponen Chip menggunakan Kode Angka langsung jadi sangat mudah dibaca atau disebut dengan Body Code Resistor (Kode Tubuh Resistor)

Contoh :

Kode Angka yang tertulis di badan Komponen Chip Resistor adalah 4 7 3;

Contoh cara pembacaan dan cara menghitung nilai resistor berdasarkan kode angka adalah sebagai berikut :

Masukkan Angka ke-1 langsung = 4
Masukkan Angka ke-2 langsung = 7
Masukkan Jumlah nol dari Angka ke 3 = 000 (3 nol) atau kalikan dengan 10³
Maka nilainya adalah 47.000 Ohm atau 47 kilo Ohm (47 kOhm)

 

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

222 → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm

103 → 10 * 10³ = 10.000 Ohm atau 10 Kilo Ohm

334 → 33 * 10⁴ = 330.000 Ohm atau 330 Kilo Ohm

 

Ada juga yang memakai kode angka seperti dibawah ini :
(Tulisan R menandakan letaknya koma decimal)
4R7 = 4,7 Ohm
0R22 = 0,22 Ohm

Keterangan :

Ohm = Ω
Kilo Ohm = KΩ
Mega Ohm = MΩ
1.000 Ohm = 1 kilo Ohm (1 KΩ )
1.000.000 Ohm = 1 Mega Ohm (1 MΩ)
1.000 kilo Ohm = 1 Mega Ohm (1 MΩ)

 

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 :

 

Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan

Ground

Ground atau pertanahan adalah bagian dari Peralatan Listrik rumah. Namun kebanyakan dari masyatrakat Indonesia sudah terbiasa menyebut pertanahan atau gruonding ini dengan kata arde.
Ground atau arde pada instalasi listrik berguna sebagai pencegah terjadinya kontak antara makhluk hidup dengan tegangan listrik yang terekspos akibat terjadi kegagalan isolasi. Ground dalam rumah Anda terpasang dengan dua macam, yaitu untuk instalasi listrik rumah dan instalasi penangkal petir.Grounding Memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :

 

•   Power Supply

 

    Power supply atau pencatu daya adalah sebuah alat elektronik yang berfungsi memberikan tegangan dan arus listrik pada komponen-komponen lainnya. Pada dasarnya power supply membutuhkan sumber listrik yang kemudian diubah menjadi sumber daya yang dibutuhkan oleh berbagai perangkat elektronik lainnya. Arus listrik yang disalurkan oleh power supply ini adalah jenis arus bolak-balik (AC). Namun karena kelebihan dari power supply ini, maka alat ini juga dapat mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Power supply memiliki simbol sebagai berikut :

• Transistor NPN

 Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini:

Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:

V = (Vbat - Vled)

Rled = V / Ile

I_B = (V_BB - V_BE) / R_B

 

                                                                V_CE = V_CC - I_CR_C 

                                                                        P_D = V_CE.I_C

 

Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 Karakteristik Output

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.

Emitter-Stabilized Bias adalah rangkaian Fixed bias yang ditambahkan tahanan RE seperti gambar 12.

  

 

Gambar 12 Rangkaian Emitter-Stabilized Bias

sehingga tahanan RE kalau dilihat dari input untuk mencari arus IB adalah sebesar (β+1)RE.

 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.

Decoder

 

Decoder adalah suatu perangkat yang dapat mengubah suatu sistem bilangan biner yang terdapat pada bagian input, menjadi sistem bilangan yang lain pada outputnya seperti gambar 1. Berdasarkan simbol gambar 1 bisa juga diartikan bahwa decoder adalah salah satu kombinasi output akan aktif apabila salah satu kombinasi inputnya aktif. Gambar 2 menunjukkan decoder biner ke decimal(0 ÷ 7). 

 

Gambar 1 Simbol Decoder

Gambar 1 Decoder biner ke decimal(0 ÷ 7) (a) simbol, (b) rangkaian ekivalennya dan (c) tabel kebenaran

-IC 7476

Pencacah biner atau Counter ( rangkaian logika sekuensial yang di bentuk dari flip-flop ) dapat diartikan menghitung, hampir semua sistem logika menerapkan pencacah. Komputer digit menerapkan pencacah guna mengemudikan urutan dan pelaksanaan langkah – langkah dalam program. Fungsi dasar pencacah adalah untuk “mengingat” berapa banyak pulsa detak yang telah dimasukkan kepada masukkan; sehingga pengertian paling dasar pencacah adalah system memori. 

Terdapat 2 jenis pencacah (counter), yaitu : 

1.  Pencacah sinkron (synchronous counters), ( yang beroperasi serentak dengan pulsa clock )yang kadang – kadang disebut juga pencacah deret (series counters), atau pencacah jajar.

2.   Pencacah tak sinkron (asynchronuous counters) ( yg beroperasi tidak serentak dengan pulsa clock )atau pencacah kerut (ripple counters).

Pencacah juga memiliki karakteristik yang penting, yaitu :

1.  Sampai berapa banyak ia dapat mencacah (modulo pencacah);

2.  Mencacah maju, ataukah mencacah mundur;

3.  Kerjanya sinkron atau tak sinkron;

Beberapa kegunaan pencacah :

1.  Menghitung banyaknya detak pulsa dalam satu periode waktu 

2.  Membagi frekuensi 

3.  Pengurutan alamat 

4.  Beberapa rangkaian aritmatika  

Pencacah Tak Sinkron 

Pencacah tak sinkron (ripple trough counter/special counter). Dinamakan jga serial counter karena output yang dihasilkan masing – masing flip flop yang digunakan akan berubah kondisi dari 0 ke 1, atau sebaliknya dengan secara berurutan . Hal ini disebabkan karena hanya flip – flop yang paling ujung saja yang dikendalikan oleh sinyal clock, sedangkan clock untuk flip – flop yang lainnya diambil dari masing – masing flip flop sebelumnya.  

 

Adapun jenis – jenis pencacah tak sinkron adalah :  

I. Pencacah maju tak sinkron ( up counter)

Dasar dari rangkaian pencacah ini adalah T-Flip flop

                                   QA                           QB                          QC                    QD

Gambar : Pencacah maju tak sinkron

Dari gambar dapat terlihat bahwa flip flop yang pertama adalah flip flop yang dikendalikan oleh sinyal clock. Umpamakan itu adalah rangkaian flip flop A, maka outpunya adalah QA yang akan menjadi sinyal clock untuk B, begitu seterusnya sehingga output C (Qc) yang akan menjadi sinyal clock D yang akan menghasilkan output Qd.

DIAGRAM FOR IC 7476

Rangkaian ic 7476

LOGIC DIAGRAM FOR 4 BIT RIPPLE COUNTER

- Sensor Strain Gauge (LoadCell)

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 ± 1µm/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 “Ω” [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 -30ºC ~ +80ºC. Untuk jenis high-temperature strain gauge, dapat mencapai +180ºC

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 (εt). 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 ±2µε/ºC. Pada jenis strain gauge temperature tinggi diatas suhu 160 ºC, nilainya mencapai ±5µε/ºC. 

Kurva hubungan antara nilai thermal output terhadap suhu

Gambar 8. Thermal output fungsi dari temperatur

Selain regangan, suhu temperature juga mempengaruhi nilai faktor gauge. 

Kurva hubungan antara perubahan faktor gauge terhadap perbedaan temperatur.

Gambar 9. Faktor Gauge (K) fungsi dari temperatur

Grafik Respon Loadcell Sensor

- Pir Sensor

• Sensor PIR

PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia

Diagram sebsor PIR:

PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.

Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yangterbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

Grafik respon sensor PIR terhadap suhu :

Grafik respon sensor PIR terhadap arah, jarak, dan kecepatan :

Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.

-Sensor Touch (Sentuh)

(Gambar 17. Touch sensor)

    Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

    

JENIS-JENIS SENSOR SENTUH

Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.

(Gambar 18. jenis touch sensor)

Sensor Kapasitif

    Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.

    Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.

    Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.

Sensor Resistif

    Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.

    Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).

    Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.

        Dalam keadaan IDLE output yang dihasilkan adalah LOW (konsumsi daya sangat kecil) sedangkan saat ada jari yang menyentuh modul ini output yang dihasilkan adalah HIGH. Jika tidak ada aktifitas lebih dari 12 detik maka modul otomatis akan kembali ke mode IDLE (hemat daya).

        Modul dapat dipasang di belakang permukaan plastik, kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu, jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.

Ketika jari menyentuh bagian sensor, modul menghasilkan sinyal high.

a. Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V): 8mA

b. Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V): 4mA

c. Waktu respon (low power mode): max 220ms

1. Dalam keadaan normal, modul menghasilkan sinyal low (hemat daya).

d. Waktu respon (touch mode): max 60ms Cara kerja:

4. Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan

3. Jika tidak disentuh lagi selama 12 detik kembali ke mode hemat energi.

Kelebihan: - Konsumsi daya yang rendah

- Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional

- Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V D

Rumus Tegangan sentuh maksimal  

𝐸𝑆 = 𝐼𝑘( 𝑅𝑘 + 1.5 𝜌𝑠)

Ket:    𝐼𝑘 = Arus fibrilasi

          𝑅𝑘 = Nilai tahanan pada badan manusia 

          𝜌𝑠 = Tahanan Jenis tanah 

Grafik respon Sensor Touch :

 Infrared Sensor

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.

Grafik respon:

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 Suhu 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 ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

 

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan. Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor. 

-Sensor Magnetic Reed Switch

Sensor magnet adalah sensor yang mudah terpengaruh dan peka terhadap medan magnet kemudian memberikan perubahan kondisi output. Prinsip kerja Sensor magnet yaitu akan aktif ketika konduktor mempengaruhi medan magnet, sehingga magnet tersebut tertolak atau tertarik sesuai dengan pengaruh konduktor yang diberikan.

Prinsip Sensor Magnet :

Sensor Magnet adalah berdasarkan Hukum Faraday dimana apabila sebuah penghantar memotong suatu medan magnet maka pada kedua ujung penghantar tersebut akan menimbulkan Gaya Gerak Listrik (GGL)) atau Electromagnetic Force (Emf). Besaran Emf tersebut  adalah tergantung kepada kuat medan magnet dan kecepatan pemotongan. Apabila Sensor tersebut menerima getaran maka batang magnet tersebut akan ikut bergetar dan medan magnet tersebut akan terpotong-potong oleh gulungan kawat sehingga kedua ujung gulungan kawat tersebut akan menimbulkan tegangan.

 

Sensor Magnet adalah Alat yang akan terpengaruh Medan Magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran, seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet disekitarnya.

Reed switch adalah saklar listrik dioperasikan oleh medan magnet switch terdiri dari dua kawat feromagnetik nikel-besi dan pisau kontak berbentuk khusus (buluh) diposisikan dalam kapsul kaca tertutup rapat dengan celah dan dalam pelindung.

 

 

 

Reed switch dapat dioperasikan dengan menggunakan medan magnet yang dihasilkan oleh salah satu magnet permanen arus pembawa coil.

Reed Switch adalah sensor yang berfungsi juga sebagai saklar yang aktif atau terhubung apabila di area jangkauan nya terdapat medan magnet.

Spesifikasi:       

              Konfigurasi pin:

                        1. VCC = 3.3V-5V

                        2. Gnd

                        3. Digital Output

              Grafik Respon: 

 4. Percobaan[kembali]

A. Prosedur Percobaan 

 -Siapkan seluruh alat dan bahan yang akan digunakan di Proteus

- Rangkailah semua alat dan bahan pada proteus

- Atur nilai variable (tengang, arus, dll)

- Lalu tekan tombol jalankan 

- Simulasikan semua sensor yang ada

- Revisi lagi apakah ada yang kurang dari rangkaian

- Lakukan simulasi kembali

B. Gambar Rangkaian 

 C. Prinsip Kerja

Sistem ini terjadi di ruang distribusi pada pabrik sarden menggunakan mesin yakni conveyor. Yang mana prosesnya berlangsung setelah sarden dikemas dalam kaleng dan dimasukkan ke kardus. Setiap kardus berisi 20 kaleng dengan berat produk masing-masing kaleng sebesar 500 gram.

Sensor Infrared (IR)

Sensor ini berfungsi dalam mendeteksi keberadaan produk untuk diteruskan ke proses packing dan distribusi selanjutnya. Sensor ini diletakkan pada bagian depan gerbang treadmill. Saat sensor ini berlogika 1 maka terdapat objek yang dideteksi/ diletakkan diatas tredmill. Output dari vcc yang keluar dari sensor berlogika 1 akan diteruskan menjadi input pada pin Y2 multiplexer IC 4052 dengan masukan 1 dan keluaran 1 pada pin Y. Selanjutnya pada demultiplexer output mux tadi akan menjadi inputan pada pin Y dan dikeluarkan pada output Y2 dengan logika yang sama yakni 1. Tegangan ini akan diteruskan menjadi masukan pin A1 IC 7482. 

Sensor  LoadCell

Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi apakah produk overload atau tidak. Jika berat 1 dus produk <=10 Kg maka dikategorikan tidak overload. Posisinya berada di bagian alas dekat gerbang treadmill. Output dari sensor terkurus sebesar 2,38 mV akan menjadi input dari rangkaian non inverting amplifier. Yang mana pada op-amp terjadi pergeseran tegangan (gain) dengan rumus A=1+(Rf/Rin) maka Vout=(R22/R21+1) vin menghasilkan tegangan sebesar 1,53 V. Selanjutnya output dari op amp non inverting amplifier menjadi inputan detektor inverting. Terukur vref pada rangkaian detektor inverting sebesar 1,6 V. Nilai output dari detektor akan berlogika 1  ketika vin<= dari vref. Sehingga pada kondisi ini terjadi V+ saturasi dengan Vout sebesar 8,02V nilai ini mendekati nilai default sebesar 9V. Selanjutnya output dari detektor diinputkan ke gerbang logika not sehingga menjadi logika 0 yang akan diinputkan pada pin B1 IC 7482. Yang mana sensor loadcell dan sensor infrared berhubungan satu sama lain. Pada IC ini dengan kondisi C0=0 A1=1 A2=0 B1=0 B2=0 maka keluaran pada S1=1 terdeteksi tegangan positif dengan tegangan di kaki VBE terukur sebesar 1,92V yang mampu untuk mengaktifkan transistor  Q2.  Dengan aktifnya transistor Q2 maka arus akan mengalir dari power suply melewati gerbang relay terus ke collector terus ke emitter dan ke ground. Dengan mengalirnya arus pada relay maka switch relay akan bergerak ke kiri sehingga ada suply 12v dari batterai mengalir ke motor sehingga motor dalam keadaan aktif. Motor hidup menandakan sistem berjalan dengan menyalakan treadmill sehingga barang masuk ke tempat perhitungan barang secara otomatis. 

Sensor PIR

Sensor ini diletakkan sebelum pintu masuk barang. Apabila barang telah melewati sensor infrared yang berfungsi untuk menjalankan Treadmil barang dan masuk kedalam tempat penghitung barang maka akan dideteksi oleh sensor PIR. Danmelewati pintu masuk maka 7- segment akan melakukan Counter Up untuk menghitung jumlah masuknya barang tersebut. Selanjutnya, Ketika sudah mencapai angka 9,maka digunakan sensor Touch untuk bisa mereset angka pada 7-segment menjadi nol dan diulang dari angka 1 kembali.

Rangkaian counter Asyncronous yaitu rangkaian counter yang sinyal clock nya hanya terhubung ke satu inputan saja dan sinyal clock selanjutnya bergantung pada output flip flop sebelumnya. Dan selanjutnya rangkaian yang terhubung dengan rangkaian Decoder yang berfungsi mengubah nilai biner menjadi desimal yang akan ditampilkan pada 7-Segment.

Sensor Touch

Kemudian, sensor touch digunakan untuk mereset display 7-segment ketika sensor mendeteksi sentuhan tangan operator maka dihasilkan tegangan dan arus dapat mengalir melewati resistor R5 sebesar 10 kilo ohm dan diteruskan ke percabangan gerbang not menuju decoder-1, serta sebagai inputan pin A decoder-2. Tegangan berlogika 1 tadi akan dinotkan menjadi 0 dan diteruskan hingga menjadi masukan pin reset dari setiap flip-flop. Sehingga output Q pada setiap flip-flop berlogika 0. Pada kondisi ini tampilan 7-segment pertama akan direset menjadi 0 dan tampilan pada 7-segment kedua adalah desimal 1. Karena inout pin A=H B=0 C=0 D=0. Bilangan ini di baca dari D(MSB) ke A(LSB) maka dihasilkan desimal 1. 

Sensor Suhu LM35

Sarden kaleng harus disimpan pada suhu di bawah 21 derajat celcius. 

Sensor ini diletakkan pada dinding pabrik yang berfungsi untuk mendeteksi suhu di dalam ruang distribusi. Apabila sensor LM35 mendeteksi suhu >=21 celcius misalnya 21 celcius maka outputnya pendingin akan on. Tegangan dari sensor LM35 terukur sebesar 0,21 Volt masuk ke non inverting amplifier. Terjadi penguatan sebesar 10x sehingga dihasilkan output 2,11 V. Kemudian tegangan 2,12 volt sebagai vinput dari LM741 menghasilkan tegangan referensi dari LM741 adalah sebesar 2,05 dibanding dengan Vinput 2,12 maka Vin>Vref kondisi ini menyebabkan terjadi V+ saturasi dengan Vout=3,77. Masuk  melewati resistor R15 menghasilkan tegangan 0,78 volt di VBE tegangan ini cukup untuk menghidupkan transistor Q2. Transistor aktif maka mengalir arus dari power supply ke gerbang  relay diteruskan ke kolejtro, emitor, dan ke gorund. Karena mengalir arus pada relay maka switch akan berpindah ke kiri yang menyebabkan tegangan 6V dari baterai mengalir ke motor yang menandakan bahwa pendingin aktif. 

Namun apabila sensor LM35 mendeteksi suhu <21  misalnya di angka 20 maka tegangan sebesar 5v masuk ke sensor jarak kemudian menghasilkan output sebesar 0,2 volt kemudian menjadi input bagi OP-AMP non inverting sehingga terjadi penguatan sebesar 10x sehingga menghasilkan tegangan output sebesar 2,02volt yang mana menjadi Vin di detektor non inverting dengan Vreferensinya adalah 2,05volt sehingga menghasilkan output sebesar -3,66volt yakni V- saturasi. Kemudian lewat ke R7 terukur tegangan kaki VBE sebesar 0,64 yang tidak cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga transistor Off karena tegangan di VBE tidak cukup, maka relay akan tetap berada dikanan sehingga motor penggerak pendingin  akan off.

Sensor Magnetic Reed Switch

Sensor ini berfungsi untuk mengontrol gripper/pencapit dengan mendeteksi magnet. Setiap kardus produk saat melewati pintu keluar setelah dipacking akan disertai dengan magnet kecil di sisi kanan dan kiri kardus. Saat sensor ini mendeteksi adanya magnet yakni dengan berlogika 1. Maka ini merupakan instruksi agar gripper/pencapit menutup dan menangkap produk/kardus sarden. Lalu barang tersebut akan dipindahkan secara perlahan ke trolli untuk nantinya didistribusikan. Output dari sensor dengan tegangan berlogika 1 akan diteruskan ke gerbang not sehingga menjadi logika 0. Kaki S dan R flip flop tidak aktif karena berlogika 1. Sedangkan kaki J=1 dan K=0. Dalam kondisi ini kaki K aktif sehingga keluaran Q=1 dan Q=0. Karena tegangan hanya mengalir ke LED blue, maka hanya 1 LED yang menyala.

Namun saat sensor ini tidak mendeteksi adanya medan magnet/ saat posisi barang belum mendekat gripper maka sensor ini akan berlogika 0sehingga keluaran 0 akan notkan menjadi 1 dan menjadi input pada kaki reset. Karena kaki set dan reset dalam kondisi tidak aktif, maka keluaran flip-flop akan dipengaruihi oleh clock yakni dalam kondisi toggle. Kedua LED akan hidup secara bergantian. Ini menjadi intruksi bagi gripper/pencapit untuk membuka dan melepas barang ke trolli. 

A. Video rangkaian

 5.Download[kembali]

html

Video Simulasi

Download file rangkaian

Download Datasheet Resistor

Download Datasheet Transistor 2n222 

Download Datasheet OPAMP

Download Datasheet Relay 

Download Datasheet Diode

Download Datasheet IR Sensor

Download datasheet PIR Sensor

Download Datasheet Touch Sensor

Download Datasheet Loadcell Sensor   

Download Datasheet LM35 Sensor

Download Datasheet Magnetic Reed Switch Sensor

Download LIBRARY PIR Sensor

Download LIBRARY Touch Sensor

Download LIBRARY IR Sensor

Downlaod LIBRARY Magnetic Reed Switch