Otomatisasi Kran Air dengan Sensor Ultrasonik
· Untuk mengetahui apa itu sensor ultrasonic dan prinsip kerjanya
· Untuk mengetahui pengaplikasian sensor ultrasonic
I. Alat
a. AC Power Supply
AC Power Supply adalah Power Supply yang mengubah suatu taraf tegangan AC ke taraf tegangan lainnya. Contohnya AC Power Supply yang menurunkan tegangan AC 220V ke 110V untuk peralatan yang membutuhkan tegangan 110VAC. Atau sebaliknya dari tegangan AC 110V ke 220V.
II. Bahan
a. Baterai
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.
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. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω).
c. Kapasitor
Capasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/ muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik atau komponen listrik yang mampu menyimpan muatan listrik yang dibentuk oleh permukaan (piringan atau kepingan) yang berhubungan yang dipisahkan oleh suatu penyekat.
d. Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).
e. IC NE555
IC Timer atau IC Pewaktu adalah jenis IC yang digunakan untuk berbagai Rangkaian Elektronika yang memerlukan fungsi Pewaktu dan multivibrator didalamnya.
Konfigurasi pin IC NE555 :
1. GND, Ground
2. TR, Trigger berfungsi sebagai pemantik atau penyulut agar pewaktuan berkerja
3. Out, Output IC555 jadi selama dalam pewaktuan maka keluaran berada pada +VCC
4. Reset, berfungsi menyela atau menghentikan interval pewaktuan jika diberi tegangan 0 volt
5. CV, Control Voltage berfungsi sebagai pembagi tegangan sebesar 2/3 VCC
6. Threshold, berfungsi untuk menentukan akhir pewaktuan ( pewaktuan berakhir jika Vthr dibawah 2/3 VCC)
7. Discharge, bisanya disambungkan ke kapasitor dan berfungsi untuk pengosongan kapasitor. Selama pembuangan kapasitor menentukan interval pewaktuan
8. V+, supply tegangan postif untuk IC555 antara 3 Volt hingga 15 Volt DC
Spesifikasi IC 555:
· Tegangan masukan / Catu daya : 4.5 ∼ 15 V
· Besaran arus untuk 5 vdc : 3 ∼ 6 mA
· Besaran arus untuk 15 vdc : 10 ∼ 15 mA
· Maksimum output Arus : 200 mA
· Daya : 600 mW
· Suhu kerja antara : 0 to 70 °C
f. Ground
Ground adalah suatu system instalasi listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah.
g. Potensiometer
Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.
h. Sensor Ultrasonik
Sensor jarak yang umum digunakan dalam penggunaan untuk mendeteksi jarak yaitu sensor ultrasonik. pengertian sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya.
Fungsi pin pada sensor ultrasonic :
1. VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.
2. Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.
3. Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.
4. GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.
a. 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. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω).
Rumus menghitung resitansi : R=V/I
Tabel warna resistor :
· Cara menentukan nilai resistor 4 gelang warna :
· Cara menentukan nilai resistor 5 gelang warna :
b. Kapasitor
Capasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/ muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik atau komponen listrik yang mampu menyimpan muatan listrik yang dibentuk oleh permukaan (piringan atau kepingan) yang berhubungan yang dipisahkan oleh suatu penyekat.
Dibawah ini adalah beberapa fungsi daripada Kapasitor dalam Rangkaian Elektronika :
· Sebagai Penyimpan arus atau tegangan listrik
· Sebagai Konduktor yang dapat melewatkan arus AC (Alternating Current)
· Sebagai Isolator yang menghambat arus DC (Direct Current)
· Sebagai Filter dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya)
· Sebagai Kopling
· Sebagai Pembangkit Frekuensi dalam Rangkaian Osilator
· Sebagai Penggeser Fasa
· Sebagai Pemilih Gelombang Frekuensi (Kapasitor Variabel yang digabungkan dengan Spul Antena dan Osilator)
Berikut ini Contoh dari Rumus Kapasitor
Penjelasan:
Q = Muatan yang satuannya
Coulumb
C = Kapasitas yang satuannya Farad
V = Tegangan yang satuannya Volt
(1 Coulumb = 6,3*1018 elektron)
Jenis-jenis kapasitor :
c. IC NE555
Pengertian Integrated Circuit atau biasa disingkat dengan IC adalah sebuah komponen elektronika aktif yang terdiri dari gabungan ratusan, ribuan bahkan hingga jutaan transistor, dioda, resistor dan kapasitor yang diintegrasikan menjadi suatu rangkaian elektronika dalam sebuah kemasan kecil. Bahan utama dalam pembuatan sebuah Integrated Circuit (IC) adalah bahan semikonduktor. Silicon merupakan bahan semikonduktor yang paling sering digunakan dalam teknologi fabrikasi Integrated Circuit (IC).
Cara Kerja:
· Bagian trigger, berfungsi memberikan triger atau perintah ke IC 555 sebagai tanda proses timer dimulai
· Bagian THReshold, biasanya diberi kapasitor dan resistor variable untuk kecepatan waktu On Off agar dapat diatur sesuai keinginan.
Fitur Penting Pada IC 555
· Beroperasi dari berbagai rentang power supply mulai dari +5Volts hingga +18 volt tegangan pasokan.
· Sumber arus beban sebesar 200 mA
· Komponen eksternal harus dipilih dengan benar sehingga interval waktu dapat dibuat menjadi beberapa menit bersama dengan frekuensi melebihi beberapa ratus kilohertz.
· Output dari timer 555 dapat menggerakkan transistor-transistor logic (TTL) karena output arusnya yang tinggi.
· IC 555 memiliki stabilitas suhu 50 ppm per derajat perubahan suhu Celcius, atau setara dengan 0,005% / °C.
· Siklus tugas timer dapat disesuaikan.
· Pemborosan daya maksimum per-paket adalah 600 mW dan input pemicu serta resetnya memiliki kompatibilitas logika.
Konsep Dasar IC 555
IC 555 menggabungkan osilator relaksasi, dua komparator, R-S flip-flop , dan kapasitor discharge.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar, dua transistor T1 dan T2 saling berpasangan. Kolektor transistor T1 menggerakkan basis transistor T2 melalui resistor Rb2. Kolektor transistor T2 menggerakkan basis transistor T1 melalui resistor Rb1.
Ketika salah satu transistor berada dalam keadaan jenuh, transistor lainnya akan berada dalam keadaan terputus atau cut-off. Jika kita menganggap transistor T1 jenuh, maka tegangan kolektor akan hampir nol.
Dengan demikian akan ada basis drive nol untuk transistor T2 dan akan masuk ke keadaan cut-off dan tegangan kolektornya mendekati +Vcc. Tegangan ini diterapkan ke basis T1 dan dengan demikian akan menjaganya tetap jenuh.
Sekarang, jika kita menganggap transistor T1 berada dalam keadaan terputus atau cut-off, maka tegangan kolektor T1 akan sama dengan + Vcc. Tegangan ini akan mendorong basis transistor T2 ke saturasi. Dengan demikian, keluaran kolektor jenuh dari transistor T2 akan hampir nol.
Nilai ini ketika diumpankan kembali ke basis transistor T1 akan membuatnya terputus. Maka, nilai saturasi dan cut-off dari salah satu transistor menentukan nilai Q tinggi dan rendah beserta komplemennya.
Dengan menambahkan lebih banyak komponen ke rangkaian, flip-flop R-S diperoleh. Flip-flop R-S adalah rangkaian yang dapat mengatur output Q ke level tinggi atau meresetnya menjadi rendah. Secara kebetulan, output Q komplementer (atau berlawanan) tersedia dari kolektor transistor lainnya.
Simbol skematis untuk flip flop S-R bisa dilihat di atas. Rangkaian akan terkunci baik dalam status Q atau kondisi pelengkapnya. Nilai input S yang tinggi akan menetapkan nilai Q menjadi tinggi. Nilai input R yang tinggi akan mengatur ulang nilai Q ke rendah, output Q tetap dalam keadaan tertentu sampai dipicu ke keadaan sebaliknya.
d. Sensor Ultrasonik HC-SR04
Sensor ini merupakan sensor ultrasonik siap pakai, satu alat yang berfungsi sebagai pengirim, penerima, dan pengontrol gelombang ultrasonik. Alat ini bisa digunakan untuk mengukur jarak benda dari 2cm - 4m dengan akurasi 3mm. Alat ini memiliki 4 pin, pin Vcc, Gnd, Trigger, dan Echo. Pin Vcc untuk listrik positif dan Gnd untuk ground-nya. Pin Trigger untuk trigger keluarnya sinyal dari sensor dan pin Echo untuk menangkap sinyal pantul dari benda.
Cara menggunakan alat ini yaitu: ketika kita memberikan tegangan positif pada pin Trigger selama 10uS, maka sensor akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan diterima pada pin Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut, maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak benda tersebut.
Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :
S = 340.t/2
dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.
Berikut adalah visualisasi dari sinyal yang dikirimkan oleh sensor HC-SR04
Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.
Jenis-jenis potensiometer
Prinsip Kerja (Cara Kerja) Potensiometer :
Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.
Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat
dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon).
f. Relay
Relay adalah komponen elektronika yang berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan menggunakan listrik. Relay disebut sebagai komponen electromechanical karena terdiri dari dua bagian utama yaitu coil atau elektromagnet dan kontak saklar atau mekanikal. Komponen relay menggunakan prinsip elektromagnetik sebagai penggerak kontak saklar, sehingga dengan menggunakan arus listrik yang kecil atau low power, dapat menghantarkan arus listrik yang memiliki tegangan lebih tinggi.
Secara garis besar terdapat dua jenis relay, yaitu
· Relay elektromekanis : Relay yang menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar.
· Relay Solid State : Relay yang menggunakan teknologi semikonduktor (optocoupler) untuk melakukan switch ON dan OFF.
Pada gambar terdapat dua rangkaian elektronik, yang dinomeri (1) dan (2). Rangkaian (1) biasa disebut rangkaian picu (triggered circuit) yang (menggunakan prinsip elektromekanik) dapat mengendalikan apakah rangkaian (2) pada posisi ON ataupun OFF. Biasanya rangkaian (1) memiliki tegangan dan arus lebih rendah (karena terhubung dengan mikrokontroler atau rangkaian lain) daripada rangkaian (2) yang biasanya terhubung dengan tegangan AC 220V (untuk menyalakan lampu taman atau lainnya)
Ketika sinyal mengalir melalui rangkaian 1 (logika 1), sinyal tersebut mengalir pada kumparan dan menghasilkan gaya elektromagnetik dan menimbulkan medan magnet yang menarik kontak dan kemudian mengaktivasi rangkaian kedua (untuk bergerak ON ataupun OFF)
Ketika daya dari rangkaian
1 menghilang (logika 0), pegas akan menarik kontak kembali ke posisi
awalnya, sehingga rangkaian (2) akan kembali off seperti semula.
g. Baterai
Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel.
Prinsip operasi
Baterai mengubah energi kimia langsung menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari sejumlah sel volta. Tiap sel terdiri dari 2 sel setengah yang terhubung seri melalui elektrolit konduktif yang berisi anion dan kation. Satu sel setengah termasuk elektrolit dan elektrode negatif, elektrode yang di mana anion berpindah; sel-setengah lainnya termasuk elektrolit dan elektrode positif di mana kation berpindah. Reaksi redoks akan mengisi ulang baterai. Kation akan tereduksi (elektron akan bertambah) di katode ketika pengisian, sedangkan anion akan teroksidasi (elektron hilang) di anode ketika pengisian. Ketika digunakan, proses ini dibalik. Elektrodanya tidak bersentuhan satu sama lain, tetapi terhubung via elektrolit. Beberapa sel menggunakan elektrolit yang berbeda untuk tiap sel setengah. Sebuah separator dapat membuat ion mengalir di antara sel-setengah dan bisa menghindari pencampuran elektrolit.
h. Ground
Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.
· Rangkai komponen seperti gambar rangkaian dibawah
· Jika sensor mendeteksi adanya objek yang mendekat, maka sensor akan bekerja dan memutar motor pompa air
· Pompa air akan bekerja dan mengalirkan air secara otomatis.
1. Gambar Rangkaian
2. Prinsip kerja
Perancangan kran air otomatis yang digunakan untuk menghemat pemakaian air dengan mengontrol pemakaian air. kran air otomatis ini menggunakan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi keberadaan object atau anggota tubuh manusia yang sedang berwudhu. Prinsip kerja alat ini adalah ketika sensor ultrasonik mendeteksi keberadaan object dengan jarak ≤ 10 cm, maka relay akan aktif dan memutar motor pompa air sehingga air akan mengalir secara otomatis. Dan ketika sensor ultrasonik tidak mendeteksi keberadaan object dengan jarak ≤ 10 cm maka relay mati dan motor juga mati.
5. Link Download
[Kembali]
Download Materi Disini
Download HTML Disini
Download Simulasi Proteus Disini
Download Video Disini
Download Datasheet Kapasitor Disini
Download Datasheet IC NE555 Disini
Download Datasheet Potensiometer Disini
Download Datasheet Relay Disini
Download Datasheet Resistor Disini
Download Datasheet Sensor Ultrasonik HC-SR04 Disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar