DAFTAR ISI

Alarm Keamanan Brankas Deangan Sensor Vibrasi SW420 Dan Sensor LDR

1. Tujuan <kembali>

Mengetahui pengertian Sensor Vibration SW420 dan Sensor LDR
Mengetahui prinsip kerja Sensor Vibration SW420 dan Sensor LDR
Mengetahui Simulasi rangkaian sensor Vibration SW420 dan Sensor dengan menggunakan aplikasi proteus

2. Alat dan Bahan <kembali>

2.1. Alat : <kembali>

1. Power supply

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.

2 . Voltmeter DC

Difungsikan guna mengukur besarnya tegangan listrik yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur.

2.2. Bahan : <kembali>

1. Resistor

Resistor merupakan komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur besarnya arus yang mengalir dalam rangkaian.

Spesifikasi Resistor yang dipakai:

a. Resistor 10k

b. Resistor 12k

c. Resistor 500 ohm

2. Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

Karakteristik dioda

3.Transistor(BC547)

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Pada rangkaian sensor ini transistor hanya digunakan sebagai saklar, dengan adanya arus di base maka transistor akan "on" sehingga akan ada arus dari kolektor ke emitor.

Spesifikasi Transistor:

1. DC Current gain(hfe) maksimal 800

2. Arus Collector kontinu(Ic) 100mA

3. Tegangan Base-Emitter(Vbe) 6V

4. Arus Base(Ib) maksimal 5mA

Data Sheet Transistor

Grafik respon

4. OP AMP

Operational Amplifier atau Op-Amp adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penguat sinyal input baik DC maupun AC.

Konfigurasi pin Op-Amp

Gelombang input dan output Op Amp

Datasheet Op-Amp

5. Sensor Vibration SW420

Sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik. Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan adalah sensor seismic transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan percepatan.

Konfigurasi Pin Sensor Vibration SW420 :

Spesifikasi

Datasheet sensor Sensor Vibration SW420

6. 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.

Konfigurasi Pin :

Pin 1 : Electrical contact

Pin 2 : Electrical contact

Grafik Respon :

Spesifikasi :

Datasheet LDR :

7. Relay

Relay adalah komponen yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik yang besar dengan menggunakan kendali listrik arus kecil. Relay memiliki fungsi sebagai saklar atau elektromagnetik switch yang mana dikendalikan oleh magnet listrik.

Konfigurasi pin

Spesifikasi relay

8. Motor DC

Digunakan untuk output dari rangkaian dan berjalan jika sensor infrared berlogika 1

Grafik Motor DC

9. Battery

Sumber tegangan terbagi menjadi dua yaitu sumber tegangan AC (arus bolak-balik) dan DC (arus searah), yang berfungsi sebagai penghasil tegangan pada rangkaian.Pada rangkaian ini menggunakan sumber tegangan DC.

Spesifikasi battery yang digunakan : 15V dan 25V

10. Buzzer

Buzzer merupakan sebuah komponen elektronika yang masuk dalam keluarga transduser, yang dimana dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Nama lain dari komponen ini disebut dengan beeper.

11. Logicstate

Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya

3. Dasar Teori <kembali>

1. Resistor

Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan berfungsi untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, diantaranya resistor nilai tetap (fixed resistor), resistor variabel (variabel resistor), thermistor, dan LDR.

Cara membaca nilai resistor

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).

5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor

2. Diode

Cara Kerja Dioda:

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

a. tanpa tegangan

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p.

b. kondisi forward bias

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif.

c. kondisi reverse bias

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub.

3. Transistor

Transistor PNP

Pada transistor PNP, semikonduktor tipe-N diapit oleh dua semikonduktor tipe-P. Transistor PNP juga dapat dibentuk dengan menghubungkan katoda dari dua dioda sebagai base dan anoda sebagai kolektor dan emitor. Hubungan emitter-base foward bias sementara collector-base reverse bias. Jadi, arus mengalir dari emitor ke kolektor karena potensial emitor lebih besar daripada base dan kolektor.

Transistor NPN

Pada transistor NPN, semikonduktor tipe-P diapit oleh dua semikonduktor tipe-N. Transistor NPN juga dapat dibentuk dengan menghubungkan anoda dari dua dioda sebagai base dan katoda sebagai kolektor dan emitor. Arus mengalir dari kolektor ke emitor karena potensial kolektor lebih besar daripada base dan emitor.

Transistor sebagai saklar

Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titk jenuh (saturasi). Pada titk jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut-off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. Nilai resistor terhubung ke base (Rb) dapat dihitung dengan;

Rb = Vbe / Ib

Transistor sebagai penguat

Transistor sebagai penguat jika bekerja dalam daerah aktif. Tegangan, arus, dan daya dapat diperkuat dengan beberapa konfigurasi seperti common emitter, common colector, dan common base.

DC Current Gain = Collector Current (Ic) / Base Current (Ib)

4. 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)

Rangkaian Dasar OP AMP

a. OP AMP Inverting

Penguatan yang outputnya berbeda fasa 180° dengan inputnya, bila input positif maka output akan menjadi negatif.

Vout = - (Rf / R1) Vin

b. OP AMP Non Inverting

Penguatan yang outputnya sama dengan input yaitu tidak ada pembalikan fasa.

Vout = Vin (1 + Rf / Rin)

5. Sensor Vibration SW420

Vibration Sensor (SW-420) adalah sensor getaran non-directional dengan sensitivitas yang tinggi. Ketika modul ini dalam keadaaan stabil, rangkaian akan bekerja dan menghasilkan output berlogika high. Ketika terjadi gerakan atau getaran, rangkaian akan tertutup sebentar dan menghasilkan output berlogika low. Pada saat yang sama, juga dapat menyesuaikan sensitivitas sesuai dengan kebutuhan.

Grafik Respon Sensor Vibration SW420:

Skematik

6. Sensor LDR

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenainya. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Nilai resistansi dari LDR bergantung pada intensitas cahaya. Semakin tinggi intensitas cahaya (siang hari) yang mengenainya, maka semakin kecil nilai resistansinya. Sebaliknya semakin rendah

intensitas cahaya (malam hari) yang mengenainya, maka semakin besar nilai resistansinya.

Secara umum, sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm saat intensitas cahaya rendah (malam hari) dan akan menurun menjadi 500 Ohm saat intensitas cahaya tinggi (siang hari).Umumnya sensor LDR digunakan pada rangkaian lampu otomatis pada rumah, taman, dan jalan raya.

Karakteristik sensor LDR

-Laju Recovery

Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai den-gan level cahaya 400 lux.

-Respon Spektral

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik.

Kurva antara intensitas cahaya dan resistansi:

karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :

1. Tegangan maksimum (DC): 150V

2. Konsumsi arus maksimum: 100mW

3. Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ

4. Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)

5. Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms

6. Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius

7. 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). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.

Fitur:

1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V

2. Arus pemicu 70mA

3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V

4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V

5. Switching maksimum

8. Motor DC

Prinsip Kerja Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator)dan Brushes (kuas/sikat arang).

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

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

4. Percobaan <kembali>

4.1. Prosedur Percobaan <kembali>

1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

2. Disarankan agar membaca datasheet setiap komponen

3. Cari komonen yang diperlukan di library proteus

4. Pasang Sensor Vibration SW420, Sensor LDR,resistor, transistor, relay, motor dc, diode,power suply, buzzer, dan sesuai gambar rangkaian dibawah

5. jika ingin mensimulasikan jangan lupa masukkan libarary sensor Vibrasi ke dalam sensor

6. Coba dijalankan rangkaian apabila ouput hidup/berputar (motor dc) dan buzzer berbunyi maka rangkaian bisa digunakan

4.2. Rangkaian Simulasi <kembali>

Ketika sensor tidak mendeteksi objek maka output tidak menyala

Jika Sensor Vibrasi mendeteksi getaran maka sensor akan berlogika 1 dan jika cahaya sensor ldr tidak terhalangi oleh objek yang lewat maka output buzzer dan motor dc on

Jika Sensor Vibrasi tdk mendeteksi getaran dan Sensor LDR mendeteksi adanya objek yang melewati cahaya yang ditembakkan ke sensor ldr maka output buzzer dan motor dc on

Jika Sensor Vibrasi mendeteksi getaran maka sensor akan berlogika 1 dan jika cahaya sensor ldr terhalangi oleh objek yang lewat maka output motoor dc dan buzzer akan on

4.3. Prinsip Kerja <kembali>

Vibration Sensor/sensor getar merupakan sensor yang mendeteksi getaran dan mengubahnya ke dalam betuk sinyal listrik. Dimana cara kerja sensor ini adalah dengan menggunakan 1 buah pelampung logam yang akan bergetar didalam tabung yang berisi 2 elektroda ketika modul sensor menerima getaran / guncangan. Ketika logicstate bernilai 1, maka sensor akan mendeteksi getaran dan arus mengalir. Arus mengalir dari vcc sensor ke Output sensor yang terhubung terhubung ke Resistor (R3) dan lalu menuju ke Diode. Terukur tegangan pada output sensor sebesar 3V dan arus menuju ke transistor dan R9. Arus dari output sensir vibrasi juga akan masuk ke kutub negative baterai.Pada saat arus melewati transistor tadi terukur tegangan sebesar 1.17V yang mana transistor on sehingga relay aktiv dan output berupa buzzer dan motor dc on.

Selanjutnya jika sensor vibrasi tidak mendeteksi terjadinya getaran dan sensor ldr mendeteksi adanya pergerakan objek di sekitar brankas (saat sensor ldr diberi cahaya) maka arus akan mengalir dari baterai 9V lalu masuk ke sensor ldr dan keluar tegangan dari sensor sebesar 8,80V dan terjadi percabangan arus yaitu ke penguat non inverting dan ke R1. Arus dari R1 akan masuk kekutub negative baterai sedangkan yang masuk ke op amp terjadi penguatan tegangan pertama sebesar 1,2x sehingga tegangan output op amp menjadi 10,6V lalu dihambat dengan resistor 10k dan diteruskan ke transistor npn.Pada transistor terukur tegangan 0,76V yang mana transistor on sehingga relay aktiv dan menyebabkan motor dc bergerak dan buzzer berbunyi. Ini menandakan telah terjadi pencurian pada brankas.

Dariel Triwibawa

Sensor Fisika