Teknik Elektro: Aplikasi Pintu dan Lampu Otomatis

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan dan Prinsip Kerja

5. Video

6. Download FIle

1. Tujuan [kembali]

- Dapat mengetahui prinsip kerja sensor PIR dan LDR.

- Dapat mensimulasikan aplikasi sensor PIR dan LDR

2. Alat dan Bahan [kembali]

Resistor

Resistor adalah komponen elektronik dua kutub yang didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua kutubnya, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang mengalir.

Sensor PIR

Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object.

Sensor LDR

LDR (Light Dependent Resistor) adalah resistor yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap.

Transistor NPN

NPN artinya tipe transistor yang bekerja atau mengalirkan arus negatif dengan positif sebagai biasnya. Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari kaki emitor ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor diberikan arus positif pada basisnya.

Dinamo

Dinamo digunakan sebagai sumber AC.

Relay

Relay adalah alat yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik yang lebih besar dengan menggunakan sistem pengendali dengan arus listrik kecil.

Dioda

Dioda (Diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan digunakan untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

Lampu

Lampu adalah sebuah peranti yang memproduksi cahaya ketika mendapatkan arus.

OP-Amp

Operasional amplifier atau yang lebih sering disebut op amp merupakan suatu komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai penguat atau amplifier multiguna yang diwujudkan dalam sebuah IC op amp.

Motor DC

Motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik.
Baterai

Baterai adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi sebagai sumber tegangan pada rangkaian.

3. Dasar Teori [kembali]

Resistor

Resistor adalah komponen elektronik dua kutub yang didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua kutubnya, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang mengalir.

Sensor PIR
1. Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.
  
  Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
  
  Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :
  1. Fresnel Lens
    Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.
  2. IR Filter
    IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
  3. Pyroelectric Sensor
    Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32˚C, 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. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.
  4. Amplifier
    Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
  5. Komparator
    Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.
Grafik Respon Sensor
1. PIR
  1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan
    
    Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.
  2. Respon terhadap suhu
    
    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 LDR
1. Dari grafik dapat disimpulkan bahwa besarnya hambatan atau resistansi dari sensor ldr dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diberikan, dan dapat dilihat bahwa semakin besar intensitas cahaya maka nilai resistansinya akan semakin kecil dan begitu sebaliknya.

Transistor NPN

NPN artinya tipe transistor yang bekerja atau mengalirkan arus negatif dengan positif sebagai biasnya. Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari kaki emitor ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor diberikan arus positif pada basisnya.

Dinamo

Dinamo digunakan sebagai sumber AC.

Relay

Relay adalah alat yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik yang lebih besar dengan menggunakan sistem pengendali dengan arus listrik kecil.

Dioda

Dioda (Diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan digunakan untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

Lampu

Lampu adalah sebuah peranti yang memproduksi cahaya ketika mendapatkan arus.

OP-Amp

Operasional amplifier atau yang lebih sering disebut op amp merupakan suatu komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai penguat atau amplifier multiguna yang diwujudkan dalam sebuah IC op amp.

Motor DC

Motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik.
Baterai

Baterai adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi sebagai sumber tegangan pada rangkaian.

4. Percobaan dan Prinsip Kerja [kembali]

1. Prosedur Percobaan

- Siapkan Alat dan Bahan yang diperlukan

- Susun dan rangkai alat dan bahan seperti pada gambar

- Simulasikan rangkaian

2. Gambar Rangkaian Simulasi

3. Prinsip Kerja

Saat LDR tidak mendapakan cahaya (gelap) maka hambatan pada LDR semakin besar, dan R₁ kecil, sehingga tegangan dari baterai menjadi sangat kecil dan arusnya tidak dapat mengalir ke kaki basis Transistor Q₁ dan Transistor Q₂ dan kemudian tidak dapat mengaktifkan relay RL₁ karena tidak ada arus atau tegangan yang lebih kecil dari yang diperlukan.

Saat LDR mendapatkan cahaya maka hambatannya menjadi kecil, sehingga tegangan dari baterai menjadi tidak banyak berkurang dan arusnya dapat mengalir ke kaki basis Transistor Q₁ dan arus dari baterai dapat mengalir ke kaki kolektor Transistor Q₁ yang kemudian arus dapat mengalir dari kaki emitor Transistor Q₁ dan kemudian arus mengalir ke kaki basis Transistor Q₂. Karena terdapat arus pada kaki basis Transistor Q₂, maka arus dari baterai akan mengalir ke kaki kolektor Transistor Q₂ dan arus keluar dari kaki emitor Transistor Q₂. Arus ketika menuju kaki kolektor Transistor Q₂ terlebih dahulu melewati relay sehingga mengaktifkan relay RL₁.

Disisi lain, ketika sensor PIR berlogika 0, maka tidak akan ada tegangan yang dioutputkan dan arus tidak akan mengalir ke relay RL₂ untuk diaktifkan. Sedangkan ketika sensor PIR berlogika 1, maka akan ada tegangan yang dioutputkan dan arus akan mengalir ke op-amp (Non-Inverting) dan tegangan akan diperkuat sehingga dapat menggerakkan Motor DC dan mengaktifkan relay RL₂.