Rangkaian Tugas 1 (Chapter 2.5 - 2.8) Rangkaian Pendeteksi Api dari Lingkungan

1. Tujuan

  • Untuk mengetahui prinsip kerja sensor api.
  • Untuk mengetahui cara mensimulasikan rangkaian pendeteksi api dari lingkungan.
  • Untuk mengetahui prinsip kerja pada rangkaian sensor api dari lingkungan.

2. Alat dan Bahan

    a. Alat

  • Ground


  • Power Supply atau Catu daya

        b. Bahan

    • LED

    • Photodioda

    • Resistor

    • Potensiometer

    • Op Amp LM358

3. Dasar Teori

  • Power Supply atau Catu Daya

Simbol
Power
Supply
    Power Supply atau dalam bahasa Indonesia atau disebut Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.  Pada dasarnya Power Supply atau Catu daya ini memerlukan sumber energi listrik yang kemudian mengubahnya menjadi energi listrik yang dibutuhkan oleh perangkat elektronika lainnya. Oleh karena itu, Power Supply kadang-kadang disebut juga dengan istilah Electric Power Converter. Power supply ini fungsinya sebagai pengubah dari tegangan listrik AC (Alternating Current atau arus bolak-balik) menjadi tegangan DC (Direct Current atau arus searah).

Dalam sebuah power amplifier semua tidak bisa berdiri sendiri, atau saling terkait erat. Trafo harus bisa menangani rangkaian power dan rangkaian power harus bisa menangani beban atau speaker. Hal ini karena dalam elektronika/kelistrikan mengenal hukum Ohm, yang dinyatakan secara matematis dengan rumus persamaannya yaitu V =x1*R, I = V/R, dan R = V/I. V adalah voltase(V), I adalah kuat arus(A), dan R adalah hambatan (Ω). 


  • LED

    Light Emitting Diode atau yang sering disingkat LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda. LED dapat memancarkan berbagai warna, tergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan. LED juga dapat memancarkan cahaya inframerah yang tak tampat, seperti pada remote TV.

    Cara kerja dari LED hampir sama dengan keluarga dioda yang memiliki dua kutub, yaitu Kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias foward) dari Anoda ke Katoda. LED sendiri terdiri atas sebuah chip semikonduktor yang didopping, sehingga menciptakan junction antara kutub P dan kutub N. Proses dopping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan impurity / ketidakmampuan pada semikonduktr yang murni, sehingga dapat emnghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan.


  • Ground

Simbol Ground
    Ground ialah sistem pentanahan yang terpasang pada suatu instalasi listrik yang bekerja untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus dari sambaran petir ke bumi. Cara pemasangannya yaitu menggunakan sebuah elektroda khusus untuk pembumian yang ditanam di bawah tanah.


  • Photodioda
Simbol Photodioda
    Photodioda ialah komponen Elektronika yang dapat mengubah cahaya menjadi arus listrik. Dioda Foto merupakan komponen aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan tergolong dalam keluarga Dioda. Seperti Dioda pada umumnya, Photodiode atau Dioda Foto ini memiliki dua kaki terminal yaitu kaki terminal Katoda dan kaki terminal Anoda, namun Dioda Foto memiliki Lensa dan Filter Optik yang terpasang dipermukaannya sebagai pendeteksi cahaya.


  • Resistor

Simbol Resistor
    Resistor merupakan komponen elektrik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengantar tegangan listrik dan arus listrik. Resitor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistensi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir. Seperti dalam rumus hukum ohm.

V= I*R

V: Tegangan Listrik (Volt)

I: Arus Listrik (Ampere)

R: Hambatan Listrik (Ohm)


Rumus Rangkaian Seri pada Resistor:

Rtotal = R1 + R2 + R3 + ... + Rn


Rumus Rangkaian Paralel pada Resitor:

1/Rtotal=1/R1+1/R2+1/R3+....+1/Rn


  • Potensiometer
Simbol Potensiometer
    Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis resistor yang nilai resistensinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan keluarga Resistor yang tergolong dalam kategori Variabel resistor. Secara struktur,  Potensiometer terdiri dari 3 kaki terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.

  • Op Amp LM358

Simbol Op Amp LM358
    Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

4. Percobaan

    a. Prosedur Percobaan:

    1. Bukalah aplikasi proteus terlebih dahulu.
    2. Buka schematic capture, pilih bagian component mode (), dan pada bagian devices klik 'P'.
    3. Pastikan kategorinya berada pada all categories agar mudah dalam melakukan pencarian.
    4. Ketikkan semua nama bahan komponen yang dibutuhkan dalam rangkaian.
    5. Double klik komponen yang kita butuhkan agar komponen tersebut muncul dikolom Devices.
    6. Buka bagian Terminals mode ().
    7. Pilih terminal yang diperlukan.
    8. Setelah semua komponen didapatkan, letakkan komponen pada papan rangkaian.
    9. Rangkailah semua komponen sesuai prinsipnya.
    10. Klik play () pada bagian kiri bawah aplikasi untuk menjalankan rangkaian simulasi.
    11. Saat di play, jika rangkaian simulasi sudah benar dan sesuai, maka akan muncul output LED pada rangkaian.

    b. Rangkaian Simulasi

Foto rangkaian simulasi

Rangkaian saat tidak ada arus

Prinsip kerja rangkaian simulasi

Rangkaian simulasi saat ada arus

    Cahaya tampak dan sinar inframerah dari lingkungan (dalam kasus disini adalah api) memengaruhi nilai arus mundur dari fotodioda. Ketika arus mundur sudah mencapai nilai batas maka sensor akan mengeluarkan sinyal HIGH dan menyalakan lampu LED.

    Op-amp yang digunakan di rangkaian ini berjenis comparator atau pembanding. Op-amp akan membandingkan tegangan pada inverting input dan non-inverting input. Jika nilai tegangan non-inverting input lebih besar dibandingkan dengan nilai tegangan inverting input maka output dari op-amp akan mengeluarkan tegangan maksimal yang sama dengan tegangan masuk dari catu daya.

    Karena op-amp ini bersifat membandingkan tegangan input, maka pasti harus ada nilai yang dijadikan sebagai acuan. Dalam rangkaian ini, acuan yang digunakan adalah nilai tegangan dari potensiometer. Oleh karena itu, potensiometer dalam sensor ini bersifat sebagai pengatur sensitivitas sensor. Semakin kecil nilai tegangan yang diatur melalui potensiometer maka sensor akan semakin sensitif. Hal ini disebabkan oleh tegangan treshold yang kecil sehingga ketika ada api kecil pun, dapat men-trigger sensor melewati nilai treshold.

    Untuk tegangan VCC, nilai yang direkomendasikan adalah +5V. Nilai ini cukup umum. Catu daya yang mengeluarkan output +5V dan sangat mudah dicari di lingkungan kita adalah charger ponsel. 


    c. Video



Electricity LightningElectricity Lightning