Aplikasi Op Amp - Rangkaian Mesin Cuci

1. Tujuan [kembali]

  • Untuk mengetahui prinsip kerja sensor touch dan sensor water.
  • Untuk mengetahui cara mensimulasikan rangkaian mesin cuci
  • untuk mengetahui prinsip kerja pada rangkaian mesin cuci

2. Alat dan Bahan [kembali]

A. Alat

    • Ground

    • DC Voltmeter

    • DC generator

    • Logicstate

    • Power Supply

B. Bahan [kembali]

    • Sensor Sentuh
Spesifikasi: 

- Konsumsi daya sangat sedikit 
- Tegangan: 2-5.5V DC (optimal 3v) 
- Dapat menggantikan fungsi tombol saklar 
- Dilengkapi 4 buah lubang baut M2 
- Ukuran: 24x24x7.2mm 
- Output high VOH: 0.8VCC (typical) 
-. Output low VOL: 0.3VCC (max)
    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 d. Waktu respon (touch mode): max 60ms

    • Sensor Air / Water Sensor
Spesifikasi Water Sensor

1. Tegangan kerja: 5V
2. Bekerja Saat Ini: <20ma
3. Antarmuka: Analog
4. Lebar deteksi: 40mm × 16mm
5. Suhu Kerja: 10 ℃ ~ 30 ℃
6. Berat: 3g
7.  Ukuran: 65mm × 20mm × 8mm
8. Antarmuka yang kompatibel dengan Arduino
9. Konsumsi daya rendah
10. Sensitivitas tinggi
11. Sinyal tegangan keluaran: 0 ~ 4.2V

  • Resistor
Spesifikasi :
Resistance (Ohms)          : 220 V
Power (Watts)                     : 0,25 W, ¼ W
Tolerance                             : ± 5%
Packaging                           : Bulk
Composition                       : Carbon Film
Temperature Coefficient : 350ppm/°C
Lead Free Status               : Lead Free
RoHS Status                        : RoHs Complient

  • Op Amp


  • Relay


 A. Spesifikasi :

Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC
Trigger Current (Nominal current) : 70mA
Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC
Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC
Compact 5-pin configuration with plastic moulding
Operating time: 10msec Release time: 5msec
Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)

B. Konfigurasi Pin



  • Baterai
Baterai digunakan pada rangkaian ini berfungsi sebagai sumber energi listrik untuk menjalankan rangkaian.

Spesifikasi Baterai:

Sistem Kimia: Zinc-Manganese Dioxide (Zn / MnO2)
Penunjukan: ANSI 1604A, IEC-6LF22 atau 6LR61
Tegangan Nominal: 9.0 volt
Suhu Operasi: -18 ° C hingga 55 ° C
Berat Khas: 45 gram
Volume Umum: 21 sentimeter kubik
Shelf Life: 5 tahun pada 21 ° C
Terminal: Jepretan Miniatur

Konfigurasi Pin:
  • Dioda
    • Dioda (diode) yaitu komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan punya fungsi buat menghantarkan arus listrik ke satu arah, tapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

  • Motor
    •  
    DC motor digunakan pada rangkaian ini untuk menggerakkan kran air/kran air hidup.

    Spesifikasi:

    Konfigurasi:

3. Dasar Teori [kembali]

  • Sensor Sentuh
Simbol Sensor Sentuh

 Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor sentuh merupakan sebuah saklar yang cara penggunaanya dengan cara disentuh menggunakan jari karena tubuh manusia terdapat aliran listrik sehingga sensor ini dapat bekerja. Sensor ini mempunya 3 buah pin yaitu pin SIG (signal/data), GND dan VCC. 

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). Sensor entuh terbsgi menjadi 2 jenis utama, yaitu sensor kapasitif dan sensor resitif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.

    1. Sensor Kapasitif

         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.

        Saat jari menyentuh layar, 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.


    2. Sensor Resistif

    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.

    Prinsip 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. 

Grafik Sensor Sentuh

  • Sensor Water / Air


   Pengertian Water Level sendiri adalah seperangkat alat yang digunakan untuk mengukur ketinggian air di tempat yang berbeda agar mendapatkan data perbandingan. Water level yang paling sederhana adalah sepasang pipa yang saling terhubung di bagian bawah. Water level sederhana akan mengukur ketinggian air melalui tinggi air di kedua pipa apakah sama atau tidak. Hasil pengukuran dari water level lebih rendah dari menggunakan laser tetapi water level mempunyai akurasi yang tinggi dalam pengukuran jarak jauh. Untuk menghindari kesalahan pengukuran dalam penggunaan water level, suhu pada air haruslah sama.

    Water level dapat juga digunakan untuk mengukur tekanan air dengan menggunakan prinsip tekanan Hidrostatik. Air dalam suatu wadah selalu mendapatkan tekanan dari atmosfir dan sebanding dengan level dari air sehingga bisa didapatkan besar tekanan air. Saat ini, sudah ada water level yang lebih modern dimana water level modern dapat mengukur ketinggian dan tekanan air secara bersamaan dengan sensor dan hasil pengukurannya dapat direkam kemudian disimpan dalam bentuk data. Alat tersebut disebut dengan Sensor Water Level. 

Grafik Sensor Air

  • Resistor
    Simbol Resistor
    Resistor berfungsi sebagai penghambat jumlah arus yang megalir masuk ke dalam suatu rangkaian. Satuan resistor adalah Ohm (). Cara mengukur resistor, yaitu menggunakan alat ukur multimeter analog/digital, dan membaca kode warna 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


  • Op Amp
    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.
    Sebuah rangkaian Op-Amp memiliki dua input (masukan) yaitu satu Input Inverting dan satu Input Non-inverting serta memiliki satu Output (keluaran). Sebuah Op-Amp juga memiliki dua koneksi catu daya yaitu satu untuk catu daya positif dan satu lagi untuk catu daya negatif. Bentuk Simbol Op-Amp adalah Segitiga dengan garis-garis Input, Output dan Catu dayanya seperti pada gambar dibawah ini. Salah satu tipe IC Op-Amp yang populer adalah IC741.
  • Relay
Simbol Relay
    Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

Kapasitas Pengalihan Maksimum:
  • Baterai
Simbol
Baterai
Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti handphone, laptop, dan maianan remote control menggunakan baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya baterai, sehingga tidak perlu menyambungkan kabel listrik ke terimanal untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Setiap baterai terdiri dari terminal positif (Katoda) dan terminal negatif (Anoda) serta elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output arus listrik dari baterai adalah arus searah atau disebut juga dengan arus DC (Direct Current). Pada umumnya, baterai terdiri dari 2 jenis utama yakni baterai primer yang hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan baterai sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery).
  • Dioda
Simbol Dioda

    Dioda ialah komponen elektronika aktif yang terdiri dari dua kutub dan fungsinya sebagai penyearah arus dan untuk menghantarkan listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Elektronika memilki dua terminal yaitu anoda berarti positif dan katoda berarti negatif. Prinsip kerja dari anoda berdasarkan teknologi pertemuan p-n (positif dan negatif) semikonduktor yaitu dapat menghantarkan arus litrik dari sisi tipe p (anoda) menuju sisi tipe-n (katoda), tetapi tidak dapat menghantarkan arus ke arah sebaliknya (katoda ke anoda). Cara mengukur Dioda ialah dengan menggunakan multimeter baik itu digital maupun analog.


  • Motor
Simbol Motor

Disini kita menanggap motor sebagai penggerak untuk menghiudpkan dan mematikan kran air.

4. Percobaan [kembali]

    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 motor

    b. Rangkaian Simulasi [kembali]

Foto rangkaian simulasi


Prinsip kerja rangkaian simulasi [kembali]

Rangkaian Saat sensor suara berlogika 1/ada rangsangan

Saat sensor sentuh terkena sentuhan atau berlogika 1, maka output sensor tersebut mengeluarkan tegangan sebesar 5 volt lalu menuju op amp yang mana op amp memperkuat sinyal hingga 12V menuju relay yang membuat relay aktif. Setelah

 Hal ini membuat transistor aktif sehingga ada arus yang mengalir dari DC ke relay lalu ke kaki Drain transistor Q1 lalu ke kaki source Q1 dan ke ground. Akibatnya relay aktif dan switch berpindah ke kiri. Hal itu membuat ada arus mengalir dari baterai B1 ke motor yang membuat motor menyala.


    c. Video [kembali]




Electricity LightningElectricity Lightning