ELECTRICAL ENGINEERING: Kontrol Kandang Ayam Agar Telur Tidak Pecah Saat Gempa

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan [kembali]

- Mengetahui Komponen untuk merangkai sensor

- Menjelaskan prinsip kerja sensor getar dan sensor sentuh

- mengetahui rangkaian sensor getar dan sensor sentuh sebagai kontrol kandang

2. Alat dan bahan [kembali]

alat

* Generator

a. DC

(Gambar 1. DC)

Fungsi DC adalah untuk mengaliri arus listrik

bahan;

a. vibration sensor

(Gambar 1. vibration sensor)

Rain sensor atau sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi mendeteksi terjadinya hujan atau tidak.

b. Transistor NPN

(Gambar 2. Transistor NPN)

Transistor NPN persimpangan Bipolar, Lapisan material N bermuatan negatif dan P bermuatan positif. memiliki lapisan positif diantara dua lapisan negatif. Umum digunakan untuk switching, memperkuat sinyal. memiliki tiga terminal yaitu, B(basis), C(Kolektor), E(emitor) Umum digunakan untuk switching, memperkuat Sinyal.

c. LED- RED

(Gambar 3. LED RED)

fungsi LED dalam rangkaian adalah sebagai indikator atau sinyal indikator/lampu indikator

4. Relay

(Gambar 4. Relay)

Relay adalah komponen yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik yang besar dengan menggunakan kendali listrik arus kecil.

5. Touch sensor

(Gambar 6. touch sensor)

Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya.

6. Resistor

(Gambar 6. Resistor)

Resistor berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika

3. Landasan Teori [kembali]

a. sensor getar

(Gambar 7. Resistor)

   Vibration sensor / Sensor getaran ini memegang peranan penting dalam kegiatan pemantauan sinyal getaran karena terletak di sisi depan (front end) dari suatu proses pemantauan getaran mesin. Secara konseptual, sensor getaran berfungsi untuk mengubah besar sinyal getaran fisik menjadi sinyal getaran analog dalam besaran listrik dan pada umumnya berbentuk tegangan listrik. Pemakaian sensor getaran ini memungkinkan sinyal getaran tersebut diolah secara elektrik sehingga memudahkan dalam proses manipulasi sinyal, diantaranya:
   - Pembesaran sinyal getaran
   - Penyaringan sinyal getaran dari sinyal pengganggu.
   - Penguraian sinyal, dan lainnya.

Sensor getaran dipilih sesuai dengan jenis sinyal getaran yang akan dipantau. Karena itu, sensor getaran dapat dibedakan menjadi:
- Sensor penyimpangan getaran (displacement transducer)
- Sensor kecepatan getaran (velocity tranducer)
- Sensor percepatam getaran (accelerometer).

Pemilihan sensor getaran untuk keperluan pemantauan sinyal getaran didasarkan atas pertimbangan berikut:
- Jenis sinyal getaran
- Rentang frekuensi pengukuran
- Ukuran dan berat objek getaran.
- Sensitivitas sensor
Berdasarkan cara kerjanya sensor dapat dibedakan menjadi:
   - Sensor aktif, yakni sensor yang langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa perlu catu daya
   (power supply) dari luar, misalnya Velocity Transducer.
   - Sensor pasif yakni sensor yang memerlukan catu daya dari luar agar dapat berkerja.

Spesifikasi :
    -Vsuplai : DC 3.3V-5V
    -Arus : 15mA
    -Sensor : SW-420 Normally Closed
    -Output : digital
    -Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm
    -Berat : 10 g

Grafik perbandingan frekuensi dengan sensitivitas sensor getaran :

b. Transistor NPN

Transistor NPN adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor (Pemancar). Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching), stabilitasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Selain itu, transistor juga dapat digunakan sebagai kran listrik sehingga dapat mengalirkan listrik dengan sangat akurat dan sumber listriknya.

Berikut ini adalah langkah-langkah untuk menentukan Transistor NPN :

1. Atur posisi saklar pada mode Dioda.

2. Hubungkan Probe Merah (+) pada terminal Basis Transistor.

3. Hubungkan Probe Hitam (-) pada terminal Emitor Transistor. Layar Multimeter akan menunjukan nilai tegangan tertentu.

4. Pindahkan Probe Hitam (-) pada terminal Kolektor Transistor. Layar Multimeter akan menunjukan nilai tegangan tertentu.

5. Jika langkah ke-3 dan ke-4 menunjukan nilai tegangan tertentu, maka Transistor tersebut dapat dipastikan adalah Transistor jenis NPN.

(Gambar 8. Simbol dan struktur untuk transistor NPN)

Emitor = Semikonduktor Tipe N = Katoda pada Dioda.
Basis = Semikonduktor Tipe P = Anoda pada Dioda.
Kolektor = Semikonduktor Tipe N = Katoda pada Dioda.

b. MQ-4

Sensor MQ-4 merupakan hasil produksi Hanwai Electronics. Material sensitif dari sensor gas ini terbuat dari bahan semikonduktor SnO2 yang memiliki konduktivitas lebih rendah ketika berada pada medium udara bersih. Ketika gas target terdeteksi (metan) konduktivitas sensor akan meningkat sebanding dengan peningkatan konsentrasi gas polutan. Spesifikasi dari sensor MQ-4 adalah sebagai berikut :

1. Mampu mendeteksi konsentrasi gas metan dengan jangkauan pengukuran 300 ppm – 10.000 ppm

2. Mampu bekerja pada rentang temperatur -10°C - 50°C.

3. Memiliki tegangan sirkuit dan tegangan pemanas 5 VDC dengan konsumsi daya kurang dari 900 mW.

4. Memiliki hambatan pemanas 31 Ω ± 3Ω (pada temperatur ruangan).

5. . Memiliki kondisi deteksi standar pada temperatur 20°C ± 2°C dan kelembaban relatif 65% ± 5%.

6. Memiliki keluaran data analog berupa perubahan tegangan listrik sensor

Bahan sensitif sensor gas MQ-4 adalah SnO2, yang memiliki konduktivitas lebih rendah di udara bersih. Ketika target gas yang mudah terbakar ada, Konduktivitas sensor lebih tinggi seiring dengan konsentrasi kenaikan gas.

Sensor gas MQ-4 memiliki kepekaan tinggi terhadap Metana, juga terhadap Propana dan Butan. Sensornya bisa jadi digunakan untuk mendeteksi berbagai gas yang mudah terbakar, terutama Metana

karakter

a. Sensitivitas yang baik terhadap gas yang mudah terbakar dalam jangkauan luas

b. Sensitivitas tinggi terhadap gas alam

c. Umur panjang dan biaya rendah

d. Sirkuit penggerak sederhana

aplikasi

a. Detektor kebocoran gas rumah tangga

b. Detektor gas yang mudah terbakar industri

c. Detektor gas portabel

teknikal data dan loop tes dasar

(Gambar 9. tekknikal data dan loop tes standar)

Gambar 12 adalah rangkaian uji dasar dari sensor. Sensor harus diberi tegangan 2, tegangan pemanas VH） dan tegangan uji （VC). VH digunakan untuk memasok pekerjaan bersertifikat suhu ke sensor, sedangkan VC digunakan untuk mendeteksi tegangan (VRL) pada tahanan beban（RL） yang dirangkai dengan sensor. Itu Sensor memiliki polaritas cahaya, Vc membutuhkan DC kekuasaan. VC dan VH dapat menggunakan daya yang sama sirkuit dengan prasyarat untuk memastikan kinerja sensor. Untuk membuatnya sensor dengan kinerja yang lebih baik, nilai RL yang sesuai dibutuhkan: Kekuatan tubuh Sensitivitas (Ps): Ps = Vc^2 × Rs / (Rs + RL)^2 Resistensi sensor (Rs): Rs = (Vc / VRL-1) × RL

(a) (b)

(Gambar 10. sensivitas dan pengaruh suhu/kelembapan)

Gambar 14 a menunjukkan karakteristik sensitivitas khas dari MQ-4, rasio rata-rata ordinat resistansi sensor (Rs / Ro), absis adalah konsentrasi gas. Rs berarti resistansi dalam gas yang berbeda, Ro berarti resistansi sensor dalam Metana 1000ppm. Semua pengujian berada di bawah kondisi est standar. P.S .: Kepekaan terhadap asap adalah menyalakan 10 batang rokok dalam 8m^3 ruangan, dan hasilnya sama dengan 200ppm Metana.

Gambar 14 b. menunjukkan karakteristik suhu dan kelembapan yang khas. Ordinate berarti rasio resistansi sensor (Rs / Ro), Rs berarti resistansi sensor dalam 1000ppm menunjukkan karakteristik suhu dan kelembapan yang khas. Ordinate berarti rasio resistansi sensor (Rs / Ro), Rs berarti resistansi sensor dalam 1000ppm Metana di bawah suhu yang berbeda. dan kelembaban Ro berarti resistansi sensor di lingkungan 1000ppm Metana, 20 ℃ / 65% RH

(Gambar 11. struktur dan konfigurasi sensor MQ-4)

Struktur dan konfigurasi sensor gas MQ-4 ditunjukkan pada Gambar 14, sensor yang disusun oleh tabung keramik mikro AL2O3, Timah

Lapisan sensitif Dioksida (SnO2), elektroda pengukur dan pemanas dipasang menjadi kerak yang terbuat dari plastik dan baja tahan karat

bersih. Pemanas menyediakan kondisi kerja yang diperlukan untuk pekerjaan komponen sensitif. MQ-4 yang dibungkus memiliki 6 pin, 4 diantaranya digunakan untuk mengambil sinyal, dan 2 lainnya digunakan untuk menyediakan arus pemanas

c. Relay

(Gambar 12. Lambang relay)

Relay adalah koponen elektronika pada sebuah mobil yang memiliki dua bagian elektromagnetik berupa kontak point dan kumparan. Relay adalah komponen yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik yang besar dengan menggunakan kendali listrik arus kecil.

Relay secara umum memiliki empat buah terminal, diantaranya terminal 87 dan juga terminal 30 yang tersambung pada kontak point dan terminal 85 dan juga terminal 86 yang masih berhubungan dengan elektromagnetik.

Relay memiliki fungsi sebagai saklar atau elektromagnetik switch yang mana dikendalikan oleh magnet listrik. Relay memiliki cara kerja ketika elektromagnetik atau kumparan sedang dialiri arus listrik melalui terminal 86 dan terminal 85, maka kumparan akan menghasilkan gaya kemagnitan. Kemagnetan tersebut yang akan menarik bagian kontak point sehingga terminal 87 dan terminal 30 akan tersambung atau terhubung.

Fungsi relay lainnya untuk melindungi bagian saklar kombinasi dan switch lampu besar yang bisa meleleh yang disebabkan oleh panas. Fungsi Relay juga untuk mempersingkat atau memperpendek arus listrik yang masuk ke dalam lampu dan akan membuat lampu menjadi lebih terang.

Spesifikasi

Dimensi

Referensi Data

d. Resistor

(Gambar 13. Lambang Resistor)

Resistor atau disebut hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. satuan nilai resistor adalah ohm.nilai resistor biasanya diwakili dengan kode angka ataupun gelang warna yang terdapat di badan resistor. hambatan resistor sering disebut juga dengan resistansi.

Jenis jenis resistor diantaranya adalah:

1. Resistor yang nilainya tetap.

2. Resistor yang nilainya dapat diatur, resistor jenis ini sering disebut juga dengan variabel resistor ataupun potensiometer.

3. Resistor yang nilainya dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya, resistor jenis ini disebut dengan LDR atau Light Dependent Resistor.

4. Resistor yang nilainya dapat berubah sesuai dengan perubahan suhu, resistor jenis ini disebut dengan PTC (Positive Temperature Coefficient) dan NTC (Negative Temperature Coefficient).

Fungsi resistor

1. Fungsi resistor membatasi arus listrik yang mengalir

2. Fungsi resistor untuk aplikasi DC yang membutuhkan keakuratan yang sangat tinggi. Contoh aplikasi penggunaan resistor ini adalah DC Measuring equipment, dan reference gulators untuk voltage regulator dan decoding Network.

3. Fungsi resistor sebagai standart didalam verifikasi keakuratan dari suatu alat ukur resistive.

4. Fungsi resistor untuk pengatur tegangan output pada power supplay.

5. Fungsi resistor untuk aplikasi power karena membutuhkan frekuensi respon yang baik, daya yang tinggi dan nilai yang lebih besar daripada power wirewound resistor.

6. resistor pembagi tegangan.

Grafik

e. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

Buzzer adalah jenis Buzzer yang menggunakan efek Piezoelectric untuk menghasilkan suara atau bunyinya. Tegangan listrik yang diberikan ke bahan Piezoelectric akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut kemudian diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan menggunakan diafragma dan resonator.

Berikut ini adalah gambar bentuk dan struktur dasar dari sebuah Buzzer.

(Gambar 14. Lambang buzzer)

Buzzer dapat digerakan hanya dengan menggunakan output langsung dari sebuah IC TTL.Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi di kisaran 1 – 5 kHz hingga 100 kHz untuk aplikasi Ultrasound. Tegangan Operasional Buzzer yang umum biasanya berkisar diantara 3Volt hingga 12 Volt.

Spesifikasi

Grafik

f. Sensor Sentuh

(Gambar 15. Touch sensor)

Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. 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). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

Jenis-jenis Sensor Sentuh

Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.

(Gambar 16. jenis touch sensor)

Sensor Kapasitif

Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.

Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, 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.

Pada saat jari menyentuh layar, akan 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.

Sensor Resistif

Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, 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.

Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).

Cara 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.

SIMULASI RANGKAIAN [kembali]

1. siapkan alat dan bahan untuk membuat rangkaian pada proteus

2. Rangkai sensor getar dan sensor sentuh pada proteus

3. masukkan code HEX pada sensor

4. Jalankan rangkaian proteus

b) prinsip kerja rangkaian

prinsip kerja rangkaian vibration sensor dan touch sensor sebagai pendeteksi adanya gempa.

rangkaian vibration sensor menggunakan logicstate sebagai logikanya. saat logicstate berlogika 1 yaitu vibration sensor mendeteksi adanya gempa atau getaran, maka arus akan mengalir dari power sebesar 5 volt menuju input vibration sensor dan keluar di outputnya menuju op amp dan mengalami penguat sinyal. lalu menuju ke resistor sebesar 10k kemudian ke basis transistor dan menyebabkan aktifnya transistor. Karena transistor aktif maka arus akan mengalir dari power melalui relay menuju kolektor dan emitor transistor dan ke ground. Akibatnya relay menjadi aktif dan menyebabkan rangkaian loop terhubung. Sehingga mengaktifkan motor dan rumah akan terangkat keatas. apabila gempa sudah berhenti lalu touch sensor disentuh maka logicstate pada touch sensor akan berlogika 1 dan tegangan akan keluar melalui outputnya menuju ke basis transistor dan menyebabkan aktifnya transistor. karena transistor aktif maka tegangan akan mengalir dari power melalu relay menuju kolektor dan emitor dan ke ground. akibatnya relau menjadi aktif dan membuat rumah turun kembali.

ELECTRICAL ENGINEERING

Kontrol Kandang Ayam Agar Telur Tidak Pecah Saat Gempa

Tidak ada komentar:

Posting Komentar