APLIKASI JEBAKAN TIKUS OTOMATIS
1. Tujuan [kembali]
- Memahami karakteristik sensor PIR dan touch sensor
- Mensimulasikan rangkaian dari sensor PIR dan touch sensor dengan menggunakan decoder
- Memahami prinsip kerja sensor PIR dan touch sensor
2. Alat dan Bahan [kembali]
- Alat
- Bahan
Spesifikasi:
· Vin : DC 5V 9V.
· Radius : 180 derajat.
· Jarak deteksi : 5 7 meter.
· Output : Digital TTL.
· Memiliki setting sensitivitas.
· Memiliki setting time delay.
· Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm.
· Berat : 10 gr.
LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semikonduktor yang merupakan keluarga dioda. LED dapat memancarkan berbagai warna, tergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan.
Spesifikasi :
Tegangan Suplai: 5 hingga 7V
Tegangan Input: 5 hingga 7V
Kisaran suhu pengoperasian = -55 ° C hingga 125 ° C
Tersedia dalam paket SOIC 14-pin
> Decoder (IC 7447)
3. Dasar Teori [kembali]
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Rumus dari Rangkaian paralel Resistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di tubuh resistor :
Perhitungan untuk resistor dengan 4 gelang warna :
· Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)
· Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2
· Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)
· Gelang ke 4 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut
Perhitungan untuk resistor dengan 5 gelang warna :
· Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)
· Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2
· Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-3
· Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)
· Gelang ke 5 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut.
- Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
- Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
- Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
1. Bipolar Junction Transistor (BJT)
Bi artinya dua dan Polar asal kata dari polarity yang artinya polaritas, dengan kata lain bipolar junction transistor (BJT) adalah jenis Transistor yang memiliki dua polaritas yaitu hole (lubang) atau elektron sebagai carier (pembawa) untuk menghantarkan arus listrik. Prinsip dasar konstruksinya disusun seperti dari dua buah dioda yang disambungkan pada kutub yang sama yaitu Anoda dengan anoda sehingga menghasilkan transistor jenis NPN atau Katoda dengan katoda yang menjadi transistor jenis PNP.
2. Unipolar Junction Transistor (UJT
Pada transistor UJT hanya satu polaritas saja yang dijadikan carier/pembawa muatan arus listrik, yaitu elektron saja atau hole/lubangnya saja, tergantung dari jenis transistor UJT tersebut. Karena prinsip kerjanya transistor ini berdasarkan dari efek medan listrik, maka transistor UJT lebih dikenal dengan nama FET (Field Efect Transistor) atau Transistor Efek Medan.
- Untuk alat sensor panas, misalnya dalam amplifier.
- Sebagai sekering(saklar) atau pengaman.
- Untuk rangkaian clamper dapat memberikan tambahan partikel DC untuk sinyal AC.
- Untuk menstabilkan tegangan pada voltage regulator
- Untuk penyearah
- Untuk indikator
- Untuk alat menggandakan tegangan.
- Untuk alat sensor cahaya, biasanya menggunakan dioda photo.
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- Spring
- Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
- Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
- Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
- Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
- Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
- Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
- Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
- Karakteristik tidak berubah dengan suhu
- Titik kembali nya arus atau sinyal listrik
- Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar
- Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)
- Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian.
- Menghilangkan dengung (hum) pada penguat audio (amplifier)
- Mengurangi Noise pada penguat audio (amplifier)
- Pada kendaraan (mobil atau motor) mengurangi kebutuhan kabel listrik, karena menjadikan body motor atau mobil sebagai pengganti kabel negatif.
- dll.
a. Lensa Fresnel
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.
b. 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.
c. 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.
d. Amplifier
Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
e. Komparator
Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.
- Ukuran : Persegi
- Output : Nilai Digital High (3V) saat dipicu (gerakan terdeteksi), dan nilai digital Low saat menganggur (tidak ada gerakan terdeteksi). Panjang pulsa ditentukan oleh resistor dan kapasitor pada PCB.
- Jangkauan sensitivitas : sampai 20 kaki (6 meters) 110 derajat x 70 derajat jangkauan deteksi
- Power supply: 3.3V - 5V tegangan input.
a. Pin Input IC BCD, memiliki fungsi sebagai masukan IC BCD yang terdiri dari 4 Pin, nama pin masukan BCD dilangkan dengan huruf kapital yaitu A, B, C dan D. Pin input berkeja dengan logika High=1.
b. Pin Ouput IC BCD, memiliki fungsi untuk mengaktifkan seven segmen sesuai data yang diolah dari pin input. Pin output berjumlah 7 pin yang namanya dilambangkan dengan aljabar huruf kecil yaitu, b, c, d, e, f dan g. Pin Output bekerja dengan logika low=0. Karena itulah IC 7447 digunakan untuk seven segment common anode.
c. Pin LT (Lamp Test) memiliki fungsi untuk mengaktifkan semua output menjadi aktif low, sehingga semua led pada seven segmen menyala dan menampilkan angka 8. Pin LT akan aktif jika diberi logika low. Pin ini juga digunakan untuk mengetes kondisi LED pada seven segment.
d. Pin RBI (Ripple Blanking Input) memiliki fungsi untuk menahan data input (disable input), pin RBI akan aktif jika diberi logika low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.
e. Pin RBO (Ripple blanking Output) memiliki fungsi untuk menahan data output (disable output), pin RBO ini akan aktif jika diberikan logika Low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.
Pada aplikasi IC dekoder 7447, ketiga pin (LT, RBI dan RBO) harus diberi logika HIGH=1 agar tidak aktif. Baik IC 7447 atau 7448 pada bagian output perlu dipasang resistor untuk membatasi arus yang keluar sehingga led pada seven segment bekerja secara optimal. Berikut ini rangkaian IC dekoder 7448 untuk konfigurasi seven segment common cathode.
4. Langkah Percobaan [kembali]
1. Buka aplikasi proteus
2. Siapkan alat dan bahan pada library proteus, pada rangkaian ini yaitu berupa resistor, diode, baterai, transistor NPN, DC voltmeter, relay, opamp, ground, motor DC, sensor PIR, touch sensor, LED, buzzer, decoder (IC 7447), 7 segment, gerbang OR.
3. Rangkai setiap alat dan bahan agar membentuk rangkaian yang diinginkan.
4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
5. Jalankan simulasi rangkaian untuk melihat apakah dihasilkan output yang diinginkan, yaitu apakah dapat mengaktifkan relay serta menghidupkan buzzer, led, dan motor.
5. Gambar Rangkaian [kembali]
6. Prinsip Kerja Rangkaian [kembali]
Pada rangkaian ini, sensor PIR diletakkan di luar perangkap dan touch sensor diletakkan di dalam perangkap (di lantai). Ketika sensor PIR tidak mendeteksi adanya objek (pada rangkaian ini yaitu tikus), maka tidak ada arus yang mengalir dari Vout sensor. Relay tidak berpindah ke kiri, maka arus mengalir dari baterai 2 untuk menghidupkan motor2, motor2 akan berputar berlawanan arah jarum jam, dimana motor ini berfungsi untuk menutup pintu perangkap.
Kemudian ketika sensor PIR mendeteksi adanya tikus, yaitu sensor berlogika 1, maka arus akan mengalir dari Vout ke R9 dimana tegangan yang keluar adalah sebesar 5V. Kemudian diteruskan ke basis transistor Q2 yang bertegangan 5V maka transistor on. Arus mengalir dari baterai ke kolektor Q2 lalu ke emitter Q2. Dari emitter diteruskan ke salah satu kaki inputan Gerbang Logika OR yang mana akan memberikan logika 1 pada inputannya, dan kaki inputan Gerbang Logika OR idubungkan ke ground seingga akan memberikan logika 0 pada inputannya. Sseuai dengan prinsip dari Gerbang Logika OR, yang mana jika inputannya berlogika 1 dan o, maka akan memberikan keluaran logika 1 dan diteruskan ke resistor R7. Dari R7 ke basis transistor Q3 yang bertegangan 0.87V, maka transistor on. Kemudian arus mengalir dari baterai ke relay lalu ke kolektor Q3 lalu ke emitter Q3. Maka relay berpindah ke kiri, arus mengalir dari baterai ke motor1 sehingga motor1 hidup berputar searah jarum jam (pintu perangkap terbuka).
Kemudian ketika tikus sudah terperangkap, sensor PIR kembali berlogika 0, relay berpindah ke kanan, maka pintu tertutup (motor berputar berlawanan arah jarum jam). Kemudian sensor touch akan disentuh oleh tikus maka sensor berlogika 1, maka arus mengalir dari Vout ke R4 dimana tegangan yang keluar adalah sebesar 5V. Kemudian arus masuk ke input opamp yang bertegangan 5V dan diperkuat 3 kali oleh opamp inverting amplifier. Maka output opamp bertegangan +15V, kemudian arus diteruskan ke R1. Dari R1 ke basis transistor Q1 yang bertegangan 0.86V, maka transistor on. Kemudian arus mengalir dari supply dari VCC ke relay lalu ke kolektor Q1, lalu ke emitter Q1, dan berakhir di ground. Maka relay berpindah ke kanan, arus mengalir dari baterai sehingga LED dan buzzer hidup menandakan tikus sudah terperangkap.
Dan juga dikala sensor touch disentuh oleh tikus, yang menyebabkan sensor berlogika 1, maka outputannya diterus kan ke kaki inputan A pada BCD decoder sehingga membentuk kode biner 0001 yang mana outputannya pada seven segmen akan menunjukkan angka 1 yang mana menandakan tikus sudah terperangkap
7. Video [kembali]
8. Link Download [kembali]
Download HTML<disini>
Download Rangkaian<disini>
Download Vidio<disini>
Dowload Datasheet OPAMP <disini>
Download Datasheet Sensor PIR <disini>
Download Datasheet Touch Sensor <disini>
Download Datasheet Motor DC <disini>
Download Datasheet Diode <disini>
Download Datasheet Buzzer <disini>
Download Datasheet LED <disini>
Download Datasheet Gerbang Logika OR IC74ALS32 <disini>
Download Datasheet 7segmen <disini>
Download Datasheet Decoder (IC7447) <disini>
Download Datasheet Resistor <disini>
Download Datasheet Transistor <disini>
Tidak ada komentar:
Posting Komentar