Pengkondisi Suhu Ruangan dengan Sensor LM35 dan Touch Sensor


1. Tujuan [kembali] 
  • Mengetahui Aplikasi dari sensor LM35 dan touch sensor
  • Mengetahui bentuk rangkaian Proteus dari Aplikasi sensor LM35 dan touch sensor
  • Mengetahui prinsip kerja rangkaian
2. Alat dan Bahan [kembali]

    Alat :
  • Voltmeter

Voltmeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik pada suatu rangkaian elektronika.
  • Power Supply

Power Supply merupakan alat yang berfungsi untuk menyediakan energi listrik pada suatu perangkat elektronika.

    Bahan :
  • Resistor
     


Resistor berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika.
Spessifikasi :
 
  • Op-AMP

Op-AMP merupakan salah satu bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik.
Spesifikasi :

  • Transistor

Transistor  berfungsi sebagai penguat, sirkuit pemutus dan penyambung arus, stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.
Spesifikasi :

  • Potensiometer
Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan  (salah satu terminal tetap dan terminal geser). Potensiometer berperan sebagai resistor variable dan rheostat. 

Pinout


Spesifikasi

•      Type: Rotary a.k.a Radio POT

•      Available in different resistance values like 500Ω, 1K, 2K, 5K, 10K, 22K, 47K, 50K, 100K, 220K, 470K, 500K, 1 M. 

•      Power Rating: 0.3W

•      Maximum Input Voltage: 200Vdc

•      Rotational Life: 2000K cycles

  • IC NE555

IC NE555 merupakan salah satu komponen elektronika yang dapat digunakan dalam  berbagai aplikasi Timer (pewaktu), sumber pulsa gelombang, dan aplikasi osilator.  Selain itu, IC ini juga dapat digunakan sebagaiTimer Delay, rangkaian flip-flop dan  pemicu sinyal ultrasonik. 

Konfigurasi pin pada IC NE555 : 

PIN Fungsi :

  1. Ground (0V) >> Ground adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negatif.

  2. Trigger >> Trigger adalah input negative dari lower komperator (komporator B) yang  menjaga  osilasi tegangan terendah kapasitor pada 1/3 VCC dan mengatur  RS flip-flop.

  3. Output >> Output adalah pin keluaran dari IC NE555. 

  4. Reset >> Reset adalah pin yang berfungsi untuk mereset latch didalam IC yang  akan berpengaruh untuk mereset kerja IC. Pin ini tersambung ke suatu gate  (gerbang) transistor bertipe PNP, jadi transistor akan aktif jika diberi  logika low. Biasanya pin ini langsung dihubungkan ke VCC agar tidak  terjadi reset. 

  5. Control Voltage >> Pin ini berfungsi untuk mengatur kestabilan tegangan  refrensi input negative (komparator A), pin ini bisa dibiarkan tergantung  (diabaikan), tetapi untuk menjamin kestabilan refrensi komporator A,  biasanya dihubungkan dengan kapasitor berorde sekitar 10nF ke pin ground. 

  6. Threshold >> Pin ini terhubung ke input positif (komporator A) yang akan  mereset RS flip-flop ketika tegangan pada pin ini mulai melebihi 2/3 VCC.

  7. Dischargep >> Pin ini terhubung ke open collector transistor internal (Tr) yang  emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi untuk  meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu.

  8. Vcc >> Pin ini untuk menerima supply DC voltage. Biasanya akan bekerja  optimal jika diberi 5V s/d 15V.


Spesifikasi :



  • Diode


Diode adalah komponen aktif 2 kutub yang pada umumnya yang bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

Spesifikasi :


    Komponen Input :
  • Touch Sensor
Touch Sensor adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Touch Sensor ini pada dasarnya beroperasi sebagai saklar apabila disentuh, seperti saklar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Touch Sensor ini dikenal juga sebagai sensor taktil.

Spesifikasi:




  • Sensor LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor.

Spesifikasi :


    Komponen Output :
  • Motor DC

Motor DC berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi kinetik (gerak).
Konfigurasi pin :

Pin 1 : Terminal 1

Pin 2 : Terminal 2




  • Relay

Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. 
Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.
Konfigurasi pin:



Spesifikasi :




    
3. Dasar Teori [kembali] 
  • Sensor LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC. Tegangan output sensor suhu IC LM35 dapat diformulasikan sebagai berikut : 

Vout LM35 = Temperature º x 10 mV

Prinsip kerja sensor LM35 sebagai berikut:
  • Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu
  • Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output.
  • Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan output s ebesar 10mV
  • Vout adalah tegangan keluaran sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53 derajad Celcius.dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32 derajad Celcius. Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional dan rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian Analog-to-Digital Converter.

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35 :

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC .
3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

  • 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.


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.

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.

  • Transistor

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor 2SC1162 bertipe NPN. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor  yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis  melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff  (saklar tertutup). 

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

  •  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.
  • Relay
Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1.        Electromagnet (Coil)

2.        Armature

3.        Switch Contact Point (Saklar)

4.        Spring

Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian relay :



Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
> 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)
  • Ground
Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.
Kegunaan Ground :
  1. Titik kembali nya arus atau sinyal listrik
  2. Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar
  3. Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)
  4. Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian.
  5. Menghilangkan dengung (hum) pada penguat audio (amplifier)
  6. Mengurangi Noise pada penguat audio (amplifier)
  7. Pada kendaraan (mobil atau motor) mengurangi kebutuhan kabel listrik, karena menjadikan body motor atau mobil sebagai pengganti kabel negatif,  dll.
  • Potensiometer

Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :

1.        Penyapu atau disebut juga dengan Wiper

2.        Element Resistif

3.        Terminal


Jenis -jenis potensiometer :

1.    Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.

2.     Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.

3.  Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya. 


Fungsi - fungsi Potensiometer :

1. Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.

2.   Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply

3.   Sebagai Pembagi Tegangan

4.   Aplikasi Switch TRIAC

5.   Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser

6.   Sebagai Pengendali Level Sinyal


  • Diode


Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya. 

Berdasarkan Fungsi Dioda, Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya:
  1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
  2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
  3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
  4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
  5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

  • 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. Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :
  1. Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
  2. Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
  3. Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
  4. Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
  5. Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
  6. Karakteristik tidak berubah dengan suhu




    
4. Percobaan [kembali]
  • Prosedur percobaan
  1. Buka aplikasi proteus
  2. Siapkan alat dan bahan pada library proteus, pada rangkaian ini yaitu berupa resistor, baterai, transistor NPN (BC 547), potensiometer, diode, ground, relay, lampu, motor DC, sensor LM35 dan sensor sentuh.
  3. Rangkai setiap komponen
  4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
  5. Jalankan simulasi rangkaian.
Rangkaian simulasi
Saat sensor suhu mendeteksi suhu di atas 24 derajat celcius

Saat ada tekanan pada sensor sentuh

Saat sensor suhu dan sensor sentuh berkerja


        Prinsip Kerja :

Motor DC akan bergerak apabila suhu yang ditunjukkan oleh sensor suhu LM35 melebihi 24 derajat celcius. Dimana generator dc memiliki sumber tegangan sebesar 10 volt yang kemudian diteruskan menuju sensor lm35 dan juga ke relay yang menyebabkan relay aktif. Output dari sensor lm 35 akan menuju opamp non inverting yang kemudian outputnya menuju kaki base transistor (Q1) sedangkan arus dari opamp inverting akan menuju ke potensiometer. Arus dari dari relay dan kaki base transistor (Q1) akan menuju kolektor transistor lalu ke ground.

Apabila suhu di bawah 25 derajat celcius maka motor dc tidak akan bergerak. Untuk menggerakkannya diperlukan touch sensor, generator dc pada rangkaian touch sensor memiliki sumber tegangan sebesar 5 volt, dimana arus tersebut akan menuju emitter transistor yang akan mengaktifkan touch sensor, arus juga akan menuju ic 555 dimana voutnya akan menuju kaki base transistor (Q2) lalu menuju kolektor transistor (Q3) dan ke ground. arus dari generator dc juga akan menuju relay, sehingga relay aktif dan menggerak motor. arus dari relay akan menuju menuju emitter (Q2) lalu ke kolektor dan meuju ground. Apabila kedua sensor bekerja maka motor dc tidak akan bergerak dan lampu akan hidup karena relay kedua rangkaian aktif

  • Video

  • Download file
         Gambar rangkaian DISINI
         Download HTML DISINI
         Video rangkaian DISINI
         Rangkaian DISINI
         Data Sheet Sensor LM35 DISINI
         Data Sheet Touch Sensor DISINI
         Data Sheet transistor DISINI
         Data Sheet resistor DISINI
         Data Sheet motor dc DISINI
         Data Sheet relay DISINI
         Data Sheet opamp DISINI

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)