Pendeteksi Objek Membantu Parkir
1. Tujuan• Mengetahui pengertian sensor ultrasonik
• Mengetahui fungsi komponen yang digunakan
• Membuat rangkaian aplikasi sensor ultrasonik
• Mengetahui prinsip kerja sensor ultrasonik
2. ALAT DAN BAHAN
a. Voltmeter
Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik dalam sebuah rangkaian. a. 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:
b. Baterai
Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yangtersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya. c. Resistor
Resistor merupakan komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya. Spesifikasi:
d. Transistor NPN (2CS1162)
Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal (switching), stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor 2SC1162 bertipe NPN. Spesifikasi
e. Relay
Relay adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyambung dan memutuskan arus listrik dalam sebuah rangkaian. Karena fungsi relay tersebut,itulah mengapa komponen yang satu ini juga disebut sebagai saklar.
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 
f. Button
g. Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik untuk sementara. Satuan dari kapasitor yaitu Farad.
Spesifikasi:
h. Sensor ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya.
Konfigurasi pin:
• VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.
• Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.
• Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.
• GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.
Spesifikasi:
i. Ground
Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.
j. PIR Sensor
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.
Komponen output:
a. LED
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:
b. Motor DC
Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.
Konfigurasi pin:
Pin 1 : Terminal 1
Pin 2 : Terminal 2
3. DASAR TEORI
a. 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 sebagai Timer Delay, rangkaian flip-flop dan pemicu sinyal ultrasonik.
Diagram IC NE555
Rangkaian IC 555 kita dapat mengatur besar Frekuensi dan Duty Cyclenya dengan mengatur nilai R1, R2 dan C1.
Rumus menghitung Frekuensi IC 555 adalah :
F = 1,44 / {(R1 + 2R2) * C1}
Pada diagram blok, internal IC NE555 yang kecil ini terdiri dari: 2 buah komparator (Pembanding tegangan), 3 buah Resistor sebagai pembagi tengangan, 2 buah Transistor (dalam praktek dan analisis kerjanya, transistor yang terhubung pada pin 4 biasanya langsung dihubungkan ke Vcc), 1 buah Flip-flop S-R yang akan mengatur output pada keadaan logika tertentu, dan 1 buah inverter.
b. Baterai
Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya.
c. Resistor
Resistor memiliki nilai resistansi atau hambatan yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Resistor memiliki dua pin untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu yang dapat menghasilkan tegangan listrik di antara kedua pin. Nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir.
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.
d. LED
LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan.
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
e. Transistor NPN (2SC1162)
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.
f. 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 :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- 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)
g. Button
Button diibaratkan sebagai objek ketika melewati pancaran sinyal dari sensor ultrasonik.
h. Kapasitor
Kapasitor merupakan salah satu komponen elektronika yang sangat penting fungsinya. Pengertian kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik atau energi listrik. Selain itu, kapasitor juga dapat berfungsi sebagai penyaring frekuensi. Kapasitor memiliki berbagai macam ukuran dan bentuk tergantung dari kapasitas, tegangan kerja dan faktor lainnya yang berpengaruh. Kapasitor sering disebut juga dengan kondensator. Fungsi kapasitor untuk menyimpan muatan listrik disebut dengan kapasitansi atau kapasitas. Kapasitor memiliki simbol C (Capasitor) sedangkan fungsi kapasitor dalam menyimpan muatan listrik disimbolkan oleh F (Farad). Disimbolkan dengan Farad karena yang menemukan kapasitor adalah Michael Faraday (1791 – 1867).
Rumus Kapasitansi Kapasitor
C = Q×V
Kapasitor Seri Kapasitor Paralel
i. Sensor Ultrasonik
Sensor Ultrasonik adalah sensor untuk mengubah suara (gelombang ultrasonik) menjadi arus listrik dan sebaliknya. Gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui piezoelektrik yang pada umumnya berfrekuensi 40kHz. Prinsip kerjanya yaitu dengan mengirimkan (suara) gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu ke depan oleh Trigger (pengirim sinyal suara). Lalu, ketika ada objek yang melewati gelombang tersebut, maka suara tersebut akan terpantul dan kembali ke Echo (penerima sinyal suara). Kemudian, sensor akan menghitung selisih waktu ketika sinyal dikirim dengan waktu ketika sinyal kembali.
Pemilihan HC-SR04 sebagai sensor jarak yang akan digunakan pada alat ini karena memiliki fitur sebagai berikut; kinerja yang stabil, pengukuran jarak yang akurat dengan ketelitian 0,3 cm, pengukuran maksimum dapat mencapai 4 meter dengan jarak minimum 2 cm, ukuran yang ringkas dan dapat beroperasi pada level tegangan TTL Prinsip pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04 adalah sebagai berikut ; awali dengan memberikan pulsa Low (0) ketika modul mulai dioperasikan, kemudian berikan pulsa High (1) pada trigger selama 10 µs sehingga modul mulai memancarkan 8 gelombang kotak dengan frekuensi 40 KHz, tunggu hingga transisi naik terjadi pada output dan mulai perhitungan waktu hingga transisi turun terjadi, setelah itu gunakan Persamaan 2.1 untuk mengukur jarak antara sensor dengan objek. Timing diagram pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04 diperlihatkan pada Gambar.
Sensor ultrasonik terdiri dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima. Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah kristal piezoelectric dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar. Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 40 KHz – 400 KHz diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelectric akan berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan, dan ini disebut dengan efek piezoelectric.
-Pemancar Ultrasonik (Transmitter)
Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adalah sebagai berikut :
1. Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler.
2. Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm untuk pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan transistor.
3. Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.
4. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T1 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.
Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T2 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor. Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V. Sehingga pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak – balik dengan Vpeak-peak adalah 5V (+2,5 V s.d - 2,5 V).
-Penerima Ultrasonik (Receiver)
- Pertama – tama sinyal yang diterima akan dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian transistor penguat Q2.
- Kemudian sinyal tersebut akan di filter menggunakan High pass filter pada frekuensi > 40kHz oleh rangkaian transistor Q1.
- Setelah sinyal tersebut dikuatkan dan di filter, kemudian sinyal tersebut akan disearahkan oleh rangkaian dioda D1 dan D2.
- Kemudian sinyal tersebut melalui rangkaian filter low pass filter pada frekuensi < 40kHz melalui rangkaian filter C4 dan R4.
- Setelah itu sinyal akan melalui komparator Op-Amp pada U3.
- Jadi ketika ada sinyal ultrasonik yang masuk ke rangkaian, maka pada komparator akan mengeluarkan logika rendah (0V) yang kemudian akan diproses oleh mikrokontroler untuk menghitung jaraknya.
Grafik Sensor Ultrasonik
Pada grafik diatas terlihat bahwa hasil pengukuran sensor ultrasonik ini tidak linier. Hasil pengukuran ini tidak linier ini disebabkan karena sensor ini sangat peka terhadap perubahan sudut pantulan. Sedikit saja posisi sudut sensor dengan halangan didepannya bergeser, maka tegangan output akan berkurang.
j. 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
- 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.
k. Motor DC
Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.
• Mengetahui pengertian sensor ultrasonik
• Mengetahui fungsi komponen yang digunakan
• Membuat rangkaian aplikasi sensor ultrasonik
• Mengetahui prinsip kerja sensor ultrasonik
2. ALAT DAN BAHAN
a. Voltmeter
Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik dalam sebuah rangkaian.
a. 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:
b. Baterai
c. Resistor
Spesifikasi:
d. Transistor NPN (2CS1162)
Spesifikasi
e. Relay
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.
Spesifikasi
f. Button
g. Kapasitor
h. Sensor ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya.
Konfigurasi pin:
• VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.
• Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.
• Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.
• GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.
Spesifikasi:
i. Ground
Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.
j. PIR Sensor
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.
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:
Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.
Konfigurasi pin:
Pin 1 : Terminal 1
Pin 2 : Terminal 2
3. DASAR TEORI
a. 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 sebagai Timer Delay, rangkaian flip-flop dan pemicu sinyal ultrasonik.
Diagram IC NE555
Rangkaian IC 555 kita dapat mengatur besar Frekuensi dan Duty Cyclenya dengan mengatur nilai R1, R2 dan C1.
Rumus menghitung Frekuensi IC 555 adalah :
F = 1,44 / {(R1 + 2R2) * C1}
Pada diagram blok, internal IC NE555 yang kecil ini terdiri dari: 2 buah komparator (Pembanding tegangan), 3 buah Resistor sebagai pembagi tengangan, 2 buah Transistor (dalam praktek dan analisis kerjanya, transistor yang terhubung pada pin 4 biasanya langsung dihubungkan ke Vcc), 1 buah Flip-flop S-R yang akan mengatur output pada keadaan logika tertentu, dan 1 buah inverter.
b. Baterai
Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya.
c. Resistor
Resistor memiliki nilai resistansi atau hambatan yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Resistor memiliki dua pin untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu yang dapat menghasilkan tegangan listrik di antara kedua pin. Nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di tubuh resistor :
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.
d. LED
LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan.
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
e. Transistor NPN (2SC1162)
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.
f. Relay
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- 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)
g. Button
Button diibaratkan sebagai objek ketika melewati pancaran sinyal dari sensor ultrasonik.
h. Kapasitor
Kapasitor merupakan salah satu komponen elektronika yang sangat penting fungsinya. Pengertian kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik atau energi listrik. Selain itu, kapasitor juga dapat berfungsi sebagai penyaring frekuensi. Kapasitor memiliki berbagai macam ukuran dan bentuk tergantung dari kapasitas, tegangan kerja dan faktor lainnya yang berpengaruh. Kapasitor sering disebut juga dengan kondensator. Fungsi kapasitor untuk menyimpan muatan listrik disebut dengan kapasitansi atau kapasitas. Kapasitor memiliki simbol C (Capasitor) sedangkan fungsi kapasitor dalam menyimpan muatan listrik disimbolkan oleh F (Farad). Disimbolkan dengan Farad karena yang menemukan kapasitor adalah Michael Faraday (1791 – 1867).
Rumus Kapasitansi Kapasitor
C = Q×V
i. Sensor Ultrasonik
Sensor Ultrasonik adalah sensor untuk mengubah suara (gelombang ultrasonik) menjadi arus listrik dan sebaliknya. Gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui piezoelektrik yang pada umumnya berfrekuensi 40kHz. Prinsip kerjanya yaitu dengan mengirimkan (suara) gelombang ultrasonik dengan frekuensi tertentu ke depan oleh Trigger (pengirim sinyal suara). Lalu, ketika ada objek yang melewati gelombang tersebut, maka suara tersebut akan terpantul dan kembali ke Echo (penerima sinyal suara). Kemudian, sensor akan menghitung selisih waktu ketika sinyal dikirim dengan waktu ketika sinyal kembali.
Pemilihan HC-SR04 sebagai sensor jarak yang akan digunakan pada alat ini karena memiliki fitur sebagai berikut; kinerja yang stabil, pengukuran jarak yang akurat dengan ketelitian 0,3 cm, pengukuran maksimum dapat mencapai 4 meter dengan jarak minimum 2 cm, ukuran yang ringkas dan dapat beroperasi pada level tegangan TTL Prinsip pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04 adalah sebagai berikut ; awali dengan memberikan pulsa Low (0) ketika modul mulai dioperasikan, kemudian berikan pulsa High (1) pada trigger selama 10 µs sehingga modul mulai memancarkan 8 gelombang kotak dengan frekuensi 40 KHz, tunggu hingga transisi naik terjadi pada output dan mulai perhitungan waktu hingga transisi turun terjadi, setelah itu gunakan Persamaan 2.1 untuk mengukur jarak antara sensor dengan objek. Timing diagram pengoperasian sensor ultrasonik HC-SR04 diperlihatkan pada Gambar.
Sensor ultrasonik terdiri dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima. Struktur unit pemancar dan penerima sangatlah sederhana, sebuah kristal piezoelectric dihubungkan dengan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar. Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja 40 KHz – 400 KHz diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelectric akan berkontraksi (mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan, dan ini disebut dengan efek piezoelectric.
-Pemancar Ultrasonik (Transmitter)
Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adalah sebagai berikut :
1. Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler.
2. Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm untuk pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan transistor.
3. Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.
4. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T1 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.
Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T2 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor. Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V. Sehingga pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak – balik dengan Vpeak-peak adalah 5V (+2,5 V s.d - 2,5 V).
-Penerima Ultrasonik (Receiver)
- Pertama – tama sinyal yang diterima akan dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian transistor penguat Q2.
- Kemudian sinyal tersebut akan di filter menggunakan High pass filter pada frekuensi > 40kHz oleh rangkaian transistor Q1.
- Setelah sinyal tersebut dikuatkan dan di filter, kemudian sinyal tersebut akan disearahkan oleh rangkaian dioda D1 dan D2.
- Kemudian sinyal tersebut melalui rangkaian filter low pass filter pada frekuensi < 40kHz melalui rangkaian filter C4 dan R4.
- Setelah itu sinyal akan melalui komparator Op-Amp pada U3.
- Jadi ketika ada sinyal ultrasonik yang masuk ke rangkaian, maka pada komparator akan mengeluarkan logika rendah (0V) yang kemudian akan diproses oleh mikrokontroler untuk menghitung jaraknya.
Grafik Sensor Ultrasonik
- 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.
k. Motor DC
Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.
PRINSIP KERJA MOTOR DC
Buka aplikasi proteus
Siapkan alat dan bahan pada library proteus, pada rangkaian ini yaitu berupa baterai, power, resistor, IC NE555, kapasitor, button, transistor, sensor ultrasonik, sensor PIR, motor DC, relay, LED, dan ground.
Rangkai setiap komponen
Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
Simulasikan rangkaian
Ketika Sensor PIR mendeteksi adanya objek (berlogika 1)
Ketika Button Dihubungkan (Objek mendekat ke sensor ultrasonik)
-prinsip kerja
Pada rangkaian ini, sensor PIR berfungsi untuk mendeteksi objek yang baru datang (mobil saat parkir), ketika sensor PIR berlogika 0 (tidak terdeteksi objek), tidak ada arus yang mengalir sehingga motor tidak hidup. Ketika sensor PIR berlogika 1, arus pada Vout yang merupakan kaki basis transistor Q2 akan mengalir dari basis transistor ke emitter lalu ke ground. Kemudian arus mengalir dari BAT3 dan BAT4 sehingga mengaktifkan relay, maka motor DC hidup. Namun kondisi ketika objek mulai mendekati sensor ultrasonik (ditandai dengan ditekannya button), maka sensor PIR tidak dapat menghidupkan motor.
Rangkaian sensor ultrasonik tersebut terdiri dari dua unit, yaitu Trigger dan Echo. Pada bagian Trigger, digunakan IC NE555 untuk memicu sinyal ultrasonik. Mulanya, tegangan pada baterai akan mengalir menuju button dimana button tersebut dijadikan sebagai objek yang akan melewati sensor ultrasonik. Ketika ada objek (button ditekan), arus akan mengalir menuju IC NE555 yang kemudian memicu timbulnya sinyal ultrasonik. Kemudian, arus menuju unit Trigger untuk memancarkan sinyal ultrasonik. Selanjutnya, pada bagian Echo akan menangkap adanya sinyal pantulan dan arus mengalir ke relay, sehingga led akan berkedip-kedip yang menandakan adanya objek yang melewati atau mendekat ke arah sensor. Jika tidak ada objek yang terdeteksi, led akan hidup secara normal.
5. VIDIO
6. DOWNLOAD File
download disini
Buka aplikasi proteus
Siapkan alat dan bahan pada library proteus, pada rangkaian ini yaitu berupa baterai, power, resistor, IC NE555, kapasitor, button, transistor, sensor ultrasonik, sensor PIR, motor DC, relay, LED, dan ground.
Rangkai setiap komponen
Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
Simulasikan rangkaian
Ketika Sensor PIR mendeteksi adanya objek (berlogika 1)
-prinsip kerja
Pada rangkaian ini, sensor PIR berfungsi untuk mendeteksi objek yang baru datang (mobil saat parkir), ketika sensor PIR berlogika 0 (tidak terdeteksi objek), tidak ada arus yang mengalir sehingga motor tidak hidup. Ketika sensor PIR berlogika 1, arus pada Vout yang merupakan kaki basis transistor Q2 akan mengalir dari basis transistor ke emitter lalu ke ground. Kemudian arus mengalir dari BAT3 dan BAT4 sehingga mengaktifkan relay, maka motor DC hidup. Namun kondisi ketika objek mulai mendekati sensor ultrasonik (ditandai dengan ditekannya button), maka sensor PIR tidak dapat menghidupkan motor.
Rangkaian sensor ultrasonik tersebut terdiri dari dua unit, yaitu Trigger dan Echo. Pada bagian Trigger, digunakan IC NE555 untuk memicu sinyal ultrasonik. Mulanya, tegangan pada baterai akan mengalir menuju button dimana button tersebut dijadikan sebagai objek yang akan melewati sensor ultrasonik. Ketika ada objek (button ditekan), arus akan mengalir menuju IC NE555 yang kemudian memicu timbulnya sinyal ultrasonik. Kemudian, arus menuju unit Trigger untuk memancarkan sinyal ultrasonik. Selanjutnya, pada bagian Echo akan menangkap adanya sinyal pantulan dan arus mengalir ke relay, sehingga led akan berkedip-kedip yang menandakan adanya objek yang melewati atau mendekat ke arah sensor. Jika tidak ada objek yang terdeteksi, led akan hidup secara normal.
5. VIDIO
6. DOWNLOAD File
download disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar