Detektor Cahaya dengan Dua Sensor untuk menggerskkan Motor
1. Tujuan
- Mengetahui bagaimana sensor Photodioda
- Mengetahui bagaimana sensor Phototransitor
- Mengetahui bagaimana kedua sensor ini dirangkai pada proteus
- Alat :
- Power supply
- Potensiometer
- Ground
- Bahan :
- Photodioda
- Phototransistor
Read more at: http://elektronika-dasar.web.id/sensor-photo-transistor/
Copyright © Elektronika Dasar
- Resistor
- LED
- Torch LDR
- LM324
Op-amp LM324 adalah IC dengan 14 pin yang memiliki 4 op-amp didalam dengan single-supply mulai dari 3 Volt sampai 32 Volt dan jika menggunakan supply simetris +/-16 Volt. IC op-amp LM324 banyak digunakan untuk ragam aplikasi selain rangkaian audio dikarenakan harganya sangat murah.The pin configuration of the IC LM324 is shown below, and the function of each pin of this IC is discussed below.
- Pin1 (OUTPUT1): O/p of the 1st comparator
- Pin2 (INPUT1-): Inverting i/p of the 1st comparator
- Pin3 (INPUT1+): Non-inverting i/p of the 1st comparator
- Pin4 (VCC): Positive supply voltage
- Pin5 (INPUT2+): Non-inverting i/p of the 2nd comparator
- Pin6 (INPUT2-): Inverting i/p of the 2nd comparator
- Pin7 (OUTPUT2-): O/p of the 2nd comparator
- Pin8 (OUTPUT3): O/p of the 3rd comparator
- Pin9 (INPUT3-): Inverting i/p of the 3rd comparator
- Pin10 (INPUT3+): Non-inverting i/p of the 3rd comparator
- Pin11 (GND, VEE): Ground or negative supply voltage
- Pin12 (INPUT4+): Non-inverting i/p of the 4th comparator
- Pin13 (INPUT4-): Inverting i/p of the 4th comparator
- Pin14 (OUTPUT4): O/p of the 4th comparator
- Motor
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.
- Button
- NPN Transistor
*Bi-Polar NPN Transistor
*DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
*Continuous Collector current (IC) is 100mA
*Emitter Base Voltage (VBE) is 6V
*Base Current(IB) is 5mA maximum
*Available in To-92 Package
Konfigurasi Pin :*collector Current flows in through collector*base Controls the biasing of transistor*emitter Current Drains out through emitter
- Photodioda
Photodiode merupakan perangkat semiconductor, dengan PN-juction, yang mampu mengalirkan arus pada saat ada cahaya. Arus tersebut dialirkan ketika photon diserap oleh photodiode, meski begitusejumlah kecil arus tetap dapat dialirkan pada saat tanpa cahaya. Saat ada cahaya yang mengenai photodiode, akan mengakibatkan adanya electron-hole.Photodiode bekerja pada reverse bias, dimana terdapat peningkatan kebocoran arus sebanding dengan intensitas cahaya yang mengenai bagian junction.Bila dibandingkan dengan dua jenis sensor cahaya lainnya, photodiode memiliki waktu tanggap yang lebih cepat. Photodiode dapat digunakan pada aplikasi pencacah barang juga pada luxmeter, untuk mengukur intensitas cahaya. Dalam aplikasinya photodiode membutuhkan penguat amplifier.
Dengan konfigurasi rangkaian dioda photo seperti diatas maka rangkaian akan memberikan logika LOW pada saat dioda photo menerima pancaran cahaya. Proses tersebut terjadi pada saat dioda photo menerima cahaya dan dioda photo menjadi konduk (ON) sehingga basis TR1 mendapat bias tegangan dan transistor ON dimana terminal output diambil pada terminal kolektor transistor TR1 sehingga terminal output dihubungkan ke ground oleh TR1 melalui kolektor dan emitornya. Begitu sebaliknya pada saat dioda photo tidak menerima cahaya maka basis transistor tidak mendapat bias sehingga transistor TR1 OFF dan terminal output mendapat sumber tegangan dari VCC melalui RL sehingga berlogika HIGH.
Rangkaian diatas akan memberikan logika HIG pada saat dioda photo mendapat atau menerima intensitas cahaya. Kondisi tersebut disebabkan oleh dioda photo dipasang menghubungkan basis transistor TR1 ke VCC dan output diambil pada titik emitor transistor TR1. Pada saat dioda photo menerima intensitas cahaya maka dioda photo akan menghantar dan basis TR1 mendapat bias basis sehingga titik output yang terhubung ke VCC melalui kolektor dan emitor transistor TR1 sehingga berlogika HIGH begitu sebaliknya saat dioda photo tidak menerima cahaya maka basis TR1 tidak mendapat bias sehingga terminal output tidak mendapat sumber tegangan dari VCC dan terhubung keground melalui RL sehingga berlogika LOW.
- Phototransistor
Photo Transistor adalah Transistor yang dapat mengubah energi cahaya menjadi listrik dan memiliki penguat (gain) Internal. Penguat Internal yang terintegrasi ini menjadikan sensitivitas atau kepekaan Photo Transistor terhadap cahaya jauh lebih baik dari komponen pendeteksi cahaya lainnya seperti Photo Diode ataupun Photo Resistor.Photo Transistor dirancang khusus untuk aplikasi pendeteksian cahaya sehingga memiliki Wilayah Basis dan Kolektor yang lebih besar dibanding dengan Transistor normal umumnya. Bahan Dasar Photo Transistor pada awalnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Silikon dan Germanium yang membentuk struktur Homo-junction.Photo Transistor pada umumnya dikemas dalam bentuk transparan pada area dimana Photo Transistor tersebut menerima cahaya.Photo Transistor dirancang khusus untuk aplikasi pendeteksian cahaya sehingga memiliki Wilayah Basis dan Kolektor yang lebih besar dibanding dengan Transistor normal umumnya. Bahan Dasar Photo Transistor pada awalnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Silikon dan Germanium yang membentuk struktur Homo-junction.
Phototransistor pada umumnya dikemas dalam bentuk transparan pada area dimana Photo Transistor tersebut menerima cahaya. Berikut ini adalah bentuk dan simbol Photo Transistor (Transistor Foto).
Kelebihan PhotoTransistor
- Photo Transistor menghasilkan arus yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan Photo Diode.
- Photo Transistor relatif lebih murah, lebih sederhana dan lebih kecil sehingga mudah untuk diintegrasikan ke berbagai rangkaian elektronika.
- Photo Transistor memiliki respon yang cepat dan mampu menghasilkan Output yang hampir mendekati instan.
- Photo Transistor dapat menghasilkan Tegangan, sedangkan Photoresistor tidak bisa.
Kelemahan PhotoTransistor
- Photo Transistor yang terbuat dari Silikon tidak dapat menangani tegangan yang melebihi 1000Volt
- Photo Transistor sangat rentan terhadap lonjakan listrik yang mendadak (electric surge).
- Photo Transistor tidak memungkin elektron bergerak sebebas perangkat lainnya (contoh: Tabung Elektron).
- LM324
Terkadang kita perlu melakukan penguatan terhadap suatu sinyal. Misalnya, sensor outputnya 0-1 volt, sementara ADC range inputnya adalah 0-5 Volt. Otomatis, sinyal dari sensor harus dikuatkan dulu 5x sebelum dimasukkan ke ADC.
Untuk melakukan penguatan sinyal, pergunakanlah OpAmp (Operational Amplifier). Saya biasanya memakai LM324 karena beberapa keunggulan, antara lain:
1. 1 chip isinya 4 op amp
2. Bisa bekerja pada single power supply (tidak perlu power supply ganda, misalnya +12 dan -12 Volt)
3. Tegangan kerja bisa rendah sampai 5 Volt
4. Low power, menghemat power, terutama sistem dengan batere
Rangkaian penguat dari LM324 adalah (diambil dari datasheet LM324):
Penguatan adalah 1+(R2/R1), sehingga kalau perlu penguatan 5x, maka bisa dipilih R2/R1=4. Misalnya R2=40k, dan R1=10k.
Jangan lupa, apabila sumber tegangan op-amp adalah 5 volt, op amp tidak akan mampu menghasilkan output sampai 5 volt juga (biasanya sekitar 4 volt), karena sudah karakteristik dari op-amp, dimana tegangan output pasti dibawah tegangan supply.
Untuk mencegah op-amp berosilasi, tambahkan capasitor 100pF paralel dengan Resistor feedback (R2).
- Motor
Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. Motor Listrik DC tersedia dalam berbagai ukuran rpm dan bentuk. Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan kecepatan rotasi sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V. Apabile tegangan yang diberikan ke Motor Listrik DC lebih rendah dari tegangan operasionalnya maka akan dapat memperlambat rotasi motor DC tersebut sedangkan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan operasional akan membuat rotasi motor DC menjadi lebih cepat. Namun ketika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut turun menjadi dibawah 50% dari tegangan operasional yang ditentukan maka Motor DC tersebut tidak dapat berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan operasional yang ditentukan, maka motor DC tersebut akan menjadi sangat panas dan akhirnya akan menjadi rusak.
Pada saat Motor listrik DC berputar tanpa beban, hanya sedikit arus listrik atau daya yang digunakannya, namun pada saat diberikan beban, jumlah arus yang digunakan akan meningkat hingga ratusan persen bahkan hingga 1000% atau lebih (tergantung jenis beban yang diberikan). Oleh karena itu, produsen Motor DC biasanya akan mencantumkan Stall Current pada Motor DC. Stall Current adalah arus pada saat poros motor berhenti karena mengalami beban maksimal.
Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).
Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan
Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.
- NPN Transistor
Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).
Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :sebagai Penyearah,Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.
sebagai Penguat tegangan dan daya,
sebagai Stabilisasi tegangan,
sebagai Mixer,
sebagai Osilator
sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.
- Prosedur percobaan
- Siapkan alat dan bahan pada proteus
- Hubungkan tiap-tiap komponen yang sudah disusun sebelumnya
- Ubah besaran resistor menjadi 560 Ohm, 1k Ohm dan 3,3k Ohm
- Jalankan pada proteus
- Rangkaian bekerja ditandai dengan motor yang berputar
- Foto rangkaian
- Prinsip kerja
Cara kerja Photo Transistor atau Transistor Foto hampir sama dengan Transistor normal pada umumnya, dimana arus pada Basis Transistor dikalikan untuk memberikan arus pada Kolektor. Namun khusus untuk Photo Transistor, arus Basis dikendalikan oleh jumlah cahaya atau inframerah yang diterimanya. Oleh karena itu, pada umumnya secara fisik Photo Transistor hanya memiliki dua kaki yaitu Kolektor dan Emitor sedangkan terminal Basisnya berbentuk lensa yang berfungsi sebagai sensor pendeteksi cahaya.Pada prinsipnya, apabila Terminal Basis pada Photo Transistor menerima intensitas cahaya yang tinggi, maka arus yang mengalir dari Kolektor ke Emitor akan semakin besar.Photodiode terdiri dari satu lapisan tipis semikonduktor tipe-N yang memiliki kebanyakan elektron dan satu lapisan tebal semikonduktor tipe-P yang memiliki kebanyakan hole. Lapisan semikonduktor tipe-N adalah Katoda sedangkan lapisan semikonduktor tipe-P adalah Anoda.
Saat Photodiode terkena cahaya, Foton yang merupakan partikel terkecil cahaya akan menembus lapisan semikonduktor tipe-N dan memasuki lapisan semikonduktor tipe-P. Foton-foton tersebut kemudian akan bertabrakan dengan elektron-elektron yang terikat sehingga elektron tersebut terpisah dari intinya dan menyebabkan terjadinya hole. Elektron terpisah akibat tabrakan dan berada dekat persimpangan PN (PN junction) akan menyeberangi persimpangan tersebut ke wilayah semikonduktor tipe-N. Hasilnya, Elektron akan bertambah di sisi semikonduktor N sedangkan sisi semikonduktor P akan kelebihan Hole. Pemisahan muatan positif dan negatif ini menyebabkan perbedaan potensial pada persimpangan PN. Ketika kita hubungkan sebuah beban ataupun kabel ke Katoda (sisi semikonduktor N) dan Anoda (sisi semikonduktor P), Elektron akan mengalir melalui beban atau kabel tersebut dari Katoda ke Anoda atau biasanya kita sebut sebagai aliran arus listrik.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar