1. Tujuan [Kembali]
- Memenuhi tugas aplikasi elektronika C
- Menjelaskan prinsip kerja rain sensor dan NJFET
- Mensimulasikan rangkaian wiper mobil otomatis
2. Alat dan Bahan [Kembali]
Voltmeter merupakan suatu alat yang dimanfaatkan untuk mengukur tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Umumnya bentuk penyusunan pararel berdasarkan pada tempat komponen listrik hendak diukur. Dimana dalam setiap komponen ditemukan tiga buah lempengan tembaga di dalamnya. Lempengan tersebut dipasangkan diatas Bakelit yang telah dirangkai dan menyatu dalam tabung plastik atau kaca. Pada lempengan bagian luar dinamakan anode, sementara itu lempengan tengah disebut katode.
Masing-masing ukuran tabung tersebut kurang lebih 15 cm x 10 cm. Dari segi desain pun voltmeter tidak jauh berbeda terhadap desain amperemeter.Sama halnya dengan hambatan memiliki bentuk sama yakni multiplier, seri, dan galvanometer. Faktanya, kinerja yang dihasilkan dari alat tersebut lebih baik, serta senantiasa meningkat ketika sudah ditambahkan multiplier.Tujuan penambahan multiplier didalam alat dimaksudkan untuk kinerja dan kemampuannya menjadi berkali-kali lebih besar. Sementara dapat menciptakan suatu gaya magnet ketika medan magnet dan kuat arus listrik saling berinteraksi. Gaya magnet tersebut disinyalir untuk menggerakkan jarum. Dari sini kapasitas arus pada jarum berdasarkan aliran arus listrik.
Bagian-bagian voltmeter :
- Batas ukur maksimum dan minimum,
- Set-up untuk mengatur fungsi,
- Jarum penunjuk,
- Terminal kutub positif dan kutub negatif.
- Skala tinggi dan Rendah dari tegangan listrik terukur.
4. Ground
- Untuk keselamatan, grounding berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah saat terjadi kebocoran isolasi atau percikan api pada konsleting, misalnya kabel grounding yang terpasang pada badan/sasis alat elektronik seperti setrika listrik akan mencegah kita tersengat listrik saat rangkaian di dalam setrika bocor dan menempel ke badan setrika.
- Dalam instalasi penangkal petir, system grounding berfungsi sebagai penghantar arus listrik yang besar langsung ke bumi. meski sifatnya sama, namun pemasangan kabel grounding untuk instalasi rumah dan grounding untuk pernangkal petir pemasangannya harus terpisah.
- Sebagai proteksi peralatan elektronik atau instrumentasi sehingga dapat mencegah kerusakan akibat adanya bocor tegangan.
- Grounding di dunia eletronika berfungsi untuk menetralisir cacat (noise) yang disebabkan baik oleh daya yang kurang baik, ataupun kualitas komponen yang tidak standar.
- Bila kabel grounding berfungsi sebagai penghantar arus, maka alat yang mendeteksi adanya arus sisa atau arus bocor adalah ELCB. ELCB ini adalah sebagai proteksi instalasi listrik sebagai pencegah arus bocor. Untuk lebih jelasnya bisa lihat ulasannya pada ELCB Pengaman Arus Bocor.
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).
Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebu 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.
Fungsi dari transistor sendiri adalah memperkuat arus listrik yang masuk ke dalam rangkaian. Fungsi ini berkebalikan dengan resistor yang berperan meredam arus listrik.
Seperti yang telah disebutkan, transistor terdiri dari dua jenis yaitu NPN dan PNP. NPN merupakan singkatan dari Negatif Positif Negatif. Sedangkan PNP adalah kependekan dari Positif Negatif Positif.
Transistor NPN akan aktif ketika kaki basis diberi arus listrik bermuatan negatif. Sebaliknya, transistor PNP akan aktif apabila kaki basis mendapatkan tegangan listrik positif.
Pada transistor NPN, kaki basis memiliki kutub positif dan bersinggungan langsung dengan sumber listrik atau baterai. Sedangkan kaki emitor memiliki kutub negatif karena berhubungan langsung dengan massa. Kutub negatif juga ditemukan pada kaki kolektor yang menghubungkan massa di rangkaian listrik.
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- Spring
Relay merupakan salah satu jenis dari Saklar, maka istilah Pole dan Throw yang dipakai dalam Saklar juga berlaku pada Relay. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai Istilah Pole and Throw :
- Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay
- Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact)
Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :
- Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
- Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.
Resistor jenis Carbon Composistion ini terbuat dari komposisi karbon halus yang dicampur dengan bahan isolasi bubuk sebagai pengikatnya (binder) agar mendapatkan nilai resistansi yang diinginkan. Semakin banyak bahan karbonnya semakin rendah pula nilai resistansi atau nilai hambatannya.
14. Sensor Hujan (Rain Sensors)
Salah satu IC multiplexer yang paling sederhana dan paling banyak dipergunakan dalam rangkaian dasar digital adalah IC 74151. IC ini mempunyai 8 input untuk dipilih.
Demultiplekser (Demultiplexer atau disingkat Demux) memiliki prinsip kerja kebalikan dari multiplekser
Demux dapat digunakan untuk memilih BEBERAPA jalur output dari SEBUAH input. Demux sangat berguna ketika kita memiliki keterbatasan jalur input, misalnya kekurangan pin out dari sebuah mikrokontroler. Sebagai contoh ketika kita ingin menyalakan beberapa LED secara bergantian, misalnya 8 LED. Jika kita menggunakan satu pin output untuk setiap LED, maka kita memerlukan sebanyak 8 pin output.
IC 4555 bertindak sebagai Deultiplekser maupun sebagai Demultiplekser. Dalam penggunaannya, kita cukup membalikkan input dan output.
3. Dasar Teori [Kembali]
Multiplexer atau biasa disingkat dengan Mux adalah Rangkaian Logika yang memiliki beberapa jumlah input yang nantinya hanya akan memiliki satu output saja dimana setiap input akan diseleksi oleh yang namanya selector line (n). Untuk menghitung berapa jumlah input multiplexer, maka berlaku rumus berikut :
2n
Keterangan : n adalah jumlah nilai dari selector linenya
Selektor input menentukan ke output mana input data akan didistribusikan. Jumlah selektor dilihat dari banyaknya output. Untuk persamaannya, sama seperti Multiplexer (2n) hanya saja pada Demux yang ditentukan adalah Jumlah output melalui rumus ini, bukan jumlah input seperti yang ada di Mux.
Rain sensor atau sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi mendeteksi terjadinya hujan atau tidak. Pada sensor ini, terdapat integrated circuit atau IC (komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor, dan lain-lain) komparator yang berfungsi memberikan sinyal berupa logika ‘on’ dan ‘off’. Sehingga ketika sensor mendeteksi adanya hujan, wiper mobil secara otomatis akan berfungsi tanpa harus mengaktifkan saklar manual.
Sensor hujan juga mampu mengatur kecepatan wiper saat menyeka air hujan di kaca mobil, mulai dari posisi low, intermittent, hingga high speed. Pengaturan tersebut tergantung dari curah hujan yang menerpa kaca mobil.
Komponen Sensor Hujan
- Sensor hujan bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5 centimeter (cm) x 4 cm berlapis nikel.
- Lapisan modul pada sensor mempunyai sigar oksidasi sehingga tahan terhadap korosi.
- IC komputer.
- Terdapat potensiometer yang berfungsi mengatur sensifitas sensor.
- Dua output digital dan analog.
Kualitas Wiper
Sensor hujan juga perlu didukung dengan kualitas wiper. Kualitas penyeka air ini terbagi menjadi tiga jenis.
Wiper Konvensional
Wiper tipe ini terdiri dari braket dan karet. Namun wiper ini akan sulit ditemukan karena umumnya hanya terpasang di mobil-mobil keluaran lawas. Rangka wiper ini masih menggunakan logam.
Wiper Flat-Blade
Karet menjadi bahan dasar wiper jenis ini. Namun dalam kerangka wiper ini diselipkan besi pipih untuk memperkuat kerja wiper. Bobotnya lebih ringan dan memiliki sapuan yang cukup bersih ketika membersihkan kaca.
2. Touch Sensor
3. Relay
- Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay
- Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact)
- Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
- Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.
Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini :
Fungsi-fungsi dan Aplikasi Relay
Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :
- Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
- Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
- Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
- Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).
4. UV Sensors
Kelebihan Phototransistor :
1. tegangan output merupakan tegangandigital atau sudah mempunyai logika 1 atau 0
2. tidak membutuhkan Pre-Amp sebagai penguat sinyal
3. tegangan yang dibutuhkan relatif rendah yaitu dengan 5 Volt DC
4. aplikasi pembuatan alat dengan phototransistor lebih mudah
Kelemahan Phototransistor :
1. Rawan terhadap kotoran,sehingga lensa tidak dapat menerima cahaya dengan baik,swhingga perlu perawatan yang lebih.
Grafik respon sensor terhadap cahaya
ADC (Analog to Digital Conventer) merupakan sebuah system
yang berupa rangkaian elektronik dengan fungsi untuk mengubah sinyal/tegangan
analog menjadi sinyal atau tanda-tanda digital. Pengubahan ini bertujuan untuk
mendapatkan data-data digital berupa hexa atau biner, sehingga microprosesor
dapat mengolah data tersebut. Data-data digital yang hasil perubahan ADC
merupakan representasi dari masukan yang berupa data tegangan analog.
Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam
bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan
referensi.
diagram kaki pin ADC 0804:
Karakteristik ADC 0804 adalah sebagai berikut:
Memiliki 2 masukan analog : Vin (+) dan Vin(-) sehingga
memperbolehkan masukan selisih (diferensial). Dengan kata lain, tegangan
masukan analog yang sebenarnya adalah selisih dari masukan kedua pin [ analog
Vin = Vin(+) – Vin(-)]. Jika hanya satu masukan maka Vin(-) dihubungkan ke
ground. Pada operasi normal, ADC menggunakan Vcc = +5V sebagai tegangan
referensi, dan masukan analog memiliki jangkauan dari 0 sampai 5 V pada skala
penuh.
Mengubah tegangan analog menjadi keluaran digital 8 bit.
Sehingga resolusinya adalah 5V/255 = 19.6 mV
Memiliki pembangkit detak (clock) internal yang menghasilkan
frekuensi f=1/(1,1RC), dengan R dan C adalah komponen eksternal.
Memiliki koneksi ground yang berbeda antara tegangan digital
dan analog. Kaki 8 adalah ground analog. Pin 10 adalah ground digital.
IC ADC 0804 mempunyai dua masukan analog, Vin (+) dan Vin
(-), sehingga dapat menerima masukan diferensial. Masukan analog sebenarnya
(Vin) sama dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan ke
dua pin masukan yaitu Vin= Vin (+) – Vin (-). Kalau masukan analog berupa
tegangan tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin (+), sedangkan Vin
(-) digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt
sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0
Volt sampai 5 Volt (skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya
akan sama dengan
(n menyatakan jumlah bit keluaran biner IC analog to digital
converter) IC ADC 0804 memiliki generator clock intenal yang harus diaktifkan
dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK
IN serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital.
Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan :
f = 0.91/RC
Untuk sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal
yang dihubungkan ke pin CLK IN. ADC 0804 memiliki 8 keluaran digital sehingga
dapat langsung dihubungkan dengan saluran data mikrokomputer. Masukan (chip
select, aktif rendah) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804. Jika berlogika
tinggi, ADC 0804 tidak aktif (disable) dan semua keluaran berada dalam keadaan
impedansi tinggi. Masukan (write atau start convertion) digunakan untuk memulai
proses konversi. Untuk itu harus diberi pulsa logika 0. Sedangkan keluaran
(interrupt atauend of convertion) menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai
konversi, akan berubah ke logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0.
Salah satu IC multiplexer yang paling sederhana dan paling banyak dipergunakan dalam rangkaian dasar digital adalah IC 74151. IC ini mempunyai 8 input untuk dipilih.
Demultiplekser (Demultiplexer atau disingkat Demux) memiliki prinsip kerja kebalikan dari multiplekser
Demux dapat digunakan untuk memilih BEBERAPA jalur output dari SEBUAH input. Demux sangat berguna ketika kita memiliki keterbatasan jalur input, misalnya kekurangan pin out dari sebuah mikrokontroler. Sebagai contoh ketika kita ingin menyalakan beberapa LED secara bergantian, misalnya 8 LED. Jika kita menggunakan satu pin output untuk setiap LED, maka kita memerlukan sebanyak 8 pin output.
IC 4555 bertindak sebagai Deultiplekser maupun sebagai Demultiplekser. Dalam penggunaannya, kita cukup membalikkan input dan output.
4. Percobaan [Kembali]
Langkah-langkah percobaan :
- Siapkan Alat-alat dan bahan seperti penjelasan diatas
- Rangkain masing-masing alat dan bahan sesuai gambar berikut
- Aplikasi rangkaian siap untuk dijalankan
5. Rangkaian [Kembali]
6. Prinsip Kerja [Kembali]
Pada rangkaian aplikasi ini, motor penggerak sebagai penggerak wiper mobil bekerja dengan bantuan perintah sensor hujan touch sensor sebagai motor penggerak semprot sabun, dan phototransistor atau UV sensor berfungsi sebagai sensor pendeteksi anti silau cahaya matari untuk menjaga mata kontak langsung dengan sinar matahari.
Pada sensor rain, bagian output dirangkai IC mux 74151 dan IC demux 4555 sebagai umpan tegangan pengaktifan NPN transistor, sehingga wipe mobil aktif saat hujan, lalu touch sensor dapat berfungsi saat rain sensor aktif sebagai sabun cuci kaca wiper mobil
Selanjutnya phototransistor sensor atau UV sensor bekerja sebagai anti silau cahaya langsung ke mta, sehingga saat intensitas cahaya yang masuk ke wajah/mata tinggi, maka UV sensor akan mendeteksi dan melondungi mata dari silau cahaya.
7. Video [Kembali]
Video Simulasi Rangkaian Aplikasi Kontrol Kenyamanan Cuaca Mobil
8. File Download [Kembali]
File HTML [Download]
File Rangkaian [Download]
File Video Rangkaian [Download]
File Library Touch Sensor [Download]
File Library Rain Sensor [Download]
File Datasheet Rain Sensor [Download]
File Datasheet Touch Sensor [Download]
File Datasheet UV Sensor (APDS-9002) [Download]
File Datasheet IC 74151 [Download]
File Datasheet IC 4555 [Download]
File Datasheet ADC 0804 [Download]
File Datasheet NPN Transistor [Download]
File Datasheet Dioda [Download]
File Datasheet Resistor [Download]
File Datasheet Motor DC [Download]