1. Tujuan [Kembali]
- Memenuhi tugas aplikasi elektronika C
- Menjelaskan prinsip kerja Infrared sensor dan LM35
- Mensimulasikan rangkaian pendingin laptop otomatis
2. Alat dan Bahan [Kembali]
Setiap Baterai terdiri dari Terminal Positif( Katoda) dan Terminal Negatif (Anoda) serta Elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output Arus Listrik dari Baterai adalah Arus Searah atau disebut juga dengan Arus DC (Direct Current). Pada umumnya, Baterai terdiri dari 2 Jenis utama yakni Baterai Primer yang hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan Baterai Sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery).
- 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.
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)
Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.
Beberapa jenis resistor yang diketahui, jenis resistor yang nilai resistansinya berubah bila terkena cahaya namanya LDR (Light Dependent Resistor) dan resistor yang nilai resistansinya akan bertambah besar bila terkena suhu panas yang namanya PTC (Positive Thermal Coefficient) serta resistor yang nilai resistansinya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas yang namanya NTC (Negative Thermal Coefficient).
5. N-JFET
Transistor bipolar: (a) simbol skematik PNP, (b) phisik PNP, (c) simbol skematik NPN, (d) fisik NPN |
Di bawah ini Anda dapat melihat aplikasi dari kedua transistor tersebut.
1. Driver Motor DC
Fungsi dari transistor NPN Selain sebagai Saklar adalah sebagai driver motor DC. Fungsi dari motor DC ini dikendalikan secara langsung oleh transistor. Ketika transistor dalam posisi si cut off, maka motor akan mati atau Off. Motor akan menyala apabila transistor dalam kondisi saturasi. Selain menentukan nyala atau matinya driver motor DC, berperan dalam menentukan arah putarannya.
2. Penguat Arus
Di dalam sebuah rangkaian listrik, arus yang masuk tidak selalu sesuai dengan kebutuhan. Hal ini menyebabkan rangkaian tersebut tidak dapat mengangkat beban yang diinginkan. Oleh sebab itulah diperlukan adanya transistor NPN dan PNP dalam rangkaian. Dengan bantuan komponen ini, rangkaian listrik akan menghasilkan arus yang lebih kuat.
3. Pembangkit Sinyal Flip-flop
Fungsi yang terakhir dari transistor NPN dan PNP yaitu sebagai pembangkit sinyal flip-flop. Saat dalam rangkaian listrik terdapat 2 transistor,, komponen tersebut akan bekerja secara bergantian untuk menghidupkan dan memadamkan lampu LED.
Berikut beberapa fungsi pada penggunaan diode, antara lain:
- Sebagai alat sensor panas, contohnya pada amplifier.
- Sebagai rangkaian clamper yang dapat memberikan tambahan partikel DC untuk sinyal AC.
- Sebagai alat sensor cahaya, pada umumnya menggunakan diode photo.
- Menstabilkan tegangan yang ada pada voltage regulator.
- Sebagai indikator.
- Untuk suatu rangkaian VCO atau Voltage Controlled Oscilator, pada umumnya menggunakan diode varactor.
- Untuk alat dalam menggandakan tegangan.
- Untuk sekering (saklar) / pengaman.
- Untuk penyearah.
- Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
- Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2.
- Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
- Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
- Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
- Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
- Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
- Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
- Impedansi Input (Zi) besar = ∞
- Impedansi Output (Z0) kecil= 0
- Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞
- Band Width respon frekuensi lebar = ∞
- V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1.
- Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu.
Bahan Semikonduktor | Wavelength | Warna |
Gallium Arsenide (GaAs) | 850-940nm | Infra Merah |
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) | 630-660nm | Merah |
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) | 605-620nm | Jingga |
Gallium Arsenide Phosphide Nitride (GaAsP:N) | 585-595nm | Kuning |
Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP) | 550-570nm | Hijau |
Silicon Carbide (SiC) | 430-505nm | Biru |
Gallium Indium Nitride (GaInN) | 450nm | Putih |
Masing-masing Warna LED (Light Emitting Diode) memerlukan tegangan maju (Forward Bias) untuk dapat menyalakannya. Tegangan Maju untuk LED tersebut tergolong rendah sehingga memerlukan sebuah Resistor untuk membatasi Arus dan Tegangannya agar tidak merusak LED yang bersangkutan. Tegangan Maju biasanya dilambangkan dengan tanda VF.
Warna | Tegangan Maju @20mA |
Infra Merah | 1,2V |
Merah | 1,8V |
Jingga | 2,0V |
Kuning | 2,2V |
Hijau | 3,5V |
Biru | 3,6V |
Putih | 4,0V |
3. Dasar Teori [Kembali]
Bentuk dan Konfigurasi Pin IR Detector Photomodules TSOP
2. LM 35
- LM35, LM35A -> range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC.
- LM35C, LM35CA -> range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
- LM35D -> range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.
- Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
- Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
- Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
- Tidak memerlukan pengkondisian sinyal
- Membutuhkan tegangan untuk beroperasi.
3. NPN Transistor
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.
CARA KERJA NPN Transistor :
Apabila saklar dalam posisi tertutup atau terhubung arus listrik akan mengalir dari kutub baterai positif melewati beban (dalam hal ini lampu) kemudian menuju kaki kolektor dan berhenti di sana. Arus berhenti dikarenakan transistor masih belum mendapatkan pemicu sehingga posisinya tidak aktif. Hal ini menyebabkan lampu masih tetap mati.
Pada waktu yang bersamaan, arus pemicu yang ukurannya lebih kecil dibandingkan arus listrik utama mengalir dari sumber listrik menuju ke resistor kemudian ke saklar, melewati kaki basis transistor lanjut ke emitor, dan berlanjut menuju massa. Karena lampu mendapatkan masa listrik, beban tersebut pun akan menyala.
4. 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).
5. Op-Amp
Langkah-langkah percobaan :
- Disiapkan alat dan bahan yaitu Sensor suhu LM 35, Infrared Sensor, logicstate, NPN Transistor, resistor, Op-Amp, DC generator, Relay 1P, Relay 2P, Baterai, LED hijau, LED merah, LED biru, Op-Amp UA741, power supply, POT-HG, motor, diode, DC voltmeter, ground
- Posisikan rangkaian Infrared sensor sesuai keinginan
- Dihubungkan logicstate ke testpin infrared sensor, hubungkan ground ke GND, hubungkan power supply 5 volt ke Vcc
- Dihubungkan V out infrared sensor ke resistor, lalu dari resistor dihubungkan ke kaki base NPN transistor Q2
- Pada kaki kolektor NPN Q2, dihubungkan DC generator 12 volt lalu diteruskan hubung ke dioda dan relay 1P, lalu diteruskan hubung ke kaki kolektor NPN Q2. Kaki emitor NPN Q2 dihubungkan ke ground
- Pada COM relay RL 1, dihubungkan baterai 12 volt, resistor, dan LED hijau secara seri, lalu dihubungkan motor secara parallel terhadap seri resistor dan LED hijau
- Posisikan rangkaian Sensor suhu LM 35 sesuai keinginan
- Dihubungkan Vcc LM 35 dengan DC generator 10 volt, lalu hubungkan GND LM 35 ke ground, lalu pada V out LM 35 dihubungkan ke input non inverting Op-Amp
- Dihubungkan resistor RI ke input inverting Op-Amp, lalu hubungkan resistor RF dengan input inverting Op-Amp dan V out Op-Amp
- Dihubungkan V out Op-Amp ke resistor, dari resistor dihubungkan ke kaki base NPN Q1
- Pada kaki kolektor NPN Q1, dihubungkan DC generator 12 volt lalu diteruskan hubung ke dioda dan relay 2P, lalu diteruskan hubung ke kaki kolektor NPN Q1. Kaki emitor NPN Q1 dihubungkan ke ground
- Pada COM relay 2P pertama, dihubungkan baterai secara seri dengan paralel dioda dan motor
- Pada COM relay 2P kedua, dihubungkan baterai 0,36 volt kutub positif ke input non inverting Op-Amp UA741 dan kutub negative ke ground
- Pada Input inverting Op-Amp UA741 dihubungkan ke output POT-HG, lalu pada kaki atas POT-HG dihubungkan ke resistor dan kaki bawah POT-HG dihubungkan ke ground
- Dhubungkan resistor R5 ke power supply dan ke +Vcc Op-Amp UA 741, lalu dari power supply dihubungkan 2 buah resistor, LED biru dan LED merah
- Dihubungkan V out Op-Amp UA 741 ke parallel LED biru dengan resistor dan LED merah dengan resistor
- Dihubungkan LED merah ke ground dan –Vcc Op-Amp UA741 ke ground
5. Rangkaian [Kembali]
Saat Suhu Laptop Normal
6. Prinsip Kerja [Kembali]
Pada rangkaian aplikasi ini, motor penggerak sebagai penggerak pendingin laptop bekerja dengan bantuan perintah sensor infrared dan sensor suhu LM 35.
Sistem kerjanya yaitu, saat laptop diletakkan pada tatakan rangkaian sensor pendingin, maka sensor infrared berlogika 1 akan mendekteksi adanya manusia yang berada di depan tatakan laptop, maka sensor infrared aktif bekerja mengaliri tegangan output ke kaki base transistor NPN Q2 mengaktifkan transistor NPN Q2, maka tegangan akan mengalir dari DC generator kaki kolektor mengaktifkan relay kaki kolektor lalu menuju ke kaki emitor hingga diakhiri ke ground, sehingga kipas pendingin 1 laptop hidup sebagai kipas reguler yang di tandai dengan hidupnya lampu LED hijau.
Pada saat kondisi laptop overheating atau terlalu panas >35°C, maka sensor LM 35 akan mendeteksi suhu, sehingga menghasilkan tegangan kepada base, maka transistor NPN Q1 akan aktif bekerja, sehingga tegangan dari kaki kolector dapat mengalir melalui relay 2P lalu terus ke kaki emitor, maka relay 2P aktif sehingga kipas pendingin ekstra laptop hidup yang ditandai dengan rangkaian komparator non inverting op-amp bekerja pada warna lampu LED merah hidup, menandakan bahwa suhu laptop melewati batas normal.
Saat suhu laptop kembali normal, maka saat LM 35 mencapai suhu <26°C, maka sensor suhu LM 35 akan menonaktifkan transistor, sehingga tegangan menuju relay 2 tidak dapat mengalir dan kipas pendingin ekstra akan mati yang ditandai dengan rangkaian komparator non inverting op-amp bekerja pada warna lampu LEDbiru hidup, menandakan bahwa suhu laptop kembali normal.
7. Video [Kembali]
Video Simulasi Rangkaian Aplikasi Pendingin Laptop Otomatis
8. Link Download [Kembali]
File HTML [Download]
File Video Rangkaian [Download]
File Datasheet NPN Transistor [Download]
File Datasheet Infrared Sensor [Download]
File Datasheet LM 35 Sensor [Download]
File Datasheet Dioda [Download]
File Datasheet Resistor [Download]
File Datasheet Motor DC [Download]