TUGAS BESAR: DISPENSER OTOMATIS

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

1. Pendahuluan[kembali]

Perkembangan teknologi di bidang elektronika dan otomasi telah memberikan kemudahan dalam kehidupan sehari-hari, terutama dalam menciptakan perangkat yang lebih efisien, higienis, dan ramah pengguna. Salah satu contoh penerapan teknologi tersebut adalah dalam pembuatan dispenser otomatis, yaitu perangkat yang mampu mengeluarkan air secara otomatis tanpa perlu sentuhan tangan, sehingga lebih praktis dan higienis, terutama di masa pasca-pandemi seperti sekarang.

Dispenser otomatis ini memanfaatkan komponen elektronika sebagai inti dari sistem kerjanya. Beberapa komponen utama yang digunakan antara lain sensor inframerah (infrared sensor) untuk mendeteksi keberadaan tangan atau wadah, mikrokontroler (seperti Arduino Uno) sebagai otak sistem yang memproses data dari sensor, serta modul relay dan pompa DC untuk mengatur aliran air dari galon ke wadah. Semua komponen ini disusun menjadi suatu rangkaian yang saling terintegrasi sehingga dapat menjalankan fungsi secara otomatis dan efisien.

Dengan memanfaatkan sistem berbasis mikrokontroler dan sensor, proyek ini tidak hanya berfokus pada aspek kenyamanan pengguna, tetapi juga memberikan pemahaman yang lebih mendalam mengenai penerapan rangkaian elektronik digital dan analog, serta proses pemrograman mikrokontroler. Selain itu, proyek ini juga menjadi media untuk mengembangkan keterampilan praktis dalam merancang rangkaian, mengatur logika kerja sistem otomatis, dan mengintegrasikan perangkat keras (hardware) dengan perangkat lunak (software).

Tujuan utama dari proyek ini adalah untuk merancang dan merealisasikan dispenser otomatis berbasis sensor dan mikrokontroler, yang dapat digunakan sebagai solusi efisien dan higienis dalam pengambilan air. Diharapkan proyek ini juga dapat menjadi dasar pengembangan alat-alat otomatis lainnya di masa depan, baik di bidang rumah tangga, industri, maupun layanan umum.

2. Tujuan[kembali]

Merancang dan membangun sistem dispenser otomatis yang dapat mengeluarkan air tanpa sentuhan tangan menggunakan sensor sebagai pemicu utama.
Meningkatkan higienitas dan efisiensi penggunaan dispenser, terutama di lingkungan umum seperti sekolah, rumah sakit, kantor, atau tempat ibadah.
Melatih keterampilan praktis dalam bidang elektronika dan pemrograman, khususnya dalam merancang rangkaian sensorik, menyusun logika kerja sistem otomatis, dan menulis program mikrokontroler.

3. Alat dan Bahan[kembali]

Alat
A. DC Voltmeter

   DC Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur beda potensial listrik (tegangan) dalam rangkaian arus searah (DC / Direct Current). DC voltmeter bekerja dengan mendeteksi selisih tegangan antara dua titik dan menampilkannya dalam bentuk angka (jika digital) atau jarum (jika analog). Alat ini biasanya dihubungkan secara paralel dengan komponen yang ingin diukur tegangannya.

   B. DC Amperemeter

   DC Amperemeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik searah (DC / Direct Current) dalam suatu rangkaian. DC Amperemeter harus dipasang secara seri dalam rangkaian, agar seluruh arus yang mengalir bisa diukur. Arus yang mengalir melewati amperemeter akan menyebabkan jarum bergerak (pada versi analog), atau tampil sebagai angka (pada versi digital). Alat ini biasanya memiliki resistansi internal yang sangat kecil, agar tidak menghambat arus yang diukur.

      C. Power Supply DC

  DC Power Supply adalah perangkat yang berfungsi untuk menyediakan tegangan dan arus searah (DC / Direct Current) kepada suatu rangkaian atau perangkat elektronik. DC power supply berfungsi untuk mengontrol besar tegangan atau arus output (pada power supply yang bisa disetel/adjustable), menyuplai tegangan stabil untuk rangkaian elektronik seperti mikrokontroler, sensor, motor DC, dan sebagainya.
Bahan

     A. Resistor

   Resistor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menghambat arus listrik dalam suatu rangkaian. Resistor digunakan untuk mengontrol jumlah arus atau menurunkan tegangan, serta melindungi komponen lain dari arus berlebih.

     B. LED

   Light-Emitting Diode atau LED adalah perangkat semikonduktor yang menghasilkan cahaya saat arus listrik mengalir melaluinya. LED bekerja berdasarkan fenomena elektroluminesensi, di mana elektron-elektron dalam bahan semikonduktor berenergi tinggi (dalam pita konduksi) jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah (pita valensi), dan melepaskan energi berlebih dalam bentuk foton (cahaya).
        C. Transistor NPN


   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.

     1.       Bi-Polar NPN Transistor

        2.       DC Current Gain (hFE) is 800 maximum

        3.       Continuous Collector current (IC) is 500mA

     4.       Emitter Base Voltage (VBE) is 5V

       5.       Base Current(IB) is 5mA maximum

       6. Available in To-92 Package

       D. Relay


   Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

        E. Op-amp

   Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output.

        F. Dioda


   Dioda adalah komponen pasif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi panjar mundur). Saat ini bahan semikonduktor pembuat dioda adalah semikonduktor silikon dan germanium. Semikonduktor bahan silikon merupakan bahan yang paling banyak digunakan pada jenis dan tipe dioda karena silikon menawarkan beberapa kelebihan seperti kinerja yang tinggi dan biaya produksi yang lebih rendah. Biasanya tegangan jatuh dioda berbahan silikon berkisar 0,7 Volt.

        G. Motor

   Motor merupakan piranti elektronika yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. pada motor DC terdapat 2 Input yang jika diberikan input yang berbeda maka motor akan berputar CCW atau CW tergantung pada inputan yang dimasukan dan jika diberikan dua input dengan nilai sama maka motor dc akan berhenti. maksud nilai disini adalah HIGH atau LOW, jadi :

                HIGH HIGH = motor tidak berputar
               HIGH LOW = motor berputar
               LOW LOW = motor tidak berputar
               LOW HIGH = motor berputar
H. Logicstate


   Gerbang logika atau logic gate adalah suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik.
        I. Sensor PIR


Passive Infrared Receiver atau disebut juga dengan Sensor PIR adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu objek. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR adalah alat yang dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek.

·       Wide range on input voltage varying from 4.V to 12V (+5V recommended)
·       Output voltage is High/Low (3.3V TTL)
·       Can distinguish between object movement and human movement
·       Has to operating modes - Repeatable(H) and Non- Repeatable(H)
·       Cover distance of about 120° and 7 meters
·       Low power consumption of 65mA
·       Operating temperature from -20° to +80° Celsius

J. Sensor Infrared

  Sensor Inframerah (IR Sensor) adalah perangkat elektronik yang dapat mendeteksi keberadaan objek atau mengukur jarak dengan menggunakan sinar inframerah, yaitu cahaya dengan panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, yang tidak bisa dilihat oleh mata manusia.. Bahan baku pembuatannya ialah material piroelektrik dan material sensor foton. Fungsi utama dari sensor inframerah ialah media komunikasi bagi dua perangkat elektronik yang memuat sensor sebagai komponennya.

        K. Water Level Sensor


   Water level sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi dan memantau ketinggian air dalam suatu wadah atau tangki secara elektronik. Sensor ini mengubah tingkat air menjadi sinyal digital yang dapat dibaca oleh sistem elektronik

L. Sensor Suhu

   Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dan dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian kontrol yang sangat mudah.

       M. Ground

   Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak-balik atau titik patokan (referensi) berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika. Ground digunakan sebagai acuan untuk mengukur tegangan dan sebagai jalur kembali arus listrik ke sumber.

N. Sensor Magnet

Sensor magnetic reed switch adalah perangkat elektronik yang menggunakan medan magnet untuk mengoperasikan sakelar di dalamnya. Sensor ini terdiri dari dua bilah logam feromagnetik yang terletak di dalam kapsul kaca hampa udara atau berisi gas inert. Dalam kondisi normal, bilah logam tersebut terpisah sehingga sirkuit listrik terbuka dan tidak ada aliran listrik. Ketika medan magnet didekatkan, bilah logam menjadi magnetik dan saling tertarik hingga bersentuhan, menutup sirkuit dan memungkinkan aliran listrik. Sensor magnetic reed switch banyak digunakan dalam aplikasi keamanan, otomasi industri, perangkat elektronik konsumen, dan transportasi karena kesederhanaan, keandalan, dan efisiensi energinya.

4. Dasar Teori[kembali]

A. Resistor

Simbol :

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

B. Transistor NPN

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.

1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor.

Rumus-rumus transistor:

Spesifikasi :

Bi-Polar Transistor
DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
Continuous Collector current (IC) is 100mA
Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
Base Current(IB) is 5mA maximum

Konfigurasi Transistor

Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

FIXED BIAS

Rangkaian transistor NPN dengan fixed bias bekerja dengan mengatur arus dan tegangan melalui komponen-komponen seperti transistor NPN, resistor basis (RB), dan resistor kolektor (RC) yang terhubung ke sumber tegangan DC (VCC). Dalam rangkaian ini, basis transistor diberi tegangan melalui RB, menciptakan tegangan basis-emitor (VBE) sekitar 0.7V, sehingga transistor berada dalam kondisi aktif. Arus basis (IB) yang mengalir ditentukan oleh VCC dan RB. Arus kolektor (IC) diperbesar oleh faktor penguatan arus transistor (β), sehingga IC = β * IB. Tegangan kolektor-emitor (VCE) dihitung dengan mengurangkan tegangan jatuh pada RC dari VCC, yaitu VCE = VCC - IC * RC. Transistor dapat beroperasi dalam kondisi aktif (menguatkan sinyal), saturasi (sakelar tertutup), atau cut-off (sakelar terbuka), tergantung pada arus basisnya. Rangkaian ini sederhana namun memiliki stabilitas termal yang buruk dan kurang cocok untuk aplikasi yang memerlukan penguatan tinggi dan stabilitas baik.

SELF BIAS

Rangkaian transistor NPN dengan self bias menggunakan resistor emitor (RE) untuk memberikan stabilisasi termal dan pengaturan otomatis dari titik kerja transistor. Dalam konfigurasi ini, kolektor transistor terhubung ke sumber tegangan (VCC) melalui resistor kolektor (RC), basis terhubung ke VCC melalui resistor basis (RB), dan emitor terhubung ke ground melalui resistor emitor (RE). Tegangan VCC mengalir melalui RB untuk memberikan tegangan pada basis transistor, menciptakan tegangan basis-emitor (VBE) sekitar 0.7V untuk kondisi aktif. Arus basis (IB) mengalir melalui RB, dan arus emitor (IE) hampir sama dengan arus kolektor (IC), yang diperbesar oleh faktor penguatan arus transistor (β). Tegangan emitor (VE) yang dihasilkan oleh arus emitor melalui RE memberikan umpan balik negatif yang membantu menstabilkan arus emitor dan kolektor. Tegangan kolektor-emitor (VCE) dihitung sebagai VCE = VCC - IC * RC - VE. Resistor emitor (RE) membantu menstabilkan arus kolektor dengan mengurangi VBE ketika suhu meningkat, sehingga memberikan stabilisasi termal yang baik. Rangkaian ini efektif dalam mempertahankan titik kerja transistor yang stabil meskipun terjadi perubahan suhu atau variasi dalam parameter transistor.

EMITER STABILIZE

Rangkaian transistor NPN dengan emiter stabilize bekerja dengan menggunakan resistor emitor (RE) untuk meningkatkan stabilitas termal dan memastikan titik kerja yang konsisten. Dalam rangkaian ini, kolektor transistor terhubung ke sumber tegangan (VCC) melalui resistor kolektor (RC), basis terhubung ke VCC melalui resistor basis (RB), dan emitor terhubung ke ground melalui resistor emitor (RE). Tegangan VCC mengalir melalui RB untuk memberikan tegangan pada basis transistor, menghasilkan tegangan basis-emitor (VBE) sekitar 0.7V, sehingga transistor berada dalam kondisi aktif. Arus basis (IB) yang mengalir melalui RB dikendalikan oleh VCC dan VE, di mana VE adalah tegangan pada emitor yang dihasilkan oleh arus emitor (IE) melalui RE. Arus kolektor (IC) yang diperbesar oleh faktor penguatan arus transistor (β) hampir sama dengan arus emitor (IE), karena IE = IC + IB. Tegangan kolektor-emitor (VCE) dihitung sebagai VCE = VCC - IC * RC - VE. Resistor emitor (RE) memberikan umpan balik negatif yang menstabilkan arus kolektor dengan mengurangi VBE ketika suhu meningkat, sehingga memberikan stabilisasi termal yang baik. Dengan demikian, rangkaian ini mampu mempertahankan titik kerja transistor yang stabil meskipun terjadi perubahan suhu atau variasi dalam parameter transistor.

C. Water Level Sensor

Water level sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi dan memantau ketinggian air dalam suatu wadah atau tangki secara elektronik. Sensor ini mengubah tingkat air menjadi sinyal digital yang dapat dibaca oleh sistem elektronik. Sensor ini merupakan perangkat yang bisa mematikan atau mengobarkan pompa air secara otomatis andai air mulai berakhir atau sudah nyaris penuh.

D. PIR Sensor

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :

1. Fresnel Lens

Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.

2. IR Filter

IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.

3. Pyroelectric Sensor

Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

Grafik respon sensor PIR

1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan

Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.

2. Respon terhadap Suhu

Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.

E. Infrared sensor

Infra red (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier). Bentuk dan Konfigurasi Pin IR Detector Photomodules TSOP.

Prinsip Kerja Sensor Infrared

Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.

Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3:

Grafik Respon Sensor Infrared:

Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.

F. Sensor Suhu LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. 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.

Gambar 3.1. LM35

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan ke sensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC.

Karakteristik Sensor LM35 :

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 º.
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.

Keistimewaan dari IC LM 35 :

Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
Lineritas +10 mV/ º C.
Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
Range +2 º C – 150 º C.
Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu

Grafik Respon Sensor LM35

Jika dilihat pada grafik, ketika suhu semakin meningkat maka tegangan yang dihasilkan pun semakin besar, dimana setiap perubahan 1º C akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV

G. Sensor Magnet

Sensor magnetic reed switch adalah perangkat elektronik yang menggunakan medan magnet untuk mengoperasikan sakelar di dalamnya. Sensor ini terdiri dari dua bilah logam feromagnetik yang terletak di dalam kapsul kaca hampa udara atau berisi gas inert. Dalam kondisi normal, bilah logam tersebut terpisah sehingga sirkuit listrik terbuka dan tidak ada aliran listrik. Ketika medan magnet didekatkan, bilah logam menjadi magnetik dan saling tertarik hingga bersentuhan, menutup sirkuit dan memungkinkan aliran listrik. Sensor magnetic reed switch banyak digunakan dalam aplikasi keamanan, otomasi industri, perangkat elektronik konsumen, dan transportasi karena kesederhanaan, keandalan, dan efisiensi energinya.
Grafik Respon :

H. Op Amp LM741

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.

Karakteristik penguat ideal adalah:

Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga, serta pada rentang frekuensi yang luas.
Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.
Impedansi output sangat kecil (Zo <<).