fan protector

Tujuan

Mengetahui dan memahami penggunaan sensor Fisika
Mampu menjelaskan prinsip kerja dari sensor fisika pada fan protector
Mampu mengaplikasikan sensor infrared dan LM35 pada fan protector

Alat dan Bahan

Alat

1. Power Supply DC

 

Generator DC atau generator arus searah (DC) adalah salah satu jenis mesin listrik, dan fungsi utama mesin generator DC adalah mengubah energi mekanik menjadi listrik DC (arus searah). Proses perubahan energi menggunakan prinsip gaya gerak listrik yang diinduksi secara energi.

 
 

 

 

2. DC Voltmeter

Voltmeter DC yaitu alat ukur biasa digunakan untuk mengukur tegangan DC dengan cara mengukur beda potensial dari tegangan DC antara 2 titik suatu beban listrik atau rangkaian elektronika. Penambah sebuah tahanan seri atau pengali (multiplier), mengubah gerakan d’arsonval menjadi sebuah voltmeter arus searah.

 

 Bahan

1. Relay

relay berfungsi sebagai switch  yang akan menutup dan membuka, sehingga arus dapat diputus. yang dibutuhkan pada rangkaian adalah relay 5 V dan relay doble chanel 5 V.

 

 

2. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor yang digunakan  yaitu 

•     1 buah resistor 560kohm
•     1 buah resistor 3kohm
•     1 buah resistor 7kohm
•     2 buah resistor 9kohm
•     3 buah resistor 10kohm
•     1 buah resistor 100kohm

3.Infrared sensor

 

 
 

4.Transistor BC547

BC547 adalah Transistor NPN yang seringkali ditemukan dalam berbagai rangkaian elektronik, seperti untuk Amplifier dan Switch. Ini adalah Transistor yang memiliki terminal Basis, Emitor dan Colector.

Spesifikasi

1. DC current gain maksimal 800

2. Arus Collector kontinu (Ic) 100mA

3. Tegangan Base-Emitter (Vbe) 6V

4. Arus Base maksimal 5mA

 

 

 

 

5. Dioda(1n4002)

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

 

    

 

 

6. Motor (kipas)

 

 

7. LM35

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

 

Spesifikasi teknis:

·         Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.

·         Lineritas +10 mV/ º C.

·         Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.

·         Range +2 º C – 150 º C.

·         Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.

·         Arus yang mengalir kurang dari 60 μA.

 

8. LM358N

 

9. Potensiometer

 

 

 

10. LM 741

 

11. LM324

 

12. BUZZER

   

 

 

 

 

 

 

 

 

Dasar Teori

A. Resistor

       Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm. Berikut cara membaca resistor

Kode Warna Resistor

    1. Resistor dengan 4 cincin kode warna

        Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 3 merupakan faktor           pengali kemudian cincin kode warnake 4 menunjukan nilai toleransi resistor.

    2. Resistor dengan 5 cincin kode warna

         Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 4 merupakan           faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5 menunjukan nilai toleransi resistor.

    3. Resistor dengan 6 cincin warna

        Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor dengan 5 cincin warna dalam       menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6 menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur              maksimum yang diijinkan untuk resistor tersebut

Kode Huruf Resistor

    

        Kode Huruf Untuk Nilai Resistansi :

•     R, berarti x1 (Ohm)

•     K, berarti x1000 (KOhm)

•     M, berarti x 1000000 (MOhm)

         Kode Huruf Untuk Nilai Toleransi :

•     F, untuk toleransi 1%

•     G, untuk toleransi 2%

•     J, untuk toleransi 5%

•     K, untuk toleransi 10%

•     M, untuk toleransi 20%

 

B. Transistor BC547

     Transistor BC547 adalah negatif-positif-negatif (NPN) transistor yang digunakan untuk berbagai tujuan. Bersama dengan komponen elektronik lainnya, seperti resistor, kumparan, dan kapasitor, dapat digunakan sebagai komponen aktif untuk switch dan amplifier. Seperti semua transistor NPN lain, jenis ini memiliki terminal emitor, basis atau terminal kontrol, dan terminal kolektor. Dalam konfigurasi biasa, arus mengalir dari dasar ke emitor mengontrol arus kolektor.

 

  

C. infrared sensor

    Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan infra merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima.

 

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.

 

 

 

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.

 

 

 

E. Dioda 

    Dioda adalah komponen/part elektronik aktif yang dibuat dari bahan semikonduktor yang berfungsi utama menyearahkan AC menjadi DC.Dioda mempunyai dua elektroda, yaitu anoda (A) dan katoda (K). Dioda bersifat hanya meluluskan satu potential/ polaritas tegangan dan menahan/tidak meluluskan potential tegangan yang lainnya.Dioda yang digunakan adalah dioda power-rectifier (1n4002) Yaitu dioda penyearah untuk keperluan power-supply (sumber daya). Dioda ini sangat umum dan paling banyak penerapannya di berbagai rangkaian elektronik. Dioda jenis ini mempunyai rating arus max.1A

 

F. potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.

Prinsip kerjanya, Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.

 

G. LM358

 LM358 IC adalah kekuatan besar, rendah serta gampang dipakai dual channel op-amp IC. Ini dirancang serta diperkenalkan oleh semikonduktor nasional. Ini terdiri dari dua kompensasi internal, gain tinggi, op-amp independen. IC ini dirancang untuk khusus beroperasi dari catu daya tunggal melewati beberapa tegangan. IC LM358 terdapat dalam paket berkapasitas chip serta software op amp ini tergolong rangkaian op-amp konvensional, blok penguatan DC, serta amplifier transduser.

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.

• 

di mana V_s adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di antara + V_s dan − V_s.)

 H. BUZZER

Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya, Piezoelectric Buzzer adalah jenis Buzzer yang menggunakan efek Piezoelectric untuk menghasilkan suara atau bunyinya. Tegangan listrik yang diberikan ke bahan Piezoelectric akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut kemudian diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan menggunakan diafragma dan resonator.

Piezo Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi di kisaran 1 – 5 kHz hingga 100 kHz untuk aplikasi Ultrasound. Tegangan Operasional Piezoelectric Buzzer yang umum biasanya berkisar diantara 3Volt hingga 12 Volt.

I. LM 324

     IC LM324 merupakan IC Operational Amplifier dan memiliki 14 kaki, IC ini mempunyai 4 buah op-amp yang berfungsi sebagai komparator. Komparator tegangan adalah sebuah rangkaian yang dapat dengan cermat membandingkan besar tegangan yang di hasilkan. Rangkaian ini biasanya menggunakan komparator Op-Amp sebagai piranti utama dalam sebuah rangkaian. saat Vin dalam kondisi lebih besar dari pada vref, maka output yang dihasilkan (Vout) akan berlogika 1/high. Saat Vin dalam kondisi lebih kecil dari pada Vref, maka output yang dihasilkan (Vout) akan berlogika 0/low. 

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.

• 

di mana V_s adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di antara + V_s dan − V_s.)

 

 J. Motor listrik

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion) dengan menggunakan arus searah(DC).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 berhenti.

K. LM35

    Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain  

    Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

VLM35 = Suhu* 10 mV

L. LM741

     LM741 adalah salah satu jenis IC (Integrated Circuit) Operational Amplifier (Op-Amp) yang memiliki 8 pin. IC LM741 di kemas dalam bentuk dual DIP (dual in-line package) dimana disalah satu sudutnya memiliki tanda bulatan atau strip untuk menandai arah pin atau kaki nomor 1 dari IC tersebut. Seperti kita ketahui, penomoran IC dalam kemasan DIP adalah berlawanan arah jarum jam di mulai dari pin yang terletak paling dekat dengan tanda bulat atau strip pada kemasan tersebut.

 

 

Penguat Pembalik ( Inverting amplifier )

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan.Resistor R_f melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan.Ini mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik negatif.

Di mana,

• (karena adalah  virtual ground.
• Sebuah resistor dengan nilai , ditempatkan di antara masukan non-pembalik dan bumi. Walaupun tidak dibutuhkan, hal ini mengurangi galat karena arus bias masukan.
  

penguatan dari penguat ditentukan dari rasio antara R_f dan R_in, yaitu:

  Penguat tak pembalik (Non Inverting Amplifier )

 

penguat Non Inverting amplifier merupakan kebalikan dari penguat inverting,dimana Input dimasukkan pada input non inverting sehingga polaritas output akan sama dengan polaritas input tapi memiliki penguatan yang tergantung dari besarnya Rfeedback dan Rinput.

Rumus penguatan penguat non-pembalik adalah sebagai berikut:

atau dengan kata lain:

Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki penguatan minimum bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai .

 

Percobaan

A. Prosedur Percobaan

 

 1. Persiapkan alat dan bahan

 2. Perhatikan datasheet pada setiap komponen rangkaian

 3. Rangkailah Flame Sensor, resistor, dioda, relay, suplay dc, lm358, transistor BC547, LED, Buzzer, motor dc,MQ-6, potensio, logic state dan ground

 4. lalu coba simulasikan apakah flame sensor dan mq 6  tersebut dapat menghasilan output yang diinginkan, sehingga dapat mengaktifkan relay dan output berupa LED, Buzzer, dan motor dc dapat menyala.

 

B. Rangkaian simulasi

 

 

 

sistem pengamanan fan protector, menggunakan 2 sensor yaitu infared sensor sebagai pendeteksi orang atau benda dan lm 35 sebagai pendeteksi suhu fan
 

 

sensor dihubungkan dengan suplay 5v dc, apabila  infared sensor mendeteksi adanya benda atau orang yang mendekat, maka sensor tersebut akan mengeluarkan output sebesar 5v yang akan diteruskan ke resistor 10k dan terhubung pada basis transistor bc547 dan mengaktifkan transitor tersebut karena tegangan besar dari 0,7. sehingga arus dari suplay yang melewati resistor 10 k dan kaki negatif lm358, dan colector Q1 akan terhubung lansung ke ground, sehingga tegangan pada kaki negatif lm358 akan lebih kecil dari kaki negatif, sehingga pada output lm358 akan bernilai high atau mendekati tegangan sumber, dan dihubungkan pada resistor 330ohm dan basis transistor Q2 dan karna teganganya besar dari 0,7 maka transistor dalam kondisi on dan arus dari suplay terhubung ke relay dan masuk ke collctor Q2 dan keluar dari emitor Q2 dan menuju ground. sehingga relay aktif atau relay berpindah kekiri, sehingga suplay terputus ke  fan dan dan terhubung ke buzzer dan ke ground, sehingga  fan off dan buzzer dalam kondisi on.

sensor dihubungkan dengan suplay 5v dc, apabila infared sensor tidak mendeteksi adanya benda atau orang yang mendekat, maka sensor tersebut tidak akan mengeluarkan output  yang akan diteruskan ke resistor 10k dan terhubung pada basis transistor bc547 dan transitor tersebut akan off karena tegangan kecil dari 0,7. sehingga arus dari suplay yang melewati resistor 10 k dan kaki negatif lm358, dan colector Q1 dan tidak terhubung ke emitor dan ground, sehingga tegangan pada kaki negatif lm358 akan lebih besar dari kaki positif, sehingga pada output lm358 akan bernilai low atau mndekati nol, dan dihubungkan pada resistor 330ohm dan basis transistor Q2 dan karna teganganya kecil dari 0,7 maka transistor dalam kondisi off dan arus dari suplay terhubung ke relay dan masuk ke collctor Q2 dan tidak terhubung ke emitor Q2 dan menuju ground. sehingga relay tidak aktif atau relay diposisi kanan, dan suplay terhubung buzzerdan suplay tidak terhubung ke kipas dan buzzer dan ke ground, sehingga kipas on dan buzzer dalam kondisi off.

apabila sensor lm35 mendeteksi bahwa suhu disekitar memiliki suhu kecil dari pada 72 derajat celcius, maka tegangan yang dikeluarkan oleh lm35 kecil dari 0,72 V. Dan saat dimasukan pada penguat non inverting maka tegangan akan diperkuat 4x, sehingga nilai output yang dikeluarkan penguat apabila sensor lm35 mendeteksi bahwa bahwa suhu kecil dari 72 derajat celcius adalah kecil dari 2,9 V. lalu dihubungkan pada komparator atau pembanding tegangan. Apabila input pada kaki positif lebih kecil dari pada kaki negatif maka komparator tidak mengeluarkan output, sehingga tidak ada arus yang mengalir pada relay.sehingga relay dalam keadaan off atau pada posisi dikiri, sehingga suplay terhubung ke fan dan ke ground, sehingga fan menyala.

 

apabila sensor lm35 mendeteksi bahwa suhu disekitar memiliki suhu besar  dari pada 75 derajat celcius, maka tegangan yang dikeluarkan oleh lm35 besar sama dari 0,75 V. Dan saat dimasukan pada penguat non inverting maka tegangan akan diperkuat 4x, sehingga nilai output yang dikeluarkan penguat apabila sensor lm35 mendeteksi bahwa bahwa suhu besar dari 75 derajat celcius adalah besar sama 3 V. lalu dihubungkan pada komparator atau pembanding tegangan. Apabila input pada kaki positif lebih besar dari pada input pada kaki negatif maka komparator tersebut akan mengeluarkan output, sehingga arus mengalir pada relay, dan relay pun bergeser ke kiri, sehingga suplay tidak terhubung ke fan dan ke ground, sehingga fan tidak menyala.

 

C. Vidio

 

 

 

D. Download file