sistem pengaman pintu putar otomatis ( load cell dan PIR)

Tujuan

Mengetahui dan memahami penggunaan dari sensor load cell dan PIR
Mampu menjelaskan prinsip kerja dari sensor  load cell dan PIR pada sistem pengaman pintu putar otomatis
Mampu mengaplikasikan  load cell dan PIR pada sistem sirkulasi pada sistem pengaman pintu putar otomatis

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.

 

 

 

3. Batrai

Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda.

 

Bahan

1. Relay

relay berfungsi sebagai switch  yang akan menutup dan membuka, sehingga arus dapat diputus. yang dibutuhkan pada rangkaian adalah relay 5 V single pole double Trow (spdt) dan doble pole double throw (dpdt)

2. Resistor

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

resistor yang digunakan
1. 7 buah resistor 1 kohm
2. 2 buah resistor 100 ohm
3. 1 buah resistor 6 kohm
4. 2 buah resistor 8 kohm
5. 2 buah resistor 9 kohm
6. 2 buah resistor 10 Kohm
7. 1 buah resistor 12 Kohm

3.  Led

 Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED yang diguankan berwarna merah 

 

 

4.Load Cell

Load cell adalah sebuah alat uji perangkat listrik yang dapat mengubah suatu energi menjadi energi lainnya yang biasa digunakan untuk mengubah suatu gaya menjadi sinyal listrik

 

 

 

 

 

 

5. 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

 

 

 

 

 

 

 

6. Dioda (1n4002)

    Dioda adalah komponen/part elektronik aktif yang dibuat dari bahan semikonduktor yang berfungsi utama menyearahkan AC menjadi DC.

 

   

 

 

7. Op-amp

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.

 

 

8. motor

 motor  berfungsi berfungsi untuk menggerakan pintu

 

9. Potensiometer

 

 

 

10. LM358N

 11. Pir

Sensor PIR merupakan sensor yang dapat mendeteksi pergerakan

 

 

 

 

12. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara getaran listrik menjadi getaran suara.

 

 

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. PIR

Sensor PIR merupakan sensor yang dapat mendeteksi pergerakan, dalam hal ini sensor PIR banyak digunakan untuk mengetahui apakah ada pergerakan manusia dalam daerah yang mampu dijangkau oleh sensor PIR. Sensor ini memiliki ukuran yang kecil, murah, hanya membutuhkan daya yang kecil, dan mudah untuk digunakan.

 

Pada umumnya sensor PIR dibuat dengan sebuah sensor pyroelectric sensor (seperti yang terlihat pada gambar disamping) yang dapat mendeteksi tingkat radiasi infrared. Segala sesuatu mengeluarkan radiasi dalam jumlah sedikit, tapi semakin panas benda/mahluk tersebut maka tingkat radiasi yang dikeluarkan akan semakin besar. Sensor ini dibagi menjadi dua bagian agar dapat mendeteksi pergerakan bukan rata-rata dari tingkat infrared. Dua bagian ini terhubung satu sama lain sehingga jika keduanya mendeteksi tingkat infrared yang sama maka kondisinya akan LOW namun jika kedua bagian ini mendeteksi tingkat infrared yang berbeda (terdapat pergerakan) maka akan memiliki output HIGH dan LOW secara bergantian.

 

D. OP-amp

    Op-amp adalah perangkat linier yang memiliki semua properti yang diperlukan untuk penguatan DC yang hampir ideal dan karena itu digunakan secara luas dalam pengkondisian sinyal, penyaringan atau untuk melakukan operasi matematika seperti menambah, mengurangi, integrasi, dan diferensiasi.

 

  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 .

 

F. 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.)

 

 

 

G. 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, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A. 

 

H. led

   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).

Cara kerja LED (Light Emitting Diode)

 

 

I. 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.

Cara Pemasangan Dioda dalam Rangkaian Elektronika

 

J. load cell

    Load cell adalah alat yang mengeluarkan signal listrik proporsional dengan gaya / beban yang diterimanya. Load cell banyak digunakan pada timbangan elektronik. biasanya load cell mengeluarkan sinyal yang bekerja karena mengalami pembebanan dan diubah menjadi gaya listrik, konversi ini terjadi secara langsung. Melalui rangkaian mekanikal, gaya akan terdeteksi oleh strain gauge dan tingkat regangannya diubah menjadi sinyal listrik. 

 

 

K. 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.

 L. Motor listrik

Motor Listrik 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. 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.

J. 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.

 

 

 

Percobaan

A. Prosedur Percobaan

 

1. persiapkan alat dan bahan
2. perhatikan datasheet pada setiap komponen rangkain
3. rangkailah sensor load cell dengan menghubungkan sensor load cell ke sumber batrai 12v, dan ke ground, dan kaki out dihubungkan dengan rangkain penguat non inverting dengan penguatan 10x, lalu dihubungkan dengan resistor dan basis transistor bc 547,hubungkan suplay ke relay yang diparalelkan dengan dioda, lalu dihubungkan dengan kaki collector transistor, lalu emitor dihubungkan ke ground
4. untuk suplay dihubungkan pada com relay, buzzer dan led diparalelkan lalu dihubungkan ke kaki nc relay dan ke ground, untuk motor suplay dar rangkaian pi dihubungkan ke com relay dan untuk motor di hubugkan ke no relay dan juga ke ground.
5. rangkailah sensor pir dengan mengubungkan vcc ke suplay, gnd ke ground, dan out ke input rangkaian, yang dihubungkan pada resistor 10k dan basis ytasnsitor, r5 dihubgungakn dengan suplay dan ke collector transitor dan kaki negatif lm358n, dan collector transistor dihubungkan ke ground, untuk kaki positil lm 358 dihubungkan ke potensiometer, dan kaki potensio dihubugkan ke ground dan suplay, pada output dihubungkan ke resistor 560 dan basis transistor bc547, suplay dihubungkan dengan relay yang di paralelkan dengan dioda dan dihubungkan dengan collector transistor, emitor transistor dihubungkan dengan ground
6. untuk suplay dihubungakan dengan com relay, lalu untuk suplay motor dihubungkan ke no relay.
7. pastikan rangkaian berjalan dengan kondisi yang diinginkan

 

B. Rangkaian simulasi

 

 

 apabila sensor pir mendeteksi adanya orang yang masuk kedalam ruang pintu putar maka sensor pir akan aktif (testpin bernilai satu) dan mengeluarkan output sebesar 5V yang akan dihubungkan pada resistor 10 k dan kaki basis bc 547, apabila tegangan pada basis besar dari 0,7 maka transistor akan aktif dan mengalirkan arus dari suplay ke resistor 10k dan ke collectro bc 547 dan karna transistor aktif maka akan mengalirkan arus ke emitor dan terhubung ke ground, karna arus mengalir lansung ke ground maka tegangan pada kaki negetif menjadi sangant kecil sehingga tegangan pada kaki positif lebih besar dari kaki negatif maka opamp akan mengeluarkan output karna bernilai high, yang tegangan outputnya mnedekati tegangan suplay, yang dihubungkan pada resistor 560ohm dan basis transistor, karna tegangan nya bernilai besar dari 0,7 maka transistor aktf sehingga arus dari suplay yang melewati relay masuk ke collector dan keluar dari emitor dan terhubung ke ground, karna adanya arus yang melewati relay sehingga relay bergeser ke kiri, dan arus dari suplay terhubung ke motor dan ke ground, sehingga motor dapat menggerakan pintu

 

 

apabila sensor pir mendeteksi tidak adanya adanya orang yang masuk kedalam ruang pintu putar maka sensor pir akan tidak aktif (testpin bernilai nol) dan tidak mengeluarkan output sehingga tidak ada arus yang masuk ke resistor 10 k dan kaki basis bc 547, apabila tegangan pada basis kecil dari 0,7 maka transistor tidak aktif  karna transistor tidak aktif maka tidak akan mengalirkan arus dari collector ke emitor dan terhubung ke ground, karna arus tdak mengalir lansung ke ground maka tegangan pada kaki negetif menjadi max, sehingga tegangan pada kaki positif lebih kecil dari kaki negatif maka opamp akan mengeluarkan output karna bernilai low, yang tegangan outputnya mnedekati nol, yang dihubungkan pada resistor 560ohm dan basis transistor, karna tegangan nya bernilai kecil dari 0,7 maka transistor tidak aktif sehingga arus dari suplay yang melewati relay masuk ke collector tidak terhubung ke emitor dan terhubung ke ground, karna tidak adanya arus yang melewati relay sehingga relay tetap dikanan, dan arus dari suplay tidak terhubung ke motor dan ke ground, sehingga motor tidak dapat menggerakan pintu

 

apabila sensor pir mendeteksi adanya orang dalam ruang pintu tersebut, maka sensor load cell akan mendeteksi berat dari orang didalam ruang tersebut, apabila beratnya lebih dari 22kg maka sensor load cel akan mengeluarkan output yang diatur tegangannya dengan potensiometer dan dihubungkan pada opamp non inverting dan diperkuat, lalu ouput dari opamp akan dihubungkan ke resistor 100 ohm dan basis transitor, apabila tegangan basis besar dari 0,7 maka transistor akan aktif dan mengubungkan arus dari suplay ke relay lalu collector bc 547, dan dihubugkan ke ground, karna adanya arus maka relay akan bergeser ke kiri motor, sehingga suplay motor tehubung ke motor dan ke ground, karana arus mengalir maka motor akan menggerakan pintu

 

apabila sensor pir mendeteksi adanya orang dalam ruang pintu tersebut, maka sensor load cell akan mendeteksi berat dari orang didalam ruang tersebut, apabila beratnya kurang dari 22kg maka sensor load cel akan mengeluarkan output yang diatur tegangannya dengan potensiometer dan dihubungkan pada opamp non inverting dan diperkuat, lalu ouput dari opamp akan dihubungkan ke resistor 100 ohm dan basis transitor, karna tegangan basis kecil dari 0,7 maka transistor tidak aktif dan tidak mengubungkan arus dari suplay ke relay ke ground, karna tidak adanya arus maka relay akan diposisi kanan, sehingga suplay motor tidak tehubung ke motor dan ke ground, dan suplay terhubung ke buzzer dan led ke ground, sehingga led menyala dan buzzer berbunyi untuk membunyikan peringatan

 

C. Vidio

 

 

 

D. Download file