Blog Kuliah

Aplikasi Kontrol Lift

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

1. Tujuan [kembali]

a. Memahami tentang cara kerja sensor yang digunakan
b. Mampu memahami rangkaian kontrol lift
c. Mampu megaplikasikan rangkaian pada proteus.
d. Memahami setiap komponen yang digunakan.

2. Alat dan bahan [kembali]

a. Sensor Touch

Spesifikasi Touch Sensor

• Sentuhan kapasitif TTP223 on-board pada IC induksi ikatan tunggal;

• Indikator level dewan;

• Tegangan kerja: 2,0 V hingga 5,5 V;

• Ukuran papan PCB: 29mm x 16mm.

b. Sensor Load Cell

Load Cell

(model 1263)

Spesifikasi

• Capacities 50–635 kg

• Aluminum construction

• Single-point 600 x 600 mm platform

• OIML R60 approved

• IP66 protection

• Available with metric threads

c. Sensor PIR

Spesifikasi :

Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *
Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
Output Digital : Output digital sensor
Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
BISS0001 : IC Sensor PIR
Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

d. Sensor MQ-2

Spesifikasi :

Catu daya pemanas : 5V AC/DC
Catu daya rangkaian : 5VDC
Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen
Keluaran : analog (perubahan tegangan)

Konfigurasi Pin :

Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.

e. Resistor

Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan harga resistor adalah Ohm. ( 1 M: (mega ohm) = 1000 K: (kilo ohm) = 106 : (ohm)). Kebanyakan rangkaian listrik menggunakan penghantar berupa kawat tembaga, karena tembaga adalah bahan penghantar yang baik. Akan tetapi , sejumlah sambungan pada rangkaian listrik memerlukan tahanan listrik yang lebih besar oleh sebab itu perlu menggunakan tahan atau resistor.

f. Transistor NPN

Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.

membaca Spesifikasi datasheet transistor

G. Relay

Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.
Konfigurasi pin Relay
dihubungkan ke 5V
GND dihubungkan ke GND
IN1/Data dihubungkan ke pin 2

h. LED

Light Emitting Diode atau yang sering disingkat LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.

Spesifikasi Lampu LED

Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

Infra merah : 1,6 V.
Merah : 1,8 V – 2,1 V.
Oranye : 2,2 V.
Kuning : 2,4 V.
Hijau : 2,6 V.
Biru : 3,0 V – 3,5 V.
Putih : 3,0 – 3,6 V.
Ultraviolet : 3,5 V.

I. Motor

Spesifikasi :

Built-in gearbox
Vsuplai : Dc 12V
Arus : 2 A
Speed : 400 rpm
Torsi : 6.5 Kg.cm
Ratio gear : 1:21
Dimensi body : panjang 5 cm x diameter 2,5 cm
Dimensi shaft : panjang 1 cm x diameter 4 mm
Berat : 0,2 Kg

j. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. ... Penemuan tersebut kemudian dikembangkan oleh sebuah perusahaan Jepang menjadi Piezo Electric Buzzer dan mulai populer digunakan sejak 1970-an.

Spesifikasi :

- Tegangan Kerja : 9 -15 VDC
- Tegangan Karakteristik : 12 VDC
- Arus maksimal : 40 mA
- Frekuensi : 2.8 Khz
- Kenyaringan Minimal : 85 dBa
- Seri : KIB-18

3. Dasar Teori [kembali]

A. Flame Sensor

Flame sensor merupakan sensor yang mempunyai fungsi sebagai pendeteksi nyala api yang dimana api tersebut memiliki panjang gelombang antara 760nm – 1100nm. Sensor ini menggunakan infrared sebagai tranduser dalam mensensing kondisi nyala api.

Dalam kebanyakan pertandingan kompetisi robot, pendeteksian akan nyala api misalny lilin masih tetap jadi salah satu aturan yang umum dalam kompetensi lomba yang tidak akan pernah ditinggalkan. Dikarena itulah sensor ini mempunyai peran yang vital yang berfungsi sebagai “mata” bagi robot dalam menyelesaikan tugasnya menemukan posisi nyala api.

Simbol flame sensor :

Biasanya digunakan pada kompetisi robot Cerdas Indonesia atau KRCI baik berbentuk laba-laba maupun seperti tank. Selain itu sensor ini sering juga digunakan untuk mendeteksi api pada ruangan di perkantoran, apartemen, maupun di perhotelan. Suhu normal pembacaan normal sensor ini yaitu pada 25 – 85°C dengan besar sudut pembacaan pada 60°.

B. MQ-2 Sensor Gas

Sensor jenis ini adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya.

Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen, smoke. Sensor ini sangat cocok di gunakan untuk alat emergensi sebagai deteksi gas-gas, seperti deteksi kebocoran gas, deteksi asap untuk pencegahan kebakaran dan lain lain.

Simbol MQ 2 :

Prinsip Kerja

Sensor Asap MQ-2 berfungsi untuk mendeteksi keberadaan asap yang berasal dari gas mudah terbakar di udara. Pada dasarnya sensor ini terdiri dari tabung aluminium yang dikelilingi oleh silikon dan di pusatnya ada elektroda yang terbuat dari aurum di mana ada element pemanasnya.

Ketika terjadi proses pemanasan, kumparan akan dipanaskan sehingga SnO2 keramik menjadi semikonduktor atau sebagai penghantar sehingga melepaskan elektron dan ketika asap dideteksi oleh sensor dan mencapai aurum elektroda maka output sensor MQ-2 akan menghasilkan tegangan analog.

Sensor MQ-2 ini memiliki 6 buah masukan yang terdiri dari tiga buah power supply (Vcc) sebasar +5 volt untuk mengaktifkan heater dan sensor, Vss (Ground), dan pin keluaran dari sensor tersebut.

C. LED

LED adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa-muatan – elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon.

Symbol LED :

E. Motor

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

Bentuk dan Simbol Motor DC :

Prinsip Kerja Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).

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.

F. Relay

Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

Simbol Relay :

Cara kerja relay adalah sebagai berikut :

Saat Coil mendapatkan energi listrik (energized) akan menimbulkan gaya elektromanetik
Gaya magnet yang ditimbulkan akan menarik plat/lengan kontak (armature) berpegas (bersifat berlawanan), sehingga menghubungkan 2 titik contact

G. 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:

{\begin{aligned}V&=IR\\I&={\frac {V}{R}}\end{aligned}}

Symbol Resistor:

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)

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. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.

a. Sensor PIR

Sensor PIR (Passive Infra Red) merupakan 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 dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah.

Simbol Sensor PIR :

Grafik Sensor :

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.

b. Sensor Touch

Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

Simbol Touch Sensor:

Grafik :

c. Sensor Load Cell

Load Cell adalah alat electromekanik yang biasa disebut Transducer, yaitu gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja, kemudian merubah gaya mekanik menjadi sinyal listrik.

Simbol load cell di proteus:

Respon sesnor:

d. Sensor MQ-2

Sensor jenis ini adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yangmudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya.

Simbol :

Grafik :

e. Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena bisa berfungsi sebagai pengatur atau untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan resistor, arus listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega).

Simbol Resistor :

Cara menghitung nilai resistor :

Membaca Kode Warna Resistor
Membaca Resistor SMD
Menggunakan Multimeter Analog/Digital

Rumus :

{\begin{aligned}V&=IR\\I&={\frac {V}{R}}\end{aligned}}

1. Jika rangkaian seri, maka :

2. Jika rangkaian paralel, maka :

d. Relay

Relay adalah sebuah komponen elektronik yang difungsikan sebagai sakelar elektrik. Relay berfungsi dengan adanya arus listrik. Adanya relay juga akan membuat komponen dapat mengendalikan arus listrik yang besar. Selain itu relay merupakan salah satu bagian komponen elektronika yang dapat mengimplementasikan Logical Switching.

Simbol Relay :

Cara Kerja :

Apabila coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnetik yang dapat menarik armature untuk merubah switch contact point.
Apabila coil tersebut sudah tidak dialiri arus listrik, maka Armature akan kembali lagi ke posisi Normally Close.
Umumnya, coil yang digunakan oleh relay untuk mengubah switch contact point ke posisi NC hanya membutuhkan arus listrik yang kecil.

f. Motor

DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya.

Simbol DC Motor :

Cara Kerja DC Motor :

g. Buzzer

h. Transistor NPN

Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator dan lain sebagainya. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak ditemukan dalam rangkaian-rangkaian elektronika.

Simbol :

Rumus :

Gambar Gelombang Input dan Output :

i. Op-Amp

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah 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.

Op Amp Sebagai Penguat Non Inverting

Penguat Non Inverting adalah suatu rangkaian penguat yang berfungsi menguatkaan sinyal dan hasil sinyal yang dikuatkan tetap sefasa dengan sinyal inputannya, hasil dari sinyal input dan output rangkaian non inverting dapat dilihat pada Gambar 1. Pada dasarnya penguat non inverting digunakan sebagai pengkondisi sinyal inputan sensor yang terlalu kecil sehingga dibutuhkan penguatan untuk diproses. intinya penguat non inverting ke balikkan dari penguat inverting.

Gambar 1 Rangkaian Penguat Non Inverting

Keterangan Gambar

Vin : Tegangan Masukan

Vout : Tegangan Keluaran

Rg : Resistansi ground

Rf : Resistansi feedback

Gambar 2 Sinyal Input dan Output Penguat Non Inverting

Fungsi Penguat Non Inverting
Fungsi dari penguat non inverting kurang lebih sama dengan penguat inverting hanya saja polaritas output yang dihasilkan sama dengan sinyal inputnya. Keluaran sensor dan tranduser pada umumnya mempunyai tegangan yang sangat kecil hingga mikro volt, sehingga diperlukan penguat dengan impedansi masukan rendah. Rangkaian penguat non inverting akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar

Analisis Penguatan Op Amp Non Inverting

Dalam menganalisis rangkaian Op-Amp sebagai penguat terdapat dua aturan penting yang perlu diperhatikan. Kedua aturan tersebut menggunakan karakteristik Op-Amp ideal. Aturan ini dalam beberapa literatur dinamakan golden rule, yang berisi :

1. Perbedaan tegangan antara kedua masukan Op-Amp adalah nol (V+ - V- = 0 atau V+ = V-), hal ini bertujuan menghindari adanya tegangan offset. Aturan pertama ini sering disebut dengan virtual ground.
2. Arus yang mengalir pada kedua masukan Op-Amp adalah nol (I+ = I- = 0), hal ini dikarenakan impedansi input pada Op-Amp sangat besar ( Zin = ∞). Dengan memahami kedua aturan tersebut, analisis dari rangkaian Op-Amp akan menjadi lebih mudah.

Untuk memulai analisis rangkaian penguat non-inverting, terapkan hukum Kirchoff arus pada titik cabang A dan asumsi I+ = I- = 0, sehingga gambar rangkaian penguat non-inverting menjadi seperti Gambar 3.

Gambar 3 Penjabaran Rangkaian Penguat Non Inverting untuk mempermudah penurunan rumus

Berikut penjabaran penurunan rumus op-amp non inverting berdasarkan gambar 3

didapatkan persamaan arus yang mengalir pada titik cabang A, sebagai berikut:
Persamaan 1
𝐼𝑓 = 𝐼g

Dengan menggunakan teori tegangan titik simpul, persamaan (1) dapat dijabarkan menjadi:

Persamaan 2

Karena V+ = Vin dan V- = VA , serta asumsi nilai V+ = V- maka dapat dituliskan nilai Vin = VA. Sehingga persamaan (2) menjadi:
Persamaan 3

Dengan menyederhanakan persamaan (3), dapat diperoleh persamaan tegangan keluaran dari penguat non-inverting:
Persamaan 4

Jika penguatan merupakan perbandingan antara tegangan keluaran dan tegangan masukan, maka dari persamaan (4) dapat diperoleh penguatan dari penguat non-inverting yaitu:
Persamaan 5

Simbol opamp di proteus:

j. LED

Symbol LED :

4. Percobaan [kembali]

1. Prosedur Perakitan

Siapkan alat dan bahan pada library proteus
letakan alat dan bahan tadi pada papan rangkaian di proteus
selanjutnya hubungkan setiap komponen pada rangkaian dengan kabel,jangan sampai salah karena jika salah maka rangkaian tidak akan bisa berjalan dengan semestinya. Bisa di lihat pada gamabar di bawah.
selanjutnya ubah Baterai dan relay sesui kebutuhan.
setelah itu masukan data library sensor Magnet dengan mencarinya pada file c pc masing-masing,jika tidak ada bisa mendownload nya pada link download di bawah
setelah itu tinggal mengetes rangakaian di proteus.

B. Rangkaian Simulasi
1.Foto Rangkaian

Sebelum

Sesudah

2. Prinsip Kerja

Untuk prinsip kerja Rangkaian ini, touch sensor berguna sebagai sensor untuk mendeteksi sentuhan agar pintu lift terbuka dan menutup,sedangkan sensor pir digunakan sebagai pendeteksi apakah ada barang atau orang yang berdiri di pintu lift,sensor akan aktif dan mencegah barang atau orang tersebut terjepit di pintu lift.secara otomatis pintu akan terbuka. Pada lift kta mengenal yang namanya masa maksimum beban lift, jika load cell aktif makan berat beban di dalam lift melebihi beban maximum yang dapat membuat lift jebol sehingga dapat membahayakan penumpang. oleh sebab itu di pasang sensor berat pada lift yang akan aktif pada beban > 35. guna gas sensor berfungsi sebagai pendeteksi gas yang berguna jika ada orang yang merokok di dalam lift maka secara otomatis gas tersebut akan di deteksi sensor sehngga mengaktifkan kipas penghisap dan membuang gas di dalam ruangan ke luar untuk mencegah sesak nafas dan pengap di dalam lift.