SENSOR FISIKA (PIR & VIBRATION)





SISTEM PERINGATAN GEMPA DAN TSUNAMI DENGAN SENSOR VIBRATION DAN SENSOR PIR
            1. Tujuan [kembali]

A.Mehami bagaimana prinsip kerja sensor FISIKA
B. Memahami besaran apa saja yang termasuk FISIKA
C.Memahami kegunaan  VIBRATION SENSOR dan PIR SENSOR dalam kehidupan sehari-hari dan pengaplikasiannya
D.Mengetahui cara kerja  VIBRATION SENSOR dan PIR SENSOR

2.  Alat dan Bahan [kembali]

2.1 Alat

1. Baterai 

Sebagai Sumber Arus DC


2.2 Bahan

1. Resistor 



Spesifikasi resistor yang digunakan :
1. 330 
2. 100k

Datasheet : 

2. Relay

Datasheet : 



 3. Kapasitor


Datasheet :

4. VIBRATION SENSOR



Datasheet :




5. Led
Datasheet :

6. Sensor PIR


Datasheet :



7. Transistor NPN
Datasheet :






8. OP AMP


Datasheet :



9. Speaker
Datasheet :

10. Logicstate

11. Motor DC

Datasheet :


3.  Dasar teori [kembali]
  
       1. Resistor

Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan berfungsi untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, diantaranya resistor nilai tetap (fixed resistor), resistor variabel (variabel resistor), thermistor, dan LDR.


Cara membaca nilai resistor
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan 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).
5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor


2. 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.



 Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali.  Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet.  Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal.  Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik.  Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.
Fitur:
 1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
 2. Arus pemicu 70mA
 3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V
 4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V
 5. Switching maksimum

3. Kapasitor 
Kapasitor (Capacitor) atau disebut juga dengan Kondensator (Condensator) adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad.Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah.Konversi Satuan Farad adalah sebagai berikut :

1 Farad = 1.000.000µF (mikro Farad)
1µF = 1.000nF (nano Farad)
1µF = 1.000.000pF (piko Farad)
1nF = 1.000pF (piko Farad)


Pada Peralatan Elektronika, Kapasitor merupakan salah satu jenis Komponen Elektronika yang paling sering digunakan. Hal ini dikarenakan Kapasitor memiliki banyak fungsi sehingga hampir setiap Rangkaian Elektronika memerlukannya.

Dibawah ini adalah beberapa fungsi daripada Kapasitor dalam Rangkaian Elektronika :

  • Sebagai Penyimpan arus atau tegangan listrik
  • Sebagai Konduktor yang dapat melewatkan arus AC (Alternating Current)
  • Sebagai Isolator yang menghambat arus DC (Direct Current)
  • Sebagai Filter dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya)
  • Sebagai Kopling
  • Sebagai Pembangkit Frekuensi dalam Rangkaian Osilator
  • Sebagai Penggeser Fasa
  • Sebagai Pemilih Gelombang Frekuensi (Kapasitor Variabel yang digabungkan dengan Spul Antena 44dan Osilator)
4. VIBRATION SENSOR (SW-420)


spesifikasi:

Sensor module SW-420 adalah sensor untuk mendeteksi getaran, cara kerja sensor ini adalah dengan menggunakan 1 buah pelampung logam yang akan bergetar ditabung yang berisi 2 elektroda ketika modul sensor menerima getaran / shock. Terdapat 2 output yaitu digital output (0 dan 1) dan analog output (tegangan)

5. Sensor PIR

Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. 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

Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu, Lensa Fresnel, Penyaring Infra Merah, Sensor Pyroelektrik, Penguat Amplifier, Komparator.


Sensor PIR bekerja dengan cara menangkap pancaran infra merah, kemudian pancaran infra merah yang tertangkap akan masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, sinar infra merah mengandung energi panas membuat sensor pyroelektrik dapat menghasilkan arus listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian komperator akan membandingkan sinyal yang sudah diterima dengan tegangan referensi tertentu yang berupa keluaran sinyal 1-bit. Sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1. 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya perubahan pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. 


Sensor PIR hanya dapat mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Manusia memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer, panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR membuat sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detektor. Sensor PIR hanya akan mendeteksi jika object bergerak atau secara teknis saat terjadi adanya perubahan pancaran infra merah.

6.Transistor NPN
Fungsi transistor yang pertama adalah sebagai saklar. Dengan mengontrol bias dari transistor hingga komponen ini menjadi jenuh, akan menyebabkan seolah-olah diperoleh hubungan singkat di antara emitor dan kaki kolektor. Fenomena ini lah yang dapat dimanfaatkan hingga transistor bisa dipakai sebagai saklar elektronika.
Fungsi transistor sebagai  penguat arus adalah kegunaannya yang kedua. Guna komponen yang kedua ini membuatnya dapat digunakan dalam rangkaian power supply yang tegangannya diset. Dalam keadaan tersebut transisor haruslah terlebih dahulu dibiaskan dengan tegangan yang konstan pd basisnya, tujuannya biardi emitor menghasilkan tegangan yg tetap. Umumnya yang dipakai untuk mengontrol tegangan basis agar tetap adalah dioda zener.

7. 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.

Sebuah rangkaian Op-Amp memiliki dua input (masukan) yaitu satu Input Inverting dan satu Input Non-inverting serta memiliki satu Output (keluaran). Sebuah Op-Amp juga memiliki dua koneksi catu daya yaitu satu untuk catu daya positif dan satu lagi untuk catu daya negatif. Bentuk Simbol Op-Amp adalah Segitiga dengan garis-garis Input, Output dan Catu dayanya seperti pada gambar dibawah ini.

Terminal yang terdapat pada Simbol Op-Amp (Operational Amplifier/penguat operasional) diantaranya adalah :

  1. Masukan non-pembalik (Non-Inverting) +
  2. Masukan pembalik (Inverting) –
  3. Keluaran Vout
  4. Catu daya positif +V
  5. Catu daya negatif -V

Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

  • Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
  • Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
  • Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
  • Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
  • Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
  • Karakteristik tidak berubah dengan suhu
8. Logicstate
"Gerbang logika atau gerbang logik adalah suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Gerbang logika terutama diimplementasikan secara elektronis menggunakan diode atau transistor, akan tetapi dapat pula dibangun menggunakan susunan komponen-komponen yang memanfaatkan sifat-sifat elektromagnetik (relay), cairan, optik dan bahkan mekanik."

Jenis gerbang logika :

  1. Gerbang AND : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 1.
  2. Gerbang OR  : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan menjadi 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 0.
  3. Gerbang NOT : Fungsi Gerbang NOT adalah sebagai Inverter (pembalik). Nilai output akan berlawanan dengan inputnya.
  4. Gerbang NAND : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 0, maka outputnya akan berlogika 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 0.
  5. Gerbang NOR : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 1, maka outputnya akan berlogika 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 1.
  6. Gerbang XOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 1. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 0.
  7. Gerbang XNOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 0. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 1.
9. Motor DC
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.

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.


4.  Percobaan[kembali]

4.1 Percobaan dan Rangkaian 

1. siapkan alat dan bahan yang akan digunakan


2. Susun rangkaian seperti berikut:


3. Jalankan rangkaian
        
4.2 Prinsip Kerja 
A) PENDETEKSI GEMPA (VIBRATION SENSOR) 


   Ketika sensor mendeteksi getaran/gempa (logic state bernilai 1) maka arus akan mengalir menuju resistor dan masuk ke kaki non inverting pada op amp, karena op amp digunakan untuk menaikkan tegangan maka tengangan keluaran akan menjadi lebih besar dan dapat menyalakan buzzer. Buzzer memiliki tegangan kerja sebesar 12V maka tegangan output dari sensor gas harus diperkuat terlebih dahulu sampai minimal 12V agar buzzer bisa bekerja. untuk menguatkan tegangan tersebut maka menggunakan op-amp. op-amp yang digunakan adalah op-amp detektor non inverting sehingga besar tegangan yang keluar adalah 15V. karena tegangan sudah melebihi tegangan kerja buzzer maka buzzer bisa berbunyi. Ketika logicstate bernilai 0 maka arus tidak mengalir dan buzzer pun mati.


B)  PENDETEKSI TSUNAMI (PIR SENSOR)


Baterai berfungsi sebagai sumber tegangan. Arus mengalir dari baterai ke resistor R1 dan ke relay, dari R1 arus menuju ke Vcc Sensor PIR, saat sensor PIR mendeteksi pegerakan (dalam hal ini gelombang tsunami) atau berlogika 1 arus akan mengalir dari Vout ke basis Transistor npn Q1 sehingga arus pada kolektor yang diterima dari relay dapat mengalir ke emiter transistor npn lalu ke ground sehingga relay on sehingga arus dapat mengalir dari baterai B2 ke speaker dan LED sehingga speaker berbunyi dan LED menyala dari buzzer dan LED arus mengalir ke ground. jika Sensor tidak terhalang (tidak mendeteksi gelombang tsunami) atau berlogika 0 maka relay akan off.


5. Video [kembali]




6. Link Download
    
Link HTML     (KLIK)
Link Rangkaian    (KLIK)
Link Video Rangkaian    (KLIK)
Link Library PIR SENSOR    (KLIK)
Link Library VIBRATION SENSOR   (KLIK)
Link Datasheet    
-Resistor (KLIK)
-Relay (KLIK)
-Kapasitor (KLIK)
-VIBRATION SENSOR (KLIK)
-Led (KLIK)
-PIR SENSOR (KLIK)
-Transistor NPN (KLIK)
-OP AMP (KLIK)
-Speaker (KLIK)
-Motor DC (KLIK)

(kembali ke menu awal)






Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)