TUGAS BESAR

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. File Download 

 

METAL DETECTOR

1. Tujuan[Back]

•  Memahami tentang sensor Sensor Load Cell, PIR, Touch.
• Dapat menggunakan aplikasi proteus untuk membuat rangkaian metal detector sederhana
• Dapat menggunakan komponen-komponen sederhana dalam membuat rangkaian metal detector pada aplikasi proteus 
• Dapat memahami rangkaian yang dibuat pada aplikasi Proteus 

2. Alat dan Bahan[Back]

A. Bahan

• Grounding

      Berfungsi sebagai penahan arus

• Dioda

 

• Resistor

• Baterai/Sumber Tegangan

         

      

• 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).

 

• 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).

• Touch Sensor

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.

• 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.

 

•  Magnetic Sensor

 

Sensor magnet adalah perangkat yang mendeteksi medan magnet dan meresponsnya, biasanya dengan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sensor ini dapat digunakan untuk mengukur posisi, jarak, kecepatan, dan arah objek tanpa kontak langsung. Prinsip kerja sensor magnet melibatkan interaksi antara konduktor dan medan magnet, di mana konduktor dapat mempengaruhi medan magnet sehingga menyebabkan magnet tertolak atau tertarik

 

• IR Proximity Sensor
   
    

Sensor IR proximity, atau sensor kedekatan inframerah, adalah perangkat yang mendeteksi keberadaan atau ketiadaan objek dalam jarak tertentu menggunakan cahaya inframerah. Sensor ini memancarkan radiasi inframerah dan mengukur pantulan atau penyerapan radiasi ini untuk menentukan kedekatan suatu objek

• Transistor NPN

    Konfigurasi :

• Sensor Inframerah

Sensor inframerah adalah perangkat yang mendeteksi radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak namun lebih pendek dari gelombang radio. Sensor ini tidak dapat dilihat oleh mata manusia dan biasanya digunakan dalam komunikasi atau transfer data antara perangkat elektronik

 

• Sensor Pendeteksi Arus
  
  

 

3. Dasar Teori

• Resistor

Resistor atau disebut juga dengan hambatan adalah komponen  elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengukur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan dari resistor adalah ohm. Nilai resistor biasanya diawali dengan kode angka ataupun gelang warna yang tedpat di badan resistor. Hambatan resistor disebut juga dengan resistansi. 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 :

Op-Amp

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Amplifier Operasional:

Penguat Pembalik:

Istilah berikut digunakan dalam rumus dan persamaan untuk Penguatan Operasional.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R in  = Resistor Masukan

·         V in = Tegangan masukan

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Penguatan tegangan:

Gain loop dekat dari penguat pembalik diberikan oleh;

Tegangan Keluaran:

Tegangan keluaran tidak sefasa dengan tegangan masukan sehingga dikenal sebagai  penguat pembalik .

Penguat Penjumlahan:

 

Tegangan Keluaran:

Output umum dari rangkaian yang diberikan di atas adalah;

Jumlah Tegangan Input Amplifikasi Terbalik:

jika resistor inputnya sama, outputnya adalah jumlah tegangan input yang diskalakan terbalik,

Jika R 1  = R 2  = R 3  = R n  = R

Output yang Dijumlahkan:

Ketika semua resistor dalam rangkaian di atas sama, outputnya adalah jumlah terbalik dari tegangan input.

Jika R f  = R 1  = R 2  = R 3  = R n  = R;

V keluar  = – (V 1  + V 2  + V 3  +… + V n )

Penguat Non-Pembalik:

Istilah yang digunakan untuk rumus dan persamaan Penguat Non-Pembalik.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R = Resistor Tanah

·         V masuk = Tegangan masukan

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Keuntungan Penguat:

Gain total penguat non-pembalik adalah;

Tegangan Keluaran:

Tegangan output penguat non-pembalik sefasa dengan tegangan inputnya dan diberikan oleh;

Unity Gain Amplifier / Buffer / Pengikut Tegangan:

Jika resistor umpan balik dilepas yaitu R f  = 0, penguat non-pembalik akan menjadi pengikut / penyangga tegangan 

Penguat Diferensial:

Istilah yang digunakan untuk rumus Penguat Diferensial.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R a  = Resistor Input Pembalik

·         R b  = Resistor Input Non Pembalik

·         R g  = Resistor Ground Non Pembalik

·         V a = Tegangan input pembalik

·         V b = Tegangan Input Non Pembalik

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Keluaran Umum:

tegangan keluaran dari rangkaian yang diberikan di atas adalah;

Keluaran Diferensial Berskala:

Jika resistor R f  = R g   & R a  = R b  , maka output akan diskalakan perbedaan dari tegangan input;

Perbedaan Penguatan Persatuan:

Jika semua resistor yang digunakan dalam rangkaian adalah sama yaitu R a  = R b  = R f  = R g  = R, penguat akan memberikan output yang merupakan selisih tegangan input;

V keluar  = V b  – V a

Penguat Pembeda

 

Penguat Operasional jenis ini memberikan tegangan output yang berbanding lurus dengan perubahan tegangan input. Tegangan keluaran diberikan oleh;

Input gelombang segitiga => Output gelombang persegi panjang

Input gelombang sinus => Output gelombang kosinus

Penguat Integrator

 

Penguat ini memberikan tegangan keluaran yang merupakan bagian integral dari tegangan masukan.

• Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan eletron selama waktu tertentu atau komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik yang terdiri dari dua konduktor dan dipisahkan oleh dua penyekat tiap konduktor disebut keeping  

beberapa fungsi kapasitor diantaranya:

1. Fungsi kapasitor sebagai kopling penghubung antara rangkaian. Kopling kapasitor akan memblok tegangan DC dan mengalirkan sinyal AC.
2. Sebagai penyaring atau filter untuk meredam tegangan ripple pada rangkaian power supply.
3. Sebagai peredam noise pada rangkaian.
4. Kapasitor sebagai penghemat daya listrik PLN.
5. Sebagai pelindung saklar dari loncatan api pada saat terhubung terutama pada tegangan tinggi.

• Ground

Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.

Kegunaan ground

1. Titik kembalinya arus atau sinyal listrik
2. Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar
3. Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)
4. Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian
5. Menghilangkan dengung pada penguat audio
6. Mengurangi noise pada penguat audio (amplifier)dll

• Baterai 

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. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel.

Prinsip operasi

Baterai mengubah energi kimia lansung menjadi energi listrik. Baterai terdiri dari sejumlah sel volta. Tiap sel terdiri dari 2 sel setengah yang terhubung seri melalui elektrolit konduktif yang berisi anion dan kation. Satu sel setengah termasuk elektrolit dan elektrode negatif, elektrode yang di mana anion berpindah; sel-setengah lainnya termasuk elektrolit dan elektrode positif di mana kation berpindah. Reaksi redoks akan mengisi ulang baterai. Kation akan tereduksi (elektron akan bertambah) di katode ketika pengisian, sedangkan anion akan teroksidasi (elektron hilang) di anode ketika pengisian. Ketika digunakan, proses ini dibalik. Elektrodanya tidak bersentuhan satu sama lain, tetapi terhubung via elektrolit. Beberapa sel menggunakan elektrolit yang berbeda untuk tiap sel setengah. Sebuah separator dapat membuat ion mengalir di antara sel-setengah dan bisa menghindari pencampuran elektrolit

• Transistor NPN dan PNP

Istilah PNP dan NPN diambil dari polaritas arus yang bekerja pada transistor. NPN artinya tipe transistor yang bekerja atau mengalirkan arus negative dengan positif sebagai biasnya. Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari emitor menuju ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor tersebut diberikan arus positif pada basisnya.

Sebalknya transistor PNP  mengalirkan arus dari emitor menuju kolektor. Emitor difungsikan sebagai input dan kolektor sebagai outpurnya jika nasisnya dialiri arus negative

• Sensor infrared

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

Prinsip kerja sensor infrared

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.

• Sensor IR Proximity

Infrared Proximity Sensor merupakan sensor inframerah yang dapat digunakan untuk pedeteksi halangan, pendeteksi warna (hitam atau putih) pendeteksi gerakan dll. Sensor infrared ini sangat rentan terhadap cahaya sekitar, penggunaan diluar ruangan bisa menambahkan penutup pada sensor untuk mengurangi cahaya yang masuk.

Grafik respon Sensor Jarak :

 

 

• Logicstate

Simbol

 

 

Logicstate yaitu pengertian logis, benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt. Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan.Karena hanya dua status logika, logika 1 dan logika 0, yang dimungkinkan, teknik aljabar Boolean dapat digunakan untuk menganalisis rangkaian digital yang melibatkan sinyal biner. Istilah logika positif diterapkan ke sirkuit di mana logika 1 ditetapkan ke level tegangan yang lebih tinggi; Dalam rangkaian logika negatif, logika 1 ditunjukkan dengan level tegangan yang lebih rendah.

 

Motor DC

 Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa motor terdiri atas 2 bagian utama yaitu stator dan motor. Pada stator terdapat lilitan (winding) atau magnet permanen, sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yang menyebabkan rotor dapat berputar. Arah gaya elektromagnet yang ditimbulkan akibat medan magnet yang dilalui oleh arus dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan.

 

Kaidah Tangan Kanan

 Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:

• Tegangan dinamo : meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan

• Arus medan : menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

 

 

4. Percobaan[Back]

 

 A. Langkah-langkah 

- siapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan

- letakkan alat dan bahan sesuai dengan gambar rangkaian 

- sambungkan semua rangkaian seperti pada gambar rangkaian

- terakhir jalankan rangkaian           

B. Rangkaian 

 

C. Pronsip kerja

1. Touch sensor

[diletakan pada peganagn metal detector]

Touch Sensor dimana Sensor akan mendeteksi adanya sentuhan pada metal detector dan bekerja sebagai tombol on of pada metal detector yang di tandai dengan berlogika 1, arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke Touch Sensor lalu mengalir ke R18 sehingga menghasilkan Vo sebesar 5 volt, tegangan akan diumpankan menuju rangkaian Non Inverting AMP dan akan terukur tegangan Sebesar 10V Yang terukur bedasarkan rumus Vo = (Rf/Rin+1)Vin.

    Tegangan akan diumpankan menuju resistor R23 ke rangkaian Emiter stabilized bias dan terukur tegangan VBE sebesar 0.8 V dikarenakan nilai tegangan VBE > dari 0,7V artinya transistornya aktif , Tegangan VBE akan melalui titik base, lalju ke titik emittor dan menuju ke ground.

    Selanjutnya dari Tegangan Vcc akan mengalir arus melalui R21 menuju kaki base ke kaki emiiter dan menuju ke ground, arus juga akan mengalir melalui relay masuk ke kaki colector lalu mengalir ke kaki emitter dan menuju ke ground.

    Karna adanya arus yang mengalir melalui relay makan Switch akan berpindah dari kanan ke kiri dan menyalakan perangkat metal detector

 

2. infrared sensor

 

 

[diletakan pada ujunga perangkat]

Infrared Sensor dimana Sensor akan mendeteksi benda yang yang melewati sensor dan bekerjanya infrared sensor akan ditandai dengan test Spin yang berlogika 1 sehingga menghasilkan Vo sebesar 9volt, tegangan akan diumpankan menuju rangkaian Non Inverting AMP dan akan terukur tegangan Sebesar 10V Yang terukur bedasarkan rumus Vo = (Rf/Rin+1)Vin.

    Tegangan akan diumpankan menuju resistor R16 ke rangkaian Fixed Bias dan terukur tegangan VBE sebesar 0.86 V dikarenakan nilai tegangan VBE > dari 0,7V artinya transistornya aktif , Tegangan VBE akan melalui titik base, lalju ke titik emittor dan menuju ke ground.

    Selanjutnya dari Tegangan Vcc akan mengalir arus melalui R14 menuju kaki base ke kaki emiiter dan menuju ke ground, arus juga akan mengalir melalui relay masuk ke kaki colector lalu mengalir ke kaki emitter dan menuju ke ground.

    Karna adanya arus yang mengalir melalui relay makan Switch akan berpindah dari kanan ke kiri dan akan menghidupkan hand dryer.

 3. IR Proximity

[diletakan pada ujung perangkat]

    

Ir Proximity Sensor (Sensor jarak), IR Proximity Sensor diletakkan di ujung perangkat dimana Sensor akan mendeteksi adanya benda yang melewati ssensor dan bekerjanya sensor jarak akan ditandai dengan test Spin yang berlogika 1, Arus dari sumber tegangan sebesar +7V mengalir menuju IR Proximit sensor dan melalui R4 sehingga menghasilkan Vo sebesar 2,45 volt, tegangan akan diumpankan menuju rangkaian Non Inverting AMP dan akan terukur tegangan Sebesar 4,9V Yang terukur bedasarkan rumus Vo = (Rf/Rin+1)Vin.

    Tegangan akan diumpankan menuju resistor R1 ke rangkaian Emiter stabilized bias dan terukur tegangan VBE sebesar 0.76 V dikarenakan nilai tegangan VBE > dari 0,7V artinya transistornya aktif , Tegangan VBE akan melalui titik base, lalju ke titik emittor dan menuju ke ground.

    Selanjutnya dari Tegangan Vcc akan mengalir arus melalui R11 menuju kaki base ke kaki emiiter dan menuju ke ground, arus juga akan mengalir melalui relay masuk ke kaki colector lalu mengalir ke kaki emitter dan menuju ke ground.

    Karna adanya arus yang mengalir melalui relay makan Switch akan berpindah dari kanan ke kiri dan mengaktifkan Keran wastafel .

 

4. Magnetic Reed Sensor

 

  Magnetic Reed sensor (sensor pendeteksi magnet) diletakan di ujung perankat dimana sensor akan mendeteksi adanya benda logam yang melewati sensor dan bekerjanya sensor magnet akan ditandai dengan test pin yang berlogika 1, arus dari sumber tengangan mengalir menuju sensor magnet dan melalui detector inverting sehingga menghasilkan Vo ,tegangan akan diumpankan menuju rangkaian detector inverting AMP dan akan diukur tegangan sebesar yang terukur berdasarkan rumus     Vo = Aol x (V1-V2)

    tegangan akan diumpankan menuju resistor ke rangakaian detector dan terukur tegangan Vbe sebesar +0,7V dikarenakan nilai tegangan VBE > dari 0.7V artinya transistornya aktif, teganagn VBE akan melalui titik base,lalu ke titik detector dan munuju ke ground

    selanjutnya tegangan Vcc akan mengalir melalui relay maka swicth akan berpindah dari kanan ke kiri dan mengabarkan ada benda logam

 

5. Senosor Pendeeksi Arus Manual

 

    

 [diletakan pada ujung perangkat]

 

sensor pendeteksi arus manual atau biasa disebut testpin diletakan pada ujung perangkat dimana sensor akan mendeteksi adanya arus yang melewati perangkat metal detector dan akan ditandai dengan menekat tombol botton sebagai pengganti logika ,ada arus yang melewati rangkain dengan pemisal arus AC yang melewati induktor untuk mendeteksi perubahan arus dalam rangkaian. Saat arus mengalir melalui induktor, medan magnet di sekitar induktor akan berubah. Perubahan ini dapat diukur sebagai tegangan induksi yang kemudian diproses oleh transistor untuk memberikan indikasi adanya arus. 

    dan selanjutnya arus mengalir melewati Transistor 1 (Penguatan Awal): Memperkuat sinyal arus kecil yang diterima dari induktor.Transistor 2 (Penguatan Lanjutan): Memperkuat sinyal yang sudah diperkuat oleh transistor pertama untuk memastikan sinyal cukup kuat.Transistor 3 (Pengalihan/Output): Menggerakkan beban akhir, seperti buzzer, atau berfungsi sebagai sakelar elektronik berdasarkan sinyal arus yang telah diperkuat.

5. Video[Back]

6. File Download[Back]

• Link Datasheet Touch Sensor Klik Disini
• Link Data Sheet Op Amp Klik Disini
• Link Datasheet Magnetic Reed Klik Disini
  
• Link Datasheet Infra Red Sensor Klik Disini
• Datasheet sensor Proximity Klik Disini
• Datasheet Baterai Klik Disini
• Datasheet relay Klik disini
• Datasheet Voltmeter Klik Disini
• Datasheet Motor DC Klik Disini
• Datasheet Transistor Klik Disini
• Datasheet Dioda Klik Disini
• Datasheet OP AMP 124 Klik Disini
• Datasheet Resistor Klik Disini