Sabtu, 07 Desember 2019

UAS Sensor



Ujian Akhir Semester Sensor Kelas B
Aplikasi Kontrol Garasi dengan Sensor Infrared


Sensor Infrared (Sensor Infra merah)


Sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah  saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier).

Konfigurasi pin infra red (IR) receiver atau penerima infra merah tipe TSOP
( TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules ) adalah output (Out), Vs (VCC +5 volt DC), dan Ground (GND). Sensor  inframerah TSOP memiliki fitur-fitur utama yaitu fotodiode dan penguat dalam satu chip, keluaran aktif rendah, konsumsi daya rendah, dan mendukung logika TTL dan CMOS. 

Arduino Uno


Arduino Uno adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroller dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin I/O yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikrokontroller yang dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB

Motor DC


Piranti elektronik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik atau gerak yang disebut dengan motor. Jenis motor ada 2 yaitu motor AC dan motor DC. Motor DC mempunyai keunggulan dibandingkan dengan motor AC dalam kemudahan pengendaliannya. Motor ini dapat diubah arah putarannya dengan membalik polaritasnya saja. Kecepatan motor DC dapat diatur salah satunya adalah dengan cara mengatur tegangan yang masuk ke dalamnya.

Transistor


Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.


Dioda

Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

Relay

Relay adalah alat untuk memutuskan atau menghubungkan suatu rangkaian. Prinsip kerjanya hampir sama seperti saklar, hanya saja relay bekerja otomatis dan bisa digunakan sebagai kontrol jarak jauh. Relay terdiri atas kumparan yang berinti besi dan saklar. Relay pada pintu garasi otomatis ini digunakan sebagai penghubung dan pemutus arus yang akan disalurkan ke motor DC. 

LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya.

Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen yang paling sering ditemukan dalam Rangkaian Elektronika. Hampir setiap peralatan Elektronika menggunakannya. Pada dasarnya Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω).  



Prinsip Kerja :

Ketika sensor IR mendeteksi adanya sebuah objek atau kendaraan, maka sensor IR akan berlogika High “1” . Kemudian sinyal tersebut akan dikirimkan ke mikrokotroller Arduino yang telah terprogram. Mikrokontroller kemudian akan mengirimkan perintah ke relay untuk memutar motor DC sehingga pintu garasi akan terbuka. Disaat yang bersamaan, mikrokontroller juga memberi perintah kepada LED hijau agar menyala dan LED merah agar tidak menyala

Ketika kendaraan sudah tidak terdeteksi oleh sensor IR maka sinyal akan dikirimkan ke mikrokontroller dan dikirimkan kembali ke relay untuk memutar motor sehingga puntu garasi tertutup kembal. Disaat yang bersamaan, mikrokontroller juga memberi perintah kepada LED hijau agar tidak menyala dan LED merah agar menyala.

Listing Program:
#define IR_sensor 14 // PIN 14 dihubungkan ke output sensor infrared(IR)
#define relay1 12 // PIN 12 dihubungkan ke output1 motor
#define relay2 13 // PIN 13 dihubungkan ke output2 motor
#define ledred 4 // PIN 4 dihubungkan ke output LED merah
#define ledgreen 5 // PIN 4 dihubungkan ke output LED hijau

void setup()//Inisialisasi variabel yang digunakan dan hanya dijalankan satu kali
{
pinMode(relay1, OUTPUT); // inisialisasikan Pin relay1 sebagai output
pinMode(relay2, OUTPUT); // inisialisasikan Pin relay2 sebagai output
pinMode(IR_sensor, INPUT); // inisialisasikan Pin IR_sensor sebagai input
pinMode(ledred, OUTPUT); // inisialisasikan Pin ledred sebagai output
pinMode(ledgreen, OUTPUT); // inisialisasikan Pin ledgreen sebagai output
}
bool i=true;

void loop() // Ekseskusi blok program yang dilakukan berulang kali
{
if(digitalRead(IR_sensor) && i)
{
//Pintu Garasi Terbuka
digitalWrite(relay1, HIGH); // Pin relay1 diset dengan nilai HIGH
digitalWrite(relay2, LOW); // Pin relay2 diset dengan nilai LOW
digitalWrite(ledred, LOW); // Pin ledred di set LOW
digitalWrite(ledgreen, HIGH); // Pin ledgreen di set HIGH
delay(1000); // Memberikan jeda antar fungsi
i = false; // Nilai i berubah menjadi false
}
else if (!digitalRead(IR_sensor) && !i)
{
// Pintu Garasi Tertutup
digitalWrite(relay1, LOW); // Pin relay1 diset dengan nilai LOW
digitalWrite(relay2, HIGH); // Pin relay2 diset dengan nilai HIGH
digitalWrite(ledred, HIGH); // Pin ledred di set HIGH
digitalWrite(ledgreen, LOW); // Pin ledgreen di set LOW
delay(1000); // Memberikan jeda antar fungsi
i = true; // Nilai i berubah menjadi true
}
else
{
digitalWrite(relay1, LOW); // Pin relay1 diset dengan nilai LOW
digitalWrite(relay2, LOW); // Pin relay2 diset dengan nilai LOW
}

}





Minggu, 03 November 2019

Microphone & Speaker



Tugas 2
Microphone & Speaker


Microphone

Microphone atau dalam dalam bahasa Indonesia disebut dengan Mikrofon adalah suatu alat atau komponen Elektronika yang dapat mengubah atau mengkonversikan energi akustik (gelombang suara) ke energi listrik (Sinyal Audio). Microphone (Mikrofon) merupakan keluarga Transduser yang berfungsi sebagai komponen atau alat pengubah  satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya. Setiap jenis Mikrofon memiliki cara yang berbeda dalam mengubah (konversi) bentuk energinya, tetapi mereka semua memiliki persamaan yaitu semua jenis Mikrofon memiliki suatu bagian utama yang disebut dengan Diafragma (Diaphragm).
Mic adalah komponen eletronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik.
     Mic dapat diklarifikasikan menjadi beberapa jenis dasar antara lain; dinamis, piezoelektrik, dan elektrostatik. Mic dinamis adalah contoh alat yang memiliki sensor suara dengan peran yang besar dalam dunia industri musik. Sedangkan untuk Mic piezoelektrik digunakan secara luas untuk mic dengan meter rendah tingkat frekuensi suara.
Respon Frekuensi Microphone

Respon frekuensi (frequency responsemicrophone didefinisikan sebagai rentang suara (dari frekuensi terendah hingga tertinggi) yang dapat dihasilkan dan variasinya di antara rentang tersebut. Pada grafik diatas dapat disimpulkan bahwa makin tinggi frekuensi maka semakin tinggi tingkat sensitivitasnya, atau bisa dikatakan berbanding lurus.
  Speaker


 Loudspeaker yang dalam bahasa Indonesia disebut dengan Pengeras Suara. Loudspeaker atau lebih sering disingkat dengan Speaker adalah Transduser yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi Frekuensi Audio (sinyal suara) yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan cara mengetarkan komponen membran pada Speaker tersebut sehingga terjadilah gelombang suara.
       Speaker yang digunakan untuk Sound System Entertainment pada umumnya dapat dibedakan menjadi 2 kategori, yaitu Speaker Pasif dan Speaker Aktif. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai kedua jenis Speaker ini.
  1. Speaker Pasif (Passive Speaker)
    Speaker Pasif adalah Speaker yang tidak memiliki Amplifier (penguat suara) di dalamnya. Jadi Speaker Pasif memerlukan Amplifier tambahan untuk dapat menggerakannya. Level sinyal harus dikuatkan terlebih dahulu agar dapat menggerakan Speaker Pasif. Sebagian besar Speaker yang kita temui adalah Speaker Pasif.
  1. Speaker Aktif (Active Speaker)
    Speaker Aktif adalah Speaker yang memiliki Amplifier (penguat suara) di dalamnya. Speaker Aktif memerlukan kabel listrik tambahan untuk menghidupkan Amplifier yang terdapat didalamnya.

Microphone

 Berikut ini adalah penjelasan cara kerja microphone (mikrofon) secara singkat :
1.Saat kita berbicara, suara kita akan membentuk gelombang suara dan menuju ke Microphone.

2.Dalam Microphone, Gelombang suara tersebut akan menabrak diafragma (diaphragm) yang terdiri dari membran plastik yang sangat tipis. 

3.Diafragma akan bergetar sesuai dengan gelombang suara yang diterimanya.

4.Sebuah Coil atau kumpuran kawat (Voice Coil) yang terdapat di bagian belakang diafragma akan ikut bergetar sesuai dengan getaran diafragma.

5.Sebuah Magnet kecil yang permanen (tetap) yang dikelilingi oleh Coil atau Kumparan tersebut akan menciptakan medan magnet  seiring dengan gerakan Coil.

6.Pergerakan Voice Coil di Medan Magnet ini akan menimbulkan sinyal listrik.

7.Sinyal Listrik yang dihasilkan tersebut kemudian mengalir ke Amplifier (Penguat) atau alat perekam suara.


Speaker

             Dalam rangka menterjemahkan sinyal listrik menjadi suara yang dapat didengar, Speaker memiliki komponen Elektromagnetik yang terdiri dari Kumparan yang disebut dengan Voice Coil untuk membangkitkan medan magnet dan berinteraksi dengan Magnet Permanen sehingga menggerakan Cone Speaker maju dan mundur. Voice Coil adalah bagian yang bergerak sedangkan Magnet Permanen adalah bagian Speaker yang tetap pada posisinya. Sinyal listrik yang melewati Voice Coil akan menyebabkan arah medan magnet berubah secara cepat sehingga terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan Magnet Permanen. Dengan demikian, terjadilah getaran yang maju dan mundur pada Cone Speaker.
            Cone adalah komponen utama Speaker yang bergerak. Pada prinsipnya, semakin besarnya Cone semakin besar pula permukaan yang dapat menggerakan udara sehingga suara yang dihasilkan Speaker juga akan semakin besar.Suspension yang terdapat dalam Speaker berfungsi untuk menarik Cone ke posisi semulanya setelah bergerak maju dan mundur. Suspension juga berfungsi sebagai pemegang Cone dan Voice Coil. Kekakuan (rigidity), komposisi dan desain Suspension sangat mempengaruhi kualitas suara Speaker itu sendiri.



Cara Kerja :

Microphone akan menerima input berupa sinyal audio dan mengubahnya menjadi sinyal elektrik. Sinyal elektrik ini akan diteruskan ke speaker untuk diubah kembali menjadi sinyal audio. Oscilloscope pada rangkaian ini berfungsi untuk melihat gelombang sinyal dari microphone

Minggu, 27 Oktober 2019

Strain Gauge



Tugas 1
Strain Gauge

Strain gauge merupakan salah satu sensor mekanik yang berfungsi untuk mendeteksi tekanan, berat, dan gaya.. Pengukuran yang dibantu dengan penggunaan sensor strain gauge dilakukan dengan melihat perubahan resistansi karena material yang meregang (strained) atau memendek.

Strain Gauge


Bentuk sensor strain gauge adalah grid metal-foil yang tipis dan digunakan dengan cara dilekatkan pada permukaan dari struktur  Untuk macam gauge yang terpendek yang tersedia adalah 0,20 mm dan yang terpanjang adalah 102 mm. Tahanan gauge standard adalah 120 mm dan 350 ohm, selain itu ada gauge untuk tujuan khusus tersedia dengan tahanan 500, 1000, dan 1000 ohm. Perubahan resistansi strain gauge dapat dinyatakan pada persamaan berikut :


Dimana Sg adalah konstanta kalibrasi gauge (factor gauge).




Gaya yang diberikan pada suatu benda logam (material ferrit / konduktif), selain menimbulkan deformasi bentuk fisik juga menimbulkan perubahan sifat resistansi elektrik benda tersebut.


Dengan menempelkan jenis material tersebut pada suatu benda uji (specimen) menggunakan suatu perekat yang isolatif terhadap arus listrik, maka material tadi akan menghasilkan adanya perubahan resistansi yang nilainya sebanding terhadap deformasi bentuknya.

Keluaran gauge strain ΔR/R biasanya dikonversikan ke sinyal tegangan dengan jembatan wheatstone. Apabila gauge tunggal dipakai dalam satu lengan, tegangan keluarannya adalah.


Sehingga diperoleh



Tegangan masukan dikontrol oleh ukuran strain gauge dan tahanan awal gauge. Hasilnya sensitivitas sebagai berikut :

 
 Berikut ini grafik keluaran dari strain gauge :






Penjelasan:



Pada simulasi ini, strain Gauge diganti dengan potensiometer. Hal ini dilakukan karena tidak tersedianya strain gauge pada library proteus. Selain itu, strain gauge memiliki kesamaan dengan potensiometer dimana nilai resistansinya dapat berubah-ubah.


Strain gauge digunakan bersama dengan jembatan Wheatstone. Saat strain gauge diberikan tekanan, maka nilai resistansinya akan berubah sehingga membuat jembatan Wheatstone tidak seimbang. Jika jembatan Wheatstone tidak seimbang, maka terdapat perbedaan potensial pada jembatan. Perbedaan nilai potensial tersebut yang akan dikonversikan menjadi hasil pengukuran.