Tugas Softskill 3 Interaksi Manusia dan Komputer

Analisa Rangkaian Sensor Gerak Untuk Lampu Otomatis

Skema rangkaian sensor gerak ini cukup sederhana, dapat Anda lihat gambarnya di bawah ini

Rangkaian Sensor Gerak

Analisa Komponen 

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Gambar sensor PIR 

Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.

Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :

- Lensa Fresnel

- Penyaring Infra Merah (Sensor)

- Sensor Pyroelektrik (Sensor)

- Penguat Amplifier

- Komparator

Cara kerja pembacaan sensor PIR

Pancaran infra merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Sensor pyroelektrik terbuat dari bahan galium nitrida (GaN), cesium nitrat (CsNo3) dan litium tantalate (LiTaO3). Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu (keluaran berupa sinyal 1-bit). Jadi 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 didesain dan dirancang hanya mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Diluar panjang gelombang tersebut sensor tidak akan mendeteksinya. Untuk manusia sendiri memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR. (Secara umum sensor PIR memang dirancang untuk mendeteksi infra merah tubuh manusia). Sensor ini hanya akan mendeteksi jika object bergerak atau secara teknis saat perubahan pancaran infra merah (falling up atau falling down)

Jarak pancar sensor PIR

Sensor PIR memiliki jangkauan jarak dan sudut pembacaan yang bervariasi, tergantung karakteristik sensor. Proses penginderaan sensor PIR dapat digambarkan sebagai berikut:

Pada umumnya sensor PIR memiliki jangkauan pembacaan efektif hingga 5 meter, dan sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detector.

Relay merupakan komponen elektronika yang dapat mengimplementasikan logika switching. Relay yang digunakan sebelum tahun 70an, merupakan “otak” dari rangkaian pengendali. Setelah tahun 70-an digantikan posisi posisinya oleh PLC
Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut :

• Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar.
• Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.

Jadi secara sederhana dapat disimpulkan bahwa Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik.

Secara umum, relay digunakan untuk memenuhi fungsi – fungsi berikut :

• Remote control : dapat menyalakan atau mematikan alat dari jarak jauh
• Penguatan daya : menguatkan arus atau tegangan
• Contoh : starting relay pada mesin mobil
• Pengatur logika kontrol suatu sistem

Gambar Relay yang banyak di pasaran

Prinsip Kerja Relay

Skema relay elektromekanik

Relay terdiri dari coil dan contact. Perhatikan gambar diatas, coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil.
Contact ada 2 jenis :

• Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open)
• Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close)

Secara prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup.

Jenis – jenis Relay
Seperti saklar, relay juga dibedakan berdasar pole dan throw yang dimilikinya.

• Pole : banyaknya contact yang dimiliki oleh relay 
• Throw : banyaknya kondisi (state) yang mungkin dimiliki contact 

Berikut ini penggolongan relay berdasar jumlah pole dan throw :

• DPST (Double Pole Single Throw)
• SPST (Single Pole Single Throw)
• SPDT (Single Pole Double Throw)
• DPDT (Double Pole Double Throw)
• 3PDT (Three Pole Double Throw)
• 4PDT (Four Pole Double Throw)

Jenis Relay : 

• Timing relay adalah jenis relay yang khusus. Cara kerjanya ialah sebagai berikut : jka coil dari timing relay ON, maka beberapa detik kemudian, baru contact relay akan ON atau OFF (sesuai jenis NO/NC  contact). 
• Latching relay ialah jenis relay digunakan untuk latching atau mempertahankan kondisi aktif input   sekalipun input sebenarnya sudah mati. Cara kerjanya ialah sebagai berikut : jika latch coil diaktifkan, ia tidak akan bisa dimatikan kecuali unlatch coil diaktifkan. Simbol dari latching relay 

Rangkaian dan Simbol Relay

Relay jenis Single Pole Double Throw (SPDT

Relay dengan contact lebih dari satu

Transistor adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai tiga elektroda (triode) yaitu dasar (basis), pengumpul (kolektor) dan pemancar (emitor). Dengan ketiga elektroda (terminal) tersebut, tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya.

Pengertian transistor berasal dari perpaduan dua kata, yakni “transfer” yang artinya pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Dengan demikian transistor dapat diartikan sebagai suatu pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi penghantar pada suhu atau keadaan tertentu.

Jenis-jenis Transistor dari Fungsi Transistor

Transistor ditemukan pertama kali oleh William Shockley, John Barden, dan W. H Brattain pada tahun 1948. Mulai dipakai secara nyata dalam praktik mereka pada tahun 1958. Transistor termasuk komponen semi konduktor yang bersifat menghantar dan menahan arus listrik.Ada 2 jenis transistor yaitu transistor tipe P – N – P dan transistor jenis N – P – N. Transistor NPN adalah transistor positif dimana transistor dapat bekerja mengalirkan arus listrik apabila basis dialiri tegangan arus positif. Sedangkan transistor PNP adalah transistor negatif,dapat bekerja mengalirkan arus apabila basis dialiri tegangan negatif.

Macam-macam Transistor dari Fungsi Transistor

Fungsi transistor sangatlah besar dan mempunyai peranan penting untuk memperoleh kinerja yang baik bagi sebuah rangkaian elektronika. Dalam dunia elektronika, fungsi transistor ini adalah sebagai berikut:

• Sebagai sebuah penguat (amplifier).
• Sirkuit pemutus dan penyambung (switching).
• Stabilisasi tegangan (stabilisator).
• Sebagai perata arus.
• Menahan sebagian arus.
• Menguatkan arus.
• Membangkitkan frekuensi rendah maupun tinggi.
• Modulasi sinyal dan berbagai fungsi lainnya.

Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog ini meliputi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa diantara transistor dapat juga dirangkai sedemikian rupa sehingga fungsi transistor menjadi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya.

Resistor

Pengertian Resistor.

Resistor adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengatur tegangan listrik atau sebagai tahanan arus istrik dengan resistansi tertentu (tahanan ohm), nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yang mengalir, berdasarkan Hukum Ohm :

Kegunaan Resistor Pada Perangkat Elektonik.
 Resistor berfungsi untuk menahan arus listrik, membagi tegangan arus listrik, serta menghaluskan suara yang keluar dari komponen - komponen lainnya. Resistor juga dinamakan dengan Werstand.
Simbol resistor pada sekema rangkaianya :

Jenis - jenis Resistor.
Jenis resistor sebenarnya sangat banyak tetepi secara garis besar resistor terbagi atas dua jenis:
a. Fixed resistor (resistor biasa ) adalah jenis resistor yang memiliki tahan teteap atau ukuran Ohm nya tetap/tidak berubah.
b. Variable resistor adalah jenis resistor yang ukuran atau tahanannya dapat dirubah atau di sesuaikan.
Simbol variabel resistor (Potensiometer)

Variabel rsistor ada lima jenis yaitu:
-Potensiometer
-Trimmer potensio (Trimpot)
-NTC (Negatif Temperatur Coefficient) Semakin panas suhu disekitar Hambatannya akan semakin kecil.
-PTC (Positif Temperatur Coefficient) Semakin Panas hambatannya akan semakin besar.
-LDR (Light Dependence Resistor) Bila terkena cahaya maka hambatannya akan mengecil.

Satuan tahanan resistor yaitu Ohm
1 MegaOhm = 1.000 Kilo Ohm
1 Kilo Ohm  = 1.000 Ohm
Cara membaca Gelang warna pada Resistor.
Untuk lebih mengertinya silahkan pahami gambar berikut ini:

Misal ada sebuah resistor dengan gelang warna sebagai berikut:

 Gelang pertama Berwarna coklat dengan nilai 1
Gelang kedua Berwarna Hitam dengan nilai    0
Gelang ketiga Berwarna merah dengan nilai 2 tapi karna dia berada di gelang ketiga jadi dia bernilai nol (0) sebanyak dua jadi warna merah nilainya 00
Gelang keempat Berwarna emas gelang terakhir tidak memiliki nilai tahanan tetapi memiliki nilai toleransi karna berwarna emas jadi toleransinya kurang lebih 5% 
Jadi jika digabungkan semua nilai nya menjadi 1000 ohm dengan toleransi 5% atau 1 kilo Ohm toleransi 5%


Gabungan resistor 
a.Resistor Hubungan Seri
resistor yang dihubungkan seri nilai hambatannya adalah Rt= R1 + R2 + R3 .......
Contoh  1K ohm + 1K ohm = 2k Ohm

b.Resistor Hubungan Pararel
Resistor Hubungan pararel jika dihubungkan hasilnya adalah 1/Rt= 1/R1 + 1/R2 + 1/R.........
Contoh 1 K Ohm dipararel dengan 1K ohm hasilnya adalah 0,5 K ohm

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.

Fungsi Dioda and Jenis-jenisnya

Berdasarkan Fungsi Dioda, Dioda dapat dibagi menjadi beberapa Jenis, diantaranya adalah :

• Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
• Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
• Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan
• Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya
• Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali

Simbol Dioda

Gambar dibawah ini menunjukan bahwa Dioda merupakan komponen Elektronika aktif yang terdiri dari 2 tipe bahan yaitu bahan tipe-p dan tipe-n :

Analisa Cara Kerja

Baterei 9VDC digunakan sebagai suplai tegangan untuk rangkaian diatas. Anda bisa menggantinya dengan adaptor 9VDC jika tidak ingin menggunakan baterei. Karena penggunaan baterei tidak efektif dan perlu penggantian secara berkala jika daya baterei telah habis.
Pada rangkaian sensor gerak diatas dapat dilihat bahwa output dari sensor PIR dihubungkan ke transisor. Transistor tersebut berfungsi sebagai rangkaian switching untuk relay. Dikarenakan output sensor PIR hanya mengeluarkan tegangan 5 VDC. Sehingga tidak kuat untuk mendrive langsung relay, karena relay yang digunakan adalah relay 12VDC (Tegangan Coil 12VDC). Pada relay juga terdapat komponen dioda yang dihubungkan secara paralel dengan relay. Tujuannya adalah untuk memproteksi rangkaian dari lonjakan tegangan yang berasal dari proses induksi beban induktor tersebut. Sementara lampu yang akan dikontrol dihubungkan ke bagian contact relay. Sehingga ketika sensor mendeteksi pergerakan transistor akan ON. Relay juga akan menjadi ON dan lampu akan menyala karena lampu dihubungkan dengan contact normally open relay.