Detektor Inverting dengan Vref = -

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

1. Pendahuluan [Kembali]

Detektor inverting adalah rangkaian op-amp yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur sinyal masukan dengan membandingkannya terhadap tegangan referensi (Vref). Saat tegangan masukan melebihi atau kurang dari tegangan referensi, detektor inverting akan menghasilkan sinyal keluaran yang sesuai. Dalam kasus detektor inverting dengan Vref = -, ini berarti tegangan referensi (Vref) adalah negatif. Dengan demikian, detektor inverting akan membandingkan tegangan masukan dengan tegangan referensi negatif ini. Ketika tegangan masukan melebihi tegangan referensi negatif, output detektor inverting akan berubah sesuai dengan karakteristik operasionalnya.

Namun, lebih lanjut lagi, detektor inverting dengan Vref = - akan memberikan respons yang berlawanan dengan tegangan masukan terhadap tegangan referensi. Artinya, jika tegangan masukan meningkat di atas nilai tegangan referensi negatif, outputnya akan menurun, dan sebaliknya. Hal ini memungkinkan detektor inverting untuk mendeteksi perubahan polaritas tegangan masukan yang melewati nilai tegangan referensi negatif yang ditentukan.

2. Tujuan [Kembali]

Dapat mengetahui dan memahami tentang rangkaian Detector Inverting Amplifier.
Dapat mengetahui komponen-komponen yang diperlukan.
Dapat mengetahui cara menghitung nilai penguatan.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

1). DC Voltmeter

Berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.

2). Generator DC

Berfungsi mengubah energi mekanik menjaidi energi listrik

B. Bahan

1). Op-Amp 741

Op-Amp (Operational Amplifier) adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik.

2). Gas Sensor (MQ-2)

Sesuai dengan namanya, gas sensor berfungsi untuk mendeteksi adanya gas di lingkungan sekitar.

3). Flame Sensor

flame sensor merupakan sensor yang berfungsi 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.

4). Sensor Suhu

Sensor suhu adalah perangkat elektronik yang mengukur suhu lingkungannya dan mengubah data masukan menjadi data elektronik untuk merekam, memantau, atau memberi sinyal perubahan suhu.

5). Relay

Relay merupakan komponen listrik yang mempunyai 2 bagian yaitu, kumparan dan poin. Secara garis besar relay berfungsi untuk mengendalikan dan mengalirkan listrik.

6). Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara getaran listrik menjadi getaran suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

7). Resistor

Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran arus listrik dalam suatu rangkaian, komponen ini digunakan untuk mengatur arus, membagi tegangan, melindungi komponen lain dari arus berlebih, dan sebagai bagian dari filter, pengatur waktu, atau pembentuk sinyal. Nilai hambatan resistor ditentukan oleh kode warna atau ditulis langsung pada bodinya.

8). Motor DC

Motor DC alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran. Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator atau sebaliknya generator DC dapat difungsikan sebagai motor DC.

9). Transistor Bipolar

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

10). LED

Lampu LED (Light Emitting Diode) adalah suatu lampu indikator dalam perangkat elektronika yang biasanya memiliki fungsi untuk menunjukkan status dari perangkat elektronika tersebut.

4. Dasar Teori [Kembali]

Detektor Inverting dengan Vref = negatif

Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi berupagelombang segitiga dan tegangan referensi Vref < 0 Volt adalah seperti gambar 72.

a. 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). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai berikut :

Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input. Sebagai penguat operasional ideal , operasional amplifier (Op-Amp) memiliki karakteristik sebagai berikut :

- Impedansi Input (Zi) besar = ∞

- Impedansi Output (Z0) kecil= 0

- Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞

- Band Width respon frekuensi lebar = ∞

- V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1.

- Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu.

b. Gas Sensor (MQ-2)

Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:

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)

Grafik respon Sensor Gas (MQ-2)

c. Flame Sensor

Flame sensor merupakan sensor yang mempunyai fungsi sebagai pendeteksi nyala api dimana api memiliki panjang gelombang antara 760nm-1100nm. sensor ini menggunakan infrared sebagai tranduser dalam mensensing kondisi nyala api. Suhu normal pembacaan sensor yaitu pada 25°-85°C dengan sudut pembacaan pada 60°.

Spesifikasi dari flame detector ini adalah sebagai berikut:

Output= Digital (D0)
Working voltage: 3.3V to 5V
Output format: Digital output (HIGH/LOW)\
Deteksi panjang gelombang: 760nm to 1100nm
Menggunakan LM393 comparator
Sudut deteksi : sekitar 60 derajat, sangat sensitif terhadap spektrum nyala api
Jarak deteksi nyala api yang lebih dekat 80cm
Komparator output, sinyal bersih, kemampuan penggunaan yang baik, lebih dari 15Ma

Grafik respon Flame Sensor

d. 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.

Dibawah ini adalah gambar bentuk Relay dan Simbol Relay yang sering ditemukan di Rangkaian Elektronika.

Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :

Electromagnet (Coil)
Armature
Switch Contact Point (Saklar)
Spring

Gambar bagian dari relay :

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

e. Transistor

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebu sebagai basis, kolektor, dan emitor.

Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

Fungsi dari transistor sendiri adalah memperkuat arus listrik yang masuk ke dalam rangkaian. Fungsi ini berkebalikan dengan resistor yang berperan meredam arus listrik.

Seperti yang telah disebutkan, transistor terdiri dari dua jenis yaitu NPN dan PNP. NPN merupakan singkatan dari Negatif Positif Negatif. Sedangkan PNP adalah kependekan dari Positif Negatif Positif. Transistor NPN akan aktif ketika kaki basis diberi arus listrik bermuatan negatif. Sebaliknya, transistor PNP akan aktif apabila kaki basis mendapatkan tegangan listrik positif.

f. Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya. Semua nilai yang berkaitan dengan resistor tersebut penting untuk diketahui dalam perancangan suatu rangkaian elektronika oleh karena itu pabrikan resistor selalu mencantumkan dalam kemasan resistor tersebut.

Berikut adalah simbol resistor dalam bentukgambar ynag sering digunakan dalam suatu desain rangkaian elektronika.

Cara menghitung nilai resistor dengan 4 gelang warna :

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut.

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

5. Percobaan [Kembali]

a. Prosedur

Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan
Susun alat dan bahan sesuai keinginan
Rangkai semua komponen alat dan bahan dengan benar dan tepat
Pada bagian sensor masukkan code hex, supaya sensor dapat berfungsi
Jalankan rangkaian dengan menekan tombol play

b. Rangkaian simulasi dan prinsip kerja

Pada rangkaian simulasi pendeteksi kebakaran ini menggunakan 3 sensor yaitu, sensor Flame berfungsi untuk mendeteksi adanya api, dan sensor MQ2 berfungsi untuk mendeteksi adanya gas berbahaya yang akan mengakibatkan kebakaran, dan sensor LM35 yang berfungsi untuk mendeksi suhu sekitar ruangan.

Sensor MQ2 akan mengalirkan tegangan sebesar 3,77 Volt ketika mendeteksi adanya gas berbahaya ke basis pada kaki transistor dan diteruskan ke relay sehingga relay akan menjadi on. Ketika relay on maka LED kuning akan menyala dan buzzer pun akan aktif yang menandakan adanya kebocoran gas atau gas yang berbahaya yang akan memancing terjadinya kebakaran. Ketika sensor MQ2 tidak mendeteksi adanya gas berbahaya maka sensor tidak akan mengalirkan arus atau tegangan ke kaki basis dan relay off, sehingga LED hijau akan menyala yang menandakan kondisi aman dari gas.

Sensor Flame akan mengalirkan tegangan sebesar 3,77 Volt ketika mendeteksi adanya api ke basis pada kaki transistor dan akn diteruskan ke relay sehingga relay menjadi on. Pada saat relay on maka LED merah akan menyala dan motor DC akan aktif sebagai pompa air untuk memadamkan api. Ketika sensor Flame tidak mendeteksi adanya api maka sensor tidak akan mengalirkan arus atau tegangan ke kaki basis dan relay off, sehingga LED hijau akan menyala yang menandakan kondisi aman dari gas.

Sensor LM35 akan mengalirkan tegangan ketika suhu kecil atau sama dengan 36℃ sebesar 1,07 Volt ke IC LM324 1 melewati resistor 7 sebesar 10K, kemudian tegangan diteruskan ke IC LM324 2 melewati resistor 9 sebesar 10k dan tegangan naik sebesar 1,09 Volt menjadi 26,16 Volt dan LED akan mati yang menandakan keandaan aman dari kebakaran. Namun ketika sensor LM35 mendeteksi suhu besar dari 36℃, LM35 akan mengalirkan tegangan ke IC LM324 1 melewati resistor 7 sebesar 10K dengan tegangan besar dari 1,07 Volt, kemudian tegangan diteruskan ke IC LM324 2 melewati resistor 9 sebesar 10k dan tegangan naik sebesar 1,09 Volt menjadi besar dari 26,16 Volt dan LED akan Pada rangkaian simulasi ini akan menyala yang menandakan adanya tanda tanda kebakran disekitar ruangan tersebut.

Pada simulasi ini kita menggunakan 4 motor DC karena motor DC berfungsi sebagai pompa air yang terdepat di beberapa bagian ruangan yang akan secara efektif memadamkan api pada saat terjadinya kebakaran.

Cari Blog Ini

Luthfi Fhadlurrahman

Detektor Inverting dengan Vref = -

Komentar

Posting Komentar