Garasi Otomatis

Daftar isi

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Download File

1. Tujuan

- Memahami cara kerja dari sensor - sensor

- Memahami penerapan dari sensor - sensor pada masalah elektronika

- Memahami penerapan dari rangkaian - rangkaian Op-Amp dan Transistor

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya. Kata variabel bermaksud bahwa besaran - besaran listrik tadi dapat diubah sesuai kebutuhan

c. DC Multimeter

DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

B. Bahan

a. Sensor Sentuh (Touch Sensor)

Sensor ini merupakan sensor yang mendeteksi rangsangan berupa sentuhan dari kulit manusia. Oleh karena itu, sensor ini tidak akan menerima rangsangan sentuhan dari benda - benda mati. Sensor ini berjenis digital

Dapat diamati bahwa gelombang saat sensor disentuh dan tidak ialah seperti grafik sinyal digital pada umumnya, disini amplitudonya ialah 5V

b. Sensor PIR

Sensor ini mendeteksi pergerakan dari objek sekitar dengan cara kerja dari cahaya inframerah, berjenis digital

Grafik output dari sensor ini ialah seperti grafik sinyal digital pada umumnya, dengan dua macam amplitudo, tergantung versi sensornya. "User approaching" ialah kondisi saat seseorang bergerak di area pengamatan sensor

c. Sensor Suara

Sensor ini mendeteksi rangsangan berupa gelombang audio. Sensor ini menghasilkan output berupa sinyal digital dan analog

Berikut adalah grafik output analog dari sensor suara:

d. Sensor Magnet

Sensor ini bekerja dengan cara jika merubah sinyal digital output, bergantung dengan menempel atau tidaknya dua buah magnet yang ada pada sensor ini

Grafik sinyal output-nya ialah:

e. Sensor Suhu (PTC)

Sensor ini berguna untuk mendeteksi suhu lingkungan. Saat suhu naik, resistansi dari sensor akan naik pula, dan ini akan memengaruhi sinyal output yang dihasilkan

Berbeda dengan "saudara"-nya, PTC ini mempunyai resistansi yang semakin tinggi, saat suhu menjadi tinggi pula. Dapat dilihat pada grafik:

f. Motor DC Torsi Tinggi

Motor ini ialah salah satu jenis motor DC. Motor ini mempunyai torsi yang tinggi, yang disebabkan oleh bantuan gear di dalamnya

g. LED (Light Emitting Diode)

LED adalah salah satu jenis dioda. Bekerja dengan cara memancarkan cahaya jika dialiri listrik DC

h. Buzzer

Buzzer adalah komponen elektronik yang dapat mengeluarkan suara, biasa digunakan sebagai alarm

i. Resistor

Resistor atau penghambat merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan dirancang untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin di mana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm

3. Dasar Teori

A. Garasi Otomatis

Proyek ini ialah sebuah sistem yang ditempatkan pada garasi mobil, untuk mengatur perangkat - perangkat elektronik garasi secara otomatis, dengan mengambil data melalui sensor, mengolahnya dengan rangkaian - rangkaian elektronik, dan memberi aksi melalui perangkat - perangkat elektronik pula

B. Sensor

Sensor ialah komponen elektronik yang menerima rangsangan dari lingkungan sekitar dalam bentuk besaran - besaran tertentu, dan mengubahnya ke dalam dalam bentuk sinyal listrik

C. Motor

Motor adalah salah satu aktuator, yang berguna untuk mengeluarkan keluaran dari sinyal output sensor dalam bentuk energi mekanikal

D. Rangkaian Op-amp Non-inverting

Adalah rangkaian yang berfungsi untuk menguatkan sinyal listrik dengan gelombang output-nya tidak dibalik atau tetap sama fasanya seperti gelombang input

E. Rangkaian Fixed Bias Transistor NPN

Adalah salah satu metode bias transistor bipolar, yang menggunakan nilai tegangan basis-emitor tetap atau "fixed", dan dua sumber tegangan

F. Rangkaian Gerbang Logika dengan Transistor

Ialah salah satu metode untuk membuat gerbang logika, dengan menggunakan komponen transistor

G. Resistor

Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Namun tidak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang memiliki resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat. Contoh lain penggunaan kawat nikrom dapat dilihat pada elemen pemanas setrika. Jika elemen pemanas tersebut dibuka, maka terdapat seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan kawat nikrom.

Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.

Resistor berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Jika ditinjau secara mikroskopik, unsur-unsur penyusun resistor memiliki sedikit sekali elektron bebas. Akibatnya pergerakan elektronya menjadi sangat lambat. Sehingga arus yang terukur pada multimeter akan menunjukan angka yang lebih rendah jika dibandingkan rangkaian listrik tanpa resistor.

Namun meskipun misalnya kita menyusun rangkaian listrik tanpa resistor, bukan berarti tidak ada hambatan listrik didalamnya. Karena setiap konduktor pasti memiliki nilai hambatan, meskipun relatif kecil. Namun dalam perhitungan matematis, biasanya kita abaikan nilai hambatan pada konduktor tersebut, dan kita anggap konduktor dalam kondisi ideal. Itu berarti besar resistansi konduktor adalah nol.

Simbol dari resistor merupakan sebagai berikut :

Cara Menghitung Nilai Resistor

Berdasarkan bentuknya dan proses pemasangannya pada PCB, Resistor terdiri 2 bentuk yaitu bentuk Komponen Axial/Radial dan Komponen Chip. Untuk bentuk Komponen Axial/Radial, nilai resistor diwakili oleh kode warna sehingga kita harus mengetahui cara membaca dan mengetahui nilai-nilai yang terkandung dalam warna tersebut sedangkan untuk komponen chip, nilainya diwakili oleh Kode tertentu sehingga lebih mudah dalam membacanya.

- Berdasarkan Kode Warna

Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.

Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :

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 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 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
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 10⁵ = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi
Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi

Cara menghitung Toleransi :
2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =
2200 – 5% = 2.090
2200 + 5% = 2.310
ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm

Untuk mempermudah menghafalkan warna di Resistor, kami memakai singkatan seperti berikut :

HI CO ME O KU JAU BI UNG A PU
(HItam, COklat, MErah, Orange, KUning. HiJAU, BIru, UNGu, Abu-abu, PUtih)

- Berdasarkan Kode Angka

Membaca nilai Resistor yang berbentuk komponen Chip lebih mudah dari Komponen Axial, karena tidak menggunakan kode warna sebagai pengganti nilainya. Kode yang digunakan oleh Resistor yang berbentuk Komponen Chip menggunakan Kode Angka langsung jadi sangat mudah dibaca atau disebut dengan Body Code Resistor (Kode Tubuh Resistor)

Contoh :

Kode Angka yang tertulis di badan Komponen Chip Resistor adalah 4 7 3;

Contoh cara pembacaan dan cara menghitung nilai resistor berdasarkan kode angka adalah sebagai berikut :

Masukkan Angka ke-1 langsung = 4
Masukkan Angka ke-2 langsung = 7
Masukkan Jumlah nol dari Angka ke 3 = 000 (3 nol) atau kalikan dengan 10³
Maka nilainya adalah 47.000 Ohm atau 47 kilo Ohm (47 kOhm)

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

222 → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm

103 → 10 * 10³ = 10.000 Ohm atau 10 Kilo Ohm

334 → 33 * 10⁴ = 330.000 Ohm atau 330 Kilo Ohm

Ada juga yang memakai kode angka seperti dibawah ini :
(Tulisan R menandakan letaknya koma decimal)
4R7 = 4,7 Ohm
0R22 = 0,22 Ohm

Keterangan :

Ohm = Ω
Kilo Ohm = KΩ
Mega Ohm = MΩ
1.000 Ohm = 1 kilo Ohm (1 KΩ )
1.000.000 Ohm = 1 Mega Ohm (1 MΩ)
1.000 kilo Ohm = 1 Mega Ohm (1 MΩ)

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 :

Dimana V adalah tegangan, I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan

H. Ground

Ground atau pertanahan adalah bagian dari Peralatan Listrik rumah. Namun kebanyakan dari masyatrakat Indonesia sudah terbiasa menyebut pertanahan atau gruonding ini dengan kata arde.
Ground atau arde pada instalasi listrik berguna sebagai pencegah terjadinya kontak antara makhluk hidup dengan tegangan listrik yang terekspos akibat terjadi kegagalan isolasi. Ground dalam rumah Anda terpasang dengan dua macam, yaitu untuk instalasi listrik rumah dan instalasi penangkal petir.Grounding Memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :

I. Power Supply

Power supply atau pencatu daya adalah sebuah alat elektronik yang berfungsi memberikan tegangan dan arus listrik pada komponen-komponen lainnya. Pada dasarnya power supply membutuhkan sumber listrik yang kemudian diubah menjadi sumber daya yang dibutuhkan oleh berbagai perangkat elektronik lainnya. Arus listrik yang disalurkan oleh power supply ini adalah jenis arus bolak-balik (AC). Namun karena kelebihan dari power supply ini, maka alat ini juga dapat mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Power supply memiliki simbol sebagai berikut :

J. Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. 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. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini

Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:
V = (Vbat - Vled)
           Rled = V / Ile
       I_B = (V_BB - V_BE) / R_B
                                                                                   V_CE = V_CC - I_CR_C
                                                                                       P_D = V_CE.I_C

Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

Karakteristik Output

Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

K. 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.
Op Amp Sebagai Penguat Non Inverting

Penguat Non Inverting adalah suatu rangkaian penguat yang berfungsi menguatkaan sinyal dan hasil sinyal yang dikuatkan tetap sefasa dengan sinyal inputannya, hasil dari sinyal input dan output rangkaian non inverting dapat dilihat pada Gambar 1. Pada dasarnya penguat non inverting digunakan sebagai pengkondisi sinyal inputan sensor yang terlalu kecil sehingga dibutuhkan penguatan untuk diproses. intinya penguat non inverting ke balikkan dari penguat inverting.

Gambar 1 Rangkaian Penguat Non Inverting

Keterangan Gambar
Vin : Tegangan Masukan
Vout : Tegangan Keluaran
Rg : Resistansi ground
Rf : Resistansi feedback

Gambar 2 Sinyal Input dan Output Penguat Non Inverting

Fungsi Penguat Non Inverting
Fungsi dari penguat non inverting kurang lebih sama dengan penguat inverting hanya saja polaritas output yang dihasilkan sama dengan sinyal inputnya. Keluaran sensor dan tranduser pada umumnya mempunyai tegangan yang sangat kecil hingga mikro volt, sehingga diperlukan penguat dengan impedansi masukan rendah. Rangkaian penguat non inverting akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar

Analisis Penguatan Op Amp Non Inverting
Dalam menganalisis rangkaian Op-Amp sebagai penguat terdapat dua aturan penting yang perlu diperhatikan. Kedua aturan tersebut menggunakan karakteristik Op-Amp ideal. Aturan ini dalam beberapa literatur dinamakan golden rule, yang berisi :

1. Perbedaan tegangan antara kedua masukan Op-Amp adalah nol (V+ - V- = 0 atau V+ = V-), hal ini bertujuan menghindari adanya tegangan offset. Aturan pertama ini sering disebut dengan virtual ground.
2. Arus yang mengalir pada kedua masukan Op-Amp adalah nol (I+ = I- = 0), hal ini dikarenakan impedansi input pada Op-Amp sangat besar ( Zin = ∞). Dengan memahami kedua aturan tersebut, analisis dari rangkaian Op-Amp akan menjadi lebih mudah.

Untuk memulai analisis rangkaian penguat non-inverting, terapkan hukum Kirchoff arus pada titik cabang A dan asumsi I+ = I- = 0, sehingga gambar rangkaian penguat non-inverting menjadi seperti Gambar 3.
Gambar 3 Penjabaran Rangkaian Penguat Non Inverting untuk mempermudah penurunan rumus

Berikut penjabaran penurunan rumus op-amp non inverting berdasarkan gambar 3
didapatkan persamaan arus yang mengalir pada titik cabang A, sebagai berikut:
Persamaan 1
𝐼𝑓 = 𝐼g
Dengan menggunakan teori tegangan titik simpul, persamaan (1) dapat dijabarkan menjadi:
Persamaan 2

Karena V+ = Vin dan V- = VA , serta asumsi nilai V+ = V- maka dapat dituliskan nilai Vin = VA. Sehingga persamaan (2) menjadi:
Persamaan 3

Dengan menyederhanakan persamaan (3), dapat diperoleh persamaan tegangan keluaran dari penguat non-inverting:
Persamaan 4

Jika penguatan merupakan perbandingan antara tegangan keluaran dan tegangan masukan, maka dari persamaan (4) dapat diperoleh penguatan dari penguat non-inverting yaitu:
Persamaan 5

Simbol opamp di proteus:

4. Percobaan

A. Prosedur

Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja

B. Rangkaian

C. Cara Kerja

Pertama, saat sebuah objek (mobil) melewati depan pintu garasi, maka sensor PIR akan ter-trigger,, dan mengeluarkan sinyal HIGH, hal ini akan menyebabkan motor pembuka pintu garasi berputar untuk membuka pintu garasi dan buzzer berbunyi. Lalu, bunyi buzzer tadi akan men-trigger sensor suara, dan sensor suara tadi akan mengeluarkan sinyal HIGH pula ke rangkaian transistor NPN, transistor yang menerima sinyal HIGH akan membuka gerbang arus, dan sebuah relay yang tersambung di kaki kolektornya pun dapat aktif/on, dan menutup saklar rangkaian motor penyemprot. Hal ini menyebabkan motor berputar dan disinfektan disemprotkan ke mobil. Selain itu, sinyal HIGH yang dikeluarkan oleh sensor suara tadi juga digunakan untuk menyalakan lampu garasi, melalui gerbang logika OR, gerbang OR digunakan agar lampu garasi dapat dikontrol oleh dua trigger, pertama dari sensor suara, dan kedua, dari sensor sentuh.Kembali ke tahapan penyemprotan disinfektan tadi. Setelah selesai disemprot, maka mobil dapat melanjutkan tahap, yaitu masuk ke dalam garasi. Di dalam garasi, terdapat pula sensor suhu PTC Thermistor, yang diletakkan di dinding di samping mobil, yang akan aktif apabila suhu terlalu tinggi.Setelah itu, pengemudi keluar dari mobil berjalan menuju bagian dalam rumah, melewati pintu masuk. Saat menutup pintu, maka pintu garasi tadi akan otomatis tertutup (motor penutup pintu garasi berputar). Jika suatu saat si pengemudi ingin memasuki ruangan garasi lagi, maka si pengemudi bisa menggunakan touch sensor yang terletak di dekat pintu menuju garasi

D. Video