Tugas Besar


1. Pendahuluan[Kembali]

Masalah pengelolaan sampah merupakan salah satu tantangan besar yang dihadapi oleh masyarakat modern, khususnya di daerah perkotaan. Volume sampah yang terus meningkat setiap harinya memerlukan sistem pengelolaan yang efisien dan cerdas agar tidak menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan masyarakat. Dalam rangka menjawab tantangan tersebut, dibutuhkan inovasi dalam teknologi yang dapat membantu proses pemantauan dan pengendalian sampah secara otomatis.

Salah satu solusi yang dapat diterapkan adalah sistem kontrol sampah pintar yang mampu mendeteksi kondisi tempat sampah secara real-time, seperti kapasitas volume, dan kelembaban. Sistem ini memungkinkan proses pengambilan keputusan yang cepat dan tepat, seperti pemberitahuan saat tempat sampah penuh atau terdeteksi limbah basah yang harus segera ditangani.

Dalam tugas besar ini, dilakukan perancangan dan simulasi sistem kontrol sampah pintar menggunakan perangkat lunak Proteus. Simulasi ini menggunakan berbagai sensor seperti sensor inframerah (IR) untuk mendeteksi kehadiran sampah, sensor getaran untuk mendeteksi aktivitas hewan pengganggu, sensor kelembaban untuk mengidentifikasi kondisi sampah basah, serta sensor load cell untuk mengetahui berat sampah. Seluruh sensor diproses menggunakan rangkaian analog berbasis op-amp dan transistor, tanpa menggunakan mikrokontroler, sehingga sistem ini menekankan prinsip kontrol dasar elektronik analog.

Dengan simulasi ini, diharapkan dapat dikembangkan konsep sistem kontrol sampah yang efisien, responsif, dan hemat biaya, yang dapat diterapkan secara nyata di lingkungan masyarakat atau fasilitas umum.

2. Tujuan[Kembali]

  • Menyelesaikan tugas besar untuk mata kuliah Elektronika yang diberikan oleh Bapak Darwison, M.T.
  • Untuk mengaplikasikan berbagai komponen elektronika dalam membuat perangkat Kontrol Tempat Sampah Pintar.
  • Dapat merancang simulasi kontrol tempat sampah pintar
  • Mengetahui dan memahami sensor infrared, loadcell, mq-2, kelembaban (hih-5030),vibration sensor

3. Alat dan Bahan[Kembali]

  A. Alat
        Instrumen :
        A. DC Voltmeter
             
            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.

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter  :
    
        Generator :
        A. Power Supply
        
                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.
        B. Baterai
        
            Spesifikasi dan Pinout Baterai :
                Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
                Output voltage: dc 1~35v
                Max. Input current: dc 14a
                Charging current: 0.1~10a
                Discharging current: 0.1~1.0a
                Balance current: 1.5a/cell max
                Max. Discharging power: 15w
                Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
                Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
                Ukuran: 126x115x49mm
                Berat: 460gr

    B. Bahan
        A. Resistor
            
               Spesifikasi :
        B. Dioda
            

            Spesifikasi : 
        C. Transistor NPN
            
            Spesifikasi : 
  • Type - NPN
  • Collector-Emitter Voltage: 35 V
  • Collector-Base Voltage: 35 V
  • Emitter-Base Voltage: 5 V 
  • Collector Current: 2.5 A
  • Collector Dissipation - 10 W
  • DC Current Gain (hfe) - 100 to 200
  • Transition Frequency - 160 MHz
  • Operating and Storage Junction Temperature Range -55 to +150 °C
  • Package - TO-126
            Konfigurasi Transistor :
                
        D. Op-Amp
             
            Konfigurasi UA741 :
                
        E. Ground
             

            Ground berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah saat terjadi kebocoran isolasi atau percikan api pada konsleting.
            
    C. Komponen Input 
        A. Sensor Suhu (LM350)
            
            Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. sensor suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian berupa komponen elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor.

LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sesor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan liniearitas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Bentuk sensor LM3 seperti transistor kemasan TO92. Harga Sensor LM 35 adalah sekitar 15 ribu rupiah. Adapun Aplikasinya banyak digunakan pada Project Arduino yang berkaitan dengan suhu ruang seperti Pada Home Automation.

        B. Loadcell
            
                Spesifikasi :
                

        C. LDR
            
            Spesifikasi :
                
        D. HIH-5030
            
Sensor Kelembaban Tegangan Rendah Seri HIH-5030/5031 beroperasi hingga 2,7 Vdc, seringkali ideal dengan daya baterai  sistem di mana suplai adalah nominal 3 Vdc.

Spesifikasi ;
     Output analog
    Sensor kelembaban relatif
    Akurasi kelembaban: ± 3% rh.
    Pasokan 2,7 vdc sampai 5,5 vdc.
    Smd.tertutup, dengan / tanpa filter hidrofobik

Pin Out

        E. Touch Sensor
            
            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.
        
        F. POT-HG
            
 Spesifikasi:
            Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :Penyapu atau disebut juga dengan Wiper,Element Resistif,Terminal.
        G. Logicstate
              
            Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.
    Pin Out :
    

 D. Komponen Output
        A. LED
            

Tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:
    Infra merah : 1,6 V.
    Merah : 1,8 V – 2,1 V.
    Oranye : 2,2 V.
    Kuning : 2,4 V.
    Hijau : 2,6 V.
    Biru : 3,0 V – 3,5 V.
    Putih : 3,0 – 3,6 V.
    Ultraviolet : 3,5 V.
        
        B. Dinamo/Motor
            
            Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energy kinetik. Dasar kerja motor hampir sama dengan alat pengukur listrik, yaitu perputaran kumparan berarus listrik dalam suatu medan magnet. Alat yang dapat melakukan perubahan arah aliran dinamakan komutator yang terpasang pada poros motor.
Pin out :

        C. Relay
            
            Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.
Konfigurasi pin Relay : 
    dihubungkan ke 5V
    GND dihubungkan ke GND
    IN1/Data dihubungkan ke pin 2
Pin out :

4. Dasar Teori[Back]
      I.Sensor Infrared




Sensor infrared berfungsi untuk mendeteksi keberadaan objek atau gerakan di depan tempat sampah, seperti tangan manusia. Ketika sensor mendeteksi objek di jarak tertentu, sistem akan memicu motor untuk membuka tutup tempat sampah secara otomatis. Sensor ini memungkinkan pengguna membuang sampah tanpa menyentuh tempat sampah, sehingga lebih higienis dan nyaman digunakan.
Grafik responsi sensor :
        B. LOADCELL

                                Load cell adalah sebuah sensor yang digunakan untuk mengukur gaya atau beban yang bekerja pada suatu objek. Sensor ini umumnya digunakan dalam berbagai aplikasi industri, seperti alat pengukur berat, peralatan pengujian material, alat timbangan, dan sebagainya. Cara kerja load cell didasarkan pada perubahan resistansi material khusus yang dipengaruhi oleh tekanan atau gaya yang diterapkan.


Ada beberapa jenis load cell, tetapi yang paling umum adalah strain gauge load cell. Strain gauge load cell terdiri dari satu atau beberapa strain gauge yang ditempatkan di dalam tubuh load cell. Strain gauge adalah sensor resistansi yang mengubah perubahan tekanan atau gaya menjadi perubahan resistansi. Ketika gaya diterapkan pada load cell, ia menyebabkan deformasi pada material strain gauge, yang kemudian mengubah resistansinya.

Berikut adalah langkah-langkah umum dalam cara kerja load cell menggunakan strain gauge:

1. Gaya diterapkan pada load cell: Gaya atau beban yang ingin diukur diterapkan pada load cell melalui elemen penghubung, seperti pelat, kait, atau celah yang terdapat pada load cell.

2. Deformasi pada strain gauge: Ketika gaya diterapkan pada load cell, material strain gauge mengalami deformasi atau perubahan bentuk. Deformasi ini menyebabkan perubahan panjang atau luas strain gauge, yang pada gilirannya mengubah resistansinya.

3. Perubahan resistansi: Strain gauge biasanya terbuat dari material yang mempunyai sifat resistansi yang berubah sesuai dengan perubahan panjang atau luasnya. Ketika load cell mengalami deformasi, resistansi strain gauge juga berubah.

4. Pengukuran resistansi: Perubahan resistansi strain gauge kemudian diukur menggunakan jembatan Wheatstone atau rangkaian elektronik serupa. Jembatan Wheatstone adalah rangkaian yang terdiri dari empat resistansi, termasuk strain gauge, yang diatur sedemikian rupa sehingga perubahan resistansi strain gauge dapat diukur sebagai perubahan tegangan output.

5. Konversi tegangan menjadi satuan pengukuran: Tegangan output dari jembatan Wheatstone kemudian dikonversi menjadi satuan pengukuran yang sesuai dengan aplikasi tertentu. Hal ini biasanya melibatkan penggunaan amplifier atau konverter sinyal untuk mengubah tegangan menjadi satuan seperti kilogram, pound, Newton, atau satuan lainnya.

Dalam beberapa aplikasi yang lebih kompleks, load cell juga dapat dilengkapi dengan perangkat elektronik tambahan, seperti penguat sinyal, pengolah data, atau komunikasi dengan sistem lain.

Itulah gambaran umum tentang cara kerja load cell menggunakan strain gauge. Dengan mengukur perubahan resistansi pada strain gauge, load cell mampu mengonversi gaya atau beban yang diterapkan menjadi sinyal listrik yang dapat diukur dan digunakan untuk berbagai aplikasi.

   C. HIH-5030



Sensor  kelembaban  adalah  suatu  alat  ukur  yang  digunakan  untuk  membantu dalam proses  pengukuran  atau  pendefinisian  yang  suatu  kelembaban  uap air yang  terkandung  dalam  udara. Jenis jenis  sensor  kelembaban  diantaranya  Cspacitive  Sensors,  Electrical  conductivity  Sensors, Thermal  Conductivity  Sensors,  Optical  Hygrometer,  dan  Oscillating  Hygrometer.
Dalam sensor ini terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negative Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu, sebuah sensor kelembaban tipe resisitif dan sebuah mikrokontroller 8-bit yang mengolah kedua sensor tersebut dan mengirim hasilnya ke pin output dengan format single-wire bi-directional (kabel tunggal dua arah)

Fitur/Kelebihan Sensor HIH-5030
  • Beroperasi hingga 2,7 V, ideal dalam sistem tenaga baterai dengan tegangan 3 V
  • Didesain dengan daya rendah
  • Akurasi ditingkatkan
  • Waktu respon yang cepat
  • Stabil, dengan penyimpangan yang rendah
  • Tahan dengan zat kimia
     Karakteristik Sensor HIH-5030

  • Suhu Operasi -40°C- 85°C (-40°F-185°F)
  • Histerisis ±2 RH(Relative Humidity)
  • Suplai Arus 5µA
  • Output sinyal Tegangan Analog
  • Waktu Respon 5s (1/e dalam udara yang bergerak lambat)




        D. Resistor
            
           
 Resistor merupakan salah satu komponen yang digunakan dalam sebuah sirkuit atau rangkaian elektronik. Resistor berfungsi sebagai resistansi/ hambatan yang mampu mengatur atau mengendalikan tegangan dan arus listrik rangkaian. 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 :



        E. 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.

·         f  = Resistor umpan balik

·         in  = Resistor Masukan

·         in = Tegangan masukan

·         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  = R 3  = R  = 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  = R 3  = R  = R;

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

Penguat Non-Pembalik:

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

·         f  = Resistor umpan balik

·         R = Resistor Tanah

·         masuk = Tegangan masukan

·         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.

·         f  = Resistor umpan balik

·          = Resistor Input Pembalik

·          = Resistor Input Non Pembalik

·         R g  = Resistor Ground Non Pembalik

·         a = Tegangan input pembalik

·         b = Tegangan Input Non Pembalik

·         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  = R  , maka output akan diskalakan perbedaan dari tegangan input;



Perbedaan Penguatan Persatuan:

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

keluar  = V  – 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.



Jenis-Jenis Op-Amp :
    1. Detektor Inverting dengan Vref=+
        Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 69.
Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V2 dan Vref = V1 sehingga
bentuk gelombang tegangan output Vo (Vomax = Aol(V1-V2) yang dihasilkan adalah
seperti gambar 70.
Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 71. Dengan Vi > Vref maka Vo = -Vsat dan sebaliknya bila Vi < Vref maka Vo = +Vsat.
    2. Detektor non-Inverting dengan Vref = +
        Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 78.

Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V1 dan +Vref = V2 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( Vomax = +-Vsat = Aol(V1-V2)) yang dihasilkan dengan simulasi multisim adalah seperti gambar 79.
Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 80. Dengan Vi > 0 maka Vo = +Vsat dan sebaliknya bila Vi < 0 maka Vo = -Vsat.
3.  Non-Inverting Amplifier
    


        H. Transistor NPN
            
Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. 

NPN artinya tipe transistor yang bekerja atau mengalirkan arus negatif dengan positif sebagai biasnya. Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari kaki emitor ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor diberikan arus positif pada basisnya.
 

·      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. 


Pemberian Bias

    Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias :

1. Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar.

2. Emitter-Stabilized Bias adalah rangkaian Fixed bias yang ditambahkan tahanan RE seperti         gambar

3. Voltage-divider Bias adalah arus bias didapatkan dari tegangan di R2 dari hubungan VCC seri dengan R1 dan R2 seperti gambar 61. Untuk mencari arus IB maka dilakukan perubahan rangkaian dengan memakai metoda thevenin sehingga menghasilkan rangkaian pengganti seperti gambar 62.






        F. Relay




Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :
·       Electromagnet (Coil)
·       Armature
·       Switch Contact Point (Saklar)
·       Spring

G. Dioda


Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.
 
Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

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

H. Motor

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.



I.Sensor Vibration



   Vibration sensor / Sensor getaran ini memegang peranan penting dalam kegiatan pemantauan sinyal getaran karena terletak di sisi depan (front end) dari suatu proses pemantauan getaran mesin. Secara konseptual, sensor getaran berfungsi untuk mengubah besar sinyal getaran fisik menjadi sinyal getaran analog dalam besaran listrik dan pada umumnya berbentuk tegangan listrik. Pemakaian sensor getaran ini memungkinkan sinyal getaran tersebut diolah secara elektrik sehingga memudahkan dalam proses manipulasi sinyal, diantaranya:
   - Pembesaran sinyal getaran
   - Penyaringan sinyal getaran dari sinyal pengganggu.
   - Penguraian sinyal, dan lainnya.

Sensor getaran dipilih sesuai dengan jenis sinyal getaran yang akan dipantau. Karena itu, sensor getaran dapat dibedakan menjadi:
  - Sensor penyimpangan getaran (displacement transducer)
  - Sensor kecepatan getaran (velocity tranducer)
  - Sensor percepatam getaran (accelerometer).

Pemilihan sensor getaran untuk keperluan pemantauan sinyal getaran didasarkan atas pertimbangan berikut:
  - Jenis sinyal getaran
  -  Rentang frekuensi pengukuran
  -  Ukuran dan berat objek getaran.
  -  Sensitivitas sensor
Berdasarkan cara kerjanya sensor dapat dibedakan menjadi:
   - Sensor aktif, yakni sensor yang langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa perlu catu daya
     (power supply) dari luar, misalnya Velocity Transducer.
   - Sensor pasif yakni sensor yang memerlukan catu daya dari luar agar dapat berkerja.

Spesifikasi :
    -Vsuplai : DC 3.3V-5V
    -Arus : 15mA
    -Sensor : SW-420 Normally Closed
    -Output : digital
    -Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm
    -Berat : 10 g


Grafik perbandingan frekuensi dengan sensitivitas sensor getaran :




K.Sensor Gas MQ-2

Sensor MQ-2 digunakan untuk mendeteksi keberadaan gas beracun atau mudah terbakar, seperti LPG, metana, asap, dan alkohol yang mungkin berasal dari pembusukan sampah organik. Sensor ini menghasilkan tegangan analog yang meningkat seiring dengan konsentrasi gas di sekitarnya. Jika terdeteksi adanya gas melebihi ambang batas, sistem akan mengaktifkan kipas pembuang udara dan menyalakan indikator peringatan. Tujuannya adalah menjaga kualitas udara di sekitar tempat sampah agar tetap aman.


kurva sensitifitas



L. Flame Sensor


Prinsip Flame Detektor tersebut menggunakan metode optik yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi percikan api atau flame.

M. Touch sensor

Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.

Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.

Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.

 Konkesi pin

Prinsip kerja

    Touch sensor kapasitif bekerja berdasarkan prinsip perubahan kapasitansi yang terjadi ketika jari manusia atau benda konduktif lainnya mendekati permukaan sensor. Pada dasarnya, sensor ini menciptakan medan listrik kecil melalui elektroda yang ada di permukaannya. Saat tidak ada benda yang menyentuh, kapasitansi sistem berada dalam kondisi stabil. Namun, ketika jari manusia menyentuh atau mendekati sensor, terjadi perubahan pada medan listrik karena tubuh manusia bersifat konduktif. Hal ini menyebabkan peningkatan kapasitansi yang kemudian dideteksi oleh rangkaian pengendali dalam sensor. Perubahan ini selanjutnya diubah menjadi sinyal digital yang menandakan adanya sentuhan. Touch sensor kapasitif banyak digunakan dalam sistem kontrol modern, termasuk sebagai tombol untuk membuka atau menutup pintu lift, karena memiliki kelebihan seperti keawetan, desain yang minimalis, serta responsif terhadap sentuhan tanpa memerlukan tekanan fisik seperti pada tombol mekanik.


Tegangan Kerja 



5. Percobaan[Back]

A. Prosedur Percobaan 

  • 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 coba jalankan rangkaian sensor infrared,touch,loadcell,vibration,mq 2,hih 5030, jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja


B. Gambar rangkaian


PRINSIP KERJA :

Tempat sampah otomatis adalah sistem yang dirancang untuk mempermudah proses pembuangan sampah sekaligus menjaga kebersihan dan keamanan lingkungan. Sistem ini bekerja secara otomatis dengan bantuan berbagai sensor. Sensor infrared digunakan untuk mendeteksi keberadaan tangan atau objek di depan tempat sampah, sehingga tutup akan terbuka secara otomatis tanpa perlu disentuh. Sensor loadcell mendeteksi berat sampah, dan ketika sampah sudah penuh, sistem akan memberikan indikator berupa nyala lampu. Sensor kelembaban digunakan untuk mendeteksi tingkat kelembaban di sekitar tempat sampah; jika kelembaban tinggi, sistem akan mengaktifkan kipas pemanas untuk menjaga lingkungan tetap kering. Sensor gas berfungsi untuk mendeteksi gas berbahaya yang berasal dari pembusukan sampah, dan akan menyalakan kipas pembuang udara jika terdeteksi. Selain itu, sensor getaran digunakan untuk mendeteksi gangguan dari luar, seperti hewan liar, dan akan mengaktifkan alarm sebagai peringatan. Dengan kombinasi sensor ini, tempat sampah otomatis dapat bekerja secara cerdas dan responsif dalam menjaga kebersihan serta memberikan kenyamanan dan keamanan bagi penggunanya.

a. Sensor Infrared dan touch sensor


  Prinsip kerja:  
Sensor infrared akan mengeluarkan logika HIGH (5V) saat mendeteksi gerakan di depan tempat sampah. Tegangan ini masuk ke input non-inverting dari op-amp U10 (IC 741) yang berfungsi sebagai non-inverting amplifier. Op-amp akan menguatkan tegangan input menjadi dua kali lipat (sekitar 10V) karena konfigurasi resistornya. Output dari op-amp ini diberikan ke basis transistor Q8 (2N1711) melalui resistor pembatas arus. Karena tegangan basis melebihi 0.6V (V_BE), transistor aktif dan mengalirkan arus dari kolektor ke emitter. Arus ini menyalakan relay RL3, yang terhubung ke motor DC. Motor akan bergerak membuka tutup tempat sampah sebagai respon terhadap deteksi objek oleh sensor IR. Dioda D11 digunakan untuk melindungi transistor dari lonjakan tegangan akibat medan magnet pada kumparan relay.

Ketika sensor sentuh disentuh, pin OUT-nya akan menghasilkan logika HIGH (sekitar 5V). Tegangan ini diberikan ke input inverting dari op-amp U4 (IC 741) yang dikonfigurasikan sebagai inverting amplifier. Dengan konfigurasi penguatan −3 kali lipat, output op-amp menjadi −15V. Output ini masuk ke basis transistor NPN Q5 melalui resistor. Meski negatif, arus masih mengalir melalui basis jika sistem dirancang dengan ground terpisah. Karena tegangan basis terhadap emitter cukup besar (lebih dari 0.6V), transistor menjadi aktif dan mengalirkan arus dari kolektor ke emitter, menyalakan relay RL3. Relay ini mengaktifkan motor untuk membuka tutup tempat sampah. Sistem ini digunakan sebagai alternatif jika sensor IR tidak berfungsi.

b. Sensor Vibration


Prinsip kerja :
Sensor getaran menghasilkan sinyal digital (logika 1) saat ada getaran. Sinyal ini masuk ke input non-inverting op-amp U3. Input inverting mendapatkan tegangan referensi dari pembagi tegangan. Jika input positif lebih besar dari referensi (karena getaran terdeteksi), output op-amp akan high (sekitar 12V). Output ini kemudian diberikan ke basis transistor Q4 melalui resistor. Ketika transistor aktif, arus mengalir ke relay RL4, yang mengaktifkan buzzer dan LED oranye. Ini menunjukkan bahwa ada gangguan seperti hewan yang menyentuh tempat sampah.

c. Sensor HIH-3050 dan Gas


Prinsip Kerja:

Sensor kelembaban akan mengeluarkan tegangan analog yang sebanding dengan kelembaban udara. Ketika kelembaban melebihi 72% RH, sensor memberikan tegangan lebih dari ambang batas (3 volt). Tegangan ini masuk ke input non-inverting (positif) op-amp U5:A, sementara input inverting (negatif) menerima tegangan referensi tetap dari pembagi tegangan. Karena tegangan input positif lebih tinggi, output op-amp menjadi high (sekitar 12V). Output ini masuk ke basis transistor Q6 melalui resistor, sehingga transistor aktif (karena V_BE > 0.6V), dan arus mengalir dari kolektor ke emitter. Akibatnya, relay RL5 terhubung dan menyalakan beban berupa motor kipas dan LED kuning. Ini menandakan bahwa kelembaban tinggi dan sistem pemanas/disinfeksi sedang bekerja.

Sensor gas MQ-2 mendeteksi keberadaan gas berbahaya dengan mengeluarkan tegangan analog sebanding konsentrasi gas. Tegangan ini masuk ke op-amp U1 (IC 741) yang dikonfigurasi sebagai non-inverting amplifier untuk memperkuat sinyal sensor. Setelah dikuatkan (dengan gain 2x), output op-amp dikirim ke basis transistor Q1 melalui resistor. Jika konsentrasi gas cukup tinggi, tegangan output op-amp akan melebihi 0.6V dan mengaktifkan transistor Q1. Transistor mengalirkan arus ke kumparan relay RL1. Ketika relay aktif, maka sirkuit aktuator (seperti pompa cairan disinfektan atau alarm) akan menyala sebagai peringatan bahwa terdapat gas berbahaya di area tempat sampah. Dioda D1 digunakan untuk melindungi transistor dari tegangan induktif.

d. Load cell




Prinsip kerja:
  Loadcell menghasilkan tegangan sangat kecil saat mendeteksi beban. Tegangan ini masuk ke amplifier op-amp U2:A dengan konfigurasi non-inverting.saat sampah berbobot >21, tegangan input dari loadcell bisa mencapai sekitar 1–2 mV, dan setelah diperkuat (penguatan A = 200000), menghasilkan output 9,9volt dan melewati resistor 4,7k ohm. Output ini masuk ke basis transistor Q2 melalui resistor. Saat V_BE > 0.6V, transistor aktif, arus mengalir ke koil relay RL2. Relay menutup saklar, menyalakan LED merah (indikator tempat sampah penuh). Jika bobot tidak melebihi ambang, transistor tidak aktif, relay tidak aktif, dan hanya LED putih yang menyala (tempat sampah belum penuh).

e.Flame Sensor



C.video simulasi

1. Pengenalan TB dan rangkaian



2. Sensor SW-420



3. Flame Sensor



4. Sensor Infrared



5. Sensor Touch


6. Sensor Loadcell


7. Sensor HIH-350



8. Sensor MQ-2


















6. Download File[Kembali]

  • Download File Rangkaian kontrol tempat sampah pintar disini
  • Download Datasheet Op Amp 741 disini
  •  Download Datasheet Sensor IR disini
  • Download Datasheet Ground disini
  • Download Datasheet Potensiometer disini
  • Download datasheet loadcell disini
  • Download datasheet transistor disini
  • Download datasheet battery disini
  • Download datasheet DC motor disini
  • Download datasheet Op-Amp disini
  • Download datasheet speaker disini
  • Download datasheet relay disini
  • Download datasheet resistor disini
  • Download datasheet Flame Sensor disini
  • Download datasheet HIH-3050 disini
  • Download datasheet SW-420 disini
  • Download Library disini

Komentar

Postingan populer dari blog ini