Muhammad Farhan Hutagalung: Tugas Besar

Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.

Baterai bertujuan untuk memberikan tenaga listrik ke rangkaian agar rangkaian dapat hidup dengan baik.

b. Bahan

1. Relay

Spesifikasi :
- Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC
- Trigger Current (Nominal current) : 70mA
- Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC
- Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC
- Compact 5-pin configuration with plastic moulding
- Operating time: 10msec Release time: 5msec
- Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)
Konfigurasi Pin
- Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
- Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
- Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.
- Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.
- Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.

2. Transistor NPN 2N2222

Spesifikasi :

- Bi-Polar NPN Transistor
- DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
- Continuous Collector current (IC) is 500mA
- Emitter Base Voltage (VBE) is 5V
- Base Current(IB) is 5mA maximum
- Available in To-92 Package
Konfigurasi Pin :
Pin 1 : Collector
Pin 2 : Base
Pin 3 : Emitter

3. Sensor Suhu LM35
digunakan untuk mendeteksi suhu ruangan dengan output sebesar 10mV/Celcius.

Karakteristik Sensor suhu IC LM35 :
- Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
- Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu25ºC
- Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
- Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
- Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
- Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

4. Sound Sensor
Spesifikasi:
Sensitivitas bisa diatur (stel potensiometer warna biru)
Tegangan kerja 3.3V-5V
Output bentuk digital (0 dan 1, tinggi dan rendah)
Dengan lobang baut utk instalasi
Ukuran papan PCB 3.4cm x 1.6cm
Interface:
1. VCC: tegangan input 3.3V-5V
2. GND: ground
3. DO : digital output (0 dan 1)

5. Sensor LDR

Spesifikasi :
1.Tegangan maksimum (DC): 150V
2.Konsumsi arus maksimum: 100mW
3.Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 4.100KΩ
4.Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
5.Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius

6. Resistor

Spesifikasi :
- Resistance (Ohms) : 220 V
- Power (Watts) : 0,25 W, ¼ W
- Tolerance : ± 5%
- Packaging : Bulk
- Composition : Carbon Film
- Temperature Coefficient : 350ppm/°C
- Lead Free Status : Lead Free

- RoHS Status : RoHs Complient

7. Motor

Spesifikasi :
- Standard 130 Type DC motor
- Operating Voltage: 4.5V to 9V
- Recommended/Rated Voltage: 6V
- Current at No load: 70mA (max)
- No-load Speed: 9000 rpm
- Loaded current: 250mA (approx)
- Rated Load: 10g*cm
- Motor Size: 27.5mm x 20mm x 15mm
- Weight: 17 grams

Komponen Motot Listrik :
Stator Coil
Rotor Coil
Main Shaft
Brush
Bearing
Drive pulley
Motor Housing

8. Dioda

Spesifikasi :
- Package Type: Available in DO-41 & SMD Packages
- Diode Type: Silicon Rectifier General Usage Diode
- Max Repetitive Reverse Voltage is: 1000 Volts
- Average Fwd Current: 1000mA
- Non-repetitive Max Fwd Current: 30A
- Max Power Dissipation is: 3W
- Max Storage & Operating temperature Should Be: -55 to +175 Centigrade

       Dioda (diode) yaitu komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan punya fungsi buat menghantarkan arus listrik ke satu arah, tapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
.  Konfigurasi Pin:
Nomor Pin
Nama Pin
Deskripsi
1
Anoda
Arus selalu Masuk melalui Anoda
2
Katoda
Arus selalu Keluar melalui Katoda
9. Ground

   Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

11. Op-Amp

Karakteristik : (Op-Amp ideal)
- Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
- Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
- Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
- Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
- Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
- Karakteristik tidak berubah dengan suhu

12. Buzzer

Spesifikasi :
- Rated Voltage : 6V DC
- Operating Voltage : 4 to 8V DC
- Rated Current* : ≤30mA
- Sound Output at 10cm* : ≥85dB
- Resonant Frequency : 2300 ±300Hz
- Tone : Continuous
- Operating Temperature : -25°C to +80°C
- Storage Temperature : -30°C to +85°C
- Weight : 2g
Konfigurasi Pin :
Pin 1 : Positive
Pin 2 : Negative

3. Dasar Teori [back]

- BATERAI
simbol baterai

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).
       Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.
       Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.
   Jika pada suhu operasional lebih rendah, umur baterai lebih lama, namun ada efek negatif berkaitan dengan kapasitas baterai. Pada suhu yang lebih rendah, kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia yang terjadi pada baterai bergerak lebih aktif/cepat, sehingga kapasitas baterai cenderung lebih tinggi.
   Terkadang, pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai justru dapat lebih besar dari angka nominalnya, meskipun pada suhu tinggi, elemen baterai terlalu aktif, juga berakibat buruk pada kesehatan baterai.

- 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.

Grafik

- TRANSISTOR
        Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator dan lain sebagainya. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak ditemukan dalam rangkaian-rangkaian elektronika. Boleh dikatakan bahwa hampir semua perangkat elektronik menggunakan Transistor untuk berbagai kebutuhan dalam rangkaiannya.

   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.

       Terminal transistor memerlukan tegangan DC tetap untuk beroperasi di daerah yang diinginkan dari kurva karakteristiknya. Ini dikenal sebagai biasing. Untuk aplikasi amplifikasi, transistor bias sehingga sebagian untuk semua kondisi input. Sinyal input pada basis diamplifikasi dan diambil pada emitor. BC548 digunakan dalam konfigurasi emitor umum untuk amplifier. Pembagi tegangan adalah mode bias yang umum digunakan. Untuk aplikasi switching, transistor bias sehingga tetap penuh jika ada sinyal di dasarnya. Dengan tidak adanya sinyal dasar, itu benar-benar mati.
       Dengan sebuah transistor tipikal, grafik arus kolektor versus arus basis akan terlihat sebagaimana berikut ini

       Terdapat sebuah hubungan linear (garis lurus) antara arus baris dengan arus kolektor. Dengan kata lain : Arus kolektor secara langsung berbanding lurus dengan arus basis.

- SENSOR SUHU LM35

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 ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor.

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

Gambar Rangkaian Sensor LM35

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.

Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.

Rumus :

Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :

· Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.

· Lineritas +10 mV/ º C.

· Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.

· Range +2 º C – 150 º C.

· Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.

· Arus yang mengalir kurang dari 60 μA

Grafik Sensor Suhu LM35

Tabel Tegangan keluaran sensor LM35

- SOUND SENSOR (FC 04)

Berfungsi untuk mendeteksi suara dan juga dapat mengubah sinyal suara menjadi sinyal elektrik sehingga dapat diproses untuk penggunaan selanjutnya

Modul Sensor Suara FC-04 yang dapat mendeteksi intensitas suara sekeliling, mengidentifikasi keberadaan atau ketidakberadaan suara (berdasarkan prinsip getaran suara).

Catatan:

1. Modul sensor suara sensitif terhadap intensitas suara sekitar lingkungan.

2. Ketika intensitas suara lebih kecil dari nilai yang ditentukan, DO menghasilkan nilai tinggi. Ketika intensitas suara luar lebih besar dari nilai yang ditentukan, DO menghasilkan nilai rendah.

3. Port DO dapat dihubungkan secara langsung dengan microcontroller untuk mendeteksi nilai tinggi dan rendah, sehingga dapat mendeteksi suara sekitar.

4. Digital output DO pada modul dapat difungsikan langsung sebagai saklar yang diaktifasi oleh suara (voice-activated switch)

Tabel Jenis bunyi dan Kekerasan Bunyi

- SENSOR LDR

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.

- 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

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)

Resistor di pasaran

- MOTOR

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu

- OP AMP

spefikasi Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
Karakteristik tidak berubah dengan suhu

Cara Kerja Operational Amplifier

Rumus :

- BUZZER

Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.

4. Percobaan [back]

a. Prosedur Percobaan

1. Sususnlah setiap komponen yang diperlukan di aplikasi proteus.

2. Sambungkan setiap rangkaian dengan kabel di aplikasi proteus.

3. Jalankan simulasi rangkaian dengan menekan tombol play di aplikasi proteus.

b. Gambar Rangkaian [back]

1. Ketika suhu berada >35 derajat celcius

2. Ketika suhu berada <33 derajat celcius

c.Prinsip Kerja Rangkaian [back]

1) Ketika suhu panas (>35^o)

Misalnya sensor suhu lm 35 menunjukkan angka 37^o:

Maka out put dari sensor lm 35 akan mengeluarkan tegangan sebesar 0,37 volt lalu diumpankan ke opamp amplifier dan mengalami penguatan sebesar 2 kali (yang didapatkan dari rumus (R2/R1+1).Vin ) sehingga tegangan menjadi 0,74 volt. Lalu tegangan sebesar 0,74 volt akan masuk ke kaki non inverting op amp komparator dimana sifatnya Vin(+)>Vref(-) maka outputnya sama dengan +Vcc (+Saturasi) sehingga output opamp sebesar 15 Volt. Karena terlalu besar, diumpankan ke resistor sehingga tegangan yang masuk ke kaki base transistor sebesar 0,86 volt. Sehingga tegangan sebesar 0,86 volt ini dapat membuat transistor on, dimana transistor sendiri dapat on pada tegangan 0,6-0,7 volt atau lebih. Ini mengakibatkan power suplay mengeluarkan tegangan menuju relay,lalu ke kolektor,lalu ke emitor dan juga ke ground. Karena adanya tegangan pada relay,maka relay on dan switch berpindah ke kiri, lalu baterai akan mengeluarkan tegangan menuju buzzer, dan buzzer berbunyi. Ini menandakan suhu dalam keadaan panas.

Ketika buzzer berbunyi, suara nya akan ditangkap oleh sound sensor dan output dari sensor suara akan mengeluarkan tegangan sebesar 5volt. Kemudian diumpan kan ke kaki non inverting opamp amplifier sehingga mengalami penguatan sebesar 2 kali (yang didapatkan dari rumus (R6/R5+1).Vin) sehingga tegangan menjadi 10 volt. Karena terlalu besar, diumpankan ke resistor sehingga tegangan yang masuk ke kaki base transistor sebesar 0,84 volt. Sehingga tegangan sebesar 0,84 volt ini dapat membuat transistor on, dimana transistor sendiri dapat on pada tegangan 0,6-0,7 volt atau lebih. Ini mengakibatkan power suplay mengeluarkan tegangan menuju relay,lalu ke kolektor,lalu ke emitor dan juga ke ground. Karena adanya tegangan pada relay,maka relay on dan switch berpindah ke kiri, lalu baterai akan mengeluarkan tegangan dan mengaktifkan pendingin.

2) Ketika suhu dingin (<33^o)

Misalnya sensor suhu lm 35 menunjukkan angka 32^o:

Maka out put dari sensor lm 35 akan mengeluarkan tegangan sebesar 0,32 volt lalu diumpankan ke opamp amplifier dan mengalami penguatan sebesar 2 kali (yang didapatkan dari rumus (R2/R1+1).Vin ) sehingga tegangan menjadi 0,64 volt. Lalu tegangan sebesar 0,64 volt akan masuk ke kaki inverting op amp komparator dimana sifatnya Vin(-)<Vref(+) maka outputnya sama dengan +Vcc (+Saturasi) sehingga output opamp sebesar 15 Volt. Karena terlalu besar, diumpankan ke resistor sehingga tegangan yang masuk ke kaki base transistor sebesar 0,86 volt. Sehingga tegangan sebesar 0,86 volt ini dapat membuat transistor on, dimana transistor sendiri dapat on pada tegangan 0,6-0,7 volt atau lebih. Ini mengakibatkan power suplay mengeluarkan tegangan menuju relay,lalu ke kolektor,lalu ke emitor dan juga ke ground. Karena adanya tegangan pada relay,maka relay on dan switch berpindah ke kiri, lalu baterai akan mengeluarkan tegangan menuju resistor dan juga lampu, sehingga lampu menyala. Ini menandakan suhu dalam keadaan dingin.

Selanjutnya ke sensor ldr, sensor ldr ini mendapat tegangan dari power supply menuju resistor lalu ke kaki pertama sensor ldr kemudian ke kaki kedua sensor ldr dan menuju ground (Ini Ketika tidak ada cahaya yang ditangkap sensor). Ketika lampu nya menyala, cahayanya akan ditangkap oleh sensor ldr ini sehingga kaki pertama sensor ldr akan melanjutkan tegangan masuk ke kaki inverting op amp komparator dimana sifatnya Vin(-)<Vref(+) maka outputnya sama dengan +Vcc (+Saturasi) sehingga output opamp sebesar 15 Volt. Karena terlalu besar, diumpankan ke resistor sehingga tegangan yang masuk ke kaki base transistor sebesar 0,89 volt. Sehingga tegangan sebesar 0,89 volt ini dapat membuat transistor on, dimana transistor sendiri dapat on pada tegangan 0,6-0,7 volt atau lebih. Ini mengakibatkan power suplay mengeluarkan tegangan menuju relay,lalu ke kolektor,lalu ke emitor dan juga ke ground. Karena adanya tegangan pada relay,maka relay on dan switch berpindah ke kiri, lalu baterai akan mengeluarkan tegangan menuju resistor dan heater sehingga heater(penghangat) aktif.

Muhammad Farhan Hutagalung

Tugas Besar