Kontrol Kualitas Udara pada Industri Manufaktur Pabrik Semen

Kontrol Kualitas Udara pada Industri Manufaktur Pabrik Semen

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. File Download 

1. Tujuan[Back]

• Memahami Prinsip Kerja water quality sensor

2. Alat dan Bahan[Back]

A. Alat:

1. Power Supply

2. Voltmeter DC

3. Baterai 

        

   

 4. Generator DC

B. Bahan:

1. Resistor

Specifications
Resistance (Ohms)	10K, 500K
Power (Watts)	0.25W, 1/4W
Tolerance	±5%
Packaging	Bulk
Composition	Carbon Film
Temperature Coefficient	350ppm/°C
Lead Free Status	Lead Free
RoHS Status	RoHS Compliant

Data sheet resistor:

2. Kapasitor 

 

Spesifikasi 

• ESR: 6mΩ to 70mΩ

• Voltage: 2V to 16V

• Capacitance: 6.8µF to 470µF

• Operating Temperature: -55°C to 125°C

• Polymer cathode technology

• High frequency capacitance retention

• Non-ignition failure mode

• 100% accelerated steady state aging

• 100% surge current tested

• Volumetric efficiency

• Self-healing mechanism

• EIA standard case sizes

3. Induktor 

Spesifikasi : 

• 11.2 x 11.2 x 9.0mm maximum surface mount package

• Ferrite core material 

• High current carrying capacity, low core losses 

• Controlled DCR tolerance for sensing circuits 

• Inductance range from 205nH to 950nH 

• Current range from 11.5 to 69 amps 

• Frequency range up to 2MHz

• Storage temperature range (component): -40 °C to +125 °C 

• Operating temperature range: -40 °C to +125 °C (ambient plus self-temperature rise) 

• Solder reflow temperature: J-STD-020 (latest revision) compliant

4. Dioda 1N4001

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

Konfigurasi Pin:

Nomor Pin	Nama Pin	Deskripsi
1	Anoda	Arus selalu Masuk melalui Anoda
2	Katoda	Arus selalu Keluar melalui Katoda

5. Transistor NPN BC547

Konfigurasi Pin

• Collector
• Base
• Emitter

Spesifikasi :

• Transistor Type : NPN
• Voltage – Collector Emitter Breakdown (Max) : 45 V
• Current- Collector (Ic) (Max) : 100mA
• Power – Max : 625 mW
• DC Current Gain (hFE) (Min) @ Ic, Vce : 110 @ 2mA, 5V
• Vce Saturation (Max) @ Ib Ic : 300mV, @ 5mA, 100mA
• Frequency – Transition : 300MHz
• Current- Collector Cutoff (Max) : -
• Mounting Type : Through Hole
• Package / Case : TO-226-3, TO-92-3 (TO-226AA) Formed Leads
• Packaging : Tape & Box (TB
• Lead Free Status : Lead Free
• RoHs Status : RoHs Compliant

Data Sheet Transistor

Grafik Respon:

6. OP AMP LM358

konfigurasi pin

• Pin-1 dan pin-8 adalah o / p dari komparator
• Pin-2 dan pin-6 adalah pembalik i / id
• Pin-3 dan pin-5 adalah non inverting i / id
• Pin-4 adalah terminal GND
• Pin-8 adalah VCC +

spesifikasi 

• Ini terdiri dari dua op-amp internal dan frekuensi dikompensasi untuk gain kesatuan
• Gain tegangan besar adalah 100 dB
• Lebar pita lebar adalah 1MHz
• Jangkauan pasokan listrik yang luas termasuk pasokan listrik tunggal dan ganda
• Rentang catu daya tunggal adalah dari 3V ke 32V
• Jangkauan pasokan listrik ganda adalah dari + atau -1.5V ke + atau -16V
• Penyaluran arus pasokan sangat rendah, yaitu 500 μA
• 2mV tegangan rendah i / p offset
• Mode umum rentang tegangan i / p terdiri dari ground
• Tegangan catu daya dan diferensial i / p tegangan serupa ayunan tegangan o / p besar

7. Gerbang XOR 4030

Spesifikasi 

• Wide supply voltage range: 3.0V to 15V
• Low power: 100 nW (typ.)
• Medium speed operation: tPHL = tPLH = 40 ns (typ.) at CL = 15 pF, 10V supply
• High noise immunity 0.45 VCC (typ.)

Konfigurasi PIN

Pin No	Pin Name	Description
1	A0	Input 1 of XOR gate 0
2	B0	Input 2 of XOR gate 0
3	Q0	The output of XOR gate 0
4	Q1	The output of XOR gate 1
5	A1	Input 1 of XOR gate 1
6	B1	Input 2 of XOR gate 1
7	VSS	Source Supply
8	A2	Input 1 of XOR gate 2
9	B2	Input 2 of XOR gate 2
10	Q2	The output of XOR gate 2
11	Q3	The output of or gate 3
12	A3	Input 1 of OR gate 3
13	B3	Input 2 of OR gate 3
14	VDD	Drain Supply

8. Gerbang NOT 7404

Spesifikasi

Konfigurasi Pin

We have numbered the NOT Gates by 1, 2, 3, 4, 5, 6.

• Pin 1: The pin 1 is the input for 1st NOT Gate.
• Pin 2: Pin 2 is the output of 1st NOT Gate.
• Pin 3: Pin 3 is connected to the input of the 2nd NOT Gate.
• Pin 4: Pin 4 is the output of the 2nd NOT Gate.
• Pin 5: Pin 5 is connected to the input of the 3rd NOT Gate.
• Pin 6: Pin 6 is connected to the output terminal of the 3rd NOT Gate.
• Pin 7: Pin 7 is the ground pin, it is used to provide power supply to the IC.
• Pin 8: It is the output pin of the 4th Gate.
• Pin 9: It provides the input pin for the 4th Gate.
• Pin 10: Output of the 5th Gate is connected to the pin 10
• Pin 11: Input of the 5th Gate.
• Pin 12: It is connected to the output of the 6th Gate.
• Pin 13: The pin 13 is connected to the input of 6th Gate.
• Pin 14: It is the Vcc terminal of the IC, it is used to provide the power supply to the IC chip.

9. POT- HG

Spesifikasi

• Type: Rotary a.k.a Radio POT
• Available in different resistance values like 500Ω, 1K, 2K, 5K, 10K, 22K, 47K, 50K, 100K, 220K, 470K, 500K, 1 M. 
• Power Rating: 0.3W
• Maximum Input Voltage: 200Vdc
• Rotational Life: 2000K cycles

Konfigurasi PIN

Pin No.	Pin Name	Description
1	Fixed End	This end is connected to one end of the resistive track
2	Variable End	This end is connected to the wiper, to provide variable voltage
3	Fixed End	This end is connected to another end of the resistive track

                 Konfigurasi potentiometer:

10. Soil Moisture Sensor (Sensor Kelembaban Tanah)

Spesifikasi

• Operating Voltage: 3.3V to 5V DC
• Operating Current: 15mA
• Output Digital - 0V to 5V, Adjustable trigger level from preset
• Output Analog - 0V to 5V based on infrared radiation from fire flame falling on the sensor
• LEDs indicating output and power
• PCB Size: 3.2cm x 1.4cm
• LM393 based design
• Easy to use with Microcontrollers or even with normal Digital/Analog IC
• Small, cheap and easily available

konfigurasi pin

Pin Name	Description
VCC	The Vcc pin powers the module, typically with +5V
GND	Power Supply Ground
DO	Digital Out Pin for Digital Output.
AO	Analog Out Pin for Analog Output

11. LDR

Spesifikasi LDR :

• Tegangan maksimum (DC): 150V.
• Konsumsi arus maksimum: 100mW.
• Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
• Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
• Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms.

   

Konfigurasi PIN LDR:

Grafik Respon

• Penurunan Daya Disipasi

• Resistansi

• Spectral Respon

12. Sensor PIR

Spesifikasi:

• Vin : DC 5V - 9V
• Radius : 180 derajat
• Jarak deteksi : 5 - 7 meter
• Output : Digital TTL
• Memiliki setting sensitivitas
• Memiliki setting time delay
• Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm
• Berat : 10 gr

grafik respon sensor PIR

    1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan

    2. Respon terhadap suhu 

16. Decoder (IC 7447)

Spesifikasi

• has a broader Voltage range
• A variety of operating conditions
• internal pull-ups ensure you don't need external resistors
• Four input lines and seven output lines
• input clamp diode hence no need for high-speed termination
• comes with open collector output 

Konfigurasi pin:

Data Sheet Decoder:

17. Encoder  (IC 74147)

Spesifikasi

• It operates at 4.5V to 5.5 DC voltage.
• It delivers output current from low 70µA to high 8mA
• It operates at the temperature from -55℃ to 70℃
• Logic Case packaging type: DIP
• Mounting Type: Through Hole

Konfigurasi Pin

You can see there is a total of 16 pins.

• Pin No. 1 - 4 (input)
• Pin No. 2 - 5 (input)
• Pin No. 3 - 6 (input)
• Pin No. 4 - 7 (input)
• Pin No. 5 - 8 (input)
• Pin No. 6 - C (output)
• Pin No. 7 - B (output)
• Pin No. 8 - Ground (GND)
• Pin No. 9 - A (output)
• Pin No. 10 - 9 (input)
• Pin No. 11 - 1 (input)
• Pin No. 12 - 2 (input)
• Pin No. 13 - 3 (input)
• Pin No. 14 - D (output)
• Pin No. 15 - Not Connected (NC)
• Pin No. 16 - Vcc or positive power supply

18. Relay

Konfigurasi PIN Relay

Nomor PIN	Nama Pin	Deskripsi
1	Coil End 1	Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 12V dan ujung lainnya ke ground
2	Coil End 2	Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 12V dan ujung lainnya ke ground
3	Common (COM)	Common terhubung ke salah satu Ujung Beban yang akan dikontrol
4	Normally Close (NC)	Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NC beban tetap terhubung sebelum pemicu
5	Normally Open (NO)	Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NO, beban tetap terputus sebelum pemicu

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)

19. Motor DC

Konfigurasi PIN

No:	Pin Name	Description
1	Terminal 1	A normal DC motor would have only two terminals. Since these terminals are connected together only through a coil they have not polarity. Revering the connection will only reverse the direction of the motor
2	Terminal 2

DC Motor Specifications

• 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

20. LED

Spesifikasi :

• Superior weather resistance
• 5mm Round Standard Directivity
• UV Resistant Eproxy
• Forward Current (IF): 30mA
• Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V
• Reverse Voltage: 5V
• Operating Temperature: -30℃ to +85℃
• Storage Temperature: -40℃ to +100℃
• Luminous Intensity: 20mcd

Konfigurasi Pin :  

• Pin 1 : Positive terminal of LED
• Pin 2 : Negative terminal of LED

21. Ground

    Ground Berfungsi sebagai untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.

22. Buzzer

Konfigurasi PIN Buzzer

1	Positif	Diidentifikasi dengan simbol (+) atau kabel terminal yang lebih panjang. Dapat didukung oleh 12V DC
2	Negatif	Diidentifikasi oleh kabel terminal pendek. Biasanya terhubung ke ground sirkuit

Spesifikasi Buzzer

1. Rated Voltage : 12V 
2. DC Operating Voltage : 4 to 8V 
3. DC Rated Current* : ≤30mA 
4. Sound Output at 10cm* : ≥85dB 
5. Resonant Frequency : 2300 ±300Hz 
6. Tone : Continuous 
7. Operating Temperature : -25°C to +80°C 
8. Storage Temperature : -30°C to +85°C
9. Weight : 2g 
10. Value applying at rated voltage (DC)

3. Dasar Teori

• RESISTOR 

Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor memiliki simbol seperti gambar dibawah ini :

Simbol Resistor

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.

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :

Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :

1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi

2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.

3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

Rumus Resistor:

Seri : R_total = R₁ + R₂ + R₃ + ….. + R_n

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ….. + 1/R_n

Dimana :
R_total = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

• DIODA

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.Dioda memiliki simbol sebagai berikut :

Gambar Simbol Dioda

Cara Kerja Dioda

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

A. Kondisi tanpa tegangan

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.

B. Kondisi tegangan positif (Forward-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.

C. Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

 Rumus

• 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:

Simbol Transistor NPN BC547

Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:

Rumus dari Transitor adalah :

h_FE = iC/iB

dimana, iC = perubahan arus kolektor 

iB = perubahan arus basis 

h_FE = arus yang dicapai

Rumus dari Transitor adalah :

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.

Gelombang I/O Transistor

• KAPASITOR

Kapasitor atau disebut juga dengan kondensator adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan energi atau muatan listrik dalam sementara waktu. Fungsi kapasitor (kondensator) di antaranya adalah dapat memilih gelombang radio pada rangkaian tuner, sebagai perata arus pada rectifier dan juga sebagai filter di dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya). Satuan nilai untuk kapasitor (kondensator) adalah Farad (F).

Rumus Kapasitas Kapasitor

 

 

                Rumus Kapasitor Keping Sejajar (Udara)

                Rumus Kapasitor Keping Sejajar (Medium)

 

 

                Rumus Kapasitas Kapasitor Bentuk Bola

 

• INDUKTOR

Induktor atau dikenal juga dengan Coil adalah Komponen Elektronika Pasif yang terdiri dari susunan lilitan Kawat yang membentuk sebuah Kumparan. Pada dasarnya, Induktor dapat menimbulkan Medan Magnet jika dialiri oleh Arus Listrik. Medan Magnet yang ditimbulkan tersebut dapat menyimpan energi dalam waktu yang relatif singkat. Dasar dari sebuah Induktor adalah berdasarkan Hukum Induksi Faraday.

Kemampuan Induktor atau Coil dalam menyimpan Energi Magnet disebut dengan Induktansi yang satuan unitnya adalah Henry (H). Satuan Henry pada umumnya terlalu besar untuk Komponen Induktor yang terdapat di Rangkaian Elektronika. Oleh Karena itu, Satuan-satuan yang merupakan turunan dari Henry digunakan untuk menyatakan kemampuan induktansi sebuah Induktor atau Coil. Satuan-satuan turunan dari Henry tersebut diantaranya adalah milihenry (mH) dan microhenry (µH). Simbol yang digunakan untuk melambangkan Induktor dalam Rangkaian Elektronika adalah huruf “L”.

Simbol Induktor

Berikut ini adalah Simbol-simbol Induktor :

Simbol Induktor di proteus :

Nilai Induktansi sebuah Induktor (Coil) tergantung pada 4 faktor, diantaranya adalah :

• Jumlah Lilitan, semakin banyak lilitannya semakin tinggi Induktasinya
• Diameter Induktor, Semakin besar diameternya semakin tinggi pula induktansinya
• Permeabilitas Inti, yaitu bahan Inti yang digunakan seperti Udara, Besi ataupun Ferit.
• Ukuran Panjang Induktor, semakin pendek inductor (Koil) tersebut semakin tinggi induktansinya.

Jenis-jenis Induktor (Coil)

Berdasarkan bentuk dan bahan inti-nya, Induktor dapat dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya adalah :

• Air Core Inductor – Menggunakan Udara sebagai Intinya
• Iron Core Inductor – Menggunakan bahan Besi sebagai Intinya
• Ferrite Core Inductor – Menggunakan bahan Ferit sebagai Intinya
• Torroidal Core Inductor – Menggunakan Inti yang berbentuk O Ring (bentuk Donat)
• Laminated Core Induction – Menggunakan Inti yang terdiri dari beberapa lapis lempengan logam yang ditempelkan secara paralel. Masing-masing lempengan logam diberikan Isolator.
• Variable Inductor – Induktor yang nilai induktansinya dapat diatur sesuai dengan keinginan. Inti dari Variable Inductor pada umumnya terbuat dari bahan Ferit yang dapat diputar-putar.

Fungsi Induktor (Coil) dan Aplikasinya

Fungsi-fungsi Induktor atau Coil diantaranya adalah dapat menyimpan arus listrik dalam medan magnet, menapis (Filter) Frekuensi tertentu, menahan arus bolak-balik (AC), meneruskan arus searah (DC) dan pembangkit getaran serta melipatgandakan tegangan.

Berdasarkan Fungsi diatas, Induktor atau Coil ini pada umumnya diaplikasikan :

• Sebagai Filter dalam Rangkaian yang berkaitan dengan Frekuensi
• Transformator (Transformer)
• Motor Listrik
• Solenoid
• Relay
• Speaker
• Microphone

• OP-AMP

        Simbol 

 

            Berfungsi sebagai penguat atau pembanding tegangan input dengan output

                                             

        Karakteristik IC OpAmp

• 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

        Inverting Amplifier

         Rumus:

        NonInverting

         Ruus:

        Komparator

        Rumus:

        Adder

        Rumus:

        Bentuk Gelombang

    

• GERBANG NOT (IC 7404)

Gerbang NOT atau disebut juga "NOT GATE" atau Inverter (Gerbang Pembalik) adalah jenis gerbang logika yang hanya memiliki satu input (Masukan) dan satu output (keluaran). Dikatakan Inverter (gerbang pembalik) karena gerbang ini akan menghasilkan nilai ouput yang berlawanan dengan nilai inputnya . Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan tabel kebenaran gerbang NOT berikut.

Pada gerbang logika NOT, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NOT adalah tanda minus (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas.

Perhatikan tabel kebenaran gerbang NOT. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NOT akan menghasilkan output (keluaran) logika 1 bila variabel input (masukan) bernilai logika 0" sebalikanya "Gerbang NOT akan menghasilkan keluaran logika 0 bila input (masukan) bernilai logika 1"

• GERBANG XOR (IC 4030)

Gerbang XOR adalah kombinasi dari gerbang-gerbang logika yang komplek yang digunakan untuk membentuk rangkaian logika aritmatika, komparator dan rangkaian untuk mendeteksi error. Gerbang logika Ex-OR disimbolkan seperti pada gambar berikut ini. Dalam bentuk aljabar Boolean, logika Ex-OR dapat dituliskan seperti berikut ini. Gerbang logika Ex-OR biasanya digunakan untuk membuat rangkaian operasi  aritmatika dan perhitungan khusus Adder dan Half-Adder. Gerbang logika Ex-OR dapat berfungsi sebagai “carry-bit” atau sebagai kontroller inverter, di mana salah satu input melewatkan data biner dan input lainnya berfungsi sebagai pemberi signal kontrol.
Tabel kebenaran untuk logika Ex-OR adalah

• DECODER (IC 7447)

IC BCD 7447 merupakan IC yang bertujuan mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi suatu data keluaran untuk seven segment. IC 7447 yang bekerja pada tegangan 5V ini khusus untuk menyalakan seven segment dengan konfigurasi common anode. Sedangkan untuk menyalakan tampilan seven segment yang bekerja pada konfigurasi common cathode menggunakan IC BCD 7448. 

 IC ini sangat membantu untuk meringkas masukan seven segmen dengan jumlah 7 pin, sedangkan jika menggunakan BCD cukup dengan 4 bit masukan. IC BCD bisa juga disebut dengan driver seven segment. Berikut konfigurasi Pin IC 7447.

Konfigurasi Pin Decoder:

• Pin Input IC BCD, memiliki fungsi sebagai masukan IC BCD yang terdiri dari 4 Pin, nama     pin masukan BCD dilangkan dengan huruf kapital yaitu A, B, C  dan D. Pin input berkeja    dengan logika High=1.
• Pin Ouput IC BCD, memiliki fungsi untuk mengaktifkan seven segmen sesuai data yang    diolah dari pin input. Pin output berjumlah 7 pin yang namanya dilambangkan dengan    aljabar huruf kecil yaitu, b, c, d, e, f dan g. Pin Output bekerja dengan logika low=0. Karena itulah IC 7447 digunakan untuk seven segment common anode.
• Pin LT (Lamp Test) memiliki fungsi untuk mengaktifkan semua output menjadi aktif low,        sehingga semua led pada seven segmen menyala dan menampilkan angka 8. Pin LT akan aktif jika diberi logika low. Pin ini juga digunakan untuk mengetes kondisi LED pada seven segment.
• Pin RBI (Ripple Blanking Input) memiliki fungsi untuk menahan data input (disable input), pin RBI akan aktif jika diberi logika low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.
• Pin RBO (Ripple blanking Output) memiliki fungsi untuk menahan data output (disable output), pin RBO ini akan aktif jika diberikan logika Low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

Pada aplikasi IC dekoder 7447, ketiga pin (LT, RBI dan RBO) harus diberi logika HIGH=1 agar tidak aktif. Baik IC 7447 atau 7448 pada bagian output perlu dipasang resistor untuk membatasi arus yang keluar sehingga led pada seven segment bekerja secara optimal. Berikut ini rangkaian IC dekoder 7448 untuk konfigurasi seven segment common cathode.

• ENCODER 74147

IC 74147 adalah IC encoder digital yang mengkodekan 9 jalur input menjadi 4 jalur output. Ini juga dikenal sebagai encoder prioritas Desimal ke BCD. Istilah encoder prioritas digunakan karena menyediakan pengkodean untuk jalur data urutan tertinggi sebagai prioritas pertama. Itu dibuat menggunakan teknologi Transistor-Transistor Logic (TTL). Ini adalah IC encoder 10 hingga 4. Pada artikel ini, kita akan melihat Diagram Pin IC 74147, Diagram Sirkuit Internal IC 74147, dan tabel Truth atau tabel fungsi IC 74147.

Here, you can see the truth table of IC 74147

• BUZZER

Buzzer   adalah   sebuah   komponen   elektronika   yang   berfungsi   untuk   mengubah  getaran  listrik  menjadi  getaran  suara  getaran  listrik  menjadi  getaran  suara.  Pada  dasarnya  prinsip  kerja buzzer  hampir  sama  dengan  loudspeaker,  jadi  buzzer  juga  terdiri  dari  kumparan  yang  terpasang  pada  diafragma  dan  kemudian  kumparan  tersebut  dialiri  arus  sehingga  menjadi  elektromagnet,  kumparan  tadi  akan  tertarik  ke  dalam  atau  keluar,  tergantung  dari  arah  arus  dan  polaritas  magnetnya,  karena  kumparan  dipasang  pada  diafragma  maka  setiap  gerakan  kumparan  akan  menggerakkan  diafragma  secara  bolak-balik  sehingga  membuat udara  bergetar  yang  akan  menghasilkan  suara.  Buzzer  biasa  digunakan  sebagai  indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

Cara Kerja Buzzer pada saat aliran listrik atau tegangan listrik yang mengalir ke rangkaian yang menggunakan piezoeletric tersebut. Piezo buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekwensi di kisaran 1 - 6 kHz hingga 100 kHz. Buzzer memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :

Gambar Simbol Buzzer

• 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.

     Grafik

     .

• POTENSIOMETER

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.

• 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. Relay memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :

Gambar Simbol Relay
   
Kapasitas Pengalihan Maksimum:

Cara Kerja Relay

1. Apabila coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnetik yang dapat menarik armature untuk merubah switch contact point.
2. Apabila coil tersebut sudah tidak dialiri arus listrik, maka Armature akan kembali lagi ke posisi Normally Close.
3. Umumnya, coil yang digunakan oleh relay untuk mengubah switch contact point ke posisi NC hanya membutuhkan arus listrik yang kecil.

• LIGHT EMITTING DIODE (LED)

 Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.  Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.

Simbol dan Bentuk LED (Light Emitting Diode)

Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)

Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya

• MOTOR DC

    

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator)dan Brushes (kuas/sikat arang).

 Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

• VOLTMETER

Volt meter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.

• GROUND

Ground Berfungsi sebagai untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian

• BATERAI

Gambar 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). 

• 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 :

Gambar simbol power supply

• GENERATOR DC

Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:

Generator penguat terpisah Generator shunt Generator kompon

Konstruksi Generator DC  Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanent dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor. Gambar 1 menunjuk-kan gambar potongan melintang konstruksi generator DC. Konstruksi Generator DC Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor. Struktur Genertor DC

Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodic / berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang. Prinsip Kerja generator DC Prinsip kerja suatu generator arus searah berdasarkan hukum Faraday :  Dengan lain perkataan, apabila suatu konduktor memotong garis-garis fluksi magnetik yang berubah-ubah, maka GGL akan dibangkitkan dalam konduktor itu. Jadi syarat untuk dapat dibangkitkan GGL adalah :  harus ada konduktor ( hantaran kawat )  harus ada medan magnetik harus ada gerak atau perputaran dari konduktor dalam medan, atau ada fluksi yang berubah yang memotong konduktor itu.

Prinsip Kerja Generator DC

Keterangan gambar :

Pada gambar Generator DC Sederhana dengan sebuah penghantar kutub tersebut, dengan memutar rotor ( penghantar ) maka pada penghantar akan timbul EMF.  Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet sedemikian rupa sehingga sisi A-B dan C-D terletak tegak lurus pada arah fluks magnet.  Kumparan ABCD diputar dengan kecepatan sudut yang tetap terhadap sumbu putarnya yang sejajar dengan sisi A-B dan C-D.  GGL induksi yang terbentuk pada sisi A-B dan sisi C-D besarnya sesuai dengan perubahan fluks magnet yang dipotong kumparan ABCD tiap detik sebesar :

Untuk menentukan arah arus pada setiap saat, berlaku pada kaidah tangan kanan : ibu jari : gerak perputaran  jari telunjuk : medan magnetik kutub utara dan selatan  jari tengah : besaran galvanis tegangan U dan arus I  Untuk perolehan arus searah dari tegangan bolak-balik, meskipun tujuan utamanya adalah pembangkitan tegangan searah, tampak bahwa tegangan kecepatan yang dibangkitkan pada kumparan jangkar merupakan tegangan bolak-balik. Bentuk gelombang yang berubah-ubah tersebut karenanya harus disearahkan. Sensor gas MQ-7 Prinsip kerja MQ-7 didasarkan pada perubahan resistansi lapisan SnO₂ ketika bereaksi dengan gas karbon monoksida. Berikut penjelasan rinci: a. Siklus Pemanasan Dua Tahap MQ-7 menggunakan siklus pemanasan dua tahap untuk meningkatkan akurasi dan sensitivitas dalam mendeteksi karbon monoksida: Fase Pemanasan Tinggi (5V): Elemen pemanas bekerja pada tegangan tinggi (5V) selama beberapa detik (biasanya 60 detik). Pada fase ini, suhu meningkat hingga sekitar 300°C, memungkinkan sensor untuk membersihkan sisa gas yang terserap sebelumnya dan memulihkan sensitivitas sensor. Fase Pemanasan Rendah (1.4V): Elemen pemanas bekerja pada tegangan rendah (1.4V) selama beberapa detik (biasanya 90 detik). Pada fase ini, suhu dijaga sekitar 100-150°C, yang merupakan suhu optimal untuk mendeteksi karbon monoksida. b. Reaksi Kimia Lapisan SnO₂ di dalam sensor memiliki sifat sebagai semikonduktor tipe-n, di mana resistansinya berubah ketika gas karbon monoksida hadir. Reaksinya adalah sebagai berikut: Ketika Udara Murni: Oksigen di udara terserap pada permukaan SnO₂ dan membentuk lapisan oksida. Lapisan oksida ini meningkatkan resistansi sensor karena menghambat aliran elektron. Ketika Karbon Monoksida Terdeteksi: Gas karbon monoksida bereaksi dengan oksigen yang terserap pada permukaan SnO₂. Reaksi ini menghasilkan karbon dioksida (CO₂) dan membebaskan elektron ke lapisan SnO₂, sehingga resistansinya menurun. c. Output Sensor Perubahan resistansi ini diukur sebagai perubahan tegangan menggunakan resistor pull-down di rangkaian eksternal. Output sensor berupa tegangan analog, yang berbanding terbalik dengan konsentrasi gas karbon monoksida: semakin tinggi konsentrasi CO, semakin rendah resistansi SnO₂, dan tegangan output menjadi lebih tinggi. 3. Kalibrasi dan Penggunaan Kalibrasi: MQ-7 memerlukan kalibrasi awal untuk memastikan akurasi pengukuran. Kalibrasi dilakukan dengan membandingkan output sensor dengan konsentrasi CO yang diketahui. Suhu dan Kelembapan: MQ-7 sensitif terhadap suhu dan kelembapan lingkungan, sehingga diperlukan pengkondisian untuk hasil yang konsisten. Penggunaan dalam Aplikasi: Detektor CO di rumah tangga dan industri. Sistem ventilasi otomatis di ruangan tertutup. Pemantauan kualitas udara di kendaraan. 4. Kelebihan dan Kekurangan MQ-7 Kelebihan: Sensitivitas tinggi terhadap karbon monoksida. Harga yang relatif murah. Mudah digunakan dan diintegrasikan dengan mikrokontroler (seperti Arduino). Kekurangan: Memerlukan waktu pemanasan sebelum digunakan. Respons kurang akurat jika terdapat gas lain (seperti hidrogen atau metana) dalam jumlah besar. Sensitivitas dapat berubah seiring waktu karena penggunaan terus-menerus. Sensor gas MQ-2 Sensor gas MQ-2 adalah salah satu sensor gas yang digunakan untuk mendeteksi berbagai jenis gas seperti gas LPG, hidrogen, metana, karbon monoksida (CO), alkohol, dan asap. Sensor ini sering digunakan dalam aplikasi keamanan dan monitoring lingkungan, seperti sistem deteksi kebocoran gas dan pemantauan kualitas udara. Berikut adalah prinsip kerja MQ-2 secara detail: 1. Struktur Sensor MQ-2 MQ-2 terdiri dari beberapa komponen utama yang berfungsi untuk mendeteksi gas: Elemen Pemanas: Sebuah elemen pemanas berbahan nichrome yang berfungsi untuk memanaskan lapisan sensitif sehingga dapat mendeteksi gas. Lapisan Sensitif Gas: Lapisan ini terbuat dari SnO₂ (timah dioksida), yang memiliki sifat resistansi berubah saat bersentuhan dengan gas tertentu. Elektroda: Elektroda digunakan untuk mengukur perubahan resistansi pada lapisan sensitif. Pelindung Logam: Sebagai pelindung fisik lapisan sensitif dari kerusakan eksternal dan filter terhadap partikel besar atau gangguan lingkungan. Pin Konektor: Menghubungkan sensor ke sirkuit eksternal untuk membaca sinyal keluaran. 2. Prinsip Kerja Sensor MQ-2 Prinsip kerja MQ-2 didasarkan pada perubahan resistansi lapisan SnO₂ ketika gas yang mudah terbakar atau gas beracun hadir di sekitar sensor. Berikut penjelasan rinci: a. Proses Pemanasan Sensor MQ-2 memiliki elemen pemanas yang menjaga suhu pada lapisan sensitif di sekitar 200-300°C. Suhu ini penting untuk memungkinkan reaksi kimia antara gas yang dideteksi dan lapisan sensitif (SnO₂). b. Reaksi Kimia Lapisan SnO₂ adalah semikonduktor tipe-n yang resistansinya berubah ketika gas hadir. Ketika gas yang mudah terbakar atau gas tertentu (seperti metana, LPG, atau karbon monoksida) bersentuhan dengan lapisan SnO₂, molekul gas akan bereaksi dengan ion oksigen yang teradsorpsi pada permukaan lapisan SnO₂. c. Output Sensor Resistansi lapisan SnO₂ berubah sesuai dengan konsentrasi gas di lingkungan. Perubahan resistansi ini diubah menjadi sinyal tegangan menggunakan resistor pull-down dalam rangkaian eksternal. Tegangan keluaran sensor adalah analog: Semakin tinggi konsentrasi gas, semakin besar perubahan resistansi, yang diikuti dengan perubahan tegangan keluaran. 3. Kalibrasi dan Penggunaan Kalibrasi: Sensor MQ-2 memerlukan kalibrasi awal untuk mendapatkan hasil yang akurat. Kalibrasi dilakukan dengan mengekspos sensor ke konsentrasi gas yang diketahui dan mencatat nilai resistansi atau tegangan keluaran. 4. Spesifikasi Sensor MQ-2 Gas yang Dapat Dideteksi: LPG, metana, karbon monoksida, hidrogen, alkohol, asap. Kisaran Deteksi: LPG: 200 - 10000 ppm Metana: 5000 - 20000 ppm Alkohol: 200 - 10000 ppm Hidrogen: 300 - 10000 ppm Tegangan Operasi: 5V (DC) Waktu Pemanasan: 20-30 detik. 5. Keunggulan dan Kekurangan Sensor MQ-2 Keunggulan: Sensitivitas tinggi terhadap berbagai jenis gas. Harga terjangkau dan mudah digunakan. Respon cepat terhadap perubahan konsentrasi gas. Kekurangan: Sensitivitas terhadap suhu dan kelembapan lingkungan, yang dapat mempengaruhi akurasi. Tidak spesifik untuk satu jenis gas, sehingga sulit membedakan gas ketika lebih dari satu gas hadir. Memerlukan waktu pemanasan sebelum digunakan. PIEZO Sensor Piezoelectric Sensor adalah jenis sensor yang memanfaatkan sifat piezoelektrik material untuk mendeteksi perubahan tekanan, percepatan, atau getaran, termasuk tekanan udara. Dalam mendeteksi tekanan udara, prinsip kerja sensor ini melibatkan konversi perubahan tekanan mekanis menjadi sinyal listrik melalui efek piezoelektrik. Berikut adalah penjelasan detail tentang prinsip kerja piezoelectric sensor untuk mendeteksi tekanan udara. 1. Efek Piezoelektrik Efek piezoelektrik adalah fenomena di mana material tertentu menghasilkan muatan listrik di permukaannya ketika mengalami deformasi mekanis. Material piezoelektrik, seperti kristal kuarsa, PZT (lead zirconate titanate), atau bahan polimer seperti PVDF, digunakan dalam sensor ini. Prinsip efek piezoelektrik: Ketika material piezoelektrik ditekan atau diregangkan, struktur kristalnya menghasilkan distribusi muatan yang tidak seimbang. Akibatnya, perbedaan tegangan listrik muncul di antara permukaan material. 2. Struktur Sensor Piezoelektrik Piezoelectric sensor untuk tekanan udara umumnya terdiri dari: Elemen Piezoelektrik: Material utama yang merespons tekanan mekanis. Contoh: Kristal kuarsa atau PZT. Diafragma Elastis: Lapisan yang menerima tekanan udara dan meneruskannya ke elemen piezoelektrik. Biasanya terbuat dari logam atau bahan elastis lainnya. Elektroda: Digunakan untuk menangkap sinyal listrik yang dihasilkan oleh material piezoelektrik. Casing: Melindungi elemen piezoelektrik dari kerusakan fisik dan gangguan eksternal. Kabel Output: Menghubungkan sensor dengan sirkuit pemrosesan sinyal. 3. Prinsip Kerja Piezoelectric Sensor dalam Tekanan Udara Prinsip kerja piezoelectric sensor untuk mendeteksi tekanan udara melibatkan langkah-langkah berikut: a. Penangkapan Tekanan Udara Tekanan udara diarahkan ke permukaan sensor melalui diafragma elastis. Ketika tekanan udara berubah (misalnya karena perbedaan tekanan lingkungan), diafragma mengalami deformasi mekanis. b. Deformasi Elemen Piezoelektrik Deformasi mekanis pada diafragma diteruskan ke material piezoelektrik di bawahnya. Material piezoelektrik mengalami tegangan (tekanan atau regangan), yang memicu efek piezoelektrik. c. Generasi Sinyal Listrik Karena efek piezoelektrik, material piezoelektrik menghasilkan muatan listrik di permukaannya. Muatan listrik ini diubah menjadi sinyal tegangan oleh elektroda. d. Pengolahan Sinyal Tegangan yang dihasilkan berbanding lurus dengan perubahan tekanan udara. Sinyal ini kemudian diolah oleh sirkuit elektronik, seperti amplifier atau ADC (Analog-to-Digital Converter), untuk menghasilkan data tekanan yang dapat dibaca. 4. Karakteristik Sensor Piezoelektrik Respon Cepat: Sensor piezoelektrik memiliki waktu respons yang sangat cepat, sehingga cocok untuk mendeteksi perubahan tekanan yang dinamis. Keluaran Dinamis: Sensor ini hanya mendeteksi perubahan tekanan, bukan tekanan statis. Untuk tekanan statis, digunakan teknologi lain seperti sensor strain gauge. Rentang Pengukuran: Sensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi tekanan rendah (seperti tekanan udara atmosfer) hingga tekanan tinggi dalam aplikasi industri. Akurasi Tinggi: Piezoelectric sensor memiliki akurasi tinggi dalam mendeteksi perubahan tekanan. 5. Aplikasi dalam Pengukuran Tekanan Udara Pemantauan Tekanan Atmosfer: Digunakan dalam alat seperti barometer elektronik untuk mengukur tekanan udara di lingkungan. Alat Medis: Digunakan dalam ventilator atau mesin CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) untuk memantau tekanan udara yang diberikan ke pasien. Industri Otomotif: Digunakan dalam sistem manajemen mesin untuk memantau tekanan udara pada manifold atau sistem intake. Teknologi Avionik: Digunakan untuk mengukur tekanan udara dalam sistem pesawat untuk menentukan ketinggian. 6. Kelebihan dan Kekurangan Sensor Piezoelektrik Kelebihan: Waktu respons yang sangat cepat. Sensitivitas tinggi terhadap perubahan tekanan. Tidak memerlukan sumber daya eksternal untuk menghasilkan sinyal (sifat pasif). Ukuran kecil dan ringan. Kekurangan: Tidak dapat mendeteksi tekanan statis (hanya perubahan tekanan). Sensitivitasnya dapat dipengaruhi oleh suhu. Perlu perlindungan dari getaran atau interferensi mekanis lainnya. Sensor Suhu LM35 LM35 adalah sensor suhu presisi yang dirancang untuk mengukur suhu lingkungan dengan akurasi tinggi. Meskipun sensor ini tidak secara langsung mengukur kualitas udara, suhu adalah salah satu parameter penting yang dapat memengaruhi atau menjadi indikator kualitas udara, terutama dalam konteks lingkungan yang terkontrol, seperti laboratorium, ruangan tertutup, atau perangkat HVAC. Berikut adalah prinsip kerja LM35 dan bagaimana hubungannya dengan pengukuran parameter yang relevan untuk kualitas udara: 1. Prinsip Dasar Kerja LM35 Sensor LM35 bekerja dengan prinsip konversi suhu ke tegangan listrik. Sensor ini menghasilkan keluaran tegangan analog yang proporsional secara linear dengan suhu dalam satuan derajat Celsius. Pada suhu 25°C, tegangan keluaran adalah 250 mV. Pada suhu 100°C, tegangan keluaran adalah 1000 mV. 2. Struktur dan Komponen LM35 LM35 memiliki struktur internal yang dirancang untuk mengukur suhu dengan presisi tinggi: Elemen Semikonduktor: Inti dari LM35 adalah material semikonduktor yang sensitif terhadap perubahan suhu. Sirkuit Pemrosesan Internal: Sirkuit ini mengubah perubahan suhu menjadi sinyal tegangan analog yang linear. Kalibrasi Internal: Sensor ini dikalibrasi di pabrik untuk menghasilkan hasil akurat tanpa memerlukan kalibrasi tambahan. 3. Cara Kerja dalam Aplikasi Kualitas Udara Meskipun LM35 tidak mendeteksi kualitas udara secara langsung, suhunya sering menjadi parameter tambahan untuk: Pemantauan Lingkungan Udara: Suhu memengaruhi reaksi kimia dan difusi gas di udara, yang relevan untuk deteksi gas beracun atau polutan. Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dapat memengaruhi efisiensi sensor gas lainnya (seperti MQ-series). Kondisi Sistem HVAC: Dalam sistem kontrol kualitas udara di ruangan, LM35 digunakan untuk mengatur suhu optimal, yang memengaruhi sirkulasi dan kualitas udara. Efek Suhu pada Gas di Udara: Gas seperti karbon dioksida (CO₂) atau karbon monoksida (CO) dapat berubah konsentrasinya dengan perubahan suhu. Suhu yang dipantau oleh LM35 dapat memberikan konteks tambahan dalam menganalisis kualitas udara. 4. Implementasi LM35 dalam Sistem Pemantauan Udara LM35 dapat digunakan sebagai bagian dari sistem yang lebih besar untuk pemantauan kualitas udara. Langkah-langkah implementasinya adalah: a. Koneksi Fisik Pin VCC: Terhubung ke sumber daya (4V - 30V DC). Pin GND: Terhubung ke ground. Pin Output (Vout): Terhubung ke ADC (Analog-to-Digital Converter) pada mikrokontroler untuk membaca tegangan keluaran. b. Aplikasi Sistem Digunakan dalam ruangan untuk mengontrol ventilasi berdasarkan suhu. Mengintegrasikan data suhu dengan perangkat IoT untuk pemantauan kualitas udara secara real-time. 5. Kelebihan LM35 Presisi tinggi: ±0.5°C pada suhu kamar. Linearitas keluaran: Sinyal keluaran analog sangat linear, mempermudah pengolahan data. Operasi tanpa kalibrasi tambahan: Sensor sudah dikalibrasi dari pabrik. Konsumsi daya rendah: Cocok untuk aplikasi berbasis baterai. 6. Keterbatasan LM35 dalam Kualitas Udara Tidak mendeteksi gas atau polutan: LM35 hanya mengukur suhu, sehingga tidak dapat secara langsung memberikan informasi tentang kandungan gas seperti CO₂, CO, atau PM2.5. Respon lambat terhadap perubahan suhu mendadak: LM35 membutuhkan beberapa detik untuk menstabilkan bacaannya jika suhu berubah dengan cepat. Pengaruh kelembapan: Kelembapan tinggi dapat memengaruhi akurasi pembacaan jika sensor tidak dilindungi. Sensor gas MQ135 Sensor MQ-135 adalah sensor gas yang dirancang untuk mendeteksi berbagai gas di udara, terutama yang berkaitan dengan kualitas udara, seperti amonia (NH₃), nitrogen oksida (NOₓ), alkohol, benzena, asap, dan karbon dioksida (CO₂). Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan resistansi elemen sensor ketika terpapar gas tertentu. Berikut adalah penjelasan prinsip kerja MQ-135 secara detail: 1. Komponen Utama pada MQ-135 Sensor MQ-135 terdiri dari beberapa komponen penting: Elemen Sensitif (Lapisan SnO₂ - Timah Dioksida): Material semikonduktor yang resistansinya berubah ketika gas tertentu hadir di udara. SnO₂ memiliki resistansi tinggi di udara bersih, dan resistansi menurun saat gas tertentu terdeteksi. Pemanas Internal (Heater Coil): Elemen pemanas yang menjaga suhu sensor pada tingkat optimal untuk reaksi kimia (200–300°C). Memastikan sensitivitas maksimum terhadap gas. Elektroda dan Jaringan Sensor: Elektroda digunakan untuk mengukur perubahan resistansi pada lapisan sensitif. Jaringan sensor adalah struktur di mana gas bersentuhan dengan elemen SnO₂. Koneksi Output: Pin output memberikan sinyal analog atau digital berdasarkan konsentrasi gas yang terdeteksi. 2. Prinsip Kerja MQ-135 Sensor MQ-135 bekerja berdasarkan prinsip perubahan resistansi material semikonduktor ketika gas tertentu ada di sekitarnya. Berikut adalah langkah-langkah detailnya: a. Pemanasan Elemen Sensitif Ketika sensor dinyalakan, pemanas internal memanaskan elemen sensitif (SnO₂) ke suhu operasi optimal (sekitar 200–300°C). Pemanasan ini meningkatkan sensitivitas elemen terhadap gas dengan memfasilitasi interaksi antara molekul gas dan permukaan sensor. b. Interaksi Gas dengan Lapisan Sensitif Ketika gas target (misalnya, amonia, CO₂, atau benzena) hadir, gas tersebut bereaksi dengan ion oksigen di permukaan sensor. Reaksi ini menyebabkan pelepasan elektron kembali ke material semikonduktor, yang menurunkan resistansi SnO₂.   c. Perubahan Resistansi Konsentrasi gas yang lebih tinggi menyebabkan lebih banyak molekul gas bereaksi dengan ion oksigen, sehingga lebih banyak elektron dilepaskan. Hal ini menghasilkan penurunan resistansi pada elemen sensor. d. Pengubahan Resistansi Menjadi Tegangan Sensor MQ-135 memiliki sirkuit pembagi tegangan, di mana perubahan resistansi SnO₂ menghasilkan perubahan tegangan keluaran. Tegangan keluaran dapat diukur menggunakan mikrokontroler atau ADC (Analog-to-Digital Converter). e. Pemrosesan Data Tegangan analog yang dihasilkan kemudian dikalibrasi untuk menentukan konsentrasi gas dalam ppm (parts per million). 3. Output Sensor Sinyal Analog: Tegangan analog proporsional dengan konsentrasi gas. Semakin tinggi konsentrasi gas, semakin rendah resistansi SnO₂, dan semakin tinggi tegangan keluaran. Sinyal Digital (Opsional): Jika menggunakan modul tambahan dengan komparator, sensor juga dapat memberikan sinyal digital (0 atau 1) berdasarkan ambang batas gas yang ditentukan. 4. Kalibrasi dan Akurasi a. Kalibrasi Sensor MQ-135 harus dikalibrasi untuk mendeteksi gas tertentu dengan akurat. Kalibrasi dilakukan dengan membandingkan pembacaan sensor terhadap konsentrasi gas yang diketahui (biasanya menggunakan alat standar laboratorium). b. Akurasi Sensor ini sensitif terhadap banyak gas, tetapi responsnya bersifat non-selektif, artinya sulit untuk mengidentifikasi gas tertentu tanpa data tambahan atau sensor pendukung. Untuk aplikasi kualitas udara, MQ-135 sering digunakan untuk memberikan gambaran umum tentang tingkat polusi. 5. Aplikasi dalam Pemantauan Kualitas Udara MQ-135 digunakan dalam berbagai aplikasi untuk memantau kualitas udara, termasuk: Deteksi Polusi Udara: Mengukur tingkat gas seperti amonia, nitrogen oksida, dan karbon dioksida. Berguna untuk mengetahui kualitas udara di dalam ruangan (indoor air quality). Sistem Ventilasi: Mengontrol sistem ventilasi di gedung berdasarkan tingkat polusi udara. Pemantauan Lingkungan: Digunakan untuk pemantauan kualitas udara di lingkungan luar (outdoor air quality). Detektor Gas Beracun: Mendeteksi keberadaan gas beracun seperti amonia di pabrik atau laboratorium.

4. Percobaan[Back]

4.1 Prosedur Percobaan

    1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

    2. Membaca datasheet setiap komponen

    3. Cari kompnen yang diperlukan di library proteus

    4. Pasang dan simulasikan rangkaian tersebut

4.2 Rangkaian Simulasi

4.3 Prinsip Kerja

Sensor Gas MQ7

Mendeteksi CO2 pada udara, akan aktif saat co2 telah terlalu tinggi

Sensor Gas MQ2

Mendeteksi Gas Metana pada udara, akan aktif saat kadar Gas Metana telah terlalu tinggi

Sensor Gas MQ135

Mendeteksi Gas berbahaya pada udara, bila aktif akan menyalakan alarm

Sensor Suhu LM35

Mendeteksi Suhu dan kelembapan udara, apabila suhu terallu tinggi akan membuka ventilasi

Piezo Sensor

Mendeteksi tekanan udara, bila tekanan udara terallu tinggi akan membuka ventilasi

5. Video[Back]

6. File Download[Back]

• Download File HTML klik disini
• Download Rangkaian klik disini
• Download Video Prinsip Kerja Rangkaian klik disini
• Download Datas Sheet Resistor  klik disini
• Download Datasheet Dioda 1N4001 klik disini
• Download Datasheet Transistor NPN BC547 klik disini
• Download Datasheet Relay  klik disini
• Download Datasheet LM358 Klik Disini
• Download Datasheet Kapasitor  klik disini
• Download Datasheet Induktor klik disini
• Download Datasheet LED klik disini
• Download Datasheet Motor DC klik disini
• Download Datasheet Potensiometer klik disini
• Download Datasheet Sensor Sound klik disini
• Download Datasheet Sensor PIR klik disini
• Download Datasheet Rain Sensor kilik disini
• Download Datasheet LDR klik disini
• Download Datasheet XOR IC 4030: klik disini
• Download Datasheet NOT IC 7404 klik disini
• Download Datasheet Decoder 7447 [klik disini]
• Download Datasheet Encoder IC 74147 klik disini
• Download Datasheet Buzzer klik disini
• Download Datasheet Seven Segment klik disini
• Download Library Sensor Sound klik Disini
• Download Library Rain Sensor klik disini
• Download Library Sensor PIR klik disini