Aplikasi Rangkaian Pendeteksi Benda Dengan Sensor Ultrasonik

 

DAFTAR ISI

1.Tujuan

2. Alat dan bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

LINK

Acuan Gambar

Ledakan dapat menimbulkan suatu getaran, maka dari itu untuk mendeteksi getaran tersebut dibuatlah rangkaian ini.
 

 

 

1. Tujuan[kembali]

Mengetahui pengertian sensor vibrator

Mengetahui fungsi komponen yang akan digunakan

Membuat rangkaian aplikasi sensor vibrator

Mengetahui prinsip kerja sensor vibrator

 

2. Alat dan Bahan[kembali]

    A. Bahan

- Resistor 220 ohm

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

 - 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

 

- IC NE555

 A. Spesifikasi :

 

1. VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor.
2. Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik.
3. Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik.
4. GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.

  B. Konfigurasi Pin :

PIN	Fungsi
1	Ground (0V), adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negatif.
2	Trigger, input negative dari lower komperator (komporator B) yang menjaga osilasi tegangan terendah kapasitor pada 1/3 VCC dan mengatur RS flip-flop.
3	Output, pin keluaran dari IC NE555.
4	Reset, adalah pin yang berfungsi untuk mereset latch didalam IC yang akan berpengaruh untuk mereset kerja IC. Pin ini tersambung ke suatu gate (gerbang) transistor bertipe PNP, jadi transistor akan aktif jika diberi logika low. Biasanya pin ini langsung dihubungkan ke VCC agar tidak terjadi reset.
5	Control Voltage, pin ini berfungsi untuk mengatur kestabilan tegangan refrensi input negative (komparator A), pin ini bisa dibiarkan tergantung (diabaikan), tetapi untuk menjamin kestabilan refrensi komporator A, biasanya dihubungkan dengan kapasitor berorde sekitar 10nF ke pin ground.
6	Threshold, pin ini terhubung ke input positif (komporator A) yang akan mereset RS flip-flop ketika tegangan pada pin ini mulai melebihi 2/3 VCC.
7	Discharge, pin ini terhubung ke open collector transistor internal (Tr) yang emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi untuk meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu.
8	Vcc, pin ini untuk menerima supply DC voltage. Biasanya akan bekerja optimal jika diberi 5V s/d 15V. Supply arusnya dapat dilihat di datasheet

 

- Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik untuk sementara. Satuan dari kapasitor yaitu Farad. 

 - Vibration Sensor

A. Spesifikasi :

• Operating Voltage: 3.3V to 5V DC
• Operating Current: 15mA
• Using SW-420 normally closed type vibration sensor
• LEDs indicating output and power
• LM393 based design
• Easy to use with Microcontrollers or even with normal Digital/Analog IC
• With bolt holes for easy installation
• Small, cheap and easily available

B. Konfigurasi Pin :

3. Dasar Teori[kembali]

Resistor

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

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

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

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

Simbol dari resistor merupakan sebagai berikut :

Cara Menghitung Nilai Resistor

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

 - Berdasarkan Kode Warna

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

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

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

4 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 10⁵ = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 5 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10ⁿ)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 10⁵ = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

 

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

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

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

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

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

  - Berdasarkan Kode Angka

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

Contoh :

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

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

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

 

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

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

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

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

 

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

Keterangan :

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

 

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

 

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

• Kapasitor

     Kapasitor adalah sebuah benda yang dapat menyimpan muatan listrik. Benda ini terdiri dari dua pelat konduktor yang dipasang berdekatan satu sama lain tapi tidak sampai bersentuhan. Benda ini dapat menyimpan tenaga listrik dan dapat menyalurkannya kembali, kegunaannya dapat kamu temukan seperti pada lampu flash pada camera, juga banyak dipakai pada papan sirkuit elektrik pada komputer yang kamu pakai maupun pada berbagai peralatan elektronik.

   

    Kapasitor [C] gambaran sederhananya terdiri dari dua keping sejajar yang memiliki luasan [A] dan dipisahkan dengan jarak yang sempit sejauh [d]. Seringkali kedua keping tersebut digulung menjadi silinder dengan sebuah insulator atau kertas sebagai pemisah kedua keping. Pada gambar rangkaian listrik, simbolnya dinotasikan dengan:

 
Kita dapat mencari nilai kapasitas atau kapasitansi suatu kapasitor, yakni jumlah muatan listrik yang tersimpan. Untuk bentuk paling umum yaitu keping sejajar, persamaan kapasitansi dinotasikan dengan:

Dimana:
C = kapasitansi (F, Farad) (1 Farad = 1 Coulomb/Volt)
Q = muatan listrik (Coulomb)
V = beda potensial (Volt)

Nilai kapasitansi tidak selalu bergantung pada nilai dan . Besar nilai kapasitansi bergantung pada ukuran, bentuk dan posisi kedua keping serta jenis material pemisahnya (insulator). Nilai usaha dapat berupa positif atau negatif tergantung arah gaya terhadap perpindahannya. Untuk jenis keping sejajar dimana keping sejajar memiliki luasan [A] dan dipisahkan dengan jarak [d], dapat dinotasikan dengan rumus :

Dimana:
A = luasan penampang keping (m²)
d = jarak antar keping (m)
= permitivitas bahan penyekat ()

Jika antara kedua keping hanya ada udara atau vakum (tidak terdapat bahan penyekat), maka nilai permitivitasnya dipakai .

Muatan sebelum disisipkan bahan penyekat () sama dengan muatan setelah disisipkan bahan penyekat (), sesuai prinsip bahwa muatan bersifat kekal. Beda potensialnya dinotasikan dengan rumus :

Kapasitor menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Besar energi [W] yang tersimpan pada dapat dicari menggunakan rumus:

Dimana:
W = jumlah energi yang tersimpan dalam kapasitor (Joule)

Sensor Getar Sensor Getaran merupakan salah satu sensor yang dapat mengukur getaran suatu benda yang nantinya dimana data tersebut akan diproses untuk kepentingan percobaan ataupun di gunakan untuk mengantisipasi sebuah kemungkinan adanya mara bahaya. Salah satu jenis sensor getaran yang saat ini sering di gunakan adalah accelerometer, alat ini merupakan alat yang dapat berfungsi untuk mengukur percepatan dari sebuah benda. Percepatan tersebut di ukur bukan dengan menggunakan koordinat dari percepatan tersebut, melainkan dengan mengukur percepatan berdasarkan fenomena pergerakan benda yang di hubungkan dengan perubahan massa yang terjadi di dalam alat pengukur tersebut. Berikut akan di ulas secara singkat dan jelas tentang kegunaan dari accelerometer. Contoh Gambar Skema Sensor Getaran Accelerometer merupakan sebuah alat sensor getaran yang sering di gunakan demi kepentingan pada sebuah perusahaan ataupun ilmu pengetahuan. Sebuah accelerometer yang sangat sensitive dapat di jadikan sebuah komponen dalam alat peledak seperti misil untuk mengetahui kapan misil itu akan di ledakkan. Alat ini di gunakan untuk mengukur dan memantau getaran dari sebuah mesin yang berputar. Alat ini juga biasanya di gunakan dalam sebuah computer dan kamera digital sehingga memungkinkan gambar pada layar tersebut dapat tetap berposisi seperti yang anda lihat sekarang, alat ini juga bisa di gunakan pada pesawat drone untuk menstabilkan terbang dari pesawat tersebut. Jadi anda pasti sekarang sudah sedikit paham bagaimana pentingnya alat ini bagi perkembangan mesin di jaman ini. Model single-axis dan multi-axis dari sebuah sensor getaran accelerometer dapat mendeteksi besar dan arah dari getaran yang akan di ukur, sebagai sebuah kuantitas garis vektor, dan dapat di gunakan untuk merasakan arah getaran, percepatan koordinat, dan getaran. Accelerometer dengan mesin yang sangat kecil sering kita temukan pada alat elektronik portable dan controller game, untuk menetukan posisi dari alat tersebut atau memberikan data yang di perlukan untuk menjalankan game. Beberapa penjelasan di atas tentang salah satu alat sensor getaran yaitu accelerometer merupakan sebuah pembahasan di mana akan memberikan anda informasi tentang pentingnya sebuah alat kecil ini dalam perkembangan teknologi manusia. Ground Ground atau pertanahan adalah bagian dari Peralatan Listrik rumah. Namun kebanyakan dari masyatrakat Indonesia sudah terbiasa menyebut pertanahan atau gruonding ini dengan kata arde. Ground atau arde pada instalasi listrik berguna sebagai pencegah terjadinya kontak antara makhluk hidup dengan tegangan listrik yang terekspos akibat terjadi kegagalan isolasi. Ground dalam rumah Anda terpasang dengan dua macam, yaitu untuk instalasi listrik rumah dan instalasi penangkal petir.Grounding Memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :     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 : 4. Percobaan[kembali]

 A. Prosedur Percobaan

1. Siapkan Alat dan Bahan yang akan digunakan dengan memilih dan mengambil dari library proteus.

 

 2. Letakkan semua alat dan bahan yang telah diambil ke dalam rangkaian 

3. Hubungkan rangkaian tersebut dengan benar

4. Jika telah dihubungkan dengan baik dan benar cobalah rangkaian tersebut

5. Apabila berhasil maka led hijau akan menyala

  B. Rangkaian Simulasi   

• Rangkaian Simulasi

Jika logicstate 0

Jika logicstate 1

• Prinsip Kerja

 Ketika logicstate bernilai 1, maka sensor akan mendeteksi getaran dan arus mengalir. Arus  mengalir dari vcc menuju control voltage yang terhubung dengan kapasitor (c1). Output dari sensor terhubung ke Resistor (R1) dan lalu menuju ke Resistor (R2) dan menuju ke threshold yang mengatur agar tidak terjadinya logika low, karena jika logika low maka flip flop akan tereset. Kaki output flip flop terhubung dengan trigger yang berfungsi untuk membangkitkan gelombang kotak lalu menuju ke diode LED di kaki anoda menuju katoda untuk mengubah energi listrik menjadi energi cahaya yang kemudian ditampilkan melalui LED. Ketika logicstate bernilai 0 maka tidak terjadi getaran dan arus tidak mengalir sehungga LED tidak menyala.

 

 

 

5. Video[kembali]

Link download[kembali]Download Rangkaian

Download Video

Download Datasheet NE555 

Download Datasheet Vibration Sensor 

Download HTML