Sensor A: Aplikasi Kontrol Air

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Hardware

2. Komponen

3. Dasar Teori

4. Prinsip Kerja Rangkaian

5. Simulasi Rangkaian

6. Video

7. Link Download

1. Tujuan

1. Memahami cara kerja rangkaian Kontrol Tank Air.

2. Melakukan simulasi rangkaian Kontrol Tank Air.

3. Mendesain rangkaian Kontrol Tank Air.

2. Komponen

1. Baterai

Berfungsi untuk mensuplai tegangan DC pada rangkaian.

2. Sumber tegangan AC (VSINE) atau menggunakan Signal Generator

Signal Generator berfungsi sebagai sumber tegangan AC pada rangkaian yang frekuensi, amplitudo, dan bentuk gelombangnya dapat diatur.

3. Transistor NPN (BC548C/BC547)

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Pada rangkaian water level sensor ini transistor hanya digunakan sebagai saklar, dengan adanya arus di base maka transistor akan "on" sehingga akan ada arus dari kolektor ke emitor.

4. Relay 5V

Berfungsi sebagai switch yang bekerja jika kumparan dialiri arus.

5. Resistor

Resistor berfungsi untuk menghambat arus dalam rangkaian listrik.

6. LED

Berfungsi untuk lampu indikator ketinggian air pada rangkaian.

7. Buzzer

Berfungsi sebagai indikator yang hidup jika air pada tangki sudah penuh.

8. Motor AC (Pompa air)

Digunakan sebagai motor pompa air.

9. Dioda

Berfungsi untuk penyearah arus pada rangkaian. Pada rangkaian ini dioda digunakan untuk mencegah arus balik masuk ke output sensor dan opamp, serta untuk mencegah tegangan yang tinggi akibat arus balik kumparan relay.

10. Switch dan Button

Berfungsi sebagai pemutus arus pada rangkaian.

11. IR Obstacle Sensor

Sensor IR adalah sensor yang dapat mendeteksi objek yang berada di depannya. Sensor Infrared digunakan untuk mendeteksi gelombang inframerah yang dipantulkan dari IR LED menuju benda di dekatnya dan pantulannya diterima oleh IR Photodioda.

12. Sensor PIR

Sensor PIR menggunakan objek di dekatnya sebagai sumber atau transmitter inframerah. Objek-objek di dekat sensor ini memancarkan energi yang dideteksi oleh IR Reciever.

3. Dasar Teori

1. Sensor PIR (Passive Infrared)

Sensor PIR itu sendiri memiliki dua slot di dalamnya, masing-masing slot terbuat dari bahan khusus yang sensitif terhadap IR. Ketika sensor dalam keadaan idle, kedua slot mendeteksi jumlah IR yang sama, jumlah sekitar terpancar dari ruangan atau dinding atau di luar ruangan. Ketika tubuh hangat seperti manusia atau hewan lewat, ia pertama-tama memotong setengah dari sensor PIR, yang menyebabkan perubahan diferensial positif antara kedua bagian. Ketika tubuh hangat meninggalkan daerah penginderaan, kebalikannya terjadi, di mana sensor menghasilkan perubahan diferensial negatif. Pulsa perubahan inilah yang terdeteksi.

2. Sensor IR (infrared)

Sensor Inframerah biasanya digunakan untuk robot pengikut garis dan robot penghindaran rintangan untuk mendeteksi garis atau benda di sekitarnya. Sensor bekerja dengan mendeteksi cahaya yang dipantulkan yang berasal dari LED inframerahnya sendiri. Dengan mengukur jumlah cahaya inframerah yang dipantulkan, ia dapat mendeteksi cahaya atau gelap (garis) atau bahkan objek langsung di depannya. LED merah onboard digunakan untuk menunjukkan keberadaan suatu objek atau mendeteksi garis. Rentang penginderaan dapat disesuaikan dengan resistor variabel bawaan.

3. Transistor NPN (BC548C dan BC547)

Selain digunakan sebagai penguat, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titk jenuh. Pada titk jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor.

4. 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.

4. Prinsip Kerja Rangkaian

Rangkaian ini menggunakan 3 transistor npn yang berfungsi sebagai saklar. Jika kaki base transistor yang digunakan sebagai probe level di dalam air terhubung dengan kaki probe common maka akan ada arus kecil yang mengalir di kaki base transistor dan akan mengaktifkan transistor sehingga arus dari kolektor ke emitor bisa lewat dan led akan hidup. Relay pada pompa air diatur pada normally open (NO) sehingga saat air dalam tangki kosong pompa air akan hidup, terus mengisi air ke dalam tangki dan akan berhenti mengisi air saat ada arus yang mengaktifkan relay. Relay pada buzzer diatur pada normally closed (NO) sehingga buzzer akan tetap mati dan hanya akan hidup saat ada arus yang mengaktifkan relay. Saat air dalam tangki mulai penuh dan probe level tertinggi tersambung dengan probe common, maka transistor akan aktif menghidupkan led merah dan relay sehingga pompa air akan mati dan buzzer akan hidup menandakan air sudah penuh. Sensor PIR dan IR digunakan untuk mengaktifkan relay 3, 4, dan 5 yang berfungsi untuk mematikan seluruh rangkaian jika kedua sensor memiliki output HIGH.

5. Rangkaian Simulasi