1. Pendahuluan [kembali]
Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya
Salah satu jenis rangkaian Op-Amp adalah detector non inverting dengan Vref = 0. Jenis rangkaian ini mampu mendeteksi sinyal pada frekuensi tertentu tanpa membalikkan fase sinyal tersebut dengan menggunakan tegangan referensi sebesar 0. Rangkaian ini juga mampu memperkuat sinyal input sebagai sinyal output. Rangkaian jenis ini sering diaplikasikan dalam peralatan elektronik seperti sensor suhu, pendeteksi cahaya, dan sistem keamanan.
2. Tujuan [kembali]
- Mengetahui rangkaian OP-AMP sebagai detektor non-inverting dengan Vref = 0
- Memahami prinsip kerja OP-AMP sebagai rangkaian detektor non-inverting dengan Vref = 0
- Mampu mengaplikasikan OP-AMP sebagai rangkaian detektor non-inverting dengan Vref = 0
3. Alat dan Bahan [kembali]
ALAT
Instrumen
1. DC Voltmeter
DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.
Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter
Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang berfungsi memproyeksikan bentuk sinyal listrik. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.
Generator
1. Power Supply
Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.
2. Baterai
Spesifikasi dan Pinout Baterai
Input voltage : ac 100~240v / dc 10~30v
Output voltage : dc 1~35v
Max. Input current : dc 14a
Charging current : 0.1~10a
Discharging current : 0.1~1.0a
Balance current : 1.5a/cell max
Max. Discharging power : 15w
Max. Charging power : ac 100w / dc 250w
Jenis baterai yg didukung : life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
Ukuran : 126x115x49mm
Berat : 460gr
BAHAN
1. Resistor
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 (V=IR).
2. OP-AMP
Penguat operasional atau yang biasa disebut OP-AMP merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan(coupling) arus searah yang memiliki faktor penguatan(gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.
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.
KOMPONEN INPUT :
1. Sensor getaran
Sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik. Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan adalah sensor seismic transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan percepatan.
2. Sensor suara
Sensor suara memiliki bekerja dengan cara merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
3. Sensor Ultraviolet (UV)
Sensor UV ini mengukur kekuatan atau intensitas radiasi insiden ultraviolet (UV). Sensor UV digunakan untuk menentukan paparan radiasi ultraviolet di laboratorium atau pengaturan lingkungan.
4. Gerbang logika
Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.
Pin out:
KOMPONEN OUTPUT :
1. LED
Tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:
Infra merah : 1,6 V
Merah : 1,8 V – 2,1 V
Jingga : 2,2 V
Kuning : 2,4 V
Hijau : 2,6 V
Biru : 3,0 V – 3,5 V
Putih : 3,0 – 3,6 V
Ultraviolet : 3,5 V
2. Relay
Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.
Konfigurasi pin Relay
- dihubungkan ke 5V
- GND dihubungkan ke GND
- IN1/Data dihubungkan ke pin 2
Pin out :
4. Dasar Teori [kembali]
Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan Op-Amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguataudio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analoglainnya.
Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu:
- Gain tak berhingga.
- Impedansi input tak berhingga.
- Impedansi output bernilai 0.
Namun, dalam praktiknya Op-Amp memiliki Gain dan Impedansi input yang sangat besar namun bukan tak berhingga sehingga Impedansi output akan sangat kecil hingga mendekati nilai 0.
Simbol Op-Amp
Dapat dilihat bahwa Op-Amp secara umum memiliki 4 pin, yaitu masukan inverting dengan tanda (-), masukan non-inverting dengan tanda (+), masukan tegangan positif dan tegangan negatif dan pin keluaran atau output.
Dalam Op-Amp, terdapat dua perbudaan bagi tegangan yang diinputkan ke dalamnya. tegangan dapat dimasukan pada masukan inverting dan juga dapat dimasukkan pada msukan non-inverting.
Pada masukan Inverting tegangan input akan menghasilkan output dengan beda fasa 180 derjat atau dapat dikatakan gelombang uotput akan terbalik dari gelombang input.
Detektor Non-Inverting
a. Dengan Vref = 0
Rangkaian detektor non inverting
Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V1 dan Vref = V2 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo (V0 max = +/- Vsat = AoL (V1-V2) ), maka:
Bentuk gelombang input dan gelombang output
Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) dengan Vi > 0 maka Vo = +Vsat dan sebaliknya bila Vi < 0 maka Vo = -Vsat seperti pada gambar di bawah ini.
Kurva Karakteristik I-O
b. Resistor
resistor
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 (V=IR).Cara menghitung nilai resistor dapat dilihat pada 2 gambar di bawah ini.
Cara menghitung resistansi pada resistor:
- Pita atau gelang ke-1 menunjukkan nilai atau angka pada digit pertama, begitu pula pada gelang ke dua. Masing-masing warna pada pita memiliki nilai yang berbeda
- Pita ke-3 menunjukkan jumlah angka 0 di belakang digit ke 2 atau dikalikan dengan 10^n, yang dimana n merupakan nilai pada warna pita ke 3
- Pita ke-4 menunjukkan nilai toleransi dari resistor
Pita ke-1 : Coklat = 1
Pita ke-2 : Hitam = 0
Pita ke-3 : Hijau = 5 nol di belakang angka pita ke-2, atau dikalikan 105
Pita ke-4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10×105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%
c. Sensor Vibration
Vibration sensor / Sensor getaran ini memegang peranan penting dalam kegiatan pemantauan sinyal getaran karena terletak di sisi depan (front end) dari suatu proses pemantauan getaran mesin. Secara konseptual, sensor getaran berfungsi untuk mengubah besar sinyal getaran fisik menjadi sinyal getaran analog dalam besaran listrik dan pada umumnya berbentuk tegangan listrik. Pemakaian sensor getaran ini memungkinkan sinyal getaran tersebut diolah secara elektrik sehingga memudahkan dalam proses manipulasi sinyal, diantaranya:
- Pembesaran sinyal getaran
- Penyaringan sinyal getaran dari sinyal pengganggu.
- Penguraian sinyal, dan lainnya.
Sensor getaran dipilih sesuai dengan jenis sinyal getaran yang akan dipantau. Karena itu, sensor getaran dapat dibedakan menjadi:
- Sensor penyimpangan getaran (displacement transducer)
- Sensor kecepatan getaran (velocity tranducer)
- Sensor percepatam getaran (accelerometer).
Pemilihan sensor getaran untuk keperluan pemantauan sinyal getaran didasarkan atas pertimbangan berikut:
- Jenis sinyal getaran
- Rentang frekuensi pengukuran
- Ukuran dan berat objek getaran.
- Sensitivitas sensor
Berdasarkan cara kerjanya sensor dapat dibedakan menjadi:
- Sensor aktif, yakni sensor yang langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa perlu catu daya (power supply) dari luar, misalnya Velocity Transducer.
- Sensor pasif yakni sensor yang memerlukan catu daya dari luar agar dapat berkerja.
Spesifikasi :
Grafik perbandingan ferkuensi dengan sensitivitas sensor getaran:
c. Sensor Suara
Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Current). Sensor suara berkerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik & turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu electric condenser microphone atau mic kondenser.
Intensitas suara adalah ukuran dari "aliran energi melewati satuan luas per satuan waktu" dan unit pengukuran adalah W/m2 Probe intensitas suara mikrofon ini dirancang untuk menangkap intensitas suara bersama dengan unit arah aliran sebagai besaran vektor. Hal ini dicapai dengan menggabungkan lebih dari satu mikrofon di probe untuk mengukur aliran energi suara. mikrofon konvensional dapat mengukur tekanan suara (unit: Pa), yang mewakili intensitas bunyi di tempat tertentu (satu titik), tetapi dapat mengukur arah aliran. Mikrofon intensitas bunyi Oleh karena itu digunakan untuk sumber suara memeriksa dan untuk mengukur kekuatan suara.
Sensor suara bekerja dengan cara merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Sinyal yang masuk akan di olah sehingga akan menghasilkan satu kondisi yaitu kondisi 1 atau 0. Sensor suara banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, Contoh Pengaplikasian sensor ini adalah yang bekerja pada system robot. Suara yang diterima oleh microfon akan di transfer ke pre amp mic, fungsi pre amp mic ini adalah untuk memperkuat sinyal suara yang masuk kedalam komponen.
Setelah sinyal suara diterima oleh preamp mic, kemudian di kirim lagi ke rangkaian pengkonfersi yang mana rangkaian ini berfungsi untuk merubah sinyal suara yang berbentuk sinyal digital menjadi sinya analog agar bisa dibaca oleh mikrokontroler. Jika sinyal tersebut diterima oleh mikro kontroler maka akan diolah sesuai dengan program yang dibuat, apakah robot akan berjalan atau berhenti.
Suara yang masuk direkam oleh komponen kemudian akan disimpan oleh memory. Sebagai contoh jika kita bertepuk tangan 1 kali maka akan dikenali sebagai kondisi 1 atau on sehingga robot dapat berjalan. Jika bertepuk tangan 2 kali maka robot akan mati atau mendapat sinyal kondisi 0. Penggunaan sinyal tergantung dari user bagaimana dia menggunakannya.
Kesensitifan sensor suara dapat diatur, semakin banyak condensator yang digunakan pada pre amp maka akan semakin baik daya sensitive dari sensor suara tersebut. Begitu juga pada saat penggunaan suara harus dalam kondisi tertentu, karena jika terdapat suara lain yang masuk maka akan tidak dikenali oleh sensor, begitu pula frekuensi yang digunakan harus sesuai pada saat kita menginput suara awal dan input suara pada saat menjalankan program
d. Sensor Ultra violet
Sensor UV merupakan sensor yang mampu mendeteksi adanya cahaya terang dan gelap
pinout
spesifikasi
grafik respon sensor
e. Relay
Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.
5. Percobaan [kembali]
a. Prosedur [kembali]
- Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuat rangkaian yang dapat dicari pada menu component mode di aplikasi proteus
- Letakkan posisi alat dan bahan serta dihubungkan sesuai dengan rangkaian yang ada pada e-book
- Ubah nilai komponen sesuai dengan rangkaian yang ada pada e-book
- Atur animasi simulasi sesuai kebutuhan pada menu system
- Simulasikan rangkaian dan amati apa yang terjadi
b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]
1. Rangkaian Detektor Non-Inverting dengan V ref = 0 V
.png)
Prinsip kerja:
V input dihubungkan ke kaki non inverting op-amp sedangkan pada kaki inverting dihubungkan ke ground sehingga V ref = 0 V. Dengan demikian, tegangan output akan bernilai positif ketika tegangan input pada kaki non inverting bernilai positif V saturasi, dan tegangan output akan bernilai negatif jika tegangan output bernilai negatif V saturasi.
2. Rangkaian sensor getaran
.png)
Prinsip kerja:
Saat terjadi gempa bumi sensor akan mendeteksi adanya getaran, kemudian sensor akan mengeluarkan output dan masuk keresistor dan mengeluarkan output sebesar 5V, lalu arus ini akan masuk ke op amp kemudian op amp ini mengeluarkan output yang masuk ke resistor dan outputnya menjadi tegangan FBE yang masuk ke kaki base ke kaki emitor lalu menuju ground. Power yang digunakan akan menghasilkan arus yang masuk ke melewati relay menuju kaki kolektor lu ke emitor menuju ground, karena adanya arus yang melewati relay tadi maka relay akan switch dan menjadi rangkaian tertutup. Setelah menjadi rangkaian tertutup arus pada batrai akan masuk ke buzzer, dan arus yang melewati led kemudian masuk ke kaki buzzer. Arus yang telah melewati buzzer akan menghidupkan buzzer dengan syarat harus lebih dari 3V.
3. Rangkaian sensor UV
.png)
Prinsip kerja:
Sensor ini bekerja dengan cara menangkap sinar uv yang ada pada pagi hingga sore hari, sensor akan mengeluarkan output sebesar 14,3V kemudia arus ini akan masuk ke kaki non inverting dan mengeluarkan output sebesar 14V, arus akan melewati resistor yang dimana akan menjadi tegangan FBE sebesar 0,88 V yang sudah cukup mengaktifkan transistor. tegangan tadi akan bergerak menuju kaki base ke emitor lalu ke ground. Power yang dipakai pada relay sebesar 15V dan akan melewatinya ke transistor sebagai self bias lalu ke kaki kolektor menuju emitor dan akhirnya ke ground, karena arus yang melewati relay tidak cukup untuk menggerakkan relay, maka relay tidak akan bergerak sehingga tidak menjadi rangkaian tertutup dan LED tidak aktif.Pada saat malam hari tidak akan ada sinar uv yang bekerja jadi sensor akan mengeluarkan output sebesar -0,01V dan menuju kaki non inverting dan mengluarkan output sebesar -13,5V dan menuju resistor dan outputnya menjadi tegangan FBE lalu menuju kaki base pada transistor ke emitor lalu ke ground. Power akan mengalirkan arus melewati relay ke stransistor sebagai fixed bias masuk ke kaki kolektor menuju emitor lalu ke ground, karena arus melewati relay tadimakan relay akan switch dan membentuk rangkaian tertutup. Arus pada rangkaian tertutup berasal dari batrai sebesar 12V masuk ke resistor dan lalu ke LED sehingga LED akan aktif
4. Rangkaian sensor suara
.png)
Prinsip kerja:
Sensor ini diletakkan di dalam rumah dan Lamps sebagai penerang lampu bisa di letakkan dimana saja. Ketika sensor ini mendeteksi adanya sebuah suara maka mengeluarkan output sebesar 5V yang masuk ke kaki non inverting lalu outputnya akan disaturasikan menjadi 9,01V lalu masuk ke resistor dan keluar sebagai tegangan FBE sebesar 0,86V dan arus tersebut menuju kaki base ke emitor lalu ke ground. Power akan mengalirkan arus melewati relay ke stransistor sebagai self bias masuk ke kaki kolektor menuju emitor lalu ke ground, karena arus melewati relay tadi maka relay akan switch dan membentuk rangkaian tertutup. Arus pada rangkaian tertutup berasal dari batrai sebesar 12V masuk ke resistor dan lalu ke Lamps sehingga lamps akan aktif.
c. Video Simulasi [kembali]
Video 1 (Detektor Non Inverting dengan V ref = 0 V)
Video 2 (Rangkaian sensor UV)
Video 3 (Rangkaian sensor suara)
Video 4 (Rangkaian sensor getaran)
6. Download File [kembali]
Download rangkaian Detektor Non Inverting dengan V ref = 0 V [download]
Download rangkaian sensor UV [download]
Download rangkaian sensor suara [download]
Download rangkaian sensor getar [download]
Download video 1 [download]
Download video 2 [download]
Download video 3 [download]
Download video 4 [download]
Download library sensor suara [download]
Download library sensor getar [download]
Download library sensor UV [download]
Download datasheet baterai [download]
Download datasheet resistor [download]
Download datasheet transistor [download]
Download datasheet voltmeter [download]
Download datasheet relay [download]
Download datasheet op-amp [download]
Download datasheet dioda [download]
Download datasheet LM741 [download]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar