APLIKASI KOMPARATOR NON-INVERTING VREF NEGATIF



1.Pendahuluan[Back]

    Dalam era teknologi yang semakin canggih, kenyamanan dan keselamatan menjadi salah satu faktor yang sangat penting dalam berbagai aplikasi. Salah satu contoh aplikasi kenyamanan kelas adalah sistem pengaturan suhu, kelembaban, dan kualitas udara dalam ruangan. Untuk memantau dan mengatur kondisi lingkungan tersebut, diperlukan sebuah sistem yang dapat mendeteksi perubahan kondisi lingkungan dan mengambil tindakan yang sesuai.

Salah satu komponen elektronik yang sangat penting dalam sistem tersebut adalah komparator. Komparator adalah sebuah perangkat elektronik yang dapat membandingkan dua sinyal input dan menghasilkan output berupa sinyal digital yang sesuai dengan kondisi input. Dalam aplikasi kenyamanan kelas, komparator digunakan untuk membandingkan sinyal input dari sensor dengan nilai referensi (Vref) untuk mendeteksi perubahan kondisi lingkungan.

Pada aplikasi ini, kita akan menggunakan komparator non-inverting dengan Vref negatif untuk mendeteksi perubahan kondisi lingkungan. Dengan menggunakan Vref negatif, kita dapat meningkatkan akurasi dan stabilitas sistem pengaturan kenyamanan kelas. Dalam laporan ini, kita akan membahas lebih lanjut tentang aplikasi komparator non-inverting dengan Vref negatif dan bagaimana cara mengimplementasikannya dalam sistem pengaturan kenyamanan kelas.

2.Tujuan[Back]

  • Untuk memenuhi tugas elektronika
  • Untuk mengetahui penerapan dari OP-AMP comparator non-inverting dengan vref 
  • Pengaplikasian OP-AMP comparator non-inverting dengan Vref=- pada rangkaian pengondisi suhu ruangan menggunakan sensor LM35
3.Alat dan Bahan[Back]


Alat
Instrumen 
a. 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


b. Ossiloskop


GAMBAR 6. OSILOSKOP

 

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 
a.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.


b. 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 batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
  • Ukuran: 126x115x49mm
  • Berat: 460gr

BAHAN/KOMPONEN

a. Resistor



GAMBAR 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).

b. OP-AMP



GAMBAR 4. 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.

c. Ground 


GAMBAR 5. GROUND

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


4.Dasar Teori[Back]
Op-Amp (Operational Amplifier)     
        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. 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;

1. Gain sangat besar (AOL >>). 
    Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak    terhingga. 
2. Impedansi input sangat besar (Zi >>).
     Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan. 
3. Impedansi output sangat kecil (Zo <<). 
    Impedansi output adalah sangat kecil sehingga tegangan output stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkan dengan Zo <<.

 Adapun simbol op-amp adalah seperti pada gambar 64
                                         
                                                                         Gambar 7
dimana,
V1 adalah tegangan masukan dari kaki non inverting 
V2 adalah tegangan masukan dari kaki inverting 
Vo adalah tegangan keluaran

sehingga
Adapun tegangan output maksimum yang dapat dihasilkan adalah :
dibawah tegangan sumber +-Vs = +-Vsat

   Tegangan output maksimum secara praktis dihasilkan sekitar 2 Volt dibawah tegangan sumber ±Vs dan disebut juga sebesar tegangan saturasi ±Vsat . Gambar 65 memperlihatkan kurva karakteristik hubungan Vi terhadap Vo untuk rangkaian op-amp dengan tegangan input dihubungkan ke kaki input non inverting (+) dan tegangan 0 Volt (di ground) ke kaki input inverting (-). Sesuai dengan nama input op-amp yaitu apabila input dimasukkan ke kaki non inverting (+) yang artinya tidak membalik maka tegangan output yang dihasilkan adalah sefasa dengan tegangan input. Seperti terlihat pada gambar 1 yaitu saat input Vi bertegangan positif maka output yang dihasilkan juga bertegangan positif dan sebaliknya
                                      Gambar8 Rangkaian op-amp dengan kurva karakteristik I-O

Komparator non inverting dengan Vref -

    Rangkaian komparator non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref ¹ 0 Volt baik positif maupun negatif adalah seperti gambar 9 
Gambar 9 Rangkaian komparator non inverting

    Untuk menghitung berapa tegangan ambang VUT atau VLT maka lakukan pemisalan kondisi tegangan output VO sama dengan +Vsat atau –Vsat. 
    Misalkan tegangan output VO = +Vsat seperti gambar 101 maka dapat dihitung tegangan ambang atas VLT

Gambar 10 Rangkaian komparator non inverting saat VO = +Vsat

    Misalkan tegangan output VO = -Vsat seperti gambar 102 maka dapat dihitung tegangan ambang bawah VUT

Gambar 11 Rangkaian komparator non inverting saat V0= -Vsat

    Bentuk gelombang tegangan output VO dengan Vref - adalah seperti pada gambar 12 dan karakteristik I-O seperti pada gambar 13

Gambar 12 Bentuk gelombang tegangan output dengan Vref = bertegangan negatif

Gambar 13 Kurva karakteristik I-O dengan Vref = bertegangan negatif
Sehingga: 

1. Sensor Suhu LM35
              Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. 
Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. 
LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

    IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 Î¼ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.
Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.

    Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
·         Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
·         Lineritas +10 mV/ º C.
·         Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
·         Range +2 º C – 150 º C.
·         Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
·         Arus yang mengalir kurang dari 60 Î¼A


  Pada rangkaian pengkondisi suhu ruangan ini, digunakan sensor LM 35, dimana nantinya akan menyala secara otomatis saat mendeteksi suhu ruangan telah mencapai suhu ≥ 300 , dan penghangat akan menyala secara otomatis saat mendeteksi suhu ruangan < 160.

2.Sensor Cahaya/LDR
Sensor cahaya adalah komponen elektronika yang dapat memberikan perubahan besaran elektrik pada saat terjadi perubahan intensitas cahaya yang diterima oleh sensor cahaya tersebut. Sensor cahaya juga dapat diartikan sebagai alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Cahaya mampu memengaruhi komponen-komponen elektronika tertentu, sehingga akhirnya dimanfaatkan dalam teknologi sensor cahaya. Oleh karena itu, sensor cahaya mampu mendeteksi keberadaan cahaya dan kemudian dikonversikan dalam bentuk tegangan atau arus. Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada disekitar kita, penggunaan sensor cahaya dalam kehidupan sehari-hari dapat kita temui pada penerima remote televisi dan pada lampu penerangan jalan otomatis.
 

Prinsip kerja sensor cahaya adalah dengan mengubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron, di mana sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya. Sensor cahaya bekerja dengan memanfaatkan prinsip arus dan hambatan listrik. Ketika cahaya mengenai sensor, maka hambatan tersebut akan meningkat atau menurun sesuai posisinya sehingga mengatur arus.

Berdasakan jenisnya, prinsip cahaya diklasifikasikan menjadi dua jenis yakni:
- Sensor pasif, sensor yang akan menerima cahaya kemudian akan meningkatkan atau mengurangi resistensinya. Sehingga arus listrik akan mengalir atau terputus yang kemudian disambungkan pada lampu atau alarm. Contoh sensor pasif yaitu Light Dependent Resistor (LDR)
- Sensor aktif, ketika terpapar cahaya, sensor ini akan mengubah cahaya menjadi energi lain yang lebih berguna, contoh sensor ini adalah solar cell.
 
Jenis-jenis sensor cahaya, antara lain :
- Detektor kimiawi, seperti pelat fotografis, di mana molekul silver halida dibagi menjadi sebuah atom perak metalik dan atom halogen.
- Fotoresistor atau Light Dependent Resistor (LDR) yang berubah resistansinya ketika dikenai cahaya.
- Sel fotovoltaik, prosedur kerja dari sensor ini yaitu, mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik.
- Fotokonduktif, memberikan perubahan resistansi pada terminal outputnya sesuai dengan perubahan intensitas cahaya yang diterimanya.
- Fotolistrik, sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser).
- Fotodioda, berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas dioda.
- Fototransistor, berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduk-tivitas transistor.
- Detektor optis yang berlaku seperti termometer, secara murni tanggap terhadap pengaruh panas dari radiasi yang masuk, seperti detektor piroelektrik, sel Golay, termokopel dan termistor, tetapi kedua yang terakhir kurang sensitif.
- Detektor cryogenic, cukup tanggap untuk mengukur energi dari sinar-x tunggal, serta foton cahaya terlihat dan dekat dengan inframerah.  
Spesifikasi LDR :

 Grafik sensor LDR :


3. Touch Sensor
Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Tubuh manusia memiliki Panca Indera yang berfungsi untuk berinteraksi dengan lingkungan di sekitarnya. Konsep yang sama juga diterapkan pada mesin atau perangkat elektronik/listrik agar dapat melakukan interaksi dengan lingkungan disekitarnya. Oleh karena itu, berbagai jenis sensor pun diciptakan untuk melakukan tugas tersebut. Salah satu sensor tersebut adalah Sensor Sentuh atau Touch Sensor.

Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.

Pengertian SENSOR SENTUH dan jenis-jenisnya (KAPASITIF DAN RESISTIF)Sensor Kapasitif

Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.

Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.

Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.

Sensor Resistif

Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.

Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).

Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.






Konfigurasi PIN :
 

 Grafik Touch Sensor


5. Percobaan[Back]

 A. Langkah-Langkah Percobaan
  • Siapkan alat dan bahan ( sensor,  resistor, transistor, relay, ground, power supply, logicstate, led, baterai, voltmeter)
  • letakkan alat dan bahan sesuai keinginan
  • Sambung alat dan bahan 
  • Jalankan rangkaian

B. Rangkaian Simulasi 

Aplikasi pendeteksi kenyamanan pada ruang kelas 


Prinsip kerja rangkaian :
1. Sensor Suhu LM35
Pada suhu ruangan tertentu sensor suhu LM35 akan aktif, sehingga menghasilkan output berupa berputarnya motor yang ditandai dengan menyalanya kipas. Tegangan sebesar 5V akan mengalir menuju sensor, lalu sensor akan mengeluarkan tegangan yang akan menjadi tegangan input ke kaki non inverting op amp. Arus akan mengalir keluar dari op amp lalu mengalir ke R4 lalu ke kaki base transistor. Transistor akan aktif dan arus akan mengalir ke kaki emitter lalu ke ground. Karena transistor aktif maka power suply akan mengalirkan tegangan sebesar 5V menuju relay lalu ke collector lalu ke emitter dan ke ground. karena relay di aliri arus, maka akan terbentuk kumparan magnet yang akan menarik switch dari kanan ke kiri. Sehingga power supply akan menyuplai tegangan 5V yang akan menggerakkan motor dan kipas akan hidup.


2. Touch Sensor 
Ketika sensor mendeteksis adanya sentuhan, maka sensor akan aktif dan ditandai dengan logika 1. Tegangan sebesar 5V akan mengalir ke sensor dan sensor akan mengeluarkan tegangan 5V yang akan mengalir ke kaki non inverting op amp. op amp akan mengeluarkan tegangan keluaran yang arusnya akan dialirkan ke R2 lalu ke base transistor, transistor akan aktif dan arus akan mengalir ke emitter lalu ke ground. karena transistor aktif maka tegangan sebesar 5V akan mengalir ke relay lalu ke collector emitter dan ground. karena adanya arus yang mengalir pada relay maka switch akan berpindah dari kanan kekiri. tegangan sebesar 5V akan menghidupkan motor dan pintupun akan terbuka.



3.  Sensor Cahaya LDR
Sensor ini akan mendeteksi adanya cahaya pada ruangan kelas. Ketika sensor mendeteksi ruangan yang menggelap maka sensor akan aktif dan tegangan sebesar 5V akan mengalir ke sensor, dan sensor akan mengeluarkan tegangan yang akan menjadi tegangan inputan ke kaki non inverting op amp. lalu op amp akan mengeluarkan tegangan yang akan terus mengalir ke R1 lalu ke base transistor, dan transistor akan aktif. arus akan mengalir ke emitter dan ke ground. karena transistor aktif maka tegangan sebesar 5V akan mengalir di relay lalu ke collector, emitter dan ground. karena adanya arus yang mengalir pada relay, maka relay akan menarik switch dari kanan ke kiri. tegangan sebesar 5V akan menghidupkan lampu.





C.Video Simulasi Rangkaian 
6. Download File[Back]

 

 

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
  BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA 2023 OLEH: Nama: Muhammad Dzaki Nim: 2310952038 Dosen Pengampu: Darwison, M.T Referensi:  1. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978- 602-9081-10-7, CFerila, Padang  2. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-   602-9081-10-7, CV Ferila, Padang 3 . Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013  4 . Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002.  5 . Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005  6 . Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007.  7. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2015.
Baca selengkapnya