Electrical Engineering: Sun tracker mendeteksi posisi cahaya matahari (sensor LDR dan Infrared)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Prosedur Percobaan dan Rangkaian Simulasi

a. Mengetahui dan memahami prinsip kerja sensor LDR dan Infrared pada rangkaian Sun tracker

b. Mengaplikasikan sensor LDR dan Infrared sebagai sensor fisika dalam rangkaian Sun tracker

c. Digunakan untuk mendeteksi posisi matahari. Sesuai arah putaran motor

2. Alat dan Bahan [KEMBALI]

a. Potensiometer

Potensiometer adalah sebuah jenis resistor yang mengatur sebuah tahanan atau hambatan secara linier atau Komponen resistif tiga kawat yang bertindak sebagai pembagi tegangan yang menghasilkan sinyal output tegangan variabel kontinu yang sebanding dengan posisi fisik wiper di sepanjang trek.

b. Sensor LDR

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini.

Pada umumnya prinsip kerja sensor cahaya ldr ini adalah “Semakin tinggi intensitas cahaya (Terang) yang diterima oleh LDR maka semakin rendah pula nilai resistansi/tahanannya, Sebaliknya Semakin rendah intensitas cahaya (Gelap) yang diterima oleh LDR maka semakin tinggi pula nilai resistansi/tahanannya.”

c. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika yang berguna untuk menghambat aliran arus listrik sehingga tidak terjadi short circuit. mempunyai resistansi yang berbeda beda sesuai kebutuhan.

Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan harga resistor adalah Ohm. ( 1 M: (mega ohm) = 1000 K: (kilo ohm) = 106 : (ohm)). Kebanyakan rangkaian listrik menggunakan penghantar berupa kawat tembaga, karena tembaga adalah bahan penghantar yang baik. Akan tetapi , sejumlah sambungan pada rangkaian listrik memerlukan tahanan listrik yang lebih besar oleh sebab itu perlu menggunakan tahan atau resistor. Foto dibawah ini memperlihatkan resistor tersebut.

d. Transistor

Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator dan lain sebagainya. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak ditemukan dalam rangkaian-rangkaian elektronika.

e. Infrared Sensor

Inframerah (Infrared) adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti “bawah merah” (dari bahasa Latin infra, “bawah”), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang.

Radiasi Infrared (Inframerah) memiliki jangkauan tiga “order” dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Infrared (Inframerah) ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optis yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari pada teleskop tata surya.

f. Dioda

Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

g. Motor DC

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion).

h. LED

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.

i. Relay

Relay adalah komponen elektronika yang berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan menggunakan listrik. Relay disebut sebagai komponen electromechanical karena terdiri dari dua bagian utama yaitu coil atau elektromagnet dan kontak saklar atau mekanikal.Komponen relay menggunakan prinsip elektromagnetik sebagai penggerak kontak saklar, sehingga dengan menggunakan arus listrik yang kecil atau low power, dapat menghantarkan arus listrik yang memiliki tegangan lebih tinggi.

j. Logic State

Digunakan sebagai indikator ada atau tidaknya obstacle yang terdeteksi, dengan nilai benar (1) atau salah (0).

k. Baterai

Sebagai sumber arus DC.

l. Op-Amp

Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output.

3. Dasar Teori [KEMBALI]

a. Resistor

Berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika. Cara menghitung nilai dari resistor yaitu dengan melihat warna pita dari resistor tersebut. Umumnya resistor memiliki 4 sampai 6 pita.

b. Sensor LDR

Grafik sensitifitas sensor

Dari grafik didapatkan kesimpulan bahwa semakin besar cahaya yang masuk maka semakin kecil resistansinya

Grafik respon spektral sensor

Dari grafik didapatkan bahwa sensitifitas relatif dari sel photokonduktif tergantung pada panjang gelombang warna cahaya. Setiap tipe bahan photokonduktor memiliki kurva respon spektral yang unik.

Sensor LDR terbuat dari bahan kadmium sulfida yang merupakan bahan semikonduktor yang nilai tahanan/resistansinya berubah ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterima bahan tersebut.

Adapun spesifikasi atau karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :

Ø Tegangan maksimum (DC): 150V

Ø Konsumsi arus maksimum: 100mW

Ø Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ

Ø Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)

Ø Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms

Ø Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius

c. Sensor Infrared

Fitur Infrared Sensor

· 5VDC Operating voltage

· I/O pins are 5V and 3.3V compliant

· Range: Up to 20cm

· Adjustable Sensing range

· Built-in Ambient Light Sensor

· 20mA supply current

· Mounting hole

Dari grafik dapat dilihat bahwa saat frekuensi yang terdeteksi adalah 38 KHz dan panjang gelombang yang terdeteksi adalah 940 nm maka ia akan berada dalam puncak sensitifitas.

d. Potensiometer

Potensiometer memiliki 3 kaki, dimana 2 kakinya terhubung ke sebuah lempengan karbon yang dijadikan elemen utama untuk mengubah nilai hambatan. Selanjutnya 1 kakinya yang lain menempel pada elemen karbon dan terhubung ke sebuah tuas penyapu yang bisa digerakkan melalui putaran atau pergesesan tadi.

Berikut ini ilustrasi bentuk fisik potensiometer beserta penampang dalamnya:

Ada juga jenis potensio yang dibedakan menurut perubahan nilai hambatan tuas terhadap elemen karbon. Tiap-tiap jenis potensio juga memiliki karakteristik dan penggunaan yang berbeda-beda. Seperti misalnya potensio linear adalah yang paling banyak digunakan pada berbagai aplikasi sedangkan jenis logaritmis dan anti-logaritmis banyak dipakai pada keperluan audio saja.

Penggunaan kode pada potensiometer di beberapa wilayah memiliki standar yang berbeda-beda. Misalnya untuk wilayah asia, potensio linear ditandai dengan huruf B dan potensio logaritmis ditandai dengan huruf A. Sedangkan untuk wilayah Amerika sebaliknya, potensio linear ditandai dengan huruf A dan potensio logaritmis ditandai dengan huruf B.

Berikut ini tabel standar kode huruf pada potensiometer di beberapa wilayah:

e. Op Amp

Terminal yang terdapat pada Simbol Op-Amp (Operational Amplifier/penguat operasional) diantaranya adalah :

Masukan non-pembalik (Non-Inverting) +
Masukan pembalik (Inverting) –
Keluaran Vout
Catu daya positif +V
Catu daya negatif -V

Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

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

4. Prosedur Percobaan dan Rangkaian Simulasi [KEMBALI]

a. Saat rangkaian sebelum di run

b. Saat rangkaian di run

5. Prinsip Kerja [KEMBALI]

Tegangan diberikan oleh sumber DC kemudian diteruskan ke diode. Namun karena diode dalam posisi reverse bias, maka arus tidak dapat lewat kemudian diteruskan ke transistor. Namun arus masih belum dapat lewat karena tidak ada arus yang mengalir di basis sehingga transistor dalam keadaan off. Sehingga arus tidak dapat diteruskan. Hal ini menyebabkan arus masuk ke potensiometer, LDR, dan Op-amp. Ketika LDR mendapatkan intensitas cahaya yang tinggi maka resistansi LDR akan rendah sehingga arus dapat mengalir. Saat intensitas cahaya di LDR1 lebih tinggi, maka arus akan masuk ke R1 dan Op-amp kemudian diteruskan ke resistor dan dibagi dua ke masing masing transistor. Arus ini yang mengaktifkan basis dari Q1 dan Q2 sehingga arus bisa mengalir dari collector ke emittor. Sehingga motor dapat berputar searah jarum jam.
Saat intensitas cahata di LDR2 lebih tinggi, maka arus akan masuk ke R4 dan Op-amp kemudian diteruskan ke R3 dan dibagi dua ke masing masing transistor. Arus ini yang mengaktifkan basis dari Q3 dan Q4 sehingga arus bisa mengalir dari collector ke emittor. Sehingga motor dapat berputar berlawanan arah jarum jam.

Infrared sensor digunakan untuk mendeteksi apabila solar cell hampir mengenai tanah ketika mendeteksi pergerakan matahari. Apabila logic state 1 maka akan ada arus yang mengalir ke base transistor sehingga arus dari baterai mengalir ke collector kemudian ke emittor dan bisa mengaktifkan relay sehingga relay akan pindah dan rangkaian menjadi opencircuit. Perpindahan relay tersebut menyebabkan motor akan mati sehinggai solar cell tidak menyentuh tanah.
Rangkaian IR sensor ini akan dipasang di keempat sisi sebagai penanda apabila solar cell akan menyentuh tanah

Electrical Engineering

Sun tracker mendeteksi posisi cahaya matahari (sensor LDR dan Infrared)

Fitur Infrared Sensor

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Laporkan Penyalahgunaan