Rangkaian Aplikasi Sederhana : Gorden Otomatis

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. Link Download

RANGKAIAN KONTROL GORDEN DENGAN SENSOR LDR

1. Tujuan [back]

- Mengetahui bentuk rangkaian kontrol gorden menggunakan sensor LDR
-Memahami prinsip kerja rangkaian kontrol gorden menggunakan sensor LDR

2. Alat dan Bahan [back]

• LDR
• Resistor
• Op-Amp
• LED
• Motor
• Gerbang OR
• Buzzer
• IC4026
• 7 Segment Cathoda
• Potensiometer

3. Dasar Teori [back]
Komponen yang dibutuhkan:

• LDR

LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-uba

h 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.” 

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 :

• Tegangan maksimum (DC): 150V
• Konsumsi arus maksimum: 100mW
• Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
• Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
• Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms
• Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius

• Gerbang OR

Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan menjadi 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 0.

• Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.

• Motor DC

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

• Baterai

Sebagai sumber arus DC

• LED
  

LED dapat kita definisikan sebagai suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya. Led (Ligth-Emitting Diode) memiliki fungsi utama dalam dunia elektronika sebagai indikator atau sinyal indikator atau lampu indikator.

• Buzzer

Pengertian Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm. Juga bisa digunakan sebagai indikasi suara. Buzzer adalah komponen elektronika yang tergolong tranduser.

• Op-Amp

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.
Op-Amp umumnya dikemas dalam bentuk IC, sebuah IC Op-Amp dapat terdiri dari hanya 1 (satu) rangkaian Op-Amp atau bisa juga terdiri dari beberapa rangkaian Op-Amp. Jumlah rangkaian Op-Amp dalam satu kemasan IC dapat dibedakan menjadi Single Op-Amp, dual Op-Amp dan Quad Op-Amp. Ada juga IC yang didalamnya terdapat rangkaian Op-Amp disamping rangkaian utama lainnya.

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

Pada dasarnya, kondisi Op-Amp ideal hanya merupakan teoritis dan hampir tidak mungkin dicapai dalam kondisi praktis. Namun produsen perangkat Op-Amp selalu berusaha untuk memproduksi Op-Amp yang mendekati kondisi idealnya ini. Oleh karena itu, sebuah Op-Amp yang baik adalah Op-Amp yang memiliki karakteristik yang hampir mendekati kondisi Op-Amp Ideal.

• 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.

• IC 4026

Dalam perancangan rangkaian sistem pengendali (control system) seringkali dibutuhkan rangkaian counter dan juga rangkaian yang berfungsi untuk menampilkan hasil perhitungan pada display (tampilan). IC CD4026 dapat melakukan penghitungan sekaligus juga menyediakan decoder seven segment, tanpa perlu menambahkan lagi IC lain. Didalam IC CD4026 terdapat sebuah BCD counter, yaitu rangkaian counter yang menghitung dari 0 sampai 9 (= modulo 10).



Display decoder dari CD4026 dibuat untuk mengendalikan langsung seven segment Common Cathode. Terdapat pula fasilitas clock in dan carry out untuk membuat beberapa IC 4026 dapat dirangkai membentuk counter yang lebih dari satu digit.

• 7 Segment Cathoda

Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.

Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.

Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk  dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.

Common Cathode merupakan bergabung menjadi satu Pin, sedangkan penujang Anoda bisa menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED.  Kaki Katoda yang terhubung menjadi 1 Pin ini merupakan Terminal Negatif (-) atau Ground sedangkan Signal Kendali (Control Signal) akan diberikan kepada masing-masing Kaki Anoda Segmen LED.LED Seven Segment Display Tipe Common Katoda.

4. Percobaan [back]
1. Susun rangkaian seperti pada gambar

2.Setelah itu tekan Run

Prinsip Kerja:

Pada rangkaian diatas digunakan 2 sensor ldr yang diletakkan didalam kamar (A) dan diluar kamar dan terkena sinar matahari (B). 

Saat menutup gorden di malam hari 

Saat sensor A mendeteksi adanya cahaya di dalam kamar dari lampu, maka cahaya akan masuk ke LDR. Saat LDR mendapatkan cahaya dengan intensitas tinggi maka resistansi LDR akan kecil sehingga arus dari Vcc dapat mengalir. Arus kemudian masuk ke potensiometer dan ke op-amp. Op-amp pada rangkaian berfungsi sebagai komparator. Tegangan dari Vcc kemudian masuk ke op-amp dan dibandingkan dengan tegangan pada potensiometer. Karena resistansi LDR kecil maka tegangan yang mengalir ke kaki negatif op - amp menjadi besar dan sesuai prinsip kerja komparator maka output dari op-amp adalah tegangan yang besar maka LED 1 menyala sebagai indikator di dalam kamar lampu hidup. Logika 1 kemudian masuk ke input 1 gerbang OR 1 dan input 2 mendapat logika 0 dari ground sehingga output nya adalah logika 1 yang memutar motor secara clockwise dan menutup gorden. Logika output 1 juga masuk ke IC 4026 sebagai clock untuk menghitung jumlah malam yang telah terlewatkan. Ketika gorden kembali menutup di malam berikutnya maka input logika 1 masuk ke IC 4026 yang no 1 dan memunculkan angka 1 pada seven segment. Untuk puluhan, diambil dari CO IC 4026 yang no 1 menjadi clock IC 4026 no 2 yang akan memunculkan display 1 pada IC 4026 no 2 apabila IC 4026 no 1 sudah menghitung hingga 9.

Sedangkan sensor di luar ruangan tidak mendapatkan cahaya karena keadaan gelap di malam hari, sehingga resistansi LDR besar dan arus dari Vcc tidak dapat mengalir ke potensiometer dan Op-amp sehingga tidak ada juga arus yang mengalir dari output op-amp (sangat kecil) sehingga input2 gerbang OR4 berlogika 0 dan input 1 gerbang OR 4 juga mendapat logika 0 dari ground maka motor mengikuti arah putaran motor 1 yaitu clockwise dan gorden tertutup.

Saat membuka gorden di pagi hari

Saat sensor B mendeteksi adanya cahaya di luar kamar dari matahari, maka cahaya akan masuk ke LDR. Saat LDR mendapatkan cahaya dengan intensitas tinggi maka resistansi LDR akan kecil sehingga arus dari Vcc dapat mengalir. Arus kemudian masuk ke potensiometer dan ke op-amp. Op-amp pada rangkaian berfungsi sebagai komparator. Tegangan dari Vcc kemudian masuk ke op-amp dan dibandingkan dengan tegangan pada potensiometer. Karena resistansi LDR kecil maka tegangan yang mengalir ke kaki negatif op - amp menjadi besar dan sesuai prinsip kerja komparator maka output dari op-amp adalah tegangan yang besar maka LED 2 menyala sebagai indikator matahari sudah terbit. Logika 1 kemudian masuk ke input 2 gerbang OR 4 dan input 1 mendapat logika 0 dari ground sehingga output nya adalah logika 1 yang memutar motor secara counterclockwise dan membuka gorden. 

Sedangkan sensor di dalam ruangan tidak mendapatkan cahaya karena lampu dimatikan, sehingga resistansi LDR besar dan arus dari Vcc tidak dapat mengalir ke potensiometer dan Op-amp sehingga tidak ada juga arus yang mengalir dari output op-amp (sangat kecil) sehingga input1 gerbang OR1 berlogika 0 dan input 2 gerbang OR 1 juga mendapat logika 0 dari ground maka motor mengikuti arah putaran motor 2 yaitu counterclockwise dan gorden membuka.

5. Video [back]

6. Link Download [back]
Materi - Download
Datasheet LDR - Download
Datasheet OR 4072 - Download
Datasheet IC 4026 - Download
Datasheet 7segment - Download
Datasheet Op-Amp - Download
File Html - Download
File Rangkaian Simulasi - Download
Video Rangkaian Simulasi - Download