BLOG KULIAH TEKNIK ELEKTRO: PROTEKSI POMPA AIR

PROTEKSI POMPA AIR

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

1. Tujuan [kembali]

Mendesain rangkaian proteksi pompa air.
Menjelaskan cara kerja rangkaian proteksi pompa air.
Melakukan simulasi rangkaian proteksi pompa air.

2. Alat dan Bahan [kembali]

1. Resistor

*Resistor 1k Ohm

Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan berfungsi untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian.

2. Dioda 1N4001

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.

3. Transistor NPN (BC548/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. Switch dan Button

Berfungsi sebagai pemutus arus pada rangkaian.

5. Relay

Berfungsi sebagai switch yang bekerja jika kumparan dialiri arus.

6. Sound Sensor

Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja 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.

Salah satu komponen yang termasuk dalam sensor ini adalah Microphone atau Mic. Mic adalah komponen eletronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik.

7. 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. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor).

8. LED

LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. Berfungsi untuk lampu indikator ketinggian air pada rangkaian.

9. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Berfungsi sebagai indikator yang hidup jika air pada tangki sudah penuh.

10. Motor AC (Pompa Air)

Digunakan sebagai motor pompa air.

3. Dasar Teori [kembali]

Transistor NPN (BC548 dan BC547)

Transistor PNP

Pada transistor PNP, semikonduktor tipe-N diapit oleh dua semikonduktor tipe-P. Transistor PNP juga dapat dibentuk dengan menghubungkan katoda dari dua dioda sebagai base dan anoda sebagai kolektor dan emitor. Hubungan emitter-base foward bias sementara collector-base reverse bias. Jadi, arus mengalir dari emitor ke kolektor karena potensial emitor lebih besar daripada base dan kolektor.

Transistor NPN

Pada transistor NPN, semikonduktor tipe-P diapit oleh dua semikonduktor tipe-N. Transistor NPN juga dapat dibentuk dengan menghubungkan anoda dari dua dioda sebagai base dan katoda sebagai kolektor dan emitor. Arus mengalir dari kolektor ke emitor karena potensial kolektor lebih besar daripada base dan emitor.

Transistor sebagai saklar

Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titk jenuh (saturasi). 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. Nilai resistor terhubung ke base (Rb) dapat dihitung dengan;

Rb = Vbe / Ib

Transistor sebagai penguat

Transistor sebagai penguat jika bekerja dalam daerah aktif. Tegangan, arus, dan daya dapat diperkuat dengan beberapa konfigurasi seperti common emitter, common colector, dan common base.

DC Current Gain = Collector Current (Ic) / Base Current (Ib)

Sound Sensor

Spesifikasi dari modul sensor suara antara lain

Sensitivitas dapat diatur (pengaturan manual pada potensiometer)
Condeser yang digunakan memiliki sensitivitas yang tinggi
Tegangan kerja antara 3.3V – 5V
Terdapat 2 pin keluaran yaitu tegangan analog dan Digital output
Sudah terdapat lubang baut untuk instalasi
Sudah terdapat indikator led

Skematik Sensor

Sound Detection Sensor Module Internal Circuit Diagram

Touch Sensor

Seperti namanya, Touch Sensor atau 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. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

Jenis-jenis Sensor Sentuh

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.

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.

Skematik Sensor

4. Prinsip Kerja [kembali]

Baterai B1 mensuplai tegangan untuk rangkaian yang terdiri dari 3 LED dan 3 transistor (transistor 1, 2, dan 3) sebagai level ketinggian air. Jika air dalam tangki kosong maka LED kuning tidak akan menyala karena kaki base transistor 3 belum dialiri arus (transistor off), pompa air akan terus mengisi air ke dalam tangki. Jika air telah terisi sedikit sehingga melewati batas rendah maka LED kuning akan menyala karena kaki base transistor 3 sudah dialiri arus (transistor on). Jika air telah mengisi setengah bagian tangki maka LED hijau akan menyala karena kaki base transistor 2 sudah dialiri arus (transistor on). Jika air sudah terisi penuh maka LED akan menyala karena kaki base transistor 1 sudah dialiri arus (transistor on). Tidak hanya LED merah, Relay 1 dan 2 juga aktif sehingga posisi saklarnya berubah mengakibatkan pompa air mati dan buzzer aktif menandakan air sudah terisi penuh.

Baterai B3 mensuplai sensor suara dan touch sensor. Jika sensor suara berlogika 1 maka akan ada arus yang mengalir ke transistor 4 dan 6. Output sensor ke kaki base transistor 4 mengaktifkan transistor sehingga Relay 3 aktif untuk mematikan buzzer. Output sensor ke kaki base transistor 6 mengaktifkan transistor sehingga Relay 5 aktif untuk mematikan pompa air. Jika touch sensor berlogika 1 maka akan ada arus yang mengalir dari outpur sensor ke kaki base transistor 5 sehingga transistor on yang mengakibatkan Relay 4 aktif untuk mematikan rangkaian pengukur ketinggian air.

5. Rangkaian [kembali]

BLOG KULIAH TEKNIK ELEKTRO

PROTEKSI POMPA AIR

Sensor Kapasitif

Sensor Resistif

Tidak ada komentar:

Posting Komentar