Tugas Besar Line Follower

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

6.Video

1. Pendahuluan[kembali]

Line follower adalah robot yang bisa mengikuti jalur lintasan berupa garis. Robot ini biasanya menggunakan sensor untuk membaca garis tersebut sebagai penunjuk arah bergerak. Garis ini bisa dibuat di atas permukaan datar dan biasanya berwarna hitam di atas latar belakang yang lebih terang.

Line follower bisa sederhana atau kompleks tergantung pada fungsinya. Robot line follower yang sederhana biasanya hanya bisa mengikuti garis yang cukup jelas dan tidak bercabang. Sedangkan robot line follower yang lebih canggih bisa melacak garis yang lebih rumit, bercabang, atau bahkan berubah warna.

2. Tujuan[kembali]

Dapat memaham penggunaan line follower dalam kehidupan sehari-hari.
Dapat membuat rangkaian line follower dengan baik dan benar.
Memahami komponen-komponen yang akan digunakan.

3. Alat dan Bahan[kembali]

a). Alat

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.

      Spesifikasi:

2). DC Voltmeter

alat ukur untuk mengukur tegangan DC dengan mengukur beda potensial dari tegangan DC antara 2 titik suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.

spesifikasi voltmeter:

b).Bahan

1. Resistor

Spesifikasi resistor

2. Dioda

Spesifikasi dioda

3. Transistor

Spesifikasi transistor

Konfigurasi pin

4. Op-amp

Spesifikasi

Integrated with two Op-Amps in a single package
Wide power supply Range

Single supply – 3V to 32V
Dual supply – ±1.5V to ±16V

Low Supply current – 700uA
Single supply for two op-amps enables reliable operation
Short circuit protected outputs
Operating ambient temperature – 0˚C to 70˚C
Soldering pin temperature – 260 ˚C (for 10 seconds – prescribed)
Available packages: TO-99, CDIP, DSBGA, SOIC, PDIP, DSBGA

Konfigurasi pin

5. Ground

KOMPONEN OUTPUT

1. Relay

Spesifikasi

Konfigurasi pin

2. Motor DC

Spesifikasi Motor DC

Konfigurasi motor DC:

3. Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.

spesifikasi :

KOMPONEN INPUT

1. LDR

Spesifikasi

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.

Konfigurasi pin

Grafik respon

2. Infra Red

Spesifikasi :

Board Power Supply: 3 – 5 V
Range: 2cm to 30cm
Angle: 35 degrees
Power LED: Illuminates when power is applied
Obstacle LED: Illuminates when obstacle is detected
Distance Adjust: Adjust detection distance. CCW decreases distance. CW increases distance.

Module interface specification :

VCC : 3V - 12V Power Supply (Can directly connect to 5V or 3.3V micrcontroller)
GND : Connect to GND
OUT : Board digital output interface (0 and 1)

Grafik responsi sensor :

3.Sensor Jarak GP2D12

Sensor GP12D2 adalah sensor fotoelektrik kompak buatan Panasonic yang dirancang untuk berbagai aplikasi industri. Sensor ini menggunakan metode reflektif dengan jarak deteksi hingga beberapa sentimeter dan dilengkapi dengan output transistor (NPN/PNP). Beroperasi pada tegangan DC 12-24V, sensor ini memiliki waktu respons cepat, cocok untuk aplikasi berkecepatan tinggi. Dengan desain yang tahan terhadap debu dan air, sensor GP12D2 cocok digunakan di lingkungan industri yang menantang seperti otomasi, pengemasan, dan jalur perakitan. Untuk informasi lebih rinci, sebaiknya merujuk pada datasheet atau manual pengguna resmi dari Panasonic.

grafik responsi sensor jarak

3. Touch Sensor

Spesifikasi :

Tegangan kerja: 2v s/d 5.5v (optimal 3v)
Output high VOH: 0.8VCC (typical)
Output low VOL: 0.3VCC (max)
Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V): 8mA
Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V): 4mA
Waktu respon (low power mode): max 220ms
Waktu respon (touch mode): max 60ms
Ukuran: 24x24x7.2mm

Grafik responsi sensor :

4. Flame Sensor

Prinsip Flame Detektor tersebut menggunakan metode optik yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi percikan api atau flame. Reaksi intens bahan yang memicu kebakaran dapat ditandai dari UV, terlihatnya emisi karbondioksida, dan radiasi dari infrared. Flame Detector juga mampu membedakan antara False Alarm atau peringatan palsu dengan api kebakaran sungguhan melalui komponen sistem yang dirancang dengan fungsi mendeteksi adanya penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang tertentu.

Tingkat potensi risiko kebakaran dari setiap jenis bahan semakin meluas mengingat semakin canggihnya teknologi penginderaan api atau teknologi Flame Sensing. Pada umumnya bahan bakar industri yang tergolong mudah terbakar antara lain: bensin, hidrogen, belerang, alkohol, LNG/LPG, minyak tanah, kertas, disel, kayu, jet bahan bakar, tekstil, ethylene, dan pelarut.

Teknologi Flame Sensing yang umum digunakan adalah teknologi Visual Flame Imaging, UV atau ultraviolet, MSIR atau Multi-Spectrum Infrared, dan UV/IR yang merupakan gabungan dari ultraviolet/infrared. Keempat teknologi tersebut dirancang berdasarkan dengan deteksi radiasi line-of-sight yang berasal dari visible, UV, hingga IR spectral bands oleh percikan api.

Untuk memilih di antara empat teknologi tersebut, penting sekali untuk memenuhi persyaratan mengenai aplikasi pemantauan api, termasuk di dalamnya adalah jangkauan deteksi, durasi waktu merespon, FOV (Field of View), dan kekebalan terhadap false alarm tertentu, serta self diagnostik.

5. MQ-2 Sensor

Sensor MQ-2 adalah sensor yang digunakann untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya. Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen, smoke.

Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:

1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC

2. Catu daya rangkaian : 5VDC

3. Range pengukuran :

200 - 5000ppm untuk LPG, propane

300 - 5000ppm untuk butane

5000 - 20000ppm untuk methane

300 - 5000ppm untuk Hidrogen

4. Luaran : analog (perubahan tegangan)

Sensor ini dapat mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan keluarannya berupa tegangan analog. Sensor dapat mengukur konsentrasi gas mudah terbakar dari 300 sampai 10.000 sensor ppm. Dapat beroperasi pada suhu dari -20°C sampai 50°C dan mengkonsumsi arus kurang dari 150 mA pada 5V.

6. Baterai

sumber energi listrik atau sumber tegangan.

4. Dasar Teori[kembali]

1. Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya. Semua nilai yang berkaitan dengan resistor tersebut penting untuk diketahui dalam perancangan suatu rangkaian elektronika oleh karena itu pabrikan resistor selalu mencantumkan dalam kemasan resistor tersebut.

Simbol Resistor Sebagai Berikut :

Resistor dalam suatu teori dan penulisan formula yang berhubungan dengan resistor disimbolkan dengan huruf “R”. Kemudian pada desain skema elektronika resistor tetap disimbolkan dengan huruf “R”, resistor variabel disimbolkan dengan huruf “VR” dan untuk resistorjenis potensiometer ada yang disimbolkan dengan huruf “VR” dan “POT”.

Kapasitas Daya Resistor

Kapasitas daya pada resistor merupakan nilai daya maksimum yang mampu dilewatkan oleh resistor tersebut. Nilai kapasitas daya resistor ini dapat dikenali dari ukuran fisik resistor dan tulisan kapasitas daya dalamsatuan Watt untuk resistor dengan kemasan fisik besar. Menentukan kapasitas daya resistor ini penting dilakukan untuk menghindari resistor rusak karena terjadi kelebihan daya yang mengalir sehingga resistor terbakar dan sebagai bentuk efisiensi biaya dan tempat dalam pembuatan rangkaian elektronika.

Nilai Toleransi Resistor

Toleransi resistor merupakan perubahan nilai resistansi dari nilai yang tercantum pada badan resistor yang masih diperbolehkan dan dinyatakan resistor dalam kondisi baik. Toleransi resistor merupakan salah satu perubahan karakteristik resistor yang terjadi akibat operasional resistor tersebut. Nilai torleransi resistor ini ada beberapa macam yaitu resistor dengan toleransi kerusakan 1% (resistor 1%), resistor dengan toleransi kesalahan 2% (resistor2%), resistor dengan toleransi kesalahan 5% (resistor 5%) dan resistor dengan toleransi 10% (resistor 10%).
Nilai toleransi resistor ini selalu dicantumkan di kemasan resistor dengan kode warna maupun kode huruf. Sebagai contoh resistor dengan toleransi 5% maka dituliskan dengan kode warna pada cincin ke 4 warna emas atau dengan kode huruf J pada resistor dengan fisik kemasan besar. Resistor yang banyak dijual dipasaran pada umumnya resistor 5% dan resistor 1%.

Jenis-Jenis Resistor

Berdasarkan jenis dan bahan yang digunakan untuk membuat resistor dibedakan menjadi resistor kawat, resistor arang dan resistor oksida logam atau resistor metal film.

Resistor Kawat (Wirewound Resistor)

Resistor kawat atau wirewound resistor merupakan resistor yang dibuat dengan bahat kawat yang dililitkan. Sehingga nilai resistansiresistor ditentukan dari panjangnya kawat yang dililitkan. Resistor jenis ini pada umumnya dibuat dengan kapasitas daya yang besar.

Resistor Arang (Carbon Resistor)

Resistor arang atau resistor karbon merupakan resistor yang dibuat dengan bahan utama batang arang atau karbon. Resistor karbon ini merupakan resistor yang banyak digunakan dan banyak diperjual belikan. Dipasaran resistor jenis ini dapat kita jumpai dengan kapasitas daya 1/16 Watt, 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt, 1 Watt, 2 Watt dan 3 Watt.

Resistor Oksida Logam (Metal Film Resistor)

Resistor oksida logam atau lebih dikenal dengan nama resistor metal film merupakan resistor yang dibuah dengan bahan utama oksida logam yang memiliki karakteristik lebih baik. Resistor metal film ini dapat ditemui dengan nilai tolerasni 1% dan 2%. Bentuk fisik resistor metal film ini mirip denganresistor kabon hanya beda warna dan jumlah cicin warna yang digunakan dalam penilaian resistor tersebut. Sama seperti resistorkarbon, resistor metal film ini juga diproduksi dalam beberapa kapasitas daya yaitu 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt. Resistor metal film ini banyak digunakan untuk keperluan pengukuran, perangkat industri dan perangkat militer.
Kemudian berdasarkan nilai resistansinya resistor dibedakan menjadi 2 jenis yaitu resistor tetap (Fixed Resistor) dan resistor tidak tetap (Variable Resistor)

Resistor Tetap(Fixed Resistor)

Resistor tetap merupakan resistor yang nilai resistansinya tidap dapat diubah atau tetap. Resistor jenis ini biasa digunakan dalam rangkaian elektronika sebagai pembatas arus dalam suatu rangkaian elektronika. Resistor tetap dapat kita temui dalam beberpa jenis, seperti :
Metal Film Resistor
Metal Oxide Resistor
Carbon Film Resistor
Ceramic Encased Wirewound
Economy Wirewound
Zero Ohm Jumper Wire
S I P Resistor Network

Resistor Tidak Tetap (Variable Resistor)

Resistor tidak tetap atau variable resistor terdiridari 2 tipe yaitu :
Pontensiometer, tipe variable resistor yang dapat diatur nilai resistansinya secara langsung karena telah dilengkapi dengan tuas kontrol. Potensiometer terdiri dari 2 jenis yaitu Potensiometer Linier dan Potensiometer Logaritmis
Trimer Potensiometer, yaitu tipe variable resistor yang membutuhkan alat bantu (obeng) dalam mengatur nilai resistansinya. Pada umumnya resistor jenis ini disebut dengan istilah “Trimer Potensiometer atau VR”
Thermistor, yaitu tipe resistor variable yangnilairesistansinya akan berubah mengikuti suhu disekitar resistor. Thermistor terdiri dari 2 jenis yaitu NTC dan PTC. Untuk lebih detilnya thermistor akan dibahas dalam artikel yang lain.
LDR (Light Depending Resistor), yaitu tipe resistor variabel yang nilai resistansinya akan berubah mengikuti cahaya yang diterima oleh LDR tersebut.
Jenis-jenis resistor tetap dan variable diatas akan dibahas lebih detil dalam artikel yang lain.

Menghitung Nilai Resistor

Nilai resistor dapat diketahui dengan kode warna dan kode huruf pada resistor. Resistor dengan nilai resistansi ditentukan dengan kode warna dapat ditemukan pada resistor tetap dengan kapasitas daya rendah, sedangkan nilai resistor yang ditentukan dengan kode huruf dapat ditemui pada resistor tetap daaya besar dan resistor variable.

Kode Warna Resistor

Cicin warna yang terdapat pada resistor terdiri dari 4 ring 5 dan 6 ring warna. Dari cicin warna yang terdapat dari suatu resistor tersebut memiliki arti dan nilai dimana nilai resistansi resistor dengan kode warna yaitu :

Resistor Dengan 4 Cincin Kode Warna

Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4 menunjukan nilai toleransi resistor.

Resistor Dengan 5 Cincin Kode Warna

Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5 menunjukan nilai toleransi resistor.

Resistor Dengan 6 Cincin Warna

Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6 menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang diijinkan untuk resistor tersebut.

Kode Huruf Resistor

Resistor dengan kode huruf dapat kita baca nilai resistansinya dengan mudah karenanilia resistansi dituliskan secara langsung. Pad umumnya resistor yang dituliskan dengan kode huruf memiliki urutan penulisan kapasitas daya, nilai resistansi dan toleransi resistor. Kode huruf digunakan untuk penulisan nilai resistansi dan toleransi resistor.

Kode Huruf Untuk Nilai Resistansi :
R, berarti x1 (Ohm)
K, berarti x1000 (KOhm)
M, berarti x 1000000 (MOhm)
Kode Huruf Untuk Nilai Toleransi :
F, untuk toleransi 1%
G, untuk toleransi 2%
J, untuk toleransi 5%
K, untuk toleransi 10%
M, untuk toleransi 20%

Rumus Resistor:

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

Dimana V adalah tegangan, I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan

Mencari resistansi total dalam rangkaian dapat menggunakan :
Seri : Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R1 = Resistor ke-1
R2 = Resistor ke-2
R3 = Resistor ke-3
Rn = Resistor ke-n
Paralel: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R1 = Resistor ke-1
R2 = Resistor ke-2
R3 = Resistor ke-3
Rn = Resistor ke-n

2. Dioda

   Dioda atau disebut juga sinyal dioda adalah komponen dasar semikonduktor aktif yang hanya bisa mengalirkan arus satu arah saja (forward bias) yaitu dari arah positip (Anoda) ke arah negatif (Katoda) namun memblok arus untuk arah sebaliknya. Dalam rangkaian elektronika dioda diibaratkan sebagai kran/katup listrik satu arah. Dioda memiliki dua elektroda yaitu elektroda positip (Anoda) dan elektroda negatif (Katoda). Secara umum dioda biasa dipakai untuk merubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC) atau disebut sebagai Rectifier.

   Dioda dibuat dari bahan semikonduktor seperti germanium (Ge), Silicon (Si) dan galium arsenide (GaAs), sifat listrik pada jenis material tersebut ialah menengah atau dengan kata lain tidak baik sebagai konduktor dan tidak baik juga sebagai insulator, sifat ini dinamakan semikonduktor.

   Material semikonduktor memiliki sangat sedikit "elektron bebas" karena molekul atomnya terkumpul bersama dalam bentuk pola kristal yang sering disebut "kisi kristal". Untuk meningkatkan daya hantar listrik pada material ini maka perlu dicampurkan "kotoran atom" pada struktur kristalnya sehingga menghasilkan lebih banyak elektron bebas dan lubang atom. Untuk menghasilkan sisi Negatif (katoda) pada dioda maka material semikonduktor biasanya dicampurkan kotoran atom dengan bahan seperti: Arsenik, Antimony atau Fosfor. dan untuk menghasilkan sisi positip (Anoda) dicampur dengan kotoran atom dari bahan Aluminium, Boron atau Galium.

JENIS DAN SIMBOL DIODA

Seperti penjelasan diatas, Jenis dioda tergantung dari bahan material yang dipakai saat pembuatannya, dibawah ini adalah contoh gambar dan simbol dari jenis-jenis dioda:

   1. Dioda Silicon
   Terbuat dari bahan Germanium, memiliki drop tegangan maju (forward volt drop) 0,7V, pada rangkaian elektronika biasa dipakai sebagai penyearah (rectifier). Contoh dioda Germanium adalah: 1N4000 series dan 1N5000 series dll.

   2. Dioda Germanium
   Terbuat dari bahan Silicon, memiliki drop tegangan maju (forward volt drop) 0,3V. Biasa diaplikasikan sebagai dioda penyearah. contoh dioda silicon adalah: IN4148 atau 1N914 dll.

   3. Dioda Zener
Terbuat dari bahan silikon, dioda zener atau sering disebut juga "breakdown diode" berfungsi sebagai pembatas tegangan pada rangkaian, atau dengan kata lain dioda zener adalah komponen regulator tegangan sederhana. dioda zener memiliki rating tegangan antara 1 sampai ratusan volt dengan daya mulai dari 1/4w.

   4. Light Emitting Diode atau LED
   Adalah jenis dioda yang dapat mengeluarkan cahaya, LED yang banyak dipasaran berbentuk kubah bulat dan juga kotak persegi dengan variasi warna merah, kuning, hijau, biru atau putih. batas arus maksimum LED adalah 20mA. dan memiliki drop tegangan maju (forward volt drop) antara 1,2v sampai 3,6v tergantung dari jenis warna LED.

   5. Dioda Schottky
   disebut juga dioda power memiliki drop tegangan maju (forward bias) yang rendah, namun rating arus dan tegangannya tinggi. Biasa dipakai sebagai penyearah pada frekuensi tinggi, sering dipakai pada rangkaian pengisian battre, AC Rectifier dan Inverter.contoh untuk dioda schotky adalah 5819 atau 58xx dll.

3. Transistor

    Transistor adalah komponen semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

   Transistor Bipolar adalah salah satu jenis transistor yang terbentuk dari 2 dioda sehingga memiliki polaritas atau sisi positif dan sisi negatif. Biasanya transistor Bipolar atau disebut dengan BJT (Basis Junction Transistor) memiliki 2 jenis, diantaranya yaitu Transistor PNP dan Transistor NPN. Transistor ini memiliki 3 polaritas yang biasa disebut B (Basis), E (Emiter), C (Collector). Basis berfungsi sebagai base atau tempat berkumpulnya kumpulan aliran arus yang masuk ke transistor, Emiter dan Collector sebagai aliran arus masuk dan keluar.

Lambang Transistor BJT

Sudah jelas seperti gambar di atas bahwa transistor PNP memiliki simbol yang arah panahnya masuk dan sebaliknya untuk NPN arah panah dari emiter mengarah keluar.

Bentuk aliran arus pada sebuah transistor dapat dirumuskan dengan hukum KCL ( Kirchoff Current Law) Atau hukum Kirchoff I, yang dirumuskan sebagai berikut.

Ie = Ic + Ib

Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector
Ib = Arus Basis

Pada Transistor BJT nilai arus Ib relatif sangat kecil terhadap Ic, maka Ib ini dapat diabaikan. Sehingga persamaan diatas bisa berubah menjadi

Ie = Ic

Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector

Karakteristik input merupakan karakteristik dari tegangan base dan emitter (VBE) sebagai fungsi arus base (IB) dengan VCE dalam keadaan konstan. Karakteristik ini merupakan karakteristik dari junction emitter-base dengan forward bias atau sama dengan karakteristik diode pada forward bias. Pada BJT seluruh pembawa muatan akan melewati junction Base-Emittor menuju Collector maka arus pada basis menjadi jauh lebih kecil dari diode P-N dengan adanya faktor hfe. Penambahan nilai VCE megakibatkan arus IB akan berkurang. Arus IB akan mengalir jika tegangan VBE > 0,7 V

Karakteristik output merupakan karakteristik dengan tegangan emitter (VCE) sebagai fungsi arus kolektor (IC) terhadap arus base (IB) yang tetap seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Pada saat IB=0, arus IC yang mengalir adalah arus bocor ICB0 (pada umumnya diabaikan), sedangkan pada saat IB ≠ 0 untuk VCE kecil (<< 0,2 V), pembawa muatan di basis tidak efisien dan transistor dikatakan dalam keadaan saturasi dengan IB > IC / hfe . Pada saat VCE diperbesar IC pun naik hingga melewati level tegangan VCE saturasi (0,2 -1 V) hingga transistor bekerja dalam daerah aktif dengan IB = IC / hfe. Pada saat ini kondisi arus IC relatif konstan terhadap variasi tegangan VCE.

Gelombang input dan output transistor

A.Self Bias

Konfigurasi self bias pada transistor biasanya digunakan untuk stabilisasi titik kerja (operating point) transistor bipolar. Dalam konfigurasi ini, resistor emitter (Re ) dihubungkan antara emitter dan ground. Resistansi ini mengatur arus basis yang diperlukan untuk transistor berdasarkan tegangan emitter yang terjadi. Prinsipnya adalah bahwa dengan menambahkan resistor emitter, perubahan tegangan emitter akan mempengaruhi arus basis, yang pada gilirannya mengontrol arus kolektor. Dengan cara ini, self bias membantu menjaga stabilitas operasi transistor terhadap perubahan suhu atau perbedaan karakteristik transistor individual.

B.Fixed Bias

Fixed bias adalah konfigurasi sederhana di mana tegangan bias tetap diberikan ke basis transistor melalui pembagi tegangan atau resistor. Resistor pembagi tegangan (bias resistor) (Rb ) dan (Rc) diletakkan antara sumber tegangan dan basis transistor. Tegangan bias yang tetap ini menentukan arus basis dan dengan demikian arus kolektor. Kelemahan dari fixed bias adalah kurangnya stabilisasi terhadap perubahan suhu atau variabilitas transistor, karena arus basis sangat dipengaruhi oleh karakteristik transistor

C.Voltage Divider Bias

Voltage divider bias adalah variasi dari fixed bias di mana resistor pembagi tegangan (bias resistor) (R1) dan (R2 ) digunakan untuk memberikan tegangan bias ke basis transistor. Resistor R1 dan R2 membentuk pembagi tegangan dari sumber tegangan yang lebih tinggi ke ground. Poin tengah pembagi tegangan ini memberikan tegangan bias yang diinginkan ke basis transistor. Keuntungan dari konfigurasi ini adalah stabilitas yang lebih baik terhadap perubahan suhu dan karakteristik transistor dibandingkan dengan fixed bias, karena arus basis juga dipengaruhi oleh tegangan emitter.

D.Emitter Stabilized Bias

Emitter stabilized bias menggabungkan konsep dari self bias dengan resistansi emitter (Re) dan voltage divider bias. Dalam konfigurasi ini, resistor emitter (Re ) tidak hanya membantu menentukan arus basis, tetapi juga berfungsi untuk meningkatkan stabilisasi tegangan bias. Resistansi ini berkontribusi pada pembagian tegangan di antara basis dan emitter, membantu mempertahankan titik kerja transistor terhadap fluktuasi suhu dan perbedaan transistor. Dengan menggunakan emitter stabilized bias, dapat dicapai kombinasi yang baik antara stabilitas dan performa operasional yang diinginkan dari rangkaian transistor.

4. Op-amp LM741

   Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Rangkaian dasar Op-Amp

1.Voltage Follower

Voltage follower, juga dikenal sebagai buffer, adalah konfigurasi sederhana op-amp di mana outputnya mengikuti tegangan input secara langsung. Dalam konfigurasi ini, resistor umpan balik (𝑅f ) dihubungkan langsung antara output dan input inverting (-) op-amp, sementara resistor masukan (R in ) terhubung dari input ke ground. Tegangan output (V out ) sama dengan tegangan input (V in ), mempertahankan level tegangan tanpa mempengaruhi amplitudo. Fungsi utamanya adalah untuk memperbaiki impedansi output, menjaga stabilitas sinyal tegangan, dan mengurangi beban pada sumber sinyal asli.

2.Detector Non Inverting

Detector non-inverting adalah konfigurasi op-amp yang digunakan untuk memperkuat tegangan positif dari input tanpa membalik polaritasnya. Dalam rangkaian ini, input diberikan ke terminal non-inverting (+) op-amp, sementara resistansi umpan balik (𝑅f) dan resistor masukan (𝑅𝑖𝑛 ) disusun untuk mengatur penguatan tegangan sesuai dengan rumus
𝑉𝑜𝑢𝑡=(1+𝑅𝑓/𝑅𝑖𝑛)⋅𝑉𝑖n. Konfigurasi ini berguna untuk aplikasi yang memerlukan penguatan sinyal positif seperti sensor atau detektor tegangan

3.Detector Inverting

Konfigurasi detector inverting pada op-amp difungsikan untuk mengamplifikasi tegangan input dengan membalik polaritasnya. Input diberikan ke terminal inverting (-) op-amp, dan tegangan output (𝑉𝑜𝑢𝑡) dihitung menggunakan rumus 𝑉𝑜𝑢𝑡=−𝑅𝑓/𝑅𝑖𝑛⋅𝑉𝑖𝑛. Resistor umpan balik (𝑅𝑓 ) dan resistor masukan (R in) disesuaikan untuk mencapai penguatan yang diinginkan dengan polaritas yang dibalik dari sinyal masukan. Ini berguna dalam aplikasi di mana deteksi atau penguatan sinyal dengan polaritas terbalik diperlukan.

4.Non Inverting Amplifier
Non-inverting amplifier adalah konfigurasi op-amp yang menghasilkan tegangan output dengan polaritas yang sama dengan tegangan input. Dalam rangkaian ini, tegangan input diberikan ke terminal non-inverting (+) op-amp, dan penguatan sinyal diperoleh menggunakan rumus 𝐴𝑣=(1+𝑅𝑓/𝑅𝑖𝑛 ). Resistor umpan balik (𝑅𝑓 ) dan resistor masukan (𝑅𝑖𝑛 ) disesuaikan untuk mencapai penguatan yang diinginkan. Konfigurasi ini mempertahankan polaritas sinyal input dan cocok untuk aplikasi di mana peningkatan sinyal diperlukan tanpa perubahan polaritas

   Op Amp IC 741 adalah sirkuit terpadu monolitik, yang terdiri dari Penguat Operasional tujuan umum. Ini pertama kali diproduksi oleh semikonduktor Fairchild pada tahun 1963. Angka 741 menunjukkan bahwa IC penguat operasional ini memiliki 7 pin fungsional, 4 pin yang mampu menerima input dan 1 pin output.
   Op Amp IC 741 dapat memberikan penguatan tegangan tinggi dan dapat dioperasikan pada rentang tegangan yang luas, yang menjadikannya pilihan terbaik untuk digunakan dalam integrator, penguat penjumlahan, dan aplikasi umpan balik umum. Ini juga dilengkapi perlindungan hubung singkat dan sirkuit kompensasi frekuensi internal yang terpasang di dalamnya.
Konfigurasi PIN
Spesifikasi:
Respons karakteristik kurva I-O:

5. Relay

   Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Simbol di proteus

6. Ground

  Suatu komponen listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah.

Simbol di proteus

7. Power Supply

   Catu daya merupakan suatu Rangkaian yang paling penting bagi sistem elektronika. Power supply atau catu daya adalah suatu alat atau perangkat elektronik yang berfungsi untuk merubah arus AC menjadi arus DC untuk memberi daya suatu perangkat keras lainnya. Sumber AC yaitu sumber tegangan bolak-balik, sedangkan sumber tegangan DC merupakan sumber tegangan searah. Power supply/unit catu daya secara efektif harus mengisolasi rangkaian internal dari jaringan utama, dan biasanya harus dilengkapi dengan pembatas arus otomatis atau pemutus bila terjadi beban lebih atau hubung singkat. Bila pada saat terjadinya kesalahan catu daya, tegangan keluaran DC meningkat di atas suatu nilai aman maksimum untuk rangkaian internal, maka daya secara otomatis harus diputuskan.
Simbol di proteus

8. LDR

   LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.

LDR di proteus

Grafik respon

9.  Motor DC

    Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/directunidirectional.

Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.



Simbol motor DC di proteus:

10. Sensor Jarak GP2D12

Sensor GP12D2 adalah sensor fotoelektrik kompak buatan Panasonic yang dirancang untuk berbagai aplikasi industri. Sensor ini menggunakan metode reflektif dengan jarak deteksi hingga beberapa sentimeter dan dilengkapi dengan output transistor (NPN/PNP). Beroperasi pada tegangan DC 12-24V, sensor ini memiliki waktu respons cepat, cocok untuk aplikasi berkecepatan tinggi. Dengan desain yang tahan terhadap debu dan air, sensor GP12D2 cocok digunakan di lingkungan industri yang menantang seperti otomasi, pengemasan, dan jalur perakitan. Untuk informasi lebih rinci, sebaiknya merujuk pada datasheet atau manual pengguna resmi dari Panasonic.

grafik responsi sensor jarak

11. Touch Sensor
Touch sensor adalah perangkat elektronik yang mendeteksi sentuhan fisik atau tekanan pada permukaannya. Sensor ini banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti layar sentuh pada smartphone, tablet, dan perangkat elektronik lainnya, serta tombol-tombol pada peralatan rumah tangga dan industri. Touch sensor bekerja dengan berbagai teknologi, seperti resistif, kapasitif, atau inframerah, yang masing-masing memiliki cara kerja berbeda untuk mendeteksi sentuhan. Misalnya, touch sensor kapasitif merespon perubahan kapasitansi ketika jari pengguna menyentuh permukaannya. Kemampuan sensor sentuh untuk memberikan respons cepat dan akurat membuatnya sangat penting dalam interaksi manusia dengan mesin, meningkatkan kenyamanan dan kemudahan penggunaan berbagai perangkat.

Grafik Responsi Touch Sensor
Spesifikasi Touch Sensor
12. Vibration Sensor
Sensor getaran adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi dan mengukur getaran atau gerakan pada objek. Alat ini berfungsi dengan mengubah getaran mekanis menjadi sinyal listrik yang dapat diukur dan dianalisis. Ada berbagai jenis sensor getaran, termasuk akselerometer, sensor kecepatan, dan sensor perpindahan, yang masing-masing digunakan untuk aplikasi yang berbeda. Sensor getaran sering digunakan dalam pemantauan kondisi mesin untuk mendeteksi ketidakseimbangan, keausan, atau potensi kegagalan, sehingga memungkinkan pemeliharaan prediktif dan pencegahan kerusakan sebelum terjadi masalah besar. Hal ini sangat penting dalam industri manufaktur dan teknik untuk memastikan efisiensi operasional dan mengurangi waktu henti.

Spesifikasi Vibration Sensor
Grafik Responsi Vibration Sensor
13. Infrared Sensor

Sensor inframerah adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi radiasi inframerah (IR) yang tidak terlihat oleh mata manusia. Sensor ini bekerja dengan mengukur panas atau radiasi yang dipancarkan oleh objek di sekitarnya. Dalam berbagai aplikasi, sensor inframerah digunakan untuk mendeteksi gerakan, mengukur suhu, dan dalam komunikasi data. Misalnya, dalam sistem keamanan, sensor ini dapat mendeteksi pergerakan manusia, sementara dalam perangkat elektronik konsumen seperti remote TV, sensor inframerah digunakan untuk mengirimkan sinyal. Sensor ini juga banyak digunakan dalam industri otomotif untuk mendeteksi kehadiran objek dan menghindari tabrakan.

Grafik Responsi Infrared Sensor

5. Percobaan[kembali]

vA). Langkah Langkah Percobaan

a. Kontrol garis

Siapkan alat dan bahan (IR Obstacle, Pot-hg, potensiometer, resistor, ground, transistor, opamp, power supply, lamp)
Letakkan alat dan bahan tersebut, seperti gambar rangkaian
Lalu sambungkan baterai ke IR dan op amp
Lalu sambungkan output IR ke kaki op amp
Lalu sambungkan kaki op amp satu lagi ke potensiometer
Lalu sambungkan op amp ke resistor
Lalu sambungkan resistor ke transistor
Lalu sambungkan transistor ke relay kaki relay
Lalu sambungkan relay ke baterai
Lalu sambungkan baterai ke motor
Lalu sambungkan ground di bawah rangkaian
Jalankan simulasinya

b. Kontrol cahaya

Siapkan alat dan bahan (LDR, pot-hg, potensiometer, dioda, baterai, resistor, ground, transistor, opamp, power supply, motor DC)
Letakkan alat dan bahan tersebut, seperti gambar rangkaian
Lalu sambungkan potensiometer ke kaki inverting op amp
Lalu sambungkan LDR ke kaki non inverting op amp
Lalu sambungkan op amp ke transistor
Lalu sambungkan kaki relay ke collector transistor
Lalu sambungkan relay ke baterai
Lalu sambungkan baterai ke motor Dc
Lalu sambungkan motor Dc ke relay
Lalu sambungkan ground di bawah rangkaian
Jalankan simulasinya

c. Kontrol api

Siapkan alat dan bahan (flame sensor, potensiometer, dioda, baterai, resistor, ground, transistor, opamp, power supply, motor DC)
Letakkan alat dan bahan tersebut, seperti gambar rangkaian
Lalu sambungkan pot yang diatasnya power dan dibawahnya ground ke testpin pada sensor
Lalu sambungkan ground ke GND pada sensor
Lalu sambungkan generator dc ke Vcc pada sensor
Lalu sambungkan induktor ke out pada sensor
Lalu sambungkan induktor ke kapasitor
Lalu sambungkan induktor ke resistor
Lalu sambungkan resistor ke kaki inverting opamp detektor
Lalu sambungkan ke resistor
Lalu sambungkan resistor ke transistor
Lalu sambungkan transistor ke dioda
Lalu sambungkan dioda ke relay
Lalu sambungkan kaki relay ke baterai dan fan
Lalu sambungkan ground di bawah rangkaian
Kemudian masukkan library ke sensor
Jalankan simulasinya

d. Touch Sensor

Siapkan alat dan bahan (Touch sensor, potensiometer, resistor, ground, transistor, opamp, power supply, lamp)
Letakkan alat dan bahan tersebut, seperti gambar rangkaian
Lalu sambungkan power supply ke touch sensor
Lalu sambungkan output touch sensor ke kaki op amp
Lalu sambungkan kaki op amp satu lagi ke potensiometer
Lalu sambungkan op amp ke resistor
Lalu sambungkan resistor ke transistor
Lalu sambungkan transistor ke relay kaki relay
Lalu sambungkan relay ke baterai
Lalu sambungkan baterai ke motor
Lalu sambungkan ground di bawah rangkaian
Jalankan simulasinya

e. Kontrol gas

Siapkan alat dan bahan (MQ-5, potensiometer, dioda, baterai, resistor, ground, transistor, opamp, power supply, motor DC)
Letakkan alat dan bahan tersebut, seperti gambar rangkaian
Lalu sambungkan potensiometer ke kaki inverting op amp
Lalu sambungkan LDR ke kaki non inverting op amp
Lalu sambungkan op amp ke transistor
Lalu sambungkan kaki relay ke collector transistor
Lalu sambungkan relay ke baterai
Lalu sambungkan baterai ke fan
Lalu sambungkan fan ke relay
Lalu sambungkan ground di bawah rangkaian
Jalankan simulasinya

B). GAMBAR RANGKAIAN SIMULASI dan PRINSIP KERJA

PRINSIP KERJA LINE FOLLOWER :

Robot line follower adalah robot yang dapat bergerak mengikuti garis yang membentuk suatu lintasan, dimana garis umunya berwarna hitam

-GAMBAR RANGKAIAN :

Sensor Infrared

(RANGKAIAN INFRARED SENSOR)

(PRINSIP KERJA) Ketika sensor infrared mendeteksi adanya garis maka . Tegangan akan masuk menuju kaki non inverting sebesar 5 volt, dibandingkan dengan tegangan di potensiometer Vo = ED x AOL, AOLnya sangat besar, sekitar 200.000 dan ED = kaki non inverting – kaki inverting= 5 - 3,7 = 1,3, jadi Vo= 1,3 x sangat besar = 11 atau plus saturasi, kemudian tegangan diumpankan ke R4, sehingga mengalir arus ke transistor pada rangkaian fixed bias, kemudian transistornya on, karena tegangan VBEnya besar dari 0,7 yaitu 0,83 dan transistornya on maka ada arus dari suplay 15 volt lewat relay masuk ke kaki collector terus ke emitor dan terakhir ke ground, dan ada juga arus mengalir ke R3 lalu ke base lalu ke emitor dan berakhir di ground, karna relay dapat arus maka switchnya berpindah kekiri, maka suplay bisa mengaktifkan motor DC.

Sensor Touch

(RANGKAIAN TOUCH SENSOR)

(PRINSIP KERJA) Ketika sensor menerima sentuhan maka tegangan akan masuk ke kaki non invering amplifier ebesar 5 volt skemudian tegangan yang masuk akan dikuatka sebesar Vo= (Rf/Ri+1)Vin jadi Vo=(10/10+1)5 jadi tegangan keluaranya sama dengan 10 volt, setelah itu diteruskan ke R7, diterukasn ke transistor, transistornya on tegangan VBEnya 0,83 atau > 0,7, karna transistornya on maka ada arus dari suplay 15 volt lewat relay masuk ke kaki collector terus ke emitor dan trakhir ke ground, dan ada juga arus mengalir ke R19 lalu ke base lalu ke emitor dan berakhir di ground, karna relay dapat arus maka switchnya berpindah kebawah, maka arus akan putus dan motor dc akan bergerak

Sensor Cahaya

(RANGKAIAN SENSOR CAHAYA/LDR)

(PRINSIP KERJA) Ketika sensor mendeteksi tidak adanya cahaya maka, . Tegangan akan masuk menuju kaki non inverting sebesar 4,95 volt, dibandingkan dengan tegangan di potensiometer Vo = ED x AOL, AOLnya sangat besar, ED = kaki non inverting – kaki inverting= 5 - 3,7 = 1,3, jadi Vo= 1,3 x sangat besar = 11 atau plus saturasi, diteruskan ke R2, diterukasn ke transistor, transistornya on tegangan VBEnya 0,81 atau 0,7, karna transistornya on maka ada arus dari suplay 5 volt lewat relay masuk ke kaki collector terus ke emitor dan trakhir ke ground,dan ada juga arus mengalir ke R8 lalu ke base lalu ke emitor dan berakhir di ground, karna relay dapat arusmaka switchnya berpindah kekiri, maka suplay bisa menghidupkan lampu

Sensor Gas

(RANGKAIAN GAS SENSOR)

(PRINSIP KERJA) Ketika sensor mendeteksi adanya asap maka, . Tegangan akan masuk menuju kaki non inverting sebesar 5 volt, dibandingkan dengan tegangan di potensiometer Vo = ED x AOL, AOLnya sangat besar, ED = kaki non inverting – kaki inverting= 5 - 3,7 = 1,3, jadi Vo= 1,3 x sangat besar = 11 atau plus saturasi, diteruskan ke R11, diterukasn ke transistor, transistornya on tegangan VBEnya 0,83 atau > 0,7, karna transistornya on maka ada arus dari suplay 15 volt lewat relay masuk ke kaki collector terus ke emitor dan trakhir ke ground, dan ada juga arus mengalir ke R12 lalu ke base lalu ke emitor dan berakhir di ground, karna relay dapat arusmaka switchnya berpindah kekiri, maka suplay bisa menghidupkan kipas

Sensor Flame

(RANGKAIAN FLAME SENSOR)

(PRINSIP KERJA) Ketika sensor mendeteksi adanyaapi, sensor akan aktif ditandai dengan logic state berlogika 1. Kemudian Tegangan akan masuk menuju kaki non inverting sebesar 5 volt, dibandingkan dengan tegangan di potensiometer Vo = ED x AOL, AOLnya sangat besar, ED = kaki non inverting – kaki inverting= 5 - 3,7 = 1,3, jadi Vo= 1,3 x sangat besar = 11 atau plus saturasi, diteruskan ke R9, diterukasn ke transistor, transistornya on tegangan VBEnya 0,83 atau > 0,7, karna transistornya on maka ada arus dari suplay 15 volt lewat relay masuk ke kaki collector terus ke emitor dan trakhir ke ground,dan ada juga arus mengalir ke RB lalu ke base lalu ke emitor dan berakhir di ground, karna relay dapat arusmaka switchnya berpindah kekiri, maka suplay bisa memutus arus sehingga roda berhenti

Cari Blog Ini

Agil Rahman