1. Tujuan [Kembali]
- Memenuhi tugas aplikasi elektronika C
- Menjelaskan prinsip kerja rain sensor dan NJFET
- Mensimulasikan rangkaian wiper mobil otomatis
2. Alat dan Bahan [Kembali]

3. Dasar Teori [Kembali]
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebu sebagai basis, kolektor, dan emitor.
- Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
- Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
- Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
Fungsi dari transistor sendiri adalah memperkuat arus listrik yang masuk ke dalam rangkaian. Fungsi ini berkebalikan dengan resistor yang berperan meredam arus listrik.
Seperti yang telah disebutkan, transistor terdiri dari dua jenis yaitu NPN dan PNP. NPN merupakan singkatan dari Negatif Positif Negatif. Sedangkan PNP adalah kependekan dari Positif Negatif Positif.
Transistor NPN akan aktif ketika kaki basis diberi arus listrik bermuatan negatif. Sebaliknya, transistor PNP akan aktif apabila kaki basis mendapatkan tegangan listrik positif.
Pada transistor NPN, kaki basis memiliki kutub positif dan bersinggungan langsung dengan sumber listrik atau baterai. Sedangkan kaki emitor memiliki kutub negatif karena berhubungan langsung dengan massa. Kutub negatif juga ditemukan pada kaki kolektor yang menghubungkan massa di rangkaian listrik.
- Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay
- Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact)
- Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
- Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.
Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini :
Fungsi-fungsi dan Aplikasi Relay
Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :
- Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
- Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
- Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
- Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).
Resistor jenis Carbon Composistion ini terbuat dari komposisi karbon halus yang dicampur dengan bahan isolasi bubuk sebagai pengikatnya (binder) agar mendapatkan nilai resistansi yang diinginkan. Semakin banyak bahan karbonnya semakin rendah pula nilai resistansi atau nilai hambatannya.
Rain sensor atau sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi mendeteksi terjadinya hujan atau tidak. Pada sensor ini, terdapat integrated circuit atau IC (komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor, dan lain-lain) komparator yang berfungsi memberikan sinyal berupa logika ‘on’ dan ‘off’. Sehingga ketika sensor mendeteksi adanya hujan, wiper mobil secara otomatis akan berfungsi tanpa harus mengaktifkan saklar manual.
Sensor hujan juga mampu mengatur kecepatan wiper saat menyeka air hujan di kaca mobil, mulai dari posisi low, intermittent, hingga high speed. Pengaturan tersebut tergantung dari curah hujan yang menerpa kaca mobil.
Komponen Sensor Hujan
- Sensor hujan bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5 centimeter (cm) x 4 cm berlapis nikel.
- Lapisan modul pada sensor mempunyai sigar oksidasi sehingga tahan terhadap korosi.
- IC komputer.
- Terdapat potensiometer yang berfungsi mengatur sensifitas sensor.
- Dua output digital dan analog.
Kualitas Wiper
Sensor hujan juga perlu didukung dengan kualitas wiper. Kualitas penyeka air ini terbagi menjadi tiga jenis.
Wiper Konvensional
Wiper tipe ini terdiri dari braket dan karet. Namun wiper ini akan sulit ditemukan karena umumnya hanya terpasang di mobil-mobil keluaran lawas. Rangka wiper ini masih menggunakan logam.
Wiper Flat-Blade
Karet menjadi bahan dasar wiper jenis ini. Namun dalam kerangka wiper ini diselipkan besi pipih untuk memperkuat kerja wiper. Bobotnya lebih ringan dan memiliki sapuan yang cukup bersih ketika membersihkan kaca.
10. Touch Sensor
11. UV Sensors
Kelebihan Phototransistor :
1. tegangan output merupakan tegangandigital atau sudah mempunyai logika 1 atau 0
2. tidak membutuhkan Pre-Amp sebagai penguat sinyal
3. tegangan yang dibutuhkan relatif rendah yaitu dengan 5 Volt DC
4. aplikasi pembuatan alat dengan phototransistor lebih mudah
Kelemahan Phototransistor :
1. Rawan terhadap kotoran,sehingga lensa tidak dapat menerima cahaya dengan baik,swhingga perlu perawatan yang lebih.
Grafik respon sensor terhadap cahaya
Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap.
Karakteristik Sensor LDR (Light Dependent Resistor)
Berikut ini merupakan beberapa karakteristik yang terdapat pada sensor LDR, diantaranya:
- Konsumsi maksimum (DC) : 150V
- Suhu Operasi : -30o Celcius – 70o Celcius
- Konsumsi arus maksimum : 100 mW
- Waktu respon sensor : 20ms – 30 ms
- Tingkat resistansi / tahanan : 10 Ohm – 100k Ohm
- Puncak spektral : 540 nm (ukuran gelombang cahaya)
- Konsumsi maksimum (DC) : 150V
- Suhu Operasi : -30o Celcius – 70o Celcius
- Konsumsi arus maksimum : 100 mW
- Waktu respon sensor : 20ms – 30 ms
- Tingkat resistansi / tahanan : 10 Ohm – 100k Ohm
- Puncak spektral : 540 nm (ukuran gelombang cahaya)
bagian-bagian dari LDR:
ADC (Analog to Digital Conventer) merupakan sebuah system yang berupa rangkaian elektronik dengan fungsi untuk mengubah sinyal/tegangan analog menjadi sinyal atau tanda-tanda digital. Pengubahan ini bertujuan untuk mendapatkan data-data digital berupa hexa atau biner, sehingga microprosesor dapat mengolah data tersebut. Data-data digital yang hasil perubahan ADC merupakan representasi dari masukan yang berupa data tegangan analog.
Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi.
diagram kaki pin ADC 0804:
Karakteristik ADC 0804 adalah sebagai berikut:
Memiliki 2 masukan analog : Vin (+) dan Vin(-) sehingga memperbolehkan masukan selisih (diferensial). Dengan kata lain, tegangan masukan analog yang sebenarnya adalah selisih dari masukan kedua pin [ analog Vin = Vin(+) – Vin(-)]. Jika hanya satu masukan maka Vin(-) dihubungkan ke ground. Pada operasi normal, ADC menggunakan Vcc = +5V sebagai tegangan referensi, dan masukan analog memiliki jangkauan dari 0 sampai 5 V pada skala penuh.
Mengubah tegangan analog menjadi keluaran digital 8 bit. Sehingga resolusinya adalah 5V/255 = 19.6 mV
Memiliki pembangkit detak (clock) internal yang menghasilkan frekuensi f=1/(1,1RC), dengan R dan C adalah komponen eksternal.
Memiliki koneksi ground yang berbeda antara tegangan digital dan analog. Kaki 8 adalah ground analog. Pin 10 adalah ground digital.
IC ADC 0804 mempunyai dua masukan analog, Vin (+) dan Vin (-), sehingga dapat menerima masukan diferensial. Masukan analog sebenarnya (Vin) sama dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan ke dua pin masukan yaitu Vin= Vin (+) – Vin (-). Kalau masukan analog berupa tegangan tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin (+), sedangkan Vin (-) digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0 Volt sampai 5 Volt (skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya akan sama dengan
(n menyatakan jumlah bit keluaran biner IC analog to digital converter) IC ADC 0804 memiliki generator clock intenal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan :
f = 0.91/RC
Untuk sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan ke pin CLK IN. ADC 0804 memiliki 8 keluaran digital sehingga dapat langsung dihubungkan dengan saluran data mikrokomputer. Masukan (chip select, aktif rendah) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804. Jika berlogika tinggi, ADC 0804 tidak aktif (disable) dan semua keluaran berada dalam keadaan impedansi tinggi. Masukan (write atau start convertion) digunakan untuk memulai proses konversi. Untuk itu harus diberi pulsa logika 0. Sedangkan keluaran (interrupt atauend of convertion) menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai konversi, akan berubah ke logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0.
Salah satu IC multiplexer yang paling sederhana dan paling banyak dipergunakan dalam rangkaian dasar digital adalah IC 74151. IC ini mempunyai 8 input untuk dipilih.
Demultiplekser (Demultiplexer atau disingkat Demux) memiliki prinsip kerja kebalikan dari multiplekser
Demux dapat digunakan untuk memilih BEBERAPA jalur output dari SEBUAH input. Demux sangat berguna ketika kita memiliki keterbatasan jalur input, misalnya kekurangan pin out dari sebuah mikrokontroler. Sebagai contoh ketika kita ingin menyalakan beberapa LED secara bergantian, misalnya 8 LED. Jika kita menggunakan satu pin output untuk setiap LED, maka kita memerlukan sebanyak 8 pin output.
IC 4555 bertindak sebagai Deultiplekser maupun sebagai Demultiplekser. Dalam penggunaannya, kita cukup membalikkan input dan output.
4. Percobaan [Kembali]
Langkah-langkah percobaan :
- Siapkan Alat-alat dan bahan seperti penjelasan diatas
- Rangkain masing-masing alat dan bahan sesuai gambar berikut
- Aplikasi rangkaian siap untuk dijalankan
5. Rangkaian [Kembali]
6. Prinsip Kerja [Kembali]
Pada rangkaian aplikasi ini, motor penggerak sebagai penggerak wiper mobil bekerja dengan bantuan perintah sensor hujan touch sensor sebagai motor penggerak semprot sabun, dan phototransistor atau UV sensor berfungsi sebagai sensor pendeteksi anti silau cahaya matari untuk menjaga mata kontak langsung dengan sinar matahari.
Pada sensor rain, bagian output dirangkai IC mux 74151 dan IC demux 4555 sebagai umpan tegangan pengaktifan NPN transistor, sehingga wipe mobil aktif saat hujan, lalu touch sensor dapat berfungsi saat rain sensor aktif sebagai sabun cuci kaca wiper mobil
Selanjutnya phototransistor sensor atau UV sensor bekerja sebagai anti silau cahaya langsung ke mta, sehingga saat intensitas cahaya yang masuk ke wajah/mata tinggi, maka UV sensor akan mendeteksi dan melondungi mata dari silau cahaya.
Selanjutnya LDR sensor, prinsip kerjanya hampir sama dengan UV sensor. Dimana ia bekerja sebagai anti silau cahaya langsung ke mta, sehingga saat intensitas cahaya yang masuk ke wajah/mata tinggi, maka sensor LDR akan mendeteksi dan melindungi mata dari silau cahaya.
7. Video [Kembali]
8. File Download [Kembali]
File HTML [Download]
File Rangkaian [Download]
File Library Touch Sensor [Download]
File Library Rain Sensor [Download]
File Datasheet Rain Sensor [Download]
File Datasheet Touch Sensor [Download]
File Datasheet LDR Sensor [Download]
File Datasheet UV Sensor (APDS-9002) [Download]
File Datasheet IC 74151 [Download]
File Datasheet IC 4555 [Download]
File Datasheet ADC 0804 [Download]
File Datasheet NPN Transistor [Download]
File Datasheet Dioda [Download]
File Datasheet Resistor [Download]
File Datasheet Motor DC [Download]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar