HPF +40 dB/dec

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

1. Pendahuluan [Kembali]

High-Pass Filter (HPF) adalah salah satu jenis filter elektronik yang digunakan untuk melewatkan frekuensi tinggi dan meredam frekuensi rendah. Filter ini sangat penting dalam berbagai aplikasi elektronik, terutama dalam pengolahan sinyal dan sistem komunikasi. HPF dengan gain +40 dB/dec adalah filter yang tidak hanya memblokir frekuensi rendah tetapi juga memperkuat sinyal frekuensi tinggi dengan faktor tertentu.

2. Tujuan [Kembali]

Mengetahui alat dan bahan, prinsip kerja, dan dasar teori HPF +40 dB/dec.
Mensimulasikan rangkaian HPF +40 dB/dec dengan benar
Menyelesaikan tugas elektronika
memahami tata cara pemasangan rangkaian HPF +40 dB/dec

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

1) Instruments

a. Osiloskop

Osiloskop adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan electron-elektron selama waktu yang tidak tertentu. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

Spesifikasi:

Pinout:

Keterangan:

b. Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besara tegangan atau beda potensial listrik antara dua titik pada suatu rangkaian listrik yang dialiri arus listrik. Pada alat ukur voltmeter ini biasanya ditemukan tulisan voltmeter (V), milivoltmeter (mV), mikrovoltmeter, dan kilovolt (kV). Sekarang ini, voltmeter ditemukan dalam dua jenis yaitu voltmeter analog (jarum penunjuk) dan voltmeter digital. Voltmeter memiliki batas ukur tertentu, yakni nilai tegangan maksimum yang dapat diukur oleh voltmeter tersebut.

Spesifikasi :

Angka rangkuman masukan biasanya di mulai dari ± 1,000000 V hingga s/d ± 1000, 000 V (Metode pemilihan rangkuman dilakukan dengan cara otomatis dan indikasi beban lebih).

Ketelitian mutlak tercatat mencapai ± 0,005 persen dari pembacaan yang sudah dilakukan.

Angka stabilitas untuk jangka pendek sebesar 0,002 persen dari pembacaan (periode 24 jam). Sedangkan untuk jangka panjang sebesar 0,008 persen pembacaan (periode 6 bulan).

Resolusi untuk 1 bagian dalam 106 yaitu 1 μV bisa dibaca pada rangkuman dari masukan 1 V.

Karakteristik masukannya yaitu tahanan masukan khas sebesar 10 MΩ dengan kapasitas masukan 40 pF.

Kalibrasi yang standar (internal) tidak tergantung pada rangkaian ukuran yang mana telah diperoleh dari sumber referensi yang sudah stabil.

Ada beberapa sinyal keluaran seperti perintah mencetak.

c. Sinyal Generator

Signal generator atau sinyal generator adalah alat elektronik yang digunakan untuk menghasilkan sinyal listrik dalam bentuk gelombang tertentu. Sinyal ini biasanya digunakan dalam pengujian, pengukuran, kalibrasi, dan pengembangan berbagai sistem elektronik.

Spesifikasi :

Rentang frekuensi: mulai dari 0.1 Hz hingga beberapa GHz (tergantung jenisnya)

Jenis gelombang: sinus, kotak (square), segitiga, gigi gergaji (sawtooth), pulsa, noise

Amplitudo output: biasanya 0 – 10 Vpp (volt peak-to-peak), dapat diatur

Resolusi frekuensi: hingga 1 µHz (mikro hertz)

Impedansi output: standar 50 ohm

THD (Total Harmonic Distortion): biasanya < 0.1% untuk sinyal sinus

Sweep frekuensi: tersedia linear & logaritmik sweep

Modulasi sinyal: AM, FM, PM, PWM (pada model lanjutan)

Level noise: rendah (low noise output)

DC offset: bisa ditambahkan pada sinyal AC

Display: layar digital LCD atau LED

Kontrol antarmuka: bisa melalui tombol panel, PC (USB, GPIB, LAN)

2) Probes

a. Voltage

Probe voltage adalah alat atau komponen dalam sistem pengukuran listrik/elektronika yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur tegangan pada titik tertentu dalam rangkaian.

Spesifikasi :

Tegangan Maksimum: 300V – 1000V (tergantung kategori keselamatan: CAT II/III).

Bandwidth: 10 MHz – >500 MHz (untuk osiloskop).

Attenuation Ratio: 1:1 atau 10:1 (peredam sinyal).

Input Resistance: Umumnya 10 MΩ.

Input Capacitance: Sekitar 10–20 pF.

Konektor: BNC (osiloskop), banana plug/needle (multimeter).

3) Generators

a. Generator Daya

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 :

B. Bahan

1) Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Spesifikasi:

2) Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Komponen ini terdiri dari dua pelat konduktor yang dipisahkan oleh bahan isolator yang disebut dielektrik. Ketika tegangan diberikan ke pelat-pelat tersebut, muatan listrik akan tersimpan dan dapat dilepaskan kembali saat diperlukan. Kapasitansi, yaitu kemampuan kapasitor menyimpan muatan, diukur dalam satuan Farad (F), meskipun dalam praktik biasanya digunakan satuan mikrofarad (µF), nanofarad (nF), atau pikofarad (pF).

Spesifikasi :

3) Dioda

Dioda 1N4002 adalah dioda penyearah umum yang banyak digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika, terutama untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC).

Spesifikasi :

Tegangan Maksimum (Vrrm): 100 Volt

Arus Maksimum (If): 1 Ampere

Jenis: Dioda Penyearah (Rectifier Diode)

Material: Silikon

Aplikasi: Catu daya, konverter tegangan, dan rangkaian penyearah lainnya

4) Transistor BC547

Spesifikasi :

Type - NPN

Collector-Emitter Voltage: 35 V

Collector-Base Voltage: 35 V

Emitter-Base Voltage: 5 V

Collector Current: 2.5 A

Collector Dissipation - 10 W

DC Current Gain (hfe) - 100 to 200

Transition Frequency - 160 MHz

Operating and Storage Junction Temperature Range -55 to +150 °C

Package - TO-126

Pin :

Collector (C) → Tempat arus masuk (NPN) atau keluar (PNP) dari beban.

Base (B) → Terminal kontrol, digunakan untuk mengatur hidup/matinya arus.

Emitter (E) → Tempat arus keluar (NPN) atau masuk (PNP), menuju ground atau suplai.

Konfigurasi Transistor:

Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

5) Op-Amp LM741

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.

Konfigurasi PIN LM741

Spesifikasi:

6) Komponen Input

a. Switch

Switch atau saklar adalah komponen elektronik atau elektromechanical yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Konsep dasarnya adalah membuka dan menutup jalur konduksi, seperti pintu yang mengizinkan atau menghalangi aliran elektron. Ketika switch dalam kondisi tertutup (ON), arus listrik dapat mengalir bebas melalui rangkaian; sebaliknya, ketika switch dalam kondisi terbuka (OFF), jalur arus terputus dan tidak ada aliran listrik.

Switch digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari perangkat sederhana seperti lampu rumah hingga sistem kompleks seperti komputer, otomasi industri, dan kontrol elektronik. Ada berbagai jenis switch, seperti toggle switch, push button, rotary switch, DIP switch, dan reed switch, masing-masing dengan karakteristik dan cara kerja yang berbeda.

b. Sound Sensor

Sound sensor adalah sensor yang berfungsi mendeteksi suara. Module ini bekerja berdasarkan prinsip kekuatan gelombang suara yang masuk. Di mana gelombang suara tersebut mengenai membran sensor, yang berefek pada bergetarnya membran sensor. Dan pada membran tersebut terdapat kumparan kecil yang dapat menghasilkan besaran listrik.

Konfigurasi Pin Out :

Spesifikasi :

Grafik Respon :

c. Sensor PIR

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Konfigurasi Pin :

Spesifikasi :

Grafik Respon :

d. Sensor Jarak GP2D120

GP2D12 merupakan salah satu sensor jarak dengan keluaran tegangan analog. Jarak yang bisa dideteksi GP2D12 mulai dari 8cm sampai 80cm, sedangkan tegangan yang dikeluarkan adalah mulai dari 2,6 Vdc dan terus turun sampai sekitar 0,5 Vdc, sehingga jarak berbanding terbalik dengan tegangan, jadi tegangan akan semakin tinggi pada saat jarak semakin dekat.

Konfigurasi Pin :

Spesifikasi :

Grafik Respon :

7) Komponen Output

a. 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.

Konfigurasi pin :

-Pin 1 : Positive Terminal Of Led

-Pin 2 : Negative Terminal Of Led

Spesifikasi

Superior Weather Resistance

5mm Round Standard Directivity

Uv Resistant Eproxy

Forward Current (If): 30ma

Forward Voltage (Vf): 1.8v To 2.4v

Reverse Voltage: 5v

Operating Temperature: -30℃ To +85℃

Storage Temperature: -40℃ To +100℃

Luminous Intensity: 20mcd

Tegangan LED menurut warna:

Infra merah : 1,6 V.

Merah : 1,8 V – 2,1 V.

Oranye : 2,2 V.

Kuning : 2,4 V.

Hijau : 2,6 V.

Biru : 3,0 V – 3,5 V.

Putih : 3,0 – 3,6 V.

Ultraviolet : 3,5 V.

b. Relay

Relay adalah komponen elektronika berupa sakelar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas sakelar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak sakelar akan menutup. Pada saat arus hentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak sakelar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus / tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 A / AC 220 V) dengan memakai arus / tegangan yang kecil (misalnya 0.1 A / 12 Volt DC).

Konfigurasi Pin :

Gambar bentuk dan Simbol relay

Spesifikasi :

c. Motor DC

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa motor terdiri atas 2 bagian utama yaitu stator dan motor. Pada stator terdapat lilitan (winding) atau magnet permanen, sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yang menyebabkan rotor dapat berputar. Arah gaya elektromagnet yang ditimbulkan akibat medan magnet yang dilalui oleh arus dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan.

Konfigurasi pin :

Spesifikasi :

d. Buzzer

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. Sederhananya buzzer mempunyai 2 buah kaki yaitu positif dan negatif. Untuk menggunakannya secara sederhana kita bisa memberi tegangan positif dan negatif 3 - 12V.

Konfigurasi Pin :

Spesifikasi :

Tegangan Kerja: 5 V

Konsumsi Arus: 30 mA

Tingkat Kenyaringan: 87 dB

Frekuensi Resonansi: 2600 Hz

Temperatur Kerja: -20°C - 85°C

Dimensi: 12 x 7.5 mm

Berat: 1.61 gr.

4. Dasar Teori [Kembali]

A. Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=I R).

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:

1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama

2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua

3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga

4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

B. Kapasitor

Adapun rangkaian HPF +40dB/dec adalah seperti pada rangkaian dibawah. Dari rangkaian terlihat bahwa sinyal input diserikan dengan kapasitor C, sehingga sinyal input yang berfrekuensi diatas frekuensi cut-off akan dilewatkan dan sebaliknya dibawah frekuensi cut-off akan diredam atau dilemahkan. Pelemahan terjadi karena reaktansi XC akan semakin besar apabila frekuensi semakin kecil seperti hubungan berikut.

Simbol :

Cara menghitung nilai kapasitor :

Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.

Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.

Satuan kapasitor dalam piko farad.

Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF

Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.

Daftar nilai toleransi kapasitor :

B = 0.10pF

C = 0.25pF

D = 0.5pF

E = 0.5%

F = 1%

G = 2%

H = 3%

J = 5%

K = 10%

M = 20%

Z = + 80% dan -20%

Rumus kapasitor

C. Transistor BC547

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut 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.

Transistor Bipolar terdiri dari dua jenis yaitu Transistor NPN dan Transistor PNP.

Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.

Transistor PNP adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan negatif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Emitor ke Kolektor.

Rumus :

Konfigurasi transistor bipolar :

Cara mengukur transistor bipolar

Karakteristik input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

Karakteristik output

Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

Gelombang I/O Transistor

D. OP-AMP LM741

Karakteristik penguat ideal adalah:

Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.

Konfigurasi PIN LM741:

Spesifikasi:

Respons karakteristik kurva I-O:

Bentuk Gelombang I/O :

Rumus :

Apabila sinyal input semakin diperbesar frekuensi-nya maka tegangan di titik A dari gambar rangkaian HPF +40 dB/dec akan semakin besar atau mendekati besarnya Vi (ACL ≈ 1).

Untuk menurunkan rumus ACL nya maka tentukan dahulu tegangan di titik A dan tegangan di titik B. Dimana ACL dibuat menjadi

dan nilai a dibuat menjadi sama dengan satu.

Langkah pertama, misalkan memakai op-amp ideal maka Ed=0 sehingga Vo = VB.

Gunakan hukum khirchoff arus untuk mencari tegangan di titik A, dimana:

I3 = I4

Sehingga

Lalu masukkan nilai VA ke persamaan arus :

I1 + I2 = I3

Gambar dibawah menunjukkan hasil simulasi HPF +40

E. Sensor

a. Sound Sensor

Simbol Sensor Sound di proteus

Sensor suara adalah sensor yang mampu mengubah besaran suara menjadi besaran listrik. Komponen yang terdapat di dalam sensor ini adalah electric condenser microphone atau mic kondenser.. Mic adalah komponen elektronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik.

Microphone dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis dasar termasuk dinamis, elektrostatik dan piezoelektrik menurut sistem konversi mereka. Mikrofon dinamis masih memiliki tuntutan besar terutama di dunia musik, sementara mikrofon piezoelektrik secara luas digunakan terutama untuk mikrofon untuk meter rendah tingkat frekuensi suara. Mikrofon dinamis masih memiliki tuntutan besar terutama di dunia musik, sementara mikrofon piezoelektrik Digunakan secara luas terutama untuk mikrofon untuk meter rendah tingkat frekuensi suara. Untuk pengukuran, tipe elektrostatik (kondensor) mikrofon yang paling populer karena mereka dapat dirampingkan, memiliki respon frekuensi rata selama rentang frekuensi yang luas, dan menyediakan nyata stabilitas yang tinggi dibandingkan dengan jenis lain mikrofon.

Detektor Suara memiliki 3 output terpisah. Paling mudah untuk melihat apa yang dilakukan masing-masing dengan grafik. Berikut ini menggambarkan bagaimana detektor suara merespons serangkaian pulsa suara.

Ini menunjukkan tegangan output dari waktu ke waktu

Jejak hijau tua adalah output audio dari detektor suara. Tegangan audio langsung dari mikrofon ditemukan pada output ini.

Jejak hijau muda adalah keluaran amplop. Tegangan analog ini melacak amplitudo suara. Yang menarik, perhatikan bahwa denyut nadi ketiga terasa lebih keras saat berjalan.

Akhirnya, garis merah adalah output gerbang. Output ini rendah ketika kondisi tenang dan menjadi tinggi ketika suara terdeteksi.

Grafik Sensor Suara

b. Sensor PIR

Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.

Simbol PIR sensor di proteus :

Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu:

a) Lensa Fresnel

Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.

b) IR Filter

IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.

c) Pyroelectric Sensor

Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32˚C, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

d) Amplifier

Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.

e) Komparator

Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.

Simulasi Gif kasar berikut menunjukkan bagaimana sensor PIR merespons manusia yang bergerak dan mengembangkan beberapa pulsa pendek dan tajam di seluruh output lead-nya untuk pemrosesan yang diperlukan atau memicu tahap relay yang dikonfigurasi dengan tepat

Grafik Respon Sensor

c. Sensor Jarak GP2D12

Penggunaan sensor GP2D12 ini tidak ada perlakuan khusus dalam proses pembacaannya, sehingga apabila ada mikrokontroler yang sudah terdapat ADC (Seperti Atmega8535) di dalam maka sensor jarak ini tinggal dihubungkan dan dibaca tegangan keluarannya. ATmega8535 merupakan salah satu jenis dari mikrokontroler AVR buatan ATMEL yang mempunyai 8 channel ADC (Analog to Digital Converter) dengan resolusi 10bit. Maksudnya adalah mikrokontroler ini mampu untuk diberi masukan tegangan analog sampai 8 saluran secara bersamaan dengan ketelitian sampai 10 bit, sehingga pemakaian sensor jarak GP2D12 pada mikrokontroler ini maksimal adalah 8 buah.

Simbol Sensor Jarak di Proteus :

Adapun prinsip kerja sensor sharp GP2D12 ini menggunakan prinsip pantulan sinar infra merah. Dalam aplikasi ini nilai tegangan keluran dari sensor yang berbanding terbalik dengan hasil pembacaan jarak dikomparasi dengan tegangan referensi komparator. Prinsip kerja dari rangkaian komparator sensor sharp GP2D12 adalah jika sensor mengeluarkan tegangan melebihi tegangan referensi, maka keluaran dari komparator akan berlogika rendah. Jika tegangan referensi lebih besar dari tegangan sensor maka keluaran dari komparator akan berlogika tinggi. Selain menggunakan komparator, untuk mengakases sensor jarak sharp GP2D12 dapat dengan menggunakan prinsip ADC, atau dengan kata lain mengolah sinyal analog dari pembacaan sensor sharp GP2D12 ke bentuk digital dengan bantuan pemrograman.

GP2D12 (Infrared Range Detector) adalah sensor jarak yang berbasikan infra red, sensor ini dapat mendeteksi obyek dengan jarak 8 sampai 80 cm. Output dari GP2D12 adalah berupa tegangan analog. Agar GP2D12 dapat berhubungan dengan mikrokontroller di perlukan ADC ( Analog to Digital conventer ) yang berfungsi untuk mengkonversi output dari GP2D12 yang berupa analog menjadi digital.

Grafik respon sensor GP2D12:

5. Percobaan [Kembali]

a) Prosedur

Siapkan semua bahan dan alat
Hubungkan semua bahan dan alat
Atur tegangan dan hambatan
Jalankan simulasi
Lalu mencoba menjalankan rangkaian
Amatilah Respons Frekuensi dan juga respons gelombangnya pada osiloskop

b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

Prinsip Kerja:

Pertama-tama rangkailah sebuah HPF dengan OP AMP, kapasitor, juga resistor. Hitunglah nilai Omega dengan rumus Wc = 1,414 / CR2 dan tentukan nilai Acl nya. Didapatkan nilainya 0. Dalam rangkaian responsnya sudah mendekati walau masih ada error, namun masih mendekati daerah hasil yang diperhitungkan melalui rumus. Disini digunakan frekuensi sebesar 1k sesuai dengan yang telah diperhitungkan dengan rumus. Prinsip kerja dari filter high pass atau filter lolos atas adalah dengan memanfaatkan karakteristik dasar komponen C dan R, dimana C akan mudah melewatkan sinyal AC sesuai dengan nilai reaktansi kapasitifnya dan komponen R yang lebih mudah melewatkan sinyal dengan frekuensi yang rendah.

Prinsip kerja rangkaian filter lolos atas atau high pass filter (HPF) dengan RC dapat diuraikan sebagai berikut, apabila rangkaian filter high pass ini diberikan sinyal input dengan frekuensi diatas frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal tersebut akan di lewatkan ke output rangkaian melalui komponen C. Kemudian pada saat sinyal input yang diberikan ke rangkaian filter lolos atas atau high pass filter memiliki frekuensi di bawah frekuensi cut-off (ωc) maka sinyal input tersebut akan dilemahkan dengan cara dibuang ke ground melalui komponen R.

a) Sensor Sound

Prinsip Kerja :

Ketika suara alarm terdeteksi oleh sensor suara, sesnsor akan mengeluarkan tegangan digital tinggi (sekitar 5 volt) sebagai sinyal bahwa suara telah terdeteksi. Tegangan ini kemudian masuk ke penguat berbasis op-amp (U1) yang dikonfigurasi sebagai non-inverting amplifier, di mana sinyal diperkuat sesuai rumus Vo = (Rf/Rin+1)Vin. Sehingga didapat nilai Vo = 10 Volt. Tegangan ini selanjutnya diberikan ke basis transistor NPN (Q1) melalui resistor bias. Ketika basis transistor menerima tegangan cukup (>0,7 Volt), transistor akan aktif dan mengalirkan arus dari kolektor ke emitor. Akibatnya, arus mengalir melalui kumparan relay RL3, sehingga kontak relay berpindah dan menghubungkan sumber tegangan 12 volt ke led dan motor. LED menyala sebagai indikator, sedangkan motor dapat digunakan untuk menggerakkan benda orang-orangan atau bagian sistem lainnya sebagai respons terhadap suara keras yang terdeteksi.

b) Sensor PIR

Prinsip Kerja :

Ketika Sensor PIR mendeteksi pergerakan saat burung hinggap di pohon, output sensor akan memberikan tegangan sekitar 5 volt. Tegangan ini masuk ke rangkaian voltage buffer yang menggunakan op-amp 741 untuk menstabilkan sinyal tanpa mengubah besarannya (Vo = Vi). Output dari op-amp kemudian masuk ke basis transistor NPN BC547 (Q4) melalui resistor pembatas. Ketika transistor aktif saat nilai tegangan pada transistor > 0,7 V, arus mengalir dari kolektor ke emitter dan mengaktifkan relay RL4. Kontak relay yang tertutup akan menyambungkan tegangan 12 volt ke LED blue sehingga menyala. Setelah burung terbang menjauh, sensor tidak lagi aktif, transistor mati, relay kembali terbuka, dan lampu led akan mati.

c) Sensor Jarak

Prinsip Kerja:

Ketika jarak mendeteksi burung elang yang mendekat < 5 m, maka sensor akan aktif dan menghasilkan tegangan keluaran sebesar 2,7 Volt. Sinyal kemudian masuk ke kaki non inverting detektor. Tegangan input ini akan dibandingkan dengan Vref yang diatur dengan potensiometer (67%). Saat nilai Vin > Vref maka didapatkan nilai Vo adalah +Vsat. Output dari detektor akan masuk ke basis transistor (Q2). Ketika tegangan transistor diambang batas > 0,7 Volt, maka transistor akan aktif yang menyebabkan akan ada arus yang mengalir melalui relay, kolektor, emitter menuju ground. Karena ada arus yang mengalir melalui relay maka relay akan aktif dan menarik switch dari kanan ke kiri menyebabkab lampu led red dan speker akan menyala.

Cari Blog Ini

Arina Putri Widiastuti

HPF +40 dB/dec

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini