ELECTRICAL ENGINEERING: Aplikasi Tong Sampah Modern

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.

Baterai bertujuan untuk memberikan tenaga listrik ke rangkaian agar rangkaian dapat hidup dengan baik.

b. Bahan

1. Relay

Spesifikasi :
- Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC
- Trigger Current (Nominal current) : 70mA
- Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC
- Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC
- Compact 5-pin configuration with plastic moulding
- Operating time: 10msec Release time: 5msec
- Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)
Konfigurasi Pin
- Coil End 1 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
- Coil End 2 : Used to trigger(On/Off) the Relay, Normally one end is connected to 5V and the other end to ground.
- Common (COM) : Common is connected to one End of the Load that is to be controlled.
- Normally Close (NC) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NC the load remains connected before trigger.
- Normally Open (NO) : The other end of the load is either connected to NO or NC. If connected to NO the load remains disconnected before trigger.

2. Transistor FET 2N3819

Spesifikasi :

- Package Type: TO-92

- Transistor Type: N Channel

- Max Voltage Applied From Drain to Source: 25V

- Max Drain to Gate Voltage Should Be: 25V

- Max Reverse Gate to Source Voltage is: 25V

- Max Continues Gate Current is: 10mA

- Minimum to Maximum Gate to Source Cuttoff Voltage : 8.0

- Max Power Dissipation is: 360mW

- Max Storage & Operating temperature Should Be: -65 to +150 Centigrade

- Low Noise & High Gain

3.Touch Sensor

Spesifikasi: - Konsumsi daya sangat sedikit - Tegangan: 2-5.5V DC (optimal 3v) - Dapat menggantikan fungsi tombol saklar - Dilengkapi 4 buah lubang baut M2 - Ukuran: 24x24x7.2mm - Output high VOH: 0.8VCC (typical) - Output low VOL: 0.3VCC (max)

4. Resistor

Spesifikasi :
- Resistance (Ohms) : 220 V
- Power (Watts) : 0,25 W, ¼ W
- Tolerance : ± 5%
- Packaging : Bulk
- Composition : Carbon Film
- Temperature Coefficient : 350ppm/°C
- Lead Free Status : Lead Free

- RoHS Status : RoHs Complient

5. Motor

Komponen Motot Listrik :
Stator Coil
Rotor Coil
Main Shaft
Brush
Bearing
Drive pulley
Motor Housing

6.  LED
Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah menurut warna yang dihasilkan:
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

7. Dioda

       Dioda (diode) yaitu komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan punya fungsi buat menghantarkan arus listrik ke satu arah, tapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

8.DC Voltmeter

untuk mengukur voltmeter

9.  Logic state  [lebih lengkap]

Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

10. Relay  [lebih lengkap]

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).

11. Sensor suara FC-04
Spesifikasi:
Sensitivitas bisa diatur (stel potensiometer warna biru)
Tegangan kerja 3.3V-5V
Output bentuk digital (0 dan 1, tinggi dan rendah)
Dengan lobang baut utk instalasi
Ukuran papan PCB 3.4cm x 1.6cm
Interface:
1. VCC: tegangan input 3.3V-5V
2. GND: ground
3. DO : digital output (0 dan 1)

12.  PIR Sensor

Spesifikasi :
- Deteksi sudut 120 derajat.
- Kisaran deteksi 7m.
- Ukuran: 32x24mm
- Output sinyal switch TTL output sinyal tinggi (3.3 V), output sinyal rendah (0.4 V).
- Waktu pemicu dapat disesuaikan 0,3 detik hingga 10 menit.
- Umum digunakan dalam perangkat anti-pencurian dan peralatan lainnya.
- Modul telah dipaksa untuk mengatur bekerja memicu dapat digunakan kembali
- Tegangan kerja 4,5 untuk 20V

13. Op-Amp
Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp).
Spesifikasi :
- large input voltage range
- no latch-up
- high gain
- short-circuit protection
- no frequency compensation required
- same pin configuration as UA709
Konfigurasi Pin :
- Pin 1 : Offset null 1
- Pin 2 : Inverting input
- Pin 3 : Non inverting input
- Pin 4 : Vcc (-)
- Pin 5 : Offset null 2
- Pin 6 : Output
- Pin 7 : Vcc (+)
- Pin 8 : N.C

14. Sensor GP2D120

Berfungsi untuk sensor pendeteksi jarak menggunakan prinsip infrared

• Analog output
• Effective range: 4 to 30 cm
• Typical response time: 39 ms
• Typical start up delay: 44 ms
• Average Current Consumption: 33 mA

3. Dasar Teori [kembali]

BATERAI
simbol baterai

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya me

njadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).
       Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.
       Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.
   Jika pada suhu operasional lebih rendah, umur baterai lebih lama, namun ada efek negatif berkaitan dengan kapasitas baterai. Pada suhu yang lebih rendah, kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia yang terjadi pada baterai bergerak lebih aktif/cepat, sehingga kapasitas baterai cenderung lebih tinggi.
   Terkadang, pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai justru dapat lebih besar dari angka nominalnya, meskipun pada suhu tinggi, elemen baterai terlalu aktif, juga berakibat buruk pada kesehatan baterai.

- 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.

Grafik

- TRANSISTOR FET 2N3819

   Transistor FET (Field Effect Transistor), dalam hal ini JFET (Junction Field Effect Transistor) adalah transistor yang bekerja dengan memanfaatkan efek kejadian dalam medan listrik.
   Transistor FET mempunyai tiga elektroda, yaitu : Gate (G) atau pintu, Drain (D) atau cerat, dan Source (S) atau sumber. Ada dua jenis FET, yaitu type-N (kanal N) dan type-P (kanal P).
   Jika pada transistor bi-polar (Junction Transistor) jalan masukannya yaitu basis diberi tegangan muka maju terhadap emitor, maka pada JFET jalan masukannya (gate) diberi tegangan muka terbalik terhadap source.

   Medan listrik yang terjangkit di sekitar jalur-jalur silikon (jalur P atau jalur N) adalah karena pemberian tegangan muka terbalik di antara G dan S (VGS). Medan listrik akan semakin besar apabila tegangan terbalik di antara G – S (VGS) semakin besar, namun ini justeru berefek semakin mengecilnya arus yang mengalir pada D atau S (IDS).
   Apabila VGS dikecilkan, maka IDS akan bertambah besar. Jadi, perubahan-perubahan tegangan terbalik yang terjadi di antara G – S akan mempengaruhi perubahan-perubahan arus IDS. Dengan cara sedemikianlah transistor FET dimanfaatkan, baik sebagai penguat ataupun yang lainnya.

   Grafik Karakteristik Drain :
(a) Rangkaian bias untuk menggambar karakteristik JFET
(b) Karakteristik arus Drain terhadap tegangan V_DS.
   Tabel :

   Rumus Resistansi Input Transistor JFET:



- PIR SENSOR
     Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar.
Sensor PIR sendiri memiliki dua slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus
-PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor
-PIR ini terdapat bagianbagian yang mempunyai perannya masingmasing,
yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.

       Pancaran infra merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu Untuk manusia sendiri memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR. (Secara umum sensor PIR memang dirancang untuk mendeteksi manusia)
dimana sensor ini  membutuhkan tegangan masukan sebesar 5 Vdc
The PIR sensor sendiri memiliki dua slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus
PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor
PIR ini terdapat bagianbagian yang mempunyai perannya masingmasing,
yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
Seperti terlihat pada gambar 2 dibawahini.
sensor PIR pada saat berlogika 1 dan 0. Pengujian ini juga diperlukan untuk mengetahui
nilai tegangan output sensor passive infrared (PIR) ketika mendeteksi gerakan manusia dan tidak mendeteksi gerakan manusia.
Cara melakukan pengujian ini adalah sensor harus mendapat tegangan input sebesar 5 Vdc

Gambar 2

    Grafik


Rumus mencari kecepatan deteksi sensor,

V = S / t

Tabel keluaran sensor PIR

- TOUCH SENSOR
       Sensor sentuh merupakan sebuah saklar yang cara penggunaanya dengan cara disentuh menggunakan jari. Ketika sensor ini disentuh maka sensor akan bernilai HIGH, karena tubuh manusia terdapat aliran listrik sehingga sensor ini dapat bekerja. Sensor ini dapat kita gunakan untuk menyalakan lampu, motor, membuka pintu dan masih banyak lainnya.
(TTP223B)

       Dalam keadaan IDLE output yang dihasilkan adalah LOW (konsumsi daya sangat kecil) sedangkan saat ada jari yang menyentuh modul ini output yang dihasilkan adalah HIGH. Jika tidak ada aktifitas lebih dari 12 detik maka modul otomatis akan kembali ke mode IDLE (hemat daya).

       Modul dapat dipasang di belakang permukaan plastik, kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu, jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.
Ketika jari menyentuh bagian sensor, modul menghasilkan sinyal high.
a. Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V): 8mA b. Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V): 4mA c. Waktu respon (low power mode): max 220ms d. Waktu respon (touch mode): max 60ms Cara kerja: 1. Dalam keadaan normal, modul menghasilkan sinyal low (hemat daya).
4. Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan
3. Jika tidak disentuh lagi selama 12 detik kembali ke mode hemat energi. Kelebihan: - Konsumsi daya yang rendah - Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC
- Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional

Rumus Tegangan sentuh maksimal
𝐸𝑆 = 𝐼𝑘( 𝑅𝑘 + 1.5 𝜌𝑠)
Ket:   𝐼𝑘 = Arus fibrilasi
          𝑅𝑘 = Nilai tahanan pada badan manusia
          𝜌𝑠 = Tahanan Jenis tanah

- RESISTOR

           Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Namun tidak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang memiliki resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat. Contoh lain penggunaan kawat nikrom dapat dilihat pada elemen pemanas setrika. Jika elemen pemanas tersebut dibuka, maka terdapat seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan kawat nikrom
           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

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)

Resistor di pasaran

- MOTOR

    Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu

- LED
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah 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.

Tabel. Warna dan Material LED
Warna
Panjanggelombang [nm]
Material semikonduktor
Infrared
λ > 760
Gallium arsenide (GaAs)Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)
Red
610 < λ < 760
Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
Orange
590 < λ < 610
Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
Yellow
570 < λ < 590
Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
Green
500 < λ < 570
Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN)Gallium(III) phosphide (GaP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Aluminium gallium phosphide (AlGaP)
Blue
450 < λ < 500
Zinc selenide (ZnSe)Indium gallium nitride (InGaN)
Violet
400 < λ < 450
Indium gallium nitride (InGaN)
Purple
multiple types
Dual blue/red LEDs,
blue with red phosphor,
or white with purple plastic
Ultraviolet
λ < 400
Diamond (235 nm) Boron nitride (215 nm) Aluminium nitride (AlN) (210 nm) Aluminium gallium nitride (AlGaN)Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) – (down to 210 nm)
Pink
multiple types
Blue with one or two phosphor layers:
yellow with red, orange or pink phosphor added afterwards,
or white with pink pigment or dye.
White
Broad spectrum
Blue/UV diode with yellow phosphor

- SOUND SENSOR (FC 04)
       Berfungsi untuk mendeteksi suara dan juga dapat mengubah sinyal suara menjadi sinyal elektrik sehingga dapat diproses untuk penggunaan selanjutnya
   Modul Sensor Suara FC-04 yang dapat mendeteksi intensitas suara sekeliling, mengidentifikasi keberadaan atau ketidakberadaan suara (berdasarkan prinsip getaran suara).



Catatan:
1. Modul sensor suara sensitif terhadap intensitas suara sekitar lingkungan.
2. Ketika intensitas suara lebih kecil dari nilai yang ditentukan, DO menghasilkan nilai tinggi. Ketika intensitas suara luar lebih besar dari nilai yang ditentukan, DO menghasilkan nilai rendah.
3. Port DO dapat dihubungkan secara langsung dengan microcontroller untuk mendeteksi nilai tinggi dan rendah, sehingga dapat mendeteksi suara sekitar.
4. Digital output DO pada modul dapat difungsikan langsung sebagai saklar yang diaktifasi oleh suara (voice-activated switch)

Tabel Jenis bunyi dan Kekerasan Bunyi

IC OP AMP

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.

Inverting Amplifier

NonInverting

Komparator

Adder

Rangkaian Dasar OpAmp

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:
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)

Grafik input dan output op amp

Sensor GP2D120

GP2D120 adalah sensor jarak analog yang menggunakan infrared untuk mendeteksi jarak antara 4 cm sampai 30 cm. GP2D120 mengeluarkan output voltase non-linear dalam hubungannya dengan jarak objek dari sensor dan menggunakan interface analog to digital converter (ADC).
Untuk itu, perlu dilakukan linierisasi, agar tegangan output sensor berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.
Merujuk pada datasheet GP2D120, disebutkan persamaan interpolasi V = 1 / ( R + 0.42 ), dimana V adalah tegangan output sensor dan R adalah jarak hasil pengukuran.

4. Prinsip Rangkaian [kembali]

Ketika sensor aktif maka akan berlogika 1 sehingga mengeluarkan tegangan menuju transistor sehingga tegangan kaki gate terhadap sourcre yang awalnya bernilai negatif menjadi positif. Kemudian tegangan dan arus akan di bagi menuju kaki drain dan source. Kaki drain akan mengaliri arus menuju relay serta ada arus yang mengalir dari power supply menuju resistor kemudian ke relay sehingga switch relay akan berpindah kekiri dan menghidupkan motor.

5. Gambar Rangkaian

[kembali]

ELECTRICAL ENGINEERING

Aplikasi Tong Sampah Modern

1. Tujuan