Kontrol Perangkap Binatang Buas

KONTROL PERANGKAP BINATANG BUAS



1. Tujuan
[Kembali]
  • Menjelaskan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan aplikasi Kontrol Perangkap Binatang Buas.

  • Mensimulasikan rangkaian aplikasi Kontrol Perangkap Binatang Buas dengan proteus dengan menggunakan Sensor MPX4250 Sensor, Flex Sensor, Magnetic Reed SW Sensor, Vibration Sensor
  • Menjelaskan prinsip kerja dari aplikasi Kontrol Perangkap Binatang Buas.

2. Alat dan Bahan [Kembali]

    A. Alat

        1. Battery

        2. Power Supply



        3. DC Voltmeter

        4. Ground


    B. Bahan 

        1. Diode


        2. LED-red dan LED-yellow




        3. Logic state


        4. Motor


         Spesifikasi item :

  • Tanpa kecepatan beban 12000 ± 15% rpm
  • Tidak ada arus beban =280mA
  • Tegangan operasi 1.5 - 9 VDC
  • Mulai Torsi =250g.cm (menurut blade yang dikembangkan sendiri)
  • mulai saat ini =5A
  • Resistansi Isolasi di atas 10O antara casing dan terminal DV 100V
  • Arah Rotasi CW: Terminal [+] terhubung ke catu daya positif, terminal [-] terhubung ke nagative
  • daya, searah jarum jam dianggap oleh arah poros keluaran
  • celah poros 0,05-0,35mm 

    5. Transistor NPN


    6.  Relay
                                  

        Spesifikasi Relay:


    7. Resistor



    8. MPX 4250 (Pressure Sensor)

   

    9. Flex Sensor





    10. Vibration sensor











    11. Gerbang Logika

        Gerbang AND (AND Gate)


        Gerbang OR (OR Gate)


        Gerbang NOT (NOT Gate)



    12. Magnetik Reed Switch sensor

Spesifikasi :

  • Operating Voltage: 3.3V to 5V DC
  • Output format: Digital switching output ( 0 and 1 )
  • LEDs indicating output and power
  • PCB Size: 32mm x 14mm
  • LM393 based design
  • Easy to use with Microcontrollers or even with normal Digital/Analog IC

    13. Buzzer



    14. IC 74147

    15. IC 4511

    16. IC 74151


    17. IC 4555



    18. 7 Segment



3. Dasar Teori [Kembali]

    1. Vibration sensor


    Vibration sensor adalah perangkat yang dapat mengukur jumlah dan frekuensi getaran yang terdapat pada sebuah sistem, mesin dan beberapa perangkat tertentu. Pengukuran tersebut bisa digunakan untuk melakukan pendeteksian pada masalah lain yang terdapat pada sebuah aset dan melakukan prediksi pada kerusakan yang akan terjadi di masa mendatang.
    Vibration sensor atau sensor getaran ini akan dihubungkan pada aset atau kita sebut saja sebuah benda. Benda ini nantinya akan dilakukan pemantauan secara nirkabel. Setelah itu benda akan dilakukan pemantuan dengan berbagai macam metode pengujian, tergantung pada jenis sensor yang digunakan.

    2. Gerbang Logika

Gerbang AND (AND Gate)



Gerbang OR (OR Gate)



Gerbang NOT (NOT Gate)

Gerbang AND memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang AND akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua masukan (Input) bernilai Logika 1 dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika salah satu dari masukan (Input) bernilai Logika 0. Simbol yang menandakan Operasi Gerbang Logika AND adalah tanda titik (“.”) atau tidak memakai tanda sama sekali. Contohnya : Z = X.Y atau Z = XY.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang AND (AND Gate)

Gerbang OR memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang OR akan menghasilkan Keluaran (Output) 1 jika salah satu dari Masukan (Input) bernilai Logika 1 dan jika ingin menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0, maka semua Masukan (Input) harus bernilai Logika 0.
Simbol yang menandakan Operasi Logika OR adalah tanda Plus (“+”). Contohnya : Z = X + Y.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang OR (OR Gate)

Gerbang NOT hanya memerlukan sebuah Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang NOT disebut juga dengan Inverter (Pembalik) karena menghasilkan Keluaran (Output) yang berlawanan (kebalikan) dengan Masukan atau Inputnya. Berarti jika kita ingin mendapatkan Keluaran (Output) dengan nilai Logika 0 maka Input atau Masukannya harus bernilai Logika 1. Gerbang NOT biasanya dilambangkan dengan simbol minus (“-“) di atas Variabel Inputnya.

    3. Magnetik Reed Switch sensor

    Saklar buluh adalah sakelar listrik yang dioperasikan oleh medan magnet terapan. Dalam bentuk paling sederhana dan paling umum, itu terdiri dari sepasang logam fleksibel feromagnetik buluh kontak dalam amplop kaca tertutup rapat . Kontak biasanya terbuka, menutup ketika ada medan magnet, atau mereka biasanya tertutup dan terbuka ketika medan magnet diterapkan. Saklar dapat digerakkan oleh koil elektromagnetik , membuat relai buluh , atau dengan membawa magnet permanen di dekat saklar. Ketika medan magnet dilepaskan, buluh di saklar buluh kembali ke posisi semula.
    Buluh adalah bagian logam di dalam amplop saklar buluh yang relatif tipis dan lebar untuk membuatnya fleksibel. Ini agak menyerupai bagian dari beberapa tanaman buluh . Istilah "buluh" juga dapat mencakup kabel eksternal dan juga bagian internal.

     4. MPX 4250



 Sensor Manifold Absolute Pressure (MAP) seri Motorola MPX4250 untuk kontrol mesin turboboost dirancang untuk merasakan tekanan udara absolut di dalam intakemanifold. Pengukuran ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk setiap silinder. Sensor seri MPX4250 mengintegrasikan on-chip, sirkuit op amp bipolar dan jaringan resistor film tipis untuk memberikan sinyal output analog tingkat tinggi dan kompensasi suhu. Faktor bentuk yang kecil dan keandalan integrasi on-chip membuat sensor MAP Motorola menjadi pilihan yang logis dan ekonomis bagi perancang sistem otomotif.  




    5. Flex sensor

    Flex senor adalah jenis sensor yang mengukur jumlah pembengkokan atau pembelotan. Sebenarnya dibuat dengan permukaan karbon pada strip plastik ketika strip ini ditekuk atau dibelokkan maka resistansi sensor flex ini berubah sehingga disebut juga sensor tikungan. Karena hambatan perubahannya berbanding lurus dengan jumlah tikungan sehingga dapat juga digunakan sebagai goniometer. Ada dua jenis sensor flex yang saat ini digunakan di industri sesuai dengan ukurannya yang pertama adalah sensor flex 2.2 inci dan yang kedua adalah sensor flex 4.5 inci. Resistansi dan ukuran keduanya berbeda tetapi prinsip kerjanya sama. Jadi ukuran yang sesuai dipilih sesuai kebutuhan. Di sini kita akan membahas sensor fleksibel 2,2 inci. Jenis sensor flex ini telah digunakan dalam berbagai aplikasi seperti dalam sistem keamanan, rehabilitasi, antarmuka komputer, antarmuka musik, kontrol motor servo, kontrol intensitas atau di mana pengguna ingin mengubah resistansi selama pembengkokan.





    6. IC 74147

    Encoder 10 line (desimal) ke BCD 74147 adalah sebuah chip IC yang berfungsi untuk mengokdekan 10 line jalur input (desimal) menjadi data dalam bentuk BCD (Binary Coded decimal). IC encoder 74147 merupakan encoder data desimal menjadi data BCD dengan input aktif LOW dan output 4 bit BCD aktif LOW. Encoder desimal ke BCD ini sering kita perlukan pada saat perancangan suatu perangkat digital dan kita mengalami kekurangan port atau jalut untuk input saklarnya. IC encoder 74147 merupakan IC dalam keluarga TTL yang bekerja dengan tegangan sumber + 5 volt DC. Konfigurasi pin dan tabel kebenaran dari encoder TTL 10 line (desimal) ke BCD IC 74147 dapat dilihat pada gambar berikut.




    7. IC 4511

    Dekoder 4511 adalah dekoder BCD ke penampil tujuh segmen katoda bersama yang dapat memberikan bentuk tampilan pada peraga tujuh segmen sesuai dengan data BCD 4-bit pada terminal data masukan. Bentuk tampilan yang dapat dihasilkan dari dekoder BCD ke tujuh segmen 4511 ditunjukan pada gambar berikut: 





        Gambar Bentuk Tampilan Peraga Tujuh Segmen Dengan Dekoder 4511 :




    8. IC 74151

    Multiplexer adalah IC digital yang berfungsi untuk memilih input. IC Multiplexer mempunyai banyak input (mullti input) dan hanya mempunyai 1 output. Salah satu contoh penerapan multiplexer dalam peralatan sehari-hari adalah pemilih channel pada TV.

    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.






    9. IC 4555

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.



    10. 7 Segment



Seven Segment Display (7 Segment Display) dalam bahasa Indonesia disebut dengan Layar Tujuh Segmen adalah komponen Elektronika yang dapat menampilkan angka desimal melalui kombinasi-kombinasi segmennya. Seven Segment Display pada umumnya dipakai pada Jam Digital, Kalkulator, Penghitung atau Counter Digital, Multimeter Digital dan juga Panel Display Digital seperti pada Microwave Oven ataupun Pengatur Suhu Digital 

Tabel Pengaktifan Seven Segment Display

ANGKAhgfedcba
000111111
100000110
201011011
301001111
401100110
501101101
601111101
700000111
801111111
901101111

Catatan :

1 = ON (High)

0 = OFF (Low)

    11. Baterai

    Baterai adalah sebuah alat yang merubah energi kimia yang terkandung dalam bahan aktifnya secara langsung menjadi energi listrik dengan cara reaksi elektrokimia. Banyak jenis baterai yang ada dipasaran, baik yang tidak dapat diisi ulang (primer) maupun yang dapat diisi ulang (sekunder), dengan berbagai jenis merek seperti ABC, Eveready, Panasonic, Sony, dsb. Baterai primer yang penting adalah baterai kering seng-karbon dan baterai alkaline. Baterai sekunder yang banyak beredar dipasaran antara lain baterai asam timbal (aki), baterai Nikel-Cadmium (NiCad), baterai Lithium-ion, dsb. Secara umum sebuah sel baterai dikemas dalam berbagai jenis kemasan, mis.: AA, AAA, C, D, coin, dsb., disesuaikan dengan dimana baterai tersebut digunakan.



    Kurva pemakaian (discharge) untuk sel menggunakan beberapa kimia sel ketika dipakai pada laju 0,2 C. Ingat bahwa setiap kimia sel memiliki tegangan nominal karakteristiknya dan kurva pemakaiannya sendiri. Beberapa kimia seperti ion lithium memiliki kurva pemakaian yang agak datar sedangkan lainnya seperti asam timbal memiliki kemiringan yang jelas.


    12. Power Supply

    Power supply merupakan perangkat keras (hardware) yang  dimana fungsi power supply ini adalah sebagai pengatur daya dan pengalir listrik atau tegangan yang dibutuhkan oleh perangkat hardware.


    13. Voltmeter DC

    Voltmeter merupakan suatu alat yang dimanfaatkan untuk mengukur tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Umumnya bentuk penyusunan pararel berdasarkan pada tempat komponen listrik hendak diukur. Dimana dalam setiap komponen ditemukan tiga buah lempengan tembaga di dalamnya. Lempengan tersebut dipasangkan diatas Bakelit yang telah dirangkai dan menyatu dalam tabung plastik atau kaca. Pada lempengan bagian luar dinamakan anode, sementara itu lempengan tengah disebut katode.

Masing-masing ukuran tabung tersebut kurang lebih 15 cm x 10 cm. Dari segi desain pun voltmeter tidak jauh berbeda terhadap desain amperemeter.Sama halnya dengan hambatan memiliki bentuk sama yakni multiplier, seri, dan galvanometer. Faktanya, kinerja yang dihasilkan dari alat tersebut lebih baik, serta senantiasa meningkat ketika sudah ditambahkan multiplier.Tujuan penambahan multiplier didalam alat dimaksudkan untuk kinerja dan kemampuannya menjadi berkali-kali lebih besar. Sementara dapat menciptakan suatu gaya magnet ketika medan magnet dan kuat arus listrik saling berinteraksi. Gaya magnet tersebut disinyalir untuk menggerakkan jarum. Dari sini kapasitas arus pada jarum berdasarkan aliran arus listrik.

Bagian-bagian voltmeter :

    • Batas ukur maksimum dan minimum,
    • Set-up untuk mengatur fungsi,
    • Jarum penunjuk,
    • Terminal kutub positif dan kutub negatif.
    • Skala tinggi dan Rendah dari tegangan listrik terukur.
    14. Ground

    Grounding atau Pentanahan adalah sistem pentanahan yang terpasang pada suatu instalasi listrik yang bekerja untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus dari sambaran petir ke bumi. Cara pemasangan grounding ini dapat menggunakan sebuah elektroda khusus untuk pembumian yang ditanam di bawah tanah.



    15. Diode

    Diode adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi panjar mundur). Diode dapat disamakan sebagai fungsi katup di dalam bidang elektronika.

Pengertian dioda (diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

Dalam ilmu fisika dioda digunakan untuk penyeimbang arah rangkaian elektronika. Elektronika memiliki dua terminal yaitu anoda berarti positif dan katoda berarti negatif. Prinsip kerja dari anode berdasarkan teknologi pertemuan positif dan negative semikonduktor. Sehingga anode dapat menghantarkan arus litrik dari anoda menuju katoda, tetapi tika sebaliknya katoda ke anoda.

    16. 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.

    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).

    17. Logic State

    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

    Gerbang logika atau gerbang logik adalah suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Gerbang logika terutama diimplementasikan secara elektronis menggunakan diode atau transistor, akan tetapi dapat pula dibangun menggunakan susunan komponen-komponen yang memanfaatkan sifat-sifat elektromagnetik (relay), cairan, optik dan bahkan mekanik."


        Transistor NPN


     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.

        Pemberian bias 

        Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias, yaitu: 

 1. Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 58. Karakteristik Output.

 



2.Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 60.

 

    18. 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.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

    1. Electromagnet (Coil)
    2. Armature
    3. Switch Contact Point (Saklar)
    4. Spring

Relay merupakan salah satu jenis dari Saklar, maka istilah Pole dan Throw yang dipakai dalam Saklar juga berlaku pada Relay. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai Istilah Pole and Throw :

    • Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay
    • Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact)

4. Prosedur Percobaan [Kembali]

    Langkah-langkah percobaan :

1) Buka softwer proteus

2) Siapkan komponen-komponen yang akan digunakan

3) Rangkai komponen tersebut seperti gambar dibawah pada softwear proteus

4) Hubungkan tiap komponen dan atur nilai masing-masing komponen sesuai kebutuhan

5) Jalankan rangkaian


5. Rangkaian Simulasi [Kembali]



Pada prinsip kerja  aplikasi alat perangkap binatang, dirangkai 4 sensor yaitu MPX 4250, Flex sensor, magnetic reed switch, dan vibration sensor. 

Pada MPX 4250 diumpankan output dengan op amp detektor, sehingga diperoleh output batas tekanan P >= 176.7 kPa, maka NPN transistor aktif bekerja, sehingga tegangan dapat mengalir dari kaki kolektor ke emitor mengaktifkan relay, sehingga perangkap besi aktif menangkap hewan, dan perangkap naik tergulung oleh katrol ke atas pohon, hingga katrol flex aktif tergulung.

Pada sensor flex, saat flex mencapak lekukan katrol, maka felx aktif mengaktifkan motor sebagai stop katrol pencapai puncak atas terangkatnya perangkap besi.
Pada sensor magnetic reed switch, perangkap besi terdeteksi oleh sensor magnet, maka output sensor diumpankan ke input encoder mengaktifkan IC encoder, lalu diumpankan ke decoder, sehingga output decoder diperoleh ketentuan tabel kebenaran BCD decoder to 7segment aktif menyatakan angka 1 sebagai tanda bahwa hewan tertangkap, lalu fogging gas aktif untuk melemahkan hewan dalam perangkap.

Pada sensor magnet dan vibration sensor aktif bersamaan dimana sensor vibration aktif jika hewan dalam perangkap masih mengamuk, maka saat magnetic sensor dan vibration sensor aktif, kedua output sensor diumpankan ke mux, lalu mux memperoleh output 1 keluaran yang diumpankan ke demux yang mengkonversi input dengan salah satu outputnya, sehingga akan mengaktifkan NPN transistor, maka tegangan Vce akan aktif mengaktifkan relay yang berfungsi sebagai pengaktifan motor untuk memberikan suntikan bius untuk melemahkan hewan dalam perangkap agar tidak mengamuk.

6. Video [Kembali]

    Video merangkai rangkaian : 


    Video Penjelasan : 





7. Link Download [Kembali]

HTML [Download]

Rangkaian [Download]

Video Rangkaian [Download]

Library Vibration Sensor [Download]

Library Magnetic Reed Switch [Download]

Library Flex Sensor [Download]

Library Sound Sensor [Download]

Datasheet MPX 4250 [Download]

Datasheet Flex Sensor [Download]

Datasheet Sound Sensor [Download]

Datasheet Vibration Sensor [Download]

Datasheet Magnetic Reed Switch Sensor [Download]

Datasheet IC 74147  [Download]

Datasheet IC 4511 [Download]

Datasheet IC 74151 [Download]

Datasheet IC 4555 [Download]

Datasheet 7Segment [Download]

Datasheet NPN Transistor [Download]

Datasheet Dioda [Download]

Datasheet Resistor [Download]

Datasheet Motor DC [Download]




 

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Modul 4

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percob...