No 3

UAS

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

1. Pendahuluan [Kembali]

Perkembangan teknologi dalam bidang kesehatan telah memberikan banyak solusi praktis, terutama dalam perawatan bayi baru lahir. Salah satu alat medis penting yang sangat berperan dalam menjaga kestabilan kondisi bayi, khususnya bayi prematur, adalah inkubator bayi. Inkubator berfungsi untuk menjaga suhu tubuh bayi agar tetap stabil sesuai kebutuhan fisiologisnya. Kestabilan suhu ini sangat krusial karena bayi belum mampu mengatur suhu tubuhnya sendiri secara optimal.

Namun demikian, penggunaan inkubator konvensional yang masih dikontrol secara manual memiliki keterbatasan dalam hal respon terhadap perubahan suhu dan konsumsi energi yang kurang efisien. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu sistem kontrol otomatis yang dapat mengatur suhu secara real-time dan presisi.

Sebagai mahasiswa teknik yang mempelajari mata kuliah Elektronika, penting untuk menguasai penerapan teori elektronika dasar dalam merancang sistem nyata. Dalam proyek ini, dilakukan perancangan dan simulasi sistem inkubator bayi otomatis berbasis sensor suhu dan sensor gerak (PIR) dengan menggunakan komponen-komponen elektronika seperti Op-Amp, transistor, relay, dan sensor NTC. Sistem ini memanfaatkan prinsip penguatan (amplifikasi), pembandingan tegangan (komparator), serta saklar elektronik, yang semuanya merupakan bagian dari materi pokok dalam mata kuliah Elektronika.

Dengan proyek ini, diharapkan mahasiswa tidak hanya memahami teori secara konseptual, tetapi juga mampu mengimplementasikannya dalam bentuk sistem praktis yang bermanfaat, khususnya dalam bidang kesehatan.

2. Tujuan [Kembali]

1. Mendesain sistem inkubator bayi otomatis berbasis sensor suhu dan sensor gerak (PIR).

2. Mengontrol pemanas atau kipas secara otomatis menggunakan komparator dan op-amp.

3. Menerapkan prinsip dasar penguatan sinyal (amplifier), dan perbandingan tegangan (komparator) dalam rangkaian kontrol suhu.

4. Meningkatkan keselamatan dan kenyamanan bayi melalui sistem monitoring suhu otomatis.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. ALAT

Instrument

1) DC Voltmeter

DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

Generator Daya

1) Baterai

Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya atau.

Spesifikasi dan Pinout Baterai

Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
Output voltage: dc 1~35v
Max. Input current: dc 14a
Charging current: 0.1~10a
Discharging current: 0.1~1.0a
Balance current: 1.5a/cell max
Max. Discharging power: 15w
Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
Ukuran: 126x115x49mm
Berat: 460gr

2) Power Suply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi :

Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%

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).
Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

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%.

Spesifikasi

2) Dioda

Spesifikasi

Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

3) Transistor

Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.

Spesifikasi :

Bi-Polar Transistor
DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
Continuous Collector current (IC) is 100mA
Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
Base Current(IB) is 5mA maximum

4) 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:

Komponen Input

1) Switch atau Button

Switch adalah suatu komponen jaringan komputer yang berfungsi untuk menghubungkan beberapa perangkat untuk meneruskan data ke perangkat yang dituju.

Pinout

Spesifikasi:

2) Sensor Kelembaban HIH-5030

Sensor yang dapat mengukur dua parameter lingkungan sekaligus, yakni suhu dan kelembaban udara (humidity). Dalam sensor ini terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negative Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu, sebuah sensor kelembaban tipe resisitif dan sebuah mikrokontroller 8-bit yang mengolah kedua sensor tersebut dan mengirim hasilnya ke pin output dengan format single-wire bi-directional (kabel tunggal dua arah).

Spesifikasi :

Output analog
Sensor kelembaban relatif
Akurasi kelembaban: ± 3% rh.
Pasokan 2,7 vdc sampai 5,5 vdc.
Smd.tertutup, dengan / tanpa filter hidrofobik

Pinout

Grafik Respons Sensor

3) Sensor LM35

Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92 seperti terlihat pada gambar dibawah.

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.

Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah :

Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2.
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

Sensor suhu IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/°C. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC.

Tegangan output sensor suhu IC LM35 dapat diformulasikan sebagai berikut :

Vout LM35 = Temperature º x 10 mV

Sensor suhu IC LM 35 terdapat dalam beberapa varian sebagai berikut :

LM35, LM35A memiliki range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC.
LM35C, LM35CA memiliki range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
LM35D memiliki range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC. LM35

Kelebihan dari sensor suhu IC LM35 antara lain :

Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
Rangkaian menjadi sederhana
Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

Berikut grafik kinerja sensor LM35

Untuk lebih lengkap nya dapat dilihat pada datasheet yang ada di link download

Datasheet LM35

4) Sensor PIR

Sensor PIR merupakan sensor yang dapat mendeteksi pergerakan, dalam hal ini sensor PIR banyak digunakan untuk mengetahui apakah ada pergerakan manusia dalam daerah yang mampu dijangkau oleh sensor PIR. Sensor ini memiliki ukuran yang kecil, murah, hanya membutuhkan daya yang kecil, dan mudah untuk digunakan. Oleh sebab itu, sensor ini banyak digunakan pada skala rumah maupun bisnis. Sensor PIR ini sendiri merupakan kependekan dari “Passive InfraRed” sensor.

Pada umumnya sensor PIR dibuat dengan sebuah sensor pyroelectric sensor (seperti yang terlihat pada gambar disamping) yang dapat mendeteksi tingkat radiasi infrared. Segala sesuatu mengeluarkan radiasi dalam jumlah sedikit, tapi semakin panas benda/mahluk tersebut maka tingkat radiasi yang dikeluarkan akan semakin besar. Sensor ini dibagi menjadi dua bagian agar dapat mendeteksi pergerakan bukan rata-rata dari tingkat infrared. Dua bagian ini terhubung satu sama lain sehingga jika keduanya mendeteksi tingkat infrared yang sama maka kondisinya akan LOW namun jika kedua bagian ini mendeteksi tingkat infrared yang berbeda (terdapat pergerakan) maka akan memiliki output HIGH dan LOW secara bergantian.

Inilah mengapa sensor PIR dapat mendeteksi pergerakan manusia yang masuk pada jangkauan sensor PIR, hal ini disebabkan manusia memiliki panas tubuh sehingga mengeluarkan radiasi infrared seperti yang ditunjukkan pada gambar disamping.

Gambar berikut menunjukkan bagian-bagian dari sensor PIR yang perlu untuk diketahui

Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *
Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
Output Digital : Output digital sensor
Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
BISS0001 : IC Sensor PIR
Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

(*) Catatan: Pin nomor 1 dan 2 digunakan untuk melakukan kalibrasi sensor PIR dengan mengatur posisi potentiometer pada posisi label MIN atau MAX.

Sensor PIR sangat cocok digunakan pada projek-projek yang membutuhkan deteksi kapan seseorang memasuki atau meninggalkan are tertentu. Hal ini karena sensor PIR membutuhkan daya yang rendah, murah, memiliki jangkauan yang luas, dan mudah digunakan dengan berbagai sistem kontrol.

Catatan: Sensor PIR tidak dapat digunakan untuk mengetahui berapa orang yang berada pada jangkauan sensor atau seberapa dekat objek dengan sensor dan sensor PIR juga dapat dipengaruhi oleh binatang peliharaan.

Setiap sensor PIR memiliki spesifikasi dan kriteria yang berbeda-beda namun hampir kebanyakan dari sensor PIR memiliki spesifikasi yang mirip (Direkomendasikan untuk mengacu pada datasheet). Berikut spesifikasi sensor PIR pada umumnya.

Bentuk : Persegi
Output : Pulsa digital HIGH (3V) ketika mendeteksi pergerakan dan LOW ketika tidak ada pergerakan.
Rentang Sensitivitas : Sampai dengan 6 meter sebagaimana gambar berikut
Power Supply : 5V-12V (direkomendasikan 5VDC).

Berikut grafik kinerja sensor PIR

Berikut datasheet kinerja PIR

Untuk lebih detail bisa dilihat pada datasheet di link download dibawah

5) Logicstate

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.

Pinout

6) Sensor MQ-2

Sensor MQ 2 merupakan sensor yang bisa mendeteksi LPG, butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen, smoke.

Tegangan kerja (Vcc) : 5V

Lingkungan kerja :

– suhu : 20℃±2℃

– Kelembaban udara: 65%±5%

Range konsentrasi gas yang dapat diukur：

– LPG dan propana : 200ppm-5000ppm

– butana : 300ppm-5000ppm

– metana : 5000ppm-20000ppm

– Hidrogen : 300ppm-5000ppm

– Alkohol : 100ppm-2000ppm

Grafik Respon Sensor MQ-2

7) Sensor Load cell

Load Cell adalah alat electromekanik yang biasa disebut Transducer, yaitu gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja, kemudian merubah gaya mekanik menjadi sinyal listrik.

Simbol load cell di proteus:

Respon sensor:

Komponen Output

1) LED

Pinout

Tegangan LED 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.

2) Relay

Spesifikasi

Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.

Konfigurasi pin Relay dihubungkan ke 5V
GND dihubungkan ke GND
IN1/Data dihubungkan ke pin 2

Pinout

3) Motor

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

Spesifikasi

Pinout

Grafik Respons:

4) Ground

Sistem ground yang merupakan sebuah titik referensi tegangan yang memiliki nilai “nol”. Titik “nol” pada listrik AC & DC Untuk rangkaian DC, ground merupakan jalur kabel listrik yang berhubungan dengan kutub negatif (-) dari baterai/accu. Atau dengan kata lain ground ini digunakan untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian

4. Dasar Teori [Kembali]

1. Sensor Suhu (NTC / Termistor)

Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan resistansi terhadap suhu. Saat suhu naik, resistansi NTC akan menurun dan tegangan keluarannya berubah. Sensor ini digunakan sebagai input utama untuk mendeteksi suhu lingkungan inkubator.

2. Sensor PIR (Passive Infrared)

Sensor PIR mendeteksi keberadaan makhluk hidup berdasarkan radiasi infra merah yang dipancarkan tubuh. Digunakan untuk memastikan keberadaan bayi dalam inkubator.

3. Op-Amp (Operational Amplifier)

Dalam rangkaian ini, op-amp digunakan sebagai non-inverting amplifier untuk memperkuat sinyal dari sensor suhu dan sebagai komparator untuk membandingkan tegangan referensi dengan sinyal suhu.

4. Komparator

Komparator membandingkan dua tegangan: satu dari sensor suhu dan satu lagi dari referensi (potensiometer). Jika suhu terlalu tinggi atau rendah, komparator akan mengaktifkan transistor yang mengendalikan aktuator seperti heater atau kipas.

5. Relay dan Transistor

Relay digunakan sebagai saklar otomatis untuk mengaktifkan perangkat seperti pemanas atau kipas. Transistor bekerja sebagai saklar elektronik yang dikendalikan sinyal dari op-amp/komparator.

5. Percobaan [Kembali]

Step 1 : Buka Aplikasi Proteus

Step 2 : Susun dan siapkan komponen

Step 3 : Rangkai komponen

Step 4 : Mulai simulasi pada proteus

Step 5 : Amati rangkaian yang dibuat

Cari Blog Ini

naufal dzaky mugandi

No 3

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini