SOAL NO 1 UAS


1. Pendahuluan[Kembali]

   Toilet merupakan salah satu ruangan tertutup yang sering kali kurang memiliki sistem ventilasi yang baik. Dalam kondisi tertentu, toilet dapat menjadi tempat penumpukan gas berbahaya seperti gas metana (CH₄) dari saluran pembuangan, serta mengalami peningkatan suhu dan kelembaban yang tidak nyaman. Jika dibiarkan, kondisi ini dapat membahayakan kesehatan dan menimbulkan risiko kebakaran, terutama pada toilet yang berada di area perumahan padat, gedung bertingkat, atau fasilitas umum.

    Untuk mengatasi hal tersebut, dibutuhkan sistem otomatis yang mampu mendeteksi konsentrasi gas dan suhu dalam toilet, lalu mengaktifkan ventilasi secara langsung jika ditemukan kondisi tidak normal. Rangkaian deteksi gas dan suhu berbasis op-amp ini dirancang untuk tujuan tersebut, menggunakan dua jenis sensor: sensor gas MQ-4 (analog) dan sensor suhu berbasis thermistor NTC (digital melalui pembagi tegangan).

    Op-amp digunakan sebagai komparator untuk membandingkan sinyal sensor dengan ambang batas yang telah ditentukan. Jika konsentrasi gas atau suhu melebihi nilai tersebut, sistem akan mengaktifkan motor kipas DC untuk menyegarkan udara dan membuang gas berbahaya dari ruangan toilet. Dengan pendekatan ini, sistem bekerja tanpa mikrokontroler, hemat daya, dan mudah dirakit.

2. Tujuan[Kembali]

  1. Mendeteksi kebocoran atau penumpukan gas metana di dalam toilet menggunakan sensor gas analog (MQ-4).

  2. Memantau suhu ruangan toilet menggunakan sensor suhu thermistor NTC.

  3. Menggunakan op-amp sebagai komparator untuk mengaktifkan aktuator jika salah satu parameter melebihi ambang batas.

  4. Mengendalikan motor kipas ventilasi secara otomatis untuk menyirkulasikan udara jika terdeteksi gas atau suhu tinggi.

  5. Mengintegrasikan sistem dalam bentuk sederhana dan tanpa mikrokontroler, sehingga cocok untuk toilet rumah tangga maupun toilet umum.

  6. Memberikan peringatan visual melalui LED indikator saat kondisi berbahaya terdeteksi.

  7. Meningkatkan keselamatan dan kenyamanan pengguna toilet dengan sistem yang bekerja 24 jam tanpa pengawasan manusia.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

  Instrumen

    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

    1. Power


    Berfungsi untuk memberikan tegangan sumber pada rangkaian
    Input voltage: 5V-12V
    Output voltage: 5V
    Output Current: MAX 3A
    Output power:15W
    conversion efficiency: 96%


    2. Baterai


    Spesifikasi
  • 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

B. Bahan

  •  Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika yang berguna untuk menghambat aliran arus listrik sehingga tidak terjadi short circuit. mempunyai resistansi yang berbeda beda sesuai kebutuhan. 



Resistor

Spesifikasi :
  • Dioda
Diode (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.

Spesifikasi:

  •  Transistor NPN
Sederhananya, transistor NPN merupakan komponen elektronika yang terdiri dari dua semikonduktor tipe-n yang mengapit semikonduktor. Ketika sinyal kecil diberikan pada lapisan basis transistor, maka transistor NPN akan mengalirkan arus listrik dari lapisan kolektor ke lapisan emitor. Arus listrik yang mengalir melalui transistor dapat dikendalikan oleh sinyal kecil yang diberikan pada lapisan basis.


 Konfigurasi Pin:
Spesifikasi :


  • Operational amplifer

Operational Amplifier atau yang lebih sering disebut op amp merupakan suatu komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai penguat atau amplifier multiguna yang diwujudkan dalam sebuah IC op-amp.



Karakteristik IC OpAmp

• Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
• Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
• Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
• Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
• Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
• Karakteristik tidak berubah dengan suhu

 

Konfigurasi Pin:

Spesifikasi :






  • . Potensiometer

    Potensiometer adalah sebuah alat elektronik yang digunakan untuk mengukur dan mengontrol tegangan listrik dalam suatu rangkaian. Potensiometer sering digunakan sebagai pengatur volume pada perangkat audio, pengatur kecerahan lampu, dan dalam berbagai aplikasi lain yang memerlukan kontrol variabel terhadap tegangan atau arus listrik.

    Spesifikasi :

  •  Komponen Output
 1).LED
Light Emitting Diode atau yang sering disingkat LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.

    Klasifikasi 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.
Pin Out:

2).Relay
Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). 

Spesifikasi

Konfigurasi Pin:


3).Motor DC

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion).

Spesifikasi :

  • Built-in gearbox
  • Vsuplai : Dc 12V
  • Arus : 2 A
  • Speed : 400 rpm
  • Torsi : 6.5 Kg.cm
  • Ratio gear : 1:21
  • Dimensi body : panjang 5 cm x diameter 2,5 cm
  • Dimensi shaft : panjang 1 cm x diameter 4 mm
  • Berat : 0,2 Kg

Pinout

Grafik respon


  • Komponen Input

1) Sensor MQ2

Sensor MQ2 adalah sensor gas yang sensitif terhadap berberpa zat yang berbahaya seperti gas LPG, propana, metana, karbon monoksida, alkohol, dan asap mulai dari 200 dan 10.000 ppm. MQ2 dikenal sebagai chemiresistor karena pendeteksinya bergantung pada perubahan resistansi penginderaan bahan saat terkena gas.

Konfigurasi Pin:

Spesifikasi :
Grafik respon MQ2 sensor:





5. Sensor Suhu LM35
Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt.

Konfigurasi Pin:
Spesifikasi :




Berikut hubungan resistansi dengan kenaikan suhu pada sensor LM35:

4. Dasar Teori[Kembali]

    1. Self Bias
Self bias meningkatkan stabilitas dengan menambahkan resistor emitor (RE) yang memberikan umpan balik negatif. Dalam konfigurasi self bias, tegangan basis diatur melalui resistor basis (RB) dan tegangan pada emitor yang dikendalikan oleh arus emitor (IE) yang mengalir melalui RE. Ini membantu menstabilkan arus kolektor (IC) karena perubahan dalam arus kolektor akan mempengaruhi tegangan emitor dan, pada gilirannya, menyesuaikan tegangan basis-emitor (VBE). Metode ini menawarkan stabilitas yang lebih baik dibandingkan fixed bias, tetapi masih relatif sederhana.


Gambar Rangkaian Self Bias

Rumus untuk Rangkaian Self Bias

2. Voltage Divider

Voltage-divider Bias adalah arus bias didapatkan dari tegangan di R2 dari hubungan VCC seri dengan R1 dan R2 seperti gambar 61. Untuk mencari arus IB maka dilakukan perubahan rangkaian dengan memakai metoda thevenin sehingga menghasilkan rangkaian pengganti seperti gambar 62. dimana,



Penguat Diferensial:



Istilah yang digunakan untuk rumus Penguat Diferensial.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R a  = Resistor Input Pembalik

·         R b  = Resistor Input Non Pembalik

·         R g  = Resistor Ground Non Pembalik

·         V a = Tegangan input pembalik

·         V b = Tegangan Input Non Pembalik

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Keluaran Umum:

tegangan keluaran dari rangkaian yang diberikan di atas adalah;



Keluaran Diferensial Berskala:

Jika resistor R f  = R g   & R a  = R b  , maka output akan diskalakan perbedaan dari tegangan input;

Respon karakteristik I-O:


    Gambar grafik ini  memperlihatkan rangkaian op-amp dengan kurva karakteristik Input-Output yaitu hubungan Vi terhadap VO. Dari kurva Karakteristik I-O tersebut amplifier bekerja pada karakteristik yang membentuk hubungan linear artinya semakin besar Vi maka semakin besar juga VO dan sebaliknya. Operasi amplifier menghindari output dalam kondisi saturasi karena akan membuat cacat keluaran outputnya

5. Percobaan[Kembali]

a) Prosedur [Kembali]

1. Prosedur untuk Sensor Gas MQ-4 (Analog Input)

  1. Pasang sensor MQ-4 pada breadboard dengan pin VCC ke +5V dan GND ke ground.

  2. Sambungkan pin analog output (AOUT) MQ-4 ke input non-inverting (pin 3) dari op-amp pertama (misal IC LM358).

  3. Buat tegangan referensi menggunakan pembagi tegangan (dua buah resistor), lalu hubungkan ke input inverting (pin 2) op-amp pertama.

  4. Hubungkan output op-amp (pin 1) ke LED indikator merah (melalui resistor 330Ω) dan juga ke basis transistor melalui dioda (untuk logika OR).

  5. Lakukan uji sensor dengan mendekatkan gas korek api (tanpa menyulut api) ke MQ-4.

  6. Amati perubahan LED dan aktifnya motor kipas saat konsentrasi gas melebihi ambang batas.

2. Prosedur untuk Sensor Suhu NTC Thermistor (Digital Input via Pembagi Tegangan)

  1. Rangkai NTC thermistor dengan sebuah resistor tetap (misal 10kΩ) dalam konfigurasi pembagi tegangan.

    • Sambungkan salah satu ujung ke +5V.

    • Sambungkan sisi tengah pembagi ke input non-inverting (pin 5) op-amp kedua.

    • Sambungkan ujung satunya ke ground.

  2. Buat tegangan referensi tetap menggunakan dua resistor, lalu sambungkan ke input inverting (pin 6) op-amp kedua.

  3. Hubungkan output op-amp (pin 7) ke LED indikator kuning (via resistor 330Ω) dan ke basis transistor melalui dioda (untuk logika OR).

  4. Uji sensor suhu dengan mendekatkan sumber panas ringan seperti tangan, hairdryer, atau solder.

  5. Perhatikan apakah LED menyala dan kipas aktif ketika suhu melebihi ambang batas yang telah ditentukan.



b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]

1. Sensor gas MQ

    Ketika ada gas metana, sensor gas akan mendeteksi gas tersebut ditandai dengan testpin yang berlogika 1, hal ini akan membuat adanya tegangan keluaran dari sensor ini yang akan menjadi Vinput pada op amp. Op amp yang digunakan adalah differential amplifier, dimana Vo didapatkan dari: Vo non inv amp - Vo inv amp. Karena adanya tegangan output, maka akan ada arus yang mengalir ke R29, lalu arus akan terbagi, ada yang mengalir melalui tahanan R19 dan ke ground. serta akan ada arus yang  mengalir ke kaki basis, mengalir ke kaki emitter, melewati tahanan R16 dan ke ground. kerena merupakan transistor dengan pembiasan voltage divider bias maka akan ada arus yang mengalir melalui power supply 5V, melewati tahanan R17, laluu arus akan terbagi,  akan ada arus yang mengalir ke R29, lalu arus akan terbagi, ada yang mengalir melalui tahanan R19 dan ke ground. serta akan ada arus yang  mengalir ke kaki basis, mengalir ke kaki emitter, melewati tahanan R16 dan ke ground. ketika Vbe sudah berada diatas 0.7V, berarti transistor berada pada daerah aktif, dan karena ada arus pada kaki basis, maka akan ada arus kolektor yang mengalir melalui tegangan 5V, melewati relay, mengalir ke kaki kolektor, ke kaki emitter, mengalir melewati tahanan R16 dan ke ground.

    Ketika ada arus yang mengalir melalui relay yang berupa kumparan, maka akan muncul medan magnet yang akan menarik switch ke kiri dan membuat rangkaian di sebelah kanan terhubung.  Karena rangkaian terhubung, maka akan ada arus yang mengalir melalui baterai 5V dan mengalir melewati motor dan led, sehingga motor akan berjalan dan led akan menyala.

Sensor suhu

    Ketika suhu diatas 30 derajat celcius, sensor suhu akan mendeteksi suhu yang tinggi tersebut, hal ini akan membuat adanya tegangan keluaran dari sensor suhu ini, dimana diatur untuk setiap 1 derajat celcius akan menghasilkan tegangan 0.1V, tegangan keluaran ini yang akan menjadi Vinput pada op amp. Op amp yang digunakan adalah detektor non inverting dengan Vref tidak nol, dimana Vo sama dengan +- saturasi, didapatkan dari: Vo=Aol(Vi-Vref). Karena adanya tegangan output, maka akan ada arus yang mengalir ke R31 lalu mengalir ke kaki basis, mengalir ke kaki emitter, melewati tahanan R22 dan ke ground. disini digunakan transistor dengan pembiasan self bias, ketika Vbe sudah berada diatas 0.7V, berarti transistor berada pada daerah aktif, dan karena ada arus pada kaki basis, maka akan ada arus kolektor yang mengalir melalui tegangan 5V, melewati tahanan R5, melewati relay, mengalir ke kaki kolektor, ke kaki emitter, mengalir melewati tahanan R22 dan ke ground.

    Ketika ada arus yang mengalir melalui relay yang berupa kumparan, maka akan muncul medan magnet yang akan menarik switch ke kanan dan membuat rangkaian di sebelah kiri terhubung.  Karena rangkaian terhubung, maka akan ada arus yang mengalir melalui baterai 5V dan mengalir melewati motor dan led, sehingga motor akan berjalan dan led akan menyala.

c) Video Simulasi [Kembali]




6. Link Download[Kembali]


Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

modul m2

Gambar
MODUL 2 OSCILLOSCOPE DAN PENGUKURAN DAYA [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percobaan ... 1. Tugas Pendahuluan 2. Laporan Akhir MODUL 2 OSCILLOSCOPE DAN PENGUKURAN DAYA 1. Pendahuluan [Kembali]      Dalam dunia teknik elektro, pengukuran dan analisis sinyal listrik merupakan aspek yang sangat penting untuk memahami kinerja suatu rangkaian atau sistem elektronik. Salah satu alat yang banyak digunakan untuk keperluan ini adalah oscilloscope. Oscilloscope merupakan perangkat ukur yang berfungsi untuk menampilkan bentuk gelombang tegangan listrik terhadap waktu dalam bentuk grafis. Dengan alat ini, pengguna dapat mengamati karakteristik sinyal seperti amplitudo, frekuensi, fase, serta kemungkinan adanya gangguan atau distorsi pada sinyal. Selain pengukuran sinyal listrik, aspek penting lainnya dalam analisis rangkaian listrik adalah pengukuran daya. Daya listrik merupakan ...
Baca selengkapnya

LAPRAK MODUL 2

Gambar
[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1 . Jurnal 2. Prinsip Kerja 3. Video Percobaan 4. Analisa 5. Download File   1. Jurnal  [Kembali] Oscilloscope   1. Mengukur dan Mengamati Tegangan Searah dan Tegangan Bolak-Balik   Tegangan DC   Amplitudo Vpp Perioda Frekuensi                     0   Tidak terdefinisi                 0 Tegangan AC   Amplitudo Vpp Perioda Frekuensi  40,8 V              1000 Hz          1000 Hz   2. Membandingkan Frekuensi     Jenis Gelombang Frekuensi oscilloscope   Frekuensi Generator Fungsi Sinusoidal...
Baca selengkapnya

pratikum elektronika modul 2

Gambar
MODUL 2 TRANSISTOR [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percobaan ... 1. Tugas Pendahuluan 2. Laporan Akhir 1. Pendahuluan [Kembali]      Transistor merupakan salah satu komponen elektronik yang sangat penting dalam dunia teknologi modern. Sejak ditemukan pada tahun 1947 oleh John Bardeen, William Shockley, dan Walter Brattain di Bell Laboratories, transistor telah merevolusi perkembangan perangkat elektronik. Perannya menggantikan tabung vakum membuat transistor lebih efisien, lebih kecil, lebih...
Baca selengkapnya