Kamis, 21 April 2022

Non - Inverting Adder Amplifer

Kontrol Pengamanan Pajangan Museum
APLIKASI ADDER NON INVERTING AMPLIFIER
1. Tujuan [Daftar]
1. Mempelajari rangkaian Voltage Summing dan Voltage Substraction.
2. Memahami cara kerja rangkaian Voltage Summing dan Voltage Substraction.
3. Melakukan simulasi rangkaian Voltage Summing dan Voltage Substraction.

2. Alat dan Bahan [Daftar]

ALAT

Instrument

1) Multimeter

    Multimeter merupakan sebuah alat pengukur yang digunakan untuuk mengetahui ukuran tegangan listrik, resistansi, dan arus listrik. Dalam perkembangannya, dapat digunakan untuk mengukur temperatur, frekuensi, dan lainnya. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Multimeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.
 
Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe Multimeter



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

  • 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%

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.

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
Gambar, Simbol, dan Pinout 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) Sensor Vibration


Pinout

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.

Spesifikasi :
Vsuplai : DC 3.3V-5V
Arus : 15mA
Sensor : SW-420 Normally Closed
Output : digital
Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm
Berat : 10 gr

Grafik Respon:


2) Sensor Water
Pinout
Sensor Water Level adalah sensor ketinggian air yang murah dan mudah digunakan. Sensor ini terdiri sejumlah garis yang disusun paralel untuk menentukan ketinggian permukaan air.

Spesifikasi:
Tegangan kerja: 3-5 VDC nArus kerja: < 20mA
Tipe sensor: analog
Max output: 2.5v (saat sensor terendam semua)
Luas area deteksi: 16x40mm nSuhu kerja: 10-30 C
Ukuran: 20x62x8 mm

Grafik Respon:


3) Sensor Proxymity


Pinout
Proximity sensor adalah alat pendeteksi yang bekerja berdasarkan jarak obyek terhadap sensor. Karakteristik dari sensor ini adalah mendeteksi obyek benda dengan jarak yang cukup dekat. 

Spesifikasi:
    Tegangan kerja antara 10-30 Vdc atau tegangan 100-200VAC
2 Cable
Ouput : No
Sensing : 10mm
Hysteresis : Max 10% Of Sensing Distance
Standard Sensing Target : Besi (Iron)45 X 45 X 1
Setting Distance : 0 - 7mm
Responce Frequency : 250hz
Residual Voltage : Max 1.5v
Control Output : Max 200ma
Operating Indicator : Led (Red)
Protecion : Ip67 (Iec Standards)
Materials Case :
Heat Resistant Abs, Standard Cable (Black), Polyvinyl Chloride (Pvc).
Dimensi : 30 X 30 X 35.2mm
Panjang Kabel : 2mtr

Grafik Respon:

4) 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


Komponen Output

1) LED
Pinout




 

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 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


6) 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:


3. Dasar Teori
3.1. Voltage Summing [Daftar]
Penggunaan Op-Amp yang populer lainnya adalah sebagai amplifier penjumlahan. Gambar di bawah menunjukkan koneksi dengan output yang dijumlahkan dari tiga input, masing-masing dikalikan dengan gain berbeda. Tegangan outputnya adalah

Contoh Soal:

Contoh Soal 1


Contoh Soal 2


Contoh Soal 3


Contoh Soal 4

3.2 Rangkaian
1) Resistor

Simbol :
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.
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%.





2) Dioda

Spesifikasi

Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.
 
Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.









Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:
1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan:
Keterangan:

Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

3) Transistor

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.

1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
 

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. 

 

Rumus-rumus transistor:
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

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.

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.
Karakteristik penguat ideal adalah:

    • Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga, serta pada rentang frekuensi yang luas.
    • 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.
    • Impedansi output sangat kecil (Zo <<).

Konfigurasi PIN LM741:
Spesifikasi:
Respons karakteristik kurva I-O:

 5) Sensor Vibration


Pinout

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.
Spesifikasi :
Vsuplai : DC 3.3V-5V
Arus : 15mA
Sensor : SW-420 Normally Closed
Output : digital
Dimensi : 3,8 cm x 1,3 cm x 0,7 cm
Berat : 10 gr

Respon Frekuensinya:


6) Sensor Water
Pinout
Sensor Water Level adalah sensor ketinggian air yang murah dan mudah digunakan. Sensor ini terdiri sejumlah garis yang disusun paralel untuk menentukan ketinggian permukaan air.
Spesifikasi:
Tegangan kerja: 3-5 VDC nArus kerja: < 20mA
Tipe sensor: analog
Max output: 2.5v (saat sensor terendam semua)
Luas area deteksi: 16x40mm nSuhu kerja: 10-30 C
Ukuran: 20x62x8 mm

Respon frekuensi:


7) Sensor Proxymity


Pinout
Proximity sensor adalah alat pendeteksi yang bekerja berdasarkan jarak obyek terhadap sensor. Karakteristik dari sensor ini adalah mendeteksi obyek benda dengan jarak yang cukup dekat. 
Spesifikasi:
    Tegangan kerja antara 10-30 Vdc atau tegangan 100-200VAC
2 Cable
Ouput : No
Sensing : 10mm
Hysteresis : Max 10% Of Sensing Distance
Standard Sensing Target : Besi (Iron)45 X 45 X 1
Setting Distance : 0 - 7mm
Responce Frequency : 250hz
Residual Voltage : Max 1.5v
Control Output : Max 200ma
Operating Indicator : Led (Red)
Protecion : Ip67 (Iec Standards)
Materials Case :
Heat Resistant Abs, Standard Cable (Black), Polyvinyl Chloride (Pvc).
Dimensi : 30 X 30 X 35.2mm
Panjang Kabel : 2mtr

4. Percobaan [Daftar]

A) Prosedur Percobaan
  • Siapkan semua bahan dan alat
  • Hubungkan semua bahan dan alat
  • Atur tegangan dan hambatan
  • Jalankan simulasi
  • Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja dengan baik
B) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja





Prinsip Kerja :

Pada Adder Non-Inverting Amplifier adalah amplifier yang memiliki lebih dari 1 input. Dalam rangkaian diatas digunakan 3 input sensor yang saling melengkapi satu sama lainnya. Adapun ketiga sensor touch, Infrared, dan Proximity

Jika semua sensor aktif dan berlogika 1 maka akan disalurkan 3 Vinput ke kaki noninverting op amp. Kemudian arus yang masuk akan digandakan dengan amplifier dengan gain 2 kali. Dimana Vout akan didapatkan dari rumus:

Vout = (Rf/R1)*V1 + (Rf/R2)*V2 + (Rf/R3)*V3

Sehingga didapatkan tegangan output sebesar +4.01v. Vout diumpankan ke resistor dan kemudian ke kaki base transistor. Terbaca Vbe sebesar 0.78 dimana sudah memenuhi syarat transistor on yaitu Vbe > 0.6v. Sehingga arus dari power mengalir ke relay menuju kaki kolektor dan kaki emitor lalu ke ground. Akibat dari relay dialiri arus ini adalah switch akan berpindah dan akan ada Arus dari batrai akan mengalir ke LED dan juga sounder sebagai alarm pemberitahuan untuk segera menjauh dari pantai.


C) Vidio








8. Sumber [Daftar]
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013
at

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)

MODUL 4

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

  • (tanpa judul)
    BAHAN PRESENTASI MATAKULIAH   ELEKTRONIKA Oleh: Siska Syafpitri 2110951021 Kelas : ELEKTRONIKA C Dosen Pengampu:   Dr. Darwison M.T. Referen...
  • MODUL 1
    [menuju akhir] [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] KEYPAD DAN LCD DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar T...