MAKALAH ALARM LEMARI ES

BAB 1

PENDAHULUAN

Latar Belakang Masalah

Pada masa sekarang ini, perkembangan teknologi modern semakin pesat. Otomatisasi

serta segala macam perangkat elektronika sudah semakin menguasai zaman. Sehingga tidak

mengherankan kalau ada yang mengatakan bahwa peran elektronik sangat diperlukan dalam

kehidupan. Akan tetapi semua kemajuan teknologi itu tergantung tujuan dan kepentingan,

mengapa dan kenapa kecanggihan itu dibangun.

Dalam kehidupan sehari-hari terutama dalam rumah tangga, elektronikapun berperan

contohnya pada lemari es. Alarm Lemari Es adalah suatu alat yang dapat membantu

memperingatkan seseorang yang telah membuka pintu lemari es terlalu lama dan sudah

seharusnya pintu itu ditutup kembali setelah adanya nada peringatan. Alarm ini didasarkan

pada sebuah resistor peka cahaya (LDR). Apabila LDR terkena cahaya kemudian rangkaian

diaktifkan dan nada peringatan akan berbunyi sampai LDR tidak terkena cahaya kembali.

Rangkaian ini bisa juga dipergunakan untuk memonitor pintu-pintu yang lain, tetapi oleh

karena adanya cahaya sekeliling tidak mungkin menggunakan LDR. Ini dapat diganti dengan

sakelar mikro, sehingga alarm akan berbunyi jika sakelar tertutup.

Batasan Masalah

Pada penulisan ini, penulis membatasi permasalahan hanya pada cara kerja dari rangkaian

beserta komponen-komponen yang digunakan pada Alarm Lemari Es dan pengoperasian dari

Alarm Lemari Es tersebut.

Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan ini adalah menjelaskan mengenai suatu Alarm Lemari Es yang

fungsinya adalah agar pendingin yang terdapat di dalam lemari es tidak terbuang percuma

karena pintu lemari es terbuka terlalu lama.

1.4 Metode Penulisan

Penulisan ilmiah tentang Alarm Lemari Es ini menggunakan 2 metode, yaitu Studi

Pustaka dan Studi Lapangan.

Studi Pustaka, yaitu dengan mengambil data yang berasal dari berbagai sumber buku

yang dijadikan sebagai suatu pedoman acuan. Jenis buku yang digunakan dapat diperoleh

dari majalah, tabloid serta data sheet komponen elektronika yang berhubungan dalam

penulisan ini.

Studi Lapangan, yaitu dengan melakukan pembuatan alat Alarm Lemari Es tersebut

beserta melakukan uji coba cara kerja dari rangkaian tersebut.

Sistematika Penulisan

Pada penulisan ilmiah ini penulis secara sistematik membagi menjadi beberapa bab yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Menjelaskan mengenai latar belakang, batasan masalah, tujuan, metoda

penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Menjelaskan mengenai teori-teori dasar dari komponen yang digunakan dalam

rangkaian.

BAB III CARA KERJA RANGKAIAN

Membahas mengenai cara kerja dari rangkaian secara diagram blok dan

menganalisis rangkaian secara detail.

BAB IV UJI COBA ALAT

Membahas mengenai cara penggunaan dari alat atau rangkaian yang dibuat

serta menjelaskan hasil uji coba rangkaian.

BAB V PENUTUP

Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran-saran.

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Resistor

Resistor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menghambat arus listrik.

Semakin besar hambatan resistor maka semakin kecil tegangan atau arus yang dihasilkan.

Besar resistansi dinyatakan dalam satuan ohm dan tertera pada resistor dalam bentuk lambang

bilangan atau cincin kode warna. Berdasarkan jenisnya maka resistor dapat terbagi menjadi

dua, yaitu Resistor Tetap dan Resistor Tidak Tetap.

2.1.1 Resistor Tetap

Resistor tetap adalah resistor yang memiliki nilai hambatan yang tetap dan

mempunyai batasan kemampuan daya tertentu misalnya : 1/16 watt, 1/8, 1/4, 1/2, 1,5 watt

dan sebagainya.

Gambar 2.1 Simbol Resistor Tetap

Untuk mengetahui nilai hambatan suatu resistor dapat dilihat atau dibaca dari warna

yang tertera pada bagian luar badan resistor tersebut yang berupa cincin warna. Tabel 2.1

menunjukkan angka-angka yang dinyatakan oleh setiap warna :

Tabel 2.1 Tabel Kode Warna Resistor

Warna

Gelang ke-

1 dan 2 3 4

Hitam 0 x1 1%

Coklat 1 x10 2%

Merah 2 x100 2%

Oranye atau Jingga 3 x1000 -

Kuning 4 x10000 -

Hijau 5 x100000 -

Biru 6 x1000000 -

Ungu 7 x10000000 -

Abu-abu 8 x100000000 -

Putih 9 x1000000000 -

Emas - x0,1 5%

Perak - x0,1 10%

Tidak berwarna - - 20%

Gelang Ke-4

Gelang Ke-3

Gelang Ke-2

Gelang Ke-1

Gambar 2.2 Bentuk Resistor

Keterangan dari gambar 2.2, yaitu Gelang Pertama dan Kedua menyatakan angka, Gelang

ketiga menyatakan faktor pengali atau banyaknya nol, dan Gelang keempat menyatakan

toleransinya.

Misalkan :

Gelang ke-1 : merah = 2

Gelang ke-2 : hitam = 0

Gelang ke-3 : kuning = x 1000

Gelang ke-4 : perak = 10%

Berarti nilai resistor tersebut = 200.000 Ohm atau 200 Kohm dengan toleransi sebesar 10%.

2.1.2 Resistor Tidak Tetap

Resistor tidak tetap adalah resistor yang memiliki nilai hambatan yang dapat diubah-

ubah, jenisnya antara lain trimpot dan potensiometer.

Gambar 2.3 Simbol Resistor Tidak Tetap

2.2 Kapasitor

Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan

muatan listrik. Kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik disebut dengan

kapasitansi atau kapasitas kapasitor. Seperti halnya resistor kapasitor dapat dibagi menjadi

dua, yaitu Kapasitor Tetap dan Kapasitor tidak tetap.

Kapasitor Tetap

Komponen ini memiliki nilai kapasitansi yang tetap. Kapasitor dibedakan dari bahan

yang digunakan sebagai lapisan diantara lempengan-lempengan logam yang disebut

dielektrikum. Bahan tersebut dapat berupa keramik, mika, milar, kertas, polyster ataupun

film. Pada umumnya kapasitor yang terbuat dari bahan diatas nilainya kurang dari 1 mikro

Farad (F). Satuan kapasitor adalah Farad dimana 1 Farad = 103 mF = 106 F = 109 nF = 1012

pF. Untuk mengetahui besarnya nilai kapasitas atau kapasitansi pada kapasitor dapat dibaca

melalui kode angka pada bahan kapasitor tersebut yang terdiri dari 3 angka. Pada badan

kapasitor tertulis angka 103 artinya nilai kapasitas dari kapasitor tersebut adalah 10 x 10 3 =

0,01 F.

Kapasitor tetap memiliki nilai lebih dari satu atau sama dengan 1 mikro Farad adalah

kapasitor elektrolit (elco) yang bahan dielektrikumnya terbuat dari cairan elektrolit. Kapasitor

ini memiliki polaritas (memiliki kutub negatif (-) dan positif (+)) dan biasa disebutkan

tegangan kerjanya, misalnya 100 F 16 V artinya elco memiliki kapasitas 100 mikro Farad

dan tegangan kerja tidak boleh melebihi 16 Volt

Gambar 2.4 Simbol Kapasitor Tetap

2.2.2 Kapasitor Tidak Tetap

Kapasitor tidak tetap adalah kapasitor yang memiliki nilai kapasitansi atau kapasitas

yang dapat diubah-ubah. Kapasitor tidak tetap ini dibedakan menjadi dua yaitu Kapasitor

Trimer dan Variabel kapasitor (Varco).

Gambar 2.5 Simbol Kapasitor Tidak Tetap

2.3 IC CMOS 4093

IC yang digunakan pada rangkaian ini adalah IC 4093, IC tersebut berjenis CMOS. IC

CMOS banyak digunakan pada instrument-instrumen elektronik karena dilihat dari

keunggulan teknologinya dibandingkan dengan jenis IC lainnya. IC CMOS 4093 ini

merupakan penyulut Schmitt gerbang NAND yang mempunyai 2 input jalan masukkan. IC

ini terdiri dari 4 buah penyulut Schmitt. Pada prinsipnya IC CMOS 4093 dan IC TTL

mempunyai dasar pengertian yang sama, kedua IC ini mempunyai gerbang yang sama yaitu

terdiri dari 4 gerbang NAND 2 masukkan. Gerbang NAND merupakan gerbang AND yang di

NOT kan, sehingga output NAND menjadi kebalikan dari output AND. Salah satu kelebihan

IC CMOS adalah konsumsi dayanya rendah sehingga cocok dipakai pada peralatan elektronik

yang menggunakan battere. Sedangkan kekurangannya IC CMOS tidak tahan muatan-muatan

statis sehingga IC jenis ini memerlukan penanganan yang lebih hati-hati dari IC jenis lain.

Kelebihan IC TTL ialah lebih tahan terhadap gangguan luar seperti muatan statis, hanya

saja IC TTL ini membutuhkan daya yang relative besar sehingga kurang cocok dipakai pada

peralatan yang memakai battere sebagai catu dayanya. Level penyaklar IC CMOS merupakan

fungsi dari tegangan catuan.

Makin tinggi catuan tegangan makin besar tegangan yang memisahkan antara keadaan 1

dan 0, ini merupakan keuntungan tersendiri karena rangkaian menjadi tahan terhadap desah

level tinggi.

Gambar 2.6 IC CMOS 4093

Dalam rangkaian, semua masukkan CMOS harus dibumikan atau dihubungkan

ketegangan catuan, tidak seperti rangkaian TTL yang dapat beroperasi walaupun ada

beberapa masukkan yang diambangkan. IC CMOS ini akan beroperasi secara salah jika ada

masukkan yang tidak dihubungkan.

2.4 Buzzer

Buzzer akan memberikan keluaran dari rangkaian berupa suara dengungan pada

rangkaian yang beroperasi. Buzzer juga merupakan salah satu alat yang dapat

membangkitkan suara apabila diberi tegangan, sama halnya dengan speaker, tetapi buzzer ini

hanya dapat mengeluarkan suara yang kecil dan melengking saja, sedangkan speaker bisa

mengeluarkan suara dari kecil sampai suara yang besar.

Gambar 2.7 Simbol Buzzer

2.5 Baterai

Baterai pada rangkaian “Alarm Lemari Es” ini berfungsi sebagai pensuplay tegangan DC

dan dapat disimbolkan sebagai berikut :

+ -

Gambar 2.8 Baterai

2.6 Gerbang Logika NAND

NAND adalah gerbang AND yang digabung dengan gerbang NOT yang nantinya akan

menghasilkan nilai atau output kebalikan dari nilai gerbang AND, seperti pada tabel 2.2 :

Y

A

B

Gambar 2.9 NAND Gate

Tabel 2.2 Kebenaran NAND Gate

A B Y

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Pada gerbang di atas yang digunakan pada rangkaian Alarm Lemari Es adalah gerbang

NAND yang terdapat pada IC CMOS 4093.

BAB 3

ANALISA RANGKAIAN

3.1 Rangkaian Secara Blok Diagram

Pada rangkaian Alarm Lemari Es, penulis membagi dalam 5 blok diagram, yaitu Blok

Input, Blok Pengatur Sensitivitas, Blok Penunda, Blok Pembangkit Denyut, dan Blok Output.

Input Pengatur Penunda Pembangkit OutputSensivitas Denyut

Gambar 3.1 Blok Diagram Rangkaian3.1.1 Blok Input

Pada blok input, input yang masuk berupa cahaya lampu atau sinar matahari yang pada

intinya memberikan penerangan pada LDR. Dengan adanya cahaya yang jatuh pada LDR

maka rangkaian akan beroperasi.

Gambar 3.2 Blok Input

3.1.2 Blok Pengatur Sensitivitas

Pada blok pengatur sensivitas, cahaya yang telah berubah menjadi suatu besaran

tegangan yang disebabkan oleh LDR akan membangkitkan sinyal yang terhubung dengan

resistor R1 dan potensiometer P1 sebagai pengatur sensivitas kepekaan dari LDR. Jika

resistansi dari potensiometer dikurangi maka kepekaan LDR terhadap cahaya akan menurun

dan apabila resistansi dari potensiometer P1 ditambah maka kepekaan LDR terhadap cahaya

akan meningkat.

Gambar 3.3 Blok Pengatur Sensivitas

3.1.3 Blok Penunda

Sedangkan pada blok penunda, resistor R3 dan kapasitor C4 sebagai konstanta waktu

berfungsi sebagai waktu tunda sekitar 3-10 detik antara beroperasinya LDR dengan buzzer,

untuk mendapatkan waktu tunda yang diinginkan bisa mengganti nilai dari resistor R3, jika

menginginkan reaksi rangkaian yang lebih cepat maka harga resistor R3 harus diturunkan

misalnya dari 1 M menjadi 220 K dan apabila menginginkan reaksi yang lambat dapat

ditambahkan nilai dari resistor R3 menjadi lebih tinggi.

Gambar 3.4 Blok Penunda

3.1.4 Blok Pembangkit Denyut

Pada blok pembangkit denyut rentetan denyut yang masuk melalui IC 4093 dari

gerbang N1 (kaki 5) yang berasal dari R3 tidak akan pernah berhenti hingga menghasilkan

keluaran yang dihasilkan oleh gerbang N4 (kaki 11).

Gambar 3.5 Blok Pembangkit Denyut

3.1.5 Blok Output

Setiap rangkaian yang dibuat pastilah memiliki output dan output yang dihasilkan pada

rangkaian ini adalah bunyi yang dihasilkan oleh buzzer yang terjadi karena adanya penguatan

keluaran dari gerbang N4 (kaki 11).

Gambar 3.6 Blok Output

3.2 Analisa Rangkaian Secara Detail

Rangkaian Alarm Lemari Es menggunakan sumber tegangan 9 V DC. Pada saat pintu dibuka

cahaya akan masuk mengenai LDR maka LDR mulai menghantarkan arus karena

resistansinya mengecil. Potensiometer P1 (10 K) mengatur sensivitas cahaya yang masuk

kepada LDR.

Cahaya jatuh pada permukaan LDR sehingga arus untuk mengeluarkan denyut beroperasi

sesuai jalurnya. Pada saat LDR terkena cahaya maka arus yang terbentuk akan langsung

menuju IC 4093 yang mengacu pada tegangan ground dan tegangan maksimum dan setelah

itu menuju kapasitor C3 yang berfungsi sebagai cadangan arus.

Dan pada sisi lain cahaya yang jatuh pada LDR diubah menjadi tegangan yang ditentukan

oleh hambatan resistor R1 dan Potensiometer P1 yang dihubungkan secara seri, yang

kemudian dikuatkan oleh dioda penyearah D1 dan Potensiometer P2 akan berfungsi sebagai

pengatur kepekaan buzzer atau alarm.

Input dari IC 4093 gerbang N1 (kaki 5) terbentuk dari resistor R3 dan kapasitor C4 yang

membentuk waktu tunda. Jika menginginkan reaksi yang cepat harga R3 harus diturunkan

nilainya karena hubungan antara arus dan hambatan adalah berbanding terbalik. Arus ini akan

masuk bersama ke IC 4093 bersama dengan kapasitor C1 dari ground yang terhubung dengan

resistor R2 dan menuju gerbang N1 (kaki 6). Pada saat inilah terjadi ambang tegangan pada

N1 (kaki 5) yang dilampaui, sehingga gerbang mulai berosilasi.

Tanpa gerbang N2 osilator N3 akan bekerja terus menerus dengan menyulut gerbang N1

maka keluaran akan menjadi tinggi dan logika 1 pada N3 (kaki 8) kembali berfungsi. Inverter

gerbang N4 yang bertindak sebagai penguat buzzer dihubungkan secara sederhana antara N3

dan ground sehingga terjadi perpindahan membrane dari posisi diam menjadi aktif.

3.3 Prosedur Pembuatan Rangkaian

Secara umum prosedur pembuatan rangkaian Alarm Lemari Es adalah sangat

sederhana dan biasa dilakukan oleh orang yang ingin membuat alat khususnya di bidang

elektronika. Berikut yang dilakukan oleh penulis mengenai prosedur pembuatan rangkaian

Alarm Lemari Es.

Terlebih dahulu mempersiapkan seluruh peralatan yang akan digunakan. Mulailah

merangkai pada protoboard terlebih dahulu sesuai skema rangkaian, yang bertujuan untuk

mencegah kesalahan prosedur pembuatan jalur rangkaian pada PCB. Kemudian apabila telah

selesai merangkai dengan benar pada protoboard, baru selanjutnya membuat jalur atau layout

rangkaian pada PCB menggunakan spidol permanen, kemudian dilarutkan kedalam larutan

ferrochlorida yang berfungsi untuk melarutkan tembaga yang terdapat pada PCB. Setelah

selesai melarutkan kemudian langkah berikutnya melakukan pengeboran pada setiap tata

letak komponen yang telah tercetak pada PCB menggunakan bor mini.

Setelah selesai melakukan pengeboran pada setiap bagian penempatan komponen,

baru dimulai dengan menyusun komponen-komponen yang digunakan sesuai dengan gambar

rangkaian Alarm Lemari Es. Harus diperhatikan pemasangan serta tata letak untuk komponen

IC, lebih baik menggunakan soket IC agar terhindar dari suhu panas yang ditimbulkan pada

saat melakukan penyolderan komponen. Setelah prosedur penyolderan komponen selesai,

diharapkan untuk memeriksa kembali seluruh komponen yang telah terpasang, karena

komponen dapat rusak jika mendapatkan suhu yang terlalu panas pada saat penyolderan.

Setelah seluruh komponen dipastikan terpasang dengan baik, maka memberi tegangan

sebesar 9 Volt yang berasal dari baterai. Kemudian lakukan uji coba alat pada Lemari Es

maupun pada laci meja belajar agar sensor LDR pada rangkaian terkena cahaya dan

rangkaian bekerja sehingga buzzer mengeluarkan suara.

BAB 4

UJI COBA ALAT

4.1 Prosedur Uji Coba Alat

Secara umum langkah-langkah pembuatan alat ini adalah sangat sederhana dan biasa

dilakukan oleh orang-orang yang ingin membuat alat khususnya di bidang elektronika.

Pertama adalah merakit rangkaian tersebut pada protoboard yang apabila sudah berhasil baru

dibuat jalur rangkaian pada PCB untuk kemudian dirangkai pada PCB tersebut lalu disolder.

Setelah disolder perlu diperiksa lagi alat yang telah disolder, karena komponen bisa saja

rusak akibat suhu yang terlalu panas akibat penyolderan.

Untuk menguji alat tersebut beri tegangan 9 Volt. Kemudian alat tersebut diatur sensivitas

tegangannya pada LDR dengan memutar potensiometer pada P1. Apabila pintu lemari dibuka

maka cahaya akan mengenai LDR dan dalam beberapa detik buzzer sebagai output dari

rangkaian ini akan berbunyi. Dan apabila pintu lemari ditutup maka saklar mikro dalam

keadaan off sehingga memutuskan arus yang menyebabkan buzzer mati.

4.2 Hasil Uji Alat

Alarm Lemari Es ini diuji pada pintu laci meja belajar dan apabila diuji pada lemari es

maka hasilnya akan sama, yang terpenting dalam uji coba ini adalah membuat agar cahaya

yang masuk bisa mengenai LDR dan apabila benda itu ditutup membuat cahaya tidak masuk

yang menyebabkan LDR tidak menghantarkan arus. Waktu tunda yang diperlukan oleh

buzzer untuk mengeluarkan suara sekitar 3 sampai 5 detik. Mulai dari pintu lemari es terbuka

sampai LDR terkena cahaya, sehingga akan membuat rangkaian bekerja dan buzzer

mengeluarkan suara.

Rangkaian Alarm Lemari Es ini juga menggunakan sakelar mikro atau switch On/ Off

selain menggunakan sensor LDR. Fungsi dari sakelar On /Off ini sebagai pengganti sensor

LDR yang apabila lemari es tidak memiliki lampu dapat menggunakan sakelar sebagai

pengganti sensornya.

Rangkaian akan bekerja apabila pintu lemari es terbuka dan posisi sakelar dalam keadaan

On. Jika pintu lemari es terbuka sedikit dan posisi sakelar dalam keadaan On, maka akan

membuat rangkaian bekerja dan membuat buzzer mengeluarkan suara. Waktu tunda yang

diperlukan rangkaian Alarm Lemari Es sampai buzzer mengeluarkan suara, apabila rangkaian

menggunakan sakelar sebagai sensornya sama dengan waktu yang diperlukan rangkaian jika

menggunakan sensor LDR. Sebagai catatan bahwa alat ini memerlukan sakelar yang menutup

ketika pintu dibuka, tetapi alat ini juga bisa memakai switch On / Off.

BAB 5

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Untuk mendapatkan hasil yang maksimal, maka potensiometer sebagai pengatur input

diatur nilai resistansinya antara nilai yang tertera pada potensiometer itu sendiri. Setiap

rangkaian yang dibuat pastilah memiliki output dan output yang dihasilkan pada rangkaian ini

adalah bunyi yang dihasilkan oleh buzzer yang terjadi karena adanya penguatan keluaran dari

gerbang N4 (kaki 11) pada IC CMOS 4093.

Rangkaian Alarm Lemari Es ini dapat menggunakan sakelar mikro yang berfungsi sebagai

pengganti sensor LDR. Akan tetapi apabila rangkaian menggunakan sensor LDR sebagai

input, maka fungsi sakelar dalam rangkaian Alarm Lemari Es ini bersifat optional.

5.2. Saran

Dalam pembuatan suatu alat elektronika tidak selalu memuaskan bagi setiap

penggunanya. Untuk mendapatkan hasil yang lebih sempurna penulis menyampaikan

beberapa saran penting yang perlu diperhatikan.

Sebaiknya alat ini jangan diberikan nilai yang bukan sebenarnya dari nilai yang tertera

pada rangkaian Alarm Lemari Es, karena ditakutkan tidak akan tercapai output yang

dihasilkan. Dan gunakan IC CMOS 4093 sebagai komponen terpenting yang dipakai dalam

rangkaian Alarm Lemari Es ini.

Pemilihan komponen penyusun juga perlu memperhatikan kesesuaian dengan

komponen lain, agar dihasilkan output yang diinginkan. Karena ketidaktepatan pemilihan

komponen terkadang membuat keluaran tidak tepat juga.