Transcript
Page 1: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

SISTEM PENGATURAN ON/OFF KIPAS ANGIN

OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR

SUHU

SISTEM PENGATURAN

OLEH :

Putu Rusdi Ariawan 0804405050

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2010

Page 2: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Ida Shang Hyang Widhi Waca, atas berkat dan

rahmat-Nya maka penulis dapat menyelesaikan tugas laporan ini yang berjudul

“Sistem Pengaturan On/Off Kipas Angin Otomatis dengan Menggunakan

Sensor Suhu”.

Laporan ini dibuat untuk memenuhi tugas perkuliahan Sistem Informasi.

Selain hal itu, laporan ini dibuat sebagai suatu kajian terhadap penggunaan

teknologi informasi, sehingga dapat dijadikan suatu referensi bagi para

pembacanya

Rasa terima kasih yang sedalam-dalamnya saya haturkan kepada semua

pihak baik secara langsung maupun tidak langsung yang turut membantu agar

terselesaikannya laporan ini.

Penulis menyadari bahwa penulisan laporan ini masih terdapat

kekurangan karena keterbatasan kemampuan yang dimiliki penulis. Untuk itu

penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membantu demi

sempurnanya laporan ini. Akhir kata, penulis mengharapkan semoga laporan ini

dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Denpasar, Mei 2010

Penulis

Page 3: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

iii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................. i

KATA PENGANTAR ................................................................................ ii

DAFTAR ISI .............................................................................................. iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Nama Alat yang Dibuat ......................................................................... 1

1.2 Tujuan dan Manfaat .............................................................................. 1

1.2.1 Tujuan .......................................................................................... 1

1.2.2 Manfaat ........................................................................................ 1

1.3 Alat, Bahan, dan Gambar Rangkaian...................................................... 2

1.3.1 Alat dan Bahan ............................................................................. 2

1.3.2 Gambar Rangkian ......................................................................... 4

1.4 Block Diagram ...................................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI

2.1 Catu Daya .............................................................................................. 5

2.2 Sensor Suhu ........................................................................................... 8

2.3 Trimpot.................................................................................................. 10

2.4 Dioda Bridge ......................................................................................... 11

2.5 Penguat OP-AMP .................................................................................. 12

BAB III METODE PELAKSANAAN

3.1 Desain Model dan Algoritma Cara Kerja................................................ 14

3.1.1 Desain Model ................................................................................ 14

3.1.2 Algoritma Cara Kerja .................................................................... 16

3.1.3 Spesifikasi..................................................................................... 18

3.1.3.1 Maket ................................................................................ 18

3.1.3.2 Rangkaian Alat.................................................................. 18

3.1.4 Alur analisis ................................................................................. 18

Page 4: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

iv

3.2 Jadwal Kegiatan..................................................................................... 19

3.3 Rancangan Biaya .................................................................................... 20

3.3.1. Realisasi Dasar System................................................................. 20

3.3.2 Pembuatan Maket.......................................................................... 21

BAB IV CARA KERJA

BAB V SIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

Page 5: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 1

BAB I

SISTEM PENGATURAN ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS

DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR SUHU

1.1 Nama Alat yang Dibuat

Sistem Pengaturan On/Off Kipas Angin Otomatis dengan Menggunakan

Sensor Suhu

1.2 Tujuan dan Manfaat

1.2.1 Tujuan

1. Tujuan dari pembuatan sistem pengaturan On/Off Kipas Angin dengan

menggunakan sensor suhu adalah untuk menyelesaikan tugas mata kuliah

Sistem Pengaturan

2. Memahami Sistem Pengaturan dengan membuat alat sederhana dengan

aplikasi sistem kontrol sederhana.

3. Untuk mengimplementasikan teori yang di dapat pada perkuliahan Sistem

Pengaturan ke dalam bentuk praktek.

4. Memahami prinsip kerja/proses kerja alat yang dibuat.

1.2.2 Manfaat

1. Adapun manfaat dari pembuatan sistem pengaturan On/Off Kipas Angin

dengan menggunakan sensor suhu ini adalah agar dapat diaplikasikan

dalam kehidupan sehari-hari untuk mempermudah penggunaan kipas angin

tanpa mengatur kecepatan putaran kipas, efektif dan efisien bagi

penggunanya.

2. Agar masyarakat awam bisa lebih mengenal bahwa teori Sistem

Pengaturan dapat diterapkan di dalam pembuatan alat-alat sederahana.

Page 6: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 2

1.3 Alat, Bahan, dan Gambar Rangkaian

1.3.1 Alat dan Bahan

1. Dari pembuatan alat

a. Komponen atau bahan pembuatan :

Tabel 1.1 Komponen atau bahan pembuatan

Nama Jumlah

IC LM-35 beserta socketnya 1

Transistor BC-547 1

Kapasitor 470 µF 2

Komparator IC LM-324 1

Dioda Bridge 2 A 1

Dioda In 4001 1

Trimpot 1

Travo 1A 1

IC-7805 1

Relay 5V 1

Resistor 470 Ω 4

Led merah 2

Led biru 1

Header 2 pin 1

Motor 3 volt 1

PCB 1

Timah secukupnya

Kabel secukupnya

Baterai 1,5 volt 1

Page 7: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 3

b. Peralatan yang dipergunakan :

Tabel 1.2 Peralatan yang dipergunakan

Nama Jumlah

Solder 1

Multimeter 1

Obeng min(-) kecil 1

Tang pemotong kabel 1

2. Dari pembuatan maket

a. Komponen atau bahan pembuatan :

Tabel 1.3 Komponen atau bahan pembuatan

Nama Jumlah

Kertas emas 5 lembar

Kertas silver 5 lembar

Triplek secukupnya

Paku secukupnya

Lem kertas secukupnya

Kardus besar secukupnya

Kayu tipis dan bambu secukupnya secukupnya

b. Peralatan yang dipergunakan :

Tabel 1.4 Peralatan yang dipergunakan

Nama Jumlah

Pisau 1

Gergaji 1

Palu 1

Gunting 1

Paku 1

Page 8: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 4

1.3.2 Gambar Rangkian

Gambar 1.1 Rangkaian Sistem Pengaturan On/Off Kipas Angin dengan Menggunakan

Sensor Suhu

1.4 Block Diagram

Gambar 1.2 Diagram Blok Sistem Pengaturan On/Off Kipas Angin dengan Menggunakan

Sensor Suhu

Sinyal dari

LM-35

Sinyal dari

potensio

Dibandingkan

Tegangan +5V

Ground

Vout Relay

Kipas angin

Page 9: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Catu Daya

Catu daya merupakan suatu rangkaian penyuplay tegangan dengan input

tegangan AC dan output tegangan DC. Dengan kata lain mengkonversikan

tegangan AC ke DC. Pada rangkaian catu daya terdapat transformator yang

berfungsi sebagai penurun tegangan. Dengan rangkaian jembatan empat dioda

tegangan disearahkan. Kemudian disaring oleh kapasitor dan distabilkan oleh IC

sehingga mendapatkan output DC yang stabil.

Komponen paling penting dalam catu daya adalah transformator.

Transformator (trafo) merupakan piranti yang mengubah energi listrik dari suatu

level tegangan AC ke level tegangan AC lain melalui gandengan magnet

berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Transformator terdiri atas dua atau

lebih kumparan yang dililitkan pada inti besi bersama. Secara umum, kumparan-

kumparan trafo tidak terhubung secara langsung secara elektrik. Satu-satunya

hubungan antara kumparan berupa gandengan fluk magnetic yang berada pada inti

besi. Transformator digunakan secara luas baik pada bidang tenaga listrik maupun

elektronika. Penggunaan transformator pada system tenaga, misalnya untuk

mengubah level tegangan pada penyaluran tenaga listrik. Dalam bidang

elektronika, transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi

antara sumber dengan beban, untuk memisahkan satu rangkaian dari rangkaian

lain, dan filter arus searah.

Trafo tersusun dari dua atau lebih kumparan yang dililitkan pada inti besi.

Kumparan Primer adalah kumparan yang terhubung ke sumber. Kumparan

Sekunder (tersier, dan seterusnya) adalah kumparan yang terhubung ke beban.

Berdasar cara lilitan pada kumparan inti dikenal dua tipe transformator: tipe inti

(core type) dan tipe cangkang (shell type). Pada tipe inti, inti berupa batangan segi

empat dengan kumparan dililitkan pada dua sisi inti. Sementara inti trafo tipe

cangkang terdiri dari tiga lengan dengan kumparan dililitkan pada lengan tengah

Page 10: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 6

inti. Inti trafo disusun atas lapisan-lapisan tipis yang diisolasi secara elektrik

antara satu lapisan dengan yang lain untuk meminimalkan arus eddy.

Gambar 2.1 Konstruksi trafo (a) tipe cangkang (b) tipe inti

Kumparan primer dan sekunder secara fisik, dililitkan satu di atas yang lain

dengan kumparan tegangan rendah berada di sebelah dalam (dekat inti). Susunan

mempunyai keuntungan mempermudah isolasi sisi kumparan tegangan tinggi

dengan inti dan memperkecil fluks bocor dibandingkan jika kedua kumparan

disusun secara terpisah pada inti.

Pada rangkaian catu daya terdapat dioda. Dioda merupakan salah satu

komponen elektronika yang termasuk komponen aktif. Dibawah ini merupakan

gambar yang melambangkan dioda penyearah.

P N

Anoda Katoda

Gambar 2.2 Simbol Dioda

Sisi P disebut Anoda dan sisi N disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak

panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada

arus konvensional mudah mengalir dari sisi P ke sisi N.

Dalam pendekatan dioda ideal, dioda dianggap sebagai sebuah saklar tertutup jika

(b)

Page 11: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 7

diberi bias forward dan sebagai saklar terbuka jika diberi bias reverse. Artinya

secara ideal, dioda berlaku seperti konduktor sempurna (tegangan nol) jika dibias

forward dan seperti isolator sempurna (arus nol) saat dibias reverse.

Pada rangkaian catu daya juga terdapat kapasitor. Kapasitor (Kondensator)

yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf “C” adalah suatu

alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan

cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor

ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F).

Satu Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut.

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan

oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya

udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi

tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu

kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif

terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir

menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke

ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif.

Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung

kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya

muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Gambar 2.3 Bentuk Kapasitor

Pada catu daya juga terdapat IC. Integrated Circuit (IC) adalah suatu

komponen elektronik yang dibuat dari bahan semi conductor, dimana IC

Page 12: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 8

merupakan gabungan dari beberapa komponen seperti Resistor, Kapasitor, Dioda

dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip

kecil, IC digunakan untuk beberapa keperluan pembuatan peralatan elektronik

agar mudah dirangkai menjadi peralatan yang berukuran relatif kecil. Sebelum

adanya IC, hampir seluruh peralatan elektronik dibuat dari satuan-satuan

komponen(individual) yang dihubungkan satu sama lainnya menggunakan kawat

atau kabel, sehingga tampak mempunyai ukuran besar serta tidak praktis.

Perkembangan teknologi elektronika terus semakin meningkat dengan semakin

lengkapnya jenis-jenis IC yang disediakan untuk rangkaian Linear dan Digital,

sehingga produk peralatan elektronik makin tahun makin tampak kecil dan

canggih.

2.2 Sensor Suhu

Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran panas

menjadi besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya. Ada

beberapa metode yang digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan

cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik

sesuai dengan suhunya.

Logam akan bertambah besar hambatannya terhadap arus listrik jika

panasnya bertambah. Hal ini dapat dijelaskan dari sisi komponen penyusun

logam. Logam dapat dikatakan sebagai muatan positif yang berada di dalam

elektron yang bergerak bebas. Jika suhu bertambah, elektron-elektron tersebut

akan bergetar dan getarannya semakin besar seiring dengan naiknya suhu. Dengan

besarnya getaran tersebut, maka gerakan elektron akan terhambat dan

menyebabkan nilai hambatan dari logam tersebut bertambah.

Bahan semikonduktor mempunyai sifat terbalik dari logam, semakin besar

suhu, nilai hambatan akan semakin turun. Hal ini dikarenakan pada suhu yang

semakin tinggi, elektron dari semikonduktor akan berpindah ke tingkat yang

paling atas dan dapat bergerak dengan bebas. Seiring dengan kenaikan suhu,

semakin banyak elektron dari semikonduktor tersebut yang bergerak bebas,

sehingga nilai hambatan tersebut berkurang.

Page 13: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 9

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi

untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.

Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen

elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35

memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan

dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang

rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan

dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang

diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu

daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60

µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-

heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah

yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC . 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-

masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari

LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan

jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi

sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor

ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan

sebagai berikut :

VLM35 = Suhu* 10 mV

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan

suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada

penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen

pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC

karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan

selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35

sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau

jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan

dan suhu udara disekitarnya .

Page 14: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 10

Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh

interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan

sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan

didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada

kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin

untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35.

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan

suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti

terlihat pada gambar 2.2.

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1

ºC pada udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

2.3 Trimpot

Resistor tidak tetap manual (trimpot/Variabel resistor) Trimpot adalah

kependekan dari tripotensiometer, bentuk fisiknya kecil dan memiliki nilai

tahanan yang dapat di rubah-rubah namun dengan menggunakan alat bantu berupa

obeng kecil, karena untuk merubah nilai resistansinya tidak bisa menggunakan

tangan. Sebagai tahanan bahan resistansinya adalah menggunakan bahan karbon

atau arang.

Page 15: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 11

Gambar 2.4 Trimpot

2.4 Dioda Bridge

Dioda Bridge merupakan 4 buah dioda yang dirangkai menjadi rangkaian

jembatan/bridge. Banyak digunakan pada rangkaian catu daya sebagai penyearah

gelombang penuh (full wave rectifier). Contoh : B40C800, kiprox pada kendaraan

bermotor dan sebagainya.

Dalam pemasangannya dioda harus terpasang dengan benar, tidak boleh

terbalik. Secara fisik kaki katoda ( K ) adalah kaki yang dekat dengan tanda

gelang yang terdapat pada body-nya. Untuk mengetahui sebuah dioda masih

bagus atau sudah rusak adalah dengan menggunakan AVO Meter. Posisikan pada

Ohm meter, kasih bias maju (tap AVO + terhubung ke katoda dan - ke anoda) -->

harus tersambung (jarum bergerak), kasih bias mundur --> harus tidak tersambung

(jarum tidak bergerak). 'Jika dan hanya jika' ke-dua kriteria tersebut terpenuhi

semua maka dioda tersebut masih bagus, selain itu berarti rusak (putus/bocor).

Jenis dioda yang lainnya lagi adalah LED (Light Emitting Dioda) yaitu jenis

dioda yang dapat meng-emisikan (memancarkan) cahaya. Cahaya yang

dikeluarkan bisa cahaya tampak (merah, kuning, hijau, biru, putih dsb.) ataupun

infra merah. Untuk LED cahaya tampak biasa digunakan sebagai lampu indikator

pada peralatan-peralatan elektronik atau lampu 2 display, 7 segment dan

sebagainya, sedangkan LED infra merah biasa digunakan pada rangkaian remote

control televisi, VCD/DVD player, mouse dan sebagainya. LED memiliki

kelebihan yaitu konsumsi arus yang rendah (sekitar 50 mA) dan usia/life time

Page 16: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 12

yang panjang jika digunakan pada tegangan kerja yang sesuai (sekitar 1.5 - 3 volt

DC) sehingga cocok digunakan dalam banyak penerapan. Jika tegangan yang

diberikan melebihi 3 volt, LED akan berumur pendek dan bahkan bisa langsung

rusak.

2.5 Penguat OP-AMP

Adalah penguat beda (differential amplifier) dengan impedansi input tinggi

dan output impedansi rendah. Op amp banyak digunakan untuk pengubah

tegangan (amplitudo dan polaritas), osilator, filter dan rangkaian instrumentasi.

Op amp terdiri dari sejumlah besar difFerential amplifier untuk mendapatkan

penguatan tegangan yang besar. Karakteristik terpenting dari sebuah op-amp yang

ideal adalah:

Penguatan loop terbuka amat tinggi

Impedansi masukan yang sangat tinggi sehingga arus masukan dapat

diabaikan

Impedansi keluaran sangat rendah sehingga keluaran penguat tidak

terpengaruh oleh pembeban.

Pada op-amp terdapat satu terminal keluaran, dan dua terminal masukan.

Terminal masukan yang diberi tanda (-) dinamakan terminal masukan pembalik

(inverting), sedangkan terminal masukan yang diberi (+) dinamakan terminal

masukan bukan pembalik (noninverting).

Gambar 2.5 Op Amp

Page 17: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 13

Rangkaian dasar op amp adalah sbb:

Gambar 2.6 Rangkaian Dasar Op Amp

Penguatan yang terjadi adalah :

Page 18: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 14

BAB III

METODE PELAKSANAAN

Untuk merancang dan mengintepretasikan konsep kerja “Sistem

Pengaturan On/Off Kipas Angin dengan Menggunakan Sensor Suhu” maka

metode pelaksanaan dibagi atas “3” proses yang terdiri dari pembuatan desain

model dan algoritma cara kerja, analisis biaya operasional alat sistem pengaturan

on/off kipas angin otomatis dengan menggunakan sensor suhu, dan realisasi

konsep.

3.1 Desain Model dan Algoritma Cara Kerja

3.1.1 Desain Model

Gambar 3.1 Tampak Depan Ketika Praktikum

Page 19: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 15

Gambar 3.2 Alat Tampak Depan

Gambar 3.3 Rangkaian Alat Keseluruhan

Gambar 3.4 Rangkaian Catu Daya

Page 20: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 16

3.1.2 Algoritma Cara Kerja

Algoritma

1. Start (Mulai).

2. Pemberian harga awal atau penentuan suhu maksimum pada suatu ruangan =

36°.

3. Masukkan input berupa sumber tegangan (power) dan suhu ruangan pada saat

diukur.

4. Jika input sumber tegangan (power) = on, maka lanjutkan ke langkah ke-5.

Jika input sumber tegangan (power) = off, maka lanjutkan ke langkah

5. Jika input suhu ruangan (T) lebih besar dari suhu maksimum, maka lanjut ke

langkah ke-6.

Jika input suhu ruangan (T) lebih kecil dari suhu maksimum, maka kembali ke

langkah ke-3.

6. End (selesai).

Page 21: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 17

Gambar 3.5 Diagram Alir Sistem Kontrol

Start

INPUTPower

Suhu Ruangan (T)

IfSuhu Ruangan > Suhu

Maks.

Suhu Maksimum = 36o

OUTPUTMotor berputar

If Power = ON

End

ya

ya

tidak

tidak

Page 22: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 18

3.1.3 Spesifikasi

3.1.3.1 Maket

Maket dibuat berbentuk seperti rumah. Bagian-bagian penyusun maket,

antara lain akan dijelaskan lebih lanjut di bawah ini, antara lain:

1. Bagian lantai atau dasar terbuat dari triplek yang dilapisi karton dan kertas

berwarna perak.

2. Bagian dinding terbuat dari karton yang dilapisi dengan kertas berwarna

emas.

3. Bagian atap terbuat dari karton yang dilapisi dengan kertas berwarna emas.

4. Pilar-pilar rumah terbuat dari kayu yang dilapisi kertas berwarna emas.

3.1.3.2 Rangkaian Alat

Alat ini terdiri dari beberapa bagian yaitu bagian catu daya dan kontroler .

Hal tersebut akan dijelaskan lebih lanjut di bawah ini.

Catu daya disusun oleh beberapa komponen seperti PCB matrik,

transformator, dioda bridge 2A, kapasitor 470 µF, IC 7805 + Heatsink, resistor

47Ω, dan LED merah.

Rangkaian alat kontrolnya terdiri dari PCB matrik, header 2 pin, resistor 47

Ω, kapasitor 470 µF, IC LM-324, LED merah dan biru, baterai 3V, motor listrik.

3.1.4 Alur analisis

Seperti pada gambar rangkaian, pada awalnya praktikan mengeset keluaran

trimpod sebesar 5 volt. LM-35 memiliki tegangan awal Vout 0,3 volt. Apabila

dipanaskan , tegangannya dapat mencapai maksimal 1,7 volt. Tegangan dari

trimpod dan LM-35 masuk ke OP-Amp yang disini berfungsi sebagai comparator

. Kemudian akan dibandingkan antara tegangan dari LM-35 dan trimpod . Apabila

tegangan LM-35 lebih kecil, maka tegangan keluaran dari OP-Amp adalah 0 volt,

namun apabila tegangan dari LM-35 lebih besar dari trimpod, maka tegangan

keluaran dari OP-Amp adalah 3,4 volt . Tegangan keluarannya akan selalu 3,4

volt karena merupakan karakteristik dari OP-Amp. Kemudian resistor 470 ohm

yang berfungsi sebagai pengaman dapat membatasi tegangan sebelum membatasi

Page 23: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 19

transistor agar transistor tidak jebol. Tegangan 3,4 tersebut dapat mengaktifkan

transistor yang membuat arus dari emiter naik ke collector yang akan

mengaktifkan relay.

Setelah itu relay bekerja dapat menghidupkan kipas angin yang

menyebabkan kondisi ruangan menjadi sejuk dan memberi pengaruh kepada

sensor sehingga tegangan sensor menjadi turun kemudian relay menjadi

mati.Begitupula sebaliknya jika kondisi ruangan mulai panas lagi maka relay akan

bekerja menghidupkan kipas angin.

3.2 JADWAL KEGIATAN

KEGIATAN

BULAN

2010

Maret April Mei Juni

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Penentuan Judul

Penyusunan Judul

Penyusunan Proposal

Asistensi Judul Alat

Proposal

Pembuatan Rangkaian

Pembuatan Maket

Uji Coba Alat

Realisasi Alat (Praktikum)

Pembuatan Laporan Proposal Alat

Postest dan Pengumpulan Laporan Praktikum

Page 24: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 20

3.3 RANCANGAN BIAYA

3.3.1. Realisasi Dasar System

Pembuatan sistem pengaturan Kipas angin otomatis:

Tabel 3.1 Rancangan Biaya Pembuatan Alat

Nama Alat JumlahHarga

SatuanTotal Keterangan

IC LM-35 1 15.000 15.000

PCB 1 4.000 4.000

LM 324 1 4.500 4.500

Dioda Bridge 2 A 1 1.000 1.000

2 KB engkel C 2 750 1.500

kapasitor 470 µF 2 500 1.000

IC 7805 1 1.500 1.500

Trafo 1 17.500 17.500

Motor 3 volt 1 2500 2500

Baterai energizer 1 5.000 5.000

Socket IC 1 1.000 1.000

Resistor 470Ω 4 1.000 1.000

LED merah 2 500 1000

LED biru 1 1000 1000

Relay 1 7.500 7.500

Header 1 2.000 2.000

Timah 2 meter 1000 2000

Kabel kecil 1 meter 2.000 2.000

Transistor BC 547 1 1.000 1.000

Dioda In 4001 1 500 500

Jumlah Rp. 72.500,-

Page 25: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 21

3.3.2 Pembuatan Maket

Tabel 3.2 Rancangan Biaya Pembuatan Maket

Nama Alat JumlahHarga

SatuanTotal Keterangan

Triplek 1 - - sumbangan

Kertas Emas 5 lembar 900 4500

Kertas Perak 5 lembar 900 4500

Karton (kardus) 1 - - sumbangan

Paku 5 buah - - sumbangan

Lem 1 1500 1500

Jumlah Rp. 10.500,-

TOTAL BIAYA

Realisasi Dasar System + Pembuatan maket + Pengguna :

= Rp. 72.500,- + Rp. 10.500,-

= Rp. 83.000,-

Page 26: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 22

BAB IV

CARA KERJA

Pada awalnya tegangan dari PLN sebesar 220 volt masuk ke transformator

step down. Di dalam transformator tegangan masuk ke gulungan primer, setelah

itu terjadi induksi elektromagnet pada gulungan sekunder sehingga

mengakibatkan tegangan keluaran. Disini gulungan primer lebih banyak dari

gulungan sekunder, sehingga tegangan 220 volt akan turun. Dalam hal ini kami

gunakan keluaran 5 volt dari trafo. Karena keluaran tersebut masih berupa arus

AC (Alternative Current) atau bolak balik, maka kami akan membuatnya menjadi

arus DC (Direct Current) atau arus searah dengan penyearah (rectifier/dioda).

Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada

gambar-1 berikut ini. Transformator (T1) diperlukan untuk menurunkan tegangan

AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang

lebih kecil pada kumparan sekundernya.

Gambar 4.1 Rangkaian penyearah sederhana

Page 27: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 23

Pada rangkaian ini, dioda (D1) berperan hanya untuk merubah dari arus

AC menjadi DC dan meneruskan tegangan positif ke beban R1. Ini yang disebut

dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk mendapatkan

penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengan center

tap (CT) seperti pada gambar-2.

Gambar 4.2 rangkaian penyearah gelombang penuh

Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang

berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai

common ground.. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan

gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti

misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk

tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan

ripple dari kedua rangkaian di atas masih sangat besar.

Gambar 4.3 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang dengan Filter C

Page 28: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 24

Gambar 3 adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor

C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang

tegangan keluarnya bisa menjadi rata. Gambar-4 menunjukkan bentuk keluaran

tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter

kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu,

dimana pada keadaan ini arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor.

Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat

pengosongan kapasitor.

Gambar 4.4 Bentuk Gelombang dengan Filter Kapasitor

Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus (I) yang mengalir ke beban R.

Jika arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis

horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan

semakin tajam. Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji.

Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan

kapasitor pada rangkaian gambar 2. Bisa juga dengan menggunakan transformator

yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada gambar-5 berikut

ini.

Page 29: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 25

Gambar 4.5 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Filter C

Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil,

namun ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan

outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus

semakin besar ternyata tegangan dc keluarnya juga ikut turun.

Regulator Voltage berfungsi sebagai filter tegangan agar sesuai dengan

keinginan. Oleh karena itu biasanya dalam rangkaian power supply maka IC

Regulator tegangan ini selalu dipakai untuk stabilnya outputan tegangan.

Gambar 5.6 a.78xx untuk regulator positif b.79xx untuk regulator negative

Page 30: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 26

IC 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan +5 volt, 7812 regulator

tegangan +12 volt dan seterusnya. Setelah melewati regulator, tegangan telah

stabil sebesar 5 volt. Kemudian masuk ke rangkaian alat.

Sebagai indikator ada arus, kami menggunakan LED merah. Pada alat ini,

menggunakan header 2 pin sebagai penghubung Vcc ke rangkaian alat. Pada

rangkaian alat, Vcc terhubung ke trimpot, LM 35, LM 324 dan relay.

Panas ruangan yang berlebih dari yang ditentukan akan mempengaruhi

sensor LM-35, sehingga akan mengirimkan tegangan ke IC LM-324. Sensor suhu

LM 35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah

besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35

yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang

diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan

kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35

juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi

sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus

serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang

diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu

daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60

µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-

heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah

yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC . 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-

masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari

LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan

jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi

sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor

ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan

sebagai berikut :

VLM35 = Suhu* 10 mV

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan

suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada

Page 31: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 27

penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen

pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC

karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan

selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35

sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau

jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan

dan suhu udara disekitarnya .

Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh

interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan

sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan

didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada

kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin

untuk ditanahkan.

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35.

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan

suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti

terlihat pada gambar 2.2.

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1

ºC pada udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

Trimpot adalah kependekan dari tripotensiometer, bentuk fisiknya kecil

dan memiliki nilai tahanan yang dapat diubah-ubah namun dengan menggunakan

alat bantu berupa obeng kecil, karena untuk merubah nilai resistansinya tidak bisa

menggunakan tangan. Sebagai tahanan bahan resistansinya adalah menggunakan

bahan karbon atau arang. Tegangan dari trimpot ini juga masuk ke LM-324.

Page 32: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 28

LM 324 Adalah penguat beda (differential amplifier) dengan impedansi

input tinggi dan output impedansi rendah. Op amp banyak digunakan untuk

pengubah tegangan (amplitudo dan polaritas), osilator, filter dan rangkaian

instrumentasi. Op amp terdiri dari sejumlah besar difFerential amplifier untuk

mendapatkan penguatan tegangan yang besar. Karakteristik terpenting dari sebuah

op-amp yang ideal adalah:

1. Penguatan loop terbuka amat tinggi

2. Impedansi masukan yang sangat tinggi sehingga arus masukan dapat

diabaikan

3. Impedansi keluaran sangat rendah sehingga keluaran penguat tidak

terpengaruh oleh pembeban.

Pada op-amp terdapat satu terminal keluaran, dan dua terminal masukan. Terminal

masukan yang diberi tanda (-) dinamakan terminal masukan pembalik (inverting),

sedangkan terminal masukan yang diberi (+) dinamakan terminal masukan bukan

pembalik (noninverting). Di LM 324 terjadi pembandingan tegangan yang masuk

dari output trimpot dan output LM 35 dibandingkan, apabila tegangan dari LM35

lebih besar dari trimpot, maka Vcc yang terhubung pada LM324 akan

menyalurkan tegangan ke resistor 470 ohm yang akan membatasi tegangan

sebelum memasuki transistor agar transistor tidak cepat panas dan jebol.

Kemudian tengangan akan masuk ke transistor.

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,

sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,

modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam

kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya

(FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber

listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus

yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2

terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia

elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier

(penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan

penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan

Page 33: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 29

sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai

sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-

komponen lainnya. saat tegangan mencapai transistor tegangan 3,4 volt tersebut

dapat mengaktifkan transistor yang membuat arus dari emitter naik ke collector

yang akan mengaktifkan relay.

Relay adalah suatu peranti yang menggunakan elektromagnet untuk

mengoperasikan seperangkat kontak sakelar. Susunan paling sederhana terdiri dari

kumparan kawat penghantar yang dililit pada inti besi. Bila kumparan ini

dienergikan, medan magnet yang terbentuk menarik armatur berporos yang

digunakan sebagai pengungkit mekanisme sakelar. setelah itu relay ini akan

bekerja menghubungkan arus dari baterai ke motor. Disini digunakan motor

sebagai simulasi bekerjanya Kipas angin, yang akan membuat suhu ruangan

menjadi sejuk dan memberi pengaruh terhadap LM 35 sehingga tegangan pada

sensor akan menjadi turun dan kemudian relay akan otomatis mematikan seluruh

sensor begitupula sebaliknya ketika suhu ruangan meningkat kembali maka

keseluruhan system diatas akan bekerja kembali.

Page 34: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 30

BAB V

SIMPULAN

Dari percobaan pembuatan alat yang telah kami lakukan, dapat disimpulkan

bahwa :

1) Teori Sistem Pengaturan dapat diterapkan di dalam pembuatan alat-alat

sederhana salah satunya berupa sensor suhu dalam sistem pengaturan on/off

Kipas angin.

2) Sensor suhu yang digunakan dalam pembuatan alat ini adalah menggunakan

sensor lm 35.

3) Rangkaian kontrolnya memakai IC 324, dan memakai relay sebagai saklar

otomatisnya.

4) Alat ini menggunakan motor listrik 3 Volt sebagai aktuator dalam sistem

pengaturan alat ini.

5) Dengan menggunakan alat ini kita dapat menghemat pengeluaran yang

biasanya membengkak.

Page 35: Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 31

DAFTAR PUSTAKA

William H. Hyat, Jr. 1982. ElektromagnetikaTeknologi. Jakarta : Erlangga.

Laksono, Ir. Edi. 2000. Teknik Kontrol Autometik. Jakarta : Erlangga.

Malvino, A. 2003. Prinsip – Prinsip Elektronika. Jakarta : Salemba Teknika.

Daryanto. 2000. Pengetahuan Teknik Elektronika. Malang : Bumi Aksara.

www.elektroarea.blogspot.com

www.wikipedia.org


Top Related