APLIKASI COMPARATOR INVERTING Vref = 0 ~ Fauzan Wafi

TUGAS APLIKASI

PENGAMANAN KEBAKARAN DAN KONTROL UDARA RUANGAN

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Prinsip Kerja dan Simulasi Rangkaian

5. Download

1. Tujuan [kembali]

a. Memahami apa yang dimaksud dengan Komparator Inverting

b. Memahami rangkaian Komparator Inverting terutama yang Vref=0

c. Melakukan simulasi rangkaian Komparator Inverting

2. Alat dan Bahan [kembali]

A. ALAT

Instrumen

1. Voltmeter Dc

Sebuah voltmeter DC digunakan untuk mengukur beda potensial antara dua titik dalam sebuah rangkaian DC yang dihubungkan paralel dengan sebuah sumber tegangan atau komponen rangkaian.

(Spesifikasi voltmeter DC)

Probe
1. Probe Voltage

(Gambar probe voltage)

Probe Probe uji adalah perangkat fisik yang digunakan untuk menghubungkan peralatan uji elektronik ke perangkat yang sedang diuji (DUT), namun probe uji yang digunakan pada rangkaian ini merupakan probe voltage. Probe voltage digunakan untuk mengukur tegangan yang ada pada DUT. Untuk mencapai akurasi yang tinggi, instrumen uji dan probenya tidak boleh secara signifikan mempengaruhi tegangan yang diukur. Hal ini dicapai dengan memastikan bahwa kombinasi instrumen dan probe menunjukkan impedansi yang cukup tinggi yang tidak akan memuat DUT. Untuk pengukuran AC, komponen impedansi reaktif mungkin lebih penting daripada resistif.

Generator Daya

1. Battery

Baterai meruapakan alat yang terdapat 2 sel elektrokimia yang bisa mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Tiap baterai memiliki kutub positif dan kutub negatif.

2. Power Supplay

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.

3. Generator DC

B. BAHAN

1. Resistor

RESISTOR TETAP

Jenis resistor yang digunakan pada rangkaian aplikasi disini ada 2, yaitu resistor tetap dan potensiometer. Resistor merupakan salah satu komponen yang digunakan dalam sebuah sirkuit atau rangkaian elektronik. Resistor berfungsi sebagai resistansi/ hambatan yang mampu mengatur atau mengendalikan tegangan dan arus listrik rangkaian.

(Gambar 5 gelang pita warna resistor)

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.

(Spesifikasi potensiometer)

(Tabel spesifikasi perbandingan jenis-jenis resistor)

2. Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang hanya dapat menghatarkan arus listrik ke satu arah saja dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Pada prinsipnya dioda terbuat dari dua buah kristal semi konduktor, tipe P dan tipe N yang saling dipertemukan. Pada rangkaian aplikasi di blog ini menggunakan dioda dengan tipe 1N4002. Berikut merupakan tabel spesifikasi diode 1N4002.

(Tabel Spesifikasi Diode 1N4001 - 1N4007)

3. Transistor NPN

Pada rangkaian aplikasi yang ada pada blog ini menggunakan transistor dengan jenis BC547. 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. Pada transistor NPN, kaki basis memiliki kutub positif dan bersinggungan langsung dengan sumber listrik atau baterai. Sedangkan kaki emitor memiliki kutub negatif karena berhubungan langsung dengan massa. Kutub negatif juga ditemukan pada kaki kolektor yang menghubungkan massa di rangkaian listrik. Berikut ini merupakan spesifikasi dari transistor BC547.

4. Op-amp

Pada rangkaian aplikasi blog ini menggunakan op-amp dengan model LM741. 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. Sebuah rangkaian Op-Amp memiliki dua input (masukan) yaitu satu Input Inverting dan satu Input Non-inverting serta memiliki satu Output (keluaran). Sebuah Op-Amp juga memiliki dua koneksi catu daya yaitu satu untuk catu daya positif dan satu lagi untuk catu daya negatif.

(konfigurasi pin op-amp 741)

Berikut merupakan spesifikasi dari op-amp LM741

Komponen Input

1. Flame Sensor

Sensor api atau Flame sensor merupakan salah satu alat pendeteksi kebakaran melalui adanya nyala api yang tiba-tiba muncul. Besarnya nyala api yang terdeteksi adalah nyala api dengan panjang gelombang 760 nm sampai dengan 1.100 nm. Transducer yang digunakan dalam mendeteksi nyala api adalah infrared.

Secara umum, prinsip kerja sensor api cukup sederhana, yaitu memanfaatkan sistem kerja metode optik. Optik yang mengandung ultraviolet, infrared, atau pencitraan visual api, dapat mendeteksi adanya percikan api sebagai tanda awal kebakaran. Jika telah terjadi reaksi percikan api yang cukup sering, maka akan terlihat emisi karbondioksida dan radiasi dari infrared.

2. Sensor Gas MQ2

Gas Sensor (MQ2) adalah sensor yang berguna untuk mendeteksi kebocoran gas baik pada rumah maupun industri. Sensor ini sangat cocok untuk mendeteksi H₂, LPG, CH₄, CO, Alkohol, Asap atau Propane. Karena sensitivitasnya yang tinggi dan waktu respon yang cepat, pengukuran dapat dilakukan dengan cepat.

MQ2 Sensor Pin Configuration

Pin No:	Pin Name:	Deskripsi
For Module
1	Vcc	Pin ini memberi daya pada modul, biasanya tegangan operasinya adalah +5V
2	Ground	Digunakan untuk menghubungkan modul ke ground sistem
3	Digital Out	Anda juga dapat menggunakan sensor ini untuk mendapatkan output digital dari pin ini, dengan mengatur nilai ambang batas menggunakan potensiometer
4	Analog Out	Pin ini menghasilkan tegangan analog 0-5V berdasarkan intensitas gas
For Sensor
1	H -Pins	Dari dua pin H, satu pin terhubung ke suplai dan yang lainnya ke ground
2	A-Pins	Pin A dan pin B dapat dipertukarkan. Pin ini akan diikat ke tegangan Supply.
3	B-Pins	Pin A dan pin B dapat dipertukarkan. Satu pin akan bertindak sebagai output sementara yang lain akan ditarik ke ground.

Fitur
Tegangan Operasi adalah +5V
Dapat digunakan untuk Mengukur atau mendeteksi LPG, Alkohol, Propana, Hidrogen, CO dan bahkan metana
Tegangan keluaran analog: 0V hingga 5V
Tegangan Output Digital: 0V atau 5V (Logika TTL)
Durasi pemanasan awal 20 detik
Dapat digunakan sebagai sensor Digital atau analog
Sensitivitas pin Digital dapat bervariasi menggunakan potensiometer

3. Sensor Suhu LM35

Berfungsi untuk mengubah suhu menjadi tegangan tertentu yang sesuai dengan perubahan suhu.

Konfigurasi Pinout Sensor LM35

Nomor PIN	Nama Pin	Keterangan
1	Vcc	Tegangan input +5V untuk aplikasi tipikal
2	Keluaran Analog	Akan ada peningkatan 10mV untuk kenaikan setiap 1°C. Dapat berkisar dari -1V (-55 ° C) hingga 6V (150 ° C)
3	Tanah	Terhubung ke ground sirkuit

Fitur Sensor LM35

Tegangan Input Minimum dan Maksimum masing-masing adalah 35V dan -2V. Biasanya 5V.
Dapat mengukur suhu mulai dari -55 °C hingga 150 °C
Tegangan keluaran berbanding lurus (Linear) dengan suhu (yaitu) akan ada kenaikan 10mV (0,01V) untuk setiap kenaikan suhu 1°C.
± 0,5 ° C Akurasi
Tiriskan saat ini kurang dari 60uA
Sensor suhu berbiaya rendah
Kecil dan karenanya cocok untuk aplikasi jarak jauh
Tersedia dalam paket TO-92, TO-220, TO-CAN dan SOIC

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.

Komponen Output

1. LED

LED atau Light Emitting Diode adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan dengan bias maju (forward bias). LED (Light Emitting Diode) dapat diartikan sebagai sebuah dioda yang memancarkan cahaya, karena memang LED (Light Emitting Diode) merupakan keluarga dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor.

Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:
Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah 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

Tabel warna dan Material LED

Warna	Panjanggelombang [nm]	Material semikonduktor
Infrared	λ > 760	Gallium arsenide (GaAs)Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)
Red	610 < λ < 760	Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
Orange	590 < λ < 610	Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
Yellow	570 < λ < 590	Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
Green	500 < λ < 570	Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN)Gallium(III) phosphide (GaP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Aluminium gallium phosphide (AlGaP)
Blue	450 < λ < 500	Zinc selenide (ZnSe)Indium gallium nitride (InGaN)
Violet	400 < λ < 450	Indium gallium nitride (InGaN)
Purple	multiple types	Dual blue/red LEDs, blue with red phosphor, or white with purple plastic
Ultraviolet	λ < 400	Diamond (235 nm) Boron nitride (215 nm) Aluminium nitride (AlN) (210 nm) Aluminium gallium nitride (AlGaN)Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) – (down to 210 nm)
Pink	multiple types	Blue with one or two phosphor layers: yellow with red, orange or pink phosphor added afterwards, or white with pink pigment or dye.
White	Broad spectrum	Blue/UV diode with yellow phosphor

Tabel LED Technical Data

Type	Colour	I_F max	V_F typ	V_F max	V_R max	Luminous intensity	Viewing angle	Wavelength
Standard	Red	30mA	1.7V	2.1V	5V	5mcd @ 10mA	60°	660nm
Standard	Bright red	30mA	2.0V	2.5V	5V	80mcd @ 10mA	60°	625nm
Standard	Yellow	30mA	2.1V	2.5V	5V	32mcd @ 10mA	60°	590nm
Standard	Green	25mA	2.2V	2.5V	5V	32mcd @ 10mA	60°	565nm
High intensity	Blue	30mA	4.5V	5.5V	5V	60mcd @ 20mA	50°	430nm
Super bright	Red	30mA	1.85V	2.5V	5V	500mcd @ 20mA	60°	660nm
Low current	Red	30mA	1.7V	2.0V	5V	5mcd @ 2mA	60°	625nm

2. Motor DC

Motor DC alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran. Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator atau sebaliknya generator DC dapat difungsikan sebagai motor DC.

3. Speaker

Speaker adalah sebuah perangkat keras yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi suara, atau bunyi. Sinyal listrik yang dimaksud adalah sinyal dengan frekuensi tertentu, sehingga dapat menggerakkan membrane speaker yang akan menyebabkan vibrasi, sehingga menghasilkan suara. Membrane pada speaker bergerak karena speaker memiliki coil yang Ketika dialiri arus listrik, akan berubah menjadi medan magnet. Medan magnet ini akan berinteraksi dengan magnet permanen pada speaker, sehingga menyebabkan vibrasi tersebut.

4. Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).

Konfigurasi pin:

Komponen Lainnya

1. Ground

Grounding adalah jalur instalasi kabel listrik menggunakan sistem pertanahan (ditanam didalam tanah) untuk mengurangi atau menghindari bahaya yang disebabkan oleh tegangan tinggi, konsleting, maupun petir.

3. Dasar Teori [kembali]

Rangkaian komparator inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi V_ref = 0 Volt adalah seperti gambar 88.

Untuk menghitung berapa tegangan ambang V_UT(Upper Threshold Voltage) atau V_LT(Lower Threshold Voltage) maka lakukan pemisalan kondisi tegangan output V_o = +V_sat atau –V_sat. Misalkan tegangan output V_o = +V_sat seperti gambar 89 maka dapat dihitung tegangan ambang atas V_UT: