detektor non-inverting dengan Vref = 0

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan 

    a. Prosedur Percobaan

    b. Gambar Rangkaian dan Prinsip Kerja

    c. Vidio

6. Download File

1. Pendahuluan [kembali]

    Detektor non-inverting adalah salah satu jenis rangkaian elektronik yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur sinyal tegangan yang melebihi atau kurang dari suatu ambang batas tertentu. Rangkaian ini memungkinkan kita untuk memonitor perubahan tegangan yang terjadi pada suatu sistem elektronik dengan akurasi yang tinggi. Detektor non-inverting sering digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk dalam sistem pengukuran, kendali otomatis, dan pemrosesan sinyal.

    Salah satu konfigurasi detektor non-inverting yang umum digunakan adalah detektor non-inverting dengan referensi tegangan (Vref) yang disetel ke nol (0). Dalam konfigurasi ini, detektor non-inverting membandingkan tegangan input dengan tegangan referensi nol dan menghasilkan keluaran yang sesuai sesuai dengan perbedaan tegangan tersebut.

    Konfigurasi detektor non-inverting dengan Vref = 0 ini seringkali menjadi pilihan karena kegunaannya dalam mendeteksi sinyal yang bersifat positif. Dengan menggunakan Vref = 0, detektor non-inverting ini akan memberikan respons yang linier terhadap perubahan tegangan positif pada inputnya.

2. Tujuan [kembali]

• Mengidentifikasi rangkaian OP-AMP sebagai detektor non-inverting dengan Vref = 0
• Menentukan prinsip operasional OP-AMP sebagai detektor non-inverting dengan Vref = 0
• Mendapatkan pemahaman tentang prinsip kerja rangkaian detektor non-inverting, yang dapat digunakan untuk berbagai jenis rangkaian elektronik seperti amplifier, filter, dan sensor.

3. Alat dan Bahan [kembali]

Alat:

a. DC Voltmeter

Voltmeter

Voltmeter pada Proteus

      DC Voltmeter adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara dua titik pada suatu beban listriuk atau rangkaian elektronika. Cara penggunaannya disambung paralel dengan komponen yang akan diuji tegangannya. 

Berikut spesifikasi dan keterangan Probe DC voltmeter:

b. Osiloskop

    Osiloskop adalahalat ukur elektronika yang fungsinya memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat dan dipelajari. Pada osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Kemudian peranti pemancar elektron akan memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode. Sorotan elektron tersebut membekas pada layar.

    Osiloskop digunakan untuk mengamati bentuk  yang tepatgelombang dari sinyal listrik. Osiloskop selain dapat menunjukkan amplitudo sinyal, dapat juga menunjukkan distorsi, waktu antara dua peristiwa (seperti lebar pulsa, periode, atau waktu naik) dan waktu relatif dari dua sinyal yang saling berkaitan.

Gambar Osiloskop pada Proteus

c. Power Supply

      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.

Bahan:

a. Baterai (Battery)

    Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik.

Tampilan baterai pada aplikasi Proteus

Tampilan baterai asli

Spesifikasi dan Pinout Baterai

    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. Resistor

    

      Resistor adalah komponen yang berufungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik di dalam sebuah rangkaian elektronika, satuannya adalah ohm. 

Nilai pada suatu resistor diwakilkan oleh kode angka atau gelang warna yang dapat dilihat pada  badan resistor, seperti di bawah ini:

c. Ground

    Ground pada rangkaian elektronika adalah titik referensi umum atau tagangan potensial, sama dengan tegangan nol. Ground memastikan bahwa setiap komponen dalam rangkaian mendapatkan sinyal listrik yang sama sehingga menghindari terjadinya kesalahan dalam pengukuran dan pemrosesan data.

Tampilan Ground pada aplikasi Proteus

d. OP-AMP

Tampilan OP-AMP

      Penguat operasional, juga dikenal sebagai OP-AMP, adalah penguat elektronika dengan sambatan arus searah dan faktor penguatan yang sangat besar. Ini memiliki dua masukan dan satu keluaran.

e. Komponen Input

     

     a. Sensor Vibration 

      Sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik. Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan

adalah sensor seismic transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan

percepatan.

     b. Sensor Sound

      Ada metode untuk mengubah ukuran suara menjadi ukuran listrik. Prinsip kerja alat ini hampir sama dengan yang dimiliki sensor sentuh pada telepon genggam, laptop, dan notebook. Ketika gelombang suara mengenai membran sensor, kumparan kecil di baliknya bergerak naik dan turun. Kekuatan gelombang listrik yang dihasilkan oleh sensor ditentukan oleh kecepatan kumparan bergerak.

     c. Sensor UV

      Sensor UV ini mengukur kekuatan atau intensitas radiasi insiden ultraviolet (UV). Sensor UV digunakan untuk menentukan paparan radiasi ultraviolet di laboratorium atau pengaturan lingkungan.

   d. 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.

      PIN OUT : 

f. Komponen Output

      a. LED

     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.

      b. Relay

Spesifikasi Relay :

Umumnya tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10A.

Konfigurasi Pin Relay :

Dihubungkan ke 5V

GND dihubungkan ke GND

IN1/Data dihubungkan ke pin 2

     PIN OUT :

4. Dasar Teori [kembali]

   Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan Op-Amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguataudio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analoglainnya. 

  Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu:

1. Gain tak berhingga.

2. Impedansi input tak berhingga.

3. Impedansi output bernilai 0.

   Namun, dalam praktiknya Op-Amp memiliki Gain dan Impedansi input yang sangat besar namun bukan tak berhingga sehingga Impedansi output akan sangat kecil hingga mendekati nilai 0.

 Simbol Op-Amp

   Dapat dilihat bahwa Op-Amp secara umum memiliki 4 pin, yaitu masukan inverting dengan tanda (-), masukan non-inverting dengan tanda (+), masukan tegangan positif dan tegangan negatif dan pin keluaran atau output.
   Dalam Op-Amp, terdapat dua perbudaan bagi tegangan yang diinputkan ke dalamnya. tegangan dapat dimasukan pada masukan inverting dan juga dapat dimasukkan pada msukan non-inverting.
   Pada masukan Inverting tegangan input akan menghasilkan output dengan beda fasa 180 derjat atau dapat dikatakan gelombang output akan terbalik dari gelombang input.

Detektor non inverting

a. Dengan Vref = 0 Volt

Rangkaian detektor non inverting 
 
Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V1 dan Vref = V2 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo (V0 max = +/- Vsat = AoL (V1-V2) )
maka: 

 

 Bentuk gelombang input dan gelombang output
Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 77.
Dengan Vi > 0 maka Vo = +Vsat dan sebaliknya bila Vi < 0 maka Vo = -Vsat.

 Kurva Karakteristik I-O

b. Resistor

Tampilan Resistor

      Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika.Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=IR).Cara menghitung nilai resistor dapat dilihat pada gambar di bawah

Warna Gelang Resistor

Cara penghitungan besar resistansi resistor

Langkah-langkah :

1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2
3. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut
4. Merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut

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 mohm dengan toleransi 10%

c. Sensor Vibration

Vibration sensor / Sensor getaran ini memegang peranan penting dalam kegiatan pemantauan sinyal getaran karena terletak di sisi depan (front end) dari suatu proses pemantauan getaran mesin. Secara konseptual, sensor getaran berfungsi untuk mengubah besar sinyal getaran fisik menjadi sinyal getaran analog dalam besaran listrik dan pada umumnya berbentuk tegangan listrik. Pemakaian sensor getaran ini memungkinkan sinyal getaran tersebut diolah secara elektrik sehingga memudahkan dalam proses manipulasi sinyal, diantaranya:
   - Pembesaran sinyal getaran
   - Penyaringan sinyal getaran dari sinyal pengganggu.
   - Penguraian sinyal, dan lainnya.

Sensor getaran dipilih sesuai dengan jenis sinyal getaran yang akan dipantau. Karena itu, sensor getaran dapat dibedakan menjadi:
  - Sensor penyimpangan getaran (displacement transducer)
  - Sensor kecepatan getaran (velocity tranducer)
  - Sensor percepatam getaran (accelerometer).

Pemilihan sensor getaran untuk keperluan pemantauan sinyal getaran didasarkan atas pertimbangan berikut:
  - Jenis sinyal getaran
  -  Rentang frekuensi pengukuran
  -  Ukuran dan berat objek getaran.
  -  Sensitivitas sensor

Berdasarkan cara kerjanya sensor dapat dibedakan menjadi:
   - Sensor aktif, yakni sensor yang langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa perlu catu daya
     (power supply) dari luar, misalnya Velocity Transducer.
   - Sensor pasif yakni sensor yang memerlukan catu daya dari luar agar dapat berkerja.

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 g

Grafik perbandingan frekuensi dengan sensitivitas sensor getaran :

d. Sensor Sound

    Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Current). Sensor suara berkerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik & turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
    Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu electric condenser microphone atau mic kondenser.
    Intensitas suara adalah ukuran dari "aliran energi melewati satuan luas per satuan waktu" dan unit pengukuran adalah W/m2 Probe intensitas suara mikrofon ini dirancang untuk menangkap intensitas suara bersama dengan unit arah aliran sebagai besaran vektor. Hal ini dicapai dengan menggabungkan lebih dari satu mikrofon di probe untuk mengukur aliran energi suara. mikrofon konvensional dapat mengukur tekanan suara (unit: Pa), yang mewakili intensitas bunyi di tempat tertentu (satu titik), tetapi dapat mengukur arah aliran. Mikrofon intensitas bunyi Oleh karena itu digunakan untuk sumber suara memeriksa dan untuk mengukur kekuatan suara.

 

e. Sensor Ultraviolet

      Sensor ultraviolet (UV) adalah sebuah perangkat elektronik yang dirancang khusus untuk mendeteksi radiasi elektromagnetik pada rentang spektrum ultraviolet, yang biasanya tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Radiasi UV terbagi menjadi tiga kategori berdasarkan panjang gelombangnya: UV-A (320-400 nanometer), UV-B (280-320 nanometer), dan UV-C (100-280 nanometer). Sensor UV dapat dibuat untuk mendeteksi satu atau lebih dari kategori ini, tergantung pada aplikasi dan kebutuhan spesifik.

    

PIN OUT ; 

Spesifikasi :

Grafik Respon Sensor :

f. Relay

Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

• Electromagnet (Coil)
• Armature
• Switch Contact Point (Saklar)
• Spring

5. Percobaan [kembali]

a. Prosedur Percobaan [kembali]

• Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
• Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
• Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
• Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 
• Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka LED atau buzzer akan hidup yang berarti rangkaian bekerja

b. Gambar Rangkaian dan Prinsip Kerja [kembali]

Pemberitahuan Gempa dengan Nyala LED

      Rangkaian Vibration Sensor: Saat terjadi gempa bumi sensor akan mendeteksi adanya getaran, kemudian sensor akan mengeluarkan output dan masuk keresistor dan mengeluarkan output sebesar 5V, lalu arus ini akan masuk ke op amp pada rangkaian detektor non inverting dengan Vref= 0 kemudian op amp ini mengeluarkan output yang masuk ke resistor dan outputnya menjadi tegangan FBE yang masuk ke kaki base ke kaki emitor lalu menuju ground.  Power yang digunakan akan menghasilkan arus yang masuk ke melewati relay menuju kaki kolektor lalu ke emitor menuju ground, karena adanya arus yang melewati relay tadi maka relay akan switch dan menjadi rangkaian tertutup. Setelah menjadi rangkaian tertutup arus pada batrai akan masuk ke buzzer, dan arus yang melewati led kemudian masuk ke kaki buzzer. Arus yang telah melewati buzzer akan menghidupkan buzzer dengan syarat harus lebih dari 3V. 

Penyalaan Lampu Otomatis

      Rangkaian Sensor UV: Sensor ini bekerja dengan cara menangkap sinar uv yang ada pada pagi hingga sore hari, sensor akan mengeluarkan output sebesar 14,3V kemudian arus ini akan masuk ke kaki non inverting pada rangkaian detektor non inverting dengan Vref=0 dan mengeluarkan output sebesar 14V, arus akan melewati resistor yang dimana akan menjadi tegangan FBE sebesar 0,88 V yang sudah cukup mengaktifkan transistor. tegangan tadi akan bergerak menuju kaki base ke emitor lalu ke ground. Power yang dipakai pada relay sebesar 15V dan akan melewatinya ke transistor sebagai self bias lalu ke kaki kolektor menuju emitor dan akhirnya ke ground, karena arus yang melewati relay tidak cukup untuk menggerakkan relay, maka relay tidak akan bergerak sehingga tidak menjadi rangkaian tertutup dan LED tidak aktif. Pada saat malam hari tidak akan ada sinar uv yang bekerja jadi sensor akan mengeluarkan output sebesar -0,01V dan menuju kaki non inverting dan mengluarkan output sebesar -13,5V dan menuju resistor dan outputnya menjadi tegangan FBE lalu menuju kaki base pada transistor ke emitor lalu ke ground. Power akan mengalirkan arus melewati relay ke stransistor sebagai fixed bias masuk ke kaki kolektor menuju emitor lalu ke ground, karena arus melewati relay tadimakan relay akan switch dan membentuk rangkaian tertutup. Arus pada rangkaian tertutup berasal dari batrai sebesar 12V masuk ke resistor dan lalu ke LED sehingga LED akan aktif. 

Pendeteksi Suara

     Rangkaian  Sound Sensor: Sensor ini diletakkan di dalam rumah dan Lamps sebagai penerang lampu bisa di letakkan dimana saja. Ketika sensor ini mendeteksi adanya sebuah suara maka mengeluarkan output sebesar 5V yang masuk ke kaki non inverting detektor non inverting dengan Vref=0 lalu outputnya akan disaturasikan menjadi 9,01V lalu masuk ke resistor dan keluar sebagai tegangan FBE sebesar 0,86V dan arus tersebut menuju kaki base ke emitor lalu ke ground. Power akan mengalirkan arus melewati relay ke stransistor sebagai self bias masuk ke kaki kolektor menuju emitor lalu ke ground, karena arus melewati relay tadi maka relay akan switch dan membentuk rangkaian tertutup. Arus pada rangkaian tertutup berasal dari batrai sebesar 12V masuk ke resistor dan lalu ke Lamps sehingga lampu akan aktif.  

c. Vidio [kembali]

6. Download File [kembali]

Download rangkaian Pendeteksi Gempa [download]

Download rangkaian Penyalaan Lampu Otomatis [download]

Download rangkaian Pendeteksi Suara [download]

Library Sensor Suara [download]

Library Sensor Getaran [download]

Library Sensor UV [download]

Download Vidio Simulasi Detektor Non-Inverting [download]

Datasheet UV Sensor [download]

Datasheet Sound Sensor [download]

Datasheet DC Motor [download]

Datasheet Op-Amp [download]

Datasheet Transistor [download]

Datasheet Relay [download]

Datasheet Diode [download]

Datasheet Battery  [download]

Datasheet Resistor [download]