Aplikasi Transistor Bipolar

Menuju Akhir


 Pintu Mall di Masa Pandemi

 (Temperature Sensor (LM35) dan Sensor Jarak)



A. TUJUAN (Daftar Isi)
  1. Memahami  Temperature Sensor (LM35) , Sensor Jarak , dan Transistor Bipolar serta prinsip kerjanya
  2. Memahami Aplikasi  Temperature Sensor (LM35) , Sensor Jarak , dan Transistor Bipolar
  3. Memahami karakteristik 
     Temperature Sensor (LM35) , Sensor Jarak ,dan Transistor Bipolar
  4. Membuat rangkaian proteus dari  Temperature Sensor (LM35) , Sensor Jarak , dan transistor bipolar
B. ALAT DAN BAHAN (Daftar Isi)
        1. Alat

            - Baterai


                 Baterai digunakan pada rangkaian ini berfungsi sebagai sumber energi listrik untuk menjalankan rangkaian.

        2. Bahan

            - Transistor Bipolar 
http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2013/11/Pengenalan-Transistor-Bipolar.html
Transistor bipolar: (a) simbol skematik PNP, (b) phisik PNP, (c) simbol skematik NPN, (d) fisik NPN 

 
            - Resistor 220 Ohm


Spesifikasi :

Resistance (Ohms)          : 220 V

Power (Watts)                     : 0,25 W, ¼ W

Tolerance                             : ± 5%

Packaging                           : Bulk

Composition                       : Carbon Film

Temperature Coefficient : 350ppm/°C

Lead Free Status               : Lead Free

RoHS Status                        : RoHs Complient

 

         - Relay JWD-107-1


Spesifikasi :
 
      • TE Internal #: 1393771-3
      • TE Internal Description: JWD-107-1=REED RELAYS

  • Contact Voltage Rating (VDC): 20
    Signal Relay Coil Power Rating (DC) (mW): 50, 72
    Signal Relay Mounting Type : Printed Circuit Board
    Signal Relay Terminal Type : PCB-THT
    Signal Relay Coil Voltage Rating (VDC): 5, 6
     Konfigurasi Pin :

Nomor PIN

Nama Pin

Deskripsi

1

Coil End 1

Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 5V dan ujung lainnya ke ground

2

Coil End 2

Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 5V dan ujung lainnya ke ground

3

Common (COM)

Common terhubung ke salah satu Ujung Beban yang akan dikontrol

4

Normally Close (NC)

Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NC beban tetap terhubung sebelum pemicu

5

Normally Open (NO)

Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NO, beban tetap terputus sebelum pemicu

    
        - LM35


    
 
Spesifikasi LM35 :
Akurasi sensor : +- 0.5'C
Tegangan kerja : 4-30V DC (rekomedasi 5-12V DC)
Supply current : (Max) 114uA
Interface type : Analog output
Sensor gain : 10 mV/'C

  • LM358
    
                Spesifikasi LM358 :
  1. Jangkauan frekuensi : 20Hz sampai 20KHz +/-3dB
  2. Sinyal input maksimum : 40mV
  3. Pengaturan tingkat gain maksimum : 40dB
  4. Tegangan kerja : 10V sampai 30VDC / 10mA


        - Potentiometer
    
    Spesifikasi POT :
    1. Resistance : 5 kOhms
    2. Power Rating : 500 mW (1/2 W)
    3. Tolerance : 10 %
    4. Temperature Coefficient : 100 PPM / c
        - Buzzer



C. DASAR TEORI (Daftar Isi)

Transistor Bipolar

Bipolar junction transistor (BJT) atau yang biasa dikenal dengan transistor bipolar merupakan komponen elektronika yang terdiri dari tiga lapis bahan semikonduktor, baik untuk yang bertipe PNP ataupun NPN. Pada setiap lapisan yang membentuk transistor tersebut memiliki nama-nama tersendiri (kolektor, basis, dan emitor). Dan pada tiap lapisan tersebut terdapat kontak kawat untuk koneksi ke rangkaian. Simbol skematik transistor tipe PNP dan NPN ditunjukan pada gambar dibawah ini (gambar a untuk PNP dan gambar c untuk NPN).
http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2013/11/Pengenalan-Transistor-Bipolar.html
Transistor bipolar: (a) simbol skematik PNP, (b) phisik PNP, (c) simbol skematik NPN, (d) fisik NPN 

Perbedaan fungsi antara transistor PNP dan transistor NPN terdapat pada mode bias (polaritas) dari persimpangan ketika transistor beroperasi. Untuk setiap keadaan operasi tertentu, arah arus dan polaritas tegangan untuk setiap jenis transistor yang persis akan berlawanan satu sama lain.
Transistor bipolar bekerja sebagai regulator arus yang dikontrol oleh arus. Dengan kata lain, transistor membatasi jumlah arus yang mengalir. Pada transistor bipolar arus utama yang dikendalikan mengalir dari kolektor ke emitor atau dari emitor ke kolektor tergantung dari masing-masing jenis transistor tersebut (PNP atau NPN). Arus kecil yang mengontrol arus utama mengalir dari basis ke emitor atau dari emitor ke basis, sekali lagi tergantung dari jenis masing-masing transistor tersebut (PNP atau NPN). Menurut standar simbologi semikonduktor, arah panah selalu menunjukkan arah yang berlawanan dengan arah aliran elektron. Perhatikan gambar dibawah ini.
http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2013/11/Pengenalan-Transistor-Bipolar.html
Aliran elektron arus basis(arus pengendali) ditunjukkan panah kecil, dan aliran arus kolektor(arus yang dikendalikan) ditunjukkan pada panah yang tebal

Transistor bipolar disebut bipolar karena aliran utama elektron yang mengalir melewati transistor berlangsung dalam dua tipe bahan semikonduktor, yaitu P dan N, sebagai arus utama yang mengalir dari emitor ke kolektor (atau sebaliknya). Dengan kata lain ada dua jenis polaritas pembawa muatan arus listrik, yaitu pembawa muatan elektron dan pembawa muatan positif atau lubang (hole).
Seperti yang anda lihat, arus yang mengontrol dan arus yang dikontrol akan selalu melewati kawat emitor dan aliran elektron mereka selalu mengalir melawan arah panah transistor. Semua arus harus mengalir dalam arah yang tepat sehingga device dapat bekerja sebagai pengatur atau regulator arus. Pada transistor bipolar, arus kecil pengendali itu biasanya disebut arus basis, karena arus tersebut adalah satu-satunya arus yang masuk atau mengalir melewati basis transistor. Sebaliknya, arus utama atau arus yang dikontrol atau dikendalikan itu disebut sebagai arus kolektor, karena arus utama merupakan satu-satunya arus yang melewati kawat kolektor dari transistor. Sedangkan arus emitor adalah jumlah arus basis dan arus kolektor, sesuai dengan hukum arus kirchhoff (Kirchhoff’s Current Law).

Jika tidak ada arus pada basis transistor, maka transistor akan seperti saklar terbuka yang akan mencegah arus utama mengalir melalui kolektor. Jadi, arus pada basis inilah yang juga akan mengubah transistor menjadi seperti saklar tertutup dan memungkinkan jumlah arus yang proporsional melalui kolektor.

Resistor

Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Namun tidak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang memiliki resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat. Contoh lain penggunaan kawat nikrom dapat dilihat pada elemen pemanas setrika. Jika elemen pemanas tersebut dibuka, maka terdapat seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan kawat nikrom.

Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.

Resistor berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Jika ditinjau secara mikroskopik, unsur-unsur penyusun resistor memiliki sedikit sekali elektron bebas. Akibatnya pergerakan elektronya menjadi sangat lambat. Sehingga arus yang terukur pada multimeter akan menunjukan angka yang lebih rendah jika dibandingkan rangkaian listrik tanpa resistor.

Namun meskipun misalnya kita menyusun rangkaian listrik tanpa resistor, bukan berarti tidak ada hambatan listrik didalamnya. Karena setiap konduktor pasti memiliki nilai hambatan, meskipun relatif kecil. Namun dalam perhitungan matematis, biasanya kita abaikan nilai hambatan pada konduktor tersebut, dan kita anggap konduktor dalam kondisi ideal. Itu berarti besar resistansi konduktor adalah nol.

Simbol dari resistor merupakan sebagai berikut :


Cara Menghitung Nilai Resistor

Berdasarkan bentuknya dan proses pemasangannya pada PCB, Resistor terdiri 2 bentuk yaitu bentuk Komponen Axial/Radial dan Komponen Chip. Untuk bentuk Komponen Axial/Radial, nilai resistor diwakili oleh kode warna sehingga kita harus mengetahui cara membaca dan mengetahui nilai-nilai yang terkandung dalam warna tersebut sedangkan untuk komponen chip, nilainya diwakili oleh Kode tertentu sehingga lebih mudah dalam membacanya.

 - Berdasarkan Kode Warna

Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.

Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :


   - Gelang Warna


Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

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 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 5 Gelang Warna



Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

 

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi
Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi

Cara menghitung Toleransi :
2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =
2200 – 5% = 2.090
2200 + 5% = 2.310
ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm

Untuk mempermudah menghafalkan warna di Resistor, kami memakai singkatan seperti berikut :

HI CO ME O KU JAU BI UNG A PU
(HItam, COklat, MErah, Orange, KUning. HiJAU, BIru, UNGu, Abu-abu, PUtih)

  - Berdasarkan Kode Angka

Membaca nilai Resistor yang berbentuk komponen Chip lebih mudah dari Komponen Axial, karena tidak menggunakan kode warna sebagai pengganti nilainya. Kode yang digunakan oleh Resistor yang berbentuk Komponen Chip menggunakan Kode Angka langsung jadi sangat mudah dibaca atau disebut dengan Body Code Resistor (Kode Tubuh Resistor)


Contoh :

Kode Angka yang tertulis di badan Komponen Chip Resistor adalah 4 7 3;

Contoh cara pembacaan dan cara menghitung nilai resistor berdasarkan kode angka adalah sebagai berikut :

Masukkan Angka ke-1 langsung = 4
Masukkan Angka ke-2 langsung = 7
Masukkan Jumlah nol dari Angka ke 3 = 000 (3 nol) atau kalikan dengan 10³
Maka nilainya adalah 47.000 Ohm atau 47 kilo Ohm (47 kOhm)

 

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

222 → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm

103 → 10 * 10³ = 10.000 Ohm atau 10 Kilo Ohm

334 → 33 * 104 = 330.000 Ohm atau 330 Kilo Ohm

 

Ada juga yang memakai kode angka seperti dibawah ini :
(Tulisan R menandakan letaknya koma decimal)
4R7 = 4,7 Ohm
0R22 = 0,22 Ohm

Keterangan :

Ohm = Ω
Kilo Ohm = KΩ
Mega Ohm = MΩ
1.000 Ohm = 1 kilo Ohm (1 KΩ )
1.000.000 Ohm = 1 Mega Ohm (1 MΩ)
1.000 kilo Ohm = 1 Mega Ohm (1 MΩ)

 

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

 


Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan

 

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). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A. Relay memiliki simbol seperti gambar di bawah ini

 
 

 

Buzzer

Buzzer   adalah   sebuah   komponen   elektronika   yang   berfungsi   untuk   mengubah  getaran  listrik  menjadi  getaran  suara  getaran  listrik  menjadi  getaran  suara.  Pada  dasarnya  prinsip  kerja buzzer  hampir  sama  dengan  loudspeaker,  jadi  buzzer  juga  terdiri  dari  kumparan  yang  terpasang  pada  diafragma  dan  kemudian  kumparan  tersebut  dialiri  arus  sehingga  menjadi  elektromagnet,  kumparan  tadi  akan  tertarik  ke  dalam  atau  keluar,  tergantung  dari  arah  arus  dan  polaritas  magnetnya,  karena  kumparan  dipasang  pada  diafragma  maka  setiap  gerakan  kumparan  akan  menggerakkan  diafragma  secara  bolak-balik  sehingga  membuat udara  bergetar  yang  akan  menghasilkan  suara.  Buzzer  biasa  digunakan  sebagai  indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

Cara Kerja Buzzer pada saat aliran listrik atau tegangan listrik yang mengalir ke rangkaian yang menggunakan piezoeletric tersebut. Piezo buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekwensi di kisaran 1 - 6 kHz hingga 100 kHz. Buzzer memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :

LM35

    Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.

    Simbol LM35 di proteus :

    

LM358
    LM358 sendiri merupakan dual op-amp 8 pin dengan daya rendah dapat mengunakan catu tunggal mulai dari 3V sampai 32V. Daya rendah berarti IC op-amp ini dapat menggunakan baterai. LM358 juga banyak diandalkan penggiat elektronika audio yang suka merakit rangkaian pre-amplifier.

Op Amp Non Inverting
    Rumus hitung persamaan invertering :

            Vout = - Rf . Vin                                                               Rin

      Persamaan Non-inventering:

             Vout = Rin + Rf . Vin = ( 1 + Rf ) . Vin                                                                                                                                                    Rin               (       Rin)


    Simbol OP Amp di proteus :

    

Potentiometer
    Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan, potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat.

    Simbol POT di proteus :

    

DC
    Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah.

    Simbol DC di proteus :

    

D. PERCOBAAN (Daftar Isi)

A. Prosedur Percobaan
 
1. Siapkan Alat dan Bahan yang akan digunakan dengan memilih dan mengambil dari library proteus.


            2. Letakkan semua alat dan bahan yang telah diambil ke dalam rangkaian 
            3. Hubungkan rangkaian tersebut dengan benar
            4. Jika telah dihubungkan dengan baik dan benar cobalah rangkaian tersebut
            5. Apabila berhasil maka ketika ada cahaya led akan hidup dan ketika tidak ada cahaya led akan mati

            B. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja



            C. Prinsip Kerja
 
Pada jarak 10 cm output sensor jarak akan mengeluarkan tegangan lalu tegangan tersebut diperkecil oleh resistor dan dialirkan ke transistor, hingga transistor aktif , batrai mensuplai tegangan ke kaki kolektor transistor sehingga arus masuk ke relay, switch relay berpindah ke kiri, mengaktifkan kontrol sensor suhu

Pada saat sensor suhu mendeteksi suhu rendah, maka output sensor yang terhubung ke kaki positif ampilifier lebih kecil dibandingkan dengan tegangan pada kaki negatif amplifier yang berasal dari potensio. sehingga output amplifier negatif , tidak cukup mengaktifkan transistor dan switch relay tetap berada di kanan sehingga motor berputar dan pintu mall terbuka
  
Pada saat sensor suhu mendeteksi suhu tinggi, maka output sensor yang terhubung ke kaki positif amplifier lebih besar dibandingkandengan tegangan pada kaki negatif amplifier , sehingga tegangan menjadi lebih besar, dan transistor aktif, lalu arus mengalir ke relay , dan switch relay berpindah ke kiri, sehingga buzzer aktif
Menuju Awal

0 komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)