Komparator Non-Inverting dengan Vref = -
Komparator Non-Inverting dengan Vref = -
Dalam komparator non-inverting, input diterapkan pada terminal non-inverting dari op-amp, sementara terminal inverting dijaga pada potensial referensi. Dalam kasus ini, tegangan referensi (Vref) adalah negatif (-).
Dalam subbab ini kita akan mempelajari prinsip kerja komporator non inverting, cara menghitung tegangan nilai arus komporator non inverting, dan bagaimana cara pengaplikasian komporator non inverting.
a. Untuk mengetahui penerapan dari OP-AMP comparator non-inverting dengan vref -
b. Meningkatkan pemahaman tentang prinsip dasar rangkaian osilator.
c. Pengaplikasian OP-AMP comparator non-inverting dengan Vref=- pada rangkaian pengondisi suhu ruangan menggunakan sensor LM35
Alat
Instrumen
a. DC Voltmeter
B. OSILOSKOP
GAMBAR 6. OSILOSKOP
Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang berfungsi memproyeksikan bentuk sinyal listrik. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.
Generator
a. 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.
b. Baterai
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
BAHAN/KOMPONEN
- 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
· RESISTOR
GAMBAR 1. 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).
· OP-AMP
GAMBAR 4. OP-AMP
Penguat operasional atau yang biasa disebut OP-AMP merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan(coupling) arus searah yang memiliki faktor penguatan(gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.
· GROUND
GAMBAR 5. GROUND
Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.
Op-Amp (Operational Amplifier) Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya. 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 sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga. 2. Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan. 3. Impedansi output sangat kecil (Zo <<). Impedansi output adalah sangat kecil sehingga tegangan output stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkan dengan Zo <<.
Adapun simbol op-amp adalah seperti pada gambar 64 Gambar 7
dimana,V1 adalah tegangan masukan dari kaki non inverting V2 adalah tegangan masukan dari kaki inverting Vo adalah tegangan keluaran
sehinggaAdapun tegangan output maksimum yang dapat dihasilkan adalah :dibawah tegangan sumber +-Vs = +-Vsat
Tegangan output maksimum secara praktis dihasilkan sekitar 2 Volt dibawah tegangan sumber ±Vs dan disebut juga sebesar tegangan saturasi ±Vsat . Gambar 65 memperlihatkan kurva karakteristik hubungan Vi terhadap Vo untuk rangkaian op-amp dengan tegangan input dihubungkan ke kaki input non inverting (+) dan tegangan 0 Volt (di ground) ke kaki input inverting (-). Sesuai dengan nama input op-amp yaitu apabila input dimasukkan ke kaki non inverting (+) yang artinya tidak membalik maka tegangan output yang dihasilkan adalah sefasa dengan tegangan input. Seperti terlihat pada gambar 1 yaitu saat input Vi bertegangan positif maka output yang dihasilkan juga bertegangan positif dan sebaliknya Gambar8 Rangkaian op-amp dengan kurva karakteristik I-O
Komparator non inverting dengan Vref -
Rangkaian komparator non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref ¹ 0 Volt baik positif maupun negatif adalah seperti gambar 9 Gambar 9 Rangkaian komparator non inverting
Untuk menghitung berapa tegangan ambang VUT atau VLT maka lakukan pemisalan kondisi tegangan output VO sama dengan +Vsat atau –Vsat. Misalkan tegangan output VO = +Vsat seperti gambar 101 maka dapat dihitung tegangan ambang atas VLT
Gambar 10 Rangkaian komparator non inverting saat VO = +Vsat
Misalkan tegangan output VO = -Vsat seperti gambar 102 maka dapat dihitung tegangan ambang bawah VUT
Gambar 11 Rangkaian komparator non inverting saat V0= -Vsat
Bentuk gelombang tegangan output VO dengan Vref - adalah seperti pada gambar 12 dan karakteristik I-O seperti pada gambar 13
Gambar 12 Bentuk gelombang tegangan output dengan Vref = bertegangan negatif
Gambar 13 Kurva karakteristik I-O dengan Vref = bertegangan negatifSehingga:
1. Sensor Suhu LM35 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.
IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.
Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :· Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.· Lineritas +10 mV/ º C.· Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.· Range +2 º C – 150 º C.· Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.· Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
Pada rangkaian pengkondisi suhu ruangan ini, digunakan sensor LM 35, dimana nantinya akan menyala secara otomatis saat mendeteksi suhu ruangan telah mencapai suhu ≥ 300 , dan penghangat akan menyala secara otomatis saat mendeteksi suhu ruangan < 160.
2.Sensor Cahaya/LDRSensor cahaya adalah komponen elektronika yang dapat memberikan perubahan besaran elektrik pada saat terjadi perubahan intensitas cahaya yang diterima oleh sensor cahaya tersebut. Sensor cahaya juga dapat diartikan sebagai alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Cahaya mampu memengaruhi komponen-komponen elektronika tertentu, sehingga akhirnya dimanfaatkan dalam teknologi sensor cahaya. Oleh karena itu, sensor cahaya mampu mendeteksi keberadaan cahaya dan kemudian dikonversikan dalam bentuk tegangan atau arus. Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada disekitar kita, penggunaan sensor cahaya dalam kehidupan sehari-hari dapat kita temui pada penerima remote televisi dan pada lampu penerangan jalan otomatis.Prinsip kerja sensor cahaya adalah dengan mengubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron, di mana sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya. Sensor cahaya bekerja dengan memanfaatkan prinsip arus dan hambatan listrik. Ketika cahaya mengenai sensor, maka hambatan tersebut akan meningkat atau menurun sesuai posisinya sehingga mengatur arus.
Berdasakan jenisnya, prinsip cahaya diklasifikasikan menjadi dua jenis yakni:
- Sensor pasif, sensor yang akan menerima cahaya kemudian akan meningkatkan atau mengurangi resistensinya. Sehingga arus listrik akan mengalir atau terputus yang kemudian disambungkan pada lampu atau alarm. Contoh sensor pasif yaitu Light Dependent Resistor (LDR)
- Sensor aktif, ketika terpapar cahaya, sensor ini akan mengubah cahaya menjadi energi lain yang lebih berguna, contoh sensor ini adalah solar cell. Jenis-jenis sensor cahaya, antara lain :
- Detektor kimiawi, seperti pelat fotografis, di mana molekul silver halida dibagi menjadi sebuah atom perak metalik dan atom halogen.
- Fotoresistor atau Light Dependent Resistor (LDR) yang berubah resistansinya ketika dikenai cahaya.
- Sel fotovoltaik, prosedur kerja dari sensor ini yaitu, mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik.
- Fotokonduktif, memberikan perubahan resistansi pada terminal outputnya sesuai dengan perubahan intensitas cahaya yang diterimanya.
- Fotolistrik, sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser).
- Fotodioda, berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas dioda.
- Fototransistor, berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduk-tivitas transistor.
- Detektor optis yang berlaku seperti termometer, secara murni tanggap terhadap pengaruh panas dari radiasi yang masuk, seperti detektor piroelektrik, sel Golay, termokopel dan termistor, tetapi kedua yang terakhir kurang sensitif.
- Detektor cryogenic, cukup tanggap untuk mengukur energi dari sinar-x tunggal, serta foton cahaya terlihat dan dekat dengan inframerah. Spesifikasi LDR :
Grafik sensor LDR :
3. Touch SensorSensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Tubuh manusia memiliki Panca Indera yang berfungsi untuk berinteraksi dengan lingkungan di sekitarnya. Konsep yang sama juga diterapkan pada mesin atau perangkat elektronik/listrik agar dapat melakukan interaksi dengan lingkungan disekitarnya. Oleh karena itu, berbagai jenis sensor pun diciptakan untuk melakukan tugas tersebut. Salah satu sensor tersebut adalah Sensor Sentuh atau Touch Sensor.Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.
Berdasakan jenisnya, prinsip cahaya diklasifikasikan menjadi dua jenis yakni:
- Sensor pasif, sensor yang akan menerima cahaya kemudian akan meningkatkan atau mengurangi resistensinya. Sehingga arus listrik akan mengalir atau terputus yang kemudian disambungkan pada lampu atau alarm. Contoh sensor pasif yaitu Light Dependent Resistor (LDR)
- Sensor aktif, ketika terpapar cahaya, sensor ini akan mengubah cahaya menjadi energi lain yang lebih berguna, contoh sensor ini adalah solar cell.
- Detektor kimiawi, seperti pelat fotografis, di mana molekul silver halida dibagi menjadi sebuah atom perak metalik dan atom halogen.
- Fotoresistor atau Light Dependent Resistor (LDR) yang berubah resistansinya ketika dikenai cahaya.
- Sel fotovoltaik, prosedur kerja dari sensor ini yaitu, mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik.
- Fotokonduktif, memberikan perubahan resistansi pada terminal outputnya sesuai dengan perubahan intensitas cahaya yang diterimanya.
- Fotolistrik, sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser).
- Fotodioda, berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas dioda.
- Fototransistor, berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduk-tivitas transistor.
- Detektor optis yang berlaku seperti termometer, secara murni tanggap terhadap pengaruh panas dari radiasi yang masuk, seperti detektor piroelektrik, sel Golay, termokopel dan termistor, tetapi kedua yang terakhir kurang sensitif.
- Detektor cryogenic, cukup tanggap untuk mengukur energi dari sinar-x tunggal, serta foton cahaya terlihat dan dekat dengan inframerah.
Grafik sensor LDR :
Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.
Sensor Kapasitif
Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.
Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.
Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.
Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.
Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.
Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.
Sensor Resistif
Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.
Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).
Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.
Konfigurasi PIN : Grafik Touch Sensor
Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.
Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).
Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.
Grafik Touch Sensor
a)Prosedur[Back]
3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
5. Jalankan simulasi rangkaian
b)Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja[Back]
1. Sensor LDR (Cahaya)
Gambar Rangkaian
2. Sensor Suhu LM35
Gambar Rangkaian
3. Sensor sentuh
Gambar Rangkaian
Prinsip Kerja:6.Video[Back]
Komentar
Posting Komentar