Dea Adella Byani (1910933020): Tugas 5 (Aplikasi UTS)

Aplikasi Kontrol Kecepatan Motor Menggunakan Sensor LM35 dan Sensor Optocoupler

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

1. Tujuan [Kembali]

- Mengetahui sensor optocoupler dan sensor LM35

- Mengetahui prinsip kerja sensor optocoupler dan sensor LM35

- Mengaplikasikan sensor optocoupler dan sensor LM35 sebagai kontrol kecepatan motor

2. Komponen [Kembali]
a. Sensor suhu LM35

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

b. sensor optocoupler

Optocopler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik.

c. potentiometer

Potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau rheostat.

d. Op - Amp

Op-Amp banyak digunakan dalam sistem analog komputer, penguat video/gambar, penguat audio, oslator, detector, dan laiinya. LM741 biasanya bekerja pada tegangan positif/negatif 12 volt dibawah, dibawah itu IC tidak akan bekerja.

e. LED

LED berfungsi sebagai lampu indikator.

f. Transistor

Transistor berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus, stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

g. Relay

Relay digunakan untuk menggerakan kontak saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.

h. Motor Dc

Motor DC dimanfaatkan sebagai penggerak dalam rangkaian sederhana .

i. Resistor

Resistor berfungsi untuk menghambat arus dalam rangkaian listrik.

j. Mosfet

Mosfet adalah sebuah perangkat semikonduktor yang secara luas digunakan sebagai switch dan sebagai penguat sinyal pada perangkat elektronik.

3. Dasar Teori [Kembali]

a. 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.Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang sangat mudah.Sensor suhu LM35 pada dasarnya mimiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.

Karakteristik 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

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.

b. Sensor Optocoupler

Optocoupler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik. Pada dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi sebagai pendeteksi sumber cahaya.
Masing-masing bagian Optocoupler (Transmitter dan Receiver) tidak memiliki hubungan konduktif rangkaian secara langsung tetapi dibuat sedemikian rupa dalam satu kemasan komponen. Jenis-jenis Optocoupler yang sering ditemukan adalah Optocoupler yang terbuat dari bahan Semikonduktor dan terdiri dari kombinasi LED (Light Emitting Diode) dan Phototransistor. Dalam Kombinasi ini, LED berfungsi sebagai pengirim sinyal cahaya optik (Transmitter) sedangkan Phototransistor berfungsi sebagai penerima cahaya tersebut (Receiver). Jenis-jenis lain dari Optocoupler diantaranya adalah kombinasi LED-Photodiode, LED-LASCR dan juga Lamp-Photoresistor.

Pada prinsipnya, Optocoupler dengan kombinasi LED-Phototransistor adalah Optocoupler yang terdiri dari sebuah komponen LED (Light Emitting Diode) yang memancarkan cahaya infra merah (IR LED) dan sebuah komponen semikonduktor yang peka terhadap cahaya (Phototransistor) sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi cahaya infra merah yang dipancarkan oleh IR LED. Untuk lebih jelas mengenai Prinsip kerja Optocoupler, silakan lihat rangkaian internal komponen Optocoupler dibawah ini :

Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa arus listrik yang mengalir melalui IR LED akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya infra merahnya. Intensitas cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir pada IR LED tersebut. Kelebihan cahaya Infra Merah adalah pada ketahannannya yang lebih baik jika dibandingkan dengan cahaya yang tampak. Cahaya Infra Merah tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. Cahaya Infra Merah yang dipancarkan tersebut akan dideteksi oleh Phototransistor dan menyebabkan terjadinya hubungan atau Switch ON pada Phototransistor. Prinsip kerja Phototransistor hampir sama dengan Transistor Bipolar biasa, yang membedakan adalah terminal basis (base) phototransistor yang merupakan penerima yang peka terhadap cahaya.

4. Prinsip Kerja [Kembali]

Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang sangat mudah. Ketika sensor mendeteksi suhu di bawah 32 derajat celcius, maka akan ada tegangan yang keluar dari sensor dan arus akan mengalir ke kaki inverting op amp dimana fungsinya sebagai detektor inverting. Karena tegangan input di kaki inverting lebih kecil dari tegangan di kaki non inverting, maka output yang dikeluarkan mendekati +Vcc. Kemudian arus mengalir ke R1 lalu ke U1, karena U1 aktif D1 juga aktif. Arus dari baterai menuju ke R7, Q1, R3, dan relay. Arus dari R7 masuk ke pin 5 U1 lalu dikeluarkan melalui pin 4 dan menuju Q1 yang mengakibatkan transistor tersebut aktif sehingga ada arus yang mengalir dari kolektor ke emiter dan ke ground. Arus dari basis Q1 menuju U2 yang menyebabkan U2 aktif dan arus menuju pin 2 lalu ke ground. Arus dari R3 menuju pin 5 U2 lalu dikeluarkan melewati pin 4 dan menuju basis Q2 yang menyebabkan Q2 aktif sehingga arus yang mengalir dari sumber ke relay ke kolektor, ke emitor dan ground. Hal ini mnegakibatkan relay aktif dan rangkaian pun menjadi tertutup yang mnegakibatkan motor dan buzzer aktif. Ketika sensor mendeteksi suhu di 32 derajat celcius ke atas, maka akan ada tegangan yang keluar dari sensor dan arus akan mengalir ke kaki inverting op amp dimana fungsinya sebagai detektor inverting. Karena tegangan input di kaki inverting lebih besar dari tegangan di kaki non inverting, maka output yang dikeluarkan mendekati -Vcc atau mendekati nol. Karena arus output kecil sehingga U1 tidak aktif, mengakibatkan Q1, U2, dan Q2 tidak aktif juga. Jika Q2 tidak aktif, maka arus dari sumber, ke relay, tidak bisa melewati Q2 sehingga relay off dan motor serta buzzer juga off.

5. Gambar Rangkaian [Kembali]