BAB IV

ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT

4.1. Tujuan

Pengukuran dan pengujian alat bertujuan agar dapat diketahui sifat dan

karakteristik tiap blok rangkaian dan fungsi serta cara kerja alat secara

keseluruhan, sehingga dapat dibandingkan antara perancangan yang dibahas pada

bab 3 dengan hasil pengukuran yang dilakukan. Pengukuran dilakukan pada tiap-

tiap blok rangkaian yang dianggap penting.

Adapun pengukuran dan pengujian yang dilakukan terhadap sistem

sebagai berikut:

1. Pengukuran dan pengujian tegangan catu daya.

2. Pengujian dan Pengukuran Rangkaian Transmitter Infra Merah

3. Pengujian dan Pengukuran Rangkaian Detektor Infra Merah

4. Pengukuran Rangkaian Komparator

5. Pengukuran Rangkaian Logika

6. Pengukuran Rangkaian Driver Relai

7. Pengujian Alat secara keseluruhan

42

4.2. Pengukuran Tegangan Catu Daya

Pada percobaan ini dilakukan pengukuran setiap tegangan keluaran

rangkaian catu daya yang menggunakan IC regulator LM7805 dan IC LM7812

4.2.1. Pengukuran Tegangan Catu Daya pada IC LM7812

Nyalakan catu daya.

Beri rangkaian regulator tegangan catu daya 12 volt.

Atur range multimeter pada 20 Volt.

Ukur tegangan keluaran dengan probe positif dari positif rangkaian dan

probe negatif dari negatif rangkaian.

Gambar 4.1 Pengukuran Tegangan Catu Daya menggunakan IC LM7812

Perhitungan persentase kesalahan berdasarkan data adalah sebagai berikut:

Dimana: Vx = Persentase kesalahan tegangan.

Vy = Tegangan yang diinginkan/tegangan sebenarnya.

Vz = Tegangan hasil pengukuran.

V = Persentase kesalahan rata-rata.

43

RangkaianCatu DayaLM7812

Digital Multimeter

Pada pengukuran ini dilakukan beberapa kali, sehingga di dapat nilai rata –

ratanya seperti tabel 4.1

Tabel 4.1 Pengukuran Catu Daya 12 Volt

PengukuranTegangan terukur

(Volt)

Tegangan yang

Diinginkan (Volt)

Persentase

Kesalahan

1 12,03 12 0,25 %

2 12,03 12 0,25 %

3 12,02 12 0,16 %

Rata - rata 12,02667 0,22 %

Dari tabel di atas di peroleh tegangan rata-rata dengan menggunakan persamaan:

Menghitung persentase kesalahan masing – masing dengan menggunakan persamaan :

4.2.2. Pengukuran Tegangan Catu Daya pada IC LM7805

44

Nyalakan catu daya.

Beri rangkaian regulator tegangan catu daya 5 volt

Atur range multimeter pada 20 Volt.

Ukur tegangan keluaran dengan probe positif ke positif dan probe negatif

ke negatif

Gambar 4.2 Pengukuran Tegangan Catu Daya menggunakan IC LM7805

Perhitungan persentase kesalahan berdasarkan data adalah sebagai berikut:

Dimana: Vx = Persentase kesalahan tegangan.

Vy = Tegangan yang diinginkan/tegangan sebenarnya.

Vz = Tegangan hasil pengukuran.

V = Persentase kesalahan rata-rata.

Pada pengukuran ini dilakukan beberapa kali, sehingga didapat nilai rata –

ratanya seperti tabel 4.2

Tabel 4.2 Pengukuran Catu Daya 5 Volt

45

RangkaianCatu DayaLM7805

Digital Multimeter

PengukuranTegangan terukur

(Volt)

Tegangan yang

Diinginkan (Volt)

Persentase

Kesalahan

1 4,94 5 1,2 %

2 4,93 5 1,4 %

3 4,93 5 1,4 %

Rata - rata 4,93 1,33 %

Dari tabel di atas di peroleh tegangan rata-rata dengan menggunakan persamaan:

Menghitung persentase kesalahan masing – masing dengan menggunakan

persamaan :

4.3 Pengukuran Rangkaian Pemancar Infra Merah

46

Pengukuran rangkaian transmitter (Tx) infra merah (gambar 4.3) bertujuan

untuk mengetahui berapakah besar tegangan output, frekuensi yang dihasilkan

oleh generator frekuensi (IC 555) sebagai penggerak led infra merah dan bentuk

gelombang pada osiloskop dan perhitungan duty cycle.

Rangkaian generator frekuensi (IC 555) diberikan tegangan catu daya 5 V

Atur range multimeter pada 20 Volt

Gunakan Osiloskop untuk melihat bentuk sinyal yang dihasilkan.

Ukur tegangan keluaran dengan probe positif ke VCC dan probe negatif ke

pin 3 (IC 555) seperti ditunjukkan pada gambar di bawah.

Gambar 4.3 Pengukuran Tegangan Output Rangkaian Tx Infra Merah

Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui tegangan output pada tiap

generator frekuensi (IC 555) sebagai penggerak led infra merah. Rangkaian

generator frekuensi 1 digunakan untuk transmitter sensor I dan III, sedangkan

rangkaian generator frekuensi 2 untuk transmitter sensor II. Adapun hasilnya

dapat dilihat pada tabel 4.3.

47

Tabel 4.3 Pengukuran Tegangan Output Rangkaian Tx Infra Merah

No. Transmitter Infra merah Tegangan Output (Volt)

Tanpa Led IR Dengan Led IR

1 Sensor I dan III 1,74 0,61

2 Sensor II 1,68 0,63

Gambar 4.4 Pengukuran Frekuensi Rangkaian Tx Infra Merah

Pengukuran frekuensi rangkaian transmitter infra merah (gambar 4.4)

bertujuan untuk mengetahui besar frekuensi dan bentuk gelombang yang

dihasilkan IC 555 menggunakan osiloskop. Perhitungan frekuensi didapat

menggunakan persamaan :

dimana : F = frekuensi (Hz)

T = perioda (sekon)

Berikut gambar sinyal yang dihasilkan transmitter inframerah 1 (ir tx1) pada

osiloskop :

48

Gambar 4.5 Sinyal Frekuensi Rangkaian Tx Infra Merah 1

dengan frekuensi 42 Khz

Perhitungan frekuensi untuk rangkaian Tx Infra Merah 1 :

Skala pengukuran :

time / div = 10 us ;

volt / div = 5 V ;

Hasil yang didapat :

t = 2,4 div; sehingga T = 2,4 x 10 = 24 us

A = 5 div; sehingga V = 5 x 1= 5 V

Frekuensi =

Duty Cycle :

D =

Berikut gambar sinyal yang dihasilkan transmitter inframerah 2 (ir tx2) pada

osiloskop :

49

Gambar 4.6 Sinyal Frekuensi Rangkaian Tx Infra Merah 2

dengan frekuensi 32 Khz

Perhitungan frekuensi untuk rangkaian Tx Infra Merah 2 :

Skala pengukuran :

time / div = 10 us ;

volt / div = 5 V ;

Hasil yang didapat :

t = 3,1 div; sehingga T = 3,1 x 10 = 31 us

A = 5 div; sehingga V = 5 x 1= 5 V

Frekuensi =

Duty Cycle :

D =

50

4.4 Pengujian dan Pengukuran Rangkaian Detektor Infra Merah

4.4.1 Pengujian Rangkaian Detektor Infra Merah

Pengujian rangkaian detektor infra merah seperti gambar 4.7. Pengujian

ini adalah untuk mengetahui apakah detektor tersebut bisa bekerja sebagaimana

fungsinya, yaitu dapat mendeteksi adanya sinyal infra merah atau tidak dari jarak

tertentu.

Gambar 4.7 Rangkaian Pengujian Detektor Infra Merah

Hasil pengujian detektor infra merah ini bisa dilihat pada tabel berikut :

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Detektor Infra Merah

Jarak Sudut () Keluaran Logic Probe 0,5 m 0 Aktif

1 m 0 Aktif 2 m 0 Aktif

4 m 0 Aktif5 m 0 Tidak Aktif4 m 20 Tidak Aktif

3,8 m 20 Aktif2,7 m 40 Aktif2,7 m 45 Tidak Aktif1,6 m 45 Aktif1,6 m 60 Tidak Aktif0,5 m 45 Aktif0,5 m 60 Aktif

51

Berdasarkan hasil pengujian tersebut, terlihat bahwa detektor tersebut

mampu menerima sinyal remote kontrol dari kejauhan hingga 4 meter untuk sudut

0°, dan jarak terdekat 0,5 meter untuk sudut 60°. Berarti detektor ini dapat

digunakan sebagai detektor pada sistem yang dibuat yang membutuhkan jarak

antara pemancar dengan penerima sejauh 80 cm.

4.4.2 Pengukuran Rangkaian Detektor Infra Merah

Pengukuran rangkaian detektor infra merah untuk mengetahui apakah

tegangannya berlogika “1” atau “0”. Karena Infra merah sebagai transmitter dan

detektor infra merah sebagai receiver letaknya bersebelahan (tetapi diberi sekat

dari bahan yang tidak dapat meloloskan cahaya infra merah), maka cara

melakukan pengukurannya yaitu dengan memberi objek sebagai bidang pantul di

depan infra merah dengan jarak tertentu. Hal ini bertujuan untuk mengetahui

seberapa jauh cahaya infra merah dapat dipantulkan oleh objek di depannya,

kemudian diukur tegangan dari output detektor infra merah.

.

4.4.2.1. Pengukuran Tanpa Objek Penghalang

Rangkaian infra merah dan detektor infra merah diberi

tegangan 5 volt.

Mengatur multimeter dengan range 20 volt

Multimeter dihubungkan ke rangkaian separti pada

gambar 4.7

Pada pengukuran ini dilakukan beberapa kali hingga

didapat nilai rata – ratanya

52

Gambar 4.8 Pengukuran Pada Saat Infra Merah Tidak Terhalang Objek

Pada gambar 4.8 dapat dilihat, bahwa infra merah diletakkan bersebelahan

dengan detektor tetapi menggunakan sekat yang kedap cahaya. Hal ini bertujuan

untuk menghindari adanya pembiasan cahaya sebelum adanya penghalang ke arah

detektor infra merah. Saat diadakan pengukuran tegangan output detektor infra

merah (sensor I, II dan III) pada pin 1 sebagai output dan pin 2 sebagai ground,

tanpa pemancar atau dengan pemancar didapatkan tegangan sebesar 0,7 volt. Ini

menunjukkan bahwa tegangan output detektor infra merah akan tetap selama

belum ada objek penghalang di depannya.

Tegangan tersebut kemudian digunakan untuk menggerakkan transistor

BC 108 sebagai penguat sinyal kecil. Untuk cara pengukurannya dapat dilihat

seperti gambar 4.8. Pin kolektor dari BC 108 dihubungkan ke kutub positif,

sedangkan emitternya dihubungkan dengan kutub negatif multimeter. Dari

pengukuran didapatkan hasil seperti pada tabel 4.5.

Catu daya 5V

53

Tabel 4.5 Pengukuran Pada Saat Infra Merah Tidak Terhalang Objek

Detektor

Infra merah

Tegangan

Input (Volt)

Tegangan

Output (Volt)

Rx1 5 0,21

Rx2 5 0,20

Rx3 5 0,15

4.4.2.2. Pengukuran Dengan Objek Pantul

Rangkaian infra merah dan detektor infra merah diberi

tegangan 5 volt.

Mengatur multimeter dengan range 20 volt

Multimeter dihubungkan ke rangkaian separti pada

gambar 4.9

Pada pengukuran ini dilakukan beberapa kali hingga

didapat nilai rata – ratanya

54

Gambar 4.9 Pengukuran Rangkaian Detektor Infra Merah

dengan Objek Pantul

Pada pengukuran ini, yang menjadi bidang pantul adalah objek yang

berada di depan sensor (badan, tangan dan kaki). Detektor Infra merah (Rx1)

berfungsi untuk mendeteksi badan (posisi di atas keran), Rx2 berfungsi untuk

mendeteksi tangan yang menjulur di bawah keran, dan Rx3 berfungsi untuk

mendeteksi kaki. Untuk Rx1 dan Rx2 karena letaknya bersebelahan dengan

pemancar Infra merah (Tx) hanya terpisah sekat kedap cahaya, maka sudut

pantulnya dianggap kurang dari 10 0. Sedangkan untuk Rx3 yang terpisah dengan

pemancar infra merah (Tx), maka Rx3 tersebut akan menerima sudut pantulnya

yang dianggap kurang lebih 45 0 terhadap Tx3 dan 90 0 terhadap Tx2 . Kemudian

55

Penghalang

untuk jarak, objek dapat diubah – ubah untuk mengetahui seberapa jauh sinyal

infra merah dapat dipantulkan oleh objek. Hasil pengukurannya dapat dilihat

seperti tabel di bawah.

Tabel 4.6 Pengukuran Rangkaian Detektor Infra Merah dengan

Objek PantulDetektor Infra

MerahSudut pantul ( 0 ) Jarak Objek (cm) Output (V)

Rx1

< 10 20 4,98< 10 40 4,98< 10 60 0,22< 10 80 0,22

Rx2

< 10 20 4,01< 10 40 3,28< 10 60 0,21< 10 80 0,21

Rx3Terhadap Tx3

45 20 1,6045 40 0.1845 60 0.1845 80 0.18

Rx3Terhadap Tx2

< 90 10 4,20< 90 5 0.98< 90 > 15 0

4.5 Pengukuran Rangkaian Komparator

Rangkaian komparator berfungsi untuk membandingkan dua macam

tegangan. Pada rangkaian ini digunakan IC LM324 sebagai pembanding tegangan.

Dalam IC LM324 ini terdapat 4 buah komparator, sedangkan yang dipakai 3 buah.

Apabila terjadi perubahan tegangan pada tegangan input (Vin) yang berasal dari

sensor yang melebihi Vref, maka akan menghasilkan logika 1 (High).

4.5.1. Pengukuran Tegangan Referensi

Rangkaian Kompator diberi tegangan 5 volt.

Mengatur multimeter dengan range 20 volt

56

Multimeter dihubungkan ke rangkaian seperti pada gambar 4.10

Gambar 4.10 Pengukuran Tegangan Referensi (Vref)

Pada pengukuran ini, pengaturan Vref mengacu pada Vin. Hasil

pengukuran dapat dilihat pada tabel 4.7.

Tabel 4.7 Pengukuran Tegangan Referensi (Vref)

PINLM324

Tegangan Input (Vin)

Tegangan Referensi (Vref)

Vref 1 (13) 0,22 0,23

Vref 2 (9) 0,21 0,22

Vref 3 (6) 0,18 0,18

4.5.2. Pengukuran Komparator Tanpa Objek dan Dengan Objek.

57

Pengukuran pada rangkaian komparator dilakukan tanpa objek dan dengan objek.

Rangkaian Kompator diberi tegangan 5 volt.

Mengatur multimeter dengan range 20 volt

Multimeter dihubungkan ke rangkaian separti pada gambar 4.11

Mengamati tegangan Vout pada saat pengukuran komparator tanpa objek

dan dengan objek

Gambar 4.11 Pengukuran Rangkaian Komparator

Tegangan input ke komparator Vin berasal dari tegangan output detektor

infra merah yang kemudian akan dibandingkan dengan tegangan referensi (V ref)

yang telah diatur sebelumnya.

58

Sedangkan untuk tegangan output dari ketiga input tegangan (Vin) yang

sebelumnya dimasukkan ke komparator diukur pada pin 14 (sensor 1), pin 8

(sensor 2), dan pin 7 (sensor 3). Adapun hasil pengukuran output komparator

dengan objek dan tanpa objek pemantul infra merah dapat dilihat pada tabel 4.8.

Tabel 4.8 Pengukuran Tegangan Output dari Komparator

PIN LM324

Tanpa Objek Dengan Objek Pantul

Volt Logika Volt Logika

Vout1 (14) 0,17 0 3,30 1

Vout2 (8) 0,64 0 3,30 1

Vout3 (7) 0,65 0 3,30 1

4.6 Pengukuran Rangkaian Logika

Rangkaian logika berfungsi digunakan untuk menghasilkan logika tertentu

untuk mengatur pengaktifan relai valve. Pada rangkaian ini digunakan IC 74LS32

yang terdiri dari 4 buah gerbang OR yang setiap gerbangnya terdiri dari 2 input

dan 1 output, dan IC 74LS08 yang terdiri dari 4 buah gerbang AND yang setiap

gerbangnya terdiri dari 2 input dan 1 output. Berikut gambaran pengukuran

rangkaian logika tanpa objek dan dengan objek dapat dilihat pada gambar 4.12

59

Gambar 4.12 Pengukuran Rangkaian Logika

Rangkaian Logika diberi tegangan 5 volt.

Mengatur multimeter dengan range 20 volt

Multimeter dihubungkan ke rangkaian separti pada gambar 4.12

Tegangan input 74LS32 pada pin 4 berasal dari Vsens2 IC LM324 (sensor 2)

dan tegangan input 74LS32 pada pin 5 berasal dari Vsens3 IC LM324 (sensor 3).

Sedangkan tegangan input 74LS08 pada pin 10 berasal dari Vsens1 (sensor 1) dan

tegangan input 74LS08 pada pin 9 berasal dari output IC 74LS32 pada pin 6.

Tabel 4.9 Pengukuran Tegangan Output dari Gerbang OR (IC 74LS32)

KONDISI VOL (VOLT) VOH (VOLT) LOGIKA

Tanpa Objek 0,12-

0

Dengan Objek Pantul-

3,1 1

Keterangan : VOL : Tegangan Output Low

60

VOH : Tegangan Output High

Dari tabel di atas menunjukkan bahwa dari hasil pengukuran Vout gerbang

OR (IC 74LS32) tanpa objek, tegangan output low (VOL) sebesar 0,12 Volt.

Sedangkan dengan objek pantul, tegangan output high (VOH) sebesar 3,1 volt.

Sebagai acuan dengan melihat karakteristik elektrik pada data sheet gerbang OR

(IC 74LS32), bahwa tegangan output low (VOL) berkisar antara 0 hingga 0,5 volt.

Untuk tegangan output high (VOH) minimum adalah 2,7 volt dan tegangan output

high (VOH) maximum adalah 3,4 volt. Perubahan jarak antara objek pantul dengan

sensor akan menyebabkan perubahan pada tegangan output high (VOH). Semakin

dekat objek pantul dari sensor, maka semakin besar nilai VOH. Demikian

sebaliknya, bila objek pantul menjauh dari sensor maka nilai VOH semakin

menurun (kecil).

Tabel 4.10 Pengukuran Tegangan Output dari Gerbang AND (IC74LS08)

KONDISI VOL (VOLT) VOH (VOLT) LOGIKA

Tanpa Objek 0,12-

0

Dengan Objek Pantul-

3 1

Tabel di atas menunjukkan bahwa dari hasil pengukuran Vout gerbang

AND (IC 74LS08) tanpa objek, tegangan output lownya (VOL) sebesar 0,12 Volt.

Sedangkan dengan objek pantul, tegangan output highnya (VOH) sebesar 3 volt.

Sebagai acuan dengan melihat karakteristik elektrik pada data sheet gerbang OR

(IC 74LS08), bahwa tegangan output low (VOL) kurang lebih 0,5 volt. Untuk

tegangan output high (VOH) minimum adalah 2,7 volt dan tegangan output high

61

(VOH) typical adalah 3,5 volt. Jadi kesimpulannya, apabila di depan sensor

terdapat objek pantul, maka akan terjadi perubahan tegangan output pada gerbang

AND (IC 74LS08). Besar kecilnya perubahan tegangan output tersebut

dipengaruhi oleh jauh dekatnya jarak antara objek pantul dengan sensor. Semakin

dekat objek pantul dari sensor, maka semakin besar nilai VOH. Demikian

sebaliknya, bila objek pantul menjauh dari sensor maka nilai VOH semakin

menurun (kecil).

4.7 Pengukuran Rangkaian Driver Relai

Berikan tegangan catu daya 12 volt pada rangkaian

Atur multimeter pada range 20 volt

Hubungkan titik C ke probe positif dan titik E ke probe negatif

multimeter untuk mengukur tegangan VCE

Hubungkan titik B ke probe positif dan titik E ke probe negatif

multimeter untuk mengukur tegangan VBE

Amati relai saat terjadi perubahan tegangan input Vin

62

Gambar 4.13 Pengukuran Rangkaian Driver Relai

Tabel 4.11 Pengukuran Rangkaian Driver Relai

Vin(Volt)

VBE

(Volt)VCE

(Volt)Kondisi

Relai0,12 0,11 12 Off

3 2,8 0,11 On

Vin adalah tegangan output dari gerbang AND (IC 74LS08), VBE adalah

tegangan hasil pengukuran pada kaki basis dan emitor (transistor BC 108), dan

VCE adalah tegangan hasil pengukuran pada kaki kolektor dan emitor (transistor

BC 108). Dari tabel 4.11 dapat disimpulkan bahwa pada saat V in tidak diberi

tegangan, maka tegangan yang terukur pada VBE sebesar 0,1 Vdc (≈ 0) karena

transistor tidak mendapat tegangan (tidak saturasi) VCE mendekati VCC. Pada saat

Vin diberi tegangan, maka VCE mendekati nol karena antara kaki kolektor dan

emitor seolah – olah terhubung singkat karena kaki basis mendapat tegangan.

Jatuhnya tegangan VCE ini yang menyebabkan relai bekerja (On).

63

4.8. Pengujian Alat secara keseluruhan

Alat yang sudah dirangkai perlu diuji secara keseluruhan. Pastikan alat

terhubung dengan sumber tegangan PLN 220 V dan hidupkan alat dengan

menekan tombol switch. Pada saat alat aktif (mendapatkan arus dan sumber

tegangan) dan tidak ada objek yang dekat dengan sensor-sensor, maka alat tidak

bekerja.

Kondisi bila orang berada dekat dihadapan alat maka sensor 1 mendeteksi

adanya objek yang ditunjukkan oleh led indikator sensor 1 menyala (lihat

gambar 4.14). Led indikator sensor 1 menyala, led indikator sensor 2, led

indikator sensor 3 dan led indikator keran mati.

64

Gambar 4.14 Led Indikator Sensor 1 menyala

saat menghadap Sensor 1

Kondisi bila tangan menjulur dibawah keran maka sensor 2 mendeteksi

adanya objek dibawah keran yang ditunjukkan oleh led indikator sensor 2

menyala, led indikator sensor 1 menyala, karena memenuhi persyaratan logika

“AND” maka keran terbuka mengalirkan air bersamaan dengan pembacaan

sensor 2. Keran yang terbuka ditunjukkan oleh led indikator keran menyala

dan led indikator sensor 3 mati (lihat gambar 4.15).

Gambar 4.15 Led Indikator Sensor 2 dan keran menyala saat tangan terjulur

65

Kondisi bila tangan yang terjulur dibawah keran ditarik maka led indikator

sensor 2 mati dan keran menutup menghentikan aliran air setelah sekitar 1,25

sekon (lihat gambar 4.16).

Gambar 4.16 Led Indikator Sensor 2 dan keran mati saat tangan tidak terjulur

Kondisi bila kaki menjulur dibawah keran maka sensor 3 mendeteksi objek

tersebut yang ditunjukkan oleh led indikator sensor 3 menyala, led indikator

sensor 1 menyala, karena memenuhi persyaratan logika “AND” maka keran

terbuka mengalirkan air bersamaan dengan pembacaan sensor 3. Keran yang

terbuka ditunjukkan oleh led indikator keran menyala dan led indikator sensor

2 mati (lihat gambar 4.17).

66

Gambar 4.17 Led Indikator Sensor 3 dan keran menyala

saat kaki terjulur

Kondisi bila kaki yang terjulur dibawah ditarik keatas maka terjadi

perpindahan pendeteksi atau dari pendeteksian objek oleh sensor 3 berganti

pendeteksian oleh sensor 2 hal ini ditunjukkan led indikator sensor 3 mati

berganti led indikator sensor 2 menyala, kondisi keran tetap terbuka dan

mengalirkan air, led indikator keran tetap menyala (lihat gambar 4.18).

Gambar 4.18 Led Indikator Sensor 2 dan keran menyala

saat kaki ditarik keatas

67

Kondisi bila kaki yang terjulur dibawah keran ditarik maka led indikator

sensor 2 atau led indikator sensor 3 mati dan keran menutup menghentikan

aliran air setelah sekitar 1,25 sekon (lihat gambar 4.19).

Gambar 4.19 Led Indikator Sensor 2 dan keran mati

saat kaki tidak terjulur

68