APLIKASI SENSOR INFRA MERAH PADA PEMBUATAN KOTAK …

Jurnal Desiminasi Teknologi, Volume 5, Nomor 1, Januari 2017p. ISSN : 2303-212X e. ISSN :2503-5398

APLIKASI SENSOR INFRA MERAHPADA PEMBUATAN KOTAK SAMPAH ELEKTRONIS

Mukminatun Ardaisi 4)

Abstrak: Penelitian ini mengusulkan sebuah sistem sinar infra merah khususnya pada penerima sensor infra merah.Penulis ingin menerapkan sensor tersebut dapat diaplikasikan pada kotak sampah elektronis.Sensor infra merah inimenggunakan komponen komponen utama yaitu IC NE 555 pada pemancar dan phototransistor pada penerima.Penulismemilih komponen IC NE 555 ini sebagai penghasil clock agar gelombang infra merah menjadi kuat danphototransistor sebagai penangkap gelombang infra merah agar lebih mudah dan aplikasinya sudah banyak. Aplikasiinfra merah pada pembuatan kotak sampah elektronis ini merupakan kotak sampah yang secara otomatis membukatutupnya sendiri tanpa menginjak pedal. Hal ini terjadi karena sensor infra merah yang ditempatkan di depan kotaksampah yang secara langsung mendeteksi objek yang mendekati kotak sampah pada jarak 10-30 cm pada waktu yangtelah ditentukan. Sensor ini dihubungkan ke mikrokontroler yang telah diprogram untuk mengaktifkan relay yang akanmenggerakkan motor DC untuk membuka tutup kotak sampah. Setelah seseorang yang membuang sampahmeninggalkan kotak sampah tersebut, maka sensor tidak lagi terhalang oleh apapun sehingga tutup kotak sampah akanmenutup.Kata Kunci: Aplikasi Sensor Infra Merah

Abstract: This study proposes a system of infrared rays, especially at receiver infrared sensors. The author would liketo implement these sensors can be applied to the litter box elektronis.Sensor infrared using main components in thetransmitter IC NE 555 and phototransistor on penerima.Penulis select components IC NE 555 as producer of the clockso that the infrared waves become stronger and phototransistor as catcher infrared waves to more easily and itsapplications are many. Infrared applications in the manufacture of electronic litter box is a litter box that automaticallyopens the lid on their own without stepping on the pedal. This occurs because infrared sensors that are placed in frontof the litter box that directly detects an object approaching the litter box at a distance of 10-30 cm at a predeterminedtime. These sensors are connected to a microcontroller that has been programmed to activate a relay that will drive aDC motor to open the lid of the litter box. Having someone who dispose of waste leaving the litter box, the sensor is nolonger blocked by anything that closes the litter box will close.Keywords: Infrared Sensor Applications

:

4) Dosen Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tridinanti Palembang.

PENDAHULUAN

Masyarakat sering membuang sampahsembarangan dikarenakan beberapa faktor sepertikurang banyaknya tempat sampah yang tersediasehingga membuat orang lebih memilih membuangsampah sembarangan dari pada harus mencaritempat sampah yang kemungkinan jaraknya agakjauh.

Saat ini, perkembangan teknologi danmodernisasi peralatan elektronik telah menyebabkanterjadinya perubahan di dalam aktivitas manusiasehari hari, dimana manusia selalu menginginkansegala sesuatunya serba otomatis, praktis danfleksibel.Dengan perkembangan teknologi yangpesat, kinerja peralatan elektronik pun semakin

meningkat dan mendorong manusia mencari inovasibaru dalam penyediaan fasilitas dan sarana untukmencapai tujuan tersebut.

Infra merah merupakan sinar yang serupadengan sinar cahaya lain, hanya sinar ini mempunyaifrekuensi lebih rendah atau panjang gelombangnyalebih besar dibanding cahaya tampak (visible light).Bila dilihat pada spektrum gelombang cahaya, inframerah (panjang gelombang sekitar 1 µm – 100 µm)terletak di antara cahaya tampak dan microwave.

Sensor infra merah dapat digunakan dalamberbagai bidang kehidupan seperti kesehatan,peralatan pengukur kecepatan, kunci kombinasi,sistem navigasi, kebersihan dan lain lain. Alat inidapat dikombinasikan dengan peralatan lain,misalnya mikrokontroller yang dapat memudahkan

Jurnal Desiminasi Teknologi, Volume 5, Nomor 1, Januari 2017 p. ISSN : 2303-212Xe. ISSN : 2503-5398

27

Mukminatun Ardaisi Aplikasi Sensor Infra Merah Pada Pembuatan Kotak Sampah Elektronis

pekerjaan yang biasanya dilakukan secara manualdapat dikerjakan secara otomatis.Sensor infra merah yang dapat diaplikasikan padabidang kebersihan salah satunya dapat digunakanuntuk merancang suatu peralatan kebersihan secaraotomatis, misalnya kotak sampah elektronis.Kotaksampah ini merupakan tempat sampah yang secaraotomatis membuka tutupnya tanpa harus dibukasecara manual atau menginjak pedal. Hal ini terjadikarena sebuah sensor infra merah yang terletak didepan kotak sampah yang langsung mendeteksiobjek ketika mendekati kotak sampah tersebut padajarak 10-24 cm dalam waktu 5 detik. Setelah orangyang membuang sampah pergi dan sensor tidak lagiterhalang maka secara otomatis kotak sampah akanmenutup. Kotak sampah ini tentunya sangatbermanfaat bagi orang-orang yang takut terkenakuman dan dapat melakukan pembuangan sampahmenjadi lebih mudah, praktis, dan efisien.

TINJAUAN PUSTAKAA. Infra Merah

Pengertian umum sensor adalah pengindra ataupendeteksi perubahan yang terjadi pada sesuatu.Sedangkan secara khusus, sensor memilikipengertian yaitu suatu komponen elektronika yangdapat merubah besaran fisis (temperatur, intensitascahaya, gaya, kecepatan putar, dan lain-lain)menjadi besaran listrik yang proporsional.Sedangkaninfra merah itu sendiri memiliki pengertian yaituradiasi elektromagnetik yang merupakan sinar tidaktampak, berada pada spektrum warna merah.Dapatdikatakan bahwa cahaya matahari 80% nya adalahsinar infra merah, karena lebarnya jangkauangelombang sinar ini 0.75-1000 µ.

Gambar 1. Garis Spektrum Sinar Matahari

Gambar 2. Spektrum Warna Infra Merah

Spektrum sinar matahari terdiri dari sinartampak dan sinar tidak tampak, sinar yang tampakmeliputi: merah, Orange, Kuning, Hijau, dan Ungu.Sinar yang tidak tampak antara lain: SinarUltraviolet, Sinar-X, Sinar Gamma, Sinar Kosmik,Microwave, Gelombang Listrik dan Sinar InfraMerah. Gelombang elektromagnetik diantara sinartampak dan sinar microwave dinamakan sinar inframerah dengan karakteristik tidak kasat mata atautidak terlihat, bersifat linier atau menyebar, reaktifatau dapat dipantulkan dan dapat diserap olehbeberapa objek.

Jadi sensor infra merah merupakan pendeteksiperubahan tegangan dengan menggunakan sintalinfra merah. Sensor infra merah atau photo transistorseperti yang telah kita ketahui memiliki dua bagianyaitu:1. Bagian pemancar (Transmitter)2. Bagian penerima (Receiver)

B. Catu DayaCatu daya merupakan rangkaian yang mengubah

tegangan AC menjadi DC.Catu daya berfungsimemberikan tegangan sumber (Vs) pada suaturangkaian sehingga rangkaian itu bekerja. Padarangkaian ini catu daya hanya sebagai pendukungkerja dare rangkaian. Diantaranya adalah penuruntegangan, penyearah, filter dan regulator.Transformator disini berfungsi sebagai komponenyang digunakan sebagai penurun dan penyearahtegangan.Untuk mendapatkan keluaran DC yangbaik, maka setelah disearah oleh penyearah tegangandifilter atau disaring untuk catu daya yangmenggunakan regulator, biasanya digunakan filterkapasitor. Dengan adanya filter ini maka faktorripple akan berkurang. Untuk keluaran 12 Vdcdipasang IC LM 7812, untuk keluaran 9 Vdcdipasang IC LM 7809 sedangkan untuk keluaran 5Vdc dipasang IC LM 7805.1. Penyearah Jembatan3

Merupakan cara menyearahkan yang palingtekenal karena ia menonjolkan puncak teganganyang sama dengan penyearah setengah gelombang

Mukminatun Ardaisi

28


dan mempunyai nilai rata-rata yang lebih tinggi daripada penyearah gelombang penuh. Gambar 3 (a)menunjukkan penyearah jembatan, selama setengahsiklus tegangan sekunder yang positif (Gambar 3 (c)), dioda D2 dan D3 mengalami prategangan maju,sehingga tegangan beban mempunyai polaritasseperti yang ditunjukkan: tanda kurang pada sebelahkiri dan tanda tambah pada sebelah kanan. Selamasetengah siklus negatif (Gambar 3 (d) ), dioda D1

dan D4 mengalami prategangan maju, dan sekalitegangan beban mempunyai polaritas kurang-tambahseperti yang ditunjukkan. Jadi untuk kedua setengahsiklus, tegangan beban mempunyai polaritas yangsama karena arus beban selalu mengalir dalam arahyang sama tanpa memperhatikan dioda mana yangsedang menghantar. Itulah sebabnya mengapategangan beban adalah sinyal gelombang penuhyang diserahkan pada Gambar 3 (b)

(a) PenyearahJembatan (b) Keluaran yangDisearahkan

(c) Setengah Siklus Positif (d) Setengah SiklusNegatif

Gambar 3. Penyearah Jembatan dan TeganganOutputnya

2. Regulator dengan Menggunakan IC LM78XX4

Rangkaian catu daya untuk keluaran 12 Vacdapat dilihat pada gambar 4 dan catu daya dengankeluaran 5 Vac dapat dilihat pada gambar 5,sedangkan catu daya dengan keluaran 9 volt dapatdilihat pada gambar 6 dimana dari ketiga rangkaiantersebut kegunaannya berbeda, walaupun fungsiketiga rangkaian tersebut adalah sama yaituperubahan arus AC menjadi arus DC.

Berdasarkan gambar 4, 5 dan 6, arus yang keluar(Iout) pada rangkaian tersebut dapat dihitung denganmenggunakan rumus sebagai berikut:Pertama hitung tegangan sekunder adalah:V2(puncak)= Vrms x 2, atau = Vrms/0,707……………….(2.1)

Gambar 4. Rangkaian Catudaya IC LM 7805



Untuk perubahan bentuk gelombang dari gelombangAC sampai berbentuk gelombang DC yangdihasilkan pada rangkaian catu daya Adela sebagaiberikut:

Gambar 7. Perubahan Bentuk Gelombang padaCatu Daya

A. Pemancar Infra MerahPemancar infra merah merupakan rangkaian

yang berfungsi memancarkan sinar inframerah.Rangkaian ini terdiri dari rangkaianmultivibrator astabil yang keluarannya digunakanuntuk memancarkan sinar infra merah.1. Pembangkit Pulsa (Multivibrator

Astabil)5

Pewaktu (timer) adalah rangkaian yangmenghasilkan perubahan keadaan pada keluaran

Aplikasi Sensor Infra Merah Pada Pembuatan Kotak Sampah Elektronis

29


(outputnya) setelah selang waktu yang ditentukan.Rangkaian timer dengan mudah dapat didesignuntuk menghasilkan tundaan waktu dare mikrodetiksampai beberapa detik, tetapi untuk tundaan yangsangat lama seringkali harus menggunakan pirantimekanis. Salah satu rangkaian terpadu (IC) yangpaling banyak digunakan sebagai timer adalah IC555. IC ini digunakan untuk membuat tundaanwaktu atau osilasi (osilator) yang cukup akurat daremikrodetik sampai beberapa menit. IC pewaktu 555inilah merupakan rangkaian terpadu dengan fungsikhusus dan banyak digunakan pada sistem digital.

Gambar 8. Diagram Rangkaian PIN IC 555

Bentuk fisik IC 555 terdiri dare 8 buah pin(kaki) yang masing-masing pin mempunyai fungsisebagai berikut:a. Pin 1 berfungsi sebagai pin common, yaitu yang

menghubungkan IC tersebut pada kutub negatif(ground) pada sebuah catu daya

b. Pin 2 mempunyai input trigger, yangmerupakan input inverting dari komparator 2yang ada di dalam IC tersebut.

c. Pin 3 berfungsi sebagai terminal output.d. Pin 4 berfungsi untuk memulai keadaan awal

(reset).e. Pin 5 berfungsi sebagai input pengendali

(control).f. Pin 6 berfungsi sebagai input threshold.g. Pin 7 merupakan terminal kolektor dari

transistor pembuang yang ada di dalam IC 555h. Pin 8 merupakan pin pencatu daya positif

(+Vcc).Rangkaian timer pada alat yang kami buat

menggunakan sistem generator pulsa multivibratorastabil.Multivibrator astabil adalah generator pulsayang tidak mempunyai keadaan keluaran stabil.Multivibrator astabil ini secara terus menerusmensaklar bolak-balik antara keadaan keluarannyawalaupun tidak ada pulsa masukan pemicu dan dapatmembangkitkan aliran yang diteruskan ke segiempat off-on pulsa yang dihubungkan antara dualevel tegangan, frekuensi getar dan perputaran yangtergantung pada RC. Perbedaan utamanya adalah

masukan pemicu (pin 2) dihubung singkat denganmasukan ambang (pin 6).

Pada sistem multivibrator astabil ketika dayapertama kali diberikan pada rangkaian, teganganmelewati kapasitor pewaktuan, kapasitor C biasanyarendah.Sebagai akibat pewaktu dipicu (malalui pin2), keluarannya menjadi keadaan tinggi dantransistor pengosongan muatan internal (pada pin 2)mati.Selanjutnya terbentuk aliran arus lengkapmelalui C, R1 dan R2 mengisi kapasitor.Ketikamuatan kapasitor melebihi 2/3 V+, bagian atasambang dicapai. Tegangan ini pada pin 6 memaksakeluaran kembali ke keadaan rendah. Kapasitorpewaktuan C sekkarang mulai membuang muatanmelalui R2 (bukan R1).Apabila tegangan yangmelewati kapasitor ini jatuh dibawah 1/3 V+,pewaktu otomatis dipicu kembali dan mulai siklusbaru.

2. Led Infra MerahLED (Light Emitting Diode) Adela dioda p-n

yang memancarkan cahaya dalam daerah panjanggelombang antara infra merah sampai ultraviolet.LED memiliki karakteristik sama dengan diodapenyearah, perbedaanya jika pada dioda penyearahenergi keluar sebagai panas, sedangkan pada LEDenergi keluar sebagai cahaya. LED merupakan jenissemikonduktor p-n junction yang bekerja padakondisi forward bias, yaitu kondisi pada saat anodamendapat tegangan lebih positif dare katoda. Saatkondisi forward bias diberikan pada LED daerahdeplesi akan mengecil dan potensial penghalangmenjadi rendah akibatnya elektron tipe n akanmelewati sambungan p-n untuk bergabung denganhole dalam tipe p. Elektron bebas dalam pitakonduksi mempunyai tingkat energi yang lebihtinggi dari hole. Jika terjadi penggabungan berartielektron turun ke tingkat yang lebih rendah.Turunnya elektron ini membebaskan sejumlahenergi dalam bentuk foton sehingga LED dapatmengemiskan cahaya.

Gambar 9. LED Infra Merah

Mukminatun Ardaisi

30


Gambar 10. Simbol LED Infra Merah

B. Penerima Infra MerahPenerima infra merah merupakan rangkaian

yang berfungsi menerima sinar infra merah danmengubah sinar tersebut menjadi listrik. Rangkaianini terdiri dare phototrnasistor dan relay.1. Phototransistor

Phototransistor sama dengan transistor bipolarbiasa, bedanya tidak terdapat terminal basis, sebagaipengganti arus basis, input transistor biasa denganterminal basis terbuka. Arus bocor kolektor basis(ICBo)

Gambar 11. Rangkaian Phototransistor

Dalam hal ini IC = ICBo arus bocor kolektoremitor dengan basis terbuka. Pada dioda photo telahditunjukkan bahwa arus jenuh mundur (reversesaturation current) dinaikkan oleh besarnya energisinar yang datang pada hubungan. Hal ini yang samaICBo dalam transistor photo naik bila hubunganbasis kolektor diterangi.

Bila IVBo dinaikkan arus kolektor (B+1)ICBo

juga naik, maka untuk sejumlah penyinaran padadaerah yang sangat sempit, transistor photomemberikan arus output yang lebih besar dari padadioda photo, yaitu transistor photo lebih peka daripada dioda photo.

2. TransistorTransistor adalah suatu monokristal

semikonduktor dimana terjadi dua penemuan P-N.Dari hal inilah terdapat dua kemungkinan yaitu:transistor PNP dan transistor NPN.

Pada transistor PNP disisipkan suatu lapisan –Ntipis diantara dua lapisan –P , sedangkan padatransistor NPN disisipkan dua lapisan –P tipis antarakedua lapisan –N . ketiga lapisan transistor inidisebut emitor (E), basis (B), dan colektor (C). halini dapat dilihat pada gambar 12.

(a) Transistor NPN (b) Transistor PNPGambar 12. Susunan Kristal Transistor

Untuk transistor PNP, arah panah emitter kebase, untuk transistor NPN, arah panah dari base keemitter. Arah panah tersebut menunjukkan arahlistrik melalui transistor, dapat dilihat pada gambar2.13

(a) Transistor PNP (b) TransistorNPN

Gambar 13. Simbol dari Transistor

C. MikrokontrollerMikrokontroller adalah sebuah sistem computer

yang disertai dengan memori serta saranainput/output dari sebagian besar elemennya dikemasdalam bentuk chip IC, sehingga sering disebut singlechip mikrokomputer. Mikrokontroller bisadikelompokan dala suatu keluarga, masing-masingmikrokontroller memiliki spesifikasi tersendirinamun kompatibel atau cocok dalampemrogramannya.1. Mikrokontroller AT89S52

Mikrokontroller AT89S52 merupakan versiterbaru dibandingkan mikrokontroller AT89C51yang telah banyak digunakan saat ini.Mikrokontroller AT89S52 merupakanmikrokomputer CMOS 8 bit dengan 8 Kbyte FlashErasable Programable Read Only Memory(PEROM) atau ROM yang dapat dihapus dandiprogram dengan maksimum memori adalah 4Kbyte. Mikrokontroller ini berteknologi memorinon volatil atau bersifat lama dapat diprogramsampai 1000 kali pemrograman. Kelebihan lain darekeluarga MCS 51 ini adalah memiliki sistem ISPatau In System Programming yeti memprogram Icmikrokontroller di dalam suatu sistem rangkaian itusendiri, jadi kita tidak perlu direpotkan dengan


31


pengisisan Icdi suatu pengisi IC mikro itu denganharga pengisi atau downloader yang sangat mahal.

Gambar 14. Mikrokontroller AT89S52D.Relay

Relay adalah sebuah saklar elektronik yangdidasarkan atas elektrik dari mekanis. Kontrolelektrik diterapkan untuk mendapakan gerakanmekanis.Sebagai elektrik adalah komponen yangdikendalikan oleh arus. Menurut teori medan, jikasuatu penghantar yang terdiri dari kawat lilitan yangdilalui arus maka timbul suatu medan magnet,selanjutnya medan magnet ini digunakan untukmenarik saklar mekanik. Relay dapat diaktifkandengan daya AC, baik itu arus DC maupun relayarus AC. Adapun jenis relay adalah sebagai berikut:1. RelayNormally open2. Relay Normally Close

Gambar 15. Simbol RelayKarena relay mempunyai lilitan maka jika

lilitan dialiri arus maka akan menyebabkan jarakantara lilitan bertindak sebagai kapasitor. Dengankata lain, jika terjadi perubahan arus secara cepatakan menimbulkan tegangan yang sangat besarsehingga dapat merusak relay. oleh karena itu,tegangan tersebut perlu dibatasi denganmelewatkannya pada sebuah dioda dan didapatkanrangkaian praktis sebuah relay sebagaimana terlihatpada gambar 16

Gambar 16. RangkaianRelay

RANCANG BANGUN PERALATAN

Perancangan merupakan tahap terpenting didalam penelitian baik itu perancangan mekanismaupun perancangan elektroniknya. Dalampembuatan suatu alat, tahap yang terpenting adalahperencanaan dan perancangan. Dengan perencanaanyang baik maka akan didapatkan suatu alat denganhasil yang baik dari segi karakteristik maupunspesifikasinya.

1. Tujuan PerancanganTujuan perancangan adalah mendapatkan hasil

akhir sesuai yang diharapkan denganmempergunakan komponen yang mudah di dapat,sehingga dapat dicapai suatu hasil yang memuaskandengan memperhatikan faktor-faktor tertentu yaitu :a. Faktor Teknis

yaitu sistem yang dirancang harus dapatmelaksanakan tugas yang spesifik, dengan kata laintugas yang tepat sesuai dengan rancangan yangdibuat.

b. Faktor EkonomisFaktor ini untuk mengadaptasikan pengguna

dengan sistem yaitu selalu mengutamakan efektifitasdan efesiensi waktu dan penggunaan komponen

c. Faktor EstetikaKebutuhan manusia yang alami tentang

keindahan.salah satu algoritma tercepat untukmenemukan nilai-nilai sudut.

Ketiga faktor tersebut saling berhubungan satusama lain dan sangat tergantung pada bahan danproses serta keahlian pengerjaan. Hal yangterpenting di dalam pembuatan suatu alat adalahperancangan perencanaan

2. Perancangan Kotak Sampah ElektronisKotak Sampah otomatis ini merupakan kotak

sampah yang telah domodifikasi pada bagian tutup

Mukminatun Ardaisi

32


kotak sehingga dapat membuka dan menutup kotakdengan bantuan motor.

Konstruksi mekanis dari kotak sampahelektronis dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 17. Konstruksi mekanis dari kotaksampah elektronis

a. Blok Diagram Kotak Sampah Elektronis

Gambar 18. Diagram Blok Kotak SampahElektronis

Pada diagram blok rangkaian kotak sampahelektronis ini dapat dikelompokkan menjadi empatkelompok yaitu sensor infra merah, mikrokontrollerAT89S52, relay, motor DC. Perangkat catu dayaberfungsi sebagai penyuplai tegangan untukperangkat sistem sensor,rangkaian mikrokontroller,rangkaian relay, motor DC.

Catu daya yang dibuat di sini menghasilkan tigabuah tegangan arus searah (DC) yang berbeda yaitu5 volt untuk menyuplai mikrokontroller, 9 volt untukmenyuplai rangkaian sensor infra merah, dan 12 voltuntuk menyuplai tegangan relay dan motor DC.

Perangkat input terdiri dari sensor infra merah.Sensor ini digunakan untuk mendeteksi perubahanfisis yang terjadi.upaka

Mikrokontroller AT89S52 merupakanperangkat yang sangat terpenting dari rangkaianini.Mikrokontroller berfungsi untuk menentukanlangkah yang harus diambil ketika perangkat inputmengirimkan data. Saat perangkat input belummemberi respon pada mikrokontroller untukmenjalankan perangkat output, maka perangkatoutput pun tidak aktif. Tetapi pada saat perangkatsensor mendeteksi adanya perubahan fisis,mikrokontroller pun akan mendapatkan respon dari

perangkat input sehingga perangkat output pundiaktifkan.

Relay merupakan saklar yang menghubungkanantara beban dengan regulator yang akan terhubungapabila mendapat sinyal dari mikrokontrollersehingga keluarannya akan mengaktifkan kerja darimotor DC.

Motor DC merupakan mekanik penggerak agartutup kotak sampah tersebut bisa membuka danmenutup serta indikator jika terjadi perubahan fisis(ada objek yang mendekat) yang terjadi pada sisisensor.b. Skema rangkaian lengkap Kotak Sampah

ElektronisAlat ini diberi supply tegangan oleh catu daya 5

volt dan 12 volt. Ini dimaksudkan untukmikrokontroller yang menggunakan tegangan 5 voltserta motor DC dengan tegangan 12 volt. Jadi catudaya ini akan berperan sebagai pemberi tegangankeseluruhan blok dari bagian rangkaian.

Gambar 19. Skema Rangkaian lengkap kotaksampah elektronis

c. Perancangan Rangkaian Catu Daya

INFRAMERAH

MIKROKONTROLLER RELAY MOTOR

CATU DAYA


33


Gambar 20. Gambar Catu Daya dengan tegangankeluaran 5 volt

Pada rangkaian ini digunakan transformatoruntuk menurunkan tegangan jala-jala PLN daritegangan 220 volt menjadi 5 volt, 9 volt dan 12 volt.d. Perancangan Rangkaian Sensor Infra Merah

Rangkaian sensor infra merah ini pada dasarnyamerupakan rangkaian yang terdiri dari pemancar(transmitter) dan penerima (receiver) infra merah.Sensor ini dapat mengenali adanya objek di daerahjangkauannya sehingga menimbulkan perubahanlevel tegangan pada keluaran.e. Prinsip Kerja Sensor Infra Merah

Sensor infra merah merupakan sensor yangterdiri dari pemancar dan penerima infra merah.Pada kotak sampak elektronis ini, sensor infra merahdigunakan sebagai pendeteksi adanya objek yangberada di depan sensor. Pada prinsipnya dapatdijelaskan sebagai berikut. Setelah IC 555memancarkan gelombang infra merah, maka sensorbelum aktif (bekerja) apabila tidak ada objek didepan sensor tersebut atau jarak pantul (pemancardan penerima) terlalu jauh sehingga gelombang inframerah tidak terpantul. Dan sebaliknya sensor baruakan aktif bila terdapat objek di depannya pada jarak10-30 cm. Hal ini disebabkan sinyal gelombangyang dipancarkan oleh light emitter side akantepantul dengan adanya objek yang berada didepannya sehingga sinyal tersebut akan ditangkapoleh light detector side yang selanjutnya akandiproses oleh sirkuit osilator. Sinyal output sensordikoneksikan pada port 1.1. mikrokontroller sebagaisinyal input, maka mikrokontroleler tersebut akanmemproses dan menset sesuai dengan pemerintahprogram yang terdapat di dalam mikro. Sensor inibekerja dengan tegangan input Voc+5 V.f. Prinsip Kerja Kotak Sampah Elektronis

Setelah IC 555 memancarkan gelombang inframerah, maka sensor belum aktif (bekerja) aabilatidak ada objek di depan sensor tersebut atau jarakpantul (pemancar dan penerima) terlalu jauh

sehingga gelombang infra merah tidak terpantulkan.Dan sebaliknya sensor baru akan aktif bila terdapatobjek di depannya pada jarak 10-90 cm. Hal inidisebabkan sinyal gelombang yang dipancarkan olehlight emitter side akan terpantul dengan adanyaobjek yang berada di depannya sehingga sinyaltersebut akan ditangkap oleh light detector side yangselanjutnya akan diproses oleh sirkuit osilator.Sinyal output sensor tersebut dikoneksikan pada port1.1. mikrokontroler sebagai sinyal input, makamikrokontroller tersebut akan memproses danmenset sesuai dengan perintah program yangterdapat di dalam mikro. Sensor ini bekerja dengantegangan input Vcc + 5V. Kemudianmikrokontroller akan mengaktifkan relay yang akanmenggerakkan motor DC sehingga tutup kontaksampah dapat terbuka.g. Langkah-langkah Perancangan1. Perancangan Elektronika) Perencanaan pada PCB

Pada bagian ini, terlebih dahulu kita merancangtata letak komponen agar komponen dapat dipasangsecara benar.Jalur-jalur PCB yang dibuat diusahakan sesingkatmungkin dan harus dihindari pemakaian jumperyang terlalu banyak, karena akan menyebabkanrangkaian menjadi rumit dan banyaknya resikokesalahan dalam menghubungkan rangkaian.Setelah itu, jalur-jalur dapat dibuat denganrugos(sticker tempel). Perlu diperhatikan agar rugosbenar-benar lengket pada PCB, maka PCB harusdiamplas terlebih dahulu.Setelah pembuatan jalurpada rugos selesai maka dapat dipindahkan di kertaskalkir.b) Perendaman PCB

Tahapan perendaman PCB ini dilakukan untukmenghilangkan permukaan tembaga yang tidakdiinginkan pada PCB.c) Perakitan Komponen pada PCB

Setelah proses pembuatan PCB selesai,kemudian dilanjutkan dengan perakitan PCB yaitudengan pemasangan modul-modul PCB , panelpengaturan dan bagian lainnya pada box. Lakukanpemasangan komponen sesuai skema komponen dantata letak komponen.Setelah komponen dipasang,maka solderlah kaki-kaki komponentersebut denganrapi lalu potonglah kaki-kaki komponen yanglebih.Pasang kabel-kabel penghubung, kemudian

Mukminatun Ardaisi

34


lakukan pengujian kembali sampai alat dapat bekerjadengan baik.2. Perancangan Mekanik

Kotak sampah elektronis ini merupakan kotaksampah yang telah dimodifikasi pada bagian tutupkotak sehingga dapat membuka dan menutup kotakdengan bantuan motor.

ANALISA DAN PEMBAHASAN1. Rangkaian Pengujian/Pengukuran

Setelah melakukan proses perancangan, makaselanjutnya adalah melakukan pengukuran kerjapada alat yang telah kita rancang. Hasil pengukurandapat dijadikan sebagai acuan dalam penganalisaanrangkaian. Adapun metode pengukuran yang kitalakukan adalah pengukuran masing-masing titik ujiagar mudah mengetahui karakteristik outputnya dandiperoleh kesesuaian antara satu blok dengan blokyang lain.

Adapun hal yang perlu diperhatikan saatpengukuran alat adalah peralatan yang digunakan,titik pengukuran dan hasil pengukuran.Peralatanyang digunakan adalah sebagai berikut :a) Multimeterb) Osioloskopc) Konektor secukupnya.d) Frekuensi counter

2. Langkah-langkah percobaanLangkah – langkah percobaan dalam

pengambilan sample data untuk kotak sampahelektronik adalah sebagai berikut :1. Pemeriksa peralatan yang akan digunakan untuk

memastikan bahwa alat tersebut dalam kondisibaik.

2. Pastikan bahwa rangkaian telah terhubungdengan sumber tegangan DC pada power suplay.

3. Hubungkan rangkaian power suplay ke teganganjala-jala 220 V AC /50 Hz

4. Kaliberasi terlebih dahulu alat besi yangdigunakan untuk mengukur rangkaian sehinggadidapatkan hasil yang akurat.

5. Setelah power suplay terhubung, ukurantegangan yang keluar dari rangkaian regulatortersebut.

6. Hubungkan multimeter ke test point atau titikpengujian yang ada pada rangkaian.

7. Setelah selesai pengukuran, matikan semuaperalatan.

3. Data Hasil pengukuran

1) Catu Daya

Gambar 21. Pengukuran Rangkaian Catu Dayaa. Hasil Pengukuran

Tabel 1. Hasil Pengukuran Catu DayaTestPoint

TP1

TP2

TP3

TP4

TP5

TP6

TP7

TP8

TP9

Tegangan

15V

15V

11.8V

11.8V

11.8V

5V

5V

9V

9V

b. Hasil PerhitunganDari teori dan perhitungan yang telah dijelaskan

pada bab II mengenai catu daya, hasil-hasil yangdidapat adalah sebagai berikut :

Tabel 2. Hasil Perhitungan Catu DayaTest Point TP1 TP2Tegangan 13,495 19,5855

Untuk titik pengamatan 3,4 dan 5 tidakmemiliki perhitungan khusus karena nilai tegangansudah pasti 12 volt, karena berdasarkan sifat IC 7812yang merupakan regulator (penstabil tegangan) 12volt.Untuk titik pengukuran 6 dan 7 juga tidak memilikiperhitungan khusus, karena nilai tegangan sudahpasti 5 V, karena berdasarkan sifat IC 7805 yangmerupakan regulator (penstabil tegangan) 5 volt.

Untuk titik pengukuran 8 dan 9 juga tidakmemiliki perhitungan khusus, karena nilai tegangansudah pasti 9 V, karena berdasarkan sifat IC 7809yang merupakan regulator (penstabil tegangan) 9volt. Oleh karena itu penulis menganalisa catu dayapada titik pengukuran 1 dan 2 sebagai berikut :


35


1. Pada titik pengukuran 1 yaitu pada keluaran(output) dioda bridge didapatkan hasil sebesar 15volt, sedangkan pada hasil perhitungan sepertiyang telah dijelaskan pada bab sebelumnyadidapatkan hasil sebesar 13,495 volt. Perbedaannilai tegangan ini dapat disebabkan oleh beberapahasil diantaranya, ketidakakuratan danketidakpastian alat ukur analog maupun digital,kualitas komponen yang kurang baik,penyolderan yang kurang bagus, dan jalur-jalurrangkaian yang terlalu tipis.

2. Pada titik pengukuran 2 penulis menemukanperbedaan antara pengukuran dan perhitungan,hal ini terjadi karena pada perhitungan susut-susut tegangan diabaikan (hal 55, MalvinoBarmawi edisi ketiga, Jilid 1), sedangkan padapengukuran susut-susut tegangan terjadi padadioda yang digunakan, sehingga hasil yangdidapatkan relatif besar.

2) Pemamcar Infra Merah

Gambar 22. Pengukuran RangkaianPemancar Infra Merah

a. Hasil Pengukuran1) Menggunakan Multimeter dan Frekuensi

Counter

Tabel 3. Pengukuran pada Rangkaian PemancarInfra Merah

KeadaanTidak ada objek

(Normal)Ada Objek

Test Point TP1 TP2 TP3 TP4Tegangan 9 V 3,4 V 9 V 3 VFrekuensi - 5,742 - 5,716

2) Menggunakan Osiloskop

Gambar 23. Tampilan Osiloskop pada Saat TidakAda Objek

Titik pengukuran pada kaki 3 IC NE555 pada saattidak ada objek.T/div=0,1 ms, V/div=5 volt

Vac=Vp x Volt/div=0,75 div x 5V/div= 3,75VT=2,8 x Time/div=2,8 div x 0,1 ms/div = 0,28 x 10-3

s

Titik pengukuran pada kaki 3 IC NE55 pada saat adaobjek

Gambar 24. Tampilan Osiloskop pada Saat AdaObjek

T/div=0,1 ms, V/div=5 volt

Vac=Vp x Volt/div=0,6 div x 5V/div = 3VT=2,8 x Time.div=2,8 div x 0,1 ms/div = 0,28 x 10-3

s

b. Hasil perhitunganDari teori dan perhitungan yang telah dijelaskan

pada bab sebelumnya mengenai frekuensi pemancarinfra merah, dan melihat data sheet tentang ICNE555, maka hasil-hasil yang di dapat adalahsebagai berikut :

Mukminatun Ardaisi

36


Table 4. Hasil Perhitungan pada PemancarInfra Merah

Test Point TP 2Volt 3.4 VFrekuensi 6.69 Hz

Pada titik pengukuran 1 yaitu pada terminalsumber rangkaian pemancar, penelitimenemukanbahwa tidak terdapat perbedaan antara hasilpengukuran dan perhitungan. Hal ini berartitegangan yang diinginkan oleh peneliti untukrangkaian ini sama.

Pada titik pengukuran 2 yaitu pada keluaran(output) kaki 3 IC NE555, dalam keadaan normal(tidak ada objek) penulis tidak membandingkandengan hasil perhitungan, tetapi membandingkandengan melihat data sheet yang ada. Di sini penelitimelihat bahwa hasil pengukuran dan data sheet tidakterdapat perbedaan. Pada data sheet dengan teganganinput +5V di dapatkan tegangan pada kaki 3 ICNE555 yaitu 3,3 V, sedangkan tegangan input yangdigunakan peneliti yaitu sebesar 9 V, maka penelitimenyimpulkan bahwa pada tegangan tersebut didapatkan tegangan pada kaki 3 IC NE555 tidakberbeda jauh dengan menggunakan tegangan input 5v yaitu sebesar 3,4 v. Dari perbandingan antarapengukuran dan data sheet, peneliti menemukanbahwa tidak terdapat perbedaan yang terlalu jauhdan masih bisa dianggap wajar, hal ini berartitegangan yang diinginkan peneliti untuk rangkaianini sesuai. Sedangkan dalam keadaan ada objek,peneliti menemukan perbedaan tegangan dengansaat titik ada objek, hal ini disebabkan adapembagian tegangan pada transistor penerima inframerah. Karena penerima infra merah menggunakan1 sumber bersama-sama dengan pemancar, jadi padasaat ada objek di depan pemancar dan penerima,rangkaian penerima (photo transistor) menjadi aktif,maka tegangan pada Vcc (9volt) menjadi berkurang,dengan berkurangnya tegangan tersebut, maka akanmempengaruhi tegangan keluaran pada kaki 3 ICNE555. Dan untuk perbandingan antara hasilpengukuran frekuensi yang didapat pada titikpengukuran ini yaitu sebesar 5,2758 dan berdasarkanhasil perhitungan yang telah dijelaskan sebelumnyayaitu sebesar 6,69 KHz, maka peneliti dapat melihatbahwa terdapat perbedaan antara hasil pengukurandengan hasil perhitungan, hal ini disebebkan oleh

beberapa hal yaitu ketidakakuratan danketidakpresisian alat ukur yang digunakan, kualitaskomponen yang dipakai.3) Penerima Infra Merah

Dari hasil pengukuran pada tabel 4.5,didapatkan tegangan keluaran sensor pada penerimainfra merah pada saat normal (tidak ada objek)sebesar 2,1 V dan pada saat terdapat objek sebesar 4V. Hal ini dapat dikarenakan dari ketentuan yangtelah ada pada mikrokontroler dimanamikrokontroler akan mengaggap tegangan di atas 2,5volt sebagai logika 1 dan tegangan di bawah 2,5 voltsebagai logika 0, Kondisi ini telah sesuai denganyang diharapkan peneliti sehingga kotak sampahelektronis dapat bekerja sesuai dengan yangdiinginkan.

Tabel 5. Tabel Hasil pengukuran tegangan keluaranpada sensor penerima Infra Merah

Normal Ada Objek2.1 V 4 V

4) Analisis Hasil Pengukuran secaraKeseluruhan

Dari hasil pengukuran yang didapat diketahuibahwa regulator/power supply menghasilkantegangan yang cukup sesuai dengan yangdibutuhkan oleh rangkaian, sehingga rangkaian yangdisuplainya dapat bekerja dengan baik. Sensor inframerah menghasilkan tegangan keluaran 4 volt tetapimasih terbaca oleh mikrokontroller AT89S52 padaport 2,0. Karena mikrokontroller akan mengaggaptegangan di atas 2,5 volt sebagai logika 1 dan jikakurang dari 2,5 volt sebagai logika 0, setelahtegangan output sensor terbaca oleh mikrokontrollermaka mikrokontroller mengaktifkan relay untukmembuat motor maju dengan mengaktifkan pin 0,0dan pin 0,1 , dan pada saat objek sudah tidak ada,maka mikrokontroller mengaktifkan pin 0,2 dan pin0,3.

Dari hasil percobaan kemampuan jarak tangkapsensor infra merah diketahui bahwa sensor bahwasensor tersebut dapat mendeteksi objek dengan baikpada rentang jarak 10 – 30 cm.5) Hasil Kerja Rangkaian Kotak Sampah

ElektronisSetelah proses perancangan dan pengujian alat,

hasil yang didapatkan adalah dalam hal penggunaansensor. Sensor infra merah dapat bekerja optimal


37


dalam menangkap objek dan merupakan sensor yanefisien karena sensor tersebut terdiri dari pemancardan penerima. Hanya saja jarak tangkap yang masihterdeteksi dengan baik oleh sensor ini hanya padarentang 10-30 cm sedangkan yang diharapkanhingga 1 m (100 cm).

Dalam hal pemrosesan sinyal input dan outputagar kotak sampah dapat bekerja secara otomatisdigunakan mikrokontroller AT89S52 sebagaipengontrol rangkaian kerja alat. Karenamikrokontroller AT89S52 mudah diprogram(download) dan mempunyai kapasitas memorisebesar 8 Kbyte sehingga dapat melakukan tugas-tugas spesifik. Karena tegangan keluaran darimikrokontroller tidak mencukupi untuk mencukupiuntuk diteruskan ke beban (hanya 4 volt) makadigunakan rangkaian relay, sehingga keluarga darimikrokontroller dijadikan tegangan input pengaktifkerja rangkaian relay, selanjutnya rangkaian relaytersebut yang menghubungkan antara regulatordengan beban (motor DC) hingga beban tersebutmendapatkan tegangan kerjanya.

Agar kotak sampah tersebut dapat bergerakmembuka dan menutup secara otomatis. Digunakanmotor DC yang dapat berputar dua arah, selain dapatberputar maju dan mundur motor DC juga memilikitegangan kerja yang tidak terlalu besar hanya 12 voltsehingga mudah untuk dusuplai oleh generator.

Dari hasil cipta kotak sampah elektronis inipeneliti menganggap sudah cukup puas dengansetiap kerja rangkaian maupun sistem kerja dari alatitu sendiri, karena kotak sampah elektronis ini dapatmembuka dan menutup secara otomatis ketikaterdapat objek didepannya pada jarak tertentu.

KESIMPULANBerdasarkan hasil perancangan dan hasil

analisis yang telah dilakukan mengenai aplikasi inframerah pada kotak sampah elektronis, maka penelitimenyimpulkan :a. Sensor infra merah pada kotak sampah elektronis

ini dapat mendeteksi objek dengan baik padajarak 10-30 cm

b. Sensor yang digunakan pada aplikasi ini dapatmendeteksi oebjek dalam bentuk apapun,sehingga dapat membuka tutupnya dan apabilaterjadi perubahan gerak selama 4 detik makatutup akan menutup kembali.

c. Sensor ini menghasilkan tegangan keluaran 4 volttetapi masih terbaca oleh mikrokontrollerAT89S52, karena mikrokontroller akanmenganggap tegangan di atas 2.5 volt sebagai

logika 1 dan jika kurang dari 2,5 volt sebagailogika 0.

d. Dalam hal ini pemrosesan sinyal input dan outputagar kotak sampah dapat bekerja secara otomatisdigunakan mikrokontroller AT89S52 sebagaipengontrol rangkaian kerja alat, karenamikrokontroller ini mempunyai kapasitas 8Kbyte sehingga dapat melakukan tugas-tugasspesifik.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.wikipedia.org, Diakses tanggal 10 Juni2007

Malvino, Albert Paul, 2004. Prinsip-prinsipElektronika Edisi Keenam Jilid 2. Jakarta:Erlangga

Tooley, Mike. 2005. Rangkaian Elektronika Prinsipdan Aplikasi Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga

Syamsudin.2009. Sakelar Remote Infra MerahSebagai Pembalik Putaran Motor Induksi TigaPhasa

Mukminatun Ardaisi

38

APLIKASI SENSOR INFRA MERAH PADA PEMBUATAN KOTAK …

Documents

Transcript of APLIKASI SENSOR INFRA MERAH PADA PEMBUATAN KOTAK …