Sensor Kimia
- Untuk mengetahui sensor Kelembaban HIH-5030 dan sensor ldr
- Untuk memahami prinsip sensor Kelembaban HIH-5030 dan sensor ldr
- Mengaplikasikan sensor Kelembaban HIH-5030 dan sensor ldr sebagai kontrol kelembaban otomatis.
2. Alat dan Bahan [kembali]
Alat:
1. Voltmeter DC
Difungsikan guna mengukur besarnya tegangan listrik yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur.
Berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.
Bahan:
1. Resistor
Digunakan untuk menghambat arus agar tidak terlalu besar.
2. Potensiometer
Berfungsi untuk mengatur tegangan dengan menaikan atau menurunkan resistansi.
Op amp tipe LM741 ini dirangkai menjadi non inverting amplifier sebagai penguat tegangan.
4. Sensor HIH-5030
Alat ukur yang digunakan untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendefinisian yang suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara.
5. Transistor NPN
Berfungsi untuk penguat arus.
6. Motor DC
Sebagai alat yang akan menggerakkan.
7. Sensor Optocoupler
Digunakan sebagai saklar elektrik, yang bekerja secara otomatis.
8. Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik
1. Sensor HIH-5030
Sensor kelembaban adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendefinisian yang suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara. Jenis - jenis sensor kelembaban diantaranya Cspacitive Sensors, Electrical conductivity Sensors, Thermal Conductivity Sensors, Optical Hygrometer, dan Oscillating Hygrometer.
Spesifikasi teknis:
- Suhu Operasi -40 ° C hingga 85 ° C [-40 ° F hingga 185 ° F]
- Histeresis ± 2% RH
- Output Sinyal Tegangan analog
- Waktu Respon 5 detik 1 / e dalam udara yang bergerak lambat
- Tegangan Suplai 3.3 Vdc typ.
- Akurasi (Best Fit Straight Line) ± 3.0% RH
- Tipe Paket Pasang permukaan
- Suplai Arus 500 µA
- Stabilitas pada 50% RH + 1,2% RH
Kelebihan Sensor HIH-5030:
· Beroperasi hingga 2,7 V, ideal dalam sistem tenaga baterai dengan tegangan 3 V
· Didesain dengan daya rendah
· Akurasi ditingkatkan
· Waktu respon yang cepat
· Stabil, dengan penyimpangan yang rendah
· Tahan dengan zat kimia
2. LDR Sensor
LDR (Ligh Dependent Resistor) adalah suatu komponen elektronik yang resistansinya tergantung pada intensitas cahaya. LDR di buat dari bahan Cadium Sulfida yang peka terhadap cahaya. LDR akan mempunyai hambatan yang sangat besar saat tidak ada cahaya mengenainya (gelap). Dalam kondisi ini hambatan LDR mampu mencapai 1M ohm, akan tetapi pada saat LDR mendapat cahaya hambatan LDR akan menurun menjadi beberapa puluh ohm saja.
Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram pada LDR menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi pengantar arus yang kurang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor atau bisa disebut juga LDR memilki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang. LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis adalah salah satu contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya berubah secara drastis.
Rangkaian elektronik yang dapat digunakan untuk LDR adalah rangkaian yang dapat mengukur nilai resistansi dari LDR tersebut. Dari hukum ohm, diketahui bahwa:
Dengan V adalah beda potensial antara dua titik, I adalah arus yang mengalir di antara-nya, dan R adalah resistansi di antara-nya. Lebih lanjut dikatakan pula bahwa nilai R tidak bergantung dari V ataupun I. Sehingga, jika ada perubahan nilai resistansi dari R, maka nilai tegangan V-nya pun akan berubah. Jika beda potensial di-set tetap, maka perubahan resistansi hanya akan mempengaruhi besar arusnya.
Karakteristik Sensor LDR
Adapun spesifikasi atau karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :
· Tegangan maksimum (DC): 150V
· Konsumsi arus maksimum: 100mW
· Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
· Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
· Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms
· Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius.
Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. 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.
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Rumus dari Rangkaian paralalResistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I
Cara membaca resistor:
Termasuk dalam komponen semikonduktor aktif adalah transistor, Transistor sebenarnya kepanjangan dari Transfer dan Varistor. Mengenal karakteristiknya transistor terbagi dua kategori ialah Bipolar Junction Transistor (BJT) dan Unipolar Transistor. Kerja transistor pada dasarnya difungsikan sebagai saklar elektronik (Switching) dan penguat sinyal (Amplifier).
Sekitar tahun 1947an, Tiga orang ilmuwan fisika asal Amerika yaitu William Shockley beserta rekannya John Barden, dan W. H Brattain yang tergabung sebagai peneliti pada sebuah laboratorium milik perusahaan AT&T Bell, merekalah yang berhasil pertama kali menemukan Transistor. Transistor adalah nama yang diberikan oleh ilmuwan John Robinson karena sifat kerjanya komponen ini yang dapat menghantarkan energi dengan kekuatan daya hantar dapat ditentukan dengan cara mengatur nilai tahanan pada bias pengontrolnya. Pernyataan ini sesuai dengan kepanjangan kata dari transistor yaitu Transfer (Pemindahan) dan Varistor (Variable Resistor). Dan sekitar tahun 1958an, komponen transistor mulai digunakan pada rangkaian elektronik dalam projek-projek penelitian para ilmuwan tersebut. Jenis Transistor:
1. Bipolar Junction Transistor (BJT)
Bi artinya dua dan Polar asal kata dari polarity yang artinya polaritas, dengan kata lain bipolar junction transistor (BJT) adalah jenis Transistor yang memiliki dua polaritas yaitu hole (lubang) atau elektron sebagai carier (pembawa) untuk menghantarkan arus listrik. Prinsip dasar konstruksinya disusun seperti dari dua buah dioda yang disambungkan pada kutub yang sama yaitu Anoda dengan anoda sehingga menghasilkan transistor jenis NPN atau Katoda dengan katoda yang menjadi transistor jenis PNP.
2. Unipolar Junction Transistor (UJT)
Pada transistor UJT hanya satu polaritas saja yang dijadikan carier/pembawa muatan arus listrik, yaitu elektron saja atau hole/lubangnya saja, tergantung dari jenis transistor UJT tersebut. Karena prinsip kerjanya transistor ini berdasarkan dari efek medan listrik, maka transistor UJT lebih dikenal dengan nama FET (Field Efect Transistor) atau Transistor Efek Medan.
Karakteristik:
Rumus:
5. IC OP AMP
Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.
Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)
- Buka aplikasi proteus
- Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan komponen sensor kelembaban HIH-5030, sensor ldr, resistor, relay, lamp, motor, op amp.
- Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
- Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
- Tambahkan DC voltmeter untuk mengetahui besar tegangan yang dinginkan.
Saat sensor HIH mendeteksi kelembaban sekitar rendah maka tegangan ouput pada sensor masuk ke kaki non inverting opamp non inverting, tegangan yang masuk ke kaki basis transistor kecil dan membuat Rl1 tidak aktif dan membuat motor on karena tegangannya sama, lalu arus menuju ground. Sementara itu, pada sensor LDR jika dideteksi cahaya (saat siang hari) maka hambatannya menjadi kecil < 100k sehingga tegangan dari baterai menjadi tidak banyak berkurang maka tegangan pada output sensor akan diperkuat oleh op amp non inverting dan menghidupkan RL 2 sehingga motor akan aktif sebagai pompa air.
Namun, ketika sensor HIH mendeteksi kelembaban sekitar tinggi maka tegangan ouput pada sensor masuk ke kaki non inverting sebagai komparator, tegangan yang masuk ke kaki basis transistor lebih kecil dari power pada coil positif RL1 sehingga arus pada power akan menuju relay dan membuat relay aktif sehingga lamp on karena tegangannya sama, lalu arus menuju ground. Sementara itu, pada sensor LDR jika tidak dideteksi cahaya (saat malam hari) maka hambatannya semakin besar, yaitu > 1M sehingga arus dari baterai menjadi banyak berkurang dan tegangan pada output sensor akan diperkuat oleh op amp non inverting dan menghidupkan RL 2 tidak cukup untuk mengaktifkan relay RL1, karena tidak ada arus atau tegangan yang lebih besar dari yang diperlukan.
c. Rangkaian Simulasi
Saat kelembaman rendah
Saat kelembaman normal
Video: disini
HTML: disini
File rangkaian: disini
Data sheet HIH: disini
Datasheet ldr: disini
Datasheet transistor npn: disini
Datasheet op amp: disini
Datasheet resistor: disini
Komentar
Posting Komentar