tugas kelompok

 VIBRATION SENSOR DAN STRAIN GAUGE SENSOR SEBAGAI ALARAM PERINGTAN DAN KEAMAANAN RUANGAN KETIKA TERJADI GEMPA BUMI

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI
1. Tujuan
2. Alat dan Bahan
3. Dasar Teori
4. Prosedur Percobaan
5. Rangkaian Simulasi
6. Video 
7. Download
1. Tujuan
-Mengerti dan memahami aplikasi sensor vibration
-Mengerti dan memahami aplikasi sensor Strain Gauge

2. Alat dan Bahan
Alat: 
a. Voltmeter



Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik dalam sebuah rangkaian.


Bahan:

a. resistor
gambar 1. resistor
Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk  membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai teminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V = I.R).












Spesifikasi:


 


c. alternator
gambar 3. alternator
Alternator merupakan komponen elektronika berupa generator listrik arus bolak balik yang berfungsi sebagai penyuplai energi atau daya.














d. relay
gambar 4. relay
Relay adalah komponen elektronika yang berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan   menggunakan listrik. Relay disebut sebagai komponen electromechanical karena terdiri dari dua bagian utama yaitu coil atau elektromagnet dan kontak saklar atau mekanikal.Komponen relay menggunakan prinsip elektromagnetik sebagai penggerak kontak saklar, sehingga dengan menggunakan arus listrik yang kecil atau low power, dapat menghantarkan arus listrik yang memiliki tegangan lebih tinggi.









Konfigurasi pin:



Spesifikasi:

e. baterai
gambar 5. baterai
Baterai merupakan suatu komponen elektronika yang digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.

 












f. op-amp
gambar 6. op-amp
Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp).











Konfigurasi pin:


Spesifikasi:



Input:

a. load cell

gambar 2. load cell
Load cell merupakan sensor gaya yang sering digunakan untuk mengukur berat. Load cell tersusun dari satu atau lebih strain gauge yang ditempelkan pada batang berbahan logam yang berbentuk cincin, dimana strain gauge digunakan sebagai patokan perubahan pada load cell 















pin: 



b. Vibration Sensor 


Vibration Sensor, Alat Terbaik untuk Mengukur Getaran pada Mesin. ... Secara umum, sensor ini mampu mendeteksi adanya suatu getaran dengan cara mengubah gerakan mekanis menjadi sinyal listrik.


response vibration sensor:

pin:



Output:

a. lampu
gambar 7. lampu
Lampu merupakan komponenn elektronika yang berfungsi sebagai indikator pada rangkaian















b. Buzzer 

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Buzzer ini biasa dipakai pada sistem alarm, juga bisa digunakan sebagai indikasi suara. Buzzer adalah komponen elektronika yang tergolong tranduser. Sederhananya buzzer mempunyai 2 buah kaki yaitu positive dan negative.

Spesifikasi:



3. Dasar Teori
  • Resistor 


Resistor memiliki nilai resistansi atau hambatan yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Resistor memiliki dua pin untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu yang dapat  menghasilkan tegangan listrik di antara kedua pin. Nilai tegangan terhadap resistansi  berbanding lurus dengan arus yang mengalir. 

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di tubuh resistor :

 

Perhitungan untuk resistor dengan 4 gelang warna :

·  Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)

·  Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2

·  Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)

·  Gelang ke 4 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut

Perhitungan untuk resistor dengan 5 gelang warna :

·  Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)

·  Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2

·  Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-3


  • OP AMP 

OPAMP


Operasional Amplifier atau lebih dikenal dengan Op Amp adalah suatu komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai penguat atau amplifier multiguna. Penguat ini memiliki dua input yaitu inverting dan non-inverting, serta sebuah terminal output. 

Spesifikasi:


  • LAMP

Lampu adalah sebuah benda yang berfungsi sebagai penerang, lampu memiliki bentuk seperti botol dengan rongga yang berisi kawat kecil yang akan menyalah apabila disambungkan ke aliran listrik.

Sejarah Singkat Lampu

Awal hadirnya lampu dari seorang ilmuan yang dianggap bodoh, walau pun dianggap bodoh dan sering gagal tapi orang ini tidak menyerah dalam eksperimen menciptakan lampu setelah bertahun-tahun lamanya sang ilmuwan pun menciptakan bola Lampu.

 

Ilmuwan yang menemukan atau bisa disebut pencipta bola Lampu adalah Thomas Alfa Edison.Perjuangan panjang yang dilakukan Thomas, sekarang mendapatkan hasil, yang dulunya selalu gagal kini penemuannya hampir semua orang menggunakannya.

 

Jenis-jenis Lampu

 

1. Lampu Halogen

Lampu ini menggunakan kawat dan bahan tungsten dan di dalam ruang vakumnya diberi gas. Gas mi mempunyai fungsi menciptakan sinar yang kuat. Lampu halogen mi digunakan sebagai Lampu sorot.

 

Lampu halogen biasanya memiliki reflektor (cermin dibelakangnya) untuk memperkuat cahaya yang keluar. Fittingnya biasanya khusus, namun saat ini ada pula yang dengan jenis fitting biasa.

 

Lampu jenis ini merupakan lampu spot yang baik.

Lampu spot adalah Lampu yang cahayanya mengarah ke satu area saja, misalnya Lampu untuk menerangi benda seni secara terfokus. Lampu ini baik untuk digunakan sebagai penerangan taman untuk membuat kesan dramatis dari pencahayaan terpusat seperti menerangi patung, tanaman, kolam atau area lainnya. JenisLampu ini sebenarnya merupakan Lampu filamen yang sudah berhasil dikembangkan menjadi lebih terang, namun juga kebutuhan energi (watt) yang relatif sama.

 

2. Lampu Pijar


Lampu jenis ini berpijar kawat  filamennya saat aliran listrik mengalirinya. Pijaran kawat inilah yang berubah menjadi cahaya. 

Jenis Lampu ini sangat mudah menyala tetapi sangat panas untuk pemakaian yang relatif lama. Oleh karena itu. Lampu jenis ini boros energi.Warna cahaya Lampu pijar adalah kuning derajat suhu warna 2‟500 – 2‟700 K (Kelvin) Jenis Lampu yang dikembangkan Thomas Alfa Edison ini memakai filamen tungsten yaitu semacam kawat pijar didalam bola kaca yang diisi gas nitrogen, argon, kripton, hidrogen dan sebagainya. 

Lampu ini membutuhkan lebih banyak energi dibandingkan Lampu TL untuk mendapatkan tingkat terang yang sama. Lampu pijar atau bohlam biasa ini hanya bertahan 1000 jam atau untuk rata-rata pemakaian 10 jam sehari semalam, hanya bertahan kira-kira 3 – 4 bulan, dan setelah itu kita harus membeli bohlam baru.

3. Lampu T

Lampu ini menyala sebab adanya bahan fosfor yang mengubah sinar ultraviolet menjadi cahaya. Jenis Lampu ini lebih terang dan hemat dibandingkan lampu pijar.

 

Jenis Lampu ini juga dikenal dengan Lampu neon.Saat ini Lampu neon bentuknya

bermacam-macam, ada yang bentuknya memanjang biasa, bentuk spiral atau tornado, dan ada juga yang bentuk memanjang vertikal dengan fitting (bentuk pemasangan ke kap Lampu) yang mirip seperti lampu pijar biasa. Lampu TL lebih hemat energi dibandingkan Lampu pijar, karena lebih terang. Untuk Lampu TL yang baik (merk bagus), bisa bertahan 15.000 jam atau setara dengan 10 tahun pemakaian, harganya juga sekitar 10x lampu pijar biasa. Sedangkan LampuTL yang berkualitas buruk mungkin bisa bertahan 4-6 bulan saja (saat ini banyak bermunculan merk Lampu „hemat energi‟ yang murah, namun kualitasnya rendah). Lampu TL saat ini juga banyak memiliki varian dan bentuk seperti diatas dengan fitting ulir yang biasa dipakai untuk Lampu bohlam biasa.Dengan jumlah watt (energi listrik) yang lebih kecil, Lampu TL atau neon lebih murah digunakan daripada membeli Lampu pijar biasa, dan saat ini jenis Lampu TL juga bervariasi baik bentuk, fitting pemasangan, serta warna cahayanya ada yang putih, kuning, dan warna lainnya. Dengan keseimbangan antara harga dan lama pemakaian, lampu TL banyak digunakan untuk penerangan toko, mall, serta tempat-tempat lain yang membutuhkan cahaya terang dan lebih hemat energi.

 



Lampu LED ini merupakan jenis Lampu yang paling hemat pemakaian energinya. Lampu ini konstruksinya kecil sehingga dapat diterapkan dalam berbagai aplikasi. Disamping itu, warna yang dihasilkan berwarna-warni sehingga nampak indah.

Jenis-jenis Lampu memang sangat menguntungkan bagi kehidupan kita. Dengan mempergunakan jenis Lampu yang sesuai, maka dekorasi rumah kita dapat menjadi indah.

 

Lampu ini merupakan sirkuit semikonduktor yang memancarkan cahaya ketika dialiri

listrik. Sifatnya berbeda dengan filamen yang harus dipijarkan (dibakar) atau lampu TL yang merupakan pijaran partikel. Lampu LED memancarkan cahaya lewat aliran listrik yang relatif tidak menghasilkan banyak panas. Karena itu Lampu LED terasa dingin dipakai karena tidak menambah panas ruangan seperti lampu pijar. Lampu LEDjuga memiliki warna sinar yang beragam, yaitu putih, kuning, dan warna-warna lainnya.

Satu varian bentuk Lampu LED , dimana bentuk Lampu LED yang menggantikan bohlam bisa bermacam-macam. Yang pasti adalah Lampu LED merupakan Lampu berisi kumpulan LED kecil dengan warna putih atau kuning.

Lampu LED merupakan lampu paling hemat energi diantara jenis Lampu lainnya,

meskipun harganya relatif mahal.

  • Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. 
  • Relay


    Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.

    Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1.        Electromagnet (Coil)

2.        Armature

3.        Switch Contact Point (Saklar)

4.        Spring

    Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian relay :

    Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

·           Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)

·           Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

   Ground


    Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.

 

    Kegunaan Ground

1.        Titik kembali nya arus atau sinyal listrik

2.        Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar

3.        Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)

4.        Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian.

5.        Menghilangkan dengung (hum) pada penguat audio (amplifier)

6.        Mengurangi Noise pada penguat audio (amplifier)

7.     Pada kendaraan (mobil atau motor) mengurangi kebutuhan kabel listrik, karena menjadikan body motor atau mobil sebagai pengganti kabel negatif.

8.        dll.

  • Sensor Vibration

Sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik.

Sensor-Getaran

  1. Macamnya

Sensor fibrasi ini dibagi menjadi dua macam yaitu :

A. Kontak

Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan adalah sensor seismic   transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan percepatan. Untuk mengukur kecepatan menggunakan velocity probe dan velomitor probe, sedangkan untuk mengukur percepatan menggunakan sensor acceleration probe.

a. Velocity probe

Ujung sensor ini akan bersentuhan langsung dengan benda yang akan diukur fibrasinya, sensor ini berfungsi untuk mengukur getaran dari suatu alat atau mesin menggunakan kecepatan sebagai parameternya.

  • Sensor Strain Gauge
Strain gauge merupakan sensor yang dapat mendeteksi tekanan dan gaya. Strain gauge terdiri dari selembar kertas foil logam tipis, yang dibentuk sedemikian rupa menjadi benang-benang yang sangat halus. Kertas foil ini terbungkus seluruhnya oleh lapisan film plastik.
gambarstruktur strain gauge
 Perubahan tekanan yang dideteksi Strain gauge akan menyebabkan perubahan resistansinya. Strain gauge dipasangkan pada objek yang akan diberi tekanan mekanik. Ketika objek terkena tekanan, kertas foil mengalami hal yang sama sehingga benang-benangnya akan tertarik memanjang. Ketika hal ini terjadi, benang-benang tersebut menjadi lebih panjang dan tipis sehingga tahanan listriknya bertambah. Perubahan nilai tahanan ini sangat kecil, sehingga diperlukan rangkaian khusus untuk mengukurnya.






Dimana R dapat dicari dengan rumus:






Keterangan:
GF  : Gauge Faktor
ΔR    : Perubahan resistansi karena pergangan
R    : Resistansi tanpa peregangan
ϵ    : regangan (strain)
L    : panjang bahan
  : luas permukaan bahan
𝘱   : hambat jenis bahan 
Jika panjang (l) suatu bahan berubah maka resitansi bahan tersebut akan berubah, begitu pula jika luas permukaan (A) yang dilalui arus listriknya berubah.Sensor strain gauge umumnya diaplikasikan pada jembatan whetston dan jembatan penimbangan kendaraan. Pada jembatan Wheatstone persamaan sederhana tegangan pada kabel AB jika jembatan Wheatstone tidak seimbang adalah sebagai berikut:
 
gambar 9. aplikasi strain gauge pada jembatan wheatstone

















Karakteristik
-Memiliki sensitivitas yang cukup tinggi.grafik perubahan resistansi sensor terhadap pembebanan
gambar 10. grafik resistansi terhadap beban
-Memiliki ketelitian ± 1µm/m dalam range strain ±10%
-Output selama periode pembacaan relatif tidak bergantung kepada temperature dan parameter lainya
-Strain gauge dan peralatan pendukungnya rendah biaya dan dapat dipakai secara luas.
-Sistem Strain gauge mudah diinstal dan dioperasikan
4. Prosedur Percobaan
- Buka aplikasi proteus
- Ambil komponen yang dibutuhkan seperti resistor, strain gauge, dan baterai
- Rangkai setiap komponen
- Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
- Tambahkan Voltmeter
- Jalankan rangkain
5. Rangkaian Simulasi


Pada simulasi ini, strain gauge diganti dengan load cell. Hal ini dilakukan karena tidak tersedianya strain gauge pada library proteus.Prinsip kerja strain gauge adalah jika diberikan tekanan dari sebuah benda, maka foil atau kawat akan terdeformasi, dan tahanan listriknya akan berubah. Prinsip kerja load cell adalah selama proses penimbangan akan menimbulkan reaksi terhadap elemen logam pada load cell yang mengakibatkan gaya secara elastis. Gaya yang ditimbulkan oleh regangan ini dikonversi ke dalam sinyal elektrik oleh strain gauge (pengukur regangan) yang terpasang pada load cell. Sinyal elektrik berupa tegangan yang dihasilkan strain gauge sangat kecil sehingga dibutuhkan rangkaian penguat sinyal dengan menggunakan operator amplifier.

Saat tekanan atau beban terdeteksi, maka dihasillkan tegangan oleh strain gauge pada load cell. Tegangan akan diperkuat menjadi 1000 kali oleh rangkaian operator amplifier non inverting. Tegangan keluaran dari operator amplifier ini akan diteruskan menuju relay, lalu mengaktifkan relay .Maka lampu menyala karena terhubung dengan alternator.
 
Ketika logic state bernilai satu maka arus akan mengalir menuju op amp amplifier  dan masuk ke kaki non inverting pada op amp menyebabkan tegangan output diperkuat, selanjutnya  tegangan output op amp(> 0.76 V) akan menuju base transitor , yang mana tegangan base  mengaktifkan  baterai sehingga transistor hidup, maka terjadi arus dari supply ke relay ,lalu ke kolektor lanjut ke emitor setelah itu ke ground, karena adanya arus yang mengalir di relay maka relay ON. Akibat relay ON maka switch akan berpindah ke kiri yang akan menghungkan kutup positif baterai ke buzzer  lalu ke kutup negatif batrai, sehingga buzzer hidup dan berbunyi.      



6. Video



7. Download 

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

BAHAN PRSENTASI UNTUK MATA KULIAH SISTEM DIGITAL SEMESTER GENAP 2020-2021 OLEH ROMA IMAM RAHMAN 1910953036 TEKNIK ELEKTRO Dosen Pengampu : M...