Sistem Pembersih Tangan Otomatik

LAPORAN

PROJEK LITAR ELEKTRONIK SISTEM PEMBERSIH TANGAN OTOMATIK

( SPTO )

DISUSUN OLEH:

NAMA:

HENGKI MATONDANG (200832075)

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

POLITEKNIK SANTO THOMAS

MEDAN

2010

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Seiring dengan perkembangan teknologi yang sangat cepat, dimana pada perkembangan zaman sekarang ini dikembangkan untuk menciptakan alat dengan tujuan untuk mempermudah kegiatan manusia dalam kehidupan sehari-hari.

Pemanfaatan alat-alat elektronika dalam perancangan alat ini sangat efektif dan efesien, selain harganya murah, rangkaian yang digunakan juga lebih simpel sehingga dapat digunakan kemana-mana.

1.2. Indentifikasi Masalah

Dari uraian penyelesaian latar belakang, penulis merumuskan indentifikasi masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana menerapkan rangkaian SPTO pada kehidupan sehari-hari.

1.3. Tujuan Penulisan

1. Menerapkan rangkaian ini untuk Sistem Pembersih Tangan Otomatik.

2. Mengembangkan keterampilan dan menambah wawasan mahasiswa mengenai dunia elektronika.

3. Untuk memahami tahap-tahap pembuatan sebuah rangkaian elektronika terutama pada Perancangan Sistem Pembersih Tangan Otomatik.

4. Dapat menerapkan pelajaran yang diajarkan oleh para staf pengajar sewaktu di bangku perkuliahan.

5. Untuk merancang atau sistem yang dapat mengendalikan peralatan lain dengan rangkaian ini.

1.4. Batasan Masalah

Untuk memudahkan pemahaman tentang Perancangan Sistem Pembersih Tangan Otomatik penulis memberikan batasan masalah sebagai berikut :

1. Hanya menggunakan lampe pijar sebagai beban.

2. Tidak membahas pengecekan kendali alat elektronika.

1.5. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dalam tugas akhir ini, terdiri dari 4 BAB, dan masing-masing meliputi beberapa sub BAB, yaitu sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini membahas tentang Latar Belakang masalah, Indentifikasi Masalah, Batasan Masalah, Tujuan penulisan laporan dan Sistematika penulisan.

BAB II : TEORI PENUNJANG

Bab ini menjelaskan dasar-dasar teori komponen pendukung SPTO.

BAB III : PERANCANGAN

Bab ini membahas tentang rancangan alat SPTO

BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA

Bab ini membahas tentang pengujian dan analisis sistem.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

BAB II

TEORI PENUNJANG

2.1 Komponen Pendukung

 Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk memberikan hambatan terhadap aliran arus listrik. Dalam rangkaian listrik dibutuhkan resistor dengan spesifikasi tertentu, seperti besar hambatan, arus maksimum yang boleh dilewatkan dan karakteristik hambatan terhadap suhu dan panas. Resistor memberikan hambatan agar komponen yang diberi tegangan tidak dialiri dengan arus yang besar, serta dapat digunakan sebagai pembagi tegangan.

 Variabel Resistor

Variabel Resistor berguna sebagai hambatan yang bisa diatur tahanannya.

 Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektrik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Salah satu jenis kapasitor adalah kapasitor keeping sejajar. Kapasitor ini terdiri dari dua buah keping metal sejajar yang dipisahkan oleh isolator yang disebut dielektrik. Bila kapasitor dihubungkan ke batere kapasitor terisi hingga beda potensial antara kedua terminalnya sama dengan tegangan batere. Jika batere dicabut, muatan-muatan listrik akan habis dalam waktu yang sangat lama, terkecuali bila sebuah konduktor dihubungkan pada kedua terminal kapasitor.

 Transistor

Suatu transistor persambungan terdiri atas kristal silikon (atau germanium) dimana satu lapisan silicon tipe-n diapit di antara dua lapisan silicon tipe-p. Bentuk lain, transistor terdiri dari satu lapisan bahan tipe-p diapit oleh dua lapisan tipe-n. Transistor yang pertama disebut transistor p-n-p dan yang satunya lagi disebut transistor n-p-n. Sistem lapisan semi konduktor ini sangat kecil dan ditutup rapat-rapat terhadap uap air dalam kotak logam atau plastik. Teknik pembuatan transistor ada empat cara yang dikembangkan, yaitu : Tipe ditumbukkan, Tipe Campuran, Tipe Difusi, dan tipe Epitaksi. Ketiga bagian dari transistor dikenal sebagai emiter (penyebar), basis (landasan), kolektor (pengumpul). Panah pada emiter menyatakan arah aliran arus apabila persambungan emiter-basis diberi prategangan ke depan. Transistor disini berfungsi sebagai saklar.

 Relay

Relay adalah saklar yang diaktifkan listrik untuk dapat dibuat pada posisi ON dan OFF. Relay terdiri dari sebuah lilitan kawat (coil) yang dililitkan pada inti besi lunak dan switch kontak. Jika kumparan dilalui arus listrik maka inti besi lunak menjadi magnit dan akan menarik pegas switch kontak pada posisi menutup atau terbuka. Keadaan ini akan terus bertahan selama arus mengalir pada kumparan relay dan relay akan kembali ke posisi semula yaitu : normaly on atau normally off. Bila tak ada arus mengalir padanya posisi normal relay tergantung pada jenis relay yang dipakai. Dan pemakaian jenis relay tergantung pada keadaan yang diinginkan dalam suatu rangkaian atau sistem.

Menurut kerjanya, relay dapat dibedakan menjadi :

Normally Open (NO) : saklar akan menutup bila dialiri arus atau perubahan transisi status on ke off.

Normally Close (NC) : saklar terbuka bila dialiri arus atau perubahan transisi off ke on.

Change Over (CO) : relay ini mempunyai saklar tunggal yang normalnya tertutup, dimana bila kumparan satu dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal A. Sebaliknya bila kumparan dua dialiri arus maka akan terhubung ke terminal B.

Relay yang digunakan pada rangkaian pengendali ini adalah normaly close yaitu perubahan transisi status “OFF” ke “ON” dengan spesifikasi 12 volt DC/500 mili ampere. Daya yang diperlukan lazimnya berada diantara kira-kira 200 mW dan 600 mW, impedansi kumparan berada diantara kira-kira 350 Ω dan 2200 Ω, waktu switch on dan off berada berkisar masing-masing 10 ms dan 3 ms.

Pada saat bias transistor dialiri arus maka transistor dalam keadaan tertutup (saturasi) yang dapat menghubungkan arus dari kolektor dan emitor yang mengakibatkan relay bekerja karena arus mengalir pada gulungan kawat.

Gambar 2.1. Transistor sebagai driver Relay.

 Dioda

Dioda adalah devais semikonduktor yang mengalirkan arus satu arah saja. Dioda terbuat dari Germanium atau Silicon yang lebih dikenal dengan Dioda Junction. Dioda juga digunakan pada adaptor yang berfungsi sebagai penyearah dari sinyal AC ke DC.

 LED (Light Emitting diode)

LED merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna merah, kuning dan hijau.LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi dayanya.

 Dioda Foto

Dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh dioda foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi dioda foto mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang medis.

Gambar 2.2 Simbol dari dioda foto

Alat yang mirip dengan Dioda foto adalah Transistor foto (Phototransistor). Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan Dioda Foto. Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini di-injeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian Kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari Transistor-foto secara umum akan lebih lambat dari pada Dioda-Foto.

 LED Inframerah

IR illuminator ada sumber gelombang cahaya IR yg tidak tercampur oleh Visible ( tergantung type ). Umumnya jenis cahaya ini dibuat dari 2 jenis lampu xenon atau Led. Xenon lebih dikenal dg Flash/strobist , namun pada flash hal ini diproteksi dg sejenis bahan bening utk block UV/IR karena ketentuan museum2. Dulu pernah dipasarkan oleh Nikon dan Sunpak , kini sdh sangat sulit ditemukan bahkan yg type hasil modifikasipun sulit utk mencapai penyaringan yg bersih cara melihat bersih atau tidak penyaringan tersebut bisa dilihat dari saat flash Firing , jika Flash Firing total tidak ada cahaya apapun yg terlihat oleh mata kita namun kamera oprekan kita akan tetap capture image. Hal ini disebabkan sdh sangat sulit mencari Gelatin , filter yg umum dipasarkan sdh banyakan yg berbahan brown sangat sulit utk menyaring Visible light dg baik. Alternative lain bisa gunakan Led. Utk ini anda bisa buat sendiri atau cari teman yg mengerti electronic utk minta bantu buatkan.Type IR led yg dimudah ditemukan sbb 780nm ( masih ada sedikit deep red namun warna ini tidak akan terrefleksi hingga sensor . kecuali anda lakukan macro )

840nm ( cukup bersih dari visible light kecuali pada ujung flame ) 1 led umumnya sekitar 0.2 watt s/d 0.5 watt dibutuhkan sebuah resistor utk menurunkan tegangan sumber daya .

Rangkaian bisa dibangun secara serial maupun paralel , diagram seperti dibawah ini dan bisa anda kembangkan kekuatan sesuai jangkauan yg anda inginkan. Sedangkan utk aplikasi studio atau model , jenis lampu ini bisa dibeli ditoko2 penjual CCTV harga berkisar rp 200rb hingga 10 jt , harga menentukan tingkat bersihnya gelombang dan jarak jangkauan.

 IC LM 741

Penguat diferensial

Op-amp dinamakan juga dengan penguat diferensial (differential amplifier). Sesuai dengan istilah ini, op-amp adalah komponen IC yang memiliki 2 input tegangan dan 1 output tegangan, dimana tegangan output-nya adalah proporsional terhadap perbedaan tegangan antara kedua inputnya itu. Penguat diferensial seperti yang ditunjukkan pada gambar-1 merupakan rangkaian dasar dari sebuah op-amp.

Gambar 2.3 Penguat Diferensial

Pada rangkaian yang demikian, persamaan pada titik Vout adalah Vout = A(v1-v2) dengan A adalah nilai penguatan dari penguat diferensial ini. Titik input v1 dikatakan sebagai input non-iverting, sebab tegangan vout satu phase dengan v1. Sedangkan sebaliknya titik v2 dikatakan input inverting sebab berlawanan phasa dengan tengangan vout.

Diagram Op-amp

Op-amp di dalamnya terdiri dari beberapa bagian, yang pertama adalah penguat diferensial, lalu ada tahap penguatan (gain), selanjutnya ada rangkaian penggeser level (level shifter) dan kemudian penguat akhir yang biasanya dibuat dengan penguat push-pull kelas B. Gambar-2(a) berikut menunjukkan diagram dari op-amp yang terdiri dari beberapa bagian tersebut.

Gambar 2.4 Diagram Blok Op-Amp

Gambar 2.5 Diagram Schematic Simbol Op-Amp

Simbol op-amp adalah seperti pada gambar-2(b) dengan 2 input, non-inverting (+) dan input inverting (-). Umumnya op-amp bekerja dengan dual supply (+Vcc dan –Vee) namun banyak juga op-amp dibuat dengan single supply (Vcc – ground). Simbol rangkaian di dalam op-amp pada gambar-2(b) adalah parameter umum dari sebuah op-amp. Rin adalah resitansi input yang nilai idealnya infinit (tak terhingga). Rout adalah resistansi output dan besar resistansi idealnya 0 (nol). Sedangkan AOL adalah nilai penguatan open loop dan nilai idealnya tak terhingga.

Saat ini banyak terdapat tipe-tipe op-amp dengan karakterisktik yang spesifik. Op-amp standard type 741 dalam kemasan IC DIP 8 pin sudah dibuat sejak tahun 1960-an. Untuk tipe yang sama, tiap pabrikan mengeluarkan seri IC dengan insial atau nama yang berbeda. Misalnya dikenal MC1741 dari motorola, LM741 buatan National Semiconductor, SN741 dari Texas Instrument dan lain sebagainya. Tergantung dari teknologi pembuatan dan desain IC-nya, karakteristik satu op-amp dapat berbeda dengan op-amp lain. Tabel-1 menunjukkan beberapa parameter op-amp yang penting beserta nilai idealnya dan juga contoh real dari parameter LM714.

Tabel-1 : Parameter Op-Amp Yang Penting

Penguatan Open-loop

Op-amp idealnya memiliki penguatan open-loop (AOL) yang tak terhingga. Namun pada prakteknya op-amp semisal LM741 memiliki penguatan yang terhingga kira-kira 100.000 kali. Sebenarnya dengan penguatan yang sebesar ini, sistem penguatan op-amp menjadi tidak stabil. Input diferensial yang amat kecil saja sudah dapat membuat outputnya menjadi saturasi. Pada bab berikutnya akan dibahas bagaimana umpan balik bisa membuat sistem penguatan op-amp menjadi stabil.

Unity-gain frequency

Op-amp ideal mestinya bisa bekerja pada frekuensi berapa saja mulai dari sinyal dc sampai frekuensi giga Herzt. Parameter unity-gain frequency menjadi penting jika op-amp digunakan untuk aplikasi dengan frekuensi tertentu. Parameter AOL biasanya adalah penguatan op-amp pada sinyal DC. Response penguatan op-amp menurun seiring dengan menaiknya frekuenci sinyal input. Op-amp LM741 misalnya memiliki unity-gain frequency sebesar 1 MHz. Ini berarti penguatan op-amp akan menjadi 1 kali pada frekuensi 1 MHz. Jika perlu merancang aplikasi pada frekeunsi tinggi, maka pilihlah op-amp yang memiliki unity-gain frequency lebih tinggi.

Slew rate

Di dalam op-amp kadang ditambahkan beberapa kapasitor untuk kompensasi dan mereduksi noise. Namun kapasitor ini menimbulkan kerugian yang menyebabkan response op-amp terhadap sinyal input menjadi lambat. Op-amp ideal memiliki parameter slew-rate yang tak terhingga. Sehingga jika input berupa sinyal kotak, maka outputnya juga kotak. Tetapi karena ketidak idealan op-amp, maka sinyal output dapat berbentuk ekponensial. Sebagai contoh praktis, op-amp LM741 memiliki slew-rate sebesar 0.5V/us. Ini berarti perubahan output op-amp LM741 tidak bisa lebih cepat dari 0.5 volt dalam waktu 1 us.

Parameter CMRR

Ada satu parameter yang dinamakan CMRR (Commom Mode Rejection Ratio). Parameter ini cukup penting untuk menunjukkan kinerja op-amp tersebut. Op-amp dasarnya adalah penguat diferensial dan mestinya tegangan input yang dikuatkan hanyalah selisih tegangan antara input v1 (non-inverting) dengan input v2 (inverting). Karena ketidak-idealan op-amp, maka tegangan persamaan dari kedua input ini ikut juga dikuatkan. Parameter CMRR diartikan sebagai kemampuan op-amp untuk menekan penguatan tegangan ini (common mode) sekecil-kecilnya. CMRR didefenisikan dengan rumus CMRR = ADM/ACM yang dinyatakan dengan satuan dB. Contohnya op-amp dengan CMRR = 90 dB, ini artinya penguatan ADM (differential mode) adalah kira-kira 30.000 kali dibandingkan penguatan ACM (commom mode). Kalau CMRR-nya 30 dB, maka artinya perbandingannya kira-kira hanya 30 kali. Kalau diaplikasikan secara real, misalkan tegangan input v1 = 5.05 volt dan tegangan v2 = 5 volt, maka dalam hal ini tegangan diferensialnya (differential mode) = 0.05 volt dan tegangan persamaan-nya (common mode) adalah 5 volt. Pembaca dapat mengerti dengan CMRR yang makin besar maka op-amp diharapkan akan dapat menekan penguatan sinyal yang tidak diinginkan (common mode) sekecil-kecilnya. Jika kedua pin input dihubung singkat dan diberi tegangan, maka output op-amp mestinya nol. Dengan kata lain, op-amp dengan CMRR yang semakin besar akan semakin baik.

Penutup bagian ke-satu

LM714 termasuk jenis op-amp yang sering digunakan dan banyak dijumpai dipasaran. Contoh lain misalnya TL072 dan keluarganya sering digunakan untuk penguat audio. Tipe lain seperti LM139/239/339 adalah opamp yang sering dipakai sebagai komparator. Di pasaran ada banyak tipe op-amp. Cara yang paling baik pada saat mendesain aplikasi dengan op-amp adalah dengan melihat dulu karakteristik op-amp tersebut. Saat ini banyak op-amp yang dilengkapi dengan kemampuan seperti current sensing, current limmiter, rangkaian kompensasi temperatur dan lainnya. Ada juga op-amp untuk aplikasi khusus seperti aplikasi frekuesi tinggi, open colector output, high power output dan lain sebagainya. Data karakteristik op-amp yang lengkap, ya ada di datasheet.

 IC NE 555

Timer 555 merupakan sebuah IC timer yang bekerja berdasar rangkaian RC dan komparator yang dirangkai dengan komponen digital (R-Sflip-flop). 555 yang pertama diproduksi oleh Signetics yaitu tipe SE-555 yang bekerja pada -55°C s.d. 125°C dan NE-555 yang bekerja pada 0°C-70°C. Kemudian 555 diproduksi dengan desain yang berbeda meliputi LM555, 556(versi dual), dan LMC-555(versi CMOS).

Timer 555 beroperasi pada power supply dc +5v s.d. +18V dengan stabilitas temperatur 50ppm/°C(0,005%/°C). Output 555 dapat berupa arus sink/source hingga 200mA. IC 555 kompatibel dengan komponen-komponen TTL, CMOS, op-amp, transistor dan jenis IC linear lain.

Timer 555 dapat beroperasi baik sebagai monostabil maupun astabil

Keluaran gelombang kotak yang dihasilkan dapat memiliki variasi duty cycle mulai dari 50 – 99.9% dan frekuensi kurang dari 0,1Hz sampai dengan lebih dari 100KHz.

Operasi monostabil (gambar 2) membutuhkan masukan pulsa trigger pada pin2 dari IC 555. Masukan trigger berupa drop level tegangan lebih dari+2/3Vcc menuju tegangan kurang dari +Vcc/ 3.

Pin-Pin 555

Ada dua tipe kemasan timer 555 (ditunjukkan pada gambar 1c). Kemasan bulat disebut kemasan T. Adapun tipe lainnya berupa 8-pin DIP yang sering disebut kemasan ‘v’ merupakan yang paling banyak digunakan sebagai standar (tipeSE/NE). Timer 555 juga terdapat dalam versi dual dan versi quad. Timer 556 sebagai versi dual 555 dan timer 558 sebagai versi quadnya hadir dalam kemasan 14-pin DIP.

Rangkaian 555 terdiri atas dua buah komparator tegangan (COMP1 dan COMP2), sebuah flip-flop kontrol R-S(reset/set) yang dapat direset dari luar melalui pin 4, sebuah penguat pembalik output (A1), dan sebuah transistor discharge (Q1). Level bias kedua kompartor ditentukan oleh resistor-resistor pembagi tegangan (Ra, Rb, dan Rc) yang terdapat antara Vcc dan ground. Input inverting komparator1 diberi masukan 2/3Vcc dan input noninverting dari komparator2 diberi masukan 1/3Vcc.

Berikut adalah fungsi dari masing-masing pin :

Ground (pin1)

Pin ini merupakan titik referensi untuk seluruh sinyal dan tegangan pada rangkaian 555, baik rangkaian intenal maupun rangkaian eksternalnya.

Trigger (pin2)

Masukan trigger biasanya dijaga pada tegangan lebih dari 1/3Vcc agar output pin3 dari IC555 ’low’. Jika masukan trigger menjadi ’low’ (<1/3vcc)>2/3Vcc output komparator1 akan ‘high’, output Flip-flopnya ‘high’, dan pin3 ‘low’.

Discharge (pin7)

Pin ini terhubung ke kaki kolektor transistor NPN Q1 dan kaki emiter Q1 terhubung ke groud, basis Q1 terhubung dengan Qnot R-S flip-flop. Ketika output 555 ‘high’ maka Qnot ‘low’ menyebabkan resistansi CE sangat besar sehingga Q1 ‘off’. Ketika Qnot’high’ CE resistensinya sangat kecil menyebabkan CE grounded sehingga Q1 ‘on’. Dengan kata lain, pin7 grounded (arus mengalir dari pin7 lewat CE ke pin1)

Vcc(pin8)

Vcc (sumber tegangan dc) dihubungkan antara pin8 dengan pin1 (ground).

Operasi Monostabil

Monostable Multivibrator (MMV) juga disebut one shot, menghasilkan output sebuah pulsa dengan periode tertentu ketika dipicu dengan sebuah pulsa masukan. Output dari oneshot akan seketika menuju ‘high’ mengikuti pulsa pemicunya (trigger) dan akan tetap ‘high’ sesuai dengan periodenya. Ketika periodenya telah habis maka outputnya akan kembali ‘low’. Outpt oneshot akan tetap ‘low’ sampai ada trigger lainnya. IC 555 dapat dioperasikan sebagai MMV dengan menambahkan rangkaian eksternal yang sesuai.

Kedua komparator internal diberi tegangan prasikap dengan level tegangan tertentu oleh pembagi tegangan yang dirangkai seri (Ra,Rb,Rc). Input inverting komparator1 diberi tegangan hingga 2/3Vcc, dan input noninverting komparator2 diberi tegangan Vcc/3. Tegangan tersebutlah yang mengakibatkan beroperasinya 555 baik sebagai monostabil maupun astabil. Rangkaian timing eksternal (R1C1) dihubungkan antara Vcc dan input noninverting komparator1 melalui pin6. Pin7 juga dihubungkan dengan pin6 yang mengakibatkan terhubungnya transistor ke kapasitor C1. Ketika transistor ’on’, resistansi kapasitor sangat rendah sehingga terhubung (short) melalui hubungan CE transistor.

Ketika 555 dihubungkan dengan sumber tegangan, input inverting komparator1 akan mendapat tegangan sebesar 2/3Vcc dan input noninverting komparator2 akan mendapat tegangan sebesar Vcc/3. Hal tersebut menyebabkan R-S flip-flop dalam kondisi reset, sehingga output Qnot-nya ’high’. Oleh karena flip-flop terhubung pada output pin3 melalui sebuah penguat pembalik (A1) maka keluaran 555 ’low’. Pada kondisi tersebut kapasitor mengisi (charging).Qnot dalam kondisi ’high’ menyebabkan transistor Q1 jenuh yang berarti terhubung ke ground melalui kapasitor C1. Maka pada kondisi ini kapasitor melepas muatan (discharge) sehingga Vc=0.

Apabila pin2 dieri masukan trigger, pada saat pulsatrigger bergerak menuju tegangan kurang dari 1/3Vcc seperti yang terlihat pada gambar, maka input noninverting komparator2 lebih positif dari input invertingnya, sehingga output komparator2 akan ’high’. Pada saat itu, fip-flop dalam kondisi set, sehingga keluaran Qnot-nya ‘low’ dan keuaran 555 ‘high’. Karena output Qnot-nya low, berarti transistor dalam kondisi ’off’. Arus mengalir dari Vcc ke ground melalui kapasitor C1. Dengan kata lain, kapasitor kembali mengisi.(gambar). Tegangan kapasitor akan terus naik hingga mencapai 2/3Vcc, di mana pada saat Vc=2/3Vcc keluaran komparator1 menjadi ’high’ dan menyebabkan flip-flop reset dan keluaran 555 kembali ’low’. Keluaran 555 tersebut akan tetap bertahan sampai ada masukan trigger lainnya.

Semua IC timer bergantung pada kapasitor eksternal untuk menentukan interval waktu off-on pulsa outputnya. Kapasitor akan memerlukan waktu tertentu untuk pengisian atau pelepasan muatan melalui resistor. Waktu tersebut dapat dijelaskan dan dihitung dari nilai resistan dan kapasitas yang diberikan. Persamaan periode pulsa untuk 555 tergantung pada waktu yang diperlukan oleh kapasitor pada saat mengisi hingga mencapai tegangan 2/3Vcc yang diberikan oleh konstanta waktu RC. Dengan demikian, jika tegangan kapasitor besarnya e = E(1 -

 IC LM 7809

Berguna untuk penstabil tegangan masuk menjadi 9 volt saja.

BAB III

PERANCANGAN

Proyek Rangkaian Elektronik Sistem Pembersih Tangan Otomatik (SPTO)

Proyek SPTO adalah satu lingkaran sistem untuk kemudahan pembersihan tangan secara mudah atau otomatik. Sistem ini meliputi empat rangkaian gabungan dan menjadi satu sistem rangkaian lengkap yang boleh beroperasi secara sistematik. Blok diagramnya adalah:

Gambar 3.1 Blok Diagram Rangkaian SPTO

Masing-masing rangkaian penting yang menjadikan keseluruhan rangkaian ini berfungsi adalah:

1. Rangkaian pemancar infra merah sebagai pemancar isyarat

2. Rangkaian penerima inframerah sebagai penerima isyarat inframerah dari rangkaian pemancar

3. Rangkaian pemasa sebagai pemasa untuk rangkaian lanjutan

4. Rangakaian lanjutan seperti rangkaian motor pam dan rangkaian pengering

Keempat rangkaian di atas digabungkan menjadi satu sistem lengkap dan menghasilkan SPTO. SPTO ini mengandungi sistem air pompa otomatik, sistem sabun tangan otomatik dan sistem pengering tangan otomatik. Ketiga sistem rangkaian ini digabungkan ke dalam satu sistem SPTO.

Di bawah ini adalah skema rangkaian asas sebelum digabungkan:

Rangakain ini ditunjukkan satu persatu dan dibuat analisa sebelum digabungkan menjadi satu rangkaian lengkap. Penggunaan rangkaian beban yang mempunyai tegangan yang berbeda bagi setiap rangkaian walaupun kesemua rangkaian ini telah digabungkan. Beban diambil dari puncak AC dari transformer 12 volt yang mempunyai penyambungan ke bumi (ground) untuk menjamin keselamatan jika rangkaian terhubung singkat.

3.1 Rangkaian Pemancar Inframerah

Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar Inframerah

Rangkaian pemancar inframerah ini menggunakan delapan komponen elektronik dan IC 555 adalah komponen utama untuk rangkaian ini. IC 555 adalah IC pemasa di mana ia menghasilkan satu frekuensi pada kaki 3 pin IC tersebut. Keluaran frekuensi yang keluar akan dipancarkan melalui LED IR ini. C1dan R2 adalah penentu nilai frekuensi. D1 adalah dioda yang berfungsi sebagai penerus masuk dan menghindari tegangan putus semasa penyambungan beban.

3.2 Rangakaian Penerima Inframerah

Gambar 3.3 Rangakaian Penerima Inframerah

Rangkaian penerima inframerah ini boleh mengesan kehadiran mana-mana pancaran inframerah termasuk alat pengatur jarak jauh untuk tv. Komponen utama adalah IC 741 iaitu IC OP-AMP. Isyarat yang diterima oleh dioda foto akan di bawa masuk melalui pin 2 IC 741. Kepekaan penerimaan oleh diode foto boleh diatur melalui hambatan boleh ubah 100K. Isyarat yang diterima dibesarkan dan keluar melalui pin 6 untuk melalui transistor C945 seterusnya menghidupkan relay. Transistor berfungsi sebagai penguat untuk menghidupkan relay. LED digunakan sebagai penunjuk kepada rangkaian ini sedang beroperasi.

3.3 Rangkaian Pemasa

Gambar 3.4 Rangakaian Pemasa

Rangkaian pemasa ini menggunakan IC timer 555. Apabila suis ditekan sekali, relay akan ON selama masa yang ditetapkan dan ditentukan dengan mengubah VR 1M. VR digunakan untuk mengubah masa untuk relay ON. Jika tidak memerlukan VR, hambatan R1 dan kapasitor C perlu nilai tertentu untuk menentukan nilai yang dikehendaki. Semakin bertambah nilai kapasitansi kapasitor C dan hambatan R1, semakin lama waktu relay tersebut hidup. LED akan menyala sekiranya relay hidup dan padam sekiranya relay mati. Suis yang digunakan adalah jenis tekan hidup (push-on-button).

Kesemua rangkaian di atas digabungkan beserta dengan rangkaian bekalan kuasa. rangkaian-rangkaian tersebut menjadi satu rangkaian lengkap dan sistematik.

3.4 Rangkaian-Rangakian setelah digabungkan

Gambar 3.5 Rangkaian-Rangkaian Setelah Digabung

Rangkaian gabungan ini digunakan untuk sistem air basuhan otomatik, sistem sabun otomatik dan system pengering tangan otomatik. Bermakna untuk keseluruhan sistem ini, memerlukan tiga rangkaian gabungan yang sama. Perbedaan adalah set waktu yang tertentu bagi setiap sistem . Bermakna jumlah waktu untuk air mengalir mungkin 10 saat. Lain hal untuk sistem sabun mengambil waktu 2 saat dan 51 saat untuk sistem pengering tangan.Ikut aturannya, kita memulai dengan mengambil sedikit sabun dan kemudian membasuh dengan air. Setelah itu tangan dikeringkan dengan dryer automatic. Kesemua proses ini berjalan dengan lancar tanpa sengaja di sentuh. Alat berfungsi dengan mengesan kehadiran tangan manusia sebagai objek dan target utama. Penggunaan air dan arus elektrik tidak menyebabkan penggunaan ini satu system yang berbahaya kerana itu keselamatan diutamakan.

Komponen sensitivef bagi proyek ini adalah sensor yang terdiri dari dua peranti aktif yaitu dioda foto dan LED IR. LED IR akan memancarkan pancaran inframerah pada kadar yang rendah sejalan dengan kedudukan dioda foto. Satu objek atau tangan melalui garisan hampir sejalan dioda foto dan LED IR menghasilkan satu pantulan sehingga mengenai diode foto. Rangkaian penerima akan menerima isyarat dan bermulailah pengoperasian rangkaian. Dioda foto dan LED IR perlu ditutup dengan benda hitam untuk mencegah gangguan cahaya atau pancaran inframerah. Keadaan ini ditunjukkan seperti gambar di bawah ini:

Gambar 3.6 Rumah Dioda IR dan Doida Foto

Kedudukan kedua-dua peranti ini adalah untuk memudahkan diode foto menerima pantulan pancaran dari LED IR.

Gambar 3.7 Jarak Pantulan Inframerah

3.5 Rangkaian Mekanikal

Untuk melengkapkan sistem ini, Rangkaian pelengkap memerlukan persediaan yang sempurna. Persediaan komponen seperti dua motor pam air mini dan alat pengering rambut mini diperlukan. Penyambungan komponen-komponen ini disambung kepada rangkaian yang tersedia.

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1 Blok Diagram Pengujian Alat

Susunan alat untuk menguji Sistem Pembersih Tangan Otomatik adalah seperti ditunjukkan pada gambar 4.1:

Gambar 4.1 Blok Diagram Pengujian Alat

4.2 Langkah-langkah Pengujian

Setelah disusun alat seperti pada gambar 4.4, maka dilakukan pengujian sebagai berikut:

1. Hidupkan catu daya atau sumber daya semua peralatan.

2. Hubungkan beban pada alat ini ( disini penulis menggunakan bola lampu sebagai beban ).

3. Setelah beban dihubungkan ke peralatan tersebut, coba menghalang antara LED IR dan Dioda Foto.

4. Jika lampu tidak menyala, harap Variabel resistor di stel. Perlu diketahui dioda foto sangat peka terhadap cahaya apapun. Jadi penulis harapkan agar dioda foto di tutup rapat-rapat dan di buat lubang pada kepalanya, supaya hanya cahaya infra merah dari LED IR yang bisa diterima cahanya.

5. Lakukan pengujian seperti nomor 3 dan 4, jika alat tersebut belum berjalan sempurna.

6. Saat antara LED IR dan Dioda Foto diberikan halangan maka rangkaian akan rangakaian penerima infra merah akan bekerja dan mengeluarkan tegangan terhadap transistor C945. Transistor ini berfungsi sebagai saklar dan tegangan dari catu daya akan dengan mudah lewat ke IC NE 555 untuk pemasa. Rangkaian pemasa ini akan menggerakkan relay dan relay akan menjadi normally close, artinya relay dalam keadaan terhubung.

Gambar 4.2 Alat Sistem Pembersih Otomatik Yang Sudah Di uji dan Berhasil