Aplikasi Op Amp

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. TUJUAN

2. ALAT DAN BAHAN

3. DASAR TEORI

4. PERCOBAAN

5. Video

7. Download File

 

 PENDETEKSI PUING PESAWAT DIBAWAH LAUT

 1. TUJUAN [kembali]

•  Untuk dapat mengetahui penggunaan Op-Amp
•  Untuk dapat membuat rangkaian aplikasi Op-Amp
  
•  Untuk dapat lebih memahami karakteristik Op-Amp

 

 2. ALAT DAN BAHAN [kembali]

• ALAT 

A. Baterai

 

      Baterai merupakan perangkat yang digunakan untuk memberi daya terhadap alat yang membutuhkan listrik. Baterai juga merupakan komponen elektronika penghasil sumber tegangan pada rangkaian. Semua baterai pada spesifikasinya juga pasti selalu terdapat spesifikasi arus yang biasanya diukur dengan satuan mili ampere hours atau disingkat mAH, spesifikasi menunjukkan seberapa lama baterai bisa digunakan pada beban / alat yang digunakan. Misalnya sebuah baterai 1900mAH bisa menyuplai 1900mA ke sebuah rangkain selama 1 jam sebelum akhirnya habis.

 

B. Voltmeter DC

      

          Voltmeter DC yaitu alat ukur biasa digunakan untuk mengukur tegangan  DC dengan cara mengukur b  eda potensial dari tegangan DC antara 2 titik  suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.

• BAHAN

A. LED

 

      LED adalah perangkat elektronik yang dapat mengeluarkan cahaya. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi pada LED elektron menerjang sambungan P-N (Positif-Negatif).

 

B. Relay

 

    Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). 

 

C. Motor DC 

          Motor DC adalah Motor listrik yang membutuhkan suplai tegangan arus searah atau arus DC (Direct Current) pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. 

 

D. Transistor NPN 

 

       Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide.

E. Buzzer 

        Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara

F. 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). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output.

 

G. Infrared Sensor

       Sensor Infrared Proximity atau Sensor Pendeteksi Halangan menggunakan sinar inframerah untuk mendeteksi benda atau permukaan didepannya. Sensor ini dapat bekerja pada tegangan 5v.

Fitur dan Spesifikasi Sensor :

Fitur	Spesifikasi
Nama	Sensor Infrared Proximity
Tipe	Module Sensor
Banyak Pin	3 Pin
Tegangan Masukan	3-5 Volt
Konsumsi Arus	23 mA saat 3.0V dan 43 mA saat 5.0V
Jarak pembacaan	2 - 30 cm (diatur dengan potensiometer)
Keluaran Sensor	Digital LOW
Lampu LED indikator	Ada

H. Sensor magnet

 3. DASAR TEORI [kembali]

a . Baterai

Daya tahan baterai akan semakin awet jika penggunaan arus nya semakin kecil, pada contoh diatas jika arus yang diperlukan misalnya adalah 190mAH maka baterai tadi akan bertahan selama 10 jam karena pada perhitungannya :

190 mAH x 10 hours = 1900 mAH

Oleh karena itu pada spesifikasi baterai semakin tinggi atau semakin besar kapasitas arus mAH nya maka semakin lama juga umur dari baterai tersebut. Baterai AA biasanya adalah jenis yang memiliki arus paling kecil sedangkan type D bisa bertahan cukup lama karena dari segi fisik pun memang lebih besar dan pastinya lebih mahal.

Simbol baterai :

b. LED

Pemasangan kutub LED tidak boleh terebalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. Led memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan adalah 10mA-20mA dan pada tegangan 1,6V – 3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20mA maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu kita gunakan resistor sebagai penghambat arus.

Arah arus konvensional hanya dapat mengalir dari anoda ke katoda. Untuk pemasangan LED pada board mikrokontroller Anoda dihubungkan ke sumber tegangan dan katoda dihubungkan ke ground.

Simbol LED :

c. Relay

Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh aruslistrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya.Ketika solenoid dialiri aruslistrik, tuasa kantertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklarakan menutup. Pada saat arus ihentikan, gaya magnet akan hilang, tuasakan kembalikeposisi semula dan konta ksaklar kembali terbuka.Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus / tegangan yang besar (misalnyaperalatanlistrik 4 A / AC 220 V) denganmemakaiarus / tegangan yang kecil (misalnya 0.1 A / 12 Volt DC). 

Gambar Bentuk dan Simbol Relay

 

Fungsi-fungsi dan Aplikasi Relay

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).
   

 d. Motor DC

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa motor terdiri atas 2 bagian utama yaitu stator dan motor. Pada stator terdapat lilitan (winding) atau magnet permanen, sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yang menyebabkan rotor dapat berputar. Arah gaya elektromagnet yang ditimbulkan akibat medan magnet yang dilalui oleh arus dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan.

          

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:

• Tegangan dinamo : meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan

• Arus medan : menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

 

Mekanisme Kerja Motor DC

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama

Arus listrik dalam medan magnet akan menimbulkan gaya.

• Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapat gaya pada arah yang berlawanan.
• Pasangan gaya menghasilkan torsi untuk memutar kumparan.
• Motor- motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putar yang lebih seragam dari medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan

Beberapa kerugian penggunaan motor DC:

-Perawatan intensif karena brush atau sikat pada motor DC akan aus.

-Konversi arus AC menjadi arus DC menggunakan konverter memerlukan biaya yang mahal.

Keuntungan penggunaan motor DC:

-Kecepatannya mudah diatur.

Perhitungan pada motor DC :

Daya input :Pin= √3 Vrms Irms cosƟ

Daya output : Pout= Tout w

w : kecepatan sudut

Tout :torsi output

Efisiensi : η (%) = (Pout/Pin) x 100

Mengapa terdapat efisiensi pada motor? Karena motor yang digunakan tidak dapat bersifat ideal, artinya pada motor ada kehilangan daya pada setiap prosesnya sehingga daya output akan bernilai lebih kecil daripada daya input. Kehilangan daya ini biasa disebut sebagai rugi-rugi daya dan dapat disebabkan karena mechanical (gesekan dan rotasi) serta electric (hambatan pada belitan).

Simbol motor listrik

e. Transistor NPN 

Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :

• sebagai Penyearah,
• sebagai Penguat tegangan dan daya,
• sebagai Stabilisasi tegangan,
• sebagai Mixer,
• sebagai Osilator
• sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)

Struktur Dasar Transistor

Pada dasarnya, Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.

NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.

Berikut ini adalah gambar tipe Transistor berdasarkan Lapisan Semikonduktor yang membentuknya beserta simbol Transistor NPN dan PNP.

Cara Mengukur Transistor

Kita dapat menggunakan Multimeter Analog maupun Multimeter Digital untuk mengukur ataupun menguji apakah sebuah Transistor masih dalam kondisi yang baik. Perlu diingatkan bahwa terdapat perbedaan tata letak Polaritas (Merah dan Hitam) Probe Multimeter Analog dan Multimeter Digital dalam mengukur/menguji sebuah Transistor.

Berikut ini adalah Cara untuk menguji atau mengukur Transistor dengan Mengunakan Multimeter Analog dan Multimeter Digital.

A. Mengukur Transistor dengan Multimeter Analog

Cara Mengukur Transistor PNP dengan Multimeter Analog

1. Atur Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω) x1k atau x10k

2. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Basis (B) dan Probe Hitam pada Terminal Emitor (E), Jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik

3. Pindahkan Probe Hitam pada Terminal Kolektor (C), jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik.

Cara Mengukur Transistor NPN dengan Multimeter Analog

1. Atur Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω) x1k atau x10k

2. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Basis (B) dan Probe Merah pada Terminal Emitor (E), Jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik

3. Pindahkan Probe Merah pada Terminal Kolektor (C), jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik.

Catatan :

Jika Tata letak Probe dibalikan dari cara yang disebutkan diatas, maka Jarum pada Multimeter Analog harus tidak akan bergerak sama sekali atau “Open”.

B. Mengukur Transistor dengan Multimeter Digital

Pada umumnya, Multimeter Digital memiliki fungsi mengukur Dioda dan Resistansi (Ohm) dalam Saklar yang sama. Maka untuk Multimeter Digital jenis ini, Pengujian Multimeter adalah terbalik dengan Cara Menguji Transistor dengan Menggunakan Multimeter Analog.

Cara Mengukur Transistor PNP dengan Multimeter Digital

1. Atur Posisi Saklar pada Posisi Dioda
2. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Basis (B) dan Probe Merah pada Terminal Emitor (E), Jika Display Multimeter menunjukan nilai Voltage tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik
3. Pindahkan Probe Merah pada Terminal Kolektor (C), jika Display Multimeter nilai Voltage tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik.

Cara Mengukur Transistor NPN dengan Multimeter Digital

1. Atur Posisi Saklar pada Posisi Dioda
2. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Basis (B) dan Probe Hitam pada Terminal Emitor (E), Jika Display Multimeter menunjukan nilai Voltage tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik
3. Pindahkan Probe Hitam pada Terminal Kolektor (C), jika Display Multimeter menunjukan nilai Voltage tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik.

Catatan :

Jika Tata letak Probe dibalikan dari cara yang disebutkan diatas, maka Display Multimeter Digital harus tidak akan menunjukan Nilai Voltage atau “Open”.

Simbol Transistor

f. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara.  Perangkat elektronika ini terbuat dari elemen piezoceramics yang diletakkan pada suatu diafragma yang mengubah getaran/vibrasi menjadi gelombang suara. Buzzer menggunakan resonansi untuk memperkuat intensitas suara.

 

Buzzer atau beeper memiliki 2 tipe :

1. Resonator sederhana yang disuplai sumber AC.
2. Melibatkan transistor sebagai micro-oscillator yang membutuhkan sumber DC.

Cara kerja buzzer sebenarnya mirip dengan prinsip kerja dari loud speaker, komponen buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian saat kumparan tersebut dialiri arus dan tercipta medan 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. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

 

g. OP-Amp

Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input. Sebagai penguat operasional  ideal, operasional amplifier (Op-Amp) memiliki karakteristik sebagai berikut :

• Impedansi Input (Zi) besar = ∞ 
• Impedansi Output (Z0) kecil= 0 
• Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞ 
• Band Width respon frekuensi lebar = ∞ 
• V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1. 
• Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu.

Simbol Operasional Amplifier (Op-Amp)

h. sensor  infrared

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

Prinsip Kerja Sensor Infrared

Gambar 1. Ilustrasi prinsip kerja sensor infrared

Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.

Gambar 2. Rangkaian dasar sensor infrared common emitter yang menggunakan led infrared dan fototransistor 

Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3:

Gambar 3. Keadaan Basis Mendapat Cahaya Infra Merah dan Berubah Menjadi Saklar (Switch Close) Secara Sesaat

Grafik Respon Sensor Infrared

 

Gambar 4. Grafik respon sensor infrared

Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.

i. Sensor Magnet

 Sensor magnetik adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembaban, asap ataupun uap. Sensor magnetik bekerja dengan memanfaatkan perubahan induktansi. Sensor magnet terdiri dari berbagai jenis dan pengaplikasiannya disesuaikan dengan jenis dari sensor magnet tersebut. 

Prinsip kerja dari sensor magnet 

Prinsip kerjanya adalah ketika terdapat benda-benda besi/logam atau yang memiliki sifat magnet berada pada wilayah jangkauan sensor magnet, maka sensor magnet akan aktif dan akan berubah menjadi arus listrik.

 4. PERCOBAAN [kembali]

a. Prosedur Percobaan

• Siapkan segala komponen yang di butuhkan
• Susun rangkaian sesuai panduan
  
• Sambungkan rangkaian dengan baterai untuk sumber tenaga
• Hidupkan rangkaian
• Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat.

 

b. hardware

tidak ada (hanya ada dalam praktikum)

 

c. rangkaian simulasi

• foto rangkaian 

ketika di run

 

• Prinsip kerja

Jika sensor infrared mendeteksi adanya hambatan berupa benda  non logam maka logicstate akan berlogika 1 sehingga tegangan sebesar 5 volt akan mengalir dari power menuju kaki non inverting op amp, kemudian dibandingkan dengan tegangan di kaki inverting lalu dikali AOL sehingga mendekati plus saturasi. Hal ini mengakibatkan transistor menjadi aktif. Dengan aktif transistor maka arus dari power dengan tegangan +15V akan mengalir melalui relay, menuju kolektor dan emitor transistor dan kearah ground. Akibatnya relay menjadi aktif dan membuat rangkaian menjadi terhubung dan mengaktifkan  led dan speaker.  

 

 

 d. video [kembali]

 

  

 e. kondisi

tidak ada (hanya ada dalam praktikum)

  f. download file [kembali]

• file html klik disini
• file video klik disini
• file rangkaian proteus klik disini
• datasheet LED klik disini 
• datasheet relay klik disini
• datasheet transistor klik disini  
• datasheet buzzer klik disini
• datasheet sensor infrared klik disini
• datasheet sensor PIR klik disini
• library sensor infrared klik disini
• library sensor PIR klik disini