MODUL

SISTEM OTOMASI LAMPU MENGGUNAKAN APLIKASI RANGKAIAN KOMPARATOR OP-AMP

Disusun untuk Memenuhi Tugas Akhir Matakuliah LAB PTE-02 Dibimbing oleh

Bapak IRHAM FADLIKA S.T,M.T

OLEH KELOMPOK 8 :

Lilis Setiorini                           (150534603272)

Maulana Ramadhan .V            (150534603398)

Muhammad Bagus Arifin        (150534600168)

M. Bayu SetyaWahyu .A        (150534600431)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

MEI 2016

SISTEM OTOMASI LAMPU MENGGUNAKAN APLIKASI RANGKAIAN KOMPARATOR OP-AMP

I.          Latar Belakang

Dengan perkembangan teknologi elektronika saat ini, telah banyak peralatan elektronika yang di rancang untuk membantu pekerjaan manusia. Salah satunya adalah system otomasi lampu menggunakan aplikasi rangkaian Komparator Op-Amp. Aplikasi ini terdiri dari beberapa komponen yaitu LDR, kapasitor, resistor, transistor. . Dengan kemajuan teknologi saat ini, campur tangan manusia dalam operasional berusaha dikurangi. Pada saat keadaan di taman gelap, secara otomatis sensor LDR akan mengirim sinyal ke rangkaian op amp untuk menghidupkan lampu taman. Beban lampu penerangan umumnya di taman dioperasikan secara manual oleh manusia. Saklar otomatis akan memudahkan operasional. Efektif dan efisien untuk menghindari lampu yang menyala sia-sia tanpa ada aktivitas. Tujuannya untuk menghindari pemborosan energy listrik.

II.          Tujuan

1.    Memenuhi tugas akhir LAB – PTE 2.

2.    Untuk mengetahui cara kerja OP-AMP, fungsi, aplikasi dalam kehidupan, dan pembuatan alat.

3.    Mengetahui nilai pengukuran alat dalam bentuk angka dan pernyataan.

III.          Landasan Teori

a.        OP-AMP sebagai komparator

Komparator adalah komponen elektronik yang berfungsi membandingkan dua nilai kemudian memberikan hasilnya, mana yang lebih besar dan mana yang lebih kecil. Komparator bias dibuat dari konfigurasi open-loop  Op Amp. Jika kedua input pada Op Amp pada kondisi open-loop, maka Op Amp akan membandingkan kedua saluran input tersebut. Hasil komparasi dua tegangan pada saluran masukan akan menghasilkan tegangan saturasi positif (+Vsat) atau saturasi negatif (-Vsat).

Sebuah rangkaian komparator pada Op Amp akan membandingkan tegangan yang masuk pada satu saluran input dengan tegangan pada saluran input lain, yang disebut tegangan referensi. Tegangan output berupa tegangan high atau low sesuai dengan perbandingan Vin danVref. Vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2 digunakan sebagai pembagi tegangan, sehingga nilai tegangan yang di referensikan pada masukan + op-amp adalah sebesar :

V = [R1/(R1+R2) ] * Vsupply

Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply.

Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Secara umum prinsip kerja rangkaian komparator adalah membandingkan amplitude dua buah sinyal, jika +Vin dan −Vin masing-masing menyatakan amplitude sinyal input tak membalik dan inpu tmembalik, Vo dan Vsat masing-masing menyatakan tegangan output dan tegangan saturasi, maka prinsip dasar dari komparator adalah:

+Vin  ≥ −Vin maka Vo = Vsat+ 

+Vin  < −Vin maka Vo = Vsat− 

Keterangan:

+Vin    = Amplitudosinyal input takmembalik (V)

−Vin    = Amplitudosinyal input membalik (V)

Vsat+   = Tegangansaturasi + (V)

Vsat−   = Tegangansaturasi - (V)

Vo       = Tegangan output (V)

b.        Resistor

Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mangalirinya. Resistor sebagai pengaman arus yang masuk ke transistor. Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat diboroskan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, desah, listrik, dan induktansi.

Resistor dapat di integrasikan ke dalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, resistor harus cukup besar secara fisik agar tidak menjadi terlalu panas saat memboroskan daya.

c.         Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya atau tegangan inputnya, memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya.

Transistor jenis NPN

Tersusun oleh semi konduktor tipe P yang diapit oleh 2 buah semikonduktor tipe N yang berfungsi sebagai sakelar elektrik untuk menghidupkan relay. Sedangkan relay berfungsi sebagai sakelar untuk menghidupkan lampu.

Prinsip kerja transistor NPN adalah :arus akan mengalir dari kolektor ke emitor jika basisnya dihubungkanke ground (negatif). Arus yang mengalir dari basis harus lebih kecil dari pada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor, oleh sebab itu sebaiknya pada pin basis dipasang sebuah resistor.

d.        Kapasitor

          Kapasitor adalah rangkaian elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh sebuah bahan dielektrik. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satulagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak dapat menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena .kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positifdan negatif di awan.

e.         LDR

          LDR atau Light Dependent Resistor adalah jenis resistor yang memiliki nilai resistansi yang tidak tetap, artinya nilai tahanan/ resistansi komponen ini dapat berubah-ubah. Perubahan nilai resistansinya tergantung dari kuat lemahnya cahaya yang di terima. Pada keadaan gelap tanpa cahaya sama sekali. LDR memiliki nilai resistansi yang besar. Nilai resistansinya ini akan semakin kecil jika cahaya yang jatuh ke permukaannya semakin terang. Pada keadaan terang benderang (siang hari) nilai resistansinya dapat mengecil hingga beberapa ohm saja.Dengan sifat LDR yang demikianmaka LDR bisadigunakansebagai sensor cahaya.

4. Rancang Bangun Sistem

1.      Alat dan Bahan

a.       Alat :

                                                              i.      Laptop.

                                                            ii.      Express PCB.

                                                          iii.      Solder 40 watt.

                                                          iv.      AVO meter analog.

                                                            v.      Atraktor

                                                          vi.       Tang potong.

                                                        vii.      Tang cucut.

                                                      viii.      Pinset.

                                                          ix.      Cutter.

                                                            x.      Amplas

b.      Bahan:

                                                              i.      Resistor

·         470ohm           x2

·         10k                  x2

·         1k                    x1

                                                            ii.      ELCO 220uF/16V

                                                          iii.      LDR

                                                          iv.      Soket IC 8 pin

                                                            v.      Relay 12V

                                                          vi.      IC LM 741

                                                        vii.      Dioda 1N4001

                                                      viii.      Transistor C9013

                                                          ix.      PCB

                                                            x.      Acrilic

                                                          xi.      Kabel

                                                        xii.      Timah

                                                      xiii.      Spacer x10

                                                      xiv.      Fery Clorid

 2.      Mekanisme Prototype.

Rangkaian ini menggunakan prinsip kerja dari komparator op-amp, yaitu membandingkan tegangan sensor (pin IC nomer 2) dan tegangan referensi (pin IC 3). Hasil komparasi dua tegangan pada saluran masukan akan menghasilkan tegangan saturasi positif (+Vsat) atau saturasi negatif

 (-Vsat) pada pin output IC nomer 6.

Keadaan 1 : Saat kondisi terang, nilai resistansi LDR semakin mengecil sehingga pin IC nomer 2 mendapat input tegangan yang lebih besar dari pin IC nomer 3. Hasil komparasi (perbandingan) akan mendekati nilai 0 atau kurang dari 12v, sehingga basis transistor tidak terbias oleh tegangan dari pin 6. Pada kondisi ini relay dalam keadaan off (normally open).

Keadaan 2 : Saat kondisi gelap nilai resistansi dari LDR semakin besar), tegangan pada pin 2 kaki IC turun, disebabkan karena semakin bertambahnya nilai resistansi dari LDR, hal ini menyebabkan terpicunya pin 6 pada kaki IC sehingga transistor terbias, sehingga tegangan tersebut langsung disalurkan ke Relay untuk mengaktifkan relay.

Sedangkan cara kerja relay di bagi atas 3 cara yaitu sebagai berikut :

Normally Open	Relay akan membuka jika tidak ada arus listrik.
Normally Close	Relay akan menutup jika dialiri arus listrik.
Change over	Relay ini memiliki kontak tenga yang akan melepaskan didri dan membuat kontak lainnya berhubungan

   V.            Hasil Pengukuran

4.       

a)      Tabel Output Pengukuran Prototype :

No	Tegangan Vin + Pin ic no 3	Tegangan Vin -	Nilai Resistansi LDR	Kondisi Cahaya	Tegangan V out	Relay	Lampu Pijar
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

b)     Tabel Output Pengukuran Prototype :

No	Tegangan Vin + Pin ic no 3	Tegangan Vin -	Nilai Resistansi LDR	Kondisi Cahaya	Tegangan V out	Relay	Lampu Pijar
1	5 Volt	1 Volt		Gelap		NC	ON
2	5 Volt	2 Volt		Gelap		NC	ON
3	5 Volt	3 Volt		Gelap		NC	ON
4	5 Volt	4 Volt		Gelap		NC	ON
5	5 Volt	5 Volt		Terang		NC	ON
6	5 Volt	6 Volt		Terang		NC	ON
7	5 Volt	7 Volt		Terang		NC	ON
8	5 Volt	8 Volt		Terang		NC	ON
9	5 Volt	9 Volt		Terang		NC	ON
10	5 Volt	10 Volt		Terang		NC	ON

5. 

 VI.            Penutup

Kesimpulan

Sensor cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya. Prinsip kerja sensor cahaya LDR, akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenai atau yang ada di sekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10 MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1 kΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang di lepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.

Tegangan keluaran pada saat tidak adanya cahaya atau intensitas cahayanya rendah maka tegangan keluarannya besar, berbeda jika intensitas cahayanya tinggi maka tegangan keluarannya kecil. Sedangkan hambatan pada saat intensitasnya rendah didapat bahwa lebih besar daripada hambatan pada saat intensitas cahayanya tinggi atau pada saat LDR terbuka atau adanya cahaya.

Jika tidak ada cahaya atau intensitas cahaya rendah maka lampu secara otomatis akan menyala dengan sendirinya begitupun jika intensitas cahaya tinggi maka lampu akan mati dengan sendirinya.