Sistem Pengaturan On-Off Kipas Angin Otomatis Dengan Menggunakan Sensor Suhu

SISTEM PENGATURAN ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS OTOMATIS DENGAN DENGAN MENGGUNAKAN MENGGUNAKAN SENSOR  SENSOR  SUHU

SISTEM PENGATURAN

OLE LEH H:

Putu Rusdi Ariawan

0804405050

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UNIVERSITAS UDAYANA UDAYANA DENPASAR  2010

KATA PENGANTAR 

Puji syukur ke hadirat Ida Shang Hyang Widhi Waca, atas berkat dan rahmat-Nya maka penulis dapat menyelesaikan tugas laporan ini yang berjudul “Sistem Pengaturan On/Off Kipas Angin Otomatis dengan Menggunakan Sensor Suhu”.

Laporan ini dibuat untuk memenuhi tugas perkuliahan Sistem Informasi. Selain hal itu, laporan ini dibuat sebagai suatu kajian terhadap penggunaan teknologi informasi, sehingga dapat dijadikan suatu referensi bagi para  pembacanya Rasa terima kasih yang sedalam-dalamnya saya haturkan kepada semua   pihak baik secara langsung maupun tidak langsung yang turut membantu agar  terselesaikannya laporan ini. Penulis menyadari bahwa penulisan laporan ini masih

terdapat

kekurangan karena keterbatasan kemampuan yang dimiliki penulis. Untuk itu   penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membantu demi sempurnanya laporan ini. Akhir kata, penulis mengharapkan semoga laporan laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Denpasar, Mei 2010

Penulis

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................ .......................................... .............................. ............................ ........................ ............

i

KATA PENGANTAR  ........................... ........................................... .................................. ................................... ................... .. ii

........................................... .............................. ............................... ............................... .................... .... iii DAFTAR ISI .............................

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Nama Alat yang Dibuat Dibuat ............................. .............................................. ................................. ........................... ........... 1 1.2 Tujuan Tujuan dan Manfaat Manfaat ............................. ......................................... .............................. .................................. ................... ... 1 1.2.1 Tujuan .............................. .............................................. ................................ ............................... ............................ ............. 1 1.2.2 Manfaat ............................ ........................................... ............................... .............................. ............................. ............... 1 1.3 Alat, Bahan, Bahan, dan Gambar Gambar Rangka Rangkaian................ ian.............................. ............................ ........................ .......... 2 1.3.1 Alat dan dan Bahan Bahan ................. ................................ ............................... .............................. ............................. ............... 2 1.3.2 Gambar Rangkian Rangkian ............................ ............................................ .............................. ............................. ............... 4 1.4 Block Diagram Diagram ..................... ..................................... .............................. .............................. ................................ ................... ... 4

BAB II DASAR TEORI

2.1 Catu Daya......................................... Daya.......................................................... ............................... ............................ ...................... ........ 5 2.2 Sensor Sensor Suhu........................................ Suhu........................................................ ............................... ............................... .................... .... 8 2.3 Trimpot................. Trimpot................................. .............................. .............................. ............................... ............................... .................... .... 10 2.4 Dioda Bridge ............................. ............................................ ............................... .............................. ............................. ............... 11 2.5 Penguat OP-AMP ........... ............ .................... ........... ..................... ............ ........... ................ ........... ..... 12

BAB III METODE PELAKSANAAN

3.1 Desain Model dan Algoritma Cara Kerja............ Kerja.. ..................... ........... .................... ........... .............. ..... 14 3.1.1 Desain Model.................................... Model.................................................... ................................. ............................ ........... 14 3.1.2 Algoritma Algoritma Cara Kerja ............................ ............................................ .............................. ........................ .......... 16 3.1.3 Spesifikasi............. Spesifikasi........................... ............................ .............................. ................................ ............................ ............ 18 3.1.3.1 3.1.3.1 Maket................................... Maket................................................... .............................. ............................ ................ 18 3.1.3.2 Rangkaian Alat.................................................................. 18 3.1.4 Alur analisis analisis ............................ ............................................ .................................. .................................. ................... ... 18

iii

3.2 Jadwal Jadwal Kegiatan........................... Kegiatan......................................... .............................. ................................ ............................ ............ 19 3.3 Rancangan Biaya .................................................................................... 20 3.3.1. Realisasi Dasar System................................................................. 20 3.3.2 Pembuatan Pembuatan Maket.............................. Maket.............................................. ................................ ............................ ............ 21

BAB IV IV CARA CARA KERJA KERJA

BAB V SIMPULA SIMPULAN N

DAFTAR PUSTAKA

iv

BAB I SISTEM SISTEM PENGATURAN PENGATURAN ON/OFF ON/OFF KIPAS KIPAS ANGIN ANGIN OTOMATIS OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR SUHU

1.1 1.1

Nama Nama Alat Alat yang yang Dibu Dibuat at

Sistem Pengaturan Pengaturan On/Off Kipas Angin Otomatis Otomatis dengan dengan Menggunaka Menggunakan n Sensor Suhu

1.2

Tuju Tu juan an dan Manf Manfaa aatt

1.2.1 Tujuan

1. Tujuan Tujuan dari dari pembua pembuatan tan sist sistem em pengat pengatura uran n On/Off On/Off Kipas Kipas Angin Angin dengan dengan menggunakan sensor suhu adalah untuk menyelesaikan tugas mata kuliah Sistem Pengaturan 2. Memahami Memahami Sistem Sistem Pengatura Pengaturan n dengan dengan membuat membuat alat sederh sederhana ana dengan dengan aplikasi sistem kontrol sederhana. 3. Untuk mengimp mengimplement lementasika asikan n teori yang yang di dapat dapat pada perkuli perkuliahan ahan Sistem Sistem Pengaturan ke dalam bentuk praktek. 4. Memahami Memahami prinsip prinsip kerja/pros kerja/proses es kerja kerja alat alat yang yang dibuat. dibuat.

1.2.2 Manfaat

1. Adapun Adapun manfaat manfaat dari pembuata pembuatan n sistem sistem pengaturan pengaturan On/Off On/Off Kipas Kipas Angin Angin dengan menggunakan sensor suhu ini adalah agar dapat diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari untuk mempermudah penggunaan kipas angin tanpa mengatur kecepatan putaran kipas, efektif dan efisien bagi  penggunanya. 2. Agar masyar masyarakat akat awam awam bisa bisa lebih mengenal mengenal bahwa bahwa teori teori Sistem Sistem Pengaturan dapat diterapkan di dalam pembuatan alat-alat sederahana.

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

1

1.3

Alat, Alat, Bahan, Bahan, dan dan G Gamb ambar ar Rangka Rangkaian ian

1.3.1 Alat dan dan Bahan Bahan

1. Dari Dari pemb pembua uata tan n alat alat a. Kompo Komponen nen atau bahan bahan pembua pembuatan tan : Tabel 1.1 Komponen atau bahan pembuatan Nama

Jumlah

IC LM-35 beserta socketnya

1

Transistor BC-547

1

Kapasitor 470 µF

2

Komparator IC LM-324

1

Dioda Bridge 2 A

1

Dioda In 4001

1

Trimpot

1

Travo 1A

1

IC-7805

1

Relay 5V

1

Resistor 470 Ω

4

Led merah

2

Led biru

1

Header 2 pin

1

Motor 3 volt

1

PCB

1

Timah

secukupnya

Kabel

secukupnya

Baterai 1,5 volt

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

1

2

 b. Perala Peralatan tan yang yang diper dipergun gunaka akan n: Tabel 1.2 Peralatan yang dipergunakan Nama

Jumlah

Solder

1

Multimeter

1

Obeng min(-) kecil

1

Tang pemotong kabel

1

2. Dari Dari pemb pembua uata tan n mak maket et a. Kompo Komponen nen atau bahan bahan pembua pembuatan tan : Tabel 1.3 Komponen atau bahan pembuatan Nama

Jumlah

Kertas emas

5 lembar 

Kertas silver

5 lembar  

Triplek

secukupnya

Paku

secukupnya

Lem kertas

secukupnya

Kardus besar

secukupnya

Kayu tipis dan bambu secukupnya

secukupnya

 b. Perala Peralatan tan yang yang diper dipergun gunaka akan n: Tabel 1.4 Peralatan yang dipergunakan Nama

Jumlah

Pisau

1

Gergaji

1

Palu

1

Gunting

1

Paku

1

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

3

1.3.2 Gambar Gambar Rangkian Rangkian

Gambar 1.1 Rangkaian Sistem Pengaturan Pengaturan On/Off Kipas Angin dengan Menggunakan Menggunakan Sensor Suhu

1.4

Block Di Diagram Tegangan +5V

Sinyal dari

Sinyal dari

Dibanding kan

Vout

Relay

Ground

Kipas angin Gambar Gambar 1.2 Diagram Diagram Blok Sistem Sistem Pengaturan Pengaturan On/Off Kipas Angin Angin dengan dengan Menggunaka Menggunakan n Sensor Suhu

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

4

BAB II DASAR TEORI

2.1

Catu Daya

Catu daya merupakan suatu rangkaian penyuplay tegangan dengan input tegangan AC dan output tegangan DC. Dengan kata lain mengkonversikan tegangan AC ke DC. Pada rangkaian catu daya terdapat transformator yang   berfungsi sebagai penurun tegangan. Dengan rangkaian jembatan empat dioda tegangan disearahkan. Kemudian disaring oleh kapasitor dan distabilkan oleh IC sehingga mendapatkan output DC yang stabil. Komponen

paling

penting

dalam

catu

daya

adalah

transformator.

Transformator (trafo) merupakan piranti yang mengubah energi listrik dari suatu level teganga tegangan n AC ke level tegang tegangan an AC lain melalui melalui gandengan gandengan magnet magnet   berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Transformator terdiri atas dua atau lebih kumparan yang dililitkan pada inti besi bersama. Secara umum, kumparankumparan trafo tidak terhubung secara langsung secara elektrik. Satu-satunya hubungan antara kumparan berupa gandengan fluk magnetic yang berada pada inti  besi. Transformator digunakan secara luas baik pada bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator pada system tenaga, misalnya untuk  mengubah level tegangan pada penyaluran tenaga listrik. Dalam bidang elektronika, transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara sumber dengan beban, untuk memisahkan satu rangkaian dari rangkaian lain, dan filter arus searah. Trafo tersusun dari dua atau lebih kumparan yang dililitkan pada inti besi. Kumparan Primer adalah kumparan yang terhubung ke sumber. Kumparan Sekunder (tersier, dan seterusnya) adalah kumparan yang terhubung ke beban. Berdasar cara lilitan pada kumparan inti dikenal dua tipe transformator: tipe inti (core type) dan tipe cangkang ( shell type). Pada tipe inti, inti berupa batangan segi empat dengan kumparan dililitkan pada dua sisi inti. Sementara inti trafo tipe cangkang terdiri dari tiga lengan dengan kumparan dililitkan pada lengan tengah

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

5

inti. Inti trafo disusun atas lapisan-lapisan tipis yang diisolasi secara elektrik  antara satu lapisan dengan yang lain untuk meminimalkan arus eddy.

(b)

Gambar 2.1 Konstruksi trafo (a) tipe cangkang (b) tipe inti

Kumparan primer dan sekunder secara fisik, dililitkan satu di atas yang lain dengan kumparan tegangan rendah berada di sebelah dalam (dekat inti). Susunan mempunyai keuntungan mempermudah isolasi sisi kumparan tegangan tinggi dengan inti dan memperkecil fluks bocor dibandingkan jika kedua kumparan disusun secara terpisah pada inti. Pada rangkaian catu daya terdapat dioda. Dioda merupakan salah satu komponen elektronika yang termasuk komponen aktif. Dibawah ini merupakan gambar yang melambangkan dioda penyearah.

P

Anoda

N

Katoda

Gambar 2.2 Simbol Dioda

Sisi P disebut Anoda dan sisi N disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak   panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus

konvensional

mudah

mengalir

dari

sisi

P

ke

sisi

N.

Dalam pendekatan dioda ideal, dioda dianggap sebagai sebuah saklar tertutup jika

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

6

diberi bias forward dan sebagai saklar terbuka jika diberi bias reverse. Artinya secara ideal, dioda berlaku seperti konduktor sempurna (tegangan nol) jika dibias forward dan seperti isolator sempurna (arus nol) saat dibias reverse. Pada rangkaian catu daya juga terdapat kapasitor. Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf “C” adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor  ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad ( F). 2

Satu Farad = 9 x 1011 cm yang artinya luas permukaan kepingan tersebut. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. 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 satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir  menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa 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, phenomena phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Gambar 2.3 Bentuk Kapasitor

Pada catu daya juga terdapat IC. Integrated Circuit (IC) adalah suatu komponen elektronik yang dibuat dari bahan semi conductor, dimana IC

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

7

merupakan gabungan dari beberapa komponen seperti Resistor, Kapasitor, Dioda dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip kecil, IC digunakan untuk beberapa keperluan pembuatan peralatan elektronik  agar mudah dirangkai menjadi peralatan yang berukuran relatif kecil. Sebelum adanya IC, hampir seluruh peralatan elektronik dibuat dari satuan-satuan komponen(individual) yang dihubungkan satu sama lainnya menggunakan kawat atau kabel, sehingga tampak mempunyai ukuran besar serta tidak praktis. Perkembangan teknologi elektronika terus semakin meningkat dengan semakin lengkapnya jenis-jenis IC yang disediakan untuk rangkaian Linear dan Digital, sehingga produk peralatan elektronik makin tahun makin tampak kecil dan canggih.

2.2

Sensor Suhu

Sensor Sensor suhu suhu adalah adalah alat alat yang yang digun digunaka akan n untuk untuk mengu mengubah bah besa besaran ran panas panas menjadi menjadi besaran besaran listrik yang dapat dapat dengan mudah mudah dianalisis dianalisis besarnya besarnya.. Ada  beberapa metode yang digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunak menggunakan an material material yang berubah berubah hambatannya hambatannya terhadap terhadap arus listrik  listrik  sesuai dengan suhunya. Logam akan bertamba bertambah h besar hambata hambatannya nnya terhad terhadap ap arus listrik listrik jika jika   panasnya panasnya bertambah bertambah.. Hal ini dapat dijelaskan dijelaskan dari dari sisi komponen komponen penyusun penyusun logam. Logam dapat dikatakan sebagai muatan positif yang berada di dalam elektron yang bergerak bebas. Jika suhu bertambah, elektron-elektron tersebut akan bergetar dan getarannya semakin besar seiring dengan naiknya suhu. Dengan   besarnya getaran tersebut, maka gerakan elektron akan terhambat dan menyebabkan nilai hambatan dari logam tersebut bertambah. Bahan semikonduktor semikonduktor mempunyai sifat terbalik dari logam, semakin besar  suhu, nilai hambatan akan semakin turun. Hal ini dikarenakan pada suhu yang semakin tinggi, elektron dari semikonduktor akan berpindah ke tingkat yang   paling atas dan dapat bergerak dengan bebas. Seiring dengan kenaikan suhu, semakin semakin banyak elektron elektron dari semikonduk semikonduktor tor tersebut tersebut yang bergerak bergerak bebas, bebas, sehingga nilai hambatan tersebut berkurang.

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

8

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh  Natio  National nal Semico Semicondu nducto ctor  r . LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas ( self-

heating ) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC . 3 pin LM35 menujukan fungsi masingmasing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau V out dengan   jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor  ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut : *

VLM35 = Suhu 10 mV Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu suhu setia setiap p suhu suhu 1 ºC akan akan menu menunju njukan kan tega teganga ngan n sebes sebesar ar 10 mV. mV. Pada Pada  penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen   pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau  jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

9

Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari V in untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35. 1. Memiliki sensitivitas suhu, suhu, dengan faktor skala skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. 2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2. 3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 4. Bekerja pada tegangan 4 sampai sampai 30 volt. 5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA. 6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating ) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam. 7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

2.3

Trimpot

Resistor tidak tetap manual (trimpot/Variabel resistor) Trimpot adalah kependekan dari tripotensiometer, bentuk fisiknya kecil dan memiliki nilai tahanan yang dapat di rubah-rubah namun dengan menggunakan alat bantu berupa obeng kecil, karena untuk merubah nilai resistansinya tidak bisa menggunakan tangan. Sebagai tahanan bahan resistansinya adalah menggunakan bahan karbon atau arang.

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

10

Gambar 2.4 Trimpot

2.4 Dioda Bridge

Dioda Bridge merupakan 4 buah dioda yang dirangkai menjadi rangkaian  jembatan/bridge. Banyak digunakan pada rangkaian catu daya sebagai penyearah gelombang penuh (full wave rectifier). Contoh : B40C800, kiprox pada kendaraan  bermotor dan sebagainya. Dalam pemasangannya dioda harus terpasang dengan benar, tidak boleh terbalik. Secara fisik kaki katoda ( K ) adalah kaki yang dekat dengan tanda gelang yang terdapat pada body-nya. Untuk mengetahui sebuah dioda masih  bagus atau sudah rusak adalah dengan menggunakan AVO Meter. Posisikan pada Ohm meter, kasih bias maju (tap AVO + terhubung ke katoda dan - ke anoda) --> harus tersambung (jarum bergerak), kasih bias mundur --> harus tidak tersambung (jarum tidak bergerak). 'Jika dan hanya jika' ke-dua kriteria tersebut terpenuhi semua maka dioda tersebut masih bagus, selain itu berarti rusak (putus/bocor). Jenis dioda yang lainnya lagi adalah LED (Light Emitting Dioda) yaitu jenis dioda yang dapat meng-emisikan (memancarkan) cahaya. Cahaya yang dikeluarkan bisa cahaya tampak (merah, kuning, hijau, biru, putih dsb.) ataupun infra merah. Untuk LED cahaya tampak biasa digunakan sebagai lampu indikator    pada peralatan-peralatan elektronik atau lampu 2 display, 7 segment dan sebagainya, sedangkan LED infra merah biasa digunakan pada rangkaian remote control televisi, VCD/DVD player, mouse dan sebagainya. LED memiliki kelebihan yaitu konsumsi arus yang rendah (sekitar 50 mA) dan usia/life time

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

11

yang panjang jika digunakan digunakan pada tegangan kerja kerja yang sesuai (sekitar (sekitar 1.5 - 3 volt DC) sehingga cocok digunakan dalam banyak penerapan. Jika tegangan yang diberikan melebihi 3 volt, LED akan berumur pendek dan bahkan bisa langsung rusak.

2.5

Penguat OP-AMP

Adalah penguat beda (differential amplifier) dengan impedansi input tinggi dan output impedansi rendah. Op amp banyak digunakan untuk pengubah tegangan (amplitudo dan polaritas), osilator, filter dan rangkaian instrumentasi. Op amp terdiri dari sejumlah besar difFerential amplifier untuk mendapatkan  penguatan tegangan yang besar. Karakteristik terpenting dari sebuah op-amp yang ideal adalah: 

Penguatan loop terbuka amat tinggi



Impedansi masukan yang sangat tinggi sehingga arus masukan dapat diabaikan



Impedansi keluaran sangat rendah sehingga keluaran penguat tidak  terpengaruh oleh pembeban. Pada op-amp terdapat satu terminal keluaran, dan dua terminal masukan.

Terminal masukan yang diberi tanda (-) dinamakan terminal masukan pembalik  (inverting), sedangkan terminal masukan yang diberi (+) dinamakan terminal masukan bukan pembalik (noninverting).

Gambar 2.5 Op Amp

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

12

Rangkaian dasar op amp adalah sbb:

Gambar 2.6 Rangkaian Dasar Op Amp

Penguatan yang terjadi adalah :

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

13

BAB III METODE PELAKSANAAN Untuk

merancang

dan

mengintepretasikan

konsep

kerja

“ Sistem

Pengaturan On/Off Kipas Angin Angin dengan Menggunakan Menggunakan Sensor Sensor Suhu ” maka

metode pelaksanaan dibagi atas “ 3” proses yang terdiri dari pembuatan desain model dan algoritma cara kerja, analisis biaya operasional alat sistem pengaturan on/off kipas kipas angin otomatis dengan menggunakan sensor suhu, suhu, dan realisasi konsep.

3.1 Desain Model dan Algoritma Cara Kerja 3.1.1 Desain Model

Gambar Gambar 3.1 Tampak Tampak Depan Depan Ketika Ketika Praktikum Praktikum

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

14

Gambar Gambar 3.2 Alat Tampak Tampak Depan Depan

Gambar Gambar 3.3 Rangkaian Rangkaian Alat Alat Keseluruha Keseluruhan n

Gambar 3.4 Rangkaian Catu Daya

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

15

3.1.2 Algoritma Cara Kerja

Algoritma 1. Start (Mulai). 2. Pemberian harga awal atau penentuan suhu suhu maksimum pada suatu ruangan = 36°. 3. Masukkan input berupa sumber tegangan (power) dan suhu ruangan pada saat saat diukur. 4. Jika input sumber tegangan (power) = on, maka lanjutkan ke langkah ke-5. Jika input sumber tegangan (power) = off, maka lanjutkan ke langkah 5. Jika input input suhu ruangan ruangan (T) (T) lebih besar besar dari suhu suhu maksimum, maksimum, maka maka lanjut ke ke langkah ke-6. Jika input suhu ruangan (T) lebih kecil dari suhu maksimum, maka kembali ke langkah ke-3. 6. End End (sel (seles esai ai). ).

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

16

Start

Suhu Maksimum = o 36

INPUT Power  Suhu Ruangan Ruangan (T)

If  Power Power = ON

tidak 

End

ya

If  Suhu Ruangan > Suhu Maks.

tidak 

ya

OUTPUT Motor berputar 

Gambar 3.5 Diagram Alir Sistem Kontrol

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

17

3.1.3 Spesifikasi 3.1.3.1 Maket

Maket dibuat berbentuk seperti rumah. Bagian-bagian penyusun maket, antara lain akan dijelaskan lebih lanjut di bawah ini, antara lain: 1. Bagian Bagian lantai atau dasar dasar terbuat terbuat dari dari triplek triplek yang dilapisi dilapisi karton karton dan kertas kertas  berwarna perak. 2. Bagian Bagian dinding terbuat terbuat dari karton karton yang dilapisi dilapisi dengan dengan kertas kertas berwarna berwarna emas. 3. Bagian Bagian atap terbuat terbuat dari karton karton yang yang dilapisi dilapisi dengan dengan kertas kertas berwarna berwarna emas. 4. Pilar-pilar Pilar-pilar rumah rumah terbuat terbuat dari kayu kayu yang dilapis dilapisii kertas berwarna berwarna emas. emas.

3.1.3.2 3.1.3.2 Rangkaia Rangkaian n Alat

Alat ini terdiri dari beberapa bagian yaitu bagian catu daya dan kontroler . Hal tersebut akan dijelaskan lebih lanjut di bawah ini. Catu daya disusun oleh beberapa komponen seperti PCB matrik, transformator, dioda dioda bridge 2A, kapasitor 470 µF, IC 7805 + Heatsink, resistor  47Ω, 47Ω, dan LED merah. Rangkaian alat kontrolnya terdiri dari PCB matrik, header 2 pin, resistor 47 Ω, kapasitor 470 470 µF, IC LM-324, LM-324, LED merah dan biru, baterai 3V, motor listrik.

3.1.4 Alur analisis

Seperti pada gambar rangkaian, pada awalnya praktikan mengeset keluaran trimpod sebesar 5 volt. LM-35 memiliki tegangan awal Vout 0,3 volt. Apabila dipanaskan , tegangannya dapat mencapai maksimal 1,7 volt. Tegangan dari trimpod dan LM-35 masuk ke OP-Amp yang disini berfungsi sebagai comparator  . Kemudian akan dibandingkan antara tegangan dari LM-35 dan trim pod . Apabila tegangan LM-35 lebih kecil, maka tegangan keluaran dari OP-Amp adalah 0 volt, namun apabila tegangan dari LM-35 lebih besar dari trimpod, maka tegangan keluaran dari OP-Amp adalah 3,4 volt . Tegangan keluarannya akan selalu 3,4 volt karena merupakan karakteristik dari OP-Amp. Kemudian resistor 470 ohm yang berfungsi sebagai pengaman dapat membatasi tegangan sebelum membatasi

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

18

transistor agar transistor tidak jebol. Tegangan 3,4 tersebut dapat mengaktifkan transistor yang membuat arus dari emiter naik ke collector yang akan mengaktifkan relay. Setelah itu

relay relay bekerja bekerja

dapat dapat

menghid menghidupkan upkan kipas angin yang

menyebabkan kondisi ruangan menjadi sejuk dan memberi pengaruh kepada sensor sehingga tegangan sensor menjadi turun kemudian relay menjadi mati.Begitupula sebaliknya jika kondisi ruangan mulai panas lagi maka relay akan  bekerja menghidupkan kipas angin.

3.2 JADWAL JADWAL KEGIATAN KEGIATAN BULAN 2010

KEGIATAN

Maret

1

2

3

April

4

1

2

3

Mei

4

1

2

3

Juni

4

1

2

3

4

Penentuan Judul Penyusunan Judul Penyusunan Proposal Asistensi Judul Alat Proposal Pembuatan Rangkaian Pembuatan Maket Uji Coba Alat Realisasi Alat (Praktikum) Pembuatan Laporan Proposal Alat Postest dan Pengumpulan Laporan Praktikum

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

19

3.3 RANCANGAN BIAYA 3.3.1. Realisasi Dasar System

 Pembuatan sistem sistem pengaturan pengaturan Kipas angin otomatis: Tabel 3.1 Rancangan Biaya Pembuatan Alat Nama Alat

Jumlah

Harga Satuan

Total

IC LM-35

1

15.000

15.000

PCB

1

4.000

4.000

LM 324

1

4.500

4.500

Dioda Bridge 2 A

1

1.000

1.000

2 KB engkel C

2

750

1.500

kapasitor 470 µF

2

500

1.000

IC 7805

1

1.500

1.500

Trafo

1

17.500

17.500

Motor 3 volt

1

2500

2500

Baterai energizer

1

5.000

5.000

Socket IC

1

1.000

1.000

Resistor 470Ω 470 Ω

4

1.000

1.000

LED merah

2

500

1000

LED biru

1

1000

1000

Relay

1

7.500

7.500

Header

1

2.000

2.000

Timah

2 meter

1000

2000

Kabel kecil

1 meter

2.000

2.000

Transistor BC 547

1

1.000

1.000

Dioda In 4001

1

500

500

Jumlah

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

Keterangan

Rp. 72.500,-

20

3.3.2 Pembuatan Maket

Tabel 3.2 Rancangan Biaya Biaya Pembuatan Maket Nama Alat

Jumlah

Triplek

1

Harga

Total

Satuan

Keterangan

-

-

su s umbangan

Kertas Emas

5 lem b a r

900

4500

Kertas Perak

5 lem b a r

900

4500

1

-

-

sumbangan

Paku

5 buah

-

-

sumbangan

L em

1

1500

1500

Karton (kardus)

Jumlah

Rp. 10.500,-

TOTAL BIAYA Realisasi Dasar System + Pembuatan maket + Pengguna : = Rp. 72.500,- + Rp. 10.500,= Rp. 83.000,-

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

21

BAB IV CARA KERJA

Pada awalnya tegangan dari PLN sebesar 220 volt masuk ke transformator  step down. Di dalam transformator tegangan masuk ke gulungan primer, setelah itu

terjadi

induksi

elektromagnet

pada

gulungan

sekunder

sehingga

mengakibatkan tegangan keluaran. Disini gulungan primer lebih banyak dari gulungan sekunder, sehingga tegangan 220 volt akan turun. Dalam hal ini kami gunakan keluaran 5 volt dari trafo. Karena keluaran tersebut masih berupa arus AC (Alternative Current) atau bolak balik, maka kami akan membuatnya menjadi arus DC (Direct Current) atau arus seara h dengan penyearah (rectifier/dioda). Prinsip penyearah ( rectifier ) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar-1 berikut ini. Transformator (T1) diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya.

Gambar 4.1 Rangkaian penyearah sederhana

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

22

Pada rangkaian ini, dioda (D1) berperan hanya untuk merubah dari arus AC menjadi DC dan meneruskan tegangan positif ke beban R1. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk mendapatkan  penyearah gelombang penuh (  full wave) diperlukan transformator dengan center 

tap (CT) seperti pada gambar-2.

Gambar 4.2 rangkaian penyearah gelombang penuh

Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang  berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai .. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan common ground .. gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk  tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan

ripple dari kedua rangkaian di atas masih sangat besar.

Gambar 4.3 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang dengan Filter C

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

23

Gambar 3 adalah rangkaian penyearah setengah gelombang gelombang dengan filter kapasitor  C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata. Gambar-4 menunjukkan bentuk keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter  kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu, dimana pada keadaan ini arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor. Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat  pengosongan kapasitor.

Gambar 4.4 Bentuk Gelombang dengan dengan Filter Kapasitor

Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus (I) yang mengalir ke beban R. Jika arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan semakin tajam. Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji. Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian rangkaian gambar 2. Bisa Bisa juga dengan menggunakan transformator  yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada gambar-5 berikut ini.

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

24

Gambar 4.5 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Filter C

Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil, namun ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan dc keluarnya juga ikut turun. Regulator Voltage berfungsi sebagai filter tegangan agar sesuai sesuai dengan keinginan. Oleh karena itu biasanya dalam rangkaian power supply maka IC Regulator tegangan ini selalu dipakai untuk stabilnya outputan tegangan.

Gambar 5.6 a.78xx untuk regulator regulator positif b.79xx untuk regulator negative negative

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

25

IC 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan +5 volt, 7812 regulator  tegangan +12 volt dan seterusnya. Setelah melewati regulator, regulator, tegangan telah stabil sebesar 5 volt. Kemudian masuk ke rangkaian alat. Sebagai indikator ada arus, kami menggunakan LED LED merah. Pada alat ini, menggunakan header 2 pin sebagai penghubung Vcc ke rangkaian alat. Pada rangkaian alat, Vcc terhubung ke trimpot, LM 35, LM 324 dan relay. Panas ruangan yang berlebih dari yang ditentukan akan mempengaruhi sensor LM-35, sehingga akan mengirimkan tegangan ke IC LM-324. Sensor suhu LM 35 adalah komponen komponen elektronik elektronikaa yang memiliki memiliki fungsi untuk mengub mengubah ah  besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh  National  National Semicondu Semiconductor  ctor . LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35   juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas ( self-

heating ) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC . 3 pin LM35 menujukan fungsi masingmasing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau V out dengan   jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor  ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut : *

VLM35 = Suhu 10 mV Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

26

 penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen   pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau  jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya . Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari V in untuk ditanahkan.

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35. 1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. 2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2. 3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. 5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA. 6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah ( low-heating ) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam. 7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC. Trimpot adalah kependekan dari tripotensiometer, bentuk fisiknya kecil dan memiliki nilai tahanan yang dapat diubah-ubah namun dengan menggunakan alat bantu berupa obeng kecil, karena untuk merubah nilai resistansinya tidak bisa menggunakan tangan. Sebagai tahanan bahan resistansinya adalah menggunakan  bahan karbon atau arang. Tegangan dari trimpot ini juga masuk ke LM-324.

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

27

LM 324

Adalah penguat beda (differential amplifier) dengan impedansi

input tinggi dan output impedansi rendah. Op amp banyak digunakan untuk    pengubah tegangan (amplitudo dan polaritas), osilator, filter dan rangkaian instrumentasi. Op amp terdiri dari sejumlah besar difFerential amplifier untuk  mendapatkan penguatan tegangan yang besar. Karakteristik terpenting dari sebuah op-amp yang ideal adalah: 1. Pengua Penguatan tan loop loop terbuk terbukaa amat amat tinggi tinggi 2. Impedansi Impedansi masukan masukan yang yang sangat sangat tinggi tinggi sehingga sehingga arus arus masukan masukan dapat diabaikan 3. Impedansi Impedansi keluaran keluaran sangat sangat rendah rendah sehingg sehinggaa keluaran keluaran penguat penguat tidak  tidak  terpengaruh oleh pembeban. Pada op-amp terdapat satu terminal keluaran, dan dua terminal masukan. Terminal masukan yang diberi tanda (-) dinamakan terminal masukan pembalik (inverting), sedangkan terminal masukan yang diberi (+) dinamakan terminal masukan bukan  pembalik (noninverting). Di LM 324 terjadi pembandingan pembandingan tegangan yang yang masuk  dari output trimpot dan output LM 35 dibandingkan, apabila tegangan dari LM35 lebih besar dari trimpot, maka Vcc yang terhubung pada LM324 akan menyalurkan tegangan ke resistor 470 ohm yang akan membatasi tegangan sebelum memasuki transistor agar transistor tidak cepat panas dan jebol. Kemudian tengangan akan masuk ke transistor. Transi Transisto storr adalah adalah alat alat semik semikond ondukt uktor or yang yang dipaka dipakaii sebagai sebagai pengu penguat, at, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber  listriknya. Pada umumnya, umumnya, transistor transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier  (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan   penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

28

sebagai sebagai saklar berkecepata berkecepatan n tinggi. Beberapa Beberapa transistor transistor juga dapat dirangkai dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponenkomponen lainnya. saat tegangan mencapai transistor tegangan 3,4 volt tersebut dapat mengaktifkan transistor yang membuat arus dari emitter naik ke collector  yang akan mengaktifkan relay. Relay Relay adalah adalah suat suatu u perant perantii yang yang mengg mengguna unakan kan elek elektro tromag magnet net untuk  untuk  mengoperasikan seperangkat kontak sakelar. Susunan paling sederhana terdiri dari kumparan kumparan kawat penghant penghantar ar yang dililit dililit pada inti besi. besi. Bila kumparan kumparan ini dienergikan, medan magnet yang terbentuk menarik armatur berporos yang digunakan digunakan sebagai sebagai pengungkit pengungkit mekanisme mekanisme sakelar. sakelar. setelah setelah itu relay ini akan   bekerja bekerja menghubung menghubungkan kan arus dari baterai baterai ke motor. Disini Disini digunakan digunakan motor  sebagai simulasi bekerjanya Kipas angin, yang akan membuat suhu ruangan menjadi sejuk dan memberi pengaruh terhadap LM 35 sehingga tegangan pada sensor akan menjadi turun dan kemudian relay akan otomatis mematikan seluruh sensor begitupula sebaliknya ketika suhu ruangan meningkat kembali maka keseluruhan system diatas akan bekerja kembali.

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

29

BAB V SIMPULAN

Dari percobaan pembuatan alat yang telah kami lakukan, dapat disimpulkan  bahwa : 1) Teori Sistem Sistem Pengatura Pengaturan n dapat diterapk diterapkan an di dalam pembua pembuatan tan alat-alat alat-alat sederhana salah satunya berupa sensor suhu dalam sistem pengaturan on/off  Kipas angin. 2) Sensor Sensor suhu suhu yang yang digunaka digunakan n dalam pembuatan pembuatan alat ini ini adalah adalah mengg menggunaka unakan n sensor lm 35. 3) Rangkaian Rangkaian kontrolnya kontrolnya memakai memakai IC 324, 324, dan memakai memakai relay sebagai sebagai saklar  saklar  otomatisnya. 4) Alat ini menggun menggunakan akan motor motor listrik listrik 3 Volt sebagai sebagai aktuator aktuator dalam dalam sistem  pengaturan alat ini. 5) Dengan menggu menggunakan nakan alat alat ini kita dapat dapat menghemat menghemat pengeluara pengeluaran n yang  biasanya membengkak.

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

30

DAFTAR PUSTAKA

William H. Hyat, Jr. 1982.  ElektromagnetikaTeknologi . Jakarta : Erlangga. Laksono, Ir. Edi. 2000. Teknik Kontrol Autometik . Jakarta : Erlangga. Malvino, A. 2003.  Prinsip  Prinsip – Prinsip Prinsip Elektronika Elektronika . Jakarta : Salemba Teknika. Daryanto. 2000.  Pengetahuan Teknik Elektronika. Malang : Bumi Aksara. www.elektroarea.blogspot.com www.wikipedia.org

ON/OFF KIPAS ANGIN OTOMATIS 

31