Aplikasi Hubungan Sistem Digital dengan Peralatan Analog
SISTEM KONTROL KUALITAS UDARA RUANGAN PASIEN PENGIDAP PPOK
1. Pendahuluan[kembali]
Penyakit Paru Obstruktif Kronik (PPOK) merupakan gangguan pernapasan kronis yang menyebabkan penyempitan saluran udara dan kesulitan bernapas secara progresif. Pasien dengan PPOK sangat sensitif terhadap kondisi udara di sekitarnya, terutama jika mengandung polutan seperti debu, asap, atau gas berbahaya. Udara yang tercemar dapat memicu kekambuhan gejala seperti batuk kronis, sesak napas, dan kelelahan, bahkan dapat memperburuk kondisi kesehatan secara keseluruhan. Oleh karena itu, diperlukan perhatian khusus terhadap kualitas udara di ruang perawatan pasien untuk mencegah perburukan kondisi.
Sebagai upaya pencegahan dan peningkatan layanan kesehatan, dikembangkan sistem kontrol kualitas udara yang dirancang untuk menjaga lingkungan ruang pasien tetap bersih dan sehat. Sistem ini bekerja secara otomatis untuk memantau dan menyesuaikan parameter lingkungan seperti kebersihan udara, kelembaban, dan sirkulasi udara. Dengan penerapan sistem ini, diharapkan kenyamanan serta keamanan pasien PPOK dapat ditingkatkan, sekaligus mendukung proses pemulihan yang lebih optimal di lingkungan medis.
2. Tujuan [kembali]
- Mengetahui konsep dasar sistem kontrol kualitas udara pada ruangan pasien PPOK.
- Mengetahui prinsip kerja dari sistem kontrol kualitas udara pada ruangan pasien PPOK.
- Mampu merancang dan menganalisis rangkaian sistem kontrol kualitas udara pada ruangan pasien PPOK.
3. Alat dan Bahan [kembali]
Alat
1. Voltmeter DC
Spesifikasi
- Rentang pengukuran: Ini mengacu pada rentang tegangan yang dapat diukur oleh voltmeter. Misalnya, voltmeter mungkin memiliki rentang pengukuran antara 0 hingga 10 volt atau 0 hingga 1000 volt.
- Akurasi: Ini adalah tingkat ketepatan voltmeter dalam mengukur tegangan. Akurasi biasanya dinyatakan dalam persentase kesalahan maksimum. Sebagai contoh, voltmeter mungkin memiliki akurasi ±1% yang berarti kesalahan maksimum yang mungkin terjadi adalah 1% dari nilai yang diukur.
- Resolusi: Resolusi mengacu pada jumlah digit yang ditampilkan pada voltmeter. Resolusi yang lebih tinggi berarti voltmeter dapat menampilkan angka yang lebih rinci. Sebagai contoh, voltmeter dengan resolusi 3 digit dapat menampilkan angka hingga tiga angka di belakang koma.
- Impedansi input: Ini adalah resistansi internal voltmeter terhadap arus listrik yang melewati alat. Impedansi input yang lebih tinggi pada voltmeter memungkinkan pengukuran tegangan yang lebih akurat tanpa mengganggu sirkuit yang sedang diukur.
- Jenis input: Voltmeter dapat dirancang untuk mengukur tegangan searah (DC) atau tegangan bolak-balik (AC). Beberapa voltmeter juga dapat mengukur kedua jenis tegangan.
2. Battery
- Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
- Output voltage: dc 1~35v
- Max. Input current: dc 14a
- Charging current: 0.1~10a
- Discharging current: 0.1~1.0a
- Balance current: 1.5a/cell max
- Max. Discharging power: 15w
- Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
- Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
- Ukuran: 126x115x49mm
- Berat: 460gr
3. Power
- Daya listrik (Power supply): Ini mengacu pada daya yang diberikan oleh sumber listrik ke peralatan elektronik. Daya ini diukur dalam watt (W). Spesifikasi daya listrik mencakup tegangan input yang diperlukan (misalnya 110V atau 220V AC) dan frekuensi (misalnya 50Hz atau 60Hz).
- Konsumsi daya (Power consumption): Ini adalah jumlah daya yang dikonsumsi oleh peralatan elektronik saat beroperasi. Konsumsi daya juga diukur dalam watt (W) dan umumnya dicantumkan dalam spesifikasi produk. Informasi ini membantu untuk mengetahui berapa banyak daya yang diperlukan oleh peralatan tersebut dan mempengaruhi kebutuhan daya listrik yang dibutuhkan.
- Daya output (Power output): Jika Anda merujuk pada peralatan yang menghasilkan daya, seperti power amplifier atau power bank, spesifikasi power output akan memberikan informasi tentang daya yang dihasilkan oleh perangkat tersebut. Ini juga diukur dalam watt (W) dan mungkin mencakup spesifikasi daya maksimum dan daya kontinu yang dapat dihasilkan.
Bahan
- Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
- Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu25ºC
- Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
- Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
- Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
- Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
- Tegangan operasi antara 3,3 – 5 Vdc
- Terdapat 2 output yaitu digital output dan analog output yang berupa tegangan
- Sudah terpackage dalam bentuk modul
- Terdapat potensiometer sebagai pengaturan sensitivitas sensor dalam mensensing
IC 74247
- Nilai Resistansi: Spesifikasi ini mencantumkan nilai resistansi potensiometer. Nilai resistansi dapat bervariasi, misalnya, potensiometer 10K memiliki resistansi 10.000 ohm (10 kiloohm). Nilai resistansi ini menentukan rentang resistansi yang dapat disesuaikan oleh potensiometer.
- Toleransi: Toleransi resistansi mengacu pada kisaran persentase di mana nilai resistansi potensiometer dapat bervariasi dari nilai yang ditentukan. Misalnya, jika potensiometer memiliki toleransi ±10%, maka nilai resistansi yang sebenarnya dapat berbeda hingga 10% dari nilai yang ditentukan.
- Daya nominal: Ini adalah daya maksimum yang dapat ditangani oleh potensiometer tanpa merusak komponen. Daya biasanya diukur dalam watt (W) dan memberikan gambaran tentang seberapa besar potensiometer dapat menangani arus listrik tanpa mengalami overheating atau kerusakan.
- Jenis Potensiometer: Ada beberapa jenis potensiometer yang tersedia, termasuk potensiometer linier dan potensiometer logaritmik (log potensiometer). Jenis potensiometer ini memiliki kurva resistansi yang berbeda saat putaran atau penggeseran digunakan.
- Jumlah Putaran: Potensiometer dengan lebih dari satu putaran memberikan presisi yang lebih tinggi dalam mengatur resistansi. Jumlah putaran biasanya dinyatakan dalam putaran lengkap atau putaran parsial (misalnya, 1 putaran, 10 putaran, 270 derajat, dll.).
Motor DC
.jpg)
.png)
Spesifikasi:
Gerbang AND
Spesifikasi :
- Catu daya : 3 V - 15 V
- Fungsi : Quad 2-Input AND Gate
- Propagation delay : 55 ns
- Level tegangan I/O : CMOS
- Kemasan : DIP 14-pin
Inverter (Not)
- Tegangan sebalik (Reverse Voltage): Ini adalah tegangan maksimum yang dapat diterapkan pada dioda dalam arah sebalik (reverse direction) tanpa menyebabkan kerusakan. Jika tegangan sebalik melebihi spesifikasi ini, dioda dapat mengalami breakdown dan mengalirkan arus yang signifikan dalam arah sebalik.
- Tegangan maju (Forward Voltage): Tegangan maju adalah tegangan yang diperlukan untuk mengaktifkan dioda dan menyebabkan aliran arus melalui dioda dalam arah maju. Tegangan maju bervariasi tergantung pada jenis dan bahan dioda, seperti dioda silikon memiliki tegangan maju sekitar 0,6 hingga 0,7 volt, sementara dioda germanium memiliki tegangan maju sekitar 0,2 hingga 0,3 volt.
- Arus maju maksimum (Forward Current): Ini adalah arus maksimum yang dapat dialirkan melalui dioda dalam arah maju tanpa menyebabkan kerusakan. Melebihi spesifikasi ini dapat menyebabkan pemanasan berlebih pada dioda dan mengakibatkan kegagalan.
- Waktu pemulihan (Recovery Time): Ini adalah waktu yang diperlukan untuk dioda untuk beralih dari kondisi berhenti (reverse bias) ke kondisi aktif (forward bias) setelah tegangan sebalik dihilangkan. Waktu pemulihan mempengaruhi kemampuan dioda untuk digunakan dalam aplikasi berfrekuensi tinggi.
- Daya dissipasi (Power Dissipation): Daya dissipasi adalah daya maksimum yang dapat diserap oleh dioda tanpa menyebabkan kerusakan. Daya dissipasi biasanya diukur dalam watt dan tergantung pada kemampuan dioda untuk menyerap panas.
Ground
Spesifikasi:
.png)
.png)
Resistor
. Buzzer .png)
.png)
Logic state
Berfungsi untuk memberikan keterangan logika 1 atau 0
IC 7483
4. Dasar Teori [kembali]
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 National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyaikeluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan. Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.
- LM35, LM35A -> range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC.
- LM35C, LM35CA -> range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
- LM35D -> range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.
- Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
- Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
- Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
- Tidak memerlukan pengkondisian sinyal
- Membutuhkan tegangan untuk beroperasi.
Grafik:
- Gas sensor
IC 74247
1.
Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :
1. Penyapu atau disebut juga dengan Wiper
2. Element Resistif
3. Terminal
Jenis-jenis Potensiometer
- Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.
- Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.
- Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.
Fungsi-fungsi Potensiometer
1. Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.
2. Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply
3. Sebagai Pembagi Tegangan
4. Aplikasi Switch TRIAC
5. Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser
6. Sebagai Pengendali Level Sinyal
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.
Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.
- Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
- Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
- Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolekto
Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor.
Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.
Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.
Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.
Karakteristik Input
Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.
Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.
Pemberian bias Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias, yaitu: 1. Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 58. Karakteristik Output.
2.Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 60.
Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- Spring
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
- Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
- Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.
Prinsip Kerja Motor DC
Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).
Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.
Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.
.png)
.png)
Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas.
Simbol
Karakteristik IC OpAmp
- Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
- Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
- Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
- Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
- Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
- Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Inverting Amplifier
Rumus:
Non Inverting
Rumus:
Komparator
Rumus:
Adder
Rumus:
Bentuk Gelombang
Gerbang AND
Gerbang AND akan berlogika 1 apabila semua inputnya berlogika 1, namun bila salah satu atau semua keluarannya berlogika 0 maka keluarannya berlogika 0.
Perhatikan Tabel kebenaran dibawah untuk menjelaskan gerbang AND
Gerbang AND (IC 4081) memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang AND akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua masukan (Input) bernilai Logika 1 dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika salah satu dari masukan (Input) bernilai Logika 0.
Konfigurasi pin :
- Pin 7 adalah suplai negatif
- Pin 14 adalah suplai positif
- Pin 1 & 2, 5 & 6, 8 & 9, 12 & 13 adalah input gerbang
- Pin 3, 4, 10, 11 adalah keluaran gerbang
Inverter (Not)
Inverter atau pembalik(NOT) adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk menghasilkan logika output kebalikan dari logika input Gerbang NOT merupakan gerbang di mana keluarannya akan selalu berlawanan dengan masukannya. Bila pada masukan diberikan tegangan ,maka transistor akan jenuh dan keluaran akan bertegangan nol. Sedangkan bila pada masukannya diberi tegangan tertentu, maka transistor akan cut off, sehingga keluaran akan bertegangan tidak nol.
Adapun simbol dan tabel kebenaran gerbang Inverter seperti berikut:
Dioda
Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.
Berdasarkan Fungsi Dioda, Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya:
· Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
· Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
· Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan
· Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya
· Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali
Setiap kode pada dioda menetukan nilai dioda dengan nilai :
Untuk menentukan arus zener (IZ), berlaku persamaan :
Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.
Cara Kerja Dioda
Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).
Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.
C. Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.
Rumus
Ground
Ground berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah saat terjadi kebocoran isolasi atau percikan api pada konsleting.
.jpeg)
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N.
Tegangan Maju LED
5. Percobaan [kembali]
a) Prosedur[kembali]
b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]
Rangkaian yang ditampilkan merupakan sistem kendali otomatis kualitas udara pada ruangan pasien penderita PPOK. Sistem ini bekerja berdasarkan integrasi dari tiga sensor utama, yaitu sensor api, sensor gas, dan sensor suhu. Ketiga sensor tersebut memiliki peran penting dalam mendeteksi kondisi lingkungan sekitar dan memberikan informasi kepada rangkaian logika untuk memicu aksi tertentu demi menjaga udara tetap aman dan nyaman.
Sensor api digunakan untuk mendeteksi adanya sumber api atau percikan yang berbahaya dalam ruangan. Ketika nyala api terdeteksi, sensor ini menghasilkan sinyal digital yang kemudian diproses oleh bagian logika untuk mengaktifkan alarm berupa buzzer. Sinyal dari sensor api masuk ke salah satu bagian dari rangkaian penguat atau komparator, tergantung tingkat tegangannya, dan hasil akhirnya adalah sinyal logika yang menunjukkan bahwa ada potensi kebakaran.
Sensor gas MQ-5 bertugas mendeteksi keberadaan gas berbahaya seperti LPG atau alkohol di udara. Sensor ini menghasilkan sinyal analog yang nilainya tergantung pada konsentrasi gas. Sinyal analog ini kemudian diperkuat menggunakan penguat operasional bertipe non-inverting amplifier, sehingga besar tegangannya menjadi cukup tinggi untuk bisa diolah lebih lanjut oleh bagian komparator. Setelah melalui penguatan, sinyal masuk ke bagian logika sebagai representasi kondisi berbahaya jika melebihi ambang tertentu. Bila gas terdeteksi dalam kadar tinggi, maka sistem akan memutuskan untuk mengaktifkan kipas penyedot udara atau membuka jendela otomatis melalui kendali motor DC.
Sensor suhu LM35 mengukur suhu lingkungan dengan menghasilkan tegangan analog sebanding dengan suhu yang terukur. Tegangan keluaran dari sensor LM35 akan meningkat seiring naiknya suhu ruangan. Tegangan ini diperkuat terlebih dahulu sebelum dibandingkan dengan tegangan referensi pada komparator. Jika suhu melebihi ambang batas yang telah ditentukan, sinyal digital akan terbentuk dan diteruskan ke rangkaian logika untuk memicu sistem ventilasi atau alarm.
Seluruh sinyal digital dari sensor-sensor yang telah dikondisikan tersebut kemudian diolah menggunakan IC logika, dalam hal ini IC 7483 yang berfungsi sebagai penjumlah biner atau adder logika. IC ini menerima input dalam bentuk kombinasi dari ketiga sensor, dan menghasilkan nilai biner yang kemudian diterjemahkan ke dalam bentuk angka desimal oleh IC 74247. Nilai tersebut ditampilkan pada display 7-segment untuk menunjukkan status atau kombinasi dari kondisi yang sedang terjadi, seperti apakah hanya filter yang bekerja, jendela terbuka, atau alarm menyala.
Rangkaian ini juga dilengkapi dengan transistor dan relay sebagai driver untuk menggerakkan aktuator. Jika logika hasil pemrosesan sensor menunjukkan bahwa kondisi darurat terjadi, transistor akan aktif karena tegangan basis lebih besar dari 0.7 volt. Ketika transistor aktif, arus mengalir dan mengaktifkan relay. Relay ini kemudian menghubungkan arus ke motor DC yang bertugas membuka jendela atau ke buzzer untuk menghasilkan suara alarm sebagai peringatan.
Keseluruhan sistem bekerja secara otomatis, di mana setiap sensor berperan memberikan data lingkungan, dan data tersebut diproses melalui tahapan penguatan, pembandingan, dan pemrosesan logika, sebelum akhirnya mengaktifkan keluaran yang sesuai berupa alarm, motor jendela, dan tampilan digital. Sistem ini dirancang untuk meningkatkan keamanan dan kenyamanan udara pada ruang pasien yang rentan terhadap gangguan pernapasan.
c) Video Simulasi [kembali]
d) Download File [kembali]
File Rangkaian (klik disini)
Video Rangkaian (klik disini)
- datasheet Sensor LM35 (klik disini)
- Datasheet MQ-2 Gas Sensor (klik disini)
- Dataheet Flame Sensor Download
- Library MQ-2 Gas Sensor (klik disini)
- Library Flame Sensor (klik disini)
- Datasheet resistor klik disini
- Datasheet transistor NPN klik disini
- Datasheet motor dc klik disini
- Datasheet op-amp LM741 klik disini
- Datasheet inverter klik disini
- Datasheet 7 segment klik disini
- Datasheet IC 4013 [disini]
- Datasheet IC 74247 [disini]
- Datasheet Relay klik disini
- Datasheet Baterai klik disini
- Datasheet Dioda klik disini
- Datasheet Gerbang AND klik disini
- Datasheet Switch klik disini
Komentar
Posting Komentar