TUGAS BESAR
Kontrol Palang Kereta Api
- Memahami aplikasi dari kontorl palang kereta api
- Memahami prinsip kerja dari rangkaian alikasi
- Memahami pembuatan rangkaian kontrol palang kereta api
1. Voltmeter
Voltemeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran tegangan atau beda potensial antara dua titik pada suatu rangkaian listrik yang dialiri arus listrik. pada alat ukut voltmeter ini biasanya ditemukan tulisan voltmeter (V), milivoltmeter 9mV), mikrovoltmeter, dan kilovolt (kV). sekarang ini, voltmeter ditemukan dalam dua jenis yaitu voltmeter analig (jarum penunjuk) dan voltmeter digital. voltmeter memiliki batas ukur tertentu, yakni nilai tegangan maksimum yang dapat diukur oleh voltmeter tersebut.
spesifikasi:
1. Angka rangkuman masukan biasanya di mulai dari +- 1,000000 V hingga +- 1000,000 V (metode pemilihan rangkuman dilakukan dengan cara otomatis dan indikasi beban lebih).
2. Ketelitian mutlak tercatat mencapai +-0,0005 persen dari hasil pembacaan yang sudah dilakukan.
3. Angka stabilitas untuk jangka pendek sebesar 0,002 persen dari pembacaan (periode 24 jam). sedangkan untuk jangka panjang sebesar 0,008 persen pembacaan (periode 6 bulan).
4. Resolusi untuk 1 bagian dalam 106 yaitu μV bisa dibaca pada rangkuman dari masukan 1 V.
5. Karakteristik masukkannya yaitu tahanan masukkan khas sebesar 10MΩ dengan kapasitas masukan 40pF.
6. Kalibrasi yang standar (internal) tidak tergantung pada rangkaian ukuran yang mana telah diperoleh dari sumber referensi yang sudah stabil.
7. Ada beberapa sinyal keluaran seperti perintah mencetak.
2. Generator Dc
Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / Arus searah.
Spesifikasi:
Non gearbox
speed : 2750 rpm
output : DC 12 V
arus: 35A
Built in regulator
Dimensi body: panjang 11,5 cm x diameter 9,75 cm
berat : 2,6 kg
3. Baterai
Spesifikasi dan Pinout Baterai
input Voltage : AC 100-240V/ DC 10-30V
Output voltage: DC 1-35V
Max. input current: DC 13A
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 baterai yang didukung: life, lilon, lipo 1-6s, livh 1-6s, nimh, cd 1-16s
ukuran: 126 x 115 x 49mm
berat: 460gr
4. Resistor
resistor atau disebut juga dengan hambatan adalah komponen elektroika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. satuan nilai resistor atau hambatan adalah Ohm.
spesifikasi dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarka. karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. resistor dapat diintegrasikan ke dalam sirkuit hibrida da papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu.
Spesifikasi
Spesifikasi
Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah 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. dalam bahasa indonesia, Op-Amp atau operational amplifier sering disebut juga dengan penguat operasional.
.png)
Komponen Input
1. Vibration Sensor
Grafik Respon Sensor
2. Sensor PIR
Sensor PIR atau Paissive Infra Red adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancara sinar infra merah dari suatu objek. sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra red melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar inframerah dari luar. sensor PIR dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah yang lain misal dinding, maka sensor akan membandingkan pancaran inframerah yang di terima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
Pin Out
Spesifikasi
- Vin : DC 5-9V
- Radius: 180 derajat
- jarak deteksi: 5-7 meter
- output: digital ttl.
- memiliki setting sensitivitas
- memiliki setting time delay
- dimensi: 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm
- berat: 10gr
- Operating voltage: 3.3 to 5 V
- Output Format: digital switching output (0 and 1)
- LEDs indicating output and power
- PCB Size: 32 mm x 14mm
- LM393 based design
- easy to use with microcontrollers or even with normal digital/analog IC
- small, cheap and easily available
Komponen Output
1. LED
komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. warna-warna cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sifat inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada remote control TV ataupun remote control perangkat elektronik lainya.
Konfigurasi pin
Pin 1: Positive Terminal of LED
Pin 2: Negative terminal of LED
Spesifikasi:
- Superior Weather resistance
- 5 mm round standard directivity
- Uv resistant Eproxy
- Forward Current (If): 30mA
- Forward Voltage (Vf): 1,8 to 2.4V
- Reverse Voltage: 5V
- Operating Temperature: -30℃ to +85℃
- Storage Temperature: -40℃ to +100℃
- Luminous Intensity: 20mcd
tegangan LED menurut warna:
- Infra merah : 1,6 V.
- Merah : 1,8 V – 2,1 V.
- Oranye : 2,2 V.
- Kuning : 2,4 V.
- Hijau : 2,6 V.
- Biru : 3,0 V – 3,5 V.
- Putih : 3,0 – 3,6 V.
- Ultraviolet : 3,5 V
Relay adalah komponen elektronika berupa sakelar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas sakelar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak sakelar akan menutup. Pada saat arus hentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak sakelar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus / tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 A / AC 220 V) dengan memakai arus / tegangan yang kecil (misalnya 0.1 A / 12 Volt DC).
Gambar Bentuk dan Simbol Relay
spesifikasi
3. motor DC
konfigurasi pin
spesifikasi
4. Buzzer
OP-AMP
1. Op-Amp sebagai penguat Non inverting
penguat non inverting adalah suatu rangkaian penguat yang berfungsi menguatkan sinyal dan hasil sinyal yang dikuatkan tetap sefasa dengan sinyal inputannya, asil dari sinyal input dan output rangkaian non inverting dapat dilihat pada gambar 1. pada dasarnya penguat non inverting digunakan sebagai pengkondisi sinyal inputan sensor yang terlalu kecil sehingga dibutuhkan peguatan untuk diproses.
Vin: Tegangan Masukkan
Vout: teganagn keluaran
Rg: resistansi ground
Rf: resistansi feedback
Fungsi Penguat Non Inverting
fungsi dari penguat non inverting kurang lebih sama dengan penguat inverting hanya saja polaritas output yang dihasilkan sama dengan sinyal inputnya. keluaran sensor dan tranduser pada umumnya mempunyai tegaangan yang sangat kecil hingga mikrovolt, sehingga diperlukan penguat dengan impedansi masukan rendah. rangkaian penguat non inverting akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar.
Rumus Op Amp Non Inverting
b. Resistor
Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=I R).
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)
c. Dioda 1N4002
Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyerahkan arus. komponen ini terdiri dari pemggabungan dua semikonduktor yang masing masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.
dalam ilmu fisika dioda digunakan untuk penyeimbang arah rangkaian elektronika. elektronika memiliki dua terminal yaitu anoda berarti positif dan katode berarti negatif. prinsip kerja dari anode berdasarkan teknologi pertemuan positif dan negatif semikonduktor. sehingga anode dapat menghantarkan arus listrik dari anode menuju katode.
dioda digambarkan seperti sebuah switch/saklar dimana saklar tersebut hanya akan bekerja di beri tegangan atau arah arus sesuai dengan polaritas kaki dioda itu sendiri. pada arah bias maju, bias kaki dioda dakan dapat mengalirkan arus pada satu arah. sedangkan pada arah arus mundur bias dimana kaki anoda diberi tegangan (-) dan tegangan (+) pada katode maka saklar menjadi terbuka atau saklar OFF.
1. Emittor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
Jenis jenis Transistor Bipolar
transistor bipolar terdiri dari dua jenis yaitu transistor NPN dan transistor PNP. Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dn tegangan positif pada terminal basis untuk mengendalikan aliran arus dan teganagn yang lebih besar dari kolektor ke emitor.
transistor PNP adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan negatif pada terminal basis untuk mengendalikan aliran arus dan teganagn yang lebih besar dari emittor ke kolektor.
Rumus
3 Konfigurasi transistor bipolar
cara mengukur transistor bipolar
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.
Karakteristik output
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.
Gelombang I/O Transistor
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.
1. Fixed Bias
maka,
dimana,
2. Emitter stabilized bias
dengan menggunakan hukum KVL didapat,
maka,
untuk mencari arus Ib maka dilakukan perubahan rangkaian dengan memakai metoda thevenin sehingga menghasilkan rangkaian pengganti seperti gambar dibawah:
maka,
Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)
Rangkaian dasar Op-Amp
konfigurasi PIN
spesifikasi
respons karakteristik kurva I-O:
f. Vibration sensor
sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik. sensor ini disebut juga cassing measurement. sensor yang digunakan adalah sensor seismic transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur jecepatan dan percepatan.
grafik respon sensor
g. sound sensor
sound sensor adalah sensor yang berfungsi mendeteksi suara. module ini bekerja berdasarkan prinsip kekuatan gelombang suara yang masuk. di mana gelombang suara tersebut mengenai membran sensir, yang berefek pada bergetarnya membran sensor dan pada membran tersebut terdapat kumparan kecil yang dapat menghasilkan besaran listrik.
h. pir sensor
sensor pir atau Passive Infra red adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran siar infra merah dari suatu objek. sensor pir bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. sensor PIR dapat memancarkan energi radiasi dari berbagai objek dan semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah yang lain misal dinding, maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
i. REED magnetic sensor
Reed switch tersusun atas lempengan metal yang terhubung dilingkupi tabung gelas, sehingga ketika tercipta medan magnet antara dua buah lepengan, lempengan tersebut tarik menarik sehingga arus listrik dapat mengalir. ketika medan magnet hilang lempengan kembali ke posisi semula dan jalur gerak arus kembali terputus.
grafik respon
A. Prosedur percobaan
- siapkan alat dan bahan, masukkan ke library proteus
- susun sehingga membentuk rangkaian kontrol plang kereta api
- lakukan uji coba dan amati apakah kontrol dalam berjalan
B. Rangkaian simulasi
C. Prinsip kerja
dimulai dari sensor vibration, apabila kereta lewat dan sensor vibration mendeteksi getaran dari kereta tersebut, maka logiscare berlogika 1, sehingga adanya arus mengalir dari power supply menuju Vcc, kemudian dikeluarkan tegangan melalui kaki Vout, tegangan tersebut diumpankan ke R5, kemudian menuju ke Op-Amp di mana disini Op-Amp bertindak sebagai non inverting, di mana terjadi penguatan sebanyak 2x dengan Voutnya dihitung dengan rumus V0 = (Rf/Rin +1) x Vin kemudian menuju R16 kemudian menuju ke base dengan tegangan yang cukup pada base sehingga transistor aktif dengan transistor aktif maka ada arus yang mengalir dari power supply menuju relay menuju kolektor menuju emitor terus ke ground. jenis dari biasnya yaitu fixed bias dengan adanya arus tersebut maka nilai menjadi aktif dengan switch nya berpindah ke kiri sehingga rangkaian loop menjadi tertutup dengan rangkaian loop tertutup maka arus dapat mengalir yang mengakibatkan palang akan turun serta buzzer akan berbunyi.
selanjutnya karena ada kereta api yang lewat maka sound sensor akan berlogika 1, sehingga ada arus dari power supply menuju Vcc kemudian dikeluarkan berupa Vout kemudian diumpankan ke Op-Amp. dimana Op-Amp di sini bertindak sebagai voltage follower terjadi penguatan sebanyak 1 kali sehingga Vin = V out dengan rumus Av= V0/V1. kemudian diumpankan lagi ke sebuah ressistor kemudian menuju kaki base dimana tegangan pada kaki base telah cukup, sehingga transistor menjadi aktif, jenisya yaitu fixed bias. dengan aktifnya transistor maka ada arus dari power supply menuju relay menuju kolektor menuju emitor terus ke ground dengan relay aktif maka switch bergeser ke arah kiri sehingga rangkaian loop pada rely tertutup sehingga ada arus yang mengalir yang mengakibatkan buzzer menyala, sebagai indikator memperingatkan kendaraan yang mendekat agar berhenti.
kemudian jika ada kendaraan yang terlanjur ,elintas atau secara paksa melintas maka sensor pir akan mendeteksinya sebagi sebuah gerakan, yang mengakibatkan logiscate menjadi 1 sehingga ada arus power supply menuju Vcc dikeluarkan berupa tegangan melalui kaki Vout diumpankan lagi ke R kemudian menuju Op-Amp, dimana Op-Amp disini bertindak sebagai non inverting amplifier terjadi penguatan sebanyak 2 kali dengan rumus (Rf/Rin +1) x Vin menuju ke R dan kemudian menuju base, di mana tegangan pada kaki telah bebas telah cukup maka transistor menjadi aktif dengan transistor menjadi aktif maka ada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor terus ke R13 lalu menuju ke ground. disin jenis transistornya adalah emitter stabilished bias, dengan adanya arus terebut maka nilai menjadi aktif, ketika nilai aktif switch bergeser ke kiri, rangkaian menjadi tertutup yang mengakibatkan LED sebgai indikator kode agar kereta melakukan perlambatan untuk menghindari terjadinya insiden kecelakaan.
jika palang telah turu maka sensor magnetik akan berlogika 1 sehingga ada arus dari power supply menuju ke Vcc dikeluarkan berupa Vout kemudian diumpankan ke R menuju ke Op-Amp, dimana Op-Amp bertindak sebagai non inverting amplifier terjadi penguatan dua kali tegangan tersebut meuju ke R23, kemudian menuju kaki base, karena tegangan pada kaki base telah cukup, maka ada arus dari power supply menuju relay terus menuju ke kolektor menuju ke emitor menuju ke ground, jenis transistornya adalah emitter stabilished bias. maka adaya arus tersebut menandakan bahwa relay aktif sehingga switchnya bergeser ke arah kiri yang mengakibatkan rangkaian loop pada relay tertutup, yang mengakibatkan LED hidup dan memperingatkan kendaraan agar berhenti.
Komentar
Posting Komentar