PENDETEKSI GEMPA - VIBRATION SENSOR

 1. Tujuan 

    a. Mampu memahami sensor getaran dan aplikasinya. 

    b. Mampu membuat rancangan sensor getaran di Proteus.

    c. Mampu mendeteksi getaran yang terjadi.

    d. Membuat rangkaian sederhana yang dapat berguna bagi kehidupan sehari-hari.

2. Alat dan Bahan 

    a. Alat

        1) Power

        2) Voltmeter

        3) Speaker

    b. Bahan

        1) Logicstate

               Gerbang logika adalah perangkat elektronik ideal atau fisik yang mengimplementasikan fungsi Boolean, operasi logis yang dilakukan pada satu atau lebih input biner yang menghasilkan output biner tunggal. 

        2) Resistor

        Resistor berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika.

Spesifikasi :

- Pada umumnya resistor memiliki 4 sampai 6 pita.

- Pada gelang terakhir merupakam toleransi dari nilai resistansi.

- Daya standar : 1/4 Watts, 1/8 Watts, ½ Watt, 1 Watts, 2 Watts.

        3) LED

                    LED red berfungsi sebagai tanda bahwa terdeteksi getaran atau gempa bumi.

Spesifikasi :

- Ketahanan cuaca yang unggul.

- 5mm Round Standard Directivity.

- Proxy Tahan UV.

- Maju Saat Ini (JIKA): 30mA.

- Tegangan Maju (VF): 1.8V hingga 2.4V.

- Tegangan Terbalik: 5V.

- Suhu Operasional: -30 ℃ hingga + 85 ℃.

- Suhu Penyimpanan: -40 ℃ hingga + 100 ℃.

- Intensitas Luminous: 20mcd.

        4) Transistor

                 NPN berfungsi untuk memperkuat arus listrik yang masuk ke dalam rangkaian.

Konfigurasi Pin :

- Pin 1 : Emitor : Arus mengalir keluar melalui emitor.

- Pin 2 : Base : Mengontrol bias transistor.

- Pin 3 : Collector : Arus mengalir melalui kolektor.

Spesifikasi :

- Transistor NPN Bi-Polar.

- Penguatan Arus DC (hFE) maksimum 300.

- Arus Kolektor Kontinyu (IC) adalah 200mA.

- Base- Emitter Voltage (VBE) adalah 6V.

- Collector-Emitter Voltage (VCE) adalah 40V.

- Collector-Base Voltage (VCB) adalah 60V.

- Tersedia dalam Paket To-92.

        5) Dioda

                Dioda berfungsi sebagai penyearah dan sebagai penguat respon dari relay.

Konfigurasi Pin :

- Pin 1 : Anoda : Arus selalu masuk melalui anoda.

- Pin 2 : Katoda : Arus selalu keluar melalui katoda.

Spesifikasi :

- Arus maju rata-rata adalah 1A.

- Arus puncak non-repetitif adalah 30A.

- Arus balik adalah 5uA.

- Tegangan balik RMS adalah 35V.

- Tegangan Reverse repetitif puncak adalah 50V.

- Tersedia dalam Paket DO-41.

        6) Relay

    Relay berfungsi sebagai saklar atau elektromagnetik switch yang mana dikendalikan oleh magnet listrik.

Konfigurasi Pin :

- Pin 1 : Coil End 1 : Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 5V dan ujung lainnya ke ground.

- Pin 2 : Coil End 2 : Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 5V dan ujung lainnya ke ground.

- Pin 3 : Common (COM) : Common terhubung ke salah satu Ujung Beban yang akan dikontrol.

- Pin 4 : Normally Close (NC) : Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NC beban tetap terhubung sebelum pemicu.

- Pin 5 : Normally Open (NO) : Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NO, beban tetap terputus sebelum pemicu.

Spesifikasi :

- Trigger Voltage (Tegangan melintasi koil): 5V DC.

- Trigger Current (Arus Nominal): 70mA.

- Arus beban AC maksimum: 10A @ 250 / 125V AC.

- Arus beban DC maksimum: 10A @ 30 / 28V DC.

- Konfigurasi 5-pin yang ringkas dengan cetakan plastik.

- Waktu operasi: 10msec Waktu rilis: 5msec.

- Peralihan maksimum: 300 operasi / menit (secara mekanis).

        7) Vibration Sensor (SW-420)

            Vibration sensor berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik.

• Konfigurasi Pin :

• Spesifikasi :

- Tegangan Operasi : 3.3V hingga 5V DC.

- Operasi Saat Ini : 15mA.

- Menggunakan SW-420 sensor getaran tipe normal tertutup.

- LED menunjukkan keluaran dan daya.

- Desain berbasis LM393.

- Mudah digunakan dengan Mikrokontroler atau bahkan dengan IC Digital / Analog normal.

- Dengan lubang baut untuk memudahkan pemasangan.

- Kecil, murah, dan mudah didapat.

3. Dasar Teori 

    a. Logicstate

        Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

    

    b. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir.

• Cara menentukan nilai resistor :

        Cara menghitung nilai dari resistor yaitu dengan melihat warna pita dari resistor tersebut. Umumnya resistor memiliki 4 sampai 6 pita.

• Rumus :

    c. LED

  A light-emitting diode (LED) adalah sumber cahaya semikonduktor yang memancarkan cahaya saat arus mengalir melaluinya. Elektron dalam semikonduktor bergabung kembali dengan lubang elektron, melepaskan energi dalam bentuk foton. Warna cahaya (sesuai dengan energi foton) ditentukan oleh energi yang dibutuhkan elektron untuk melintasi celah pita semikonduktor.

• Cara menentukan nilai LED :

• Rumus :

        Setelah kita mengetahui Tegangan dan Arus Maju untuk LED seperti pada tabel diatas, maka kita dapat menghitung nilai Resistor yang diperlukan untuk rangkaian LED agar LED yang bersangkutan tidak terbakar atau rusak karena kelebihan arus dan tegangan.

    d. Transistor

    Prinsip kerja transistor NPN adalah arus mengalir dari kolektor menuju emitor. Jika basis dihubungkan diberi tegangan maka arus basis harus lebih kecil dari arus yang mengalir dari kolektor ke emitor. Untuk mengalirkan arus tersebut dibutuhkan sambungan ke sumber positif (+) pada kaki basis. Ketika basis diberi tegangan, hingga dititik saturasi, maka akan menginduksi arus dari kaki kolektor ke emitor. Dan transistor akan aktif jika arus yang melalui basis berkurang, maka arus yang mengalir pada kolektor ke emitor akan berkurang, hingga titik cutoff. Penurunan ini sangatlah cepat karena perbandingan penguatan yang terjadi antara basis dan kolektor melebihi 200 kali. Transistor jenis NPN adalah transistor positif dimana akan dapat bekerja mengalirkan arus listrik jika basis dialiri arus positf (+)

Rumus :

- Vce = tegangan antara kaki kolektor dengan kaki emitor (Vce = Vc – Ve)

- Vcb = tegangan antara kaki kolektor dengan kaki basis (Vcb = Vc – Vb )

- Vbe = tegangan antara kaki basis dengan kaki emitor (Vbe = Vb – Ve)

• Karakteristik I/O

• Bentuk Gelombang I/O

    e. Dioda

    Dioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan N yang digabungkan. Dengan demikian dioda sering disebut PN junction. Dioda adalah gabungan bahan semikonduktor tipe N yang merupakan bahan dengan kelebihan elektron dan tipe P adalah kekurangan satu elektron sehingga membentuk Hole. Hole dalam hal ini berfungsi sebagai pembawa muatan. Apabila kutub P pada dioda (biasa disebut anode) dihubungkan dengan kutub positif sumber maka akan terjadi pengaliran arus listrik di mana elektron bebas pada sisi N (katode) akan berpindah mengisi hole sehingga terjadi pengaliran arus. Sebaliknya apabila sisi P dihubungkan dengan negatif baterai/sumber, maka elektron akan berpindah ke arah terminal positif sumber. Di dalam dioda tidak akan terjadi perpindahan elektron.

    f. Relay

    Fungsi relay adalah sebagai jembatan penghubung antara arus dari baterai langsung ke masa. Penggunaan relay akan memotong alur arus listrik yang melewati rangkaiaan untuk mencapai beban. Artinya, relay akan membuat aliran arus lebih sederhana dan lebih ringkas. Hasilnya, hambatan yang terjadi pada rangkaian kelistrikan tersebut akan lebih kecil sehingga penggunan listrik bisa lebih hemat dan beban kelistrikan bisa lebih maksimal kinerjanya.

        Relay bekerja seperti saklar biasa namun saklar ini akan digeraka oleh skema elektromagnetik yang diatur oleh saklar utama. Dalam hal ini saklar didalam relay akan menghubungkan arus langsung dari baterai ke beban kelistrikan, sehingga arus besar dari baterai tersebut tidak perlu berputar-putar melewati saklar yang letaknya didalam dashboard.

• Karakteristik I/O

• Standar IDMT

    g. Vibration Sensor (SW-420)

- IC LM393

    IC Komparator LM393 digunakan sebagai pembanding tegangan pada modul sensor getaran ini. Pin 2 LM393 dihubungkan ke Preset (Pot 10KΩ) sedangkan pin 3 dihubungkan ke sensor getaran. IC komparator akan membandingkan tegangan ambang batas yang ditetapkan menggunakan preset (pin2) dan pin Sensor Getaran (pin3).

-Preset (Pot pemangkas)

    Dengan menggunakan preset onboard, Anda dapat mengatur ambang (sensitivitas) output digital.

- Sakelar Getaran SW-420

    Sakelar getaran mengenali amplitudo getaran yang terkena. Respons sakelar dapat berupa penutupan kontak listrik atau pembukaan kontak. Kontak listrik dapat berupa relai elektromekanis atau perangkat solid-state.

• Cara Menggunakan Modul Sensor Getaran SW-420 :

        Modul sensor getaran terdiri dari tiga pin yaitu VCC, GND, dan DO. Pin keluaran digital dihubungkan ke pin keluaran dari IC komparator LM393. Hubungkan pin Output Digital modul ke pin Digital Mikrokontroler. Hubungkan pin VCC dan GND ke pin 5V dan GND Mikrokontroler.

• Grafik Respon :

4. Percobaan 

    a. Prosedur Percobaan 

1) Siapkan alat dan bahan di Proteus.

2) Perhatikan datasheet setiap bahan.

3) Vibration Sensor :

    - hubungkan testpin ke logic state.

    - hubungkan pin ground ke ground.

    - hubungkan pin vcc ke power.

    - hubungkan pin out ke pin base transistor.

    - masukkan file sensor.HEX ke sensor.

4) Hubungkan kaki collector ke kaki anoda dan kaki katoda ke power.

5) Paralelkan dioda dengan relay.

6) Hubungkan kaki NC dengan led hijau.

7) Hubungkan kaki NO dengan led merah dan speaker. 

8) Jalankan rangkaian.

    b. Rangkaian Simulasi 

• Prinsip Kerja Rangkaian Simulasi :

   Pada saat tidak terdeteksi getaran (logicstate berlogika 0) maka sensor akan off, sehingga tidak ada tegangan yang dikeluarkan oleh sensor. Relay tidak aktif dan led hijau menyala.

    Pada saat terdeteksi getaran (logicstate berlogika 1) maka sensor akan on, sehingga ada tegangan yg masuk ke kaki base > 0.7V yang mengakibatkan transistor on, dan tegangan pada relay juga masuk ke collector dan lanjut ke emitter. Relay aktif sehingga led merah menyala dan speaker aktif.

    c. Video 

    d. Download File 

DATASHEET [DOWNLOAD]

HTML [DOWNLOAD]

LIBRARY [DOWNLOAD]

PROTEUS [DOWNLOAD]

RANGKAIAN [DOWNLOAD]

VIDEO [DOWNLOAD]