51898095 makalah alarm lemari es 2
TRANSCRIPT
MAKALAH ALARM LEMARI ES
BAB 1
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Pada masa sekarang ini, perkembangan teknologi modern semakin pesat. Otomatisasi
serta segala macam perangkat elektronika sudah semakin menguasai zaman. Sehingga tidak
mengherankan kalau ada yang mengatakan bahwa peran elektronik sangat diperlukan dalam
kehidupan. Akan tetapi semua kemajuan teknologi itu tergantung tujuan dan kepentingan,
mengapa dan kenapa kecanggihan itu dibangun.
Dalam kehidupan sehari-hari terutama dalam rumah tangga, elektronikapun berperan
contohnya pada lemari es. Alarm Lemari Es adalah suatu alat yang dapat membantu
memperingatkan seseorang yang telah membuka pintu lemari es terlalu lama dan sudah
seharusnya pintu itu ditutup kembali setelah adanya nada peringatan. Alarm ini didasarkan
pada sebuah resistor peka cahaya (LDR). Apabila LDR terkena cahaya kemudian rangkaian
diaktifkan dan nada peringatan akan berbunyi sampai LDR tidak terkena cahaya kembali.
Rangkaian ini bisa juga dipergunakan untuk memonitor pintu-pintu yang lain, tetapi oleh
karena adanya cahaya sekeliling tidak mungkin menggunakan LDR. Ini dapat diganti dengan
sakelar mikro, sehingga alarm akan berbunyi jika sakelar tertutup.
Batasan Masalah
Pada penulisan ini, penulis membatasi permasalahan hanya pada cara kerja dari rangkaian
beserta komponen-komponen yang digunakan pada Alarm Lemari Es dan pengoperasian dari
Alarm Lemari Es tersebut.
Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan ini adalah menjelaskan mengenai suatu Alarm Lemari Es yang
fungsinya adalah agar pendingin yang terdapat di dalam lemari es tidak terbuang percuma
karena pintu lemari es terbuka terlalu lama.
1.4 Metode Penulisan
Penulisan ilmiah tentang Alarm Lemari Es ini menggunakan 2 metode, yaitu Studi
Pustaka dan Studi Lapangan.
Studi Pustaka, yaitu dengan mengambil data yang berasal dari berbagai sumber buku
yang dijadikan sebagai suatu pedoman acuan. Jenis buku yang digunakan dapat diperoleh
dari majalah, tabloid serta data sheet komponen elektronika yang berhubungan dalam
penulisan ini.
Studi Lapangan, yaitu dengan melakukan pembuatan alat Alarm Lemari Es tersebut
beserta melakukan uji coba cara kerja dari rangkaian tersebut.
Sistematika Penulisan
Pada penulisan ilmiah ini penulis secara sistematik membagi menjadi beberapa bab yaitu:
BAB I PENDAHULUAN
Menjelaskan mengenai latar belakang, batasan masalah, tujuan, metoda
penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Menjelaskan mengenai teori-teori dasar dari komponen yang digunakan dalam
rangkaian.
BAB III CARA KERJA RANGKAIAN
Membahas mengenai cara kerja dari rangkaian secara diagram blok dan
menganalisis rangkaian secara detail.
BAB IV UJI COBA ALAT
Membahas mengenai cara penggunaan dari alat atau rangkaian yang dibuat
serta menjelaskan hasil uji coba rangkaian.
BAB V PENUTUP
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran-saran.
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Resistor
Resistor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menghambat arus listrik.
Semakin besar hambatan resistor maka semakin kecil tegangan atau arus yang dihasilkan.
Besar resistansi dinyatakan dalam satuan ohm dan tertera pada resistor dalam bentuk lambang
bilangan atau cincin kode warna. Berdasarkan jenisnya maka resistor dapat terbagi menjadi
dua, yaitu Resistor Tetap dan Resistor Tidak Tetap.
2.1.1 Resistor Tetap
Resistor tetap adalah resistor yang memiliki nilai hambatan yang tetap dan
mempunyai batasan kemampuan daya tertentu misalnya : 1/16 watt, 1/8, 1/4, 1/2, 1,5 watt
dan sebagainya.
Gambar 2.1 Simbol Resistor Tetap
Untuk mengetahui nilai hambatan suatu resistor dapat dilihat atau dibaca dari warna
yang tertera pada bagian luar badan resistor tersebut yang berupa cincin warna. Tabel 2.1
menunjukkan angka-angka yang dinyatakan oleh setiap warna :
Tabel 2.1 Tabel Kode Warna Resistor
Warna
Gelang ke-
1 dan 2 3 4
Hitam 0 x1 1%
Coklat 1 x10 2%
Merah 2 x100 2%
Oranye atau Jingga 3 x1000 -
Kuning 4 x10000 -
Hijau 5 x100000 -
Biru 6 x1000000 -
Ungu 7 x10000000 -
Abu-abu 8 x100000000 -
Putih 9 x1000000000 -
Emas - x0,1 5%
Perak - x0,1 10%
Tidak berwarna - - 20%
Gelang Ke-4
Gelang Ke-3
Gelang Ke-2
Gelang Ke-1
Gambar 2.2 Bentuk Resistor
Keterangan dari gambar 2.2, yaitu Gelang Pertama dan Kedua menyatakan angka, Gelang
ketiga menyatakan faktor pengali atau banyaknya nol, dan Gelang keempat menyatakan
toleransinya.
Misalkan :
Gelang ke-1 : merah = 2
Gelang ke-2 : hitam = 0
Gelang ke-3 : kuning = x 1000
Gelang ke-4 : perak = 10%
Berarti nilai resistor tersebut = 200.000 Ohm atau 200 Kohm dengan toleransi sebesar 10%.
2.1.2 Resistor Tidak Tetap
Resistor tidak tetap adalah resistor yang memiliki nilai hambatan yang dapat diubah-
ubah, jenisnya antara lain trimpot dan potensiometer.
Gambar 2.3 Simbol Resistor Tidak Tetap
2.2 Kapasitor
Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan
muatan listrik. Kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik disebut dengan
kapasitansi atau kapasitas kapasitor. Seperti halnya resistor kapasitor dapat dibagi menjadi
dua, yaitu Kapasitor Tetap dan Kapasitor tidak tetap.
Kapasitor Tetap
Komponen ini memiliki nilai kapasitansi yang tetap. Kapasitor dibedakan dari bahan
yang digunakan sebagai lapisan diantara lempengan-lempengan logam yang disebut
dielektrikum. Bahan tersebut dapat berupa keramik, mika, milar, kertas, polyster ataupun
film. Pada umumnya kapasitor yang terbuat dari bahan diatas nilainya kurang dari 1 mikro
Farad (F). Satuan kapasitor adalah Farad dimana 1 Farad = 103 mF = 106 F = 109 nF = 1012
pF. Untuk mengetahui besarnya nilai kapasitas atau kapasitansi pada kapasitor dapat dibaca
melalui kode angka pada bahan kapasitor tersebut yang terdiri dari 3 angka. Pada badan
kapasitor tertulis angka 103 artinya nilai kapasitas dari kapasitor tersebut adalah 10 x 10 3 =
0,01 F.
Kapasitor tetap memiliki nilai lebih dari satu atau sama dengan 1 mikro Farad adalah
kapasitor elektrolit (elco) yang bahan dielektrikumnya terbuat dari cairan elektrolit. Kapasitor
ini memiliki polaritas (memiliki kutub negatif (-) dan positif (+)) dan biasa disebutkan
tegangan kerjanya, misalnya 100 F 16 V artinya elco memiliki kapasitas 100 mikro Farad
dan tegangan kerja tidak boleh melebihi 16 Volt
Gambar 2.4 Simbol Kapasitor Tetap
2.2.2 Kapasitor Tidak Tetap
Kapasitor tidak tetap adalah kapasitor yang memiliki nilai kapasitansi atau kapasitas
yang dapat diubah-ubah. Kapasitor tidak tetap ini dibedakan menjadi dua yaitu Kapasitor
Trimer dan Variabel kapasitor (Varco).
Gambar 2.5 Simbol Kapasitor Tidak Tetap
2.3 IC CMOS 4093
IC yang digunakan pada rangkaian ini adalah IC 4093, IC tersebut berjenis CMOS. IC
CMOS banyak digunakan pada instrument-instrumen elektronik karena dilihat dari
keunggulan teknologinya dibandingkan dengan jenis IC lainnya. IC CMOS 4093 ini
merupakan penyulut Schmitt gerbang NAND yang mempunyai 2 input jalan masukkan. IC
ini terdiri dari 4 buah penyulut Schmitt. Pada prinsipnya IC CMOS 4093 dan IC TTL
mempunyai dasar pengertian yang sama, kedua IC ini mempunyai gerbang yang sama yaitu
terdiri dari 4 gerbang NAND 2 masukkan. Gerbang NAND merupakan gerbang AND yang di
NOT kan, sehingga output NAND menjadi kebalikan dari output AND. Salah satu kelebihan
IC CMOS adalah konsumsi dayanya rendah sehingga cocok dipakai pada peralatan elektronik
yang menggunakan battere. Sedangkan kekurangannya IC CMOS tidak tahan muatan-muatan
statis sehingga IC jenis ini memerlukan penanganan yang lebih hati-hati dari IC jenis lain.
Kelebihan IC TTL ialah lebih tahan terhadap gangguan luar seperti muatan statis, hanya
saja IC TTL ini membutuhkan daya yang relative besar sehingga kurang cocok dipakai pada
peralatan yang memakai battere sebagai catu dayanya. Level penyaklar IC CMOS merupakan
fungsi dari tegangan catuan.
Makin tinggi catuan tegangan makin besar tegangan yang memisahkan antara keadaan 1
dan 0, ini merupakan keuntungan tersendiri karena rangkaian menjadi tahan terhadap desah
level tinggi.
Gambar 2.6 IC CMOS 4093
Dalam rangkaian, semua masukkan CMOS harus dibumikan atau dihubungkan
ketegangan catuan, tidak seperti rangkaian TTL yang dapat beroperasi walaupun ada
beberapa masukkan yang diambangkan. IC CMOS ini akan beroperasi secara salah jika ada
masukkan yang tidak dihubungkan.
2.4 Buzzer
Buzzer akan memberikan keluaran dari rangkaian berupa suara dengungan pada
rangkaian yang beroperasi. Buzzer juga merupakan salah satu alat yang dapat
membangkitkan suara apabila diberi tegangan, sama halnya dengan speaker, tetapi buzzer ini
hanya dapat mengeluarkan suara yang kecil dan melengking saja, sedangkan speaker bisa
mengeluarkan suara dari kecil sampai suara yang besar.
Gambar 2.7 Simbol Buzzer
2.5 Baterai
Baterai pada rangkaian “Alarm Lemari Es” ini berfungsi sebagai pensuplay tegangan DC
dan dapat disimbolkan sebagai berikut :
+ -
Gambar 2.8 Baterai
2.6 Gerbang Logika NAND
NAND adalah gerbang AND yang digabung dengan gerbang NOT yang nantinya akan
menghasilkan nilai atau output kebalikan dari nilai gerbang AND, seperti pada tabel 2.2 :
Y
A
B
Gambar 2.9 NAND Gate
Tabel 2.2 Kebenaran NAND Gate
A B Y
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Pada gerbang di atas yang digunakan pada rangkaian Alarm Lemari Es adalah gerbang
NAND yang terdapat pada IC CMOS 4093.
BAB 3
ANALISA RANGKAIAN
3.1 Rangkaian Secara Blok Diagram
Pada rangkaian Alarm Lemari Es, penulis membagi dalam 5 blok diagram, yaitu Blok
Input, Blok Pengatur Sensitivitas, Blok Penunda, Blok Pembangkit Denyut, dan Blok Output.
Input Pengatur Penunda Pembangkit OutputSensivitas Denyut
Gambar 3.1 Blok Diagram Rangkaian3.1.1 Blok Input
Pada blok input, input yang masuk berupa cahaya lampu atau sinar matahari yang pada
intinya memberikan penerangan pada LDR. Dengan adanya cahaya yang jatuh pada LDR
maka rangkaian akan beroperasi.
Gambar 3.2 Blok Input
3.1.2 Blok Pengatur Sensitivitas
Pada blok pengatur sensivitas, cahaya yang telah berubah menjadi suatu besaran
tegangan yang disebabkan oleh LDR akan membangkitkan sinyal yang terhubung dengan
resistor R1 dan potensiometer P1 sebagai pengatur sensivitas kepekaan dari LDR. Jika
resistansi dari potensiometer dikurangi maka kepekaan LDR terhadap cahaya akan menurun
dan apabila resistansi dari potensiometer P1 ditambah maka kepekaan LDR terhadap cahaya
akan meningkat.
Gambar 3.3 Blok Pengatur Sensivitas
3.1.3 Blok Penunda
Sedangkan pada blok penunda, resistor R3 dan kapasitor C4 sebagai konstanta waktu
berfungsi sebagai waktu tunda sekitar 3-10 detik antara beroperasinya LDR dengan buzzer,
untuk mendapatkan waktu tunda yang diinginkan bisa mengganti nilai dari resistor R3, jika
menginginkan reaksi rangkaian yang lebih cepat maka harga resistor R3 harus diturunkan
misalnya dari 1 M menjadi 220 K dan apabila menginginkan reaksi yang lambat dapat
ditambahkan nilai dari resistor R3 menjadi lebih tinggi.
Gambar 3.4 Blok Penunda
3.1.4 Blok Pembangkit Denyut
Pada blok pembangkit denyut rentetan denyut yang masuk melalui IC 4093 dari
gerbang N1 (kaki 5) yang berasal dari R3 tidak akan pernah berhenti hingga menghasilkan
keluaran yang dihasilkan oleh gerbang N4 (kaki 11).
Gambar 3.5 Blok Pembangkit Denyut
3.1.5 Blok Output
Setiap rangkaian yang dibuat pastilah memiliki output dan output yang dihasilkan pada
rangkaian ini adalah bunyi yang dihasilkan oleh buzzer yang terjadi karena adanya penguatan
keluaran dari gerbang N4 (kaki 11).
Gambar 3.6 Blok Output
3.2 Analisa Rangkaian Secara Detail
Rangkaian Alarm Lemari Es menggunakan sumber tegangan 9 V DC. Pada saat pintu dibuka
cahaya akan masuk mengenai LDR maka LDR mulai menghantarkan arus karena
resistansinya mengecil. Potensiometer P1 (10 K) mengatur sensivitas cahaya yang masuk
kepada LDR.
Cahaya jatuh pada permukaan LDR sehingga arus untuk mengeluarkan denyut beroperasi
sesuai jalurnya. Pada saat LDR terkena cahaya maka arus yang terbentuk akan langsung
menuju IC 4093 yang mengacu pada tegangan ground dan tegangan maksimum dan setelah
itu menuju kapasitor C3 yang berfungsi sebagai cadangan arus.
Dan pada sisi lain cahaya yang jatuh pada LDR diubah menjadi tegangan yang ditentukan
oleh hambatan resistor R1 dan Potensiometer P1 yang dihubungkan secara seri, yang
kemudian dikuatkan oleh dioda penyearah D1 dan Potensiometer P2 akan berfungsi sebagai
pengatur kepekaan buzzer atau alarm.
Input dari IC 4093 gerbang N1 (kaki 5) terbentuk dari resistor R3 dan kapasitor C4 yang
membentuk waktu tunda. Jika menginginkan reaksi yang cepat harga R3 harus diturunkan
nilainya karena hubungan antara arus dan hambatan adalah berbanding terbalik. Arus ini akan
masuk bersama ke IC 4093 bersama dengan kapasitor C1 dari ground yang terhubung dengan
resistor R2 dan menuju gerbang N1 (kaki 6). Pada saat inilah terjadi ambang tegangan pada
N1 (kaki 5) yang dilampaui, sehingga gerbang mulai berosilasi.
Tanpa gerbang N2 osilator N3 akan bekerja terus menerus dengan menyulut gerbang N1
maka keluaran akan menjadi tinggi dan logika 1 pada N3 (kaki 8) kembali berfungsi. Inverter
gerbang N4 yang bertindak sebagai penguat buzzer dihubungkan secara sederhana antara N3
dan ground sehingga terjadi perpindahan membrane dari posisi diam menjadi aktif.
3.3 Prosedur Pembuatan Rangkaian
Secara umum prosedur pembuatan rangkaian Alarm Lemari Es adalah sangat
sederhana dan biasa dilakukan oleh orang yang ingin membuat alat khususnya di bidang
elektronika. Berikut yang dilakukan oleh penulis mengenai prosedur pembuatan rangkaian
Alarm Lemari Es.
Terlebih dahulu mempersiapkan seluruh peralatan yang akan digunakan. Mulailah
merangkai pada protoboard terlebih dahulu sesuai skema rangkaian, yang bertujuan untuk
mencegah kesalahan prosedur pembuatan jalur rangkaian pada PCB. Kemudian apabila telah
selesai merangkai dengan benar pada protoboard, baru selanjutnya membuat jalur atau layout
rangkaian pada PCB menggunakan spidol permanen, kemudian dilarutkan kedalam larutan
ferrochlorida yang berfungsi untuk melarutkan tembaga yang terdapat pada PCB. Setelah
selesai melarutkan kemudian langkah berikutnya melakukan pengeboran pada setiap tata
letak komponen yang telah tercetak pada PCB menggunakan bor mini.
Setelah selesai melakukan pengeboran pada setiap bagian penempatan komponen,
baru dimulai dengan menyusun komponen-komponen yang digunakan sesuai dengan gambar
rangkaian Alarm Lemari Es. Harus diperhatikan pemasangan serta tata letak untuk komponen
IC, lebih baik menggunakan soket IC agar terhindar dari suhu panas yang ditimbulkan pada
saat melakukan penyolderan komponen. Setelah prosedur penyolderan komponen selesai,
diharapkan untuk memeriksa kembali seluruh komponen yang telah terpasang, karena
komponen dapat rusak jika mendapatkan suhu yang terlalu panas pada saat penyolderan.
Setelah seluruh komponen dipastikan terpasang dengan baik, maka memberi tegangan
sebesar 9 Volt yang berasal dari baterai. Kemudian lakukan uji coba alat pada Lemari Es
maupun pada laci meja belajar agar sensor LDR pada rangkaian terkena cahaya dan
rangkaian bekerja sehingga buzzer mengeluarkan suara.
BAB 4
UJI COBA ALAT
4.1 Prosedur Uji Coba Alat
Secara umum langkah-langkah pembuatan alat ini adalah sangat sederhana dan biasa
dilakukan oleh orang-orang yang ingin membuat alat khususnya di bidang elektronika.
Pertama adalah merakit rangkaian tersebut pada protoboard yang apabila sudah berhasil baru
dibuat jalur rangkaian pada PCB untuk kemudian dirangkai pada PCB tersebut lalu disolder.
Setelah disolder perlu diperiksa lagi alat yang telah disolder, karena komponen bisa saja
rusak akibat suhu yang terlalu panas akibat penyolderan.
Untuk menguji alat tersebut beri tegangan 9 Volt. Kemudian alat tersebut diatur sensivitas
tegangannya pada LDR dengan memutar potensiometer pada P1. Apabila pintu lemari dibuka
maka cahaya akan mengenai LDR dan dalam beberapa detik buzzer sebagai output dari
rangkaian ini akan berbunyi. Dan apabila pintu lemari ditutup maka saklar mikro dalam
keadaan off sehingga memutuskan arus yang menyebabkan buzzer mati.
4.2 Hasil Uji Alat
Alarm Lemari Es ini diuji pada pintu laci meja belajar dan apabila diuji pada lemari es
maka hasilnya akan sama, yang terpenting dalam uji coba ini adalah membuat agar cahaya
yang masuk bisa mengenai LDR dan apabila benda itu ditutup membuat cahaya tidak masuk
yang menyebabkan LDR tidak menghantarkan arus. Waktu tunda yang diperlukan oleh
buzzer untuk mengeluarkan suara sekitar 3 sampai 5 detik. Mulai dari pintu lemari es terbuka
sampai LDR terkena cahaya, sehingga akan membuat rangkaian bekerja dan buzzer
mengeluarkan suara.
Rangkaian Alarm Lemari Es ini juga menggunakan sakelar mikro atau switch On/ Off
selain menggunakan sensor LDR. Fungsi dari sakelar On /Off ini sebagai pengganti sensor
LDR yang apabila lemari es tidak memiliki lampu dapat menggunakan sakelar sebagai
pengganti sensornya.
Rangkaian akan bekerja apabila pintu lemari es terbuka dan posisi sakelar dalam keadaan
On. Jika pintu lemari es terbuka sedikit dan posisi sakelar dalam keadaan On, maka akan
membuat rangkaian bekerja dan membuat buzzer mengeluarkan suara. Waktu tunda yang
diperlukan rangkaian Alarm Lemari Es sampai buzzer mengeluarkan suara, apabila rangkaian
menggunakan sakelar sebagai sensornya sama dengan waktu yang diperlukan rangkaian jika
menggunakan sensor LDR. Sebagai catatan bahwa alat ini memerlukan sakelar yang menutup
ketika pintu dibuka, tetapi alat ini juga bisa memakai switch On / Off.
BAB 5
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Untuk mendapatkan hasil yang maksimal, maka potensiometer sebagai pengatur input
diatur nilai resistansinya antara nilai yang tertera pada potensiometer itu sendiri. Setiap
rangkaian yang dibuat pastilah memiliki output dan output yang dihasilkan pada rangkaian ini
adalah bunyi yang dihasilkan oleh buzzer yang terjadi karena adanya penguatan keluaran dari
gerbang N4 (kaki 11) pada IC CMOS 4093.
Rangkaian Alarm Lemari Es ini dapat menggunakan sakelar mikro yang berfungsi sebagai
pengganti sensor LDR. Akan tetapi apabila rangkaian menggunakan sensor LDR sebagai
input, maka fungsi sakelar dalam rangkaian Alarm Lemari Es ini bersifat optional.
5.2. Saran
Dalam pembuatan suatu alat elektronika tidak selalu memuaskan bagi setiap
penggunanya. Untuk mendapatkan hasil yang lebih sempurna penulis menyampaikan
beberapa saran penting yang perlu diperhatikan.
Sebaiknya alat ini jangan diberikan nilai yang bukan sebenarnya dari nilai yang tertera
pada rangkaian Alarm Lemari Es, karena ditakutkan tidak akan tercapai output yang
dihasilkan. Dan gunakan IC CMOS 4093 sebagai komponen terpenting yang dipakai dalam
rangkaian Alarm Lemari Es ini.
Pemilihan komponen penyusun juga perlu memperhatikan kesesuaian dengan
komponen lain, agar dihasilkan output yang diinginkan. Karena ketidaktepatan pemilihan
komponen terkadang membuat keluaran tidak tepat juga.