Sistem Tata Udara/ HVAC Dalam Industri Farmasi (Sensor LM35 Dan Sensor HIH 5030) ~ Elektronika Industri

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

[MENUJU AKHIR]

DAFTAR ISI

6. Video

1. Tujuan
1.1 Mengetahui dan memahami sensor Strain Gauge dan sensor photodioda

1.2 Mampu menjelaskan prinsip kerja sensor Strain Gauge dan sensor photodioda

1.3 Mampu mengaplikasikan sensor Strain gauge dan sensor photodioda pada rangkaian

[KEMBALI]

2. Komponen

2.1 Alat:

1. Ground

Berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.

2. Voltmeter DC

Difungsikan guna mengukur besarnya tegangan listrik yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur.

3. Power supply

Power supply atay catu daya adalah suatu alt listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik maupun elektronika lainnya.

2.2 Bahan:

1. IC Op Amp

Op amp tipe LM741 ini dirangkai menjadi non inverting amplifier sebagai penguat tegangan.

2. Resistor

Digunakan untuk menghambat arus agar tidak terlalu besar.

3. NPN Transistor

Digunakan untuk menghidupkan Motor.

Spesifikasi

1. DC current gain maksimal 800

2. Arus Collector kontinu (Ic) 100mA

3. Tegangan Base-Emitter (Vbe) 6V

4. Arus Base maksimal 5mA

4. Motor

Sebagai keluaran (output) yang menyatakan rangkaian jalan ketika motor hidup.

5. LED BIRY

Sebagai indikator (Penanda Motor Hidup)

Spesifikasi:

6. Sensor LM35

Digunakan untuk mendeteksi suhu ruangan dengan output sebesar 10mV/Celcius.

Spesifikasi teknis:

· Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.

· Lineritas +10 mV/ º C.

· Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.

· Range +2 º C – 150 º C.

· Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.

· Arus yang mengalir kurang dari 60 μA.

7. Sensor HIH 5030

Alat ukur yang digunakan untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendefinisian yang suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara.

Spesifikasi teknis:

- Suhu Operasi -40 ° C hingga 85 ° C [-40 ° F hingga 185 ° F]

- Histeresis ± 2% RH

- Output Sinyal Tegangan analog

- Waktu Respon 5 detik 1 / e dalam udara yang bergerak lambat

- Tegangan Suplai 3.3 Vdc typ.

- Akurasi (Best Fit Straight Line) ± 3.0% RH

- Tipe Paket Pasang permukaan

- Suplai Arus 500 µA

- Stabilitas pada 50% RH + 1,2% RH

[KEMBALI]

3. Dasar Teori

3.1 Sensor LM35

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.

3.2 Transistor NPN

Termasuk dalam komponen semikonduktor aktif adalah transistor, Transistor sebenarnya kepanjangan dari Transfer dan Varistor. Mengenal karakteristiknya transistor terbagi dua kategori ialah Bipolar Junction Transistor (BJT) dan Unipolar Transistor. Kerja transistor pada dasarnya difungsikan sebagai saklar elektronik (Switching) dan penguat sinyal (Amplifier).

Sekitar tahun 1947an, Tiga orang ilmuwan fisika asal Amerika yaitu William Shockley beserta rekannya John Barden, dan W. H Brattain yang tergabung sebagai peneliti pada sebuah laboratorium milik perusahaan AT&T Bell, merekalah yang berhasil pertama kali menemukan Transistor. Transistor adalah nama yang diberikan oleh ilmuwan John Robinson karena sifat kerjanya komponen ini yang dapat menghantarkan energi dengan kekuatan daya hantar dapat ditentukan dengan cara mengatur nilai tahanan pada bias pengontrolnya. Pernyataan ini sesuai dengan kepanjangan kata dari transistor yaitu Transfer (Pemindahan) dan Varistor (Variable Resistor). Dan sekitar tahun 1958an, komponen transistor mulai digunakan pada rangkaian elektronik dalam projek-projek penelitian para ilmuwan tersebut.

Jenis Transistor:

1. Bipolar Junction Transistor (BJT)

Bi artinya dua dan Polar asal kata dari polarity yang artinya polaritas, dengan kata lain bipolar junction transistor (BJT) adalah jenis Transistor yang memiliki dua polaritas yaitu hole (lubang) atau elektron sebagai carier (pembawa) untuk menghantarkan arus listrik. Prinsip dasar konstruksinya disusun seperti dari dua buah dioda yang disambungkan pada kutub yang sama yaitu Anoda dengan anoda sehingga menghasilkan transistor jenis NPN atau Katoda dengan katoda yang menjadi transistor jenis PNP.

2. Unipolar Junction Transistor (UJT

Pada transistor UJT hanya satu polaritas saja yang dijadikan carier/pembawa muatan arus listrik, yaitu elektron saja atau hole/lubangnya saja, tergantung dari jenis transistor UJT tersebut. Karena prinsip kerjanya transistor ini berdasarkan dari efek medan listrik, maka transistor UJT lebih dikenal dengan nama FET (Field Efect Transistor) atau Transistor Efek Medan.

Rumus:

3.3 IC OP AMP

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

b. Inverting dan non inverting amplifier

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:

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)

3.4 Resistor

Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

Rumus dari Rangkaian paralel Resistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I

3.5 Sensor HIH 5030

Sensor kelembaban adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendefinisian yang suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara. Jenis - jenis sensor kelembaban diantaranya Cspacitive Sensors, Electrical conductivity Sensors, Thermal Conductivity Sensors, Optical Hygrometer, dan Oscillating Hygrometer.

Kelebihan Sensor HIH-5030:

· Beroperasi hingga 2,7 V, ideal dalam sistem tenaga baterai dengan tegangan 3 V

· Didesain dengan daya rendah

· Akurasi ditingkatkan

· Waktu respon yang cepat

· Stabil, dengan penyimpangan yang rendah

· Tahan dengan zat kimia

3.6 Motor

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.

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.

3.7 LED

LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

[KEMBALI]

4. Prinsip Kerja

Pada rangkaian pengkondisi suhu ruangan ini, digunakan sensor LM 35, dimana nantinya pendingin akan menyala secara otomatis saat mendeteksi suhu ruangan telah mencapai suhu ≥ 30o C , dan penghangat akan menyala secara otomatis saat mendeteksi suhu ruangan < 16o C. Ketika suhu ruang mencapai ≥ 30 maka tegangan yang dikeluarkan oleh sensor akan diperbesar 10x oleh op amp non inverting amplifier. Maka arus akan masuk ke dalam komparator non inverting karena Vin > Vref (prinsip kerja komparator non inverting). Kemudian arus melalui resistor 100ohm dan ke kaki basis transistor, lalu keluar ke kaki emitter dan menuju Motor dan LED (sebagai indikator), lalu Motor (Cooling) akan menyala. dan arus berakhir di ground.

Suhu > 30o C

Begitu juga sebaliknya, ketika suhu ruang mencapai < 16 maka tegangan yang dikeluarkan oleh sensor akan diperbesar 10x oleh op amp non inverting amplifier. maka arus akan masuk ke dalam komparator inverting karena Vin < Vref (prinsip kerja komnparator inverting). kemudian arus melalui resistor 100ohm dan ke kaki basis transistor, lalu keluar ke kaki emitter dan menuju Motor dan LED (sebagai indikator), lalu Motor (HATTER) akan menyala dan arus berakhir di ground.

Suhu < 16o C

Saat sensor HIH-5030 mendeteksi kelembaban di sekitar, maka logicstate akan berlogika 1. Tegangan yang di keluarkan yaitu 0,02 volt per 1 RH, lalu tegangan akan mengalir melalui R1 dan akan dikuatkan oleh Op-Amp. Setelah dikuatkan, tegangan akan masuk ke resistor R3 dan akan dikuatkan kembali oleh Op-Amp untuk membalikkan tegangan dari negatif (-) ke positif (+). Setelah itu tegangan akan masuk ke resistor R5 dan LED akan ON. Jika logicstate berlogika 0 maka tidak ada tegangan yang mengalir sehingga LED akan OFF. Ketika sensor kelembaban HIH 5030 mendetesi kelembaban sekitar lingkungan semakin besar maka led akan semakin terang sebagai indikasi bahwa kelembaban disekitar semakin tinggi.