APLIKASI SENSOR PHOTO DIODA SEBAGAI

PENGAMAN OTOMATIS

Pada dasarnya rangkaian Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda ini terdapat 4 bagian utama, yaitu bagian sensor, bagian komparator, bagian penguat Non-Inverting, dan bagian output buzzer / alarm. Berikut penjelasannya:

PRINSIP KERJA SENSOR

                              Sensor yang digunakan adalah sensor photo diode. Sensor ini nilai resistansinya akan berkurang bila terkena cahaya dan bekerja pada kondisi no-reverse bias. Untuk sumber cahaya menggunakan cahaya laser. Cahaya ini sangat terang sehingga cukup untuk mensuplai cahaya ke photo dioda.

Cara Kerja:

Ø  Jika photo diode terkena cahaya, maka nilai resistansinya akan kecil dan tegangannya semakin kecil pula. Sesuai percobaan V out sensor pada saat sensor photo diode terkena cahaya adalah ±0.5 V.

Ø  Jika photo diode tidak terkena cahaya, maka nilai resistansinya akan besar atau dapat diasumsikan tak hingga dan tegangannya semakin besar pula. Sesuai percobaan V out sensor pada saat sensor photo diode tidak terkena cahaya adalah ±8V.

PRINSIP KERJA KOMPARATOR NON-INVERTING

                   Komparator pada rangkaian ini menggunakan IC LM 324 yang didalamnya rangkaian berisi rangkaian Op Amp. Rangkaian ini digunakan untuk membandingkan input dari sensor.
                  Untuk mengatur tegangan pada pembanding, disambungkan Variable Resistor (VR) diantara kedua Op Amp IC LM 324. Untuk datasheet LM324 adalah sebagai berikut:

IC LM324 merupakan IC Operational Amplifier, IC ini mempunyai 4 buah op-amp yang berfungsi sebagai komparator. IC ini mempunyai tegangan kerja antara +5 V sampai +15V untuk +Vcc dan -5V sampai -15V untuk -Vcc. Adapun definisi dari masing-masing pin IC LM324 adalah sebagai berikut : 

Gambar 2.1. Datasheet IC LM 324

Ø  Pin 1,7,8,14 (Output)
Merupakan sinyal output

Ø  Pin 3,5,10,12 (Non-inverting input)
Semua sinyal input yang berada di pin ini akan mempunyai output yang sama dengan input (tidak berkebalikan)

Ø  Pin 2,6,9,13 (Inverting input)

Semua sinyal input yang berada di pin ini akan mempunyai output yang tidak sama dengan input (berkebalikan)

Ø  Pin 4 (+Vcc)
Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara +5 Volt sampai +15 Volt

Ø  Pin 11 (-Vcc)
Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara -5 Volt sampai -15 Volt

Cara Kerja:

V-out sensor yang masuk pada komparator (V-in) akan di bandingkan dengan tegangan referensi (dalam hal ini Tegangan Variable Resistor (VR). Pada rangkaian komparator LM324 kali ini menggunakan komparator mode non-inverting sehingga saat V-in (output sensor) lebih besar dari V-referensi maka V-out ≈ VCC. Dan sebaliknya jik saat V-in (output sensor) lebih kecil dari V-referensi maka V-out ≈ GND.

Pada percobaan kali ini adalah:

Ø  Jika photo diode terkena cahaya, maka V-in (output sensor) yang masuk pada komparator adalah ±0.5 V. Tegangan ini akan dibandingkan dengan V-refeerensi sebesar ±7 V, sehingga V-out komparator akan ≈ GND karena V-in (output sensor) lebih kecil dari V-refeerensi.

Ø  Jika photo diode tidak terkena cahaya, maka V-in (output sensor) yang masuk pada komparator adalah ±8 V. Tegangan ini akan dibandingkan dengan V-refeerensi sebesar ±7 V, sehingga V-out komparator akan ≈ VCC karena V-in (output sensor) lebih besar dari V-refeerensi.

PRINSIP KERJA PENGUAT NON-INVERTING

            Pada alat Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda ini menggunakan penguatan Op-Amp dari IC LM 324 sebanyak ±1,1 kali. Rangkaian ini sebenarnya digunakan sebagai rangkaian buffer input sensor photo diode agar rangkaian stabil. Resistor yang digunakan sebagai Rin = 100KΩ dan resistor feedback  = 10KΩ. Berikut rumus penguatan pada IC LM324:

A =

A = 0,1 + 1

A = 1,1 kali

Pada percobaan kali ini adalah:

Ø  Jika photo diode terkena cahaya, V-in (output komparator) yang masuk pada penguat non-inverting adalah ±0 V. Tegangan ini akan dikuatkan sebanyak 1,1 kali, sehingga V-out penguat non-inverting adalah ±0 V.

Ø  Jika photo diode tidak terkena cahaya, V-in (output komparator) yang masuk pada penguat non-inverting adalah ±6 V. Tegangan ini akan dikuatkan sebanyak 1,1 kali, sehingga V-out penguat non-inverting adalah ±6 V.

V-out penguat non-inverting ini akan diteruskan untuk memicu SCR (Silicon Control Rectifier). Komponen ini dimaksudkan untuk mengunci dan mengendalikan V-out penguat non-inverting.  SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karateristik yang serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalah gate (G).

Gambar 2.2 Komponen SCR (Silicon Control Rectifier).

Pada percobaan kali ini adalah:

Ø  Jika photo diode terkena cahaya, V-out penguat non-inverting yang masuk pada kaki Gate SCR adalah ±0 V, maka tidak ada arus yang masuk pada kaki Gate SCR sehingga SCR tidak mengunci / mengontact dan relay tidak aktif.

Ø  Jika photo diode tidak terkena cahaya, V-out penguat non-inverting yang masuk pada kaki Gate SCR adalah ±6 V, maka ada arus yang masuk pada kaki Gate SCR sehingga SCR mengunci / mengontact dan relay tidak aktif.

PRINSIP KERJA OUTPUT BUZZER / ALARM

                         Pada alat Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda kali ini, kami menggunakan output berupa buzzer / alarm yang di kendalikan oleh rangkaian pewaktu dengan menggunakan IC NE555. Berikut datasheet dari IC NE 555:

IC pewaktu 555 adalah sebuah sirkuit terpadu yang digunakan untuk berbagai pewaktu dan multivibrator. IC ini didesain dan diciptakan oleh Hans R. Camenzind pada tahun 1970 dan diperkenalkan pada tahun 1971 oleh Signetics. Nama aslinya adalah SE555/NE555 dan dijuluki sebagai "The IC Time Machine".

Gambar 2.3 IC NE555

Adapun konfigurasi dari IC NE555 adalah sebagai berikut:  

No.	Nama	Kegunaan
1	GND	GrouND (0V)
2	TR	TRigger (penyulut), pulsa negatif pendek pada pin ini menyulut pewaktuan
3	Q	Output (keluaran), Selama pewaktuan, keluaran berada pada +VCC
4	R	Reset, interval pewaktuan dapat disela dengan memberikan pulsa reset 0V
5	CV	Control Voltage memungkinkan untuk mengakses pembagi tegangan internal (2/3 VCC)
6	THR	THReshold menentukan akhir pewaktuan (pewaktuan berakhir Vthr < 2/3 VCC)
7	DIS	DIScharge disambungkan ke kondensator, dan waktu pembuangan muatan kondensator menentukan interval pewaktuan.
8	V+	Positive supply Voltage tegangan catu positif yang harus di antara 3V dan 15 V

DESAIN DAN IMPLEMENTASI

Ø  Skema Rangkaian Tugas Akhir Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda

Gambar 2.1 Skema Rangkaian Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda

Ø  Gambar Prototype Tugas Akhir Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda

Gambar 2.2.1. Prototype Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda

Gambar 2.2.2. Prototype Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda 

 

Ø  Gambar Alat Tugas Akhir Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda

Gambar 2.3.1. Alat  Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda 

Gambar 2.3.2. Alat Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda

IMPLEMENTASI

           Dalam hal ini pembuatan alat Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda dapat di implementasikan sebagai pengamanan otomatis baik di sektor industi, perkantoran, rumah tangga maupun dalam sektor yang lainnya. Pembuatan alat dimaksudkan untuk memudahkan kerja manusia dalam hal pengamanan, mengingat bahwa di Indonesia pada zaman globalisasi seperti ini semakin maraknya tindak kejahatan terutama pencurian dan lambatnya kinerja lembaga yang terkait dalam hal pencurian. Berikut gambar impelemnentasi alat Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda:

Gambar 2.4. Implementasi Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda

      Alat Pengaman Otomatis menggunakan Sensor Photo Dioda ini dirancang dalam keadaan normal menembakkan sinar laser pada sensor photo dioda. Jika sinar laser terhalang sesuatu (pencuri / maling) sehingga sensor photo dioda tidak menerima cahaya maka akan memicu buzzer / alarm menyala. Untuk memperluas jangkauan penggunaan laser, dapat dikombinasikan dengan cermin yaitu cahaya lazer di arahkan pada suatu cermin yang akan menyebabkan cahaya laser terpantulkan sehingga jangkauan cahaya yang masuk pada sensor photo dioda semakin luas.

Sumber : www.um.ac.id
              http://fahmizaleeits.wordpress.com/tag/komparator-lm324/