Inverting Adder Amplifier

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Download File

1. Pendahuluan[Kembali]

    Dalam bidang elektronika analog, penguat operasional (op-amp) merupakan komponen penting yang digunakan untuk memperkuat, memproses, dan menggabungkan sinyal. Salah satu konfigurasi yang sering digunakan adalah Inverting Adder Amplifier, yaitu rangkaian penjumlah sinyal yang bekerja dalam mode pembalik (inverting). Rangkaian ini memungkinkan beberapa sinyal input dijumlahkan secara linier dan menghasilkan satu sinyal output dengan fase yang dibalik terhadap input.

    Inverting Adder Amplifier bekerja dengan menghubungkan beberapa sinyal input ke terminal inverting op-amp melalui resistor. Terminal non-inverting dihubungkan ke ground, dan output memberikan hasil penjumlahan dari sinyal-sinyal tersebut, yang dikalikan dengan faktor penguatan sesuai rasio resistor yang digunakan.

    Salah satu aplikasi penting dari rangkaian ini adalah dalam sistem akuisisi data berbasis sensor. Misalnya, beberapa sensor seperti sensor suhu (thermistor), sensor cahaya (LDR), atau sensor jarak. Dengan menggunakan Inverting Adder Amplifier, sinyal dari berbagai sensor ini dapat dijumlahkan menjadi satu sinyal output yang mewakili gabungan kondisi dari lingkungan tersebut. Ini sangat bermanfaat dalam sistem monitoring atau pengendalian otomatis, seperti dalam sistem HVAC, otomasi industri, atau perangkat IoT (Internet of Things).

    Dengan memahami prinsip kerja dan penerapan Inverting Adder Amplifier dalam pengolahan sinyal sensor, kita dapat merancang sistem yang efisien untuk mengintegrasikan dan menganalisis berbagai data sensor secara simultan dan real-time.

2. Tujuan[Kembali]

1. Memahami prinsip kerja rangkaian Inverting Adder Amplifier.
2. Menjelaskan cara kerja Inverting Adder Amplifier dalam sistem sensor.
3. Melatih keterampilan merangkai rangkaian op-amp sederhana.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

A. Alat

    1) Instrument 

        a. Baterai

        

    Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang digunakan untuk memberi daya pada perangkat listrik (sumber energi listrik).

Spesifikasi dan Pinout Baterai : 

• Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
• Output voltage: dc 1~35vMax.
• Input current: dc 14a
• 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 batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
• Ukuran: 126x115x49mm
• Berat: 460gr

 B. Bahan

      1) Resistor

           Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Spesifikasi:

    2) Potensiometer

        Potensiometer adalah resistor yang resistansinya dapat diatur sesuai kebutuhan, biasa desebut sebagai tahanan geser.

Spesifikasi :

    3) Op-Amp Lm741

    Op-amp adalah satu dari 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.

Konfigurasi PIN LM741 :

   4) Dioda

    Dioda adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi panjar mundur).

    Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan:

Keterangan:

5) Transistor

    Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. 

Spesifikasi :

• Bi-Polar Transistor
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
• Continuous Collector current (IC) is 100mA
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
• Base Current(IB) is 5mA maximum

6) Komponen Input

     a. Relay

    Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.

Spesifikasi:

• Tipe relay: 5VDC-SL-C
• Tegangan coil: DC 5V
• Struktur: Sealed type
• Sensitivitas coil: 0.36W
• Tahanan coil: 60-70 ohm
• Kapasitas contact: 10A/250VAC, 10A/125VAC, 10A/30VDC, 10A/28VDC
• Ukuran: 196154155 mm
• Jumlah pin: 5

Konfigurasi Pin :

    7) Komponen Output

        a. LED

Cara kerja LED:    

    Seperti dikatakan sebelumnya, 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).

4. Dasar Teori[Kembali]

A. 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)

Resistor di pasaran

B. Dioda 1N4002

    Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan 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 katoda berarti negatif. Prinsip kerja dari anode berdasarkan teknologi pertemuan positif dan negative semikonduktor. Sehingga anode dapat menghantarkan arus litrik dari anoda menuju katoda, tetapi tika sebaliknya katoda ke anoda.

     Dioda digambarkan seperti sebuah switch/saklar dimana saklar tersebut hanya akan bekerja di beri tegangan atau arah arus sesuai dengan polaritas kaki ioda itu sendiri. Pada arah bias maju, bias kaki anoda diberikan tegangan (+) dan tegangan (-) pada katoda maka dioda akan dapat mengalirkan arus pada satu arah. Sedangkan pada arah arus mundur bias dimana kaki anoda diberi tegangan (-) dan tegangan (+) pada katoda maka saklar menjadi terbuka atau saklar OFF.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan :

Keterangan :

Grafik :

       Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

C. Transistor BC547

    Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

1. Emitor (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.

Transistor Bipolar terdiri dari dua jenis yaitu Transistor NPN dan Transistor PNP. 

1. Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.
2. Transistor PNP adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan negatif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Emitor ke Kolektor.

Rumus :

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

D. Op-Amp

    Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya. 

    Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. 

Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu; 

1. Gain sangat besar (AOL >>). 

    Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga. 

2. Impedansi input sangat besar (Zi >>). 

    Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan. 

3. Impedansi output sangat kecil (Zo <<). 

    Impedansi output adalah sangat kecil sehingga teganganoutput stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkandenganZo <<. 

Adapun simbol op-amp adalah seperti pada gambar 1

Gambar 1

dimana,

V1 adalah tegangan masukan dari kaki non inverting

V2 adalah tegangan masukan dari kaki inverting

Vo adalah tegangan keluaran

sehingga

Vo = AOL.Ed 

                = AOL.(V1 - V2)

    Adapun tegangan output maksimum yang dapat dihasilkan adalah:

Vo(max) = AOL.Ed(max)

= ± 2    

    Tegangan output maksimum secara praktis dihasilkan sekitar 2Volt dibawah tegangan sumber ±Vs dan disebut juga sebesar tegangan saturasi ±Vsat .Gambar 65 memperlihatkan kurva karakteristik hubungan Vi terhadapVo untuk rangkaian op-amp dengan tegangan input dihubungkan ke kaki input non inverting (+) dan tegangan 0 Volt (di ground) ke kaki input inverting(-). Sesuai dengan nama input op-amp yaitu apabila input dimasukkan ke kaki non inverting (+) yang artinya tidak membalik maka tegangan output yang dihasilkan adalah sefasa dengan tegangan input. Seperti terlihat pada gambar1 yaitu saat input Vi bertegangan positif maka output yang dihasilkan juga bertegangan positif dan sebaliknya. 

Gambar 2. Rangkaian Op-Amp dengan kurva karakteristik I-O

        Dari kurva Karakteristik I-O tersebut amplifier bekerja pada karakteristik yang membentuk hubungan linear artinya semakin besar Vi maka semakin besar juga VO dan sebaliknya. Operasi amplifier menghindari output dalam kondisisaturasi karena akan membuat cacat keluaran outputnya. 

    1. Amplifier Inverting

        Adapun rangkaian inverting amplifier adalah seperti gambar 113dimana sesuai dengan namanya yaitu dengan input dimasukkan ke kaki inverting (pembalik) sehingga output akan dibalik atau beda fasa sebesar 180 derajat. 

        Untuk mencari turunan penguatan tegangan ACL maka rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc positif, seperti gambar 114. Dalam analisa rangkaian amplifier disyaratkan op-amp bekerja ideal sehingga tegangan differensial (selisih tegangan di kaki non inverting terhadap tegangan di kaki inverting) Ed= 0, artinya VA (tegangan di titik A) = 0 sehingga arus yang melewati Ri sama dengan arus yang melewati Rf karena arus yang masuk ke kaki inverting sangat kecil karena sifat op-amp dimana impendasi (Zi) inputnya sangat besar. Adapun rangkaian pengganti untuk menghitung arus I adalah seperti gambar 115.

Gambar 3. Rangkaian inverting amplifier

Gambar 4. Rangkaian inverting amplifier dengan input dc

        Dari rangkaian gambar 114 dengan Ed = 0 maka VA = 0 sehingga rangkaian dapat disederhanakan menjadi seperti gambar 51 untuk mencari arus I.

Gambar 5. Rangkaian untuk menghitung arus I

Dengan I = Vi/Ri, maka dapat dicari ACL untuk gambar 5, yaitu;

    a. Inverting Adder Amplifier

        

Gambar 6. Rangkaian inverting adder amplifier

Dari gambar 118 dengan memakai hukum Kirchoff dimana arus masuk sama dengan arus keluar I = I1 +I2 +I3 sehingga arus di Rf sama dengan jumlah arus di R1, R2 dan R3. Syarat op-amp ideal adalah Ed = 0 sehingga VA = 0 maka,

Jika input lebih dari 3 maka dapat dipakai persamaan umum sebagai berikut:

Bentuk gelombang tegangan output VO adalah seperti pada gambar 7

Gambar 7. Bentuk gelombang tegangan output Vo dengan input tegangan dc

Rangkaian inverting adder amplifier dengan 3 input bertegangan ac seperti gambar 8 dan hasil simulasi pada gambar 9.

Gambar 8. Rangkaian inverting adder amplifier dengan 3 input bertegangan ac

Gambar 9. Bentung gelombang tegangan output VO dengan input tegangan ac

E. Sensor

    Sensor adalah sebuah perangkat atau komponen elektronik yang digunakan untuk mendeteksi perubahan fisik di lingkungan sekitarnya dan mengubahnya menjadi sinyal listrik atau data yang dapat diukur dan dianalisis. Perubahan fisik yang dimaksud bisa berupa suhu, cahaya, tekanan, kelembapan, gerakan, gaya, gas, dan sebagainya.

    Sensor digunakan untuk mengamati dan mengukur suatu besaran fisik, lalu mengirimkan informasi tersebut ke sistem elektronik atau mikrokontroler untuk diproses lebih lanjut, seperti dalam sistem otomatis, alat ukur, atau perangkat pintar (smart devices).  

    1). Sensor  Thermistor (NTC)

    NTC (Negative Temperature Coefficient) adalah jenis termistor (thermal resistor) yang nilai resistansinya menurun saat suhu meningkat. Sensor ini digunakan untuk mengukur suhu secara tidak langsung dengan mendeteksi perubahan resistansi akibat perubahan suhu.

    NTC sering digunakan dalam sistem pengukuran suhu sederhana, proteksi termal, dan kompensasi suhu dalam rangkaian elektronik.

Prinsip kerja:

Prinsip kerja sensor NTC (Negative Temperature Coefficient) didasarkan pada sifat material semikonduktor yang digunakan di dalamnya, yaitu resistansi listriknya akan menurun seiring dengan meningkatnya suhu. Saat suhu di sekitar sensor rendah, jumlah elektron bebas dalam material semikonduktor sedikit, sehingga resistansi menjadi tinggi. Sebaliknya, ketika suhu meningkat, energi panas akan melepaskan lebih banyak elektron, sehingga meningkatkan konduktivitas dan menurunkan resistansi. Perubahan resistansi ini tidak linier, tetapi dapat diukur secara akurat dengan cara menghubungkan NTC ke rangkaian pembagi tegangan. Tegangan output dari pembagi tegangan tersebut akan berubah sesuai dengan suhu yang terdeteksi, dan dapat dibaca oleh sistem mikrokontroler melalui pin analog. Dengan demikian, meskipun sensor NTC tidak langsung menghasilkan nilai suhu, perubahan resistansinya bisa dikonversi menjadi tegangan yang merepresentasikan besaran suhu.

Kurva karakteristik:

    2) Sensor Cahaya (APDS-9002)

    Sensor cahaya adalah komponen elektronik yang digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya di lingkungan sekitarnya dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sensor ini umum digunakan pada sistem otomatisasi seperti lampu otomatis, pengatur kecerahan layar, robot, dan perangkat pintar lainnya. APDS-9002 adalah sensor cahaya ambient (ambient light sensor) berbasis fotodioda dan amplifier yang dirancang untuk meniru respons spektral mata manusia terhadap cahaya. Sensor ini mendeteksi intensitas cahaya di lingkungan dan mengubahnya menjadi sinyal analog yang berbanding lurus dengan tingkat pencahayaan (lux).

Prinsip kerja:

    Saat cahaya mengenai area aktif sensor (fotodioda internal), elektron dalam material semikonduktor sensor dilepaskan, menghasilkan arus kecil. Arus ini kemudian diperkuat oleh amplifier internal dan diubah menjadi tegangan analog. Tegangan output tersebut akan meningkat seiring dengan meningkatnya intensitas cahaya.

    Dengan membaca tegangan analog ini menggunakan mikrokontroler (seperti Arduino), kita bisa mengetahui apakah kondisi sekitar terang atau gelap, dan bisa digunakan dalam sistem seperti kontrol lampu otomatis, pengatur kecerahan layar, atau sistem siang-malam.

Karakteristik:

• Jenis Sensor: Sensor cahaya ambient analog output.
• Output: Tegangan analog yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya.
• Respons Spektral: Puncaknya pada sekitar 620 nm, memberikan respons yang mendekati kurva sensitivitas mata manusia (human luminosity curve). Ini membuatnya cocok untuk aplikasi yang memerlukan pengukuran cahaya yang dirasakan manusia.
• Linearitas Output: Memiliki linearitas output yang baik terhadap rentang iluminasi yang lebar.
• Variasi Sensitivitas Rendah: Sensitivitasnya relatif stabil terhadap berbagai sumber cahaya.
• Stabilitas Suhu: Kinerja terjamin dalam rentang suhu operasional yang lebar, biasanya dari -40°C hingga +85°C.
• Tegangan Suplai: Beroperasi pada rentang tegangan suplai yang lebar, umumnya antara 2.4V hingga 5.5V.
• Paket: Tersedia dalam paket ChipLED surface-mount yang sangat kecil (ukuran tipikal 2.0 mm x 1.25 mm dengan tinggi 0.80 mm), sehingga ideal untuk aplikasi dengan ruang terbatas.
• Bebas Timbal (Pb-free): Sesuai dengan standar bebas timbal.
• Waktu Respon: Waktu naik (rise time) tipikal sekitar 0.95 ms dan waktu turun (fall time) tipikal sekitar 0.8 ms.

    3) Sensor Jarak (GP2D120)

    GP2D120 adalah sensor jarak inframerah (infrared) buatan Sharp yang dilengkapi dengan pemrosesan sinyal terintegrasi dan menghasilkan output berupa tegangan analog. Sensor ini dirancang untuk mengukur jarak suatu objek di depannya. Biasanya digunakan dalam aplikasi robotika, otomasi, dan proyek interaktif lainnya untuk mendeteksi keberadaan objek dan mengukur jaraknya.

Prinsip kerja:

    Sensor GP2D120 bekerja dengan memancarkan cahaya inframerah dari dioda pemancar. Ketika cahaya ini mengenai objek di depannya, sebagian cahaya akan dipantulkan kembali ke sensor. Cahaya pantulan ini kemudian dideteksi oleh detektor PSD (Position Sensitive Detector). Intensitas dan posisi cahaya yang diterima oleh PSD diolah oleh sirkuit internal sensor untuk menghasilkan tegangan analog. Tegangan output ini memiliki karakteristik berbanding terbalik dengan jarak objek, di mana tegangan akan meningkat seiring dengan semakin dekatnya objek dalam rentang pengukuran efektif sensor.

Karakteristik:

• Rentang Pengukuran: Umumnya memiliki rentang pengukuran efektif antara 4 cm hingga 30 cm.
• Output: Berupa tegangan analog yang secara non-linear berbanding terbalik dengan jarak.
• Tegangan Kerja: Biasanya membutuhkan tegangan suplai sekitar 4.5V hingga 5.5V DC.
• Konsumsi Arus: Rata-rata konsumsi arus sekitar 33 mA.
• Waktu Respon: Cukup cepat dalam memberikan pembacaan jarak.
• Ukuran yang Kompak: Bentuknya kecil dan mudah diintegrasikan ke dalam berbagai proyek.
• Sensitivitas terhadap Permukaan Objek: Pembacaan jarak dapat sedikit dipengaruhi oleh warna dan tingkat reflektifitas permukaan objek. Objek dengan permukaan yang sangat gelap atau sangat mengkilap dapat memberikan hasil yang kurang akurat.
• Tidak Terpengaruh Cahaya Tampak: Sensor ini bekerja pada spektrum inframerah sehingga umumnya tidak terganggu oleh cahaya tampak dari lingkungan sekitar.

5. Percobaan[Kembali]

1. Rangkaian inverting adder amplifier

Prinsip Kerja :

Rangkaian ini bekerja dengan menjumlahkan beberapa sinyal input (V1, V2, V3) yang diberikan melalui resistor (R1, R2, R3) ke input inverting (-) op-amp. Setiap sinyal akan mengalami penguatan terbalik (inversi) sesuai rasio antara resistor umpan balik (RF) dan resistor inputnya masing-masing. Artinya, output adalah hasil penjumlahan tegangan input yang diperkuat dan dibalik polaritasnya. Rangkaian ini umum digunakan dalam sistem pengolahan sinyal analog untuk menggabungkan beberapa sumber tegangan menjadi satu sinyal output yang terintegrasi.

Video Simulasi :

2. Rangkaian menggunakan Sensor Jarak

Prinsip Kerja :

Sensor jarak akan aktif ketika terdeteksi adanya orang dalam jarak < 5 meter, dan akan mengeluarkan tegangan output sebesar 2,6 Volt lalu masuk ke kaki non inverting dari detektor. Besar tegangan referensi pada detektor diatur menggunakan potensiometer pada nilai 26%. Nilai dari tegangan input akan dibandingkan dengan tegangan referensi, ketika tegangan input besar dari tegangan referensi, maka nilai tegangan output akan sama dengan +Vsat. Lalu akan ada arus yang mengalir ke basis transistor lalu ke emitter lalu ke ground, karena besar tegangan pada transistor besar dari 0,6 Volt maka transistor akan aktif yang menyebabkan akan ada arus yang mengalir dari baterai lalu ke relay, kolektor emitter dan berakhir di ground. Arus pada relay akan mengaktifkan relay dan menarik switch dari kanan ke kiri yang akan mengaktifkan kunci ganda pada pintu dan jendela.

3. Rangkaian menggunakan Sensor Flex dan Touch

Prinsip Kerja :

Penggunaan sensor touch dan flex pada rangkaian sebagai input Inverting adder amplifier. Sensor touch akan aktif ketika terdeteksi adanya gerakan orang yang mencurigakan dan sensor flex akan aktif ketika terdeteksi adanya pembengkokkan pada benda misalnya jendela atau pintu. Ketika kedua sensor aktif, maka akan ada tegangan keluaran dari kedua sensor sebesar 5 Volt dan masuk ke kaki inverting dari amplifier. Besar tegangan output pada amplifier yaitu sebesar Vo = -Rf (V1/R1 + V2/R2) = -2 Volt. karena menggunakan transistor PNP maka akan ada arus yang mengalir dari basis transistor menuju ke output amplifier. Karena terbaca nilai tegangan pada transistor PNP kecil dari -0,6 Volt maka transistor akan aktif menyebabkan akan ada arus yang mengalir dari supply lalu ke relay, kolektor, emitter dan terakhir ke ground. Karena arus mengalir pada relay menyebabkan relay aktif dan menarik switch dari kanan ke kiri yang mengakibatkan alarm menyala.

4. Rangkaian menggunakan Sensor Sound

Prinsip Kerja :

Sensor sound aktif saat terdeteksi adanya suara dari alarm dan akan mengeluarkan tegangan output ke kaki non inverting dari amplifier sebesar 5 Volt. Untuk nilai tegangan keluaran dari Non Inverting amplifier yaitu sebesar Vo = (Rf/Rin + 1) Vin = +10 Volt. Lalu akan ada arus yang mengalir ke basis transistor lalu ke emitter dan berakhir di ground. Karena besar tegangan transistor besar dari 0,6 Volt maka transistor aktif menyebabkan akan ada arus yang mengalir relay lalu ke kolektor, emitter dan berakhir di ground. Karena arus mengalir di relay, maka relay akan aktif dan menarik switch dari kanan ke kiri sehingga menghidupkan lampu.  

Video Simulasi :

6. Download File[Kembali]

Download file Rangkaian Inverting Adder Amplifier [klik disini]

Download file Aplikasi Rangkaian Inverting Adder Amplifier [klik disini]

Download Datasheet Resistor [klik disini]
Download Datasheet Transistor [klik disini]
Download Datasheet Op Amp LM 741 [klik disini] 
Download Datasheet Power Supply [klik disini]
Download Datasheet Baterai [klik disini]
Download Datasheet Buzzer [klik disini]
Download Datasheet LED [klik disini]