Aplikasi kontrol Kecepatan motor menggunakan Optocoupler

 

Aplikasi kontrol Kecepatan motor menggunakan Optocoupler

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Landasan Teori

3. Alat dan Bahan

4. Gambar Rangkaian  

5. Prinsip kerja

6. Video Rangkaian

7. Link Download 

1. Tujuan [kembali]

• Untuk mengetahui sensor PIR dan Optocoupler beserta prinsip kerjanya
• Memahami aplikasi sensor PIR dan optocoupler
• Dapat merancang dan mensimulasikan rangkaian dengan menggunakan sensor PIR dan optocoupler

2. Landasan Teori [kembali]
A. Optocoupler

Dalam Dunia Elektronika, Optocoupler juga dikenal dengan sebutan Opto-isolator, Photocoupler atau Optical Isolator. Optocoupler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik. Pada dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi sebagai pendeteksi sumber cahaya.
Masing-masing bagian Optocoupler (Transmitter dan Receiver) tidak memiliki hubungan konduktif rangkaian secara langsung tetapi dibuat sedemikian rupa dalam satu kemasan komponen.

Simbol dan Bentuk Optocoupler

 

Gambar 1. Optocoupler

Jenis-jenis Optocoupler

Jenis-jenis Optocoupler yang sering ditemukan adalah Optocoupler yang terbuat dari bahan Semikonduktor dan terdiri dari kombinasi LED (Light Emitting Diode) dan Phototransistor. Dalam Kombinasi ini, LED berfungsi sebagai pengirim sinyal cahaya optik (Transmitter) sedangkan Phototransistor berfungsi sebagai penerima cahaya tersebut (Receiver). Jenis-jenis lain dari Optocoupler diantaranya adalah kombinasi LED-Photodiode, LED-LASCR dan juga Lamp-Photoresistor.

Prinsip Kerja Optocoupler

Pada prinsipnya, Optocoupler dengan kombinasi LED-Phototransistor adalah Optocoupler yang terdiri dari sebuah komponen LED (Light Emitting Diode) yang memancarkan cahaya infra merah (IR LED) dan sebuah komponen semikonduktor yang peka terhadap cahaya (Phototransistor) sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi cahaya infra merah yang dipancarkan oleh IR LED. Untuk lebih jelas mengenai Prinsip kerja Optocoupler, silakan lihat rangkaian internal komponen Optocoupler dibawah ini :

Gambar 2. Lambang Optocoupler

Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa Arus listrik yang mengalir melalui IR LED akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya Infra merahnya. Intensitas Cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir pada IR LED tersebut. Kelebihan Cahaya Infra Merah adalah pada ketahanannya yang lebih baik jika dibandingkan dengan Cahaya yang tampak. Cahaya Infra Merah tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.
Cahaya Infra Merah yang dipancarkan tersebut akan dideteksi oleh Phototransistor dan menyebabkan terjadinya hubungan atau Switch ON pada Phototransistor. Prinsip kerja Phototransistor hampir sama dengan Transistor Bipolar biasa, yang membedakan adalah Terminal Basis (Base) Phototransistor merupakan penerima yang peka terhadap cahaya.

Aplikasi Optocoupler

Optocoupler banyak diaplikasikan sebagai driver pada rangkaian pada Mikrokontroller, driver pada Motor DC, DC dan AC power control dan juga pada komunikasi rangkaian yang dikendalikan oleh PC (Komputer).

B. Sensor PIR

Gambar 3. Sensor PIR

Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah yang lain misal dinding, maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu, Lensa Fresnel, Penyaring Infra Merah, Sensor Pyroelektrik, Penguat Amplifier, Komparator.

Cara Kerja Sensor Passive Infra Red

Sensor PIR bekerja dengan cara menangkap pancaran infra merah, kemudian pancaran infra merah yang tertangkap akan masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, sinar infra merah mengandung energi panas membuat sensor pyroelektrik dapat menghasilkan arus listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian komperator akan membandingkan sinyal yang sudah diterima dengan tegangan referensi tertentu yang berupa keluaran sinyal 1-bit. Sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1. 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya perubahan pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. Sensor PIR hanya dapat mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Manusia memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer, panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR membuat sensor ini sangat efektif digunakan sebagai human detektor. Sensor PIR hanya akan mendeteksi jika object bergerak atau secara teknis saat terjadi adanya perubahan pancaran infra merah.

Jarak Pancar Sensor Passive Infra Red

Pada umumnya sensor PIR memiliki jangkauan pembacaan efektif hingga 5 meter, namun sensor PIR memiliki jangkauan jarak dan sudut pembacaan yang bervariasi, tergantung karakteristik sensor. 
 
 C. Transistor
 Transistor adalah rangkaian yang fungsinya seperti saklar. Manfaat atau penggunaan transistor sangat banyak sekali, di dalam kendaraan sendiri transistor salah satu contohnya digunakan pada rangkaian sistem pengapian semi elektronik

D. 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.

E. Power Suplay
Berfungsi sebagai sumber DC 

F. Led

LED dapat kita definisikan sebagai suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya.

LED (Ligth-Emitting Diode) memiliki fungsi utama dalam dunia elektronika sebagai indikator atau sinyal indikator atau lampu indikator.

G. Lampu
berfungsi sebagai output tegangan

H. Motor DC

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion).

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

3. Alat dan Bahan [kembali]

1. Optocoupler

   

   Gambar 4. Optocoupler pada proteus
   2. Sensor PIR

Gambar 5. Sensor PIR

          3.Transistor

 Gambar 6. Transistror 

          4. Power Supply

Gambar 7. Power Supply DC

          5. Relay

Gambar  8. Relay

          6. LED

Gambar 9. LED

          7. Lampu

Gambar  10. Lampu

         8. Motor DC

Gambar 11. Motor DC

        9. Resistor 

 Gambar 12. Resistor

4. Gambar Rangkaian [kembali]

 

Gambar 13. Rangkaian simulasi

 

 

5. Prinsip Kerja [kembali]

Rangkaian ini terdiri atas sensor PIR yang berperan sebagai input yang mendeteksi adanya pergerakan. Saat sensor PIR mendeteksi tidak adanya pergerakan maka PIRmemberikan logika 0, sehingga transistor Q4 pada kaki kolektor tidak mengalirkan arus ke kaki emitor sehingga relay tidak aktif, dan sumber V1 mengalirkan arus ke transistor Q3 di kaki basis sehingga arus mengalir dan menghidupkan LED hijau.

Ketika sensor PIR mendeteksi adanya pergerakan maka sensor PIR akan memberikan logika 1 ke transistor Q4 di kaki basis sehingga arus mengalir dari V4 dan mengaktifkan relay RL2, dari sini arus pada sumber V1 akan mengalir ke relay RL1 sehingga relay aktif dan ke optocoupler 4N35. Arus yang mengalir ke optocoupler pada diodanya akan terjadi forward bias sehingga mengaktifkan bagian di kaki basis yang ada di 4N35. Arus yang ada dikaki kolektor akan aktif dan mengalir ke kaki emitor kemudian menuju resistor dan sampai ke kaki basis transistor Q1, akibatnya arus mengalir dari sumber V2, sehingga menghidupkan lampu, motor dan LED merah. kemudian sampai ke ground.

 

 

6. Video Rangkaian [kembali]

 

 

7. Link Download [kembali]
1. File Rangkaian
    Download File
2. Video Simulasi
    Download File
3. Library sensor PIR
    Download File
4. Data sheet sensor PIR
    Download File
5. Data sheet optocoupler
    Download File
6. File HTML
    Download File