differential amplifier

differential amplifier

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

   a) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

   b) Video Simulasi

6. Download File

 1. Pendahuluan[kembali] 

Differential amplifier merupakan rangkaian elektronik yang dirancang khusus untuk memperkuat selisih tegangan antara dua sinyal input, sambil menekan sinyal yang identik pada kedua input (common-mode signal). Rangkaian ini sering menggunakan konfigurasi pasangan transistor untuk mencapai penguatan diferensial yang tinggi. Differential amplifier sangat penting dalam perancangan op-amp dan banyak digunakan dalam sistem instrumentasi serta pengolahan sinyal karena kemampuannya dalam meningkatkan akurasi dan menolak noise.

 2. Tujuan [kembali] 

• Memahami prinsip kerja differential amplifier sebagai penguat yang memperkuat perbedaan antara dua sinyal input.

• Mempelajari pengaruh perubahan tegangan pada input inverting dan non-inverting terhadap tegangan output.

• Mengamati dan mengukur penguatan diferensial (differential gain) dari rangkaian differential amplifier.

• Memahami konsep Common Mode Rejection Ratio (CMRR) dan kemampuan rangkaian dalam menolak sinyal mode umum.

• Membandingkan hasil perhitungan teori dengan hasil pengukuran praktis pada rangkaian differential amplifier.

• Menganalisis pengaruh nilai resistor terhadap performa dan karakteristik rangkaian

 3. Alat dan Bahan [kembali] 

• Alat:

  a. DC Voltmeter

  

  Voltmeter

  

  Voltmeter pada Proteus

  
       DC Voltmeter adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara dua titik pada suatu beban listriuk atau rangkaian elektronika. Cara penggunaannya disambung paralel dengan komponen yang akan diuji tegangannya. 

  Berikut spesifikasi dan keterangan Probe DC voltmeter:
  

  

  b. Generator DC

  
  

  

  
  

       Generator DC atau generator arus searah (DC) adalah salah satu jenis mesin listrik, dan fungsi utama mesin generator DC adalah mengubah energi mekanik menjadi listrik DC (arus searah). Proses perubahan energi menggunakan prinsip gaya gerak listrik yang diinduksi secara energi. Diagram Generator DC ditampilkan di bawah.

  
  

  Bahan : 

  
  

  KOMPONEN OUTPUT

  
  

  1. Resistor 

  

  
  

       Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Pada rangkaian ini resistor juga berfungsi untuk mencari frekuensi pada IC.

  

  
  

  
  

  2. Op-Amp

  

  
  

  
  

       Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp).

  
  

  3. Dioda

  
  

  

  
  

     A. Spesifikasi :

  • Package Type: Available in DO-41 & SMD Packages
  • Diode Type: Silicon Rectifier General Usage Diode
  • Max Repetitive Reverse Voltage is: 1000 Volts
  • Average Fwd Current: 1000mA
  • Non-repetitive Max Fwd Current: 30A
  • Max Power Dissipation is: 3W
  • Max Storage & Operating temperature Should Be: -55 to +175 Centigrade

  
  

  

  
  

  4. Buzzer

  
  

  

  
  

  
  

  
  

  
  

  
  
  

  

  
  

  5. LED

  
  

  

  • A. Spesifikasi :
    

    * Superior weather resistance
    

    * 5mm Round Standard Directivity
    

    * UV Resistant Eproxy
    

    * Forward Current (IF): 30mA
    

    * Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V
    

    * Reverse Voltage: 5V
    

    * Operating Temperature: -30℃ to +85℃
    

    * Storage Temperature: -40℃ to +100℃
    

    * Luminous Intensity: 20mcd
    

    B. Konfigurasi Pin :  
    

    * Pin 1 : Positive terminal of LED
    * Pin 2 : Negative terminal of LED

  6. Motor DC

  
  

  

  

       B. Spesifikasi

  • Standard 130 Type DC motor
  • Operating Voltage: 4.5V to 9V
  • Recommended/Rated Voltage: 6V
  • Current at No load: 70mA (max)
  • No-load Speed: 9000 rpm
  • Loaded current: 250mA (approx)
  • Rated Load: 10g*cm
  • Motor Size: 27.5mm x 20mm x 15mm
  • Weight: 17 grams

  
  

  7. Logic state

  
  

  

  
  

       Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

  
  

  8. Ground

  
  

  

  
  

       Ground Berfungsi sebagai untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian

  
  

  9. Transistor BC547

  
  

  

  A. Konfigurasi Pin

  1. Collector

  2.  Base

  3. Emitter

  
  

  B. Spesifikasi :

  Transistor Type : NPN

  Voltage – Collector Emitter Breakdown (Max) : 45 V

  Current- Collector (Ic) (Max) : 100mA

  Power – Max : 625 mW

  DC Current Gain (hFE) (Min) @ Ic, Vce : 110 @ 2mA, 5V

  Vce Saturation (Max) @ Ib Ic : 300mV, @ 5mA, 100mA

  Frequency – Transition : 300MHz

  Current- Collector Cutoff (Max) : -

  Mounting Type : Through Hole

  Package / Case : TO-226-3, TO-92-3 (TO-226AA) Formed Leads

  Packaging : Tape & Box (TB

  Lead Free Status : Lead Free

  RoHs Status : RoHs Compliant

  
  

  10. Relay

  
  

  

  
  

  

  
  

  B. Spesifikasi :

  • Trigger Voltage (Voltage across coil) : 12V DC
  • Trigger Current (Nominal current) : 70mA
  • Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC
  • Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC
  • Compact 5-pin configuration with plastic moulding
  • Operating time: 10msec Release time: 5msec
  • Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)

  
  

  11. Fan DC

  
  

  

  Kipas DC (Direct Current) atau DC fan adalah jenis kipas yang digerakkan oleh motor listrik yang menggunakan arus searah (DC) sebagai sumber tenaga. Kipas DC umumnya digunakan dalam berbagai aplikasi yang memerlukan pendinginan, ventilasi, atau sirkulasi udara, baik dalam peralatan elektronik, industri, komputer, maupun rumah tangga.

  
  

  
  

  KOMPONEN INPUT 

  
  

  12. Sound Sensor

  
  

  

  
  

  Spesifikasi :
          •         Tegangan kerja: DC 3.3-5V
          •         Sensitivitas yang Dapat Disesuaikan
          •         Dimensi: 32 x 17 mm
          •         Indikasi keluaran sinyal
          •         Output sinyal saluran tunggal
          •         Dengan lubang baut penahan, pemasangan yang mudah
          •         Mengeluarkan level rendah dan sinyal menyala ketika ada suara
          •         Output berupa digital switching output (0 dan 1 high dan low)
  
  

  Konfigurasi :

  
  

  

  
  

                    Grafik :

  
  

  

  
  

  13. Gas Sensor

  
  

  

  Spesifikasi :

  1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC
  2. Catu daya rangkaian : 5VDC
  3. Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen
  4.  Keluaran : analog (perubahan tegangan)

  Konfigurasi Pin :

  1. Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.
  2. Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.
  3. Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.
  4. Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.

  
  

  14. PIR Sensor

  
  

  

  Spesifikasi : 

  1. Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *
  2. Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
  3. Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
  4. Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
  5. DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
  6. Output Digital : Output digital sensor
  7. Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
  8. BISS0001 : IC Sensor PIR
  9. Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

  15. Flame Sensor

  
  

  

  

  
  

       Prinsip Flame Detektor tersebut menggunakan metode optik yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi percikan api atau flame.

  
  

  16. Vibration Sensor

  
  

  

       Sensor module SW-420 adalah sensor untuk mendeteksi getaran, cara kerja sensor ini adalah dengan menggunakan 1 buah pelampung logam yang akan bergetar ditabung yang berisi 2 elektroda ketika modul sensor menerima getaran / shock. Terdapat 2 output yaitu digital output (0 dan 1) dan analog output (tegangan)

  
  

  Keterangan:

  • 5V – VCC Vibration
  • GND – GND Vibration, GND LED
  • D2 – Pin Data Vibration
  • D3 – Kaki resistor
  • Kaki resistor – Anoda LED

 

4. Dasar Teori [kembali] 

• • Differential Amplifier

    Rangkaian Differential Amplifier adalah seperti pada gambar di bawah.

    
    

    

    

    
    

    
    

    Substitusi

    
    

    

    
    maka

    
    

    

    

    
    Non-Inverting Op Amp

    
    

    

    

    
    

    Inverting Amplifier

    
    

    Maka finalisasinya :

    

    

    
    

    1. Resistor

          Resistor adalah komponen dasar elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena bisa berfungsi sebagai pengatur atau untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan resistor, arus listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega).

    Simbol Resistor :

    

    
    

    
    

    
    

    Cara menghitung nilai resistor : 

    a. Membaca Kode Warna Resistor 

    b. Membaca Resistor SMD 

    c. Menggunakan Multimeter Analog/Digital 

    
    

    Rumus :

    

    
    

    
    

    1. Jika rangkaian seri, maka :

    

    
    

    
    

    
    

    2. Jika rangkaian paralel, maka :

    

    
    

    
    

    
    

    2. Op-Amp

    
    

         Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah 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.

    
    

    Op Amp Sebagai Penguat Inverting

    
    

         Penguat Inverting adalah suatu rangkaian penguat yang berfungsi menguatkaan sinyal akan tetapi sinyal yang dikuatkan akan berbanding terbalik 180 derajat dengan dinyal masukkannya. Bentuk sinyal input output rangkaian inverting dapat dilihat pada gambar 2. Pada dasarnya penguat inverting digunakan sebagai pengkondisi sinyal inputan sensor yang terlalu kecil sehingga dibutuhkan penguatan untuk diproses.

    
    

    

    
    

    

    
    

     

         Salah satu fungsi pamasangan resistor umpan balik (feedback) atau pada gambar R2 dan resistor input R1 adalah untuk mengatur faktor penguatan inverting amplifier (penguat membalik) tersebut. Dengan dipasangnya resistor feedback (Rf) dan resistor input (R1) maka faktor penguatan dari penguat membalik dapat diatur dari 1 sampai 100.000 kali.
    

    
    

    
    

    Op Amp Sebagai Penguat Non Inverting 

    
    

         Penguat Non Inverting adalah suatu rangkaian penguat yang berfungsi menguatkaan sinyal dan hasil sinyal yang dikuatkan tetap sefasa dengan sinyal inputannya, hasil dari sinyal input dan output rangkaian non inverting dapat dilihat pada Gambar 

    
    

    

    
    

    
    

    
    

         Pada dasarnya penguat non inverting digunakan sebagai pengkondisi sinyal inputan sensor yang terlalu kecil sehingga dibutuhkan penguatan untuk diproses. intinya penguat non inverting ke balikkan dari penguat inverting.

    
    

    Keterangan Gambar 

    Vin : Tegangan Masukan 

    Vout : Tegangan Keluaran 

    Rg : Resistansi ground 

    Rf : Resistansi feedback

    
    

    3. Dioda

    
    

    

    
    

    
    

    
    

    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. 

    
    

    Cara Kerja Dioda :

    Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

    
    

        A. Kondisi Tanpa Tegangan
    

    
    

    

    
    

                Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.
    

    
    

        B. Kondisi Tegangan Positif
    

    
    

    

    
    
    

    
    

               Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.
    

    
    

        C. Kondisi Tegangan Negatif
    

    
    

    

    
    
    

    
    

               Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.
    

    
    

    
    

    4. Transistor BC547

    
    

    

    
    

    
    

         Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini:

    
    

    

    
    

    
    

            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.

    
    

    Grafik gelombang Input Output

    
    

    

    
    

    5. LED

    
    

    

    
    

         Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya. Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.

    
    

    Cara Kerja

    
    

         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).

    
    

          LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya.

    
    

    6. 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. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A. 

    
    

    Cara Kerja:

    
    

    1. Apabila coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnetik yang dapat menarik armature untuk merubah switch contact point.
    2. Apabila coil tersebut sudah tidak dialiri arus listrik, maka Armature akan kembali lagi ke posisi Normally Close.
    3. Umumnya, coil yang digunakan oleh relay untuk mengubah switch contact point ke posisi NC hanya membutuhkan arus listrik yang kecil.

    

    
    

    7. Motor DC

    
    

    

    
    

    
    

         Motor DC 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.

    
    

    Cara Kerja Motor 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.Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.

    
    

    

    
    

    
    

    8. Logic State

    
    

    

         Gerbang logika atau logic State adalah suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Gerbang Logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner yaitu bilangan yang hanya memiliki 2 kode simbol yakni 0 dan 1 dengan menggunakan Teori Aljabar Boolean. 

    
    

         Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya. Input dan Output pada Gerbang Logika hanya memiliki 2 level. Kedua Level tersebut pada umumnya dapat dilambangkan dengan : 

    • HIGH (tinggi) dan LOW (rendah) 
    • TRUE (benar) dan FALSE (salah) 
    • ON (Hidup) dan OFF (Mati) 
    • 1 dan 0

    Tabel Kebenaran

    

    
    

    
    

    7 jenis gerbang logika :

     1. Gerbang AND : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 1.

     2. Gerbang OR : Apabila semua / salah satu input merupakan bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan menjadi 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 0. 

     3. Gerbang NOT : Fungsi Gerbang NOT adalah sebagai Inverter (pembalik). Nilai output akan berlawanan dengan inputnya. 

     4. Gerbang NAND : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 0, maka outputnya akan berlogika 1. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 1, maka output akan berlogika 0.

     5. Gerbang NOR : Apabila semua / salah satu input bilangan biner (berlogika) 1, maka outputnya akan berlogika 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner (berlogika) 0, maka output akan berlogika 1.

     6. Gerbang XOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 1. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 0.

     7. Gerbang XNOR : Apabila input berbeda (contoh : input A=1, input B=0) maka output akan berlogika 0. Sedangakan jika input adalah sama, maka output akan berlogika 1.

    
    

    9. Sensor Flame

    
    

    

    
    

         Sensor api atau Flame sensor merupakan salah satu alat pendeteksi kebakaran melalui adanya nyala api yang tiba-tiba muncul. Besarnya nyala api yang terdeteksi adalah nyala api dengan panjang gelombang 760 nm sampai dengan 1.100 nm. Transducer yang digunakan dalam mendeteksi nyala api adalah infrared. Sensor api ini biasa digunakan pada ruangan di perkantokan, apartemen, atau perhotelan. Namun, sering juga digunakan dalam pertandingan robot. Fungsi sensor ini adalah sebagai mata dari robot untuk mendeteksi nyala api. Diharapkan dengan meletakkan sensor api sebagai mata, robot dapat menemukan posisi lilin yang menyala. Sensor api ini memiliki manfaat yang cukup besar. Salah satu diantaranya adalah mampu meminimalisasi adanya false alarm atau alarm palsu sebagai sebuah tanda akan terjadinya kebakaran. Sensor ini dirancang khusus untuk menemukan penyerapan cahaya pada gelombang tertentu.

    
    

    Cara Kerja

         Secara umum, prinsip kerja sensor api cukup sederhana, yaitu memanfaatkan sistem kerja metode optik. Optik yang mengandung ultraviolet, infrared, atau pencitraan visual api, dapat mendeteksi adanya percikan api sebagai tanda awal kebakaran. Jika telah terjadi reaksi percikan api yang cukup sering, maka akan terlihat emisi karbondioksida dan radiasi dari infrared. Ultraviolet yang terkandung didalam sensor akan mendeteksi percikan api. 

    
    

    Grafik Respon

    

    

    
    

    
    

    10. Sensor PIR

    
    

    

    
    

         Sensor PIR memungkinkan kita untuk mendeteksi adanya gerakan, digunakan untuk mendeteksi apakah manusia/benda telah bergerak atau keluar dari jangkauan sensor. Sensor PIR kecil, murah, berdaya rendah, mudah digunakan dan tidak mudah rusak. Itu alasan mereka banyak digunakan dalam peralatan rumah dan gadget. Mereka sering disebut sebagai PIR, “Pasif Infrared”, “Piroelektrik”, atau “Motion IR” sensor.

    
    

    Cara Kerja

         PIR pada dasarnya terbuat dari sensor piroelektrik (seperti gambar di atas, seperti logam bulat dengan kristal segi empat di tengah), yang dapat mendeteksi tingkat radiasi inframerah. Sensor PIR memancarkan sejumlah radiasi tingkat rendah, dan panas. Sensor dalam pendeteksi gerak sebenarnya terbagi dalam dua bagian untuk mendeteksi gerakan (perubahan). Kedua bagian ini berkabel sehingga mereka dapat berhubungan satu sama lain. Jika salah satu mendeteksi radiasi Infrared dari yang lainnya, maka menghasilkan output yang bernilai High atau Low. Sensor piroelektrik dalah sekumpulan pendukung rangkaian, resistor dan kapasitor. Sebagian kecil penghobi sensor menggunakan BISS0001 (“Micro Power PIR Detector IC”), karena harga yang sangat murah. IC ini mengambil output dari sensor dan melakukan pengolahan (proses) kecil dan mengeluarkan (output) berupa pulsa output digital dari sensor analog. 

    
    

    Grafik Respon Sensor

    
    

    

    
    

    

    
    

    
    

    11. Sensor Sound

    
    

    

    
    

         Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.

    
    

    Cara Kerja

         Salah satu komponen yang termasuk dalam sensor ini adalah Microphone atau Mic. Mic adalah komponen eletronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik. Mic dapat diklarifikasikan menjadi beberapa jenis dasar antara lain; dinamis, piezoelektrik, dan elektrostatik. Mic dinamis adalah contoh alat yang memiliki sensor suara dengan peran yang besar dalam dunia industri musik. Sedangkan untuk Mic piezoelektrik digunakan secara luas untuk mic dengan meter rendah tingkat frekuensi suara. Untuk masalah pengukuran, mic elektrostatik adalah yang paling populer karena mereka dapat dirampingkan, memiliki ffrekuensi respon konsekuensi rata selama rentang frekuensi yang luas, dan menyediakan nyata stabilitas yang tinggi dibandingkan dengan mic jenis lain. Intensitas suara mic ini dirancang untuk menangkap intensitas suara bersama dengan unit arah aliran sebagai besaran vektor. Bila dilihat dari intensitas bunyi, mic dibagi menjadi dua jenis, yaitu arang dan capasitor.

    
    

    Grafik Respon Sensor

    
    

    

    
    

    12. Sensor Gas

    
    

    

    
    

         Sensor jenis ini adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mudah terbakar di udara serta asap dan output membaca sebagai tegangan analog. Sensor gas asap MQ-2 dapat langsung diatur sensitifitasnya dengan memutar trimpotnya. Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi kebocoran gas baik di rumah maupun di industri. Gas yang dapat dideteksi diantaranya : LPG, i-butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen, smoke. Sensor ini sangat cocok di gunakan untuk alat emergensi sebagai deteksi gas-gas, seperti deteksi kebocoran gas, deteksi asap untuk pencegahan kebakaran dan lain lain.

    
    

    Grafik Respon sensor

    

    
    

    13. Sensor Vibration

    
    

    

         Modul sensor getaran berbasis sensor getaran SW-420 digunakan untuk mendeteksi getaran. Ambang batas dapat disesuaikan menggunakan potensiometer terpasang. Selama tidak ada getaran, sensor memberikan Logika Rendah dan ketika getaran terdeteksi, sensor memberikan Logika Tinggi.

    Fitur & Spesifikasi Modul Sensor Getaran
    
        1. Tegangan Operasi: 3.3V ke 5V DC
        2. Operasi Saat Ini: 15mA
        3. Menggunakan sensor getaran tipe SW-420 yang biasanya tertutup
        4. LED menunjukkan output dan daya
        5. Desain berbasis LM393
        6. Mudah digunakan dengan Mikrokontroler atau bahkan dengan IC Digital/Analog normal
        7. Dengan lubang baut untuk pemasangan yang mudah
        8. Kecil, murah dan mudah didapat

    
    

    Grafik Respon Sensor :

    
    

    

    
    

    14. Generator DC

    
    

    

    
    

    
    

    Prinsip kerja Generator DC:

         Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara: a) Dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. b) Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC. Proses pembangkitan tegangan tegangan induksi tersebut dapat dilihat pada Gambar 7.7

    

    
    

         Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar, akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.

    
    

    

    
    

         Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif, yaitu :

     a) Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolakbalik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.

    b) Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).

    
    

    Cara melakukan start pada Generator : 

    1. Dengan penggerak Mula 

        Untuk sistem start dengan penggerak mula biasanya berupa mesin diesel untuk kapasitas daya yang kecil, turbin air atau turbin uap untuk kapasitas daya menengah dan turbin uap untuk kapasitas daya yang sangat besar. 

    2. Pengubah Frekuensi 

        Motor sinkron mendapat pengisian dari sebuah generator sinkron khusus. Pengisian dilakukan dengan arus tukar berfrekuensi variabel dari hampir nol hingga mencapai frekuensi nominal. Dengan demikian motor sinkron mengalami start mulai putaran hampir nol hingga mencapai putaran nominal. 

    3. Sebagai Generator Rotor Sangkar/Start Asinkron 

        Dalam hal ini rotor mesin dilengkapi suatu belitan yang bekerja sebagai sangkar asinkron. Dengan demikian selama start mesin bekerja sebagai motor tak serempak. Dengan start asinkron pada kumparan medan dapat dihasilkan gaya-gaya gerak listrik yang tinggi, disebabkan jumlah lilitan magnet yang biasanya besar. Gaya-gerak listrik yang tinggi ini bukan saja dapat merusak mesin, melainkan dapat juga menimbulkan bahaya bagi personil yang melayani mesin sinkron itu. Untuk menghindari bahaya ini kumparan magnet selama start dapat dibagi dalam beberapa belitan, yang masing-masing dihubungsingkatkan. Setelah mencapai putaran sinkron, hubungan ini dilepaskan. Dalam hal ini sistem start yang digunakan pada generator set GSC 05 adalah dengan penggerak mula.

    
    

    15. Buzzer

    
    

    Buzzer   adalah   sebuah   komponen   elektronika   yang   berfungsi   untuk   mengubah  getaran  listrik  menjadi  getaran  suara  getaran  listrik  menjadi  getaran  suara.  Pada  dasarnya  prinsip  kerja buzzer  hampir  sama  dengan  loudspeaker,  jadi  buzzer  juga  terdiri  dari  kumparan  yang  terpasang  pada  diafragma  dan  kemudian  kumparan  tersebut  dialiri  arus  sehingga  menjadi  elektromagnet,  kumparan  tadi  akan  tertarik  ke  dalam  atau  keluar,  tergantung  dari  arah  arus  dan  polaritas  magnetnya,  karena  kumparan  dipasang  pada  diafragma  maka  setiap  gerakan  kumparan  akan  menggerakkan  diafragma  secara  bolak-balik  sehingga  membuat udara  bergetar  yang  akan  menghasilkan  suara.  Buzzer  biasa  digunakan  sebagai  indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

    Cara Kerja Buzzer yaitu pada saat aliran listrik atau tegangan listrik yang mengalir ke rangkaian yang menggunakan piezoeletric tersebut. Piezo buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekwensi di kisaran 1 - 6 kHz hingga 100 kHz. Buzzer memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :

    

    
    

    16. Baterai

         Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable). Baterai simbol seperti gambar di bawah ini:

    
    

    

    
    

    17. Fan DC

    
    

    

         

         Kipas pendingin yang digerakkan oleh motor listrik ini sudah tidak memanfaatkan putaran dari poros engkol untuk memutarkan kipas pendingin. Motor listrik ini dapat bergerak atau berputar jika ada arus listrik yang mengalir ke motor listrik tersebut.

         Tipe motor listrik yang digunakan ini adalah motor listrik DC yaitu arus yang digunakan adalah jenis arus searah.

         Pada tipe kipas pendingin yang digerakkan oleh motor listrik ini menggunakan sensor temperatur air pendingin atau water temperature sensor (WTS). Sensor suhu air pendingin ini akan mendeteksi suhu air pada mesin, bila suhu air telah mencapai batas yang ditetapkan maka sensor ini akan mengirimkan data ke ECU sehingga ECU akan memberikan signal tegangan ke relay fan sehingga relay fan aktif dan arus listrik dapat mengalir ke motor listrik dan akhirnya motor listrik dapat bekerja bekerja. Hal tersebut berrarti bahwa kipas pendingin radiator akan bekerja jika temperatur air pendingin mesin telah mencapai batas yang ditentukan (antara 800 C sampai 900 C).

         Hal tersebut akan memberikan banyak keuntungan pada kipas pendingin tipe ini, yaitu temperatur kerja mesin dapat dicapai dengan cepat dan juga karena gerakkan putarannya diambil dari motor listrik maka mesin tidak akan terbebani untuk memutarkan kipas pendingin.

 5. Percobaan [kembali]

• Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
• Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
• Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
• Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 
• Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error berarti rangkaian bekerja

   a) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]

Rangkaian Differential Amplifier

Prinsip Kerja:

     Ketika kaki non inverting dan inverting pada op-amp dihubungkan dengan tegangan input, maka tegangan output dari op-amp adalah selisih dari tegangan output non inverting dan inverting. Yaitu dengan cara menghitung tegangan output dari tegangan input inverting yang dimana pada kaki non inverting dihubungkan dengan ground. Lalu menghitung kembali tegangan output dari tegangan input non inverting yang dimana pada kaki inverting dihubungkan dengan ground.

Rangkaian Aplikasi Differential Amplifier

Prinsip Kerja:

     Ketika pintu di dobrak secara paksa, maka akan menggetarkan pintu dan mengaktifkan sensor pintu, yang mengeluarkan tegangan sebesar 5 volt yang akan di kuatkan Op-Amp, dan arus melalui transistor NPN, yang membuat switch relay berpindah sehingga menghidupkan buzzer dan menghidupkan LED sebagai Indikator.

     Sensor suara akan menangkap bunyi buzzer, dan aktif sehingga membuat arus mengalir ke transistor NPN, dan menggerakkan relay. dan membuat tegangan aktif masuk ke Input sensor PIR, yang membuat sensor PIR hidup.

     Sensor PIR, jika tidak mendeteksi ada nya orang maka motor akan hidup dan menutup pintu, ketika mendeteksi ada nya orang maka relay berpindah dan menghidupkan pompa yang mengeluarkan gas beracun, sampai penyusup tidak bergerak.

     Ketika Ruangan sudah dipenuhi gas, maka akan mengaktifkan sensor gas yang membuat relay berpindah dan mengaktifkan relay sehingga kipas bergerak dan membuang gas beracun yang ada di dalam ruangan.

     Jika terjadi kebakaran di dalam ruangan, maka akan membuat sensor api hidup dan mengeluarkan teganggan yang mengaktifkan transistor NPN, dan menggerakkan relay sehingga membuat motor pompa hidup dan mensemprotkan air.

   b) Video Simulasi [kembali]

 6. Download File [kembali]

- Rangkaian 12.15 Klik Disini

- Rangkaian 12.16 Klik Disini

- Rangkaian 12.17 Klik Disini

• Download Datasheet

- Datasheet Resistor (disini)

- Datasheeet Voltmeter (disini)

- Datasheet Op Amp (disini)

- Datasheet transistor  (disini)