TOILET OTOMATIS


 Rangkaian Aplikasi Toilet Otomatis

 Rangkaian Aplikasi Toilet Otomatis

1. Tujuan

-  Untuk memenuhi tugas elektronika

- Untuk membuat rangkaian aplikasi Toilet otomatis

- Untuk membuat lampu yang bisa hidup otomatis

2. alat dan bahan

alat

-Voltmeter


Volt meter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.

- Power Supply

Power Supply berfungsi sebagai sumber energi listrik untuk menyuplai tegangan atau arus listrik.


bahan

-ground
                                           


Grounding berfungsi untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.

- button

Button sebagai saklar




- Battery

Input voltage: AC 100~240V / DC 10~30V

Output voltage: DC 1~35V

Max. 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

- LED



Input voltage: AC 100~240V / DC 10~30V
Output voltage: DC 1~35V
Max. 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
- LED 


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 


- logicstate
untuk pengolahan input yang berupa bilangan biner

- Sensor  gp2d12

Fungsi : Untuk mendeteksi adanya benda atau orang ketika cahaya infrared terhalangi oleh benda atau orang



Spesifikasi :

•          Range:10 to 80cm

•          Update frequency / period:25Hz / 40ms

•          Direction of the measured distance:Very directional, due to the IR LED

•          Max admissible angle on flat surface:> 40°

•          Power supply voltage:4.5 to 5.5V

•          Noise on the analog output:< 200mV

•          Mean consumption:35mA

•          Peak consumption:about 200mA


- Sound Sensor



- Voltmeter DC

Fungsi : Untuk menunjukkan besar tegangan yang melaluinya

Spesifikasi : Volts


 

- Relay

Fungsi : Untuk melindungi komponen lainnya dari kelebihan tegangan, memperkecil terjadinya penurunan tegangan dan mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan bantuan dari sinyal tegangan rendah

Spesifikasi : RL1 4V

- Dioda

Fungsi : menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

- Operational Amplifier

sebagai penguat dan pengindra sinyal masukkan baik DC maupun AC juga sebagai penguat differensiasi impedansi masukkan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah



 -sensor jarak



• Analog output 

• Effective Range: 10 to 80 cm

 • LED pulse cycle duration: 32 ms 

• Typical response time: 39 ms 

• Typical start up delay: 44 ms 

• Average current consumption: 33 mA 

• Detection area diameter @ 80 cm: 6 cm

 -sensor kelembaban

Output analog, sensor kelembaban relatif. Akurasi kelembaban: ± 3% RH. Pasokan 2,7 Vdc sampai 5,5 Vdc. SMD. Tertutup, dengan / tanpa filter hidrofobik

- Motor DC

Motor DC berfungsi untuk mengubah arus listrik menjadi energi gerak.

-mq2

Fungsi : Untuk mendeteksi kebocoran gas

Spesifikasi : GAS1 MQ-2 GAS SENSOR






- Sensor Pir



Spesifikasi :

-touch sensor


Fungsi : Untuk mendeteksi adanya sentuhan 

Spesifikasi : TOUCH1 TOUCH SENSOR




-POT-HG

Fungsi : Sebagai pengatur dan pembagi tegangan

Spesifikasi : RV1 1k


-Logic State

Fungsi : Sebagai pengolahan input-input yang berupa bilangan biner

Spesifikasi : 1



3. Dasar Teori

 1. Sensor gp2d12

  A. Pengertian Sensor gp2d12


Sharp GP2D12 adalah sensor jarak analog yang menggunakan infrared untuk mendeteksi jarak antara 10 cm sampai 80 cm. GP2D12 mengeluarkan output voltase non-linear dalam hubungannya dengan jarak objek dari sensor dan menggunakan interface analog to digital converter (ADC).

Bentuk Fisik





b. Grafik respon gp2d12





 2. Sound Sensor 

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.







Konfigurasi Sound Sensor   :



hubungan sound sesnsor dengan resistansi



 
 Grafik Sound Sensor



3. Touch Sensor
Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor).





Konfigurasi PIN :
 

 Grafik Touch Sensor






4. InfraredSensor

      Konsep dasar dari sensor IR yang digunakan untuk mendeteksi suatu benda adalah dengan cara mentrasmisikan sinyal infrared (IR trasmiter) kemudian sinyal inframerah ini dipantulkan oleh permukaan suatu objek dan sinyal diterima oleh penerima infrared (IR recevier).




5. SENSOR GAS

Sensor Gas merupakan sebuah alat untuk membaca keberadaan bermacam jenis gas dalam suatu tempat, biasanya sensor ini di gunakan dalam sebuah sistem keselamatan. Jenis alat sensor ini di gunakan untuk membaca kebocoran gas dan menghubungkan kepada sebuah sistem pengaturan untuk menutup segala proses yang menyebabkan atau mengalami kebocoran gas tersebut. Sensor gas juga dapat membunyikan alarm agar di ketahui oleh pangawas yang berada di sekitar kebocoran gas tersebut terjadi agar para pekerja yang berada di area tersebut dapat segera mengadakan evakuasi sehingga mencegah sesuatu hal yang lebih buruk. Alat ini

sangat penting untuk menghindari kejadian-kejadian yang dapat mengancam nyawa pekerja maupun hewan atau tumbuhan yang berada di sekitar area tersebut, karena beberapa jenis gas bisa sangat membahayakan.





grafik sensor

6. HIH 5030
adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendifinisian yang suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara. Salah satu jenis sensor kelembaban adalah sensor kelembaban kapasitif.

grafik respon sensor


7. transistor bipolar

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.

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.


8. battery

Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya.


 


9. button

sebagai pemutus arus dengan buzzer agar tidak menjadi berisik


10. buzzer

Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.

11.diode




 dioda (diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. 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.

12. led

           Diode pancaran cahaya (light-emitting diode/ LED) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. LED digunakan sebagai indikator lampu bahwa rangkaian tersebut sudah bekerja.

13. opamp



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. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

14. logicstate

logistate adalah benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat.

15. 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.

16. POT

    adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.



17. relay

Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

Simbol Relay : 


Cara kerja relay adalah sebagai berikut :

  1. Saat Coil mendapatkan energi listrik (energized) akan menimbulkan gaya elektromanetik
  2. Gaya magnet yang ditimbulkan akan menarik plat/lengan kontak (armature) berpegas (bersifat berlawanan), sehingga menghubungkan 2 titik contact
18. resistor


Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm:

I=V/R

Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacammacam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).


4. Percobaan

 


    Prosedur Percobaan

        1.Untuk membuat rangkaian ini,siapkan alat dan bahan yang bersangkutan yang di ambil dari library proteus

        2.Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak

        3.Tepatkan posisi letaknya dengan gamba rangkaian

        4.Selanjutnya,hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh

        5.Lalu mencoba menjalankan rangkaian,jika tidak terjadi error maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja

    Prinsip kerja dan bentuk rangkaian

a.Sensor infrared diletakkn diatas pintu toilet


ketika sensor infrared mendeteksi suhu panas dan pergerakan orang yang melewati pintu toilet atau sensor berlogika 1 dan menerima power suply sebesar 5V,dari sensor akan dikeluarkan Vout sebesar 5V lalu akan diumpankan ke kaki non inverting amplifier dan diperbesar menjadi 10V yang terhitung dengan rumus vo = (1+Rf/Ri)x Vin.Setelah itu tegangan akan diumpankan ke Rf,Ri,dan Rllalulanjut ke rangkaian fixed bias,ditransistor akan terukur tegangan Vbe sebesar 0.90V yang mana telah memenuhi syarat minimun switch on yaitu 0.70V.

Setelah itu,dari Vcc dengan tegangan 10V akan diumpankan ke R2 lalu ke kaki base transistor lalu ke kaki emitor lanjut ke ground,dan juga tegangan Vcc sbesar 10V diumpankan ke R14 lalu ke relay lalu ke kaki kolektor lalu kaki emitor dan berakhir di ground.dengan adanya arus yang melewati  relay maka switch akan berpindah dari kanan ke kiri dan akan menghasilkan loop dengan baterai 12V,arus pada baterai akan mengalir ke buzer sehingga buzzer akan menghasilkan bunyi. 

b.Sound sensor diletakkan di dekat sensor infrared

Ketika bunyi yang dihasilkan buzzer  dideteksi oleh sound sensor atau sensor berlogika 1 dan menerima power suply sebesar 5V,dari sensor akan dikeluarkan Vout terukur sebesar 5V lalu diumpankan ke rangkaian buffer lalu akan mengeluarkan output terhitung sebesar 5V (Vo=Vi) lalu diumpankan ke R17 dan rangkaian fixed bias.Lalu akan terukur tegangan Vbe sebesar 0.85V yang artinya telah melebihi batas minium switch on yaitu 0.70V.

Setelah itu dari Vcc dengan tegangan sebesar 10V akan diumpankan ke R7 lalu ke kaki base lanjut ke kaki emitor dan berakhir di ground.Dari Vcc tegangan juga akan diumpankan ke R9 lanjut ke relay lalu ke kaki kolektor dan ke kaki emitor lalu berakhir di ground.Dengan adanya arus yang melewati relay maka switch akan  berpindah dari kanan ke kiri sehingga akan menghasilkan loopdengan arus dari baterai akan membuat indikator dinding toilet menjadi blur.

c.Touch sensor terletak dekat westafel

Pada kloset terdapat touch sensor yang apabila terdeteksi sentuhan atau disentuh oleh orang atau sensor berlogika 1 dan menerima power suplly sebesar 5V,dari sensor akan dikeluarkan Vout sebesar 5V lalu diumpankan ke rangkaian buffer yang akan mengeluarkan output sebesar 5V yang akan diumpankan ke R10 lalu ke rangkaian fixed bias,setelah itu akan terukur tegangan Vbe sebesar 0.81V yang mana telah melebihi batas minimum switch on yaitu 0.70V.

Setelah itu dari Vcc dengan tegangan 10V akan diumpankan ke R15 lalu ke kaki base lanjut ke kaki emitor dan berakhir di ground.Dari Vcc,tegangan juga akan diumpankan ke relay lau ke kaki kolektor lanjut ke kaki emitor dan berakhir di ground.Karena adanya arus yang mengalir pada relay maka switch akan berpindah dari kanan ke kiri yang mana akan menghasilkan loop dengan baterai 9V yang akan memberikan arus untuk mengaktifkan indikator sensor, maka otomatis akan mengeluarkan air atau membersihkan kloset tersebut.

d.Sensor jarak Pada wastafel 


 Letaknya berada di tdekat westafel yang berfungsi untuk mendeteksi ketika terdapat benda atau sesuatu mendekat. Ketika jarak <18cm maka arus dari sumber tegangan sebesar +5V akan masuk ke sensor GP2D120. Sehingga arus mengalir menuju ke kaki non inverting op-amp. Tegangan yang terbaca pada kaki non inverting op-amp sebesar +1,59V. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian detector non inverting dimana terdapat tegangan referensi(Vref) dan tegangan input(Vin) untuk menentukan Voutputnya. Rumus mencari Vref = Persentase potensiometer dikali sumber tegangan potensiometer sebesar +5V. Jika persentase pada  potensiometernya 40% makan Vref = 2V. Terdapat 2 kondisi., yang mana di saat Vin > Vref maka dari detector yang keluar adalah Vs += 12V. Sedangkan saat Vref>vin maka dari detector yang keluar adalah Vs = -12V.  Rumus Vout = AOL (V1-V2). Diketahui Aol untuk Op amp 741 sebesdar 200.000. Vout yang didapat terlalu besar sehingga berlaku Vout = Vs-2. Vs nya +12V-2 = +10V. Hampir mendekati +11V pada rangkaian. Lalu tegangan akan diumpankan ke R3 sebesar 10kohm menuju ke kaki basis transistor. Dapat dilihat, terukur VBE atau tegangan pada kaki basis transistor sebesar 0,85V, ini sudah memenuhi syarat sebuah transistor aktiv yaknik harus > 0,7 V.  Karena transistor telah aktiv maka tegangan dari sumber  Vcc sebesar +12V akan diumpankan menuju R6 lalu ke kaki base lanjut ke kaki emitor dan berakhir di ground.Dari Vcc tegangan 12V juga diumpankan ke Rb lalu ke relay lalu ke kolektor, emitor dan ground. Karena transistor aktiv makan relay juga aktiv dan switch akan berpindah dari kanan ke kiri. lalu arus mengalir menuju batrai sebesar 12V yang akan menggerakkan motor. Dengan geraknya motor tadi maka air akan otomatis keluar dari kran.

e.Sensor gas (mq2) pada dinding

apabila sensor mendeteksi gas metana atau sensor berlogika 1 dan menerima power suplly sebesar 5V,sensor akan mengeluarkan Vout sebesar 5V yang akan diumpankan ke rangkaian non inverting amplifier yang akan menghasilkan output terhitung sebesar 10V ((1+Rf/Ri)Vin).Tegangan tersebut lalu diumpankan ke Rf,Ri,dan R1 lalu ke rangkaian self bias.Lalu akan terukur tegangan Vbe sebesar 0,80V yang mana telah melebihi batas minimun transistor aktif atau switch on yaitu 0,7oV.

Setelah itu dari Vcc dengan tegangan sebesar 12V akan diumpankan ke relay lalu ke kaki kolektor lanjut ke kaki emitor lalu ke R22 dan berakhir di ground.Dengan adanya arus yang melewati relay maka switch akan berpindah dari kiri ke kanan sehingga menghasilkan loop dengan baterai 9V,arus dari baterai akan mengaktifkan motor yang akan mengakibatkan ventilasi akan terbuka secara otomatis agar gas keluar dari toilet.

f.sensor kelembaban terdapat pada dinding 

apabila sensor tersebut mendeteksi kelmbaban udara tinggi (on < 55 < off) tegangan sebesar +5V akan masuk ke sensor. Sehingga tegangan diumpankan ke kaki non inverting op-amp. Tegangan yang terbaca pada kaki non inverting op-amp sebesar +2.50V. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian detector non inverting dimana terdapat tegangan referensi(Vref) dan tegangan input(Vin) untuk menentukan Voutputnya. Rumus mencari Vref = Persentase potensiometer dikali sumber tegangan potensiometer sebesar +5V. Jika persentase pada  potensiometernya 40% makan Vref = 2V. Terdapat 2 kondisi., yang mana di saat Vin > Vref maka dari detector yang keluar adalah Vs += 12V. Sedangkan saat Vref>vin maka dari detector yang keluar adalah Vs = -12V.  Rumus Vout = AOL (V1-V2). Diketahui Aol untuk Op amp 741 sebesdar 200.000. Vout yang didapat terlalu besar sehingga berlaku Vout = Vs-2. Vs nya +12V-2 = +10V. Hampir mendekati +10,5V pada rangkaian. Lalu tegangan diumpankan ke R21 sebesar 10kohm menuju ke kaki basis transistor. Dapat dilihat, terukur VBE atau tegangan pada kaki basis transistor sebesar 0,72V, ini sudah memenuhi syarat sebuah transistor aktiv yaknik harus > 0,7 V.  Karena transistor telah aktiv maka tegangan dari sumber  Vcc sebesar +15V akan diumpankan menuju R623 lalu ke kaki base lanjut ke kaki emitor lalu ke R24 dan berakhir di ground.Dari Vcc tegangan 12V juga diumpankan ke relay lalu ke kolektor, emitor lanjut ke R24 dan berakhir di ground. Karena transistor aktiv makan relay juga aktiv dan switch akan berpindah dari kanan ke kiri. lalu arus mengalir menuju batrai sebesar 12V yang akan menggerakkan motor. Dengan geraknya motor tadi maka ventilasi akan otomatis terbuka agar kelembaban udara berkurang.

Sebelum Infrared sensor dan sound sensor hidup



Sesudah Infrared sensor dan sound sensor hidup



 Gambar Rangkaian 

 




5. video




6. Download File

video download disini

rangkaian download disini

datasheet sensor jarak download disini

datasheet  touch sensor download disini

datasheet sensor kelembaban download disini

datasheet sensor mq-2 download disini

datasheet  PIR sensor download disini

datasheet sound sensor download disini

datasheet relay download disini

datasheet  baterai download disini

datasheet  motor download disini

datasheet  led download disini

datasheet resistor download disini

datasheet  transistor npn download disini

datasheet  diode download disini

datasheet opamp download disini

library touch sensor download disini

library sensor  pir download disini

library sensor  mq2 download disini

library sensor  sound download disini






Komentar