PEMANFAATAN SENSOR SUARA (TEPUK) SEBAGAI SAKLAR LAMPU SECARA
OTOMATISProyek
BENGKEL ELEKTRONIKA
Elkom A 2011Lila Listiyani O
(11050514053)
Fachrory Akbar Ghozali (11050514208)
Nia Hidayatur Rachma (11050514249)
Moh. Ridwan Hanafi
(11050514266)
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
2014KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas segala limpahan rahmat
serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah
rangkain laser yang berjudul PEMANFAATAN SENSOR TEPUK SEBAGAI
SAKLAR LAMPU OTOMATIS dapat terselesaikan.Makalah ini tidak dapat
diselesaikan dengan baik apabila tidak ada dukungan dan bimbingan
dari berbagai pihak, maka dari itu kami mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Bapak Nur Kholis, ST., MT selaku dosen pengampu Mata Kuliah
Bengkel Elektronika yang telah membagikan ilmu dan pengalamannya,
motivasi kuat dalam setiap pertemuan, serta telah dengan sabar
dalam membimbing2. Ayahanda dan Ibunda beserta Kakak-Adik kami,
yang senantiasa mencurahkan doa, restu dan limpahan kasih sayangnya
yang tak terhingga sampai kapanpun.
3. Dan untuk sahabat-sahabat di S1 Pend. Teknik Elektro 2011
yang telah membantu, terima kasih kalian telah menjadi bagian dari
penyemangat kami.
Kami menyadari bahwa makalah rangkaian ini masih jauh dari
kesempurnaan. Oleh karena itu, saran dan kritikan yang
berkonstruktif sangat diharapkan sebagai bahan pertimbangan untuk
penulisan selanjutnya.
Surabaya, 12 mei 2014Kelompok 2BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Perkembangan teknologi dewasa ini begitu pesat hampir di seluruh
aspek kehidupan, salah satunya di bidang teknologi elektronika.
Kemajuan teknologi elektronika dan aplikasinya telah memberi banyak
keuntungan bagi kehidupan manusia. Otomatis ini sudah menjadi
kebutuhan dalam kehidupan sehari-hari.
Dengan perkembangan peralatan menggunakan sistem otomatisasi
diharapkan mampu memberikan berbagai kemudahan khususnya di bidang
bisnis. Dalam usaha peningkatan mutu pelayanan para pelaku bisnis
di berbagai aspek memberikan media peralatan untuk memberikan
kemudahan bagi konsumennya, terutama diaplikasikan pada bidang
bisnis properti. Dengan adanya alat sensor tepuk sebagai saklar
lampu otomatis, diharapkan memberikan nilai lebih bagi para
konsumen.
Sesuai dengan namanya, alat ini berfungsi untuk menerangi dalam
ruang dengan sistem otomatis. Sehingga diharapkan alat ini dapat
mempermudah konsumen dalam menyalakan lampu tanpa harus menekan
tombol on atau off pada saklar. Saklar otomatis ini bersifat
higienis dan tidak merusak dinding pada rumah. Arti higienis disini
adalah saklar tidak menyebarkan kuman. Sebagai contoh saat tangan
kita kotor dan ingin menyalakan lampu, tentu saja pertama kali kita
akan memegang saklar itu dan menyalakan saklar lampu untuk
mengalirkan arus sehingga dapat mengeluarkan cahaya dan menerangi
ruangan tersebut.Pada saklar lampu yang konvensional tersebut,
kuman akan berada pada saklar lampu karena saat pertama kali yang
dilakukan setiap orang jika ingin menyalakan lampu adalah memegang
saklar lampu itu dan menyalakan tombol on dan tombol off untuk
mematikan lampu. Kuman yang menempel pada saklar kranakan makin
banyak jika saklar lampu jarang dibersihkan. Masalah tersebut dapat
diatasi dengan merancang suatu saklar lampu yang akan berkerja
secara otomatis jika ada tepukkan sekali untuk menyalakan lampu dan
sebaliknya tepukkan dua kali untuk mematikan lampu. Dan sensor
tepuk ini juga dapat merawat dinding rumah tanpa kita menempatkan
saklar pada suatu sudut dinding di dalam maupun di luar rumah
sehingga dapat menjaga dinding rumah.Saklar otomatis ini
menggunakan prinsip sensor tepuk pada tangan yang menerima suara
dari laser. Saat suara tepuk pada tangan terdengar sekali maka
lampu akan menyala dan sebaliknya apabila suara tepuk dua kali
dengan cepat tanpa ada jarak suara lama pada tepuk maka lampu akan
mati. Dengan alat ini diharapkan dapat mengurangi pemborosan
listrik dan tidak berkuman atau higienis.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang diatas maka dapat ditarik
rumusan masalah:
1. Bagaimana unjuk kerja dari sensor tepuk sebagai saklar lampu
otomatis?
2. Bagaimana rancang bangun sensor tepuk sebagai saklar lampu
otomatis?
C. Tujuan
Tujuan yang akan dicapai dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah
:
1. Merancang dan membuat suatu rangkaian elektronika agar saklar
dapat bekerja secara otomatis.
2. Membuat alat yang dapat membantu manusia dalam menyalakan
lampu dan mematikan lampu tanpa menyentuh.
3. Memberdayakan saklar konvensional dengan menambahkan alat
kontrol untuk mengendalikan saklar.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Teori Singkat1. SCR FIR3D Silicon Controlled Rectifier ( SCR
) adalah salah satu komponen yang mirip dengan transistor karena
memiliki tiga buah kaki. Tapi kaki pada SCR tidak sama dengan kaki
yang terdapat pada transistor. Kaki yang terdapat pada SCR terdiri
dari ; A = Anoda, G = Gate, K = Katoda. Jadi jelaslah bahwafungsi
SCRini beda dengan transistor.
SCR ini memiliki berbagai macam daya dan kekuatan, misalnya saja
SCR yang memiliki daya dan kekuatan sebesar 100 V / 2A. Ini
berartii SCR tersebut hanya bisa dipakai tidak lebih dari 2 Ampere
atau sama dengan tak lebih dari 200 Watt. Fungsi SCRadalah sebagai
pengatur daya dan juga sebagai saklar arus yang otomatis.
Dengan karakteristik yang serupa tabung thiratron, maka SCR atau
Tyristor (Therystor) masih termasuk keluarga semikonduktor. Kaki
gate (G) adalah sebagai pengendalinya. Sebetulnya SCR terbuat dari
bahan campuran P dan N. SCR berisi bahan-bahan yang terdiri dari
PNPN (Positif Negatif Positif Negatif) dan biasanya disebut sebagai
PNPN Trioda.
2. Resistor
Pengertian resistor adalah salah satu komponen elekronika yang
berfungsi sebagai penahan arus yang mengalir dalam suatu rangkaian
dan berupa terminal dua komponen elektronik yang menghasilkan
tegangan pada terminal yang sebanding dengan arus listrik yang
melewatinya sesuai dengan hukum Ohm (V = IR). Sebuah resistor tidak
memiliki kutub positif dan negatif, tapi memiliki karakteristik
utama yaitu resistensi, toleransi, tegangan kerja maksimum dan
power rating. Karakteristik lainnya meliputi koefisien temperatur,
kebisingan, dan induktansi. Ohm yang dilambangkan dengan simbol
(Omega) merupakan satuan resistansi dari sebuah resistor yang
bersifat resistif. Resistor banyak sekali kegunaanya dalam
rangkaian elektronika, misalnya :
Sebagai penghambat arus listrik
Sebagai pembagi tegangan
Sebagai pengaman arus berlebih
Sebagai pembagi arus
3. Transistor
Transistor adalah komponen elektronika yang memegang peranan
penting. Untuk mengenalnya dibutuhkan sejumlah pengetahuan dasar.
Transistor banyak dibutuhkan atau hampir semua rangkaian
elektronika membutuhkannya. Meskipun dalam rangkaian elektronika
itu ada IC, namun transistor tak bisa ditinggalkan. Misalnya pada
pesawat penerima radio transistor, pesawat pemancar, dan lain
sebagainya, semuanya butuh transistor.
Ada 2 jenis transistor yaitu transistor tipe P N P dan
transistor jenis N P N. Transistor NPN adalah transistor positif
dimana transistor dapat bekerja mengalirkan arus listrik apabila
basis dialiri tegangan arus positif. Sedangkan transistor PNP
adalah transistor negatif,dapat bekerja mengalirkan arus apabila
basis dialiri tegangan negatif.
Gambar 2.3. Simbol transistor.
Dalam dunia elektronika,fungsi transistorini adalah sebagai
berikut:
Sebagai sebuah penguat (amplifier).
Sirkuit pemutus dan penyambung (switching).
Stabilisasi tegangan (stabilisator).
Sebagai perata arus.
Menahan sebagian arus.
Menguatkan arus.
Membangkitkan frekuensi rendah maupun tinggi.
Modulasi sinyal dan berbagai fungsi lainnya.4. Dioda
Gambar 2.4. Simbol Dioda.
Diodaadalah komponen aktif semi konduktor yang terdiri dari
persambungan (junction) P-N. Sifat diodayaitu dapat menghantarkan
arus pada tegangan maju dan menghambat arus pada tegangan
balik.Diodaberasal dari pendekatan kata dua elektroda yaitu anoda
dan katoda.Dioda semi konduktorhanya melewatkan arus searah saja
(forward), sehingga banyak digunakan sebagai komponen penyearah
arus. Secara sederhana sebuah dioda bisa kita asumsikan sebuah
katup, dimana katup tersebut akan terbuka manakala air yang
mengalir dari belakang katup menuju kedepan, sedangkan katup akan
menutup oleh dorongan aliran air dari depan katup.
Dioda disimbolkan dengan gambar anak panah yang pada ujungnya
terdapat garis yang melintang. Simbol tersebut sebenarnya adalah
sebagai perwakilan dari cara kerja dioda itu sendiri. Pada pangkal
anak panah disebut juga sebagai anoda (kaki positif = P) dan pada
ujung anak panah disebut sebagai katoda (kaki negative = N).
Fungsi Dioda:
1. Sebagai penyearah, untuk dioda bridge
2. Sebagai penstabil tegangan (voltage regulator), untuk dioda
zener
3. Pengaman / sekering
4. Sebagai rangkaian clipper, yaitu untuk memangkas / membuang
level sinyal yang ada di atas atau di bawah level tegangan
tertentu.
5. Sebagai rangkaian clamper, yaitu untuk menambahkan komponen
DC kepada suatu sinyal AC
6. Sebagai pengganda tegangan.
7. Sebagai indikator, untuk LED (light emiting diode)
8. Sebagai sensor panas, contoh aplikasi pada rangkaian power
amplifier
9. Sebagai sensor cahaya, untuk dioda photo
10. Sebagai rangkaian VCO (voltage controlled oscilator), untuk
dioda varactor
6. Sensor Suara (MicCondenser)
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya merubah besaran
suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas
penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu
electric condenser microphone atau mic kondenser.ECM atau Electric
Condenser Microphone atau biasa juga disebut mic kondenser adalah
microphone yang terbuat dari lempeng konduktor tipis membentuk
sebuah kapasitor yang dapat berubah-ubah nilai kapasitasnya sesuai
dengan getaran suara yang diterima.7. IC Timer NE 555IC timer 555
atau sering disebut dengan IC 555 adalah salah satu IC yang sangat
populer. Populer disini karena banyak sekali kegunaan dari IC ini,
dan banyak orang tertarik menggunakannya dengan berbagai fungsi
yang ada didalamnya. Bagi penggemar elektronika pastinya sudah
banyak tau dan tidak asing lagi dengan IC yang satu ini. IC ini
pertama kali diperkenalkan olehsignetics corporationsebagai
SE555/NE555 dan disebutThe IC Time Machineyang merupakan mesin
timer pertama dan dikomersialkan. Sampai saat ini, sudah
berpuluh-puluh tahun, IC ini masih tetap populer walaupun sudah
banyak variasinya. Ada yang membuat versi CMOS nya, contohnyadari
Motorola MC1455 yang cukup populer juga karena sering digunakan.
Seperti yang kita ketahui bahwa rangkaian dengan transistor
berteknologi CMOS sangat sedikit dalam hal konsumsi daya, dengan
kata lain tidak boros energy, selain itu CMOS juga lebih cepat
dalam hal switching dari high ke low dan juga
sebaliknya(responsenya cepat, secara logika rangkaian tidak ada
time constant). Selain NE555, saat ini banyak dipasaran adalah dari
National yaitu LM555. Adapun 556 yang merupakan versi dual dari
555. Kalau pada 555 terdapat 8-pin dalam packagenya, 556 tampil
dengan 14-pin. Akan tetapi IC556 ini tidak mudah untuk didapatkan.
Toko komponen elektronik berskala kecil biasanya tidak menyimpan
stok IC yang satu ini.
Fungsi dariIC555 bisa bermacam-macam, karena dapat menghasilkan
sinyal pendetak/sinyal kotak. Tergantung kreativitas saja untuk
merangkainya, beberapa diantaranya adalah sebagai clock untuk jam
digital, hiasan menggunakan lampu LED, menyalakan 7-segment dengan
rangkaian astable, metronome dalam industry music, timer counter,
atau dengan lebih dalam mengutak-atik lagi dapat memberikan PWM
(pulse width modulation) yang mengatur frekuensi sinyal logika high
untuk mengaturduty cycleyang diinginkan.
B. Skema RangkaianDaftar Komponen:
Lampu Tepuk komponen
R1 = Resistor 27k
R2 = Resistor 6k8
R3 = Resistor 470k
R4 = 47k
R5 = 10k
R6, R7 = 15k
C1 = 203
C2 = 103
C3 = 104
C4 = 4.7 uF /16volt
C5 = 470 uF / 25volt
D1, D2, D3, D4, D5 = 1N4007
Diode zener 1N4733A 5volt
Tr1 = Fcs 9013IC1 = NE 555IC2 = CD 4017SCR atau FIR3D
Microphone : Mic Condensor kaki dua
Rangkaiannya :
Menggunakan Software Dip Trace v 2.3.10
Layout PCB pada software DipTrace :
C. Layout PCB Dari Sisi Bawah Dan Atas :
D. Hasil Rangkaian:
E. Analisis Rangkaian a. R1=27K, R2=6K8 fungsinya adalah sebagai
penurun tegangan yang masuk pada kaki kondensor sebesar 3 volt dan
emitor pada kaki transistor tidak kurang dari 0,7 volt agar
transistor dapat aktif,
b. sedangkan C1=203 dan R3 =470k berfungsi sebagai pembangit
frekuensi dengan bantuan transistor 1
c. R4=47K dan C4= 4.7uF/16v sebagai pembagi tegangan sekaligus
filter yang akan masuk pada IC1 = NE 555 yaitu sebesar 5volt
d. R5= 10K sebagai pembagi tegangan yang masuk pada transistor
agar tidak ada arus balik besar yang akan masuk pada IC
e. R6,R7=15k adalah rangkaian seri yang berfungsi sebagai
penurun tegangan
f. C2=103 berfungsi sebagai filter yang akan masuk pada pin
2.
g. C3=104 dan C4= 4.7uF berfungsi sebagai kopling sekaligus
untuk mencegah percikan api saat switch dinyalakan.
h. C5=470uF/25v berfungsi mencegah percikan api serta sebagai
penyimpan muatan agar tegangan yang masuk pada rangkaian
stabil.
i. D1,D2,D3,D4,D5 = 1N4007 berfungsi sebagai penyearah dan
sebagai regulator (penstabil tegangan)
j. D ZENER = 5V1 fungsi utamanya sebagai penstabil tegangan
,agar tegangan yg masuk ke IC tidak terlalu tinggi sehingga awet
dan tidak rusak karena kelebihan tegangan.
k. TR1=FCS 9013 sebagai penguat dari sensor suara yang
dihasilkan oleh kondensor.
l. IC1=NE 555 digunakan sebagai Time Delay Generator , IC ini
akan bekerja jika ada suara tepuk 1 kali, jika ada tepuk 2 kali
secara bersamaan, maka akan di terjemahkan dan disamakan dengan 1
tepuk saja serta untuk membentuk pulsa clock, yang berfungsi
sebagai timer untuk menghasilkan denyutan (pulse) sebagai penggerak
IC 4017.
m. IC2= CD 4017 sebagai pengendali output ke lampu.
n. SCR= FIR3D / 2P4M sebagai pengatur daya dan juga sebagai
saklar arus yang otomatis, Tyristor ini mampu bekerja pada tegangan
tinggi sampai 400volt (sesuai data sheet).
o. MIC = MIC KONDENSOR 2 KAKI berfungsi sebagai sensor suara
agar dapat menangkap suara tepuk dari luar.
Cara Kerja Rangkaian
Ketika ada suara tepuk maka kondensor akan menangkap getaran dan
mengubahnya menjadi sinyal listrik, sinyal listrik yang masih kecil
ini diperkuat oleh Transistor TR1 FCS 9013, hasilnya dimasukkan ke
capasitor c2 untuk di filter dan dimasukkan ke IC NE 555 untuk
mendapatkan delay sinyal 1 tepukan saja, jika sinyal sudah besar
kapasitor c4 akan terisi dan tegangannya akan tinggi, yang kemudian
masuk pada IC2 CD 4017 yang kalau mendapatkan tegangan akan selalu
mengubah status outputnya. Pada output IC CD 4017 dipasangkan
penguat Tyristor FIR3D tipe 2P4M sebagai switch untuk menghidupkan
lampu.
Hasil pengukuran Pengukuran dilakukan di output rangkaian
tepatnya pada kaki lampu. Pada saat pertama kali disambungkan
dengan tegangan 220v lampu langsung menyala, dikarenakan pada saat
offline Transistor FIR3D bernilai 1. Kemudian selanjutnya jika ada
tepukan 1 kali lampu akan mati dan kami ukur dengan multimeter
tidak ada tegangan yang mengalir, dan selanjutnya pada saat ada
tepukan sekali lagi pada output terdapat tegangan 220v.BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari hasil uji coba diketahui bahwa rangkaian switch dapat
membuat saklar bekerja secara otomatis. Mengalirkan arus sehingga
mengeluarkan cahaya saat dibutuhkan dan berhenti ketika tidak
dibutuhkan. Dengan demikian merupakan suatu penghematan energi
listrik. Namun manfaat yang paling utama dari alat ini yaitu
higienis dan menjaga dinding untuk tidak di lubangi sebagai tempat
saklar. Kita dapat menyalakan lampu tanpa harus memegang saklar
tombol on dan off. Pada saklar biasa, kuman dapat menumpuk pada
tombol saklar on-off. Namun pada saklar otomatis ini hal tersebut
tidak perlu dikhawatirkan lagi. Setelah cahaya yang dikeluarkan
untuk ruangan tersebut mencukupi dan tidak di butuhkan lagi seperti
ketika pagi hari kita tidak perlu menekan tombol off pada saklar
tetapi hanya dengan menepuk tangan secara dua kali dengan cepat
maka lampu akan mati dengan sendirinya begitu sebaliknya apabila
kita menepuk tangan sekali maka lampu akan menyala dengan
sendirinya karena pada rangkaian ini menggunakan sensor mic
condensor yang berguna untuk menangkap suara tepuk pada tangan dari
kita.B. Saran
Jika ada kekurangan dalam penulisan makalah ini, penulis
bersedia menerima kritik dan saran dari pembaca. Karena Sensor
tepuk sebagai saklar lampu otomatis ini merupakan sistem yang
sederhana tentunya sistem ini mempunyai beberapa keunggulan. Tapi
tidak menutup kemungkinan jika dikemudian hari ingin lebih
dikembangkan. Pengembangan pengembangan yang bisa dilakukan yaitu
diantaranya: 1. Menambahkan remote control sebagai input data saat
dilakukan setting manual agar bisa dikendalikan dengan jarak
jauh.
C. Daftar Pustaka Subo, btp. 2011. "Rangkaian lampu tepuk.
Antaranews. Diakses dari
http://subobtp.blogspot.com/2011/02/lampu-tepuk-menyalakan-atau-mematikan.html
pada 24 april 2014.
Foto papan PCB dari atas
Foto papan PCB sebelum di solder dengan timah
Foto sebelum di tepuk
Foto sesudah di tepuk