VOLTAGE FOLLOWER
1. Pendahuluan[kembali]
Voltage follower, juga dikenal sebagai unity gain amplifier, adalah jenis sirkuit elektronik yang memiliki karakteristik unik di mana tegangan outputnya sama dengan tegangan inputnya. Hal ini dicapai dengan menggunakan operational amplifier (op-amp) dengan gain tegangan yang sangat tinggi.
Salah satu kegunaan utama dari voltage follower adalah sebagai buffer antara sumber sinyal dengan beban, karena memiliki impedansi input yang tinggi dan impedansi output yang rendah. Dengan demikian, voltage follower mampu menghasilkan tegangan output yang stabil tanpa mempengaruhi sumber sinyal.
Selain itu, voltage follower juga digunakan dalam aplikasi di mana diperlukan isolasi tegangan antara dua bagian sirkuit, atau untuk mengubah impedansi sinyal. Meskipun sederhana dalam desainnya, voltage follower memiliki peran yang penting dalam menjaga integritas sinyal dalam sistem elektronik.
2. Tujuan[kembali]
- Dapat memahami peng-aplikasian Op-Amp, detektor, dan amplifier
- Dapat memahami rangkaian Op-Amp, detektor, dan amplifier
- Dapat mensimulasikan rangkaian Op-Amp, detektor, dan amplifier
- Membuat rangkaian kontrol kebun dengan menggunakan touch sensor, rain sensor, dan sound sensor.
3. Alat dan Bahan[kembali]
- Alat
- Instrumen
- Instrumen
1) DC Voltmeter
DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.
Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter
- Generators
1. Power Supply
Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian.
Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian.
Spesifikasi :
Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%
2 Baterai
Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya atau.
Spesifikasi dan Pinout Baterai
- 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
2 Baterai
Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya atau.Spesifikasi dan Pinout Baterai
- 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
- 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).
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
Spesifikasi
2) Dioda
Spesifikasi
Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.
3) Transistor
Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.
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
- 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
4) Op Amp - LM741
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.
Switch adalah suatu komponen jaringan komputer yang berfungsi untuk menghubungkan beberapa perangkat untuk meneruskan data ke perangkat yang dituju.
Pinout :
Spesifikasi:
2) Sensor Touch
Merupakan sensor yang 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.
Pin Out
Spesifikasi
Grafik Respon Sensor Touch
3) Sensor PIR
Sensor pir adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor pir ini bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar
Merupakan sensor yang 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.
Pin Out
Spesifikasi
Grafik Respon Sensor Touch
3) Sensor PIR
Sensor pir adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor pir ini bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar
4). Sensor Api
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. Spesifikasi:
- Spectrum range: 760nm ~ 1100nm
- Detection angle: 0 - 60 degree
- Power: 3.3V ~ 5.3V
- Operating temperature: -25℃ ~ 85℃
- Dimension: 27.3mm * 15.4mm
- Mounting holes size: 2.0mm
Grafik :
5.) Logicstate
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.
Pinout
- Komponen Output
1) LED Pinout
Tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:
- Infra merah : 1,6 V.
- Merah : 1,8 V – 2,1 V.
- Oranye : 2,2 V.
- Kuning : 2,4 V.
- Hijau : 2,6 V.
- Biru : 3,0 V – 3,5 V.
- Putih : 3,0 – 3,6 V.
- Ultraviolet : 3,5 V.
2) Relay
Spesifikasi
Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.
- Konfigurasi pin Relay dihubungkan ke 5V
- GND dihubungkan ke GND
- IN1/Data dihubungkan ke pin 2
Pinout
3) 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.
Spesifikasi
Pinout
Grafik Respons:
- Spectrum range: 760nm ~ 1100nm
- Detection angle: 0 - 60 degree
- Power: 3.3V ~ 5.3V
- Operating temperature: -25℃ ~ 85℃
- Dimension: 27.3mm * 15.4mm
- Mounting holes size: 2.0mm
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.
Pinout
- Komponen Output
1) LEDPinout
Tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:
- Infra merah : 1,6 V.
- Merah : 1,8 V – 2,1 V.
- Oranye : 2,2 V.
- Kuning : 2,4 V.
- Hijau : 2,6 V.
- Biru : 3,0 V – 3,5 V.
- Putih : 3,0 – 3,6 V.
- Ultraviolet : 3,5 V.
2) RelaySpesifikasiRelay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.
- Konfigurasi pin Relay dihubungkan ke 5V
- GND dihubungkan ke GND
- IN1/Data dihubungkan ke pin 2
Pinout
3) 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.
Spesifikasi
Pinout
Grafik Respons:
4) Buzzer
Buzzer Elektronika adalah sebuah komponen elektronika yang dapat menghasilkan getaran suara berupa gelombang bunyi. Buzzer elektronika akan menghasilkan getaran suara ketika diberikan sejumlah tegangan listrik dengan taraf tertentu sesuai dengan spesifikasi bentuk dan ukuran buzzer elektronika itu sendiri.
Buzzer Pin Configuration
Pin Number
Pin Name
Description
1
Positive
Identified by (+) symbol or longer terminal lead. Can be powered by 6V DC
2
Negative
Identified by short terminal lead. Typically connected to the ground of the circuit
Pin Number | Pin Name | Description |
1 | Positive | Identified by (+) symbol or longer terminal lead. Can be powered by 6V DC |
2 | Negative | Identified by short terminal lead. Typically connected to the ground of the circuit |
Buzzer Features and Specifications
- Rated Voltage: 6V DC
- Operating Voltage: 4-8V DC
- Rated current: <30mA
- Sound Type: Continuous Beep
- Resonant Frequency: ~2300 Hz
- Small and neat sealed package
- Breadboard and Perf board friendly
- Rated Voltage: 6V DC
- Operating Voltage: 4-8V DC
- Rated current: <30mA
- Sound Type: Continuous Beep
- Resonant Frequency: ~2300 Hz
- Small and neat sealed package
- Breadboard and Perf board friendly
5.) Ground
Sistem ground yang merupakan sebuah titik referensi tegangan yang memiliki nilai “nol”. Titik “nol” pada listrik AC & DC Untuk rangkaian DC, ground merupakan jalur kabel listrik yang berhubungan dengan kutub negatif (-) dari baterai/accu. Atau dengan kata lain ground ini digunakan untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.
5.) Ground
Sistem ground yang merupakan sebuah titik referensi tegangan yang memiliki nilai “nol”. Titik “nol” pada listrik AC & DC Untuk rangkaian DC, ground merupakan jalur kabel listrik yang berhubungan dengan kutub negatif (-) dari baterai/accu. Atau dengan kata lain ground ini digunakan untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.
4. Dasar Teori[kembali]
1) Resistor
2) Dioda
3) Transistor
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.
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.
- 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
Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.
Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.
Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.
4) Op Amp - LM741
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.
Karakteristik penguat ideal adalah:
- Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga, serta pada rentang frekuensi yang luas.
- 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.
- Impedansi output sangat kecil (Zo <<).
Konfigurasi PIN LM741:
Spesifikasi:
Respons karakteristik kurva I-O:
5) Sensor Touch
Merupakan sensor yang 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.
Pin Out
Spesifikasi
Grafik Respon Sensor Touch
6) Sensor PIR
Sensor pir adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor pir ini bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar
7). Sensor Api
- Spectrum range: 760nm ~ 1100nm
- Detection angle: 0 - 60 degree
- Power: 3.3V ~ 5.3V
- Operating temperature: -25℃ ~ 85℃
- Dimension: 27.3mm * 15.4mm
- Mounting holes size: 2.0mm
5. Percobaan[kembali]
a) Prosedur[kembali]
- Siapkan semua bahan dan alat
- Hubungkan semua bahan dan alat
- Atur tegangan dan hambatan
- Jalankan simulasi
- Jika terjadi kesalahan, periksa rangkaian kembali
b) Rangkaian Simulasi [kembali]
- Gambar Rangkaian
- Prinsip Kerja
Secara umum touch sensor berfungsi untuk membuka pintu brangkas. Pada saat test pin berlogika 1 maka pintu brangkas akan terbuka.
Secara rinci, pada saat touch sensor mengalirkan arus ke resistor 5k, kemudian mengalir ke rangkaian voltage follower, dimana pada rangkaian ini terjadi 1x, sehingga Vout=Vin. Kemudian arus mengalir ke resistor 10k,b kemudian dilanjutkan ke kaki base menuju kaki emitor menuju ground, dan terdeteksi bahwa Vbe lebih dari 0,7 V, yang berarti transistor on. Kemudian arus mengalir ke kumparan delay menuju ke kaki kolektor menuju emitor dan menuju ground. Karena transistor on, membuat relay berpindah dari kanan ke kiri sehingga terjadi rangakaian loop dari baterai menuju motor, sehingga motor hidup.
2. PIR Sensor
Secara umum PIR sensor berfungsi untuk mendeteksi gerakan yang mencurigakan. Pada saat test pin berlogika 1 maka lampu alarm dan alarm aktif.
Secara rinci, pada saat PIR sensor mengalirkan arus ke resistor 5k, kemudian mengalir ke rangkaian voltage follower, dimana pada rangkaian ini terjadi 1x, sehingga Vout=Vin. Kemudian arus mengalir ke resistor 10k,b kemudian dilanjutkan ke kaki base menuju kaki emitor menuju ground, dan terdeteksi bahwa Vbe lebih dari 0,7 V, yang berarti transistor on. Kemudian arus mengalir ke kumparan delay menuju ke kaki kolektor menuju emitor dan menuju ground. Karena transistor on, membuat relay berpindah dari kanan ke kiri sehingga terjadi rangakaian loop dari baterai menuju motor, sehingga motor hidup.
3. Flame Sensor
Secara umum flame sensor berfungsi untuk memancarkan air apabila terjadi kebakaran. Pada saat test pin berlogika 1 maka motor bergerak untuk memancarkan air.
Secara rinci, pada saat flame sensor mengalirkan arus ke resistor 5k, kemudian mengalir ke rangkaian voltage follower, dimana pada rangkaian ini terjadi 1x, sehingga Vout=Vin. Kemudian arus mengalir ke resistor 10k,b kemudian dilanjutkan ke kaki base menuju kaki emitor menuju ground, dan terdeteksi bahwa Vbe lebih dari 0,7 V, yang berarti transistor on. Kemudian arus mengalir ke kumparan delay menuju ke kaki kolektor menuju emitor dan menuju ground. Karena transistor on, membuat relay berpindah dari kanan ke kiri sehingga terjadi rangakaian loop dari baterai menuju motor, sehingga motor hidup.
c) Video Simulasi [kembali]
6. Download File[kembali]
- Rangkaian Simulasi klik disini
- Rangkaian Simulasi Aplikasi Voltage Follower klik disini
- Datasheet LM741 klik disini
- Datasheet PIR Sensor klik disini
- Datasheet Voltmeter klik disini
- Datasheet Amperemeter klik disini
- Datasheet Osiloskop klik disini
- Video Penjelasan klik disini
Komentar
Posting Komentar