1. Halaman1
LAPORAN RESMI PROJECT AKHIR ELNIKA DASAR
KONTROL LEVEL BAK AIR PADA
INSTALASI PEMBUANGAN AIR LIMBAH (IPAL)
KELAS : A3-A4
Designer :
Imroati P27 838 011 021
Vivin Tri Wahyuni P27 838 011 040
Waktu pengerjaan project : 23 November 2011
304 – Elektronika Dasar
Asisten :
M. Badrul Munir
Konsul I Konsul II Konsul III Konsul IV
Tanggal 30 Novemver 7 Desember 14 Desember 21 Desember
Jam
Paraf
LABORATORIUM ELEKTRONIKA
JURUSAN TEKNIK ELEKTROMEDIK – POLTEKKES
SURABAYA
LABORATORIUM ELEKTRONIKA
2. Halaman2
JURUSAN TEKNIK ELEKTROMEDIK – POLTEKKES
SURABAYA
ABSTRAK
Pada project elektronika dasar ini kita membuat suatu Kontrol Level Bak Air pada Instalasi Pembuangan Air
Limbah. Sistem tersebut di dalamnya terdapat rangkaian yang mengontrol jalannya pompa air, indaktor ketinggian air,
dan sistem bahaya. Pada sistem ini kita akan mengetahui bagaimana fungsi dan cara kerja masing-masing rangkaian
sehingga menjadi satu kesatuan sistem. Dalam hal ini kita juga mempelajari mekanika yang nantinya akan dipergunakan
untuk menunjang sistem kerja Instalasi Pembuangan Air Limbah. Pada masing-masing rangkaian terdapat berbagi
komponen yang akan membuat rangkaian dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Komponen-komponen yang dibutuhkan
antara lain resistor,LDR, potensiometer, LED, dioda, trafo,kapasitor,transistor, relay, SCR, TRIAC, dan sebagainya.
Dalam sistem ini kita juga memerlukan power supply yang akan digunakan untuk memberikan daya kepada masing-
masing rangkaian . Rangkaian tersebut meliputi ;
rangkaian sensor cahaya digunakan untuk mengaktifkan dan mematikan sistem pada kondisi gelap dan terang.
rangkaian sensor air rangkaian yang digunakan untuk megatur pompa air agar menyala dan mati.
rangkaian sensor bahaya rangkaian yang digunakan untuk memberikan tanda apabila sensor telah mencapai level bahaya
rangkaian flip-flop digunakan untuk berkedipnya lampu AC 220 V,sedangkan rangkaian dimmer digunakan untuk
mengetahui level air dengan cara mengetahui terang redupnya lampu AC 220V.
Semua rangkaian diatas akan dijelaskan dalam laporan ini berikut cara kerjanya
Kata kunci : Power supply, water level control, dimmer, flip-flop.
3. Halaman3
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar belakang
Dalam mempelajari elektronika tidak lengkap rasanya jika tidak membuat suatu project atau
rangkaian yang berfungsi secara terstruktur. Pada akhir semester satu ini kita akan membuat project
yaitu Kontrol Level Bak Air pada Instalasi Pembuangan Air Limbah dengan sistem kerja sebagai
berikut :
Power Supply terdiri dari empat outputan yaitu plus 5 V, plus 12 V, minus 5 V dan minus 12 V.
On dan off nya power supply tergantung dari intensitas cahaya luar. Saat kondisi gelap (malam hari),
seluruh sistem Instalasi Pembuangan Air Limbah tidak bekerja. Saat kondisi terang (siang hari),
seluruh sistem Instalasi Pembuangan Air Limbah bekerja normal.
Cara kerja sistem Instalasi Pembuangan Air Limbah yaitu apabila air berada pada level low maka
pompa air bekerja. Dan apabila level air sudah masuk level high maka pompa air berhenti. Saat
terdapat kesalahan pada sistem sensor dimana pompa tetap bekerja maka level air sampai pada level
bahaya. Jika level air pada kondisi level bahaya, maka Lampu AC 220 Volt berkedip meskipun level
airnya sudah turun. Kedipan lampu akan berhenti jika tombol reset ditekan. Lampu 220 Volt juga
berfungsi sebagai pemantau bak air. Semakin penuh air yang ada pada bak dua, maka lampu akan
semakin terang. Sebaliknya jika level air pada bak dua menurun maka lampu meredup.
Dengan adanya project seperti itu diharapkan mahasiswa Teknik Elektromedik dapat lebih mahir
elektronika dengan adanya pengalaman dalam eksperimen. Untuk rangkaian-rangkaian yang ada di
dalamnya kita akan jelaskan pada bab selanjutnya.
2. Tujuan
Pada pengerjaan project ini bertujuan :
1. Mahasiswa dapat mengaplikasikan berbagai komponen yang dipelajari dalam satu semester pada
suatu rangkaian
2. Mahasiswa dapat membuat rangkaian Kontrol Level Bak Air Pada Instalasi Pembuangan Air
Limbah (IPAL)
3. Mahasiswa dapat menyelesaikan permasalahan apabila terjadi trouble pada rangkaian
4. Halaman4
BAB II
ISI
1. Dasar Teori
1.1 Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus listrik
yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor komposisi karbon terdiri dari sebuah unsur resistif
berbentuk tabung dengan kawat atau tutup logam pada kedua ujungnya. Badan resistor dilindungi
dengan cat atau plastik. Resistor tersedia dari dalam beberapa seri yang nilai-nilainya merupakan
kelipatan 10, dimana jumlah nilai yang diberikan setiap seri ditentukan oleh toleransinya. Pada
resistor terdapat hubungan berbanding lurus atau hubungan linear antara voltase dan arus.
Resistor memiliki resistifitas yang juga disebut sebagai tahanan. Besar resistifitas
menunjukkan berapa kuat suatu komponen menahan arus. Apabila resistifitas besar, berarti daya
untuk menahan arus juga besar sehingga arus menjadi kecil. Resistor ada dua macam yaitu resistor
tetap dan resistor tidak tetap. Resistor tetap (Fixed Resistor) adalah resistor yang sudah di tetapkan
nilai resistansinya dari pabrik pembuatnya. Sedangkan resistor tidak tetap (Variable resistor) adalah
resistor yang nilai resistansinya dapat diubah - ubah sesuai kebutuhan. Ex : NTC, LDR,
Potensiometer, Trimpot, dll.
Gambar dan simbol Resistor
1.2 LDR (Light Dependent Resistor)
Light Dependent Resistor (LDR) atau disebut juga fotokonduktor merupakan jenis resistor
yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. LDR berfungsi untuk mengubah intensitas
cahaya menjadi tahanan listrik (resistansi) pada rangkaian elektronika. Resistansi yang dihasilkan
LDR berubah sesuai perubahan intensitas cahaya yang masuk.
Semakin terang atau semakin banyak intensitas cahaya yang masuk, resistansi keluaran LDR
semakin kecil. Semakin gelap atau semakin sedikit intensitas cahaya yang masuk, resistansi keluaran
LDR semakin besar. LDR bisa dimanfaatkan sebagai sensor jarak, pendeteksi halangan maupun
sensor warna.
Gambar dan simbol LDR
1.3 Variable resistor
Variabel Resistor adalah sebuah resistor yang nilainya dapat berubah – ubah dengan
menggeser atau memutar toggle, sehingga nilai resistor dapat kita atur sesuai kebutuhan pada suatu
rangkaian. Contohnya potensiometer dan multiturn.
5. Halaman5
Potensiometer
Potensiometer adalah tahanan tidak tetap atau variable yang nilai tahanannya dapat diatur
sesuai dengan kebutuhan. Bentuk fisiknya besar dan dibuat dari bahan kawat atau karbon (arang).
Potensiometer merupakan komponen resistor tiga terminal, apabila ketiga terminal digunakan
potensiometer berfungsi sebagai rangkaian pembagi tegangan. Namun jika hanya dua terminal
(terminal bagian tengah dan salah satu terminal bagian tepi) yang digunakan, potensiometer
berfungsi sebagai variable resistor atau rheostat. Potensiometer merupakan sesnsor atau tranduser
mekanik. Contoh penggunaan potensiometer yaitu dalm pengaturan volume radio. Di pasaran kita
sering menjumpai jenis potensiometer, baik yang dilengkapi dengan sakelar maupun yang tidak
menggunakan sakelar. Untuk jenis yang menggunakan sakelar pada umumnya dipergunakan
sebagai pengatur volume pada pesawat pemancar radio yang fungsinya selain sebagai pengatur
volume juga berfungsi sebagai sakelar untuk menghidupkan atau mematikan arus listrik yang
dipakai dalam pesawat radio tersebut.
Gambar dan simbol potensiometer
Multiturn
Resistor jenis multiturn merupakan komponrn resistor tiga terminal yang tidak memiliki batas
putaran pada kedua arahnya. Jika ketiga terminal digunakan, multiturn berfungsi sebagai rangkaian
pembagi tegangan. Namun jika hanya dua terminal (terminal bagian tengah dan salah satu terminal
bagian tepi) yang digunakan, multiturn berfungsi sebagai resistor. Nilai resistansi multiturn dapat
diubah-ubah menggunakan obeng. Perputaran nilai resistansinya lebih halus dibandingkan
perputaran pada potensiometer.
Gambar dan simbol mutiturn
1.4 LED
LED (Light Emitting Dioda) adalah dioda yang dibuat dari bahan Ga (galium), As dan
Fosfor yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED mempunyai dua kaki, kaki panjang
merupakan kaki anoda dan yang pendek adalah kaki katoda. LED merupakan produk temuan
setelah dioda,struktunya juga sama dengan dioda. LED digunakan untuk mengubah energi listrik
menjadi energy cahaya jika dikenai tegangan maju. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna
cahaya yang berbeda pula, pada saat ini warna-warna cahaya LED yang sering di jumpai adalah
warna merah, kuning, dan hijau. Ada tiga kategori umum penggunaan LED, yaitu sebagai lampu
indikator, transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu, sebagai penggandeng
rangkaian elektronik yang terisolir secara total.
Gambar dan simbol LED
6. Halaman6
1.5 Trafo
Transformator atau transformer atau trafo adalah komponen elektromagnet yang dapat
mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Transformator bekerja berdasarkan prinsip
induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan
fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini
menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan
primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.
Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder
transformator ada dua jenis yaitu:
1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah
menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak
daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).
Gambar dan simbol trafo step up
2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi
menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak
daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).
Gambar dan simbol trafo step down
1.6 Dioda
Dalam elektronika, dioda adalah salah satu jenis komponen aktif yang berfungsi sebagai
komponen penyearah. Dioda terbuat dari semikonduktor jenis silikon dan germanium. Dioda
disusun menggunakan semikonduktor jenis p sebagai kutub positif (+) dan semikonduktor jenis n
sebagai kutub negatif (-). Karena dioda termasuk komponen aktif, arus listrik yang mengalir dari
sambungan p ke sambungan n akan dilewatkan jika tegangan listrik yang dilewatkan pada dioda
berbahan silikon minimal 0,7 volt dan pada dioda berbahan germanium minimal 0,3 volt. Dioda
juga berfungsi sebagai sakelar dalam rentang tegangan rendah. Sebagai contoh pada dioda jenis
silikon, jika tegangan kurang dari 0,7 volt tegangan tidak dilewatkan dan jika tegangan lebih besar
dari 0,7 volt tegangan dilewatkan. Kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik satu arah yang
dimilikinya. Dioda dibagi dalam beberapa jenis yaitu dioda penyearah, dioda zener, dan dioda foto.
Pada dioda penyearah, jika arus listrik yang lewat searah dengan arah dioda yaitu dari
potensial tinggi ke potensial rendah, dan tegangan bernilai lebih besar dari tegangan minimum
dioda, arus akan dilewarkan. Namun jika dioda dipasang berkebalikan dengan arah arus listrik,
dioda berfungsi untuk menghambat arus listrik yang lewat. Kapasitas dioada memiliki batas,
sehingga jika tegangan disambungan n jauh lebih besar dari pada tengan di sambungan p, puluhan
atau ratusan volt, kemungkinan dioda akan breakdown karena tidak mampu menahan aliran arus
listrik. Dioda penyearah antara lain digunakan untuk menyearahkan arus listrik bolak-balik pada
transformator dan mencegah arus berbalik arah dalam rangkaian elektronika.
Gambar dan simbol dioda penyearah
7. Halaman7
1.7 Dioda bridge
Dioda bridge adalah pengaturan dari empat atau lebih dioda dalam sebuah jembatan
konfigurasi. Dioda bridge digunakan sebagai penyearah tegangan pada power supply. Dioda bridge
adalah dioda silicon yang dirangkai menjadi suatu bridge dan dikemas menjadi satu kesatuan
komponen. Di pasaran terjual berbagai macam kapasitasnya. Ukuran dioda bridge yang utama
adalah voltage dan ampere maksimumnya. Dioda bridge digunakan untuk menyearahkan arus satu
gelombang penuh
Gambar dan simbol dioda bridge
1.8 IC Regulator
Integrated circuit atau IC adalah komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor dan
lain-lain. IC adalah komponen yang dipakai sebagai otak peralatan elektronika. IC regulator
rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek dari naik atau
turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. IC
regulator digunakan untuk meregulasi tegangan, tegangan yang keluar setelah melalui IC regulator
akan sesuai dengan jenis IC.
Misalkan IC 7805 maka tegangan yang keluar sebesar +5V. IC 7805 mempunyai arti 78
adalah menstabilkan tegangan positif. Sedangkan 05 adalah besarnya tegangan yang keluar sebesar
+5V. Sedangkan untuk IC 7905 mempunyai arti 79 adalah menstabilkan tegangan negatif dan 05
adalah besarnya tegangan yang keluar sebesar -5V.
Untuk mengetahui kaki pada IC regulator kita dapat melihat posisi IC, apabila pada IC tertera
kode IC maka terhitung dari kiri ke kanan adalah kaki satu,dua dan tiga. Pada IC 78xx kaki satu
adalah kaki input, kaki dua adalah kaki ground dan kaki tiga adalah kaki output. Sedangkan untuk
IC79xx kaki satu adalah kaki ground, kaki dua adalah kaki input, kaki tiga adalah kaki output.
Gambar dan simbol IC regulator
1.9 Kapasitor
Kapasitor disebut juga kondensator adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan
muatan listrik dalam waktu tertentu tanpa disertai reaksi kimia. Besaran yang diukur pada sebuah
kapasitor adalah kapasitansi yang dinotasikan dengan C. Satuan kapasitansi adalah farad (F).
Dalam bidang elektronika, satuan farad adalah satuan yang sangat besar dan jarang dipergunakan.
Dalam praktek biasanya dipergunakan satuan farad dalam bentuk pecahan seperti
1 Faraf (F) = 1.000.000 µF(Micro Farad)
1 Micro Farad (µF) = 1.000 nF (Nano Farad)
1 Nano Farad (nF) = 1.000 pF (Piko Farad)
Kapasitor dibagi dalam jenis kapasitor polar dan kapasitor non-polar. Kapasitor non-polar
dapat dipasang bolak-balik pada rangkaian elektronika, tanpa memperhatikan kutub positif dan
negatifnya. Pada kapasitor polar, kutub negatif (-) digambarkan sebagai garis putih. Pemasangan
kutub positif (+) dan kutub negatif (-) kapasitor yang salah pada rangkaian elektronika dapat
menyebabkan rangkaian rusak atau meledak. Fungsi dan tujuan pemasangan kapasitor :
Memisahkan arus bolak-balik (AC) dengan arus searah (DC)
Sebagai filter sebagai rangkaian catu daya
- +
D4
DB
2
1
3
4
U1
LM7805/TO
1
3
2
VIN
GND
VOUT
U2
LM7905C/TO220
2 3
1
IN OUT
GND
8. Halaman8
Sebagai pembangkit frekuensi pada rangkaian pemancar
Menghilangkan bouncing atau loncatan api pada sakelar
Menghemat daya listrik pada lampu TL
Gambar dan simbol kapasitor
1.10Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus
dan penyambung (switching), dan stabilisasi tegangan. Transistor dapat berfungsi semacam kran
listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan
pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Transistor merupakan komponen elektronika pertama yang mengantarkan dunia elektronika
klasik menuju elektronika modern. Transistor memiliki 3 buah kaki atau pin yaitu: Collector (C),
Emitter (E) dan Basis (B). Posisi kaki-kaki ini berbeda antara transistor satu dengan yang lain
walaupun ada juga yang sama. Pada pemasangannya tidak boleh tertukar karena bisa menyebabkan
panas pada transistor yang mengakibatkan kerusakan. Transistor memiliki beberapa jenis yaitu :
1. PNP (Positive Negative Positive)
Prinsip kerja dari transistor PNP adalah arus akan mengalir dari emitter menuju ke kolektor
jika pada pin basis dihubungkan ke sumber tegangan. Arus yang mengalir ke basis harus lebih kecil
daripada arus yang mengalir dari emitor ke kolektor, oleh sebab itu maka ada baiknya jika pada pin
basis dipasang sebuah resistor. Dengan kata lain, transistor PNP hidup ketika tegangan basis lebih
rendah daripada tegangan emitter. Tanda panah pada symbol diletakkan pada emitter dan menuju
ke dalam. Transistor PNP dapat bekerja apabila pada kaki basis dialiri tegangan kurang dari 0,7 V.
Gambar dan simbol transistor PNP
2. NPN (Negative Positive Negative)
Arus yang mengalir dari basis harus lebih kecil daripada arus yang mengalir dari kolektor ke
emitor, oleh sebab itu maka ada baiknya jika pada pin basis dipasang sebuah resistor. Dengan kata
lain, transistor NPN hidup ketika tegangan basis lebih tinggi daripada tegangan emitter. Tanda
panah dalam symbol diletakkan pada kaki emitter dan menunjuk ke luar. Transistor NPN dapat
bekerja apabila pada kaki basis dialiri tegangan lebih dari 0,7 V.
Gambbar dan simbol transistor NPN
Kapasitor Polar
Kapasitor Non Polar
9. Halaman9
1.11 Relay
Relay merupakan salah satu jenis switch (sakelar). Perbedaannya, relai dikendalikan secara
elektronik, sedangkan switch (saklelar) dikendalikan secara mekanik. Relay menggunakan prinsip
electromagnet koil (kumparan). Relay dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya. Relay
terdiri dari beberapa komponen-komponen penyusun, yaitu:
1. Koil (Kumparan) : komponen utama relay yang digunakan untuk menciptakan medan magnet
(elektromagnetik).
2. Input : bagian control relay. Relay membutuhkan tegangan masukan (VDC) untuk dapat
mengoprasikan kumparan.
3. Common : bagian keluaran relay yang tersambung dengan Normally Closed (NC) dalam
keadaan normal.
4. Normally Closed (NC) : bagian sakelar relay yang dalam keadaan normal (relay tidak diberi
tegangan) terhubung dengan common.
5. Normally Open (NO) : bagian sakelar relay yang dalam keadaan normal (relay tidak diberi
tegangan) tidak terhubung dengan common. Tetapi Normally Open akan terhubung dengan
common apabila relay diberi tegangan.
Cara kerja relay yaitu apabila pada coil diberi tegangan maka lilitan yang ada pada coil akan
terinduksi sehingga menyebabkan adanya tegangan pada coil. Maka jika ada tegangan kontak akan
terhubung dengan No. Apabila pada coil tidak ada tegangan yang masuk maka lilitan yang ada
pada coil tidak akan terinduksi sehingga tidak ada teegangan pada coil. Maka jika tidak ada
tegangan kontak akan terhubung dengan Nc.
Gambar dan simbol relay
1.12 SCR
Silicon Controlled Rectifier atau sering disebut dengan SCR. Komponen yang satu ini juga
mirip dengan transistor karena ia juga memiliki tiga buah kaki. Tapi kaki pada SCR berbeda
dengan transistor karena ia memiliki kode kaki tersendiri. Kaki yang terdapat pada SCR diberi
kode sebagai berikut :
A = anoda
K = katoda
G = gate
Struktur SCR terbentuk dari dua buah junction NPN dan PNP yang dirangkai sebgai berkut :
Fungsi dari SCR adalah sebagai saklar dan otomatis dan pengendali tegangan pada suatu
rangkaian elektronik.
SCR biasanya digunakan untuk mengontrol khususnya pada tegangan tinggi karena SCR
dapat dilewatkan tegangan dari 0 sampai 220 Volt, tergantung pada spesifik dan tipe dari SCR
tersebut. SCR memiliki berbagai macam daya dan kekuatan, misalnya berkekuatan 100V/2A. Hal
ini berarti bahwa SCR tersebut hanya bisa dipakai tak lebih dari 2 A atau sama dan tidak lebih dari
200 watt.
RELAY
3
5
4
1
2
10. Halaman10
SCR tidak akan menghantar atau on, meskipun diberikan tegangan maju sampai pada
tegangan breakovernya SCR tersebut dicapai. SCR akan menghantar jika pada terminal gate diberi
pemicu yang berupa arus dengan tegangan positif dan SCR akan tetap on bila arus yang mengalir
pada SCR lebih besar dari arus yang penahan. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan)
SCR adalah dengan mengurangi arus Triger dibawah arus penahan.
Apabila SCR disulut dengan tegangan AC maka harus disulut terus menerus karena tegangan
AC berosilasi yang mempunyai nilai negatif sehingga perlu disulut terus menerus. Tetapi apabila
disulut dengan tegangan DC maka sekali sulut SCR akan bekerja terus karena tegangan DC tidak
berosilasi atau grafik grafiknya berupa grafik lurus.
Gambar dan simbol SCR
1.13 TRIAC
TRIAC atau Triode for Alternating Current (Trioda untuk arus bolak-balik) merupakan dua
buah SCR yang dihubungkan secara paralel berkebalikan dengan terminal gate bersama. Berbeda
dengan SCR yang hanya melewatkan tegangan dengan polaritas positif saja, tetapi TRIAC dapat
dipicu dengan tegangan polaritas positif dan negatif, serta dapat dihidupkan dengan menggunakan
tegangan bolak-balik pada gate. TRIAC banyak digunakan pada rangkaian pengedali dan
pensaklaran.
TRIAC bekerja diibaratkan seperti kran air yang apabila kran semakin besar maka air yag
mengalir juga besar begitu sebaliknya. Seperti halnya dengan SCR apabila arus yang masuk ke gate
besar maka arus yang mengalir dari anoda ke katoda juga besar, apabila arus yang masuk kecil
maka yang mengalir dari anoda ke katoda juga kecil. TRIAC biasanya digunakan dalam rangkaian
dimmer lampu belajar.
Gambar dan simbol TRIAC
1.14Header dan Konektor
Header atau biasa dikenal dengan nama pinhead berguna sebagai soket tempat
menghubungkan kabel-kabel konektor. Sedangkan konektor digunakan untuk menghubungkan
kabel pada rangkaian elektronika dengan rangkaian elektronika lain.
Gambar dan simbol konektor
1.15Sakelar (Switch)
Sakelar adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan
jaringan listrik. Sakelar pada dasarnya merupakan alat penyambung atau pemutus aliran listrik.
Selain untuk jaringan listrik arus kuat, sakelar berbentuk kecil juga dipakai untuk alat komponen
alat elektronika arus lemah. Secara umum sakelar terdiri dari dua bilah logam yang menempel pada
SCR
TRIAC
JP1
HEADER 5
1
2
3
4
5
J9
CON5
1
2
3
4
5
11. Halaman11
suatu rangkaian, dan bisa terhubung atau terpisah sesuai keadaan sambung (on) atau putus (off)
dalam rangkaian itu. Material kotak sambungan umumnya dipilih agar tahan terhadap korosi. Pada
dasarnya tombol bisa diaplikasikan untuk sensor mekanik, karena bisa dijadikan sebagai pedoman
pada mikrokontroll untuk pengaturan alat dalam pengontrolan. Jenis dan bentuk sakelar
bermacam-macam sesuai dengan penggunaannya pada rangkaian elektronika.
Sakelar Toggle
Sakelar toggle merupakan sensor mekanik yang digunakan untuk menyalakan atau mematikan
alat elektronik, berukuran relatif kecil, dan digunakan pada arus listrik kecil. Untuk menyalakan alat
elektronik, kita harus menekan tombol on sakelar tersebut dan untuk mematikannya kita harus
menekan tombol off sakelar tersebut. Contoh penggunaan sakelar toggle yaitu pada lampu.
Gambar sakelar toggle
Sakelar Push Button
Sakelar push button digunakan untuk menyalakan atau mematikan alat elektronik sesaat
ketika tombol sakelar ditekan. Push button itu sendiri ada dua macam, yaitu push button on dan
push button off. Apabila sakelar push button on ditekan maka rangkaian akan terhubung dan
apabila dilepas maka rangkaian akan terputus. Sedangkan push button off ditekan maka rangkaian
terputus dan apabila dilepas akan terhubung kembali
Gambar sakelar push button
2. Penjelasan Rangkaian
2.1 Rangkaian Power Supply
Pada project ini digunakan dua power supply, yaitu power supply tambahan yang mempunyai
outputan +5,+12, dan ground yang digunakan untuk menyuplai tegangan pada semua rangkaian
kecuali pada rangkaian flip-flop dan rangkaian dimmer. Dan untuk power supply satunya
mempunyai outputan +12, -12, +5, -5, dan ground digunakan untuk menyuplai rangkaian flip-flop
dan dimmer, dengan skematik sebagai berikut:
Gambar skematik rangkaian power supply tambahan
R1
220
+ C4
2200uF
U2
LM7812C/TO3
1 3
2
IN OUT
GND
+ C2
220uF
J1
CON1
1
Q1
TIP3055
C6
104
D4
1N4007
U1
LM7805C/TO3
1 3
2
IN OUT
GND
J2
CON1
1
D1
LED
J3
CON1
1
Q2
TIP3055
C3
104
+ C5
220uF
D3
1N4007
- +
D2
DIODE BRIDGE
2
1
3
4
+ C1
2200uF
JP1
HEADER 3
1
2
3
12. Halaman12
Gambar skematik rangkaian power supply 4 outputan
Tabel Uji power supply 4 outputan
No Load Load 3V Load 7,5V
+5V -5V +12V -12V +5V -5V +12V -12V +5V -5V +12V -12V
+4,94V -5,29V +11,79V -12,22V +2,30V -2,31V +2,54V -2,53V +4,30V -4,49V +5,40 -5,49V
2.2 Rangkaian Sensor Cahaya
Rangkaian ini digunakan untuk on-off power supply empat outputan, apabila keadaan terang
(siang hari) maka power supply empat outputan akan on begitu sebaliknya apabila keadaan gelap
(malam hari) maka power supply akan off. Disini pembagian tegangan menggunakan multiturn
agar kita dapat mengatur sensitivitas dari LDR dengan mudah sehingga terjadi pembagian
tegangan yang akan masuk basis transistor. Pada rangkaian ini menggunakan double transistor
untuk memperkuat arus.
Gambar skematik rangkaian sensor cahaya
Q1
TIP3055
+ C8
220uF
+ C11
220uF
C6
104
+ C1
2200uF
J3
CON1
1
U3
LM7812C/TO220
1 3
2
IN OUT
GND
C12
104
J5
CON1
1
+ C10
2200uF
LED INDIKATOR1
LED
J1
CON1
1
LED INDIKATOR2
LED
+ C7
2200uF
Q4
TIP2955
Q3
TIP3055
U1
LM7805C/TO220
1 3
2
IN OUT
GND
D3
1N4007
12
D6
1N4007
12
R2
1k5
R1
1k5
C9
104
U4
LM7912C/TO220
2 3
1
IN OUT
GND
- +
D1
DB
2
1
3
4
J4
CON1
1
JP1
HEADER 5
1
2
3
4
5
Q2
TIP2955
+ C2
220uF C3
104
U2
LM7905C/TO220
2 3
1
IN OUT
GND
J2
CON1
1
D2
1N4007
1 2
D5
1N4007
1 2
+ C4
2200uF
- +
D4
DB
2
1
3
4
+ C5
220uF
J1
+5V 1
R3
1K
J4
GND 1
R1
LDR
Q2
NPN
Q1
NPN
J3
+12V 1
J2
AC 220
1
2
MULTITURN
100K
13
2
LS1
RELAY SPDT
3
5
4
1
2
J5
traf o + relay bahay a
1
2
13. Halaman13
2.3 Rangkaian Sensor Air
Pada rangkaian ini terdapat dua sensor yaitu low dan high. Pada saat low kontak K3
tehubung ke No, menyebabkan pompa menyala. Karena SCR Q3 telah tertriger terlebih dahulu.
Ketika sensor low mendapat tegangan +5V dari air, maka kontak relay K2 terhubung ke No dan
menyebabkan tidak ada tegangan yang masuk ke gate SCR. Namun pompa tetap menyala karena
karakteristik SCR sebagai pengunci tegangan. Ketika air menyentuh sensor high, tegangan +5V
masuk pada basis transistor Q1 dan menyebabkan relay K1 bekerja sehingga kontak K1 terhubung
pada No, sehingga anoda SCR terputus (tidak mendapat tegangan). Lalu relay K3 tidak bekerja
dan menyebabkan kontak K3 terhubung ke Nc sehingga pompa tidak bekerja.
Gambar skematik rangkaian sensor air
2.4 Rangkaian Dimmer
Tegangan AC 220V masuk ke T1 dan potensiometer 100K. Arus yang masuk pada gate
diatur oleh besarnya resistansi potensiometer, R1, dan R2. Besar kecilnya arus yang masuk ke gate
mempengaruhi besar kecinya arus yang mengalir dari T1 ke T2. Pemasangan kapasitor pada yang
dipasang paralel pada gate dan T2 bertujuan agar proses dimming dapat lebih linier.
Gambar skematik rangkaian dimmer
R1
220
D3
DIODE
Q1
2N1613
2
3
1
K1
RELAY SPDT
3
5
4
1
2
K2
RELAY SPDT
3
5
4
1
2
J2
12V
1
2
+C3
10uF/35V
D2
DIODE
J6
HIGH
1
+ C1
10uF/35V
J5
LOW
1
R3
1K
Q3
SCR
D1
DIODE
J3
AC 220V
1
2
J4
POMPA
1
2
+ C2
10uF/35V
K3
RELAY SPDT
3
5
4
1
2
J7
5V
1
R2
220
Q2
2N1613
2
3
1
Q1
TRIAC
LAMP
NOL
1
2
C1
224
C2
103
R2
100K
13
2
FASA
220V
1
2
R1
6,8K/ 5Watt
R2
330/ 0,5Watt
14. Halaman14
2.5 Rangkaian Sensor bahaya
Ketika air belum menyentuh sensor bahaya, relay 1 tidak bekerja maka kontak 1 terhubung ke
Nc 1 dan menyebabkan dimmer bekerja. Pada saat air menyentuh sensor bahaya, gate SCR
mendapat tegangan sehingga tegangan masuk pada basis transistor Q1 dan menyebabkan relay 1
bekerja. Bekerjanya relay 1 ini menyebabkan terdapat dua kondisi.
Kondisi pertama, saat relay 1 bekerja, kontak 1 yang mendapat tegangan AC 220V terhubung
ke No 1 dan menyebabkan kontak 1 pada relay 2 juga mendapat tegangan untuk itu kontak 1 pada
relay 2 terhubung ke No 1, kemudian tegangan AC 220V masuk ke rangkaian flip-flop. Kondisi
kedua, saat relay 1 bekerja, kontak 2 yang mendapat tegangan 12V terhubung ke No 2 dan
menyebabkan kontak 2 pada relay 2 juga mendapat tegangan sehingga kontak 2 pada relay 2
terhubung ke No 2 kemudian tegangan 12V masuk ke rangkaian flip-flop.
Flip-flop akan tetap menyala sebelum tombol push button off ditekan. Ditekannya tombol
push button ini menyebabkan terputusnya tegangan 5V yang masuk ke anoda.
Gambar skematik rangkaian sensor bahaya
2.6 Rangkaian Flip-Flop
Prinsip rangkaian ini berdasarkan pengisian dan pengosongan kapasitor. Potensiometer disini
digunakan untuk pembagian tegangan yang masuk ke basis transistor, kita dapat mengatur
seberapa cepat flip-flop dari LED. Pada relay dipasang dioda dimaksudkan agar tidak ada arus
balik pada relay. Dioda dipasang reverse agar arus tetap melalui relay dan memblok jika ada arus
balik. Pengosongan dan pengisian kapasitor menyebabkan terjadinya saturasi dan cut off pada
relay SPDT. Oleh karena itu kontak terhubung ke No dan Nc secara bergantian, maka
menyebabkan lampu AC 220V berkedip.
Gambar skematik rangkaian flip-flop
LS1
RELAY 1
3
4
5
6
8
7
1
2
J2
12V
1
2
SW1
PUSH BUTTON OFF
Q2
SCR
LS2
RELAY 2
3
4
5
6
8
7
1
2
Q1
NPN
J4
KE DIMMER
1
2
J1
5V
1
R2
4K7
J3
AC220
1
2
J8
12V PS UTAMA
1
2
J7
SENSOR BAHAYA
1
J5
KE KONTAK FLIP - FLOP
1
2
J6
KE FLIP - FLOP
1
2R1
1K
R4
2k2
+
C2
47uF/25V
+
C3
47uF/25V
K1
RELAY SPDT
3
5
4
1
2
D1
1A
Q1
C945
Q2
C945
D2
LED
J1
K 220V/NO 220V
1
2
J3
NO 12V
1
2
R2
22K
R3
470
J2
Lampu 220 + Dimmer
1
2
R1
100K
13
2
15. Halaman15
2.7 Rangkaian Keseluruhan
Power Supply terdiri dari empat outputan yaitu plus 5 V, plus 12 V, minus 5 V dan minus 12
V. On dan off nya power supply tergantung dari intensitas cahaya luar. Saat kondisi gelap (malam
hari), seluruh sistem Instalasi Pembuangan Air Limbah tidak bekerja. Saat kondisi terang (siang
hari), seluruh sistem Instalasi Pembuangan Air Limbah bekerja normal. Untuk pengaturan on dan
off nya power supply empat outputan kita gunakan rangkaian sensor cahaya. Sedangkan sensor
cahaya tersebut disupply oleh power supply tambahan yang selalu aktif.
Cara kerja sistem Instalasi Pembuangan Air Limbah yaitu apabila air berada pada level low
maka pompa air bekerja. Dan apabila level air masuk level high maka pompa air berhenti. Untuk
menghidupkan dan mematikan pompa secara otomatis sesuai ketinggian air, kita gunakan
rangkaian sensor air. AC 220V yang menyuplai pompa air dikendalikan oleh sensor cahaya, apabila
pada saat pengisisan dikonsikan gelap pompa akan berhenti dan apabila dikondisikan terang
kembali pompa akan meneruskan pengisiannya begitu juga pada saat pengosongan. Di samping
itu, semakin penuh air yang ada pada bak penampung air, maka lampu akan semakin terang dan
sebaliknya.
Saat terdapat kesalahan pada sistem sensor dimana pompa tetap bekerja maka level air sampai
pada level bahaya. Secara otomatis sensor bahaya mengaktifkan rangkaian flip-flop dimana
rangkaian flip-flop terhubung dengan lampu AC 220V dan mengakibatkan lampu berkedip.
Inputan DC rangkaian flip-flop disuplai oleh power supply empat outputan sehingga apabila pada
saat level bahaya dikondisikan gelap lampu akan mati dan apabila dikondisikan terang kembali
lampu akan berkedip lagi. Meskipun level airnya sudah turun, lampu tetap berkedip terang atau
dengan kata lain tidak terpengaruh oleh turunnya air (proses dimming). Kedipan lampu akan
berhenti jika tombol reset ditekan.
16. Halaman16
Tata letak rangkaian
Power Supply
Tambahan
Power
Supply 4
outputan
Sensor Bahaya
Sensor Air
Rangkaian
Flip-Flop
Rangkaian
Dimmer
Sensor
Cahaya
pompa
terminal
low high
high
low
danger
17. Halaman17
3. Hasil Dan Analisa
Dari hasil pengujian, dapat diketahui bahwa :
Setiap komponen yang mempunyai kumparan atau lilitan terkadang mempunyai arus balik
seperti pada relay. Sehingga perlu dipasang dioda dan kapasitor. Pemasangan dioda bertujuan
agar tidak ada arus balik. Sedangkan pemasangan kapasitor berguna untuk menyimpan
tegangan sampai mendapatkan tegangan yang mampu untuk mengaktifkan relay apabila
terjadi drop tegangan pada relay.
Mekanika pemutaran potensiometer pada rangkaian dimmer perlu diperhatikan. Yang harus
diperhatikan yaitu perhitungan antara pemutaran potensiometer dengan jarak antar sensor.
Apabila kita menggunakan mekanika katrol, kita harus memperhitungkan diameter poros
katrol terhadap diameter pemutar potensiometer. Selain itu harus diperhatikan berat beban
pada kedua lengan katrol, dimana harus dikondisikan lengan yang berada dalam bak lebih
berat dari pada lengan yang lainnya. Lengan yang berada dalam bak harus kita berikan
pelampung agar terdapat gaya angkat ke atas saat air naik dan dapat turun saat air turun.
Diameter luar dan dalam katrol harus diperhitungkan agar nantinya apabila berputar,
pergerakan potensiometer dari nol sampai maksimal dapat mewakili ketinggian air low sampai
high.
Untuk melinierkan proses dimming harus diperhitungkan besar nilai kapasitor. Sedangkan
untuk memperkecil tegangan supaya pada saat low keadaan lampu mati dan memiliki
tegangan 0 volt, dapat kita perbesar nilai resistansi pada rangkaian tersebut dengan memasang
resistor secara seri dengan potensiometer untuk mendapatkan nilai yang lebih besar.
18. Halaman18
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN
Dalam pengerjaan project diperlukan ketelitian pada saat pemasangan rangkaian serta
pengecekan tegangan yang masuk pada tiap-tiap komponen. Kita juga harus memperhatikan
ukuran masing-masing komponen seperti halnya kapasitor yang memiliki batas tegangan maksimal
yang dapat dilewatinya
Apabila terjadi arus balik perlu adanya dioda pada setiap komponen yang memiliki kumparan
atau lilitan. Kita harus memperhatikan proses penyolderan komponen, karena teknik penyolderan
mempengaruhi sambungan antar komponen.
Pada dasarnya yang membuat seseorang mahir elektronika adalah pengalam dalam
bereksperimen dan ketekunan.
19. Halaman19
Daftar Pustaka
[1] Prihono, Jago Elektronika secara Otodidak, 11 – 14, Kawan Pustaka, Surabaya, 2009.
[2] Tooley. Mike, Rangkaian elektronik – Prinsip dan Aplikasi, 29 – 30, Erlangga, Jakarta, 2002.
[3] Chandra. Fanky & Arifianto. Deni, Jago Elektronika – Rangkaian Sistem Otomatis, 9 – 15, Kawan
Pustaka, Jakarta, 2010.
[4] Rusmadi. Dedy, Mengenal Teknik Elektronika, 15 – 21, 67 – 76, CV. Pionir Jaya Bandung, Bandung,
2009.
[5] Rusmadi. Dedy & Deny Prihadi, Belajar Rangkaian Elektronika Tanpa Guru, 43-46;78, Del Fajar
Utama, Bandung, 2007.
[6] Prihono. S.T. M.T, Jago Elektronik Secara Otodidak, 20-22;27-28, Kawan Pustaka, Jakarta, 2009.
[7] Chandra Franky, Jago Elektronika Rangkaian Sistem Otomatis, 22-24;38-39, Kawan Pustaka, Jakarta,
2010.
[8] Zam, Efvy Zamidra., Mudah Menguasai Elektronika, Hal. 31, Penerbit Indah, Surabaya, 2002.
[9] http://id.wikipedia.org/wiki/LED,VR, dan LDR
[10] http://id.wikipedia.org/wiki/Relai
[11] http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor
[12] http://id.wikipedia.org/wiki/SCR
[13] http://id.wikipedia.org/wiki/TRIAC
[14] http://id.wikipedia.org/wiki/Penyearah_terkendali_silikon
[15] http://id.wikipedia.org/wiki/Dioda
[16] http://id.wikipedia.org/wiki/78xxhttp://id.wikipedia.org/wiki/Daftar_komponen_elektronika
