Pada postingan kali ini saya akan membahas topik secara umum tentang beberapa rekayasa rangkaian diskrit transistor sebagai saklar sekaligus penguat sinyal/arus dari aneka macam sensor digital (output HIGH atau LOW) tanpa menggunakan mikrokontroller. Sebelum membahas lebih lanjut, sebaiknya Anda mempelajari dasar-dasar cara kerja transistor secara umum yang banyak di belantara internet, sehingga ketika mempraktekkan proyek ini menjadi lebih paham dan tidak asal membuat.
Sensor digital yang akan kita bahas pada proyek ini secara spesifik berupa modul sensor proximity infra merah yang akan digunakan untuk menyalakan kran air secara otomatis saat ada objek (tangan) mendekatinya. Kebetulan saat ini ada wabah virus corona, sehingga proyek kita kali ini barangkali sangat bermanfaat karena relatif higienis karena tangan tidak perlu lagi menyentuh kran setelah dicuci bersih.
Dengan demikian penggunaan modul sensor halangan pada praktek kita kali ini hanya sebagai contoh penggunaan modul sensor yang nantinya dapat digantikan dengan aneka jenis modul sensor digital apapun yang lain, seperti sensor suara, getaran, gas, basah, dan lain-lain.
Untuk mewujudkan hal di atas, sebagai bahan praktek saya tertarik
untuk melakukan modifikasi kran galon elektrik murah meriah yang awalnya manual menjadi
otomatis. Tentu saja jenis kran ini dapat digantikan dengan jenis kran elektrik model lain, baik jenis motor pompa maupun solenoid valve.
Sebelum membuat rangkaian, ada baiknya kita mengenal karakter
praktis modul secara umum sensor halangan infra merah (IR Proximity sensor)
sebagai bagian terpenting pada proyek kita kali ini.
1. Modul ini
sensitif terhadap infra merah cahaya matahari, sehingga sebaiknya ditempatkan
dalam ruangan.
2. Kebutuhan arus
modul maksimal hanya sekitar 20mA pada 5V, sehingga mutlak diperlukan satu atau
lebih transistor pada outputnya untuk menggerakkan alat listrik lainnya secara
umum. Jika arus yang dibutuhkan di bawah 200mA cukup menggunakan sebuah
transistor paket TO-92, namun jika lebih, diperlukan tambahan transistor
daya lain yang sesuai.
Terdapat banyak
cara untuk memperkuat sinyal modul sensor proximity infra merah ketika ia
mendeteksi objek terinci antara lain:
a)
Penguat sinyal digital biasa
Ketika modul mengeluarkan sinyal lemah digital (HIGH/LOW), transistor
juga aktif untuk memperkuat sinyal masukan tersebut untuk menggerakkan
relay/alat listrik lain.
b) Kombinasi
penguat sinyal dan penunda waktu
Satu atau lebih kapasitor
dapat direkayasa untuk menghasilkan kinerja waktu tunda, antara lain:
Cara kerja: walaupun sensor mendeteksi
terus menerus atau dalam waktu lama, motor hanya aktif beberapa detik saja,
cocok untuk menghindari mesin yang sering dibuat mainan anak-anak. Waktu tunda
dapat diubah dengan mengganti nilai resistor dan/atau kapasitor.
Cara kerja: walaupun sensor mendeteksi sebentar
saja, namun motor tetap akan aktif agak lama. Waktu perpanjangan dapat diubah
dengan mengganti nilai resistor dan/atau kapasitor.
3. Secara default
modul ini akan mengeluarkan sinyal LOW ketika mendeteksi obyek di depannya
dengan ilustrasi sebagai berikut:
Agar kita bisa membalik kondisi, yaitu ketika modul dikehendaki untuk mengeluarkan sinyal HIGH ketika mendeteksi objek, maka diperlukan modifikasi/tambahan rangkaian sebagai berikut:
a) Menambahkan rangkaian pembalik
logika pada outputnya.
b) Mengubah posisi LED pemancar
dan sensor penerima IR (sinar infra merah langsung)
Jadi kedua cara di atas akan mengeluarkan sinyal HIGH saat modul mendeteksi
obyek/halangan.
Pembahasan Khusus:
Rekayasa Penggunaan Modul Sensor Infra Merah di bawah Sinar Matahari
Sebagaimana diketahui, modul proximity inframerah, seperti yang sering dipakai pada kran otomatis, memiliki kekurangan karena terlalui sensitif terhadap sinar matahari sehingga penggunaannya dibatasi hanya dalam ruangan atau malam hari. Ketika sensor terkena pantulan/langsung sinar matahari, ia akan aktif walaupun tidak ada sesuatu di depan sensor tersebut.
Terdapat jenis modul IR lain yang bida dicoba yaitu e18-d80nk yang bentuknya sebagai berikut:
Ia terkenal lebih kebal terhadap interferensi cahaya matahari namun dibatasi pada cahaya yang tidak langsung. Bisa Anda coba sendiri.
Jenis modul lain yaitu
Solusi penggunaan sensor mungkin beralih pada sensor ultrasonik, namun mengingat penempatan kran biasanya di tempat basah, sensor ini rawan akan terkena percikan sehingga rusak/error. Berbeda halnya dengan sensor proximity inframerah yang berbentuk LED, kita dapat dengan mudah dibenamkan ke dalam semen atau diseal terbebas dari air yang membasahi rangkaiannya.
Sehubungan hal di atas, saya mengakali kekurangan tersebut salah satunya dengan menggunakan Arduino dengan 2 buah sensor proximity IR,
Cara kerja:
Pembahasan Khusus:
Rekayasa Penggunaan Modul Sensor Infra Merah di bawah Sinar Matahari
Sebagaimana diketahui, modul proximity inframerah, seperti yang sering dipakai pada kran otomatis, memiliki kekurangan karena terlalui sensitif terhadap sinar matahari sehingga penggunaannya dibatasi hanya dalam ruangan atau malam hari. Ketika sensor terkena pantulan/langsung sinar matahari, ia akan aktif walaupun tidak ada sesuatu di depan sensor tersebut.
Terdapat jenis modul IR lain yang bida dicoba yaitu e18-d80nk yang bentuknya sebagai berikut:
Ia terkenal lebih kebal terhadap interferensi cahaya matahari namun dibatasi pada cahaya yang tidak langsung. Bisa Anda coba sendiri.
Jenis modul lain yaitu
Solusi penggunaan sensor mungkin beralih pada sensor ultrasonik, namun mengingat penempatan kran biasanya di tempat basah, sensor ini rawan akan terkena percikan sehingga rusak/error. Berbeda halnya dengan sensor proximity inframerah yang berbentuk LED, kita dapat dengan mudah dibenamkan ke dalam semen atau diseal terbebas dari air yang membasahi rangkaiannya.
Sehubungan hal di atas, saya mengakali kekurangan tersebut salah satunya dengan menggunakan Arduino dengan 2 buah sensor proximity IR,
Cara kerja:
- Rangkaian menggunakan 2 buah sensor IR dengan fungsi (1) pendeteksi sinar matahari dan (2) pendeteksi tangan
- Ketika malam hari sensor berkerja sebagaimana biasa, air mengalir ketika tangan mendekat.
- Ketika siang hari, sensor1 pendeteksi sinar matahari mencegah kran untuk nyala.
- Untuk menyalakan kran siang hari, maka sensor1 pendeteksi sinar matahari harus ditutup pakai jari atau yang lain sehingga seolah saat itu malam hari, sehingga kran akan menyala, bukan karena tangan kita dekat dengan sensor 2 pendeteksi tangan, melainkan karena sensor2 terkena sinar matahari.
Demikian semoga bermanfaat dan sehingga wabah corona akan segera berakhir.