Teori Dasar Komponen - Control Palette - SISTEM KONTROL SOLENOID, PNEUMATIK, DAN EXPOSE SINAR X

3) Control Palette

2.7 Teori Dasar Komponen

2.7 Teori Dasar Komponen 2.7.1 Arduino Uno

Arduino Uno adalah sebuah board mikrokontroler yang berpusat pada ATMega328.

Arduino Uno memiliki 14 pin input/output digital dimana terdapat 6 pin yang bisa digunakan sebagai output PWM, 6 pin input analog, sebuah osilator kristal 16MHz, sebuah konektor USB, sebuah power jack, dan sebuah tombol reset.

(Sumber : http://www.hobbytronics.co.uk/arduino-uno-r3)

Gambar 2.9 Gambar Arduino UNO

2.7.2 Relay

Relay adalah komponen elektronika berupa saklar yang digerakkan oleh arus listrik.

Pada prinsipnya relay merupakan suatu tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi di dekatnya. Apabila batang besi tersebut dialiri arus listrik, maka tuas akan tertarik dan kontak saklar akan menutup karena adanya gaya magnet pada batang besi. Pada saat arus listrik terhenti, gaya magnet akan hilang dan saklar akan kembali ke posisi semula . Relay yang digunakan dalam simulator pesawat sinar x ini adalah;

1. Relay OMRON MY2N

Relay ini memiliki 8 kaki dengan 2 kontak Normally Open (NO) dan Normally Close (NC), dan 2 pin untuk kumparan atau koil dengan konfigurasi kaki sebagai berikut;

Sumber: (http://www.ia.omron.com/data_pdf/cat/my_ds_e_7_3_csm59.pdf)

Gambar 2.10 Gambar relay Omron MY2N

Relay MY2N dapat menggunakan sumber tegangan AC 12V, 24V, 100/110V, 110/120V, 200/220V, maupun 220/240V. Sedangkan pada tegangan DC, kumparan (koil) relay ini bekerja pada tegangan 12V, 24V, 48V, hingga 100/110V [5]. Pada Mammografi ini menggunakan relay MY2N sebagai driver ON/OFF dan Expose Sinar X

2. Relay

Pada relay 5 kaki, ada dua buah output. Output 87a akan terhubung dengan terminal 30 relay saat relay mati, hal itu membuat ketika ada arus yang mengalir ke terminal 30 maka terminal 87a juga akan mengalirkan arus. Biasanya, pada rangkaian ini terminal 30 tidak tersambung langsung ke baterai tapi ada kontrol lain misal pengaruh ignition.

Kita ambil contoh stop lamp. Ketika saklar dihidupkan, maka akan timbul aliran arus dari terminal 30 ke terminal 87a sehingga lampu tail hidup.

Saat rem ditekan, maka terminal 85 akan mengirmkan arus ke solenoid sehingga terjadi kemagnetan dan terjadilah changing, kontak pada relay berpindah dari 87a ke terminal 87 akibat tarikan magnet solenoid. Hal itu membuat aliran arus berganti melalui terminal 87, terminal 87 akan langsung menghubungkan arus ke lampu rem yang memiliki sinar lebih terang.

(sumber :

https://components101.com/asset/sites/default/files/component_datashe et/12v-relay.pdf) Gambar 2.11 Gambar relay

2.7.3 Pneumatik

Pneumatik berasal dari kata dasar “pneu” yang berarti udara tekan, dan “matik” yang berarti ilmu atau hal-hal yang mempelejari/berhubungan dengan sesuatu. Sehingga secara bahasa, pengertian pneumatic adalah suatu ilmu yang berhubungan dengan udara bertekanan. Pneumatik adalah sebuah sistem penggerak yang memanfaatkan tekanan udara sebagai tenaga penggeraknya.

Gambar 2.12 Gambar aktuator pneumatik LINAK

Jadi, secara sederhana pneumatic adalah tekanan udara yang dinaikkan oleh kompresor udara, sehingga mampu menggerakkan alat-alat industri. Tekanan udara tersebut akan menggerakkan sebuah cylinder kerja, dimana cylinder kerja yang nantinya akan mengubah tenaga/tekanan udara tersebut menjadi tenaga mekanik (gerakan maju mundur pada cyilinder).

2.7.4 Solenoid

Solenoid adalah jenis elektromagnet, yang tujuannya adalah untuk menghasilkan medan magnet yang terkontrol melalui lilitan koil. Kumparan dapat diatur untuk menghasilkan medan magnet yang seragam dalam volume ruang ketika arus listrik melewatinya. Istilah solenoida diciptakan pada tahun 1823 oleh AndréMarie Ampre untuk menunjuk kumparan heliks.

(sumber :

https://www.tlxtech.com/videos/solenoid-fundamentals-how-solenoidswork)

Gambar 2.13 Gambar solenoid

Solenoid ini berfungsi sebagai aktuator. Prinsip dari solenoid sendiri akan bekerja sebagai pengunci dan akan aktif ketika diberikan tegangan. Didalam solenoid terdapat kawat yang melingkar pada inti besi. Ketika arus listrik mengalir melalui kawat ini, maka terjadi medan magnet untuk menghasilkan energi yang akan menarik inti besi ke dalam.

2.7.5 Limit Switch

Limit switch (saklar pembatas) adalah saklar atau perangkat elektromekanis yang mempunyai tuas aktuator sebagai pengubah posisi kontak terminal (dari Normally Open ke Normally Close atau sebaliknya dari Normally Close ke Normally Open). Posisi 10 kontak akan berubah ketika tuas aktuator tersebut terdorong atau tertekan oleh suatu objek. Sama halnya dengan saklar pada umumnya, limit switch juga hanya mempunyai dua kondisi, yaitu menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik.

Dengan kata lain hanya mempunyai kondisi ON atau Off.

(sumber

https://www.amazon.com/LONYE-V-15-2C26-K-ActionSwitch-Shurflo/dp/B07K3QHGSZ) Gambar 2.14 Gambar relay merk OMRON

Namun sistem kerja limit switch berbeda dengan saklar pada umumnya, jika pada saklar umumnya sistem kerjanya akan diatur/ dikontrol secara manual oleh manusia (baik diputar atau ditekan). Sedangkan limit switch dibuat dengan sistem kerja yang berbeda, limit switch dibuat dengan sistem kerja yang dikontrol oleh dorongan atau tekanan (kontak fisik) dari gerakan suatu objek pada aktuator, sistem kerja ini bertujuan untuk membatasi gerakan ataupun mengendalikan suatu objek/mesin tersebut, dengan cara memutuskan atau menghubungkan aliran listrik yang melalui terminal kontaknya.

2.7.6 Kapasitor MKP

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik.

Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju keujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non- konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Gambar 2.15 Gambar kapasitor MKP

Kapasitor atau kondensator adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan energi listrik (muatan listrik) untuk sementara waktu tanpa melalui reaksi. Kapasitor elektrolit tersebut dari dahan dielektik oksida aluminium yang mempunyai kutup positif dan kutub negetif. Oleh karena itu pemasangan tidak boleh terbalik.

2.7.7 Optocoupler PC817

Optocoupler juga dikenal dengan sebutan Opto-isolator, Photocoupler atau Optical Isolator.

Optocoupler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik. Pada dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi sebagai pendeteksi sumber cahaya. Masing-masing bagian Optocoupler (Transmitter dan Receiver) tidak memiliki hubungan konduktif rangkaian secara langsung tetapi dibuat sedemikian rupa dalam satu kemasan komponen.

Menurut YA Nugroho (2011:7), Sensor ini banyak dipakai untuk mendeteksi jarak ataupun pergerakan suatu benda dengan cara memberikan kisi-kisi ataupun baling-baling sehingga akan terdapat celah dan penghalang. Cara kerja dari sensor optocoupler adalah bila terhalang maka output akan open, dan bila tidak terhalang output akan short. Dengan cara kerja tersebut, sinar inframerah akan putus-putus dan menimbulkan pulsa-pulsa listrik. Pulsa-pulsa itu kemudian dapat diolah dan ditangkap oleh mikrokontroler

(sumber :

https://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/43368/S HARP/PC817.html)

Gambar 2.16 gambar optocoupler PC817

2.7.8 Transistor NPN 2n3904

Menurut Kadir (2013), Transistor merupakan komponen dengan fungsi bermacam-macam.

Komponen ini dapat berfungsi seperti layaknya keran air. Arus yang dialirkan bisa diatur secara elektronis berdasarkan kategori, ada transistor yang tergolong sebagai PNP dan ada pula yang termasuk sebagai NPN. N dan P menyatakan semikonduktor, pada PNP dua lapis semikonduktor tipe p dan satu lapis semikonduktor tipe n. Sedangkan pada NPN, dua lapis semikonduktor tipe n dan mengapit satu lapis semikonduktor tipe p.

(sumber : https://www.amazon.com/LONYE-V-15-2C26-K-ActionSwitch-Shurflo/dp/B07K3QHGSZ)

Gambar 2.17 Gambar transistor NPN 2n3904

2.7.9 Resistor

Hambatan adalah komponen elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dia berfungsi sebagai pengatur arus listrik. Hambatan disingkat dengan huruf "R" (huruf R besar). Satuan Hambatan adalah Ohm, yang menemukan adalah George

Simon Ohm (1787-1854), seorang ahli fisika bangsa Jerman. Hambatan listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan.

Gambar 2.18 Gambar resistor

2.7.10 Dioda

Dioda atau diode adalah sambungan bahan p-n yang berfungsi terutama sebagai penyearah.

Bahan tipe-p akan menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-n akan menjadi katode.

Bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan kepadanya, diode bisa berlaku sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anode mendapatkan tegangan positif sedangkan katodenya mendapatkan tegangan negatif) dan berlaku sebagi saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif).

Kondisi tersebut terjadi hanya pada diode idealkonseptual. Pada diode faktual (riil), perlu tegangan lebih besar dari 0,7V (untuk diode yang terbuat dari bahan silikon) pada anode terhadap katode agar diode dapat menghantarkan arus listrik. Tegangan sebesar 0,7V ini disebut sebagai tegangan halang (barrier voltage). Diode yang terbuat dari bahan Germanium memiliki tegangan halang kira-kira 0,3V.

Gambar 2.19 Gambar diode 1n4007

2.7.11 LED (Light Emiting Diode)

Light Emiting Diode (LED) adalah komponen yang dapat memancarkan cahaya. Struktur LED sama dengan diode. Untuk mendapatkan pancaran cahaya pada semikonduktor,

dopping yang dipakai adalah gallium, arsenic, dan phosporus. Jenis dopping yang berbeda akan menghasilkan warna cahaya yang berbeda. Bentuk LED bermacam-macam, ada yang bulat, persegi empat dan lonjong. Simbol LED terlihat pada gambar 2.20.

Gambar 2.20 Gambar LED (Lia Kurniawati, FT UI, 2008)

LED adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat mendapat arus bias maju (forward bias). LED merupakan salah satu jenis dioda, sehingga hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja. LED akan memancarkan cahaya apabil diberikan tegangan listrik dengan konfigurasi forward bias. Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada LED cukup rendah yaitu maksimal 20 mA. Apabila LED dialiri arus lebih besar dari 20 mA maka LED akan rusak, sehingga pada rangkaian LED dipasang sebuah resistor sebgai pembatas arus. LED memiliki kaki 2 buah seperti dengan dioda yaitu kaki anoda dan kaki katoda. Pada gambar diatas kaki anoda memiliki ciri fisik lebih panjang dari kaki katoda pada saat masih baru, kemudian kaki katoda pada LED ditandai dengan bagian body yang dipapas rata. Pemasangan LED agar dapat menyala adalah dengan memberikan tegangan bias maju yaitu dengan memberikan tegangan positif ke kaki anoda dan tegangan negatif ke kaki katoda. Konsep pembatas arus pada dioda adalah dengan memasangkan resistor secara seri pada salah satu kaki LED.

21 BAB III PERANCANGAN

Pada bab ini berisi tentang proses perancangan yang dilakukan sebagai bahan untuk selanjutnya di implementasikan. Bab 3 perancangan ini membahas mengenai deskripsi alat, diagram blok sistem, perancangan mekanik, perancangan elektronik, dan perancangan perangkat lunak. Pembahasan disini akan lebih spesifik merujuk pada perancangan elektronika yang akan dijelaskan sebagai berikut:

2.1 Deskripsi Sistem

Mammografi ini dibuat dengan tujuan sebagai alat bantu pembelajaran dalam memahami pesawat sederhana Sinar X. Sistem ini menggunakan relay sebagai driver untuk mengontrol pnumatik, solenoid, dan Sinar X. Seluruh sistem rangkaian di jalankan menggunakan Arduino yang dikontrol oleh perangkat lunak labVIEW. Pada dasarnya pesawat sinar X ini memerlukan beberapa pergerakan secara mekanik yakni pergerakan naik turun untuk mengatur tinggi mammografi sesuai dengan pasien, dan pergerakan rotasi 30^o ke kanan dan kekiri untuk keperluan pengambilan citra agar mempermudah dalam mendiagnosa pasien.

Sesuai dengan kebutuan pergerakan mekanik tersebut, kami menggunkan beberapa komponen mekanik sebagai alat bantu pergerakan. Pada sistem naik turun menggunakan pneumatik sebagai komponen utama, pneumatik dipasang dan di set pada ketinggian tertentu dan dapat naik turun pada jarak yang telah di tentukan. Sebagai pembatas supaya tidah melebihi jarak yang ditentukan, digunakan sensor limit switch pada batas atas dan batas bawah. Pneumatik ini dikontrol menggunakan perangkat lunak.

Pada rotasi bisa di putar pada sudut 30⁰ kekanan dan kekiri menggunakan cara manual tetapi digunakan rangkaian solenoid tipe door lock sebagai pengunci rotasi yang bisa dikontrol menggunakan button. Pada proses ekspose dikontrol dengan menggunakan system perangkat lunak yang telah terhubung pada rangkaian relay sebagai driver.

Cara kerja alat ini yakni setelah alat dinyalakan, maka user bisa mengatur tinggi pasien yang akan melakukan penyinaran radiografi. Setelah selesai mengatur ketinggan yang sesuai maka objek akan diletakkan diatas bidang fluorosens dan diberi penekan untuk memposisikan objek dengan tepat. Selanjutnya user mengatur detektor lewat perangkat lunak. Setelah semuanya siap maka dilakukan penyinaran sinar X yang pertama pada posisi 0⁰.

Dalam dokumen SISTEM KONTROL SOLENOID, PNEUMATIK, DAN EXPOSE SINAR X PADA MAMMOGRAFI SOLENOID, PNEUMATIC AND X-RAY EXPOSURE CONTROL SYSTEMS ON MAMMOGRAPHY (Halaman 24-33)