MODUL PRAKTIKUM SISTEM SENSOR & AKTUATOR (TKF 3406)

(1)

1

MODUL

PRAKTIKUM SISTEM SENSOR &

AKTUATOR

(TKF 3406)

LAB. SENSOR & TELEKONTROL

DEPARTEMEN TEKNIK NUKLIR DAN TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

(2)

2

SSA 01

SENSOR PROKSIMITI OPTOELEKTRONIK

A. Tujuan

Mempelajari prinsip kerja sensor proksimiti optoelektronik

B. Rangkaian Sensor

 Sensor yang digunakan: GP2D120 buatan Sharp.  Pasang catu VCC (5V) dan GND sesuai gambar.

 Pengukuran dilakukan pada Vo menggunakan multimeter.

C. Pengambilan Data

 Taruh sebuah benda (hitam, putih atau cermin) pada jarak tertentu di depan sensor proksimiti.

(3)

3 1. Untuk Tiap Jenis Benda

No. Jarak (cm) Tegangan Output (V) Benda Hitam Benda Putih Cermin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Vmax cm cm cm

2. Untuk Sudut Optimum Cermin

No. Jarak (cm) Sudut Optimal (º) Tegangan Maksimum (V) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

(4)

4

D. Analisis Data Sementara

- Jarak vs Tegangan untuk Masing-Masing Benda

- Jarak vs Sudut Optimal - Jarak vs Tegangan Maksimum

(5)

5

SSA 02

SENSOR PASSIVE INFRARED (PIR)

A. Tujuan

Mempelajari prinsip kerja sensor Passive Infrared

 Sensor yang digunakan: KC7783R buatan COMedia Ltd.  Pasang catu VCC (5V) dan GND sesuai gambar.

 Pengukuran dilakukan pada O/P menggunakan multimeter.

Gambar Modul PIR

V+ = 5 V, GND = Ground, O/P = Output (ke multimeter)

 Berjalanlah pada jarak tertentu dari sensor.

 Variasikan jarak dan ukur tegangan output untuk setiap jarak dan variasi sudut

(6)

6 1. Pada Sudut 0º

No. Jarak (m) Output (V)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2. Dengan Variasi Sudut

No. Sudut (º) Output (V) Jarak Terjauh (m)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(7)

7

Pattern PIR

(8)

8

SSA 03

SENSOR FORCE SENSING RESISTOR (FSR)

A. Tujuan

Mempelajari prinsip kerja sensor gaya

 Sensor yang digunakan: FSR406 buatan Interlink Electronics.  Pasang rangkaian seperti gambar.

 Pengukuran dilakukan menggunakan multimeter.

Modul Sensor Force Sensing Resistor

Rangkaian Sensor Force Sensing Resistor

 Input tegangan 5VDC, nilai RM = 10k, 30k, 47k, dan 100k, output diukur menggunakan multimeter.

 Sensor divariasikan menggunakan berat koin yang berbeda.

(9)

9

Jumlah Koin Berat (gram)

Rp. 100,00 1,15

Rp. 200,00 1,5

Rp. 500,00 2

Rp. 500,00 (tembaga) 3,45

Rp. 1000,00 2,9

Range sensor dari 0 – 1000 gram.

RM = ………….

No. Berat (gram) Ouput (V)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 RM = ………….

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(10)

10

RM = ………….

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 RM = ………….

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(11)

11

Pattern Vout (V) dan Force (g)

(12)

12

SSA 04

SENSOR ULTRA-SONIC RANGER

A. Tujuan

Mempelajari prinsip kerja sensor ultrasonik

 Sensor yang digunakan: SRF05 buatan Devantech.  Input tegangan 5VDC.

 output sensor terhubung dengan osiloskop.

 Untuk menghasilkan gelombang ultrasonik, maka pin trigger input dihubungkan ke function generator (pembangkit gelombang), frekuensi yang digunakan sebesar 40 kHz.

ModulSensor Ultra-Sonic Ranger

(13)

13

(14)

14

(15)

15

SSA 05

SENSOR SUHU

A. Tujuan

Mempelajari prinsip kerja sensor suhu

 Sensor yang digunakan: LM35 buatan Texas Instrument.

 Rangkai sensor dengan catu VS dan komponen lain sesuai gambar.

 Pengukuran dilakukan pada VOUT menggunakan multimeter.

Koonfigurasi LM35

(16)

16

 Variasikan suhu dan ukur tegangan output sebanyak 3 kali untuk setiap nilai suhu Temperatur Infrared Termometer (O_C) Vsensor LM35 (mVolt) Vsensor LM35 (mVolt) Vsensor LM35 (mVolt)

(17)

17

SSA 06

SENSOR GAS/ALKOHOL

A. Tujuan

Mempelajari prinsip kerja sensor gas/alkohol

 Sensor yang digunakan: TGS 2620 buatan Figaro.

 Pasang catu VCC (5V) dan komponen lain sesuai gambar.

(18)

18 VC = 5V

VH = 5V

RL = 10kΩ, 1kΩ

 Taruh sebuah benda (hitam, putih atau cermin) pada jarak tertentu di depan sensor proksimiti.

 Variasikan jarak dan ukur tegangan output untuk setiap jarak dan variasi benda 1. Untuk RL 10kΩ No. Tetes Tegangan Output (V) Data 1 Data 2 1. 1 2. 2 3. 3 4. 4 5. 5 6. 6 7. 7 8. 8 9. 9 10. 10

(19)

19 2. Untuk RL 1kΩ

No. Tetes Tegangan Output (V) Data 1 Data 2 1. 1 2. 2 3. 3 4. 4 5. 5 6. 6 7. 7 8. 8 9. 9 10. 10

- Untuk RL 10kΩ - Untuk RL 1kΩ

(20)

20

SSA 07

AKUISISI DATA SENSOR PROKSIMITI OPTOELEKTRONIK

MENGGUNAKAN ARDUINO UNO

A. Tujuan

 Mengenal mikrokontroler ARDUINO UNO

 Dapat merangkai rangkaian sensor proksimiti optoelektronik pada mikrokontroler ARDUINO UNO dengan menggunakan coding

 Dapat menggunakan ARDUINO UNO untuk mempermudah pengukuran dan menampilkan hasilnya dalam besaran yang diinginkan

Gb. Rangkaian Sensor

Gb. Arduino Uno

A3 GND 5V

(21)

21 Gambar berikut menunjukkan hubungan antara tegangan keluaran sensor (V) dengan jarak terbalik (1/L + 0.42) yang mendekati linier untuk rentang jarak 3-40 cm.

42 . 0 1 _  L X

Nilai m dan C diperoleh dengan cara kalibrasi menggunakan 2 buah titik kalibrasi.

C mX

(22)

22

C. Source Code

#define VIN 3 // Pin A3 untuk membaca tegangan // Deklarasi variabel double VAnalog=0; double V=0; double L=0; double m = 10; double C = 4.33; double X = 0; void setup(){

Serial.begin(9600); // Memulai komunikasi dengan kecepatan transmisi 9600 baud

}

void loop(){

// Membaca tegangan analog pada pin 3 VAnalog = analogRead(VIN);

V = (VAnalog/1023)*5; // Kalkulasi jarak X = (V-C)/m; L = 1/(X-0.42);

// Menampilkan tegangan dan jarak pada Serial Monitor Serial.print("V: ");

Serial.print(V); Serial.print(" V, L: "); Serial.print(L); Serial.println(" cm");

// Menunggu 100 milisekon untuk kembali ke perintah awal dari loop delay(100);

}

D. Langkah – langkah pengambilan data

1. Rangkai rangkaian sesuai dengan modul. 2. Buka aplikasi Arduino pada laptop. 3. Hubungkan Arduino Uno dengan laptop.

4. Tuliskan source code pada aplikasi Arduino sesuai dengan modul. 5. Upload source code ke Arduino Uno sampai berhasil.

6. Tekan Tools > Serial Monitor.

7. Lakukan pengukuran menggunakan objek benda putih dan hitam. Catat dan nilai yang tertera pada window Serial Monitor untuk jarak permukaan sebesar 5 dan 20 cm, yang akan digunakan sebagai titik kalibrasi.

(23)

23 8. Lakukan kalibrasi dengan menghitung nilai koefisien m dan C dari nilai kedua titik

kalibrasi lalu ubah nilai tersebut pada source code. 9. Ulangi percobaan dari langkah 5.

10. Lakukan pengukuran untuk jarak obyek 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 30, 40 cm. Buatlah tabel jarak sebenarnya L, tegangan keluaran V, jarak yang dihasilkan oleh Arduino Lu, serta ralat jarak. Hitung juga ralat rata-rata dari keseluruhan pengukuran dan tentukan ralat ketidaklinieran alat ukur ini.

11. Buat gambar plot hubungan antara jarak terbalik (1/L + 0.42) dengan tegangan keluaran sensor, gambar pula garis pendekatan liniernya serta cantumkan persamaan garis linier tersebut.

 Tabel hasil pengukuran

Jarak sebenarnya L (cm) Vout (V) Jarak yang dihasilkan Arduino Lu (cm) Ralat jarak

(24)

24  Hasil plot gambar

(25)

25

SSA 08

AKUISISI DATA SENSOR

ULTRA-SONIC RANGER MENGGUNAKAN ARDUINO UNO

A. Tujuan

 Mengenal mikrokontroler ARDUINO UNO.

 Dapat merangkai rangkaian sensor ultra-sonic ranger pada mikrokontroler ARDUINO UNO dengan menggunakan coding.

 Dapat menggunakan ARDUINO UNO untuk mempermudah pengukuran dan menampilkan hasilnya dalam besaran yang diinginkan.

B. Rangkaian Sensor Gb. Rangkaian Sensor Gb. Arduino Uno 5 V Pin 2 Pin 3 GND

(26)

26

C. Source Code

#define ECHOPIN 2 // Pin untuk menerima pulsa echo #define TRIGPIN 3 // Pin untuk mengirim pulsa trigger void setup(){

Serial.begin(9600); // Memulai komunikasi dengan kecepatan transmisi 9600 baud

pinMode(ECHOPIN, INPUT); // Konfigurasi pin 2 sebagai input }

void loop(){

// Deklarasi variabel int waktu = 0; int jarak = 0;

// Pembangkitan gelombang kotak selama 10 mikrosekon pada pin 3 tone(TRIGPIN,40000);

delayMicroseconds(10);

// Membuat nilai 0 pada triggerpin selama 2 mikrosekon noTone(TRIGPIN);

delayMicroseconds(2);

// Membaca durasi pulsa saat keadaan HIGH pada pin 2 waktu = pulseIn(ECHOPIN, HIGH);

// Kalkulasi jarak jarak = (waktu/100);

// Menampilkan pada Serial Monitor Serial.print("Jarak: ");

Serial.print(jarak); Serial.print("cm");

// Menunggu 50 milisekon untuk kembali ke perintah awal dari loop delay(50);

}

7. Lakukan pengukuran pada sensor untuk beberapa jarak obyek yang berbeda. Catat dan amati nilai yang tertera pada window Serial Monitor.

(27)

27 8. Lakukan kalibrasi dengan cara mengubah nilai konstanta kecepatan gelombang

dalam udara pada source code.

9. Ulangi percobaan dari langkah 5 sampai diperoleh nilai hasil digital pengukuran pada serial monitor sesuai dengan jarak yang sebenarnya.

10. Catat nilai konstanta yang diubah pada source code pada saat alat sudah terkalibrasi dengan benar.

11. Buat tabel dan grafik hubungan antara jarak sebenarnya dengan nilai digital yang dihasilkan Arduino untuk jarak 5, 10, 15, ..., sampai jarak maksimal yang masih memungkinkan nilai yang benar. Hitung rata-rata antara keduanya.

(28)

28  Hasil plot gambar

(29)

29

SSA 09

MOTOR DC

A. Tujuan

Melakukan pengendalian kecepatan menggunakan Motor DC

B. Rangkaian Aktuator

Gb. Rangkaian aktuator

(30)

30

A. Source Code

// Koneksikan basis transistor const int transistorPin = 9; double V;

int val=0; void setup() {

// set sebagai output:

pinMode(transistorPin, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { // baca potensiometer:

int sensorValue = analogRead(A0); V=(double(sensorValue)/1023)*5; Serial.println(V);

// map nilai sensor menjadi 0 - 255:

int outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, 0, 255); // gunakan nilai tersebut utk mengontrol putaran: analogWrite(transistorPin, outputValue);

delay (1000); }

B. Langkah – langkah pengambilan data

7. Lakukan pengendalian pada motor DC untuk beberapa tegangan yang berbeda dengan cara memutar potensiometer. Catat dan amati kecepatan putar motor DC menggunakan tachometer.

8. Buat tabel dan grafik hubungan antara tegangan (volt) dengan kecepatan putar (rpm). Lakukan analisis berdasarkan data yang telah diperoleh.

(31)

31  Hasil pengukuran

Vout (V) _{putar (rpm)}Kecepatan

 Hasil plot gambar

(32)

32

(33)

33

TS 10

MOTOR SERVO

A. Tujuan

Melakukan pengendalian posisi menggunakan Motor Servo.

B. Rangkaian Aktuator

Gb. Rangkaian aktuator

(34)

34

C. Source Code

/*

Controlling a servo position using a potentiometer (variable resistor) by Michal Rinott <http://people.interaction-ivrea.it/m.rinott> modified on 8 Nov 2013 by Scott Fitzgerald http://arduino.cc/en/Tutorial/Knob */ #include <Servo.h> #define VIN 3

Servo myservo; // create servo object to control a servo int potpin = 0; // analog pin used to connect the potentiometer int val; // variable to read the value from the analog pin int vol = 0;

double V ; void setup() {

myservo.attach(9); // attaches the servo on pin 9 to the servo object Serial.begin(9600);

}

void loop() {

val = analogRead(potpin); // reads the value of the potentiometer (value between 0 and 1023)

vol = analogRead (VIN); V = (double(vol)/1023)*5;

val = map(val, 0, 1023, 0, 180); // scale it to use it with the servo (value between 0 and 180) Serial.print(vol,BIN); Serial.print ("-"); Serial.print(vol); Serial.print("-"); Serial.println(V);

myservo.write(val); // sets the servo position according to the scaled value

Serial.println(val);

delay(1000); // waits for the servo to get there }

(35)

35

7. Lakukan pengendalian posisi motor servo untuk beberapa tegangan yang berbeda menggunakan potensiometer. Catat dan amati perubahan posisi (°)

jarum.

8. Buat tabel dan grafik hubungan antara tegangan (Volt) dengan posisi (°). Lakukan analisis berdasarkan data yang telah diperoleh.

 Hasil pengukuran

Vout (V) Posisi (°)

 Hasil plot gambar

(36)

36