fig 17.30

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

1. Pendahuluan [Kembali]

Kita akan membahas sebuah rangkaian detektor yang menarik dan relatif sederhana, yaitu DIAC Proximity Detector. Rangkaian ini memanfaatkan karakteristik unik dari komponen DIAC (Diode for Alternating Current) untuk mendeteksi keberadaan objek atau perubahan kondisi di sekitarnya tanpa kontak fisik langsung.

Dalam berbagai aplikasi, deteksi jarak dekat (proximity detection) sangat berguna, mulai dari sistem keamanan, kontrol otomatis, hingga antarmuka pengguna yang interaktif. Berbagai teknologi sensor telah dikembangkan untuk tujuan ini, namun rangkaian berbasis DIAC menawarkan pendekatan yang menarik karena kesederhanaan komponen dan prinsip kerjanya.

Dalam materi ini, kita akan menyelami bagaimana sebuah DIAC, yang biasanya digunakan dalam rangkaian pemicu TRIAC untuk kontrol daya AC, dapat diadaptasi untuk fungsi deteksi jarak dekat. Kita akan mempelajari bagaimana perubahan kapasitansi atau impedansi di sekitar sensor dapat memicu DIAC pada tegangan tertentu, yang kemudian dapat digunakan untuk mengaktifkan indikator atau rangkaian kontrol lainnya.

2. Tujuan [Kembali]

Memahami Prinsip Kerja DIAC: Kita akan mengulas karakteristik tegangan-arus (V-I) dari DIAC, termasuk tegangan breakdown (breakover voltage) dan tegangan holding, yang menjadi kunci dalam operasinya sebagai detektor.

Menganalisis Konfigurasi Rangkaian Proximity Detector Berbasis DIAC: Kita akan melihat bagaimana DIAC dihubungkan dengan komponen lain seperti sensor kapasitif, resistor, dan elemen indikator (seperti lampu atau buzzer) untuk membentuk detektor proximity.

Mengidentifikasi Mekanisme Deteksi: Kita akan mempelajari bagaimana keberadaan objek atau perubahan lingkungan di dekat sensor mempengaruhi parameter rangkaian (biasanya kapasitansi), yang pada gilirannya memicu DIAC.

Mengeksplorasi Potensi Aplikasi: Kita akan mempertimbangkan berbagai aplikasi praktis di mana detektor proximity berbasis DIAC ini dapat digunakan, dengan mempertimbangkan kelebihan dan keterbatasannya.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. ALAT

1.Ptoteus

Proteus adalah software simulasi dan desain rangkaian elektronik yang digunakan untuk membuat, menguji, dan memvisualisasikan rangkaian.

B. BAHAN

1. Voltmeter

Alat ukur untuk mengukur besar Tegangan dalam satuan Volt

2. DC Voltage

Komponen yang menyediakan tegangan tetap antara dua terminal: terminal positif (+) dan terminal negatif (–). Sumber ini digunakan untuk memberikan energi listrik ke rangkaian, dan nilainya bisa berupa tegangan tetap (seperti baterai 5V atau 12V) atau variabel, tergantung konfigurasi rangkaian.

3. Ground

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

4. Resistor

Fungsi utama dari resistor adalah membatasi aliran arus. Resistor dapat menahan arus dan memperkecil besar arus. Besar resistansi (kemampuan menahan arus) resistor disesuaikan dengan kebutuhan perangkat elektronika.

Cara Menghitung Nilai Resistor

5.DIAC

DIAC (Diode for Alternating Current) adalah komponen semikonduktor dua arah yang berfungsi sebagai saklar pemicu (triggering switch) untuk komponen lain, terutama TRIAC (Triode for Alternating Current).

6.Potensiometer

Potensiometer adalah komponen elektronik tiga terminal yang berfungsi sebagai pembagi tegangan yang dapat diubah (adjustable voltage divider) atau sebagai resistor variabel. Fungsi utamanya adalah untuk mengontrol besaran resistansi dalam suatu rangkaian secara manual.

7.SCR

SCR adalah singkatan dari Silicon Controlled Rectifier. Fungsi utama SCR adalah sebagai saklar elektronik satu arah (unidirectional switch) yang dapat mengalirkan arus listrik hanya dalam satu arah (dari anoda ke katoda) setelah dipicu oleh arus kecil pada gerbang (gate).

8.PUT

PUT pada dasarnya adalah sebuah saklar yang dikontrol oleh tegangan. Ia akan beralih dari kondisi "off" (resistansi tinggi) ke kondisi "on" (resistansi rendah) ketika tegangan pada anodanya (

V_{A}

) melebihi tegangan pada gerbangnya (

V_{G}

) sebesar tegangan maju dioda PN junction internal (

V_{A K (o n)}

), biasanya sekitar 0.7V.

9.kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang memiliki kemampuan untuk menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik dan melepaskannya kembali ketika dibutuhkan.

4. Dasar Teori [Kembali]

Untuk memahami bagaimana rangkaian ini bekerja sebagai detektor proximity, kita perlu memahami karakteristik utama dari DIAC dan bagaimana perubahan eksternal dapat memengaruhi kondisi pemicuannya.

1. Karakteristik DIAC (Diode for Alternating Current):

Struktur dan Simbol: DIAC adalah dioda semikonduktor dua arah yang memiliki struktur dua dioda Shockley yang terhubung secara antiparalel. Simbolnya biasanya terdiri dari dua dioda yang terhubung terbalik.
Operasi: DIAC pada dasarnya adalah saklar dua arah yang tetap terbuka (resistansi tinggi) hingga tegangan melintasinya mencapai tegangan breakdown atau breakover voltage ( $V_{BO}$ ). Setelah $V_{BO}$ tercapai, DIAC akan "menyala" atau menghantarkan arus dengan cepat (resistansi rendah).
Simetri: DIAC idealnya memiliki karakteristik simetris, yaitu memiliki nilai $V_{BO}$ yang sama untuk polaritas tegangan positif maupun negatif.
Tegangan Holding ( $V_{H}$ ): Setelah DIAC menyala dan arus mengalir, ia akan tetap menghantarkan arus meskipun tegangan melintasinya turun di bawah $V_{BO}$ , hingga arus yang melewatinya jatuh di bawah tegangan holding ( $I_{H}$ ). Di bawah $I_{H}$ , DIAC akan kembali ke kondisi mati (resistansi tinggi).
Aplikasi Umum: DIAC umumnya digunakan sebagai elemen pemicu untuk TRIAC dalam rangkaian kontrol daya AC.

2. Prinsip Deteksi Proximity dengan DIAC:

Dalam rangkaian proximity detector berbasis DIAC, perubahan pada lingkungan sekitar sensor (yang belum terlihat secara eksplisit dalam rangkaian Anda) akan menyebabkan perubahan pada impedansi atau kapasitansi dalam rangkaian. Perubahan ini kemudian memengaruhi tegangan yang melintasi DIAC, dan jika tegangan tersebut mencapai $V_{BO}$ , DIAC akan menyala, menghasilkan perubahan pada sinyal output.

Meskipun sensor proximity tidak terlihat, kita dapat berasumsi bahwa keberadaan objek dekat sensor akan menyebabkan perubahan kapasitansi atau impedansi pada suatu bagian rangkaian. Mari kita pertimbangkan beberapa kemungkinan mekanisme:

Sensor Kapasitif Implisit: Rangkaian itu sendiri mungkin dirancang sedemikian rupa sehingga kapasitansi liar atau kapasitansi antara bagian-bagian rangkaian dan objek eksternal berperan sebagai sensor. Mendekatkan objek dapat meningkatkan kapasitansi ini.
Pengaruh pada Jaringan RC: Resistor R2 (10M) dan kapasitor C1 (1u) membentuk jaringan RC dengan konstanta waktu yang relatif besar. Perubahan kapasitansi eksternal (akibat proximity) yang terhubung secara implisit ke jaringan ini dapat mengubah tegangan AC melintasi DIAC.
Perubahan Impedansi: Keberadaan objek juga dapat mempengaruhi impedansi efektif pada titik tertentu dalam rangkaian, yang pada gilirannya memengaruhi pembagian tegangan AC dan tegangan yang mencapai DIAC.

3. Bagaimana Perubahan Mempengaruhi Pemicuan DIAC dan Output:

Kondisi Normal (Tanpa Objek): Dalam kondisi normal, tegangan AC dari sumber melewati jaringan R1, R2, C1, dan DIAC. Tegangan puncak AC yang mencapai DIAC mungkin tidak cukup untuk mencapai $V_{BO}$ DIAC. Akibatnya, DIAC tetap mati, dan sinyal yang diteruskan ke output (osiloskop) mungkin memiliki karakteristik tertentu (misalnya amplitudo rendah atau bentuk gelombang terdistorsi).
Objek Mendekat (Perubahan Kapasitansi/Impedansi): Ketika sebuah objek mendekat sensor implisit, kapasitansi atau impedansi dalam rangkaian berubah.
Perubahan Tegangan pada DIAC: Perubahan kapasitansi/impedansi ini akan mengubah bagaimana tegangan AC dibagi di antara komponen R1, R2, C1, dan DIAC. Akibatnya, tegangan puncak AC yang melintasi DIAC dapat meningkat atau bergeser fasanya.
Pemicuan DIAC: Jika tegangan puncak AC yang melintasi DIAC mencapai atau melebihi $V_{BO}$ DIAC pada salah satu siklus AC (positif atau negatif), DIAC akan menyala dan menghantarkan arus.
Perubahan Sinyal Output: Ketika DIAC menyala, ia akan mengubah impedansi total rangkaian secara signifikan selama sebagian siklus AC tersebut. Ini akan menyebabkan perubahan pada bentuk gelombang dan/atau amplitudo sinyal AC yang mencapai output (osiloskop). Perubahan pola gelombang yang Anda lihat pada output (A, B, C, D) kemungkinan merupakan visualisasi dari perubahan ini sebagai respons terhadap pemicuan DIAC yang dipengaruhi oleh proximity.

Kesimpulan Dasar Teori:

Rangkaian DIAC Proximity Detector ini kemungkinan bekerja berdasarkan prinsip perubahan impedansi atau kapasitansi akibat keberadaan objek dekat sensor implisit. Perubahan ini memengaruhi tegangan AC yang melintasi DIAC. Ketika tegangan puncak AC mencapai $V_{BO}$ DIAC, DIAC menyala, yang menyebabkan perubahan signifikan pada bentuk gelombang output AC yang dapat diamati pada osiloskop. Pola gelombang yang berubah menjadi indikasi deteksi proximity.

5. Contoh Soal [Kembali]

1. Fungsi utama dari rangkaian proximity detector adalah …

A. Mengatur waktu delay sinyal
B. Mendeteksi adanya benda di sekitar sensor tanpa kontak langsung
C. Meningkatkan daya sinyal output
D. Mendeteksi suhu lingkungan sekitar

Jawaban: B. Mendeteksi adanya benda di sekitar sensor tanpa kontak langsung
Pembahasan: Proximity detector digunakan untuk mendeteksi keberadaan objek tanpa menyentuhnya.

2. Salah satu komponen aktif yang sering digunakan dalam proximity detector berbasis AC adalah …

A. DIAC
B. Potensiometer
C. Saklar tekan
D. LDR

Jawaban: A. DIAC
Pembahasan: DIAC sering digunakan dalam detektor berbasis arus AC karena karakteristik switching-nya.

3. Sensor proximity umumnya bekerja berdasarkan prinsip …

A. Tegangan referensi tetap
B. Deteksi perubahan arus AC
C. Perubahan medan listrik atau magnet di sekitar sensor
D. Fluktuasi suhu ruangan

Jawaban: C. Perubahan medan listrik atau magnet di sekitar sensor
Pembahasan: Banyak proximity sensor bekerja dengan deteksi induksi elektromagnetik atau kapasitansi.

6. Latihan Soal [Kembali]

1. Sebutkan dua jenis proximity sensor yang umum digunakan dan sebutkan masing-masing prinsip kerjanya secara singkat.

Jawaban:

Sensor induktif: bekerja dengan mendeteksi logam melalui medan elektromagnetik.
Sensor kapasitif: bekerja dengan mendeteksi perubahan kapasitansi akibat benda mendekat.

2. Apa perbedaan utama antara sensor proximity dengan sensor sentuh?

Jawaban:
Sensor proximity mendeteksi keberadaan objek tanpa menyentuhnya, sedangkan sensor sentuh membutuhkan kontak fisik.

3. Mengapa proximity detector sering digunakan dalam sistem otomatis seperti pintu otomatis atau robot?

Jawaban:
Karena dapat mendeteksi benda dengan cepat, akurat, dan tanpa sentuhan, sehingga cocok untuk sistem otomatisasi.

7. Problem [Kembali]

1. Sebuah pintu otomatis supermarket membutuhkan sensor yang bisa membuka pintu saat seseorang mendekat. Sensor apa yang digunakan dan bagaimana cara kerjanya?

Jawaban:
Gunakan proximity sensor inframerah atau ultrasonik. Sensor akan mendeteksi keberadaan orang dari pantulan sinyal, lalu mengirimkan sinyal ke penggerak pintu untuk membuka secara otomatis.

2. Dalam sebuah pabrik, dibutuhkan sistem untuk mendeteksi keberadaan benda logam di atas konveyor tanpa menyentuhnya. Sensor apa yang digunakan dan bagaimana cara pemasangannya?

Jawaban:
Gunakan sensor proximity induktif. Sensor diletakkan menghadap arah lintasan benda, dan saat benda logam mendekat, sensor akan mengirimkan sinyal ke sistem kontrol.

3. Seorang siswa membuat proyek proximity detector menggunakan DIAC dan lampu neon. Jelaskan prinsip kerja rangkaiannya secara umum.

Jawaban:
Saat ada benda mendekat, medan listrik di sekitar DIAC berubah sehingga tegangan pemicunya tercapai. DIAC menghantarkan arus ke lampu neon, dan lampu menyala sebagai indikator deteksi.

8. Percobaan [Kembali]