BAB II

MODUL INPUT­OUTPUT ON­OFF DISKRIT

2.1 Tujuan

Tujuan Percobaan Kontrol on­off adalah sebagai berikut. :

• Mengetahui berbagai jenis input/output on­off diskrit

• Memahami karakteristik jenis­jenis input/output on­off diskrit

2.2 DASAR TEORI

2.2.1 Indikator LED

LED (Light Emitting Diode) atau dioda pemancar cahaya adalah suatu

bahan padat sejenis dioda yang mengkonversi arus listrik menjadi cahaya.

Dalam penggunannya digunakan sebagai penanda berupa nyala lampu pijar.

Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi kemudian diketahui bahwa

elektron yang melewati sambungan P-N juga melepaskan energi berupa

energi panas dan energi cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada

semikonduktor, doping yang dipakai adalah gallium, arsenic, dan phosporus.

Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Gambar 2.1 Simbol LED

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna

merah, kuning dan hijau. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun

akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain

warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi

dayanya. Rumah (casing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada

yang persegi empat, bulat dan lonjong.

5

6

Karakteristik LED meyerupai karakteristik dioda pada umumnya, antara lain :

• Karakteristik V-I yang sama dengan tegangan bias maju 1,4 volt.

• Untuk mengeluarkan emisi cahaya harus diberi bias maju dengan

range arus antara 5-20 mA.

• Memiliki tegangan breakdown antara 5-50 volt pada bias mundur.

2.2.1.1 Dioda

Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi-

konduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga

komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi yang unik

yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak

lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah

semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N.

Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P

menuju sisi N.

Gambar 2.2 Simbol dan struktur dioda

Gambar di atas menunjukkan sambungan PN dengan porsi kecil

yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat

keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi

P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di

sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas bergerak

ke sisi P. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan

potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N akan

bergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole

7

disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron.

Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi

arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Gambar  2.3 Dioda dengan bias maju

Sebaliknya, apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu 

dengan memberikan   bias  negatif  (reverse bias).  Dalam hal   ini,  sisi  N 

mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P. Tidak akan terjadi 

perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. 

Karena  baik  hole   dan   elektron  masing­masing   tertarik   ke   arah  kutup 

berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan 

menghalangi terjadinya arus.

Gambar 2.4 Dioda dengan bias mundur

Hal ini menyebabkan dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah

saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja (beberapa volt diatas

nol) dioda akan menjadi konduktor. Ini disebabkan karena adanya

dinding deplesi (deplesion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan

Silikon tegangan konduksi adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.2 volt batas

minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.

8

Gmbar 2.5 Grafik arus dioda

Sebaliknya untuk bias negatif  dioda tidak dapat mengalirkan arus, 

namun memang ada batasnya.  Sampai  beberapa puluh bahkan ratusan 

volt baru terjadi breakdown, ketika dioda tidak lagi dapat menahan aliran 

elektron yang terbentuk di lapisan deplesi. 

2.2.1.2   Zener

Fenomena tegangan breakdown dioda ini mengilhami pembuatan

komponen elektronika lainnya yang dinamakan zener. Sebenarnya tidak

ada perbedaan sruktur dasar dari zener, melainkan mirip dengan dioda.

Tetapi dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada

sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin

cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada

tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan

satuan volt. Di datasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar

1.5 volt, 3.5 volt dan sebagainya.

Gambar 2.6 Simbol Dioda Zener

Ini adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda bekerja pada bias 

maju maka zener biasanya berguna pada bias negatif (reverse bias). 

9

2.2.1.3   Dioda Laser 

Dioda   laser   adalah   sejenis  laser  di   mana   media   aktifnya   sebuah 

semikonduktor persimpangan P­N yang mirip dengan yang terdapat pada 

dioda pemancar  cahaya  (LED). Dioda laser kadang juga disingkat LD 

atau ILD. Dioda laser baru ditemukan pada akhir abad ini oleh ilmuwan 

Universitas Harvard. Prinsip kerja dioda ini sama seperti dioda lainnya 

yaitu melalui sirkuit dari rangkaian elektronika, yang terdiri dari jenis P 

dan N. Pada kedua jenis ini sering dihasilkan 2 tegangan, yaitu:

1. biased  forward,  arus  dihasilkan  searah dengan nilai  0,707 untuk 

pembagian v puncak, bentuk gelombang di atas ( + ). 

2. backforward biased, ini merupakan tegangan berbalik yang dapat 

merusak suatu komponen elektronika. 

2.2.1.4 Aplikasi

Dioda banyak diaplikasikan pada rangkaian penyerah arus (rectifier) 

power suplai atau konverter AC ke DC. Di pasaran banyak ditemukan 

dioda seperti 1N4001, 1N4007 dan lain­lain. Masing­masing tipe berbeda 

tergantung   dari   arus   maksimum   dan   juga   tegangan   breakdown­nya.   

Zener   banyak   digunakan   untuk   aplikasi   regulator   tegangan   (voltage 

regulator).   Zener   yang   ada   di   pasaran   tentu   saja   banyak   jenisnya 

tergantung dari   tegangan breakdown­nya.  Di dalam datasheet  biasanya 

spesifikasi ini disebut Vz (zener voltage) lengkap dengan toleransinya, 

dan juga kemampuan disipasi daya.

10

Gambar 2.7 LED array

LED sering dipakai  sebagai   indikator  yang   masing­masing warna 

bisa memiliki arti yang berbeda. Menyala, padam dan berkedip juga bisa 

berarti   lain.  LED dalam bentuk   susunan   (array)   bisa  menjadi  display 

yang besar. Dikenal juga LED dalam bentuk 7 segment atau ada juga 

yang   14   segment.   Biasanya   digunakan   untuk   menampilkan   angka 

numerik dan alphabet.

2.2.2 Indikator Akustik (Buzzer)+

D4 Buzzer

R 1K

Gambar 2.8 Rangkaian Buzzer

Indikator  Akustik  atau  Buzzer   terbuat  dari  elemen  piezoceramic  pada 

suatu  diafragma yang mengubah  getaran/vibrasi   suara  menjadi  gelombang 

suara. Alat ini menggunakan resonansi untuk memperkuat intensitas suara.

Buzzer atau beeper memiliki dua tipe, yang pertama, resonator sederhana 

yang disuplai   sumber  AC dan kedua melibatkan   transistor   sebagai  micro­

oscillator yang membutuhkan sumber DC.        

  

 2.2.3  Relay 

Relay  merupakan  switch  yang dioperasikan  secara   listrik.  Definisi   ini 

tidak   membatasi   cakupan   antara   solid   state   (semikonduktor)   relay   dan 

elektromagnetik relay atau gabungan keduanya. 

11

load

Control circuit relay non control circuit

Gambar 2.9 Diagram Blok Relay

The   National   Association   of   Relay   Manufacturers   (NARM) 

mendefinisikan Relay adalah sebuah alat kontrol listrik untuk membuka dan 

menutup  kontak­kontak   listrik  yang  mempengaruhi  operasi  dari   suatu  alat 

lain yang dikontrolnya dalam rangkaian yang sama atau rangkaian lain. Solid 

State  Relay (SSR) adalah suatu alat   tanpa ada bagian yang bergerak yang 

mempunyai fungsi seperti relay atau switch.

Elektromagnetik relay didefinisikan sebagai sebuah relay yang beroperasi 

atau reset selama ada pengaruh elektromagnetik yang disebabkan oleh aliran 

arus pada coil yang membuat beroperasinya kontak­kontak kontrol.

2.2.3.1   Jenis­jenis relay

Klasifikasi Relay OMRON berdasarkan fungsinya :

1. General Purpose relays

2. Power Relays

3. Special Purpose Relay

4. PCB Relay

Gambar  2.10  Jenis­jenis relay Omron – LY, MKS, G8P, G7L, G5S ,G5PA, 

G5NB, G5SB, G2R

12

Power Relay digunakan bersama dengan socket, beroperasi pada arus 

DC dan AC. Yang termasuk pada jenis ini adalah :

• LY   1,2,3,4   (Menunjukkan   banyaknya 

pole)

• MK2P, 3P (2 pole dan 3 pole)

• G7L (1 pole)

Perbedaan lain selain jumlah pole adalah ukuran (dimensi), bentuk 

casing, dan kualitas.Beberapa aplikasi dari relay :

1. Untuk jenis power relay banyak digunakan pada mesin­mesin industri.

2.   Untuk   jenis   PCB   aplikasinya   tergantung   dari  load  yang   akan 

digunakan. 

Relay G5S banyak digunakan pada AC (air conditioner) dan kulkas.

• Relay G5PA banyak digunakan pada radio, TV.

• Relay  G8P/G8PT   banyak   digunakan   pada   lampu­lampu   mobil, 

mesin cuci.

2.2.3.2 Konstruksi Relay

a. Coil

Material  coil  adalah   tembaga   yang   mempunyai   konduktivitas 

cukup tinggi yang dilapisi  dengan bahan isolator.  Maksud dilapisi 

oleh   isolator   adalah   untuk   menghindari   terjadinya   kontak   antara 

tembaga karena lilitan coil ini digulung (winding) satu sama lain.

Bahan   coil   yang  digunakan   terdiri   dari   kelas­kelas   dari   bahan 

isolator itu sendiri (insulation grade).

Tabel 2.1 Kelas-kelas bahan isolator coil

13

Insulation 

grade

Maximum permitted

Temperature

Representative winding material

(code)A 1050 C Enameled copper wire (EW)B 1200 C Polyurethane/copper wire (UEW)

C 1300 C Heat­resistant polyurethane /copper 

wire (UEW­B)

Polyester/ copper wire (PEW)

b.  Casing

Material  dari  casing  itu sendiri  terdiri  dari bahan  thermoplastik 

dan thermosetting. Hal ini tergantung dari pemakaian konsumen, bila 

relay yang akan digunakan akan beroperasi pada kondisi temperatur 

cukup   tinggi,   maka  casing  relay  harus   dibuat   dari   material 

thermosetting  yang cenderung mempunyai   sifat   lebih   tahan  panas 

dari pada bahan thermoplastik.

Gambar 2.11 Casing relay

c.  Armature

Armature  dibuat  dari  besi   lunak,  dan  yang  sering  dipakai  dari 

silicon steel atau permalloy.

Gambar 2.12  Armature

Beban kecil

Beban besar

14

d.  Yoke

Yoke dibuat dari bahan yang sama dengan armature.

Gambar 2.13 Yoke

e.   Terminal

Terminal pada umumnya dibuat dari copper atau copper alloy.

Gambar 2.14  Terminal yang sudah dimasukan ke base

f.   Contact

Untuk kebutuhan umum (general),  contact  biasa dibuat dari perak 

atau perak paduan. Tetapi  material  contact  juga disesuaikan menurut 

besar kecilnya load.

PGS alloy (Platinum, gold, silver) 

AgPd (Silver Palladium)

Ag (Silver)

(AgCdO) (Silver, Cadmium oxide)

AgNi (AglnSn)

(Silver, Indium, tin)

g.  Core

15

Core  pada umumnya dibuat dari besi lunak.  Untuk membuat relay 

dapat dialiri arus AC maka core diberi lapisan baja.

Gambar 2.15 Core

h.   Socket Relay

Socket  relay  adalah   tempat  meletakkan  relay.  Terbuat  dari  plastik 

dan   berfungsi   untuk   memudahkan   penggantian   relay   apabila   terjadi 

kerusakan.

Gambar 2.16  Socket Relay

2.2.3.3  Prinsip kerja relay

Prinsip dasar relay dalam operasi adalah desain kontaktor dan motor 

starter.   Terdapat   beberapa   variasi   dari   solenoid   yang   secara   prinsip 

digunakan  untuk  pengoperasian   relay.  Struktur   relay  paling  sederhana 

ditunjukkan pada gambar 2.9 

Pada dasarnya relay adalah set contact yang dikendalikan oleh coil.  

Coil  relai  menggunakan prinsip elektromagnetik  seperti  pada solenoid. 

Ketika   relay   diberi   energi,   akan   timbul   medan   magnet   yang 

menyebabkan  armature  tertarik   ke   tengah  coil.   Dari   gambar   terlihat 

bahwa  armature  adalah   bagian   relay   yang   menyebabkan  contact 

16

bergerak dari  posisi  open  ke posisi  close.  Begitu  pula  jika relay tidak 

diberi energi, medan elektromagnetik lenyap, dan  armature  kembali ke 

posisi semula yang berarti contact berpindah dari posisi close ke open. 

Movablecontacts

“armature”

Wire to load

Fixed contacts

12 V dc

Wires to coil

Armature moves upinto the coil when the

coil is magnetized

Relaycoil

Wire from L1

Gambar 2.17  Struktur  relay sederhana

Diagram electric relay ditunjukkan oleh gambar di bawah :

 

Load circuit for relay

Relaycontacts 110 V ac

Load

         

(a)

 Coil circuit for relay

          

Push button24 Vdc

Relaycoil

(b)

Gambar  2.18 (a) Diagram load circuit for relay

                       (b) Diagram coil circuit for relay

17

Hal yang perlu diperhatikan adalah coil  disuplay oleh tegangan 12 V DC 

dan beban di suplay tegangan 110 V AC. Dalam hal ini coil secara sederhana 

bertindak   sebagai   operator   untuk   menarik  contact  ke   posisi  closed.  Coil 

membutuhkan arus yang relatif kecil untuk menghidupkan elektromagnet dan 

menarik contact ke posisi closed.

2.2.4 Solenoida

Dalam suatu industri atau perangkat yang sering kita gunakan sehari­hari 

kita bisa mengeset perangkat itu sesuai dengan keinginan kita yang biasanya 

di inginkan otomatisasi sistem. Sistem kontrol itu sendiri berfungsi sebagai 

pembanding antara harga sebenarnya dengan plant yang kita inginkan, salah 

satu  system   controlling  adalah   system   on­off   yang   salah   satunya 

menggunakan Solenoida

Pada dasarnya  solenoide  adalah piranti  yang digunakan sebagai  switch 

dalam   sistem   kontrol,   biasanya  solenoide  digunakan   untuk   memindahkan 

beban secara mekanis.  Jadi,  alat   ini  digunakan untuk memindahkan beban 

secara   mekanis   atau   mempertahankannya,  system  yang   digunakan   adalah 

medan   magnet,   semakin   besar   arus   yang   mengalir   pada  solenoida  maka 

medan magnet akan semakin besar dan pada batasan tertentu akan menarik 

switch  yang   terbuat   dari   konduktor   dan  switch  ini   yang   kemudian   di 

manfaatkan dalam aplikasi kontrol on­off.

2.2.4.1 Konstruksi solenoid

Suatu solenoid adalah suatu kumparan kawat panjang dengan suatu pola 

seperti bentuk sekrup, yang pada umumnya dikelilingi oleh suatu bingkai baja 

dan mempunyai suatu inti baja di dalam lilitan. Ketika ada aliran arus litrik 

solenoid menjadi alat  elektromagnetik,  di  mana tenaga elektris  diubah jadi 

pekerjaan mekanis.

18

Gambar 2.19 Pull Type Solenoid

Gambar 2.20 Push Type Solenoid

  Inti   suatu   solenoid   pada   umumnya  dibuat   dari   dua  bagian,   suatu 

penggiat   (pengisap/   spekulan   )   yang   dapat   dipindahkan,   dan   suatu 

penghalang/penopang   atau   inti   akhir   yang   telah   ditetapkan.   Efisiensi 

suatu solenoid adalah suatu faktor  dari kekuatan mekanis alat, ketetapan 

magnetik dan bentuk wujud inti elektrik yang meliputi bagian­bagian dari 

solenoid yang berupa pengisap/spekulan dan perubahan/sarung.

Pengisap bebas bergerak yang terletak di pusat lilitan dipasang dengan 

arah linier. Ketika coil diberi tenaga oleh arus listrik, suatu gaya magnetis 

akan terbentuk antara pengisap/spekulan dan inti akhir, hal inilah yang 

menyebabkan pengisap/spekulan itu dapat bergerak. Untuk memperoleh 

hasil solenoid yang lebih baik maka harus digunakan bahan yang baik 

pula. Hal tersebut penting bagi suatu solenoid untuk menghilangkan gaya 

magnetisnya   ketika   daya   listrik   masukan   dipindahkan,   hal   ini   untuk 

19

memungkinkan  pengisap/spekulan   tersebut  untuk  dapat  kembali  mulai 

lagi   posisi   aslinya   (   posisi   mula­mula   ).   Sedangkan   medan   magnet 

sisanya disebut kemagnetan bersifat sisa (residual magnetism).

Material   pemandu   yang   terletak   di   pusat   dan   penyepuhan 

pengisap/spekulan harus dipilih untuk mendapatkan friksi minimum dan 

pengausan rendah. Gelas, kaca, nilon, kuningan untuk pemandu dan nikel 

electro­less atau fraksi lain yang mempunyai lapisan tipis sangat cocok 

untuk pengisap/spekulan.

Desain dan pemilihan suatu solenoid memerlukan pengetahuan dasar 

mekanik dan hubungan timbal baliknya dengan bidang elektrik. Dalam 

banyak kesempatan hal tersebut penting untuk membuat trade offs antar 

berbagai mekanik, elektrik, yang berkenaan dengan panas, akustis, dan 

sifat   fisis.   Desain   ini   telah   diatur   untuk   membantu   kita   di   dalam 

pemilihan solenoid yang sesuai dengan  penggunaannya.

2.2.4.2 Jenis­jenis solenoid

Banyak jenis dan macam­macam solenid yang ada, diantaranya :

• Tubular Solenoids, dapat bekerja pada tegangan AC dan DC.

Gambar 2.21 Tubular Solenoid

• Open Frame,  solenoid yang dapat bekerja pada tegangan AC dan 

DC.

20

Gambar 2.22 Open Frame

• Low Profil,  solenoid yang dapat  bekerja  pada  tegangan AC dan 

DC.

Gambar 2.23 Low Profil

• Hinged clapper,  solenoid yang dapat bekerja  pada tegangan AC 

dan DC.

Gambar 2.24 Hinged clapper

• Latching, solenoid hasil modifikasi dari jenis solenoid yang lain.

Gambar 2.25 Latching

• Rotary

21

Gambar 2.26 Rotary

2.2.5 Hall­Effect Sensor

Sensor  Hall  Effect  digunakan  untuk  mendeteksi   kedekatan   (proximity), 

kehadiran   atau  ketidakhadiran   suatu  objek  magnetis   (yang)  menggunakan 

suatu jarak kritis. Pada dasarnya ada dua tipe Half­Effect Sensor, yaitu tipe 

linear dan tipe on­off. Tipe linear digunakan untuk mengukur medan magnet 

secara   linear,  mengukur  arus  DC dan AC pada konduktordan funsi­fungsi 

lainnya.  Sedangkan   tipe   on­off   digunakan   sebagai   limit   switch,   sensor 

keberadaan   (presence  sensors),  dsb.  Sensor   ini  memberikan   logika  output 

sebagai  interface gerbang logika secara langsung atau mengendalikan beban 

dengan buffer amplifier.

Gambar  2.27 Diagram Hall Effect

Keterangan gambar :

1. Elektron

2. Sensor Hall atau Elemen Hall

3. Magnet 

4. Medan Magnet

5. Power Source

22

Gambar diagram hall effect tersebut tersebut menunjukkan aliran elektron. 

Dalam gambar A menunjukkan bahwa elemen Hall mengambil kutub negatif 

pada sisi atas dan kutub positif pada sisi bawah.   Dalam gambar B dan C, 

baik arus listrik ataupun medan magnet dibalik, menyebabkan polarisasi juga 

terbalik. Arus dan medan magnet yang dibalik ini menyebabkan sensor Hall 

mempunyai kutub negatif pada sisi atas.

Hall Effect tergantung pada beda potensial (tegangan Hall) pada sisi yang 

berlawanan dari sebuah lembar tipis material konduktor atau semikonduktor 

dimana arus listrik mengalir, dihasilkan oleh medan magnet yang tegak lurus 

dengan  elemeh  Hall.  Perbandingan   tegangan  yang  dihasilkan  oleh   jumlah 

arus dikenal dengan tahanan Hall, dan tergantung pada karakteristik bahan. 

Dr. Edwin Hall menemukan efek ini pada tahun 1879.

Hall Effect dihasilkan oleh arus pada konduktor. Arus terdiri atas banyak 

beban   kecil   yang   membawa   partikel­partikel   (biasanya   elektron)   dan 

membawa gaya Lorentz pada medan magnet. Beberapa beban ini berakhir di 

sisi – sisi konduktor. Ini hanya berlaku pada konduktor besar dimana jarak 

antara dua sisi cukup besar.

Salah satu yang paling penting dari  Hall Effect adalah perbedaan antara 

beban   positif   bergerak  dalam   satu   arah  dan  beban   negatif   bergerak   pada 

kebalikannya.  Hall Effect  memberikan bukti  nyata bahwa arus  listrik  pada 

logam dibawa oleh elektron yang bergerak, bukan oleh proton. Yang cukup 

menarik,  Hall   Effect  juga   menunjukkan   bahwa   dalam   beberapa   substansi 

(terutama semikonduktor), lebih cocok bila kita berpikir arus sebagai “holes” 

positif yang bergerak daripada elektron.

23

Gambar 2.28  Pengukuran Tegangan Hall

Dengan   mengukur   tegangan   Hall   yang   melalui   bahan,   kita   dapat 

menentukan kekuatan medan magnet yang ada. Hal ini bisa dirumuskan :

…………………………………………… (1)

Dimana VH  adalah tegangan yang melalui lebar pelat, I adalah arus yang 

melalui panjang pelat, B adalah medan magnet, d adalah tebal pelat, e adalah 

elektron,   dan   n   adalah   kerapatan   elektron   pembawa.   Dalam   keberadaan 

kekuatan   medan   magnetik   yang   besar   dan   temperatur   rendah,   kita   dapat 

meneliti quantum Hall effect, yang dimana adalah kuantisasi tahanan Hall. 

Dalam bahan ferromagnetik   (dan  material  paramagnetik  dalam medan 

magnetik),   resistivitas  Hall   termasuk kontribusi   tambahan,  dikenal  sebagai 

Anomalous Hall Effect (Extraordinary Hall Effect), yang bergantung secara 

langsung  pada  magnetisasi  bahan,  dan   sering   lebih  besar  dari  Hall  Effect 

biasa.  Walaupun   sebagai   sebuah   fenomena  yang  dikenal   baik,  masih   ada 

perdebatan   tentang   keberadaannya   dalam   material   yang   bervariasi. 

Anomalous Hall Effect bisa berupa efek ekstrinsik bergantung pada putaran 

yang   menyebar   dari   beban   pembawa,   atau   efek   intrinsik   yang   dapat 

dijelaskan dengan efek Berry phase dalam momentum space kristal.

Aplikasi  Hall effect  menghasilkan level sinyal yang sangat rendah dan 

24

membutuhkan   amplifikasi.   Amplifier   tabung   vakum   pada   abad   20   terlalu 

mahal,  menghabiskan   tenaga  dan  kurang andal  dalam aplikasi   sehari­hari. 

Dengan pengembangan IC berharga murah maka Hall Effect Sensor menjadi 

berguna untuk banyak aplikasi.  Alat  Hall  Effect  saat disusun dengan tepat 

akan tahan dengan debu, kotoran, lumpur dan air. Sifat ini menyebabkan alat 

Hall  Effect  lebih  baik  untuk   sensor  posisi  daripada  alat   alternatif   lainnya 

seperti   sensor  optik  dan  elektromekanik.  Hall  effect   sensor   sering  dipakai 

untuk  Split   ring   clamp­on   sensor,   Analog   multiplication,   Power   sensing,  

Position  and  motion   sensing,  Automotive   ignition  dan  fuel   injection  serta 

Wheel rotation sensing. Sensor ini banyak tersedia di berbagai macam pabrik, 

dan   digunakan   untuk   sensor­sensor   yang   bervariasi   seperti   sensor   aliran 

cairan, sensor power dan sensor tekanan. Sensor  Efek Hall digunakan untuk 

mendeteksi  kedekatan   (proximity),   kehadiran  atau  ketidakhadirannya  suatu 

objek magnetis  (yang) menggunakan suatu jarak kritis.  Pada dasarnya ada 

dua   tipe  Hall­Effect  Sensor,   yaitu   tipe   linear  dan   tipe  on­off.  Tipe   linear 

digunakan untuk mengukur medan magnet secara linear, mengukur arus DC 

dan AC pada konduktor  dan  fungsi­fungsi   lainnya.  Sedangkan  tipe  on­off 

digunakan sebagai  limit switch,  sensor keberadaan (presence sensors),  dsb. 

Sensor ini memberikan logika output sebagai interface gerbang logika secara 

langsung atau mengendalikan beban dengan buffer amplifier.

2.2.6 Reflective­Opto Switch

Alat   ini   terdiri  dari  pasangan  emitter/detektor  pada   tempat  yang   sama. 

Emitter  meradiasikan   cahaya  UV dan   jika   tidak   ada  halangan  yang   akan 

memantulkan  cahaya  tersebut,  maka  tidak  akan ada  cahaya  yang diterima 

oleh detektor. 

Jika   objek   pemantul   (dengan   warna/permukaan   yang   sesuai)   dibuat 

menghadap   alat   ini,   detektor   (photoresistor)  mensaturasi   output,   sehingga 

terbentuk sinyal logika.

Emitter  dan detektor  disesuaikan,  di  mana detektor  mempunyai  puncak 

sensitivitas yang bersesuaian dengan panjang gelombang emitter. 

25

Seberapa baik pendeteksian suatu objek tergantung pada :

• Jumlah cahaya yang dipancarkan oleh suatu sumber cahaya.

• Kepekaan photodetector.

• Jarak antara switch dari objek.

• Kondisi cahaya dari lingkungan sekitar.

• Kedudukan   tegak   lurus   permukaan   dari   pantulan   cahaya   dengan 

switch.

2.2.7 Proximity Switch Induktif

Alat ini diklasifikasikan sebagai berikut :

• Bersumber daya AC atau DC.

• 2 terminal,  di  mana beban dihubungkan antara   terminal  satu dengan 

sumber AC atau DC, sementara terminal lain merupakan GND.

• terminal, dua terminal di antaranya adalah sumber tegangan dan GND, 

sedangkan   terminal   lainnya   adalah   output   beban   yang   dihubungkan 

dengan sumber tegangan (tipe NPN ) atau ke GND (tipe PNP).

Alat   ini   terdiri  dari   suatu  osilator,  demodulator,   trigger,  dan  switching  

amplifier.

Alat   ini   beroperasi   dengan   prinsip   transistor   osilator   yang   operasinya 

dumped  ketika  objek  metal  mendekati   elemen  yang beresonansi.  Efisiensi 

dumping effect ini tergantung dari tipe metal dan jarak.

Jika objek metal memasuki medan magnet kumparan osilator, arus pusar 

akan   diinduksi   pada   kumparan   yang   mengubah   amplitudo   osilasi. 

Demodulator  akan mengkonversi  perubahan  amplitudo  menjadi   sinyal  DC 

yang akan mengaktifkan trigger.

Keuntungan Penggunaan Proximity Switch induktif :

• Tidak perlu ada kontak fisik secara langsung antara pemakai dengan 

sistem.

• Dapat bekerja di lingkungan dengan kondisi apapun.

• Responnya berjalan dengan cepat.

26

• Awet dan tahan lama.

Berikut merupakan petunjuk kontruksi bahan switch proximity yang baik :

Gambar 2.29 Petunjuk kontruksi bahan switch proximity

2.2.7.1 Aplikasi 

27

Gambar 2.30 Aplikasi penggunaan Proximity Switch Induktif untuk Tank Level Control

Gambar 2.31 Aplikasi penggunaan Proximity Switch Induktif untuk Grinding Amount Detection

Gambar 2.32 Aplikasi Penggunaan Proximity Switch Induktif untuk Work Pierce Sorting.

28

2.2.7.2 DATA SHEET

29

Gambar. 2.33 Data Sheet Selection Guide

30

Gambar. 2.34 Data Sheet Proximity Switch Control

31

2.2.7.3 Kurva Karakteristik

Gambar 2.35 Karakteristik Proximity Switch Induktif

Dari gambar 2.35 di atas, terlihat bahwa dengan ukuran objek 

yang   sama,   besi   memiliki   jarak   dari   sensor   yang   paling   jauh,   kemudian 

berturut­turut diikuti oleh baja, kuningan, alumunium, serta tembaga. Dari sini 

dapat disimpulkan bahwa besi memiliki kerapatan molekul yang paling besar 

(paling   rapat   molekul­molekulnya)   dibandingkan   dengan   baja,   kuningan, 

alumunium, serta tembaga.

32

2.3   PENGUJIAN ALAT

2.3.1 Alat dan Bahan

• Modul  input/output  ON­OFF  diskrit 

(modul B3510­L)

• Multimeter digital 1 buah

• Konektor 9 buah

• Power supply DC 0­20V dan 15V

• Penggaris 1 buah

2.3.2 Cara Kerja

1. Indikator LED

1. Ukur sumber tegangan DC 0 sampai 20 Volt.

2. Berikan tegangan DC 0 sampai dengan 20 Volt 

di antara terminalnya (+) dan (­).

3. Amati   nyala   lampu   LED   setiap   kenaikan 

tegangan.

2. Indikator Akustik (Buzzer)

1. Ukur sumber tegangan DC 0 sampai 20 volt

2. Berikan   tegangan   DC   0   sampai   dengan   20   Volt   di   antara 

terminalnya (+) dan (­).

3. Amati kinerja buzzer  setiap kenaikan tegangan

3.Relay

1. Ukur sumber tegangan DC 0 sampai 20 volt.

2. Berikan tegangan DC 0 sampai dengan 20 Volt di antara terminal 

kumparan, meningkat secara perlahan.

3. Amati kondisi Relay.

4. Turunkan tegangan secara perlahan sampai release point.

33

5. Catat tegangan pada release point.

3. Solenoida

1. Ukur tegangan DC 0­15 Volt.

2. Berikan   Tegangan   0­15   Volt   pada 

solenoida.

3. Amati kondisi solenoid

4. Hall­Effect Sensor

Sensor Sebagai Proximity Detektor

1. Buat pengkoneksian seperti pada gambar.

a. Soket B1 dihubungkan dengan ground.

b. Hubungkan soket B2 pada tegangan 0­20 V tegangan DC 

untuk mengaktifkan Half Sensor.

c. Soket B3 dihubungkan dengan tegangan positif 15 V

d. Soket   B4   adalah   keluaran   rangkaian.  Hubungkan   seperti 

dalam modul rangkaian.

2. Amati kondisi Sensor.

3. Hubungkan soket B2 pada tegangan DC 0 

sampai (­20) V

4. Amati kondisi Sensor.

Batas Operasi Sensor

1. Kumparan  Slide   in  sehingga   kontak 

dengan muka sensor.

2. Variasikan arus kumparan.

3. Amati kondisi sensor.

34

5. Reflective Opto­Switch

1. Buat pengkoneksian seperti pada gambar.

• Perhatikan   kontak/soket   B5   dihubungkan   ke   GND   pada 

papan.

• Kontak B6 adalah output yang di “pulled up” dengan +V.

2. Ukur tegangan Supply dengan tepat 15 V

3. Amati kondisi Indikator.

6. Proximity Switch Induktif

1. Buat pengkoneksian seperti pada gambar.

• Amati   kontak   B6   yang   terhubungkan   supply   +V 

secara internal.

• Amati kontak B7 sebagai output

• Hubungkan beban antara kontak B8 dan B7

2. Ukur tegangan supply dengan tepat 15 V

3. Ukur jarak ON/OFF untuk masing­masing material.

4. Amati kondisi indikator.

35

2.3.3 Data Percobaan

a. Percobaan Indikator LED

Tabel 2.2 Data Percobaan Indikator LED

Tegangan (volt) Kondisi Led1,75 Redup2,43 Lebih Terang11,24 Lebih Terang

b. Percobaan Indikator Buzzer

Tabel 2.3 Data Percobaan Indikator Akustik (buzzer)

          Tegangan (volt) Kondisi Buzzer4,25 Bunyi Pelan6,10 Bunyi Lebih Keras8,66 Bunyi Lebih Keras

c. Percobaan Relay

Tabel 2.4 Data Percobaan Relay

Tegangan naik  (v) Tegangan turun (v) Kondisi Relay    7,00  1,25  Open ­ Close    6,45  2,04 Open ­ Close

36

d. Percobaan Solenoida

Tabel 2.5 Data Percobaan Solenoida

        Tegangan (volt) Kondisi Solenoida4,45 ON (Hidup)5,22 ON (Hidup)

e. Percobaan Hall­Effect Sensor

Tabel 2.6 Data Percobaan Hall-Effect Sensor

Tegangan naik  (v) Tegangan turun (v) Kondisi Sensor13,18 0 ON ( Led Menyala )13,17 0 ON ( Led Menyala )

f. Percobaan Reflective Opto­Switch

Tabel 2.7 Data Percobaan Reflective Opto-Switch

Warna 

Bahan

Tegangan 

Keluaran ( V )

Jarak

Bahan

Kondis

BuzzerWarna Putih 13,65 2,5 mm BunyiWarna Biru 13,65 2,5 mm BunyiWarna Hitam 0 2,5 mm Tidak Bunyi

g. Percobaan Proximity Switch Induktif

Tabel 2.8 Data Percobaan Proximity Switch Induktif

     Bahan              Jarak Kondisi Indikator     Mild Iron (Besi)              5 mm Aktif – Tidak Aktif     Brass (Kuningan)              3 mm Aktif – Tidak Aktif     Alumunium              2 mm Aktif – Tidak Aktif

37

2.4.   ANALISA DAN PEMBAHASAN

2.4.1. Indikator LED

Gambar 2.36 Rangkaian percobaan Indikator LED

LED (Light  Emitting  Diode)  atau  dioda pemancar  cahaya adalah  suatu 

bahan padat sejenis dioda yang mengkonversi arus listrik menjadi cahaya. Dalam 

penggunannya digunakan sebagai penanda berupa nyala lampu pijar. Strukturnya 

juga   sama   dengan   dioda,   elektron   yang   menerjang   sambungan   P­N   juga 

melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. Untuk mendapatkan 

emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang dipakai adalah gallium, arsenic, 

dan   phosporus.   Jenis   doping   yang   berbeda   menghasilkan   warna   cahaya   yang 

berbeda pula.

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa energi yang didapat oleh LED 

membentuk   pasangan   lubang   elektron,   energi   tersebut   dilepaskan   pada   waktu 

38

elektron bergabung dengan lubang. Dalam silikon dan germanium rekombinasi ini 

terjadi melalui perangkap­perangkap dan energi yang dilepaskan tadi pindah ke 

kristal   dalam   bentuk   panas.   Ternyata   dalam   semikonduktor   yang   lain   seperti 

arsenida galium banyak rekomendasi langsung terjadi tanpa bantuan perangkap 

dalam hal ini energi yang dilepaskan waktu elketron jatuh dari pita konduksi ke 

pita valensi muncul dalam bentuk radiasi. Radiasi berada pada daerah infra merah. 

Efisiensi proses pembentukan cahaya bertambah dengan pertambahan arus yang 

diinjeksikan dengan penurunan temperatur. Cahaya yang terbentuk akan terpusat 

dekat  dengan persambungan oleh  karena  sebagian  besar  dari  pembawa berada 

dalam jarak panjang  difusi dari persambungan.

Tabel 2.9 Data Percobaan Indikator LED

Tegangan (volt) Kondisi Led1,75 Redup2,43 Lebih Terang11,24 Lebih Terang

Dari tabel 2.9 dapat diperoleh analisa bahwa semakin besar tegangan maka 

sensor   akan   semakin   aktif,   dalam   hal   ini   nyala   indikator  LED   akan   semakin 

terang. 

Fungsi Diode :

1. Sebagai penyearah arus

2. Sebagai pelipat tegangan

3. Sebagai Penetak tegangan

Fungsi Resistor :

1. Membangkitkan arus

2. Mengatur besarnya arus yang diingin

Pada gambar rangkaian 2.36 terlihat rangkaian percobaan indikator 

led.   Yang   mana   kaki­kaki   led   terhubung   oleh   sumber   tegangan.   Yang   mana, 

39

sumber   tegangan   ini   akan  menyuplai   tegangan  pada   led.  Sehingga,   led  dapat 

menyala/mati sebagai indikator.

2.4.2 Indikator Akustik (Buzzer)

Bu

zzer

0 . . .20 V

Ground

Gambar 2.37 Rangkaian percobaan indikator Buzzer

Pada gambar  2.37   terlihat   rangkaian   indikator  buzzer.Yang mana  kaki­

kaki buzzer terhubung oleh sumber tegangan. Yang mana, sumber tegangan ini 

akan   menyuplai   tegangan   pada   buzzer.   Sehingga,   buzzer   dapat   berbunyi 

nyaring/lirih sebagai indikator.

Dioda Zener adalah dioda yang didesain dengan kemampuan membuang 

daya yang memadai untuk dijalankan di daerah dadal (break down Region). Dioda 

zener dapat digunakan sebagai acuan tegangan atau sebagai alat yang memberikan 

tegangan tetap.  Dioda akan mengendalikan tegangan beban terhadap perubahan 

dalam arus beban dan terhadap perubahan sumber tegangan. Oleh karena di dalam 

daerah dadal perubahan yang besar dalam arus dioda mengakibatkan perubahan 

yang kecil dalam tegangan dioda selanjutnya bila arus beban dan sumber tegangan 

berubah arus dioda akan menyesuaikan diri pada perubahan­perubahan ini untuk 

mempertahankan tegangan beban yang hampir tetap.

Indikator   Akustik   atau   Buzzer   terbuat   dari   elemen   piezoceramic   pada 

suatu diafragma yang mengubah getaran/vibrasi suara menjadi gelombang suara. 

Alat ini menggunakan resonansi untuk memperkuat intensitas suara.

Buzzer atau beeper memiliki dua tipe : yang pertama, resonator sederhana 

40

yang   disuplai   sumber   AC   dan   kedua   melibatkan   transistor   sebagai   micro­

oscillator yang membutuhkan sumber DC.

Tabel 2.10 Data Percobaan Indikator Akustik (Buzzer) 

          Tegangan (volt) Kondisi Buzzer4,25 Bunyi Pelan6,10 Bunyi Lebih Keras8,66 Bunyi Lebih Keras

Dari tabel 2.10 di atas menunjukkan hubungan searah antara tegangan dan 

kondisi   indikator   akustik   atau   buzzer.   Semakin   besar   tegangan   input   yang 

diberikan maka semakin sensitif pula respon yang diberikan dalam percobaan kali 

ini semakin besar getaran/vibrasi suara sehingga mengakibatkan semakin tinggi 

pula bunyi yang dikeluarkan oleh indikator buzzer. 

Fungsi Dioda Zener:

1. Membuang daya yang tidak diperlukan pada daerah break down

2. Sebagai acuan tegangan

3. Mengatur   operasi   rangkaian   sehingga   arus   dan   tegangan   dapat 

seimbang

4. Pada   plant   percobaan   ini,   sebagai   alat   pengaman   untuk 

menghindari terjadinya polaritas tegangan sumber yang terbalik.

2.4.3 RelayRelay

0 . . 20 v

Gambar 2.38 Rangkaian percobaan Relay

Coil atau kumparan relay beroperasi pada tegangan DC 12 Volt.  Kawat 

41

tambaga   pada   kumparan   memiliki   koefisien   temperature   positif   sehingga 

cenderung menarik lebih sedikit ketika temperature naik.

Pemilihan relay yang sesuai kebutuhan harus memenuhi beberapa kriteria, 

antara lain:

1.Perawatan yang minim

2.Mempunyari kemampuan untuk disambungkan kebeberapa saluran secara 

independent

3.Mudah adaptasi/disesuaikan dengan tegangan operasi dan tegangan tinggi

4.Kecepatan operasi tinggi, misalnya waktu yang diperlukan untuk 

menyambungkan saluran singkat.

Relay mempunyai prinsip kerja apabila pada lilitan dialiri arus listrik maka 

arus   listrik   tadi   akan   mengalir   melalui   lilitan   kawat   dan   akan   timbul   medan 

magnet( sesuai dengan hukum Oerstad ).

Dan   juga   sesuai   dengan   hukum   Biot­Savart   yang   menyatakan   bahwa 

kawat berarus akan menimbulkan induksi medan magnetik sebesar 

dB = k idl sin θ

r2...................................................................... (1)

dimana;

K= Suatu tetapan   μ04π

  weber

Amper .meerr = jari­jari (meter)

i = Besarnya Arus  dl = panjang kawat (meter)

θ  = Sudut antara dl dan r B = Induksi magnetic (Weber)

Karena induksi medan magnet yang timbul itulah maka selanjutnya akan 

timbul   suatu   gaya   yang   di   timbulkan   oleh   medan   magnet   tersebut,   yang 

mengakibatkan pelat yang ada di dekat kumparan akan tertarik ataupun terdorong 

sehingga   saluran   dapat   tersambung   ataupun   terputus.   Gaya   tersebut   dinamai 

dengan gaya Lorentz yang di formulasikan :

F = il x B ....................................................................................... (2)

dimana;

F = Gaya Lorentz (Newton) l = panjang penghantar

i = Arus (Ampere) B = Induksi magnetic (Weber)

42

Relay   memiliki   karakteristik   histeresis.   Jika   tegangan   supply   pada 

kumparan  meningkat   secara  perlahan   (terjadi  pada  operasi   tegangan  7,06­7,23 

Volt)   kemudian   tegangan   pada   kumparan   diturunkan   secara   perlahan,   maka 

tegangan relay akan menurun 1,7 sampai 1,693 Volt.

Sekali dioperasikan, relay akan megubah karakteristik geometris rangkaian 

magnetiknya   (menurunkan   kelentingan   rangkaian   magnetik).   Oleh   karena   itu, 

dibutuhkan   arus   yang   lebih   rendah   untuk   menjaga   agar   relay   tetap   bekerja 

daripada arus yang dibutuhkan untuk membuat relay bekerja.

  

 Tabel 2.11 Data Percobaan Relay

Tegangan naik  (v) Tegangan turun (v) Kondisi Relay    7,00  1,25  Open ­ Close    6,45  2,04 Open ­ Close

Perhitungan rata­rata tegangan naik yang digunakan untuk menghidupkan relay:

Vn

VnVVV =++++ .....321 …………………………………….. (3)

Dari percobaan diperoleh :

Rata­ Rata Tegangan naik  = (7,00 + 6,45) / 2 = 6,725 V

Sehingga   rata­rata   tegangan  naik  yang  digunakan  untuk  menghidupkan 

relay adalah 6,725 Volt

• Perhitungan   rata­rata   tegangan   turun   yang   digunakan   untuk   mematikan 

relay:

Vn

VnVVV =++++ .....321 ……………………………………. (4)

Dari percobaan diperoleh :

Rata­ Rata Tegangan turun =(1,25 + 2,04 ) / 2 = 1,645 V

Sehingga rata­rata tegangan turun yang digunakan untuk mematikan relay 

adalah 1,645 Volt

Dalam pengunaannya relay mempunyai banyak keuntungan dan kerugian 

43

yang diantaranya sebagai berikut:

Keuntungan:

1. Tidak   mudah   terganggu   dengan   adanya   perubahan   temperature   di 

sekitarnya

2. Mudah mengadaptasi bermacam­macam tegangan operasi

3. Mempunyai tahanan yang cukup tinggi pada kondisi tidak kontak

4. Memungkinkan   untuk   menyambungkan   beberapa   saluran   secara 

independent

Selain itu relay juga mempunyai kerugian diantaranya sebagai berikut.

1. Bila diaktifkan, maka relai akan berberbunyi

2. Relay mempunyai kecepatan menyambung atau memutus saluran terbatas.

3. Kontaktor bisa terpengaruh dengan adanya debu

2.4.4 Solenoida

SOLENOID

0 . . 15 v

Gnd

Gambar 2.39 Rangkaian percobaan Solenoida

Percobaan ini menggunakan solenoida sebagai sensor. Apabila tegangan 

yang digunakan sebagai   input  sudah cukup memadai  maka sensor akan hidup. 

Akan   tetapi   pada   dasarnya   solenoida   digunakan   sebagai   beban   sedang   pada 

rangkaian ini solenoida digunakan sebagai sensor sehingga kurang efektif dalam 

kerjanya.

44

Di   lapangan   kita   bisa   menemukan   solenoid   dengan   arus   searah   (DC) 

ataupun arus bolak balik (AC), sedangkan yang sering digunakan adalah Solenoid 

DC. Solenoid DC secara konstruktif mempunyai inti yang pejal dan terbuat dari 

besi lunak. Dengan demikian mempunyai bentuk yang simple dan kokoh. Selain 

itu maksudnya agar diperoleh konduktansi optimum pada medan magnet. Bila ada 

kelonggaran   udara,   tidak   akan   mengakibatkan   kenaikan   temperatur   operasi, 

karena   temperatur   operasi   hanya   akan   tergantung   pada   besarnya   tahanan 

kumparan serta arus listrik yang mengalir. 

Dari   gambar   2.39   di   atas   dapat   dijelaskan   bahwa   bila   solenoid   DC 

diaktifkan maka arus listrik yang mengalir meningkat secara perlahan. Ketika arus 

listrik dialirkan ke dalam kumparan akan terjadi elektromagnet. Selama terjadinya 

induksi   akan   menghasilkan   gaya   yang   berlawanan   dengan   tegangan   yang 

digunakan. Bila solenoid dipasifkan maka medan magnet yang pernah terjadi akan 

hilang dan dapat mengakibatkan tegangan induksi yang besarnya bisa beberapa 

kali   lipat  dibandingkan  dengan   tegangan  yang  ada  pada  kumparan.  Tegangan 

induksi ini dapat mengakibatkan rusaknya isolasi pada gulungan koil, selanjutnya 

bila hal ini terjadi terus akan terjadi percikan api. Untuk mengatasi hal ini maka 

harus dibuat rangkaian yang meredam percikan api, misalnya dengan memasang 

tahanan yang dihubungkan secara paralel dengan induktansi. Sehingga bila terjadi 

pemutusan arus listrik, energi akan tersimpan dalam bentuk medan magnet dan 

dapat hilang lewat tahanan yang dipasang tadi.

Tabel 2.12 Data Percobaan Solenoida

        Tegangan (volt) Kondisi Solenoida4,45 ON (Hidup)5,22 ON (Hidup)

Rata­ Rata Tegangan = (4,45 + 5,22) / 2 = 4,835 V

Keuntungan Solenoid DC dan Kerugian Solenoid DC

­ Mudah pengoperasiannya

­ Usianya lama

­ Bunyi yang dihasilkan lemah

45

­ Tenaga untuk mengoperasikan kecil

­ Perlu peredam percikan api

­ Terjadi tegangan tinggi saat pemutusan arus

­ Waktu sambung lama

­ Perlu adaptor bila yang dipakai tegangan AC

­ Bagian yang kontak cepat aus.

2.4.5 Hall­Effect Sensor 

Sensor   Efek   Hall   digunakan   untuk   mendeteksi   kedekatan   (proximity), 

kehadiran   atau   ketidakhadirannya   suatu   obyek   magnetis   (yang)   menggunakan 

suatu jarak kritis. Pada dasarnya ada dua tipe Hall­Effect Sensor, yaitu tipe linear 

dan tipe ON­OFF. Tipe linear digunakan untuk mengukur medan magnet secara 

linear, mengukur arus DC dan AC pada konduktor, dsb. Sedangkan tipe ON­OFF 

digunakan sebagai limit switch, sensor keberadaan (presence sensors), dsb. Sensor 

ini memberikan logika output sebagai interface gerbang logika secara langsung 

atau mengendalikan beban dengan buffer amplifier.

Gambar 2.40 Rangkaian percobaan Hall-Effect Sensor

Dari   gambar   rangkaian   di   atas   dapat   dijelaskan   bahwa   LED   (Light 

46

Emitting  Diode)  bekerja   sebagai  beban.  Beban dihubung pararel  dengan Hall­

Effect   Sensor.   Kemudian   dari   sensor   menuju   langsung   ke   ground   Sehingga 

besarnya tegangan yang masuk ke beban sama dengan tegangan yang masuk ke 

sensor. Sehingga dari tegangan yang masuk sensor langsung memberikan respon. 

Cara kerjanya secara mudahnya dapat dijelaskan sebagai berikut :

Tegangan diberikan dari  power supply sebesar  0­20 volt  DC kemudian 

diberi beban berupa LED (Light Emitting Diode) dan dihubungkan pararel dengan 

sensor Hall­Effect  yang kemudian memberikan respon terhadap input tegangan 

yang diterima.

      

Tabel 2.13 Data Percobaan Hall­Effect Sensor

Tegangan naik  (v) Tegangan turun (v) Kondisi Sensor13,18 0 ON ( Led Menyala )13,17 0 ON ( Led Menyala )

Rata­ Rata Tegangan Naik   = (13,18 +13,17) / 2 = 13,175 V

Rata­ Rata Tegangan Turun = (0 + 0) / 2 = 0 V

2.4.6 Reflective Opto­Switch

Gambar 2.41 Rangkaian percobaan Reflective Opto-Switch

Dari   gambar   2.41   rangkaian   di   atas   switch   yang   digunakan   adalah 

Replective Opto Switch  sedangkan bebannya adalah indikator akustik (buzzer). 

Tegangan masuk ke dalam input sebesar 0­20 volt DC. Kemudian dihubungkan 

ke beban dan dihubungkan dengan switch. Maka indikator akustik (buzzer) akan 

47

memberikan   respon   terhadap   switch   yang   dijalankan   melalui   media   yang 

bermacam­macam,   dalam   percobaan   ini   digunakan   kertas   hitam,   kertas   biru, 

kertas   hijau,   kertas   merah   dan   kertas   putih.   Sehingga   diperoleh   respon   yang 

berbeda pula dari indikator buzzer.

Tabel 2.14  Data Percobaan Reflective Opto Switch

Warna Bahan Tegangan 

Keluaran ( V )

Jarak

Bahan

Kondisi

BuzzerWarna Putih 13,65 2,5 mm BunyiWarna Biru 13,65 2,5 mm BunyiWarna Hitam 0 2,5 mm Tidak Bunyi

Dari   tabel  2.14 di  atas  dapat  diperoleh  analisa   sebagai  berikut   :  warna 

putih dan biru memberikan respon untuk menswitch sensor (dalam percobaan di 

atas indikator Buzzer). Sedangkan untuk warna hitam switch tidak aktif. Hal ini 

dikarenakan untuk bahan kertas hitam, cahaya UV yang dipancarkan dari emitter 

tidak   terpantul   sehingga  detektor   tidak  menerima  cahaya.  Akibatnya   indikator 

buzzer tidak memberikan respon.

2.4.7 Proximity Switch Induktif

Gambar 2.42 Rangkaian percobaan Proximity Switch Induktif

Pada percobaan, solenoida digunakan sebagai beban dan Proximity Switch 

sebagai   sensor   sehingga   soleinoid   lebih   efektif   kerjanya.   Sedangkan   untuk 

switchnya  digunakan  proximity.   Untuk   ketelitian   sensor,   diukur   berdasarkan 

material  yang digunakan dalam proximity  dalam percobaan  di  atas  digunakan 

besi,   kuningan,   dan   alumunium.   Dengan   demikian   dapat   dibedakan   tingkat 

48

kesensitivitasan material tersebut. Perbandingan tingkat kesensitivitasan material­

material tersebut dapat kita lihat pada tabel 2.15.

Tabel 2.15 Data Percobaan Proximity Switch

     Bahan              Jarak Kondisi Indikator     Mild Iron (Besi)              5 mm Aktif – Tidak Aktif     Brass (Kuningan)              3 mm Aktif – Tidak Aktif     Alumunium              2 mm Aktif – Tidak Aktif

Dari tabel 2.15 di atas dapat kita analisa bahwa untuk ketiga material di 

atas (besi, kuningan dan alumunium), memerlukan jarak yang berbeda­beda untuk 

menyalakan   indikator.   Semakin   dekat   jarak   yang   diperlukan,   maka   semakin 

rendah kesensitivitasannya dalam hal ini kerapatan molekul yang dimiliki material 

tersebut.   Sehingga   dari   percobaan   di   atas   dapat   dilihat   bahwa   alumunium 

mempunyai kerapatan molekul paling kecil (paling longgar molekul­molekulnya) 

di antara ketiga material di atas. Sedangkan besi mempunyai kerapatan molekul 

paling   besar   di   antara   ketiganya.  Hal   ini   pun   sesuai   dengan   kurva  Typical  

Characteristics of Proximity pada gambar 2.43.

Gambar 2.43 Karakteristik Proximity Switch Induktif

49

2.5   PENUTUP 

2.5.1 Kesimpulan

1. Dari   percobaan   indikator   LED   dapat   diperoleh   kesimpulan   bahwa 

semakin besar tegangan maka sensor akan semakin aktif, dalam hal ini 

nyala indikator LED akan semakin terang. 

2.  Dari percobaan indikator akustik menunjukkan hubungan searah antara 

tegangan   dan   kondisi   indikator   akustik   atau   buzzer.   Semakin   besar 

tegangan input yang diberikan maka semakin sensitif pula respon yang 

diberikan dalam percobaan kali ini semakin besar getaran/vibrasi suara 

sehingga  mengakibatkan   semakin   tinggi  pula  bunyi  yang dikeluarkan 

oleh indikator buzzer.

3. Dari  percobaan  relay,  hingga  rata­rata   tegangan naik  yang digunakan 

50

untuk   menghidupkan   relay   adalah  6,725  Volt,   sedangkan   rata­rata 

tegangan   turun  yang  digunakan  untuk  mematikan   relay   adalah  1,645 

Volt.

4. Pada percobaan solenoida, solenoida digunakan sebagai sensor terhadap 

input   tegangan  yang  masuk   rangkaian.  Adapun   rata­rata   tegangannya 

yaitu 4,835Volt.

5. Dari   percobaan   Half­Effect   Sensor,   disimpulkan   bahwa   rata­rata 

tegangan   naik   yang   digunakan   untuk   menghidupkan   indikator   LED 

sebagai beban dari half effect sensor adalah 13,175 Volt, sedangkan rata­

rata   tegangan   turun   yang   digunakan   untuk   mematikan   indikator   led 

sebagai beban dari hall effect sensor adalah 0 Volt. 

6. Dari   percobaan   Reflective   Opto­Switch,   dapat   disimpulkan,   untuk 

tegangan   dan   jarak   bahan   yang   sama,   kertas   putih   dan   kertas  biru 

memberikan respon untuk menswitch sensor (dalam percobaan di atas 

indikator Buzzer). Sedangkan untuk kertas hitam switch tidak aktif. Hal 

ini dikarenakan untuk bahan kertas hitam, cahaya UV yang dipancarkan 

dari  emitter   tidak terpantul  sehingga detektor   tidak menerima cahaya. 

Akibatnya indikator buzzer tidak memberikan respon.

7. Dari   percobaan  Proximity   Switch   Induktif,  dapat   disimpulkan   bahwa 

alumunium mempunyai kerapatan molekul paling kecil di antara ketiga 

material di atas. Sedangkan besi mempunyai kerapatan molekul paling 

besar di antara ketiganya.

2.5.2 Saran

1. Dalam pelaksanaan praktikum hendaknya lebih cermat dalam

pengambilan data.

2. Untuk mendapatkan hasil yang optimal, diperlukan pengecekan

kondisi peralatan yang digunakan sebelum pelaksanaan praktikum.

3. Dalam pelaksanaan praktikum, agar data yang didapat tidak

terpengaruh oleh rugi-rugi alat, maka pelaksanaan dilakukan secara

kontinyu dan relatif lebih cepat.

51

DAFTAR PUSTAKA

1. Buku Petunjuk Praktikum Dasar Sistem Kontrol. Semarang : Teknik

Elektro Universitas Diponegoro. 2009

2. Jacob Millman, Ph,D. Elektronika Terpadu : Rangkaian dan System

Analog dan Digital, Jakarta : Erlangga. 1985

3.   Malvino. Prinsip­Prinsip Elektronika, Jakarta : Erlangga. 1985

4.   Ogatta, Katsuhiko. Teknik Kontrol Otomatik, Jakarta : Erlangga. 1995

5.   Robert   F.   Coughlin   Fredericck   F.   Driscoll.   Penguat   Operasional   dan     

Rangkaian Terpadu Linier. Jakarta : Penerbit Erlangga. 1985

52

6.  Wasito S. Vademekum Elektronika, Edisi II. Jakarta : Gramedia. 1995