Pendeteksi Detak Jantung ( PIR Sensor dan Heart Beat Sensor )

1. Tujuan

 - Mampu memahami tentang penggunaan PIR Sensor dan Heart Beat 

    Sensor sebagai pendeteksi detak jantung

 - Mampu mengenali berbagai komponen yang ada pada pendeteksi detak 

    jantung yang disimulasikan di proteus

 - Mampu menggunakan proteus dan pengaplikasiannya untuk mendeteksi 

    detak jantung

 - Mampu merancang rangkaian simulasi pendeteksi detak jantung tersebut 

    dan mensimulasikannya pada proteus

2. Alat dan Bahan

Heart Beat Sensor

Fungsi : Untuk mendeteksi adanya detak jantung

Spesifikasi : HB1 HEART BEAT SENSOR

 PIR Sensor

Fungsi : Untuk mendeteksi adanya orang

Spesifikasi : PIR1 PIR SENSOR

2N2222 dan 2N3019

Fungsi : Sebagai penguat amplifier

Spesifikasi : Q1 2N2222, Q2 2N3019

 Diode

Fungsi : Sebagai penyearah arus listrik

Spesifikasi : D1 DIODE

Battery

Fungsi : Sebagai sumber arus listrik dengan menyimpan energi potensial listrik

Spesifikasi : BAT1 7V


Resistor

Fungsi : Sebagai penghambat arus listrik

Spesifikasi : R1 8k, R2 1.5k

Voltmeter DC

Fungsi : Untuk menunjukkan besar tegangan yang melaluinya

Spesifikasi : Volts


Relay

Fungsi : Untuk melindungi komponen lainnya dari kelebihan tegangan, 

              memperkecil terjadinya penurunan tegangan dan mengendalikan 

              sirkuit tegangan tinggi dengan bantuan dari sinyal tegangan rendah

Spesifikasi : RL1 5V

Logic State

Fungsi : Untuk pengolahan input-input yang berupa bilangan biner

Spesifikasi : 1

 Ground

Fungsi : Sebagai penghantar arus listrik ke tanah

LED

Fungsi : Untuk melihat adanya arus listrik yang mengalir 

Spesifikasi : D2 LED-BLUE, D3 LED-GREEN

Motor

Fungsi : Untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik

Speaker

Fungsi : Untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara


 
 

a.       Baterai

Sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat elektronik

b.      Resistor

Resistor atau disebut juga dengan hambatan adalah komponen  elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengukur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan dari resistor adalah ohm. Nilai resistor biasanya diawali dengan kode angka ataupun gelang warna yang tedpat di badan resistor. Hambatan resistor disebut juga dengan resistansi.

c.       Transistor NPN dan PNP

Istilah PNP dan NPN diambil dari polaritas arus yang bekerja pada transistor. NPN artinya tipe transistor yang bekerja atau mengalirkan arus negative dengan positif sebagai biasnya. Transistor NPN mengalirkan arus negative dari emitor menuju ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor tersebut diberikan arus positif pada basisnya.

Sebalknya transistor PNP  mengalirkan arus dari emitor menuju kolektor. Emitor difungsikan sebagai input dan kolektor sebagai outpurnya jika nasisnya dialiri arus negative.

d.      LED

LED atau singkatan dari light emmiting diode merupakan alat yang mengeluarkan cahaya, dalam hal ini kita menggunakan sebagai indicator, apakah rangkaiannya berfungsi atau tidak. Pemasangan kutub pada LED tidak boleh terbalik karena apabila kutubnya terbalik maka LED tersebut tidak akan menyala.LED memiliki karakteristik yang berbeda-beda menurut watna yang dihasilkan. Semakain tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan adalah 10 mA – 20 mA dam pada tegangan 1.6 V – 3.5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari tersebut maka LED akan terbakar.

 

f.        Motor dc

Terdiri atas dua bagian utama yaitu rotor dan stator. Pada tator terdapat lilitan atau magnet permanen , sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yangdapat menyebabkan rotor dapat berputar . arah gaya electromagnet yang ditimbulkan akibat medan magnet yang dilalui oleh arus dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan .

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan , yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya.

g.       Relay

Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat  pada batang besi atau solenoid di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi  pada solenoid sehingga kotak saklar akan menutup. Pada saat rus dihentikan, gaya magnet akan dihentikan, gaya magnet akan hilang. Tuas akan kembali ke posisi semuladan kontak saklar kembali terbuka.relay biasanya digunakan untuk menggerakan arus atau tegangan yang besar

Pada dasarnya relay terdiri  dari 4 komponen dasar yaitu:

Electromagnet

Armature

Switch contact point (saklar)

Spring

 

 

Kontak poin relay terdiri atas dua yaitu :

1.       Normally close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan  akan selalu berada di posisi close

2.       Normally open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan  akan selalu berada di posisi open

h.      Speaker

Speaker merupakan  sebuah transduser elektroacoustikal yang mengubah sinyal listrik ke bentuk suara. Speaker merupakan mesin pengubah terakhir  atau kebalikan dari mikrofon. Speaker pembawa sinyal elektrik  dan mengubahnya kembali menjadi vibrasi-vibrasi fisik untuk menghasilkan gelombang gelombang suara. 

Kapasitor

kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan elektron selama waktu yang tertentu atau komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik yang terdiri dari dua konduktor dan dipisahkan oleh bahan penyekat 

i.        Logicstate

Adalah suatu ensitas dalam elektronika dan matematika boelan  yang mengubah satu atau beberapa masukan logik  menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Logictate atau gerbang logika terutama diimlementasika secara elektronis menggunakan diode atau transistor, akan tetapi dapat pula dibangun menggunakan susunan komponen-konponen yang memanfaatkan sifat sifat eletromagnetik, cairan, optic, bahkan mekanik.

Heart Beat Sensor
 
Heart Beat Sensor adalah sebuah sensor denyut jantung. Sensor ini dapat mendeteksi denyut nadi pada jari telunjuk tangan dengan cara menggabungkan data denyut nadi dari sensor dengan program di mikrokontroler bisa di dapatkan nilai bpm,Heart Beat sendiri merupakan detak jantung per satuan waktu yang biasanya dinyatakan dalam beats per menit (bpm).   
 
Sensor ini berfungsi untuk menghitung jumlah detak jantung .caranya cukup sederhana dengan meletakan jari ke sensor.Selanjutnya data pembacaan sensor tersebut di terima arduino melalui pin analog (A0), menggunakan fitur Analog to Digital Converter (ADC), diolah menjadi bpm (Beats Per Minute. Detak jantung normal (Resting Heart Rate) pada manusia adalah   60 - 100 bpm, biasanya faktor yg paling berpengaruh yg membedakan jumlah detak jantung per menit  ( bpm ) masing2 orang adalah umur, kondisi jantung  dan aktivitas olahraga yg sedang di lakukan. Aplikasi sensor ini dapat di aplikasikan di dunia medis.Biasanya untuk mengukur detak jantung di lakukan secara manual sehingga kurang efisien, dengan sensor Pulsesensor Pulse Heart Rate Sensor dan mikrokontroler Arduino atau mikrokontroler lainnya,nilai bpm dapat di ukur, perhitungan detak jantung dapat di lakukan secara otomatis.
 


Sensor PIR

Deskripsi PIR

 
Sensor PIR (Passive InfraRed)
                     
Sensor PIR merupakan sensor yang dapat mendeteksi pergerakan, dalam hal ini sensor PIR banyak digunakan untuk mengetahui apakah ada pergerakan manusia dalam daerah yang mampu dijangkau oleh sensor PIR. Sensor ini memiliki ukuran yang kecil, murah, hanya membutuhkan daya yang kecil, dan mudah untuk digunakan. Oleh sebab itu, sensor ini banyak digunakan pada skala rumah maupun bisnis. Sensor PIR ini sendiri merupakan kependekan dari “Passive InfraRed” sensor.

Cara Kerja PIR


Pyroelectric Sensor

Pada umumnya sensor PIR dibuat dengan sebuah sensor pyroelectric sensor (seperti yang terlihat pada gambar disamping) yang dapat mendeteksi tingkat radiasi infrared. Segala sesuatu mengeluarkan radiasi dalam jumlah sedikit, tapi semakin panas benda/mahluk tersebut maka tingkat radiasi yang dikeluarkan akan semakin besar. Sensor ini dibagi menjadi dua bagian agar dapat mendeteksi pergerakan bukan rata-rata dari tingkat infrared. Dua bagian ini terhubung satu sama lain sehingga jika keduanya mendeteksi tingkat infrared yang sama maka kondisinya akan LOW namun jika kedua bagian ini mendeteksi tingkat infrared yang berbeda (terdapat pergerakan) maka akan memiliki output HIGH dan LOW secara bergantian.

 
 Sinar InfraRed Manusia

Inilah mengapa sensor PIR dapat mendeteksi pergerakan manusia yang masuk pada jangkauan sensor PIR, hal ini disebabkan manusia memiliki panas tubuh sehingga mengeluarkan radiasi infrared seperti yang ditunjukkan pada gambar disamping.

Bagian-Bagian Sensor PIR

Gambar berikut menunjukkan bagian-bagian dari sensor PIR yang perlu untuk diketahui


 Bagian Sensor PIR
  1. Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *
  2. Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
  3. Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
  4. Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
  5. DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
  6. Output Digital : Output digital sensor
  7. Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
  8. BISS0001 : IC Sensor PIR
  9. Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

(*) Catatan: Pin nomor 1 dan 2 digunakan untuk melakukan kalibrasi sensor PIR dengan mengatur posisi potentiometer pada posisi label MIN atau MAX.

Penggunaan / Aplikasi Sensor PIR

Sensor PIR sangat cocok digunakan pada projek-projek yang membutuhkan deteksi kapan seseorang memasuki atau meninggalkan are tertentu. Hal ini karena sensor PIR membutuhkan daya yang rendah, murah, memiliki jangkauan yang luas, dan mudah digunakan dengan berbagai sistem kontrol.

Catatan: Sensor PIR tidak dapat digunakan untuk mengetahui berapa orang yang berada pada jangkauan sensor atau seberapa dekat objek dengan sensor dan sensor PIR juga dapat dipengaruhi oleh binatang peliharaan.

Informasi Dasar

Setiap sensor PIR memiliki spesifikasi dan kriteria yang berbeda-beda namun hampir kebanyakan dari sensor PIR memiliki spesifikasi yang mirip (Direkomendasikan untuk mengacu pada datasheet). Berikut spesifikasi sensor PIR pada umumnya.

  • Bentuk : Persegi
  • Output : Pulsa digital HIGH (3V) ketika mendeteksi pergerakan dan LOW ketika tidak ada pergerakan.
  • Rentang Sensitivitas : Sampai dengan 6 meter sebagaimana gambar berikut
                     
                Jangkauan Sensor PIR
Power Supply : 5V-12V (direkomendasikan 5VDC).  
 
 

- Prosedur Percobaan
  • Siapkan komponen yang dibutuhkan
  • Letakkan semua komponen sesuai foto di bawah 
  • Selanjutnya, hubungkan semua komponen yang telah diletakkan 
  • Setelah semua komponen tersusun dan terhubung 
  • Jalankan simulasi rangkaiannya 
- Foto Rangkaian Simulasi
 

- Prinsip Kerja
 
Cara kerja rangkaian pendeteksi detak jantung. Pertama, tespin berlogika 1 atau mendeteksi adanya orang pada PIR Sensor. Setelah itu, tegangan output sensor sebesar 5V akan mengalir ke Resistor yang mana yang mana mengambat arus listrik dan terjadi penurunan tegangan pada base kaki transistor menjadi 0.79V yang membuat transistornya menjadi aktif. Dengan aktifnya transistor, maka ada tegangan dari kaki kolektor ke kaki emitor dan diteruskan ke kaki base transistor menuju Ground yang mana dapat mengaktifkan Relaynya yang ditandai dengan bepindah switch Relay dari kiri ke kanan. Selanjutnya, arus akan mengalir dari Battery dan mengaktifkan LED-GREEN dan Motor sebagai outputnya yang menandai adanya orang.
 
Setelah itu, Heart Beat Sensor akan mendeteksi detak jantung orang tersebut atau tespin berlogika 1. Selanjutnya, tegangan output sensor sebesar 5V akan mengalir menuju Resistor yang mana menghambat arus listrik dan terjadi penurunan tegangan pada base kaki transistor menjadi 0.81V yang membuat transistornya menjadi on. Dengan aktifnya transistor, maka ada tegangan dari kaki kolektor ke kaki emitor diteruskan ke kaki base transistor menuju Ground yang  mana dapat mengaktifkan Relaynya yang ditandai dengan berpindahnya switch Relay dari kanan ke kiri. Terakhir, arus akan mengalir dari Battery dan mengaktifkan LED-BLUE dan Speaker sebagai bunyi detak jantungnya.
 
- Video Simulasi Rangkaian
 

 - Download HTML disini
 
- Download Foto Komponen Rangkaian Simulasi disini
 
- Download File Rangkaian Simulasi disini
   
- Download Foto Rangkaian Simulasi disini
 
- Download Video Simulasi Rangkaian disini
 
 - Download Semua Datasheet disini
 
- Download Semua Library Sensor disini

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

                    ELEKTRONIKA OLEH: Ferry Zilfandi 2010952051 Dosen Pengampu: Darwison,MT Referensi: ...