Kedatangan orang yang tidak diundang memang tidak disangka dan kemampuannya semakin canggih pula. Namun kehadiran tamu tak diundang ini tidak bisa tanpa menyebabkan getaran paling tidak cukup untuk digunakan sebagai trigger sensor getaran ini.
Rangkaian sensor getaran ini dibuat sangat sederhana dan dimungkinkan untuk digunakannya baterai sebagai sumber tenaga listriknya. Selain rancangannya yang sangat sederhana, rangkaian ini juga sangat kecil menggunakan arus listrik.
Cara Kerja Rangkaian
Sensor untuk rancangan rangkaian ini diambil dari komponen yang mudah didapatkan. Sensornya hanya berupa sebuah speaker dengan diameter 2 inch. Prinsip kerjanya sangat sederhana yaitu membalik proses kerja daari proses kerja speaker biasa.
Gambar 1
Ide Penggunaan Speaker sebagai Sensor Getaran
Ide Penggunaan Speaker sebagai Sensor Getaran
Speaker jika terminal-terminalnya mendapatkan sinyal seperti pada gambar 1 sebelah kiri maka akan menghasilkan output berupa getaran pada membran dan menyebabkan terbentuknya bunyi.
Sebaliknya pada saat speaker ini digunakan sebagai sensor, lapisan membran pada speaker berfungsi sebagai detektor getaran. Ketika ada getaran datang pada membran, maka membran ini juga akan ikut bergetar (beresonansi). Bergetarnya membran akan mengakibatkan lilitan membran akan bergerak relatif terhadap inti magnet tetap dan menghasilkan sinyal listrik.
Pembatasan daerah resonansi pada membran perlu diatur agar membran tidak akan merespon getaran dengan frekunsi yang tidak dinginkan. Di dalam proyek ini, membran dibuat sedemikian hingga hanya merespon pada frekuensi rendah karena getaran langkah/benda pada frekuensi rendah. Untuk menurunkan respon pada speaker digunakan penambahan material yang bersifat menyerap sinyal/getaran frekuensi tinggi seperti pemberian lapisan spon pada daerah di sekitar membrannya. Penambahan ini harus dilakukan dengan hati-hati agar speaker tetap dapat merespon getaran dengan baik.
Untuk memperkuat sinyal yang dihasilkan dari speaker ini digunakan opamp CA3094. Dasar pemilihan transistor ini adalah karena yang sinyal yang dihasilkan oleh speaker amplitudonya dan arusnya sangat lemah. Untuk mengatasi hal tersebut dengan hanya menggunakan sebuah opamp maka harus digunakan opamp yang mempunyai karakteristik transconductance amplifier. Kelebihan dari IC opamp ini adalah gain nya bisa dikontrol sehingga CA3904 ini biasanya dikatakan sebagai programmable transconductance amplifier. Pada output CA3094 diumpankan pada sebuah rangkaian monostabil yang mengatur lama bunyi dari buzzer.
Ketika terdapat getaran pada membran maka speaker akan menghasilkan sinyal dengan amplitudo yang sangat kecil. Sinyal ini dikuatkan sehingga menyebabkan tegangan di pin 1 pada logika ‘1’. Kondisi ini menyebabkan adanya feedback melalui transistor 2N4403 dan dioda 1N914. Karena transistor 2N4403 ‘ON’ dan menghasilkan feedback maka tegangan pada basis 2N4401 naik dan menyebabkan transistor ini ‘ON’ pula kemudian juga mengaktifkan rangkaian monostable.
Dengan ‘ON’-nya transistor 2N4401 maka terdapat arus yang mengalir melalui buzzer kemudian transistor 2N4401. Kondisi ini akan mengakibatkan buzzer berbunyi sampai rangkaian monostabil kembali dalam kondisi reset.
Sebaliknya pada saat speaker ini digunakan sebagai sensor, lapisan membran pada speaker berfungsi sebagai detektor getaran. Ketika ada getaran datang pada membran, maka membran ini juga akan ikut bergetar (beresonansi). Bergetarnya membran akan mengakibatkan lilitan membran akan bergerak relatif terhadap inti magnet tetap dan menghasilkan sinyal listrik.
Pembatasan daerah resonansi pada membran perlu diatur agar membran tidak akan merespon getaran dengan frekunsi yang tidak dinginkan. Di dalam proyek ini, membran dibuat sedemikian hingga hanya merespon pada frekuensi rendah karena getaran langkah/benda pada frekuensi rendah. Untuk menurunkan respon pada speaker digunakan penambahan material yang bersifat menyerap sinyal/getaran frekuensi tinggi seperti pemberian lapisan spon pada daerah di sekitar membrannya. Penambahan ini harus dilakukan dengan hati-hati agar speaker tetap dapat merespon getaran dengan baik.
Untuk memperkuat sinyal yang dihasilkan dari speaker ini digunakan opamp CA3094. Dasar pemilihan transistor ini adalah karena yang sinyal yang dihasilkan oleh speaker amplitudonya dan arusnya sangat lemah. Untuk mengatasi hal tersebut dengan hanya menggunakan sebuah opamp maka harus digunakan opamp yang mempunyai karakteristik transconductance amplifier. Kelebihan dari IC opamp ini adalah gain nya bisa dikontrol sehingga CA3904 ini biasanya dikatakan sebagai programmable transconductance amplifier. Pada output CA3094 diumpankan pada sebuah rangkaian monostabil yang mengatur lama bunyi dari buzzer.
Ketika terdapat getaran pada membran maka speaker akan menghasilkan sinyal dengan amplitudo yang sangat kecil. Sinyal ini dikuatkan sehingga menyebabkan tegangan di pin 1 pada logika ‘1’. Kondisi ini menyebabkan adanya feedback melalui transistor 2N4403 dan dioda 1N914. Karena transistor 2N4403 ‘ON’ dan menghasilkan feedback maka tegangan pada basis 2N4401 naik dan menyebabkan transistor ini ‘ON’ pula kemudian juga mengaktifkan rangkaian monostable.
Dengan ‘ON’-nya transistor 2N4401 maka terdapat arus yang mengalir melalui buzzer kemudian transistor 2N4401. Kondisi ini akan mengakibatkan buzzer berbunyi sampai rangkaian monostabil kembali dalam kondisi reset.
Gambar 2
Rangkaian Lengkap Detektor Getaran
Rangkaian Lengkap Detektor Getaran
Penempatan posisi sensor dan cara penempatannya berpengaruh pada kepekaan dari rangkaian ini. Untuk memperluas daerah kerja maka mikrophone dapat diletakkan di atas sebuah pipa PVC yang telah diisi material tertentu dan kemudian pipa PVC ini ditanam di dalam tanah. Semakin panjang pipa PVC yang ditanam maka semakin baik pula kerja dari sensor ini. Panjang pipa PVC yang digunakan sekitar 1 meter. Dengan adanya pipa PVC ini maka getaran yang ditimbulkan akan bergerak/merambat melalui material di dalam pipa PVC dan akhirnya sampai dipermukaan pada sensor proyek ini.
