Tugas Besar sisdig


Kontrol Sistem Aquaponik pada Tanaman Seledri dan Ikan Lele




1. Tujuan [Kembali]

    1. Melengkapi Tugas Besar Mata Kuliah Sistem Digital
    2. Memberi informasi kegunaan sensor
    3. Memahami Prinsip Kerja dari Encoder-Decoder dan mux-demux
    4. Memahami Prinsip Kerja dari sensor serta menerapkannya di dalam rangkaian

2. Komponen [Kembali]

A. ALAT

1. Power Suply

2. Voltmeter DC



3. Baterai 


           Gambar Baterai


4. Generator DC



5. Motor DC

Motor DC dan Jenis-jenisnya – Himpunan Mahasiswa Teknik Komputer




Spesifikasi item:

o   Tanpa kecepatan beban 12000 ± 15% rpm

o   Tidak ada arus beban =280mA

o   Tegangan operasi 1.5 - 9 VDC

o   Mulai Torsi =250g.cm (menurut blade yang dikembangkan sendiri)

o   mulai saat ini =5A

o   Resistansi Isolasi di atas 10O antara casing dan terminal DV 100V

o   Arah Rotasi CW: Terminal [+] terhubung ke catu daya positif, terminal [-] terhubung ke nagative

o   daya, searah jarum jam dianggap oleh arah poros keluaran

o   celah poros 0,05-0,35mm



B. BAHAN

a. )  Relay
Pengertian dan Cara Kerja Relay | Panduan Teknisi

 


konfigurasi pin relay:


spesifikasi Relay:



b. )  Resistor

Data sheet resistor:





c. ) Op - Amp







d. ) Transistor Bipolar



Spesifikasi Transistor:

1. DC Current gain(hfe) maksimal 800

2. Arus Collector kontinu(Ic) 100mA

3. Tegangan Base-Emitter(Vbe) 6V

4. Arus Base(Ib) maksimal 5mA


data sheet Transistor:


Grafik Respon:




e). Gerbang Inverter/not : 74LS05
Spesifikasi 




f).  Dioda













g). Potensiometer




h). Gerbang Logika XOR : IC 7486






i).  IC 7482
gambar ic 7482


j). Sensor Infrared

gambar sensor infrared



k). Water Level Sensor

gambar water level sensor

SPESIFIKASI :

  • Tegangan kerja: 3-5 VDC nArus kerja: < 20mA
  • Tipe sensor: analog
  • Max output: 2.5v (saat sensor terendam semua)
  • Luas area deteksi: 16x40mm nSuhu kerja: 10-30 C
  • Ukuran: 20x62x8 mm


l). IC 4026 


  • Pin 1: This is the Clock input pin, where an external clock signal should be applied.
  • Pin 2: This is the Clock inhibit pin. Connecting this pin to +Vcc, causes the IC to reject the clock input. When connected to GND, this causes the IC to accepts input clock pulses.
  • Pin 3: This is the Display enable / disable pin. When connected to +Vcc, it enables the 7 segment pins (A to G) so that they become active. When connected to GND it disables all the display pins.
  • Pin 5: This pin works in the divide by 10 mode or carry-out. This pin is turned high for every 10th input pulse. This pinout becomes useful when number of IC 4026 are cascaded to operate so that 2 or more digits can be used at the output.
  • Pins 6, 7, 9, 10, 11, 12,13: All these pinouts are the output pins for common cathode 7 segment display (A to G).
  • Pins 16 and 8 are +Vcc and GND respectively.
  • Pin 15: This pinout is the Reset pin. When this pin is connected to the supply positive the counting process is reset to zero. To enable normal counting operation of the IC this pin must be grounded.

m). Seven segmen 




                             



A. Spesifikasi

  • Available in two modes Common Cathode (CC) and Common Anode (CA)
  • Available in many different sizes like 9.14mm,14.20mm,20.40mm,38.10mm,57.0mm and 100mm (Commonly used/available size is 14.20mm)
  • Available colours: White, Blue, Red, Yellow and Green (Res is commonly used)
  • Low current operation
  • Better, brighter and larger display than conventional LCD displays.
  • Current consumption : 30mA / segment
  • Peak current : 70mA

B. Konfigurasi pin

Pin Number

Pin Name

Description

1

e

Controls the left bottom LED of the 7-segment display

2

d

Controls the bottom most LED of the 7-segment display

3

Com

Connected to Ground/Vcc based on type of display

4

c

Controls the right bottom LED of the 7-segment display

5

DP

Controls the decimal point LED of the 7-segment display

6

b

Controls the top right LED of the 7-segment display

7

a

Controls the top most LED of the 7-segment display

8

Com

Connected to Ground/Vcc based on type of display

9

f

Controls the top left LED of the 7-segment display

10

g

Controls the middle LED of the 7-segment display




n). pH sensor

 

Spesifikasi

  • Tegangan Inpur Modul : 5.0V
  • Ukuran Modul : 43mm×32mm
  • Pengukuran : 0 – 14PH
  • Akurasi : ± 0.1pH (25 ℃
  • Response Time :  ≤ 1min
  • Konektor PH Sensor (pH Electrode) : BNC konektor
  • Output konektor modul: PH2.0 3 Pin
  • Gain Adjustment Potentiometer
  • Led untuk Indikator Tegangan Input
  • Panjang Kabel Sensor ke konektor BNC : 660mm
skala pH


o). Sensor LM35

Spesifikasi Sensor Suhu LM35

  • Kalibrasi dalam satuan derajat Celsius.
  • Linearitas +10 mV/ º C.
  • Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
  • Range +2 º C – 150 º C.
  • Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
  • Arus yang mengalir kurang dari 60 μ A.
p). Rain sensor

Spesifikasi sensor hujan :

  1. Sensor ini bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5cm x 4cm berlapis nikel dan dengan kualitas tinggi pada kedua sisinya
  2. Pada lapisan module mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi
  3. Tegangan kerja masukan sensor 3.3V – 5V
  4. Menggunakan IC comparator LM393 yang stabil
  5. Output dari modul comparator dengan kualitas sinyal bagus lebih dari 15mA
  6. Dilengkapi lubang baut untuk instalasi dengan modul lainnya
  7. Terdapat potensiometer yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas sensor
  8. Terdapat 2 Output yaitu digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)
  9. Dimensi PCB yaitu 3.2 cm x 1.4 cm
gambar rain sensor

q). Sensor Kelembaban Udara (DHT11)
 

Spesifikasi sensor DHT11

  • Tegangan suplai:+5v
  • Kisaran suhu:0 hingga 50 ° C kesalahan ± 2 ° C
  • Kelembaban:20-90% RH ± 5% RH kesalahan
  • Antarmuka:Digital
  • Kabel koneksi 3-pin


Pinout: 

Spesifikasi: 




s). IC 74LS139








































































































































































































































































































































































3. Dasar Teori [Kembali]


a. ) Motor DC

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa motor terdiri atas 2 bagian utama yaitu stator dan motor. Pada stator terdapat lilitan (winding) atau magnet permanen, sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yang menyebabkan rotor dapat berputar. Arah gaya elektromagnet 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. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:
• Tegangan dinamo : meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
• Arus medan : menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
 

Mekanisme Kerja Motor DC

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama
Arus listrik dalam medan magnet akan menimbulkan gaya.
· Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapat gaya pada arah yang berlawanan.
· Pasangan gaya menghasilkan torsi untuk memutar kumparan.
· Motor- motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putar yang lebih seragam dari medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan

Beberapa kerugian penggunaan motor DC:

-Perawatan intensif karena brush atau sikat pada motor DC akan aus.

-Konversi arus AC menjadi arus DC menggunakan konverter memerlukan biaya yang mahal.

Keuntungan penggunaan motor DC:

-Kecepatannya mudah diatur.

Perhitungan pada motor DC :


Daya input      :           Pin= √3 Vrms Irms cosÆŸ

Daya output    :           Pout= Tout w

w = kecepatan sudut

Tout = torsi output

Efisiensi          :           Î· (%) = (Pout/Pin) x 100

 

Mengapa terdapat efisiensi pada motor? Karena motor yang digunakan tidak dapat bersifat ideal, artinya pada motor ada kehilangan daya pada setiap prosesnya sehingga daya output akan bernilai lebih kecil daripada daya input. Kehilangan daya ini biasa disebut sebagai rugi-rugi daya dan dapat disebabkan karena mechanical (gesekan dan rotasi) serta electric (hambatan pada belitan).

Simbol motor listrik



b. )  Relay


Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh aruslistrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya.Ketika solenoid dialiri aruslistrik, tuasa kantertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklarakan menutup. Pada saat arus ihentikan, gaya magnet akan hilang, tuasakan kembalikeposisi semula dan konta ksaklar kembali terbuka.Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus / tegangan yang besar (misalnyaperalatanlistrik 4 A / AC 220 V) denganmemakaiarus / tegangan yang kecil (misalnya 0.1 A / 12 Volt DC). 

Gambar Bentuk dan Simbol Relay

Gambar bentuk dan Simbol relay


 Struktur dasar Relay

Fungsi-fungsi dan Aplikasi Relay

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

  1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
  2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
  3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
  4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).
c). Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang bersifat menghambat arus listrik. Resistor termasuk dalam komponen pasif karena komponen ini tidak membutuhkan arus listrik untuk bekerja. Resistor terbuat dari material atau bahan karbon dan keramik yang berbentuk tabung. Semakin besar kapasitas resistor, semakin besar pula diameter tabung yang dipergunakan.

Gambar Resistor

Tabel perhitungan nilai resistor berdasarkan gelang warna



d). Op - Amp

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

Karakteristik Op-Amp (Operational Amplifier)

Karakteristik Faktor Penguat atau Gain pada Op-Amp pada umumnya ditentukan oleh Resistor Eksternal yang terhubung diantara Output dan Input pembalik (Inverting Input). Konfigurasi dengan umpan balik negatif (Negative Feedback) ini biasanya disebut dengan Closed-Loop configuration atau Konfigurasi Lingkar Tertutup. Umpan balik negatif ini akan menyebabkan penguatan atau gain menjadi berkurang dan menghasilkan penguatan yang dapat diukur serta dapat dikendalikan. Tujuan pengurangan Gain dari Op-Amp ini adalah untuk menghindari terjadinya Noise yang berlebihan dan juga untuk menghindari respon yang tidak diinginkan. Sedangkan pada Konfigurasi Lingkar Terbuka atau Open-Loop Configuration, besar penguatannya adalah tak terhingga (∞) sehingga besarnya tegangan output hampir atau mendekati tegangan Vcc.

Konfigurasi Op-Amp (Closed loop and Open Loop)

Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :

  • Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
  • Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
  • Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
  • Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
  • Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
  • Karakteristik tidak berubah dengan suhu

Pada dasarnya, kondisi Op-Amp ideal hanya merupakan teoritis dan hampir tidak mungkin dicapai dalam kondisi praktis. Namun produsen perangkat Op-Amp selalu berusaha untuk memproduksi Op-Amp yang mendekati kondisi idealnya ini. Oleh karena itu, sebuah Op-Amp yang baik adalah Op-Amp yang memiliki karakteristik yang hampir mendekati kondisi Op-Amp Ideal.

Bentuk dan Simbol IC Op-Amp

Berikut dibawah ini adalah Simbol dan bentuk IC Op-Amp pada umumnya.

 
Pengertian Op-Amp (Operational Amplifier) dan Karakteristiknya
e. ) Transistor Bipolar

Transistor bipolar memiliki 2 junction yang dapat disamakan dengan penggabungan 2 buah dioda.
Emiter-Base adalah satu junction dan Base-Kolektor junction lainnya. Seperti pada dioda, arus hanya akan mengalir hanya jika diberi bias positif, yaitu hanya jika tegangan pada material P lebih positif daripada material N (forward bias).

Pada gambar ilustrasi transistor NPN berikut ini, junction base-emiter diberi bias positif sedangkan base-colector mendapat bias negatif (reverse bias).
Arus Elektron Transistor NPN
Karena base-emiter mendapat bias positif maka seperti pada dioda, elektron mengalir dari emiter menuju base. Kolektor pada rangkaian ini lebih positif sebab mendapat tegangan positif. Karena kolektor ini lebih positif, aliran elektron bergerak menuju kutup ini. Misalnya tidak ada kolektor, aliran elektron seluruhnya akan menuju base seperti pada dioda. Tetapi karena lebar base yang sangat tipis, hanya sebagian elektron yang dapat bergabung dengan hole yang ada pada base.
Sebagian besar akan menembus lapisan base menuju kolektor. Inilah alasannya mengapa jika dua dioda digabungkan tidak dapat menjadi sebuah transistor, karena persyaratannya adalah lebar base harus sangat tipis sehingga dapat diterjang oleh elektron. Jika misalnya tegangan base-emitor dibalik (reverse bias), maka tidak akan terjadi aliran elektron dari emitor menuju kolektor.



f) Gerbang Inverter

Gerbang NOT atau disebut juga "NOT GATE" atau Inverter (Gerbang Pembalik) adalah jenis gerbang logika yang hanya memiliki satu input (Masukan) dan satu output (keluaran). Dikatakan Inverter (gerbang pembalik) karena gerbang ini akan menghasilkan nilai ouput yang berlawanan dengan nilai inputnya . Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan tabel kebenaran gerbang NOT berikut.


Pada gerbang logika NOT, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NOT adalah tanda minus (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas.

Perhatikan tabel kebenaran gerbang NOT. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NOT akan menghasilkan output (keluaran) logika 1 bila variabel input (masukan) bernilai logika 0" sebalikanya "Gerbang NOT akan menghasilkan keluaran logika 0 bila input (masukan) bernilai logika 1

g) Dioda

Cara Kerja Dioda:

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

a. tanpa tegangan



Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. 

b. kondisi forward bias



Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif.

c. kondisi reverse bias



Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub.


h). Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.Simbol, Bentuk dan Fungsi Potensiometer

Struktur Potensiometer beserta Bentuk dan Simbolnya

Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :

  1. Penyapu atau disebut juga dengan Wiper
  2. Element Resistif
  3. Terminal

Jenis-jenis Potensiometer

Berdasarkan bentuknya, Potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu :

  1. Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.
  2. Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.
  3. Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.Jenis-jenis Potensiometer

Prinsip Kerja (Cara Kerja) Potensiometer

Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.

Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon).

Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).

Fungsi-fungsi Potensiometer

Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan, Potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :

  1. Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.
  2. Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply
  3. Sebagai Pembagi Tegangan
  4. Aplikasi Switch TRIAC
  5. Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser
  6. Sebagai Pengendali Level Sinyal
i). Gerbang XOR

Jenis berikutnya adalah gerbang XOR. Gerbang XOR ini memerlukan dua input untuk menghasilkan satu output. Jika input berbeda (misalkan: input A=1, input B=0) maka output yang dihasilkan adalah bilangan biner 1. Sedangkan jika input adalah sama maka akan menghasilkan output dengan bilangan biner 0.Gerbang XOR

j). Full Adder

Full  Adder  adalah  rangkaian  elekronik  yang  bekerja  melakukan  perhitungan
penjumlahan penuhdari dua buah bilangan biner yang masing-masing terdiri dari satu bit.
Rangkaian  ini  memiliki  3input  dan  2  output,  salah  satu  input  merupakan  nilai  dari
pindahan  penjumlahan,  kemudian  sama  seperti  pada  hafl  adder  salah  satu  outputnya
dipakai sebagai tempat nilai pindahan dan yang lain sebagai hasil dari penjumlahan.
Rangkaian  full  adder  (FA)  dapat  digunakan  untuk  menjumlahkan  bilangan  biner
yang  lebih  dari  1  bit.  Rangkaian  Full  Adder  dapat  dibentuk  oleh  gabungan  2  buah
rangkaian  half  adder  dan  sebuah  gerbang  OR  untuk  menjumlahkan  carry  output.  Pada
penambahan  penuh  muncul  aturan  kelima  yang  menyatakan  suatu  penjumlahan
setengah  tidak  akan  bekerja  bila  muncul  carry-in.  Oleh  karena  itu  penambahan  penuh
mempunyai tiga masukan yaitu A, B dan C-in, sedangkan keluaran adalah SUM dan Co
(carry  out).  Diagram  logika  dari  full  adder  dan  tabel  kebenaran  disajikan  pada  gambar
berikut, untuk simulasi bisa digunakan software electronic workbench.


k). Sensor Infrared

Sensor inframerah adalah perangkat elektronik yang dirancang khusus untuk mendeteksi dan mengukur radiasi inframerah (IR). Radiasi inframerah adalah jenis radiasi elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang di antara spektrum cahaya tampak dan gelombang radio. Sensor inframerah sangat berguna dalam berbagai aplikasi, termasuk penginderaan jarak, penginderaan gerakan, pengendalian jarak jauh, pengukuran suhu, dan banyak lagi.


Berikut adalah komponen penting dan prinsip kerja umum dari sensor inframerah:

1. Komponen Sensor Inframerah:
   - Fotodioda: Merupakan elemen penerima yang mengubah cahaya inframerah menjadi sinyal listrik.
   - Filter: Digunakan untuk memblokir cahaya tampak dan hanya memungkinkan inframerah melewatinya.
   - Penguat: Memperkuat sinyal listrik yang dihasilkan oleh fotodioda untuk memudahkan pengolahan lebih lanjut.
   - Output Interface: Melakukan konversi sinyal listrik menjadi bentuk yang sesuai untuk penggunaan lebih lanjut.

2. Prinsip Kerja Sensor Inframerah:
   Ketika cahaya inframerah mencapai sensor, fotodioda yang sensitif terhadap inframerah menghasilkan arus listrik sebanding dengan intensitas radiasi inframerah yang diterimanya. Arus ini kemudian diperkuat oleh penguat dan diubah menjadi sinyal yang dapat diolah atau diukur.

3. Jenis-jenis Sensor Inframerah:
   - Sensor Pendeteksi Gerakan: Menggunakan inframerah untuk mendeteksi perubahan suhu yang dihasilkan oleh pergerakan objek di sekitarnya.
   - Sensor Jarak: Menggunakan inframerah untuk mengukur jarak dengan memantulkan cahaya inframerah ke objek dan mengukur waktu yang dibutuhkan untuk pantulan kembali.
   - Sensor Suhu: Mengukur suhu dengan mendeteksi radiasi inframerah yang dipancarkan oleh objek.
   - Sensor Komunikasi: Menggunakan inframerah untuk mentransmisikan dan menerima data dalam aplikasi pengendalian jarak jauh.

4. Keuntungan Sensor Inframerah:
   - Tidak memerlukan kontak fisik dengan objek yang akan dideteksi.
   - Dapat bekerja dalam berbagai kondisi cahaya dan lingkungan.
   - Konsumsi daya yang rendah.
   - Ukuran kecil dan biaya yang relatif rendah.
   - Tanggap terhadap perubahan suhu yang cepat.

berikut adalah grafik respon dari sensor infrared





1). water level sensor

Sensor level air atau water level sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur tingkat air dalam suatu tangki, sumur, sungai, atau sistem lain yang berhubungan dengan air. Sensor ini penting dalam berbagai aplikasi, seperti pengendalian pompa air, monitoring ketinggian air, pengaturan irigasi, sistem drainase, sistem pengolahan air, dan banyak lagi.

    Cara kerja water sensor dapat dilihat pada animasi berikut,

cara kerja water level sensor

Pada saat ketinggian ataupun volume air naik, maka secara otomatis bandul yang terbuat dari magnet pada alat water level akan ikut terangkat juga, dan saat magnet berada pada level sensor berikutnya maka sensor akan aktif 

 

grafik water level sensor

m). IC 4026

Fungsi masing-masing pin IC CD 4026




n). Seven segmen common  katoda

Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.
Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.
Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk  dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.
Seven Segment Display sering dipakai oleh para peminat Elektronika adalah 7 bagian yang memakai LED (Light Emitting Diode) sebagai penerangnya.  LED 7 Segmen tersebut biasanya mempunyai 7 Segmen atau elemen garis dan 1 segmen titik yang menandakan “koma” Desimal. Jumlah semua segmen atau elemen LED sebenarnya adalah 8.
Cara kerjanya juga sangat  gampang, ketika elemen tersebut diberikan gelombang listrik, maka Display akan menampilkan angka atau digit yang diinginkan sesuai dengan kombinasi yang diberikan. LED 7 Segmen terbagi menjado dua jenis yaitu “LED 7 Segmen common Cathode” dan “LED 7 Segmen common Anode”
    7 segmen common katode


Common Cathode merupakan bergabung menjadi satu Pin, sedangkan penujang Anoda bisa menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED.  Kaki Katoda yang terhubung menjadi 1 Pin in merupakan Terminal Negatif (-) atau Ground sedangkan Signal Kendali (Control Signal) akan diberikan kepada masing-masing Kaki Anoda Segmen LED.LED Seven Segment Display Tipe Common Katoda.

o). pH sensor


PH sensor adalah perangkat atau sensor yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan. pH adalah ukuran yang digunakan untuk menunjukkan tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan, di mana pH 7 dianggap netral, pH di bawah 7 menunjukkan larutan asam, dan pH di atas 7 menunjukkan larutan basa.

PH sensor biasanya terdiri dari elektroda yang sensitif terhadap ion hidrogen (H+). Elektroda tersebut terhubung dengan perangkat pengukur atau pengontrol yang menghasilkan pembacaan pH. Proses pengukuran pH melibatkan reaksi kimia antara elektroda pH dengan larutan yang diukur.

Cara kerja pH sensor dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Elektroda pH: Terdapat dua jenis elektroda pH yang umum digunakan, yaitu elektroda kaca dan elektroda referensi. Elektroda kaca menghasilkan respons terhadap ion hidrogen di dalam larutan, sedangkan elektroda referensi memberikan titik referensi atau perbandingan untuk mengukur pH secara akurat. Elektroda pH memiliki membran khusus yang memungkinkan hanya ion hidrogen yang berinteraksi dengan elektroda.

2. Proses pengukuran: Elektroda pH dicelupkan ke dalam larutan yang akan diukur pH-nya. Elektroda kaca menerima ion hidrogen dari larutan dan menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap konsentrasi ion hidrogen. Elektroda referensi memberikan titik referensi untuk perbandingan potensial dan mengkompensasi perubahan suhu serta pengaruh ion-ion lainnya di dalam larutan.

3. Pembacaan pH: Perangkat pengukur pH menerima sinyal potensial dari elektroda pH dan mengubahnya menjadi pembacaan pH yang dapat dibaca. Umumnya, pembacaan pH ditampilkan pada layar perangkat pengukur atau dapat dihubungkan ke sistem kontrol untuk pengendalian pH.

PH sensor digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk industri makanan dan minuman, industri farmasi, pertanian, pemantauan kualitas air, dan laboratorium kimia. Informasi tentang tingkat pH larutan sangat penting karena dapat mempengaruhi reaksi kimia, kesehatan manusia, serta keberhasilan proses atau produk tertentu. Dengan menggunakan pH sensor, pengguna dapat memonitor dan mengontrol tingkat keasaman atau kebasaan larutan dengan akurat dan efisien.




ph sensor



grafik pH sensor



p). Sensor LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. 
Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor
LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

Gambar Rangkaian Sensor LM35


    IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 Î¼ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.
    Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.
Rumus :



  Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
·         Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
·         Lineritas +10 mV/ º C.
·         Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
·         Range +2 º C – 150 º C.
·         Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
·         Arus yang mengalir kurang dari 60 Î¼A

Grafik Sensor Suhu LM35

Tabel Tegangan keluaran sensor LM35



q). Rain sensor
Konfigurasi pin


Spesifikasi

            1. Mengadopsi bahan dua sisi RF-04 berkualitas tinggi
            2. Area: pelat nikel 5cm x 4cm di samping
            3. Anti-oksidasi, anti-konduktivitas, dengan waktu penggunaan yang lama
            4. Potensiometer menyesuaikan sensitivitas
            5. Tegangan bekerja 5V
            6. Format keluaran: Output switching digital (0&1) dan output tegangan analog AO
            7. Ukuran PCB papan kecil: 3,2 cm x 1,4 cm
            8. Menggunakan komparator LM393 tegangan lebar

Berikut adalah grafik respon dari rain sensor




r). Sensor kelembaban udara (HIH 11)

Sensor kelembaban adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendifinisian yang suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara.


Pinout: 

Spesifikasi: 


Berikut adalah grafik respon dari sensor kelembaban



s). 74LS139

IC 74LS139, juga dikenal sebagai decoder/demultiplexer 2-to-4, adalah sebuah integrated circuit yang digunakan untuk mengubah sinyal input menjadi sinyal output yang ditentukan oleh pola inputnya. IC ini sering digunakan dalam desain rangkaian digital dan sistem pemrosesan data.

Berikut adalah beberapa spesifikasi umum IC 74LS139:

1. Tipe Logika: IC 74LS139 menggunakan logika TTL (Transistor-Transistor Logic). Level tegangan TTL menggunakan 0V sebagai logika rendah (LOW) dan sekitar 5V sebagai logika tinggi (HIGH).

2. Fungsi: IC 74LS139 adalah decoder/demultiplexer 2-to-4. Artinya, IC ini menerima dua sinyal input (A0 dan A1) dan menghasilkan empat sinyal output (Y0, Y1, Y2, Y3) berdasarkan kombinasi inputnya.

3. Jumlah Pin: IC 74LS139 memiliki 16 pin. Pin-pin tersebut terdiri dari pin input (A0, A1), pin output (Y0, Y1, Y2, Y3), pin kontrol (G1, G2A, G2B), dan pin pengaturan tegangan (VCC, GND).

4. Tegangan Operasional: IC 74LS139 bekerja dengan tegangan VCC sekitar 5V.

5. Kecepatan: IC 74LS139 memiliki kecepatan operasi yang relatif cepat. Kecepatan operasional ditentukan oleh parameter seperti delay propagasi (propagation delay) dan waktu pemulihan (recovery time) yang terdapat pada datasheet.

6. Konfigurasi Internal: IC 74LS139 memiliki struktur internal yang terdiri dari pintu logika AND dan NOT, serta transistor untuk penguatan sinyal.

7. Fitur Tambahan: Beberapa fitur tambahan pada IC 74LS139 mencakup proteksi elektrostatis (ESD protection) dan kemampuan untuk bekerja pada berbagai kondisi lingkungan.

berikut adalah keterangan pin dari IC 74LS139





4. Percobaan [Kembali]

Prosedur percobaan

1.  Buka aplikasi proteus

2.  Siapkan alat dan bahan pada library proteus, pada rangkaian ini yaitu berupa resistor, diode, baterai, transistor NPN, DC voltmeter, relay, opamp, ground, motor DC, pH sensor, rain sensor, water level sensor, LED, buzzer, decoder (IC 74247), 7 segment, IC 74LS139 Demux, Full Adder IC 7482.

3.   Rangkai setiap alat dan bahan agar membentuk rangkaian yang diinginkan.

4.   Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

5. Jalankan simulasi rangkaian untuk melihat apakah dihasilkan output yang diinginkan, yaitu apakah dapat mengaktifkan relay serta menghidupkan buzzer, 7 segmen, dan motor


Gambar Rangkaian

5. Prinsip Kerja [Kembali]

Ketika Rain Sensor Aktif : Ketika terdapat kebocoran pipa, maka rain sensor akan aktif dan mengeluarkan tergangan sebesar 5V lalu diumpankan ke resistor untuk memperkecil tegangannya. Setelah ini akan diumpankan menuju input A pada Demux 1 to 4 line 74LS139, dimana sesuai dengan prinsip demux yang inputannya satu sinyal akan dipecah jadi beberapa sinyal, berdasarkan tabel kebenaran saat input A bernilai 1 dan B don’t care, maka output yang aktif adalah Y0 dan Y2, maka kedua output tersebut dengan half adder akan dihubungkan ke IC gerbang AND menjadi satu output, lalu diumpankan menuju R21 lalu masuk ke kaki base transistor, transistor bekerja dengan fixed bias, terlihat pada rangkaian nilai VBE nya adalah 0.8V maka power dapat mengalirkan arus ke relay karena syarat nilai VBE adalah besar dari 0.7V. karena arus mengalir pada relay, maka relay akan berpindah posisi dan arus mengalir pada baterai dan buzzer sebagai alarm.

Ketika Sensor HIH memiliki nilai >70 : Saat kelembaban udara yang terbaca oleh sensor adalah diatas 70 (pada percobaan diambil 76), maka akan dihasilkan tegangan oleh Vout sensor sebesar 3.16V lalu akan diumpankan menuju kaki Non Inverting dari Amplifier U10 dan kaki Inverting dari Amplifier U21, pada Amplifier U10 OPAMP bekerja dengan prinsip detector non inverting dengan input 1.1V dan Vref nya adalah 0.22V, dihasilkan output sebesar 4.03V, namun pada Amplifier U21 tidak dihasilkan output. Pada output OPAMP U10, tegangan lalu diumpankan menuju input B pada Demux 1 to 4 line 74LS139, dimana sesuai dengan prinsip demux yang inputannya satu sinyal akan dipecah jadi beberapa sinyal, berdasarkan tabel kebenaran saat input B bernilai 1 dan A don’t care, maka output yang aktif adalah Y0 dan Y1, maka kedua output tersebut dengan half adder akan dihubungkan ke IC gerbang AND menjadi satu output, lalu diumpankan menuju R15 lalu masuk ke kaki base transistor, transistor bekerja dengan fixed bias, terlihat pada rangkaian nilai VBE nya adalah 0.8V maka power dapat mengalirkan arus ke relay karena syarat nilai VBE adalah besar dari 0.7V. karena arus mengalir pada relay, maka relay akan berpindah posisi dan arus mengalir pada baterai dan motor bergerak. Pada rangkaian ini motor berperan sebagai dehumidifier yang berfungsi untuk menurunkan kelembaban udara dikarenakan terlalu tingginya kelembaban udara pada ruangan.

 Ketika Sensor HIH memiliki nilai <50 : Saat kelembaban udara yang terbaca oleh sensor adalah dibawah 50 (pada percobaan diambil 40), maka akan dihasilkan tegangan oleh Vout sensor sebesar 1.94V lalu akan diumpankan menuju kaki Non Inverting dari Amplifier U10 dan kaki Inverting dari Amplifier U21, pada Amplifier U21 OPAMP bekerja dengan prinsip detector inverting dengan input 2.3V dan Vref nya adalah 0.18V, dihasilkan output sebesar 3.98V, namun pada Amplifier U10 tidak dihasilkan output. Pada output OPAMP U21 tegangan diumpankan menuju R4 lalu masuk ke kaki base transistor, transistor bekerja dengan fixed bias, terlihat pada rangkaian nilai VBE nya adalah 0.78V maka power dapat mengalirkan arus ke relay karena syarat nilai VBE adalah besar dari 0.7V. karena arus mengalir pada relay, maka relay akan berpindah posisi dan arus mengalir pada baterai dan motor bergerak. Pada rangkaian ini motor berperan sebagai humidifier yang berfungsi untuk meningkatkan kelembaban udara dikarenakan rendahnya kelembaban udara pada ruangan

Pada bagian atas tangki dipasang infrared dimana infrared berfungsi mendeteksi jumlah ikan pada setiap tangki, ketika ikan dimasukkan ke dalam tangki maka infrared sensor akan mendeteksi adanya ikan sehingga ada terjadi tegangan pada sumber mengalir menuju sensor dan sensor aktiv mengeluarkan output sebesar 5 volt dan menuju resistor dimana tegangan menuju kaki A sebesar 5 volt lalu pada kaki q1 dan q2 akan mengeluarkan output 0 dan 1 lau dihubungkan ke demultiplexer dimana dihubungkan ke kaki 1 clock dimana sebelum dihubungkan ke clock inputnya Haris di notkan dulu lalu untuk prinsip kerja demultilexer digit counter dapat dilihat pada tabel kebenaran dimana ketika tegas han pada clock terjadi 1tegangan maka akan terjadi perubahan tiap angka untuk perubahan tegangan pertama clock akan berlogika 1 dari sensor sehingga terjadi perubahan pada digit counter dimana akan membuat angka 1 dan sesuai tabel kebenaran,dan ketika diberi tegangan sesaat akan terjadi counter up dari digit counter, digit counter akan aktiv setiap tegangan berlogika 1 dan seterusnya sampai angka 9 karena digunakan 2 segmen maka dapat mendeteksi jumlah pengunjung maksimal 99 orang, u6 dan u7 dihubungkan dari kaki c0 , kaki 5 ke clock sehingga Seven segmen akan terhubung dalam menampilkan angkanya.

ketika water level sensor aktif (ketika air rendah ) maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 4,22 lalu di umpankan ke kaki non inverting OPAMP dan dibandingkan dengan kaki inverting karena tegangan pada kaki non inverting lebih besar maka output OPAMP plus saturasi(+) ,lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,87 V dengan begitu maka transistor jadi ON ,dengan ON nya transistor maka ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground ,dengan adanya arus yang mengaliri relay sehingga relay menjadi ON ,sehingga switch relay bergeser dari kanan ke kiri ,sehingga memberikan input logika 0 pada pin C0,A2,B1,B2 dan pin A yang dihubungkan ke supply berlogika 1 sehingga inputan pada IC 7482 yaitu 01000 sehingga berdasarkan tabel kebenaran dari IC 7482 maka output S1 berlogika 1 dihubungkan ke kaki input pertama gerbang XOR dan S2 berlogika 0 dihubungkan ke kaki input kedua gerbang logika XOR sehingga inputan pada gerbang XOR yaitu 10 sehingga berdasarkan tabel kebenaran gerbang XOR maka output berlogika 1 sehingga ada nya lalu alu arus mengalir ke resistor lalu di umpankan ke kaki gate transistor sebesar 5V dengan tegangan segitu maka transistor aktif dengan aktifnya transistor maka adanya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki drain lalu ke source lalu ke ground ,dengan adanya arus yang mengalir relay maka relay jadi ON dan switch relay bergeser dari kanan ke kiri  sehingga loop menjadi tertutup dan pompa air aktif.

Saat sensor PH memiliki asam yang tinggi (<46%) maka aka nada tegangan yang dihasilkan oleh sensor yang diumpankan ke kaki non inverting detector, karena vin>vref maka noninverting opamp mengeluarkan tegangan sebesar +vsat. Tegangan ini diumpankan ke resistor dan masuk ke kaki multiplexer ic 4052 lalu output kaki X dihubungkan ke base transistor. Transistor aktif dan mengaktifkan relay, sehingga pompa basa aktif.

Saat suhu ruangan >25, maka tegangan yang dihasilkan diinputkan ke non inverting detector. Karena vin>vref maka detector non inverting menghasilkan tegangan +vsat. Tegangan ini masuk ke kaki multiplexer dan outputnya sebagai Y dihubungkan ke base transistor. Transistor aktif dan mengaktifkan relay, sehingga motor pendingin aktif

Saat suhu ruangan <15, maka tegangan yang dihasilkan diinputkan ke detector inverting. Karena vin<vref, maka detector inverting mengeluarkan output +vsat. Tegagan ini diumpankan ke resistor dan dihubungkan ke base transistor. Transistor aktif dan mengaktifkan relay, sehingga motor pemanas aktif.



6. Video [Kembali]




7. Download File [Kembali]

1. Download HTML [disini]

2. Download Rangkaian [disini]

3. Download Video Rangkaian [disini]

4. Download Datasheet Sensor: 

5. Download library Komponen: 

6. Download datasheet Relay[disini]

7. Download datasheet Motor [disini]

8. Download datasheet Op Amp [disini]

9. Download datasheet IC 7482 [disini]

10. Download datasheet IC  74LS139 [disini]

11. Download datasheet Potensiometer [disini]

12. Download datasheet Resistor [disini]







No comments:

Post a Comment

Featured Post

BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH KIMIA DAN ELEKTRONIKA   Oleh :  Satria Imka Dwi Putra 2010952043 Dosen Pengampu :  Dr. Darwison, MT     R...

Popular Posts