TUGAS BESAR KONTROL KUMBUNG JAMUR

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI 

1.PENDAHULUAN

2.TUJUAN

3.ALAT DAN BAHAN

4.DASAR TEORI

5.PERCOBAAN

6.DOWNLOAD FILE 

1.Tujuan[Back]

• Mempelajari rangkaian dari aplikasi Aritmatik, Flip-Flop dan Decoder
• Mampu mensimulasikan rangkaian "Kontrol Kumbung Untuk Jamur Tiram" menggunakan software Proteus
• Mampu menjelaskan prinsip kerja rangkaian dari "Kontrol Kumbung Untuk Jamur Tiram"

2.Alat dan Bahan[Back]

ALAT

  1. Voltmeter

             2. Baterai

  3. Power Supply

 

4. DC Voltmeter

BAHAN

  1. Resistor

          2. Transistor NPN

                 3. Dioda

    
          4. Relay

        
          5. LED

         

          6. Motor

        

          7. OP-AMP LM358

         

     

          8. OP-AMP LM741

        

          9. Buzzer

         

          10. 7-segment Common Anoda dan Katoda

         

          11. Gerbang NOT

          12. JK Flip-Flop (IC 74LS112)

        
          13. Gerbang AND

          14. Potensiometer

       

          15. IC 74157

          16. IC 74157

 

                17. IC 7483

                                       

           18. PIR Sensor

                   19. Touch Sensor

    

        
          20. Infrared Sensor

         

           21. Sensor Humidity

 

     

           22. Sensor LM358

  

     

           23. OP-AMP LM1458

        

           24. IC 4511

      

        25. IC7482

         

     

 

  26. IC74LS48

       

      

 

     27. Potensiometer

          

        

    28. Gerbang XOR

    

29. Inverter (Not)

     

 

30. Switch/Button

           

 31. Ground

3.Dasar Teori[Back]

a. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor memiliki simbol seperti gambar dibawah ini :

Simbol Resistor

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan.

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :

Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :

1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi

2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.

3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

Rumus Resistor:

Seri : Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R1 = Resistor ke-1
R2 = Resistor ke-2
R3 = Resistor ke-3
Rn = Resistor ke-n

Paralel: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R1 = Resistor ke-1
R2 = Resistor ke-2
R3 = Resistor ke-3
Rn = Resistor ke-n

b. Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini:

Simbol Transistor NPN BC547

Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:

Rumus dari Transitor adalah :

hFE = iC/iB

dimana, iC = perubahan arus kolektor 

iB = perubahan arus basis 

hFE = arus yang dicapai

Rumus dari Transitor adalah :

Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 Pemberian bias 

        Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias, yaitu: 

 1. Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 58. Karakteristik Output.

2.Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 60.

Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

Gelombang I/O Transistor

                    

c. Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.Dioda memiliki simbol sebagai berikut :

Gambar Simbol 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. Kondisi 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. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.

B. Kondisi tegangan positif (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. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.

C. Kondisi tegangan negatif (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. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

3. Rumus

d. Relay

Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. 

e. LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

    Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.  Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.

Simbol dan Bentuk LED (Light Emitting Diode)

Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)

Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya

f. Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator)dan Brushes (kuas/sikat arang).

    Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

g. IC OP-AMP

Simbol 

 

 

Berfungsi sebagai penguat atau pembanding tegangan input dengan output.

 

 

Karakteristik IC OpAmp

• 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

                                                                           

Karakteristik IC OpAmp

• 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
  

Inverting Amplifier

 Rumus:

NonInverting

 Rumus:

Komparator

Rumus:

Adder

Rumus:

Bentuk Gelombang

h. 7-segment

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.

Tabel Pengaktifan Seven Segment Display

i. Gerbang NOT

Gerbang logika NOT adalah gerbang logika yang bisa melakukan operasi peniadaan logika atau pembalik keadaan logika. Karena hal itulah, maka gerbang logika ini dinamakan gerbang logika NOT. Gerbang logika NOT juga dikenal sebagai rangkaian inverter. Gerbang logika NOT bisa ditemukan pada komponen listrik IC 7404.

j. JK Flip-Flop (IC 74LS112)

JK flip-flop adalah perangkat memori bit tunggal dua status sekuensial yang dinamai menurut penemunya oleh Jack Kil. Secara umum memiliki satu pin input clock (CLK), dua pin input data (J dan K), dan dua pin output (Q dan Q̅) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. JK flip-flop dapat dipicu pada tepi depan dari jam atau di tepi belakangnya dan karenanya dapat dipicu oleh sisi positif atau negatif, masing-masing.  

k. Buzzer

Pada dasarnya, prinsip kerja dari buzzer elektronika hampir sama dengan loud speaker dimana buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang secara diafragma. Ketika kumparan tersebut dialiri listrik maka akan menjadi elektromagnet sehingga mengakibatkan kumparan tertarik ke dalam ataupun ke luar tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya. Karena kumparan dipasang secara diafragma maka setiap kumparan akan menggerakkan diafragma tersebut secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara.

Namun dibandingkan dengan loud speaker, buzzer elektronika relatif lebih mudah untuk digerakkan. Sebagai contoh, buzzer elektronika dapat langsung diberikan tegangan listrik dengan taraf tertentu untuk dapat menghasilkan suara. Hal ini tentu berbeda dengan loud speaker yang memerlukan rangkaian penguat khusus untuk menggerakkan speaker agar menghasilkan suara yang dapat didengar oleh manusia.

l. Gerbang XOR

 Gerbang OR ini akan menghasilkan output 1 jika semua atau salah satu input merupakan bilangan biner 1. Sedangkan output akan menghasilkan 0 jika semua inputnya adalah bilangan biner 0.

j. Potensiometer

Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan, potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat

k. IC 7447

Merupakan IC TTL  Decoder BCD to 7 Segment. IC ini berfungsi untuk mengubah kode bilangan biner BCD (Binary Coded Decimal) menjadi data tampilan untuk penampil/display 7 segment  yang bekerja pada tegangan TTL (+5 volt DC).

• Jalur input data BCD, pin input ini terdiri dari 4 line input yang mewakili 4 bit data BCD dengan sebutan jalur input A, B, C dan D.
• Jalur ouput 7 segmen, pin output ini berfungsi untuk  mendistribusikan data pengkodean ke penampil 7 segmen. Pin output dekoder BCD ke 7 segmen ini ada 7 pin yang masing-masing diberi nama a, b, c, d, e, f dan g.
• Jalur LT (Lamp Test) yang berfunsi untuk menyalakan semua led pada penampil 7 segmen, jalur LT akan aktif pad saat diberikan logika LOW pad jalut LT tersebut.
• Jalur RBI (Riple Blanking Input) yang berfungsi untuk menahan sinyal input (disable input), jalur RBI akan aktif bila diberikan logika LOW.
• Jalur RBO (Riple blanking Output) yang berfungsi untuk menahan data output ke penampil 7 segmen (disable output), jalur RBO ini akan aktif pada sat diberikan logika LOW

Dalam aplikasi decoder, ketiga jalur kontorl (LT, RBI dan RBO) harus diberikan logika HIGH dengan tujuan data input BCD dapat masuk dan penampil 7 segmen dapat menerima data tampilan sesuai data BCD yang diberikan pada jalur input.

IC 7447 biasanya dipasangkan dengan 7 segment common anode. Hal ini dikarenakan output untuk IC 7447 berlogika low.

l. IC 7483

IC 7483 memiliki input dan output yang sama dengan rangkaian Full Adder IC 7483, hanya saja input A ditambahkan gerbang Ex-Ordengan nilai Carry inputnya (C0), fungsi rangkaiannya pun berbeda. Fungsi dari rangkaian ini adalah sebagai penjumlah dan pengurang, hal ini ditentukan dari inputC0. Ketika input C0 diberi logik 0 maka fungsi darirangkaian ini adalah sebagai penjumlah (Adder), sedangkan ketika input C0 diberi logik 1 maka fungsi dari rangkaian ini adalah sebagai pengurang (Subtractor).

m. Touch Sensor

Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor).

Grafik Respon :

n. Thermal Sensor

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.

 

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:

Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC

 Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

 Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

 Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

 Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.

 Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

 Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

 

Sensor suhu ini terkalibrasi dalam satuan celcius dan mampu membaca nilai suhu dari 0˚C100˚C dan memiliki paraeter bahwa setiap kenaikan 1˚C tegangan keluaran naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5V pada suhu 150˚C. Pada perancangan menggunakan mikrokontroler ATmega8535, ADC yang digunakan adalah 10 bit, artinya data yang dihasilkan dari konversi adalah 0-1023. Untuk mengeluarkan output ADC dari mikrokontroler menggnakan rumus sebagai berikut : Hasil konversi ADC = (Vin*1024)/Vref Hasil output sensor kemudian akan diolah oleh mikrokontroler ATmega8535 yang kemudian nilainya akan ditampilkan pada layar lcd. Pada perancangan kakikakinya, kaki 1 terhubung power (0-5V), pin 2 sebagai output sensor yang akan terhubung dengan mikrokontroller ATmega8535, sedangkan pin 3 terhubung dengan ground.

                                            

Grafik Respon :

o. Sound Sensor

Sensor suara merupakan module sensor yang mensensing besaran suara untuk diubah menjadi besaran listrik yang akan dioleh mikrokontroler. Module ini bekerja berdasarkan prinsip kekuatan gelombang suara yang masuk. Dimana gelombang suara tersebut mengenai membran sensor, yang berefek pada bergetarnya membran sensor. Dan pada membran tersebut terdapat kumparan kecil yang dapat menghasilkan besaran listrik.

Kecepatan bergeraknya membran tersebut juga akan menentukan besar kecilnya daya listrik yang akan dihasilkan. Komponen utama untuk sensor ini yaitu condeser mic sebagai penerima besar kecilnya suara yang masuk. Berikut gambar dari condeser mic :

Grafik Respon :

Respon frekuensi (frequency response) microphone didefinisikan sebagai rentang suara (dari frekuensi terendah hingga tertinggi) yang dapat dihasilkan dan variasinya di antara rentang tersebut.

Pada grafik dibawah dapat disimpulkan bahwa makin tinggi frekuensi maka semakin tinggi tingkat sensitivitasnya, atau bisa dikatakan berbanding lurus

p. PIR Sensor

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.

Pada grafik tersebut : (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda, (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan, (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR. Namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR.

Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR. 

q. Sensor Humidity

Kelembaban merupakan salah satu hal yang bisa mempengaruhi kondisi cuaca terhadap suatu daerah. Sensor kelembaban merupakan alat pengukur untuk mendefinisikan suatu kelembaban uap air yang terkandung di dalam udara. Ada dua jenis kelembaban yang akan diukur, yaitu : 

1.      Kelembaban Absolut

Kelembaban absolut menjadi sebuah bilangan yang merujuk pada hitungan gram uap air yang tertampung pada 1 meter kubik udara. 

2.      Kelembaban Relatif

Kelembaban relatif merupakan bilangan untuk menunjukkan seberapa persen perbandingan antara uap air yang tersedia di dalam udara pada saat pengukuran dan volume uap air maksimal yang akan tertampung oleh udaranya. 

Grafik respon:

 

• Decoder (IC 4511)

    IC 4511 umumnya digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik di mana ada kebutuhan untuk menampilkan angka desimal pada tampilan 7-segment, seperti penghitung digital, timer, kalkulator, dan papan skor. IC ini menyederhanakan pengendalian tampilan 7-segment dengan mengonversi masukan BCD menjadi sinyal kontrol segmen yang sesuai, sehingga menjadi pilihan populer untuk aplikasi-aplikasi tersebut.

Konfigurasi Pin Decoder:

Truth Table

• IC 7482

    IC 7482 adalah sebuah rangkaian logika digital yang disebut sebagai "4-bit binary full adder" dalam bahasa Inggris. Rangkaian ini umumnya dikenal sebagai penjumlah paralel biner 4-bit. Fungsinya adalah untuk menambahkan dua angka biner 4-bit dan menghasilkan hasil penjumlahan 4-bit beserta carry-out opsional.

Here, you can see the truth table of IC 7482

• IC 7483

   IC 7483 adalah sebuah rangkaian logika digital yang disebut sebagai "4-bit binary full adder dengan mode Carry Look-Ahead (CLA)" dalam bahasa Inggris. IC ini berfungsi sebagai penjumlah biner 4-bit dengan menggunakan metode carry look-ahead, yang memungkinkan penjumlahan cepat dan efisien dari dua angka biner 4-bit.

Here, you can see the truth table of IC 7482

 

• • IC 74157
  
  
  
    
  

  IC 74157 adalah sebuah multiplexer 2-ke-1 dengan pilihan data yang dikendalikan oleh decoder 2-ke-4. Dalam bahasa Inggris, IC ini dikenal sebagai "2-to-1 Data Selector/Multiplexer with 2-to-4 Decoder."

  Here, you can see the truth table of IC 7482
   
  • IC 74LS48
  
    
  

  IC 74157 adalah sebuah multiplexer 2-ke-1 dengan pilihan data yang dikendalikan oleh decoder 2-ke-4. Dalam bahasa Inggris, IC ini dikenal sebagai "2-to-1 Data Selector/Multiplexer with 2-to-4 Decoder."

  Here, you can see the truth table of IC 7482
   

4. Percobaan[Back]

A. Langkah-langkah Percobaan

Siapkan seluruh alat dan bahan yang akan digunakan di Proteus

Rangkailah semua alat dan seperti rangkaian dibawah pada software Proteus

Hubungkan semua komponen

Atur nilai variable (tengang, arus, dll)

Lalu tekan tombol jalankan 

Simulasikan semua sensor yang ada

Revisi lagi apakah ada yang kurang dari rangkaian

Dan lakukan simulasi terakhir

B. Gambar Rangkaian

C. Prinsip Kerja Rangkaian

PRINSIP KERJA SISTEM OTOMASI PERTUMBUHAN JAMUR TIRAM

1. Sensor PIR (diletakkan di pintu bagian dalam)

Ketika terdeteksi manusia, maka sensor akan berlogika satu, Arus akan mengalir dari vcc masuk ke sensor lalu diumpankan ke kaki non inverting op amp sebesar 5v dan diberi penguatan sebanyak 2 kali (10/10 + 1 *vin) dan menghasilkan output sebesar 10 v. Kemudian arus mengalir melewati resistor sebesar 10k dan cabang resistor yg terhubung ke vcc sebesar 100k dan menuju kaki basis. Tegangan terbaca sebesar 0.84v sehingga transistor aktif dan arus mengalir dari vcc sebesar 9v menuju relay lalu ke kolektor ke emitor dan ground. Karena relay telah aktif maka switch akan berpindahdan mengalir  ke batrai dan ke lampu untuk menghidupkan lampu, LED sebagai indikator hidup nya lampu.

2. Sensor suhu (diletakkan di dinding ruangan)

Suhu normal kelembapan untuk jamur tiram adalah maksimal 30 derajat, sehingga ketika terdeteksi suhu lebih dari 30 derajat maka sensor akan aktif dan mengalirkan arus vcc masuk ke sensor dan diumpankan ke kaki detektor non inverting op amp dimana pada rangkaian detektor non inverting terdapat tegangan referensi yang diatur menggunakan potensiometer dengan maksimal tegangan sebesar 1v.

Cara mencari nilai tegangan referensi yaitu persentase potensiometer yang dipakai dikali maksimal tegangan referensi, akan didapatkan 30% x 1v = 0.30 v.

Kemudian, di rangkaian detektor non inverting, terdapat tegangan saturasi dimana ketika tegangan input besar sama tegangan referensi maka output yang dihasilkan adalah +Vsat, namun jika nilai tegangan input kecil dari tegangan referensi maka output yang dihasilkan adalah -Vsat. Itu didapat dari rumus (+- Vsat = +- vs +2). Karena nilai tegangan input besar sama dari tegangan referensi, kita dapatkan +vsat sebesar +6.1v. Lalu diumpankan ke resistor sebesar 10k dan menghasilkan tegangan sebesar 0.77 v. Tegangan ini cukup untuk mengaktifkan transistor sehingga arus dari vcc mengalir ke relay lalu kolektor ke emitor dan ke ground. Karena ada arus mengalir, maka switch berpindah ke kiri dan arus mengalir dari batrai menuju buzzer yang akan berbunyi pertanda ruangan tidak memiliki kelembapan yg baik.

3. Sensor Sound (diletakkan di dekat buzzer)

Ketika terdeteksi suara buzzer, maka sensor suara akan berlogika satu dan arus akan mengalir masuk ke sensor dan keluar lalu diumpankan ke kaki non inverting op amp sebesar 5v dan diberi penguatan sebanyak 2 kali (10/10 + 1 *vin) dan menghasilkan output sebesar 10 v. Kemudian arus mengalir melewati resistor sebesar 10k dan cabang resistor yg terhubung ke vcc sebesar 100k dan menuju kaki basis. Tegangan terbaca sebesar 0.84v sehingga transistor aktif dan arus mengalir dari vcc sebesar 9v menuju relay lalu ke kolektor ke emitor dan ground. Karena relay telah aktif maka switch akan berpindah dan mengalir  ke batrai dan masuk ke motor yg akan mengaktifkan kipas angin.

4. Touch Sensor (diletakkan di dinding dekat pintu masuk)

Ketika terdeteksi sentuhan manusia, maka sensor akan berlogika satu dan arus akan mengalir dari vcc sebesar 7v kemudian diumpankan ke kaki non inverting op amp. Disini adalah rangkaian voltage follower yang dimana tegangan awal sama dengan tegangan akhir. Kemudian arus dilanjutkan ke resistor sebesar 1k dan ke resistor sebesar 20k lalu ke kaki basis. Karena tegangan pada transistor telah memenuhi maka transistor aktif dan arus dari vcc sebesar 8v akan mengalir ke relay lalu ke kolektor lalu ke emitor dan ke ground. Kemudian krna relay telah aktif, maka switch berpindah ke kiri dan arus akan mengalir ke motor dan mengaktifkan noze spray air untuk menyiram jamur tiram.

5. Sensor Humidity (diletakkan di tepi rak jamur)

Pada sensor humidity, ketika sensor mendeteksi kelembapan relative pada angka dibawah 80% maka tegangan yang dikeluarkan akan setelah detector non inverting akan berada pada angka 0 volt sehingga pada gerbang not akan berlogika 1, dan akan diteruskan ke ic 7482 yang dimana sesuai dengan tabel kebenaran maka nilai output pada S1 akan berlogika 1 dan diteruskan ke gerbang xor dan melewati resistor sebesar 1k, karena nilai tegangan yang mengalir ke kaki basis 0,88 volt maka transistor akan aktif lalu akan mengalir arus sebesar 12v, yang lalu mengalir melewati relay dan menuju kaki kolektor dan ke emitor lalu ke ground. Relay tadi akan aktif dan switch akan berpindah sehingga arus mengalir ke baterai untuk lalu mist maker akan aktif yang mana akan mengubah air menjadi kabut untuk menaikkan kelembaban dalam ruangan. Tegangan yang dikeluarkan yaitu 0,79 volt per 1 RH.

6. Water sensor

Rangkaian pada gambar merupakan sistem digital otomatis pengendali pompa air yang dirancang untuk mendeteksi dan mengatur ketinggian air dalam tangki menggunakan sensor air dan logika digital. Sensor air yang diletakkan di bagian luar tangki berfungsi untuk mendeteksi tinggi permukaan air. Sensor ini menghasilkan sinyal analog yang mencerminkan kondisi ketinggian air, di mana nilai pembacaan dianggap rendah jika ≤18 dan dianggap tinggi jika ≥24. Sinyal analog dari sensor ini kemudian dikirim ke rangkaian komparator berbasis op-amp non-inverting. Komparator ini membandingkan tegangan dari sensor dengan tegangan referensi tertentu untuk menghasilkan sinyal digital berupa logika tinggi (HIGH) atau rendah (LOW) yang menunjukkan kondisi air dalam tangki.

Selanjutnya, sinyal digital dari komparator diproses menggunakan logika digital berbasis IC full adder 7482. IC ini digunakan untuk mengatur kondisi keluaran berdasarkan kombinasi input logika yang diterimanya, sesuai dengan tabel fungsi yang ditampilkan. Kombinasi input tersebut digunakan untuk memutuskan apakah pompa air harus dinyalakan atau dimatikan. Jika air dalam tangki terdeteksi rendah, maka logika keluaran akan mengaktifkan transistor penggerak relay, yang kemudian menyalakan pompa air secara otomatis. Sebaliknya, jika ketinggian air sudah mencukupi, pompa akan dimatikan untuk menghindari pemborosan atau luapan air.

Selain itu, dalam rangkaian ini juga digunakan sistem pembagi tegangan (voltage divider) untuk mengatur tegangan sensor agar sesuai dengan kebutuhan input komparator. Pompa air yang dikendalikan melalui relay akan bekerja berdasarkan logika digital yang terbentuk dari seluruh sistem. Dengan demikian, sistem ini secara otomatis menjaga ketinggian air dalam tangki tetap dalam batas yang diinginkan, tanpa memerlukan pengawasan manual secara terus-menerus.

7. sensor cahaya

Rangkaian pada gambar merupakan sistem digital sederhana yang digunakan untuk mengontrol tirai secara otomatis pada kumbung jamur berdasarkan intensitas cahaya matahari. Sistem ini bekerja dengan menggunakan sensor cahaya (PD1 – APDS-9002) yang diletakkan di atap kumbung untuk mendeteksi seberapa terang cahaya di lingkungan sekitar. Sensor menghasilkan tegangan analog (Vin) yang kemudian dibandingkan dengan tegangan referensi (Vref) sebesar 0,06 V menggunakan komparator IC LM741. Dalam konsep sistem digital, perbandingan ini menghasilkan sinyal logika: jika tegangan Vin lebih besar dari Vref (Vin > 0,06 V), maka komparator menghasilkan output logika tinggi (1) yang ditandai dengan tegangan Vout berada pada kondisi saturasi positif.

Sinyal logika tinggi ini selanjutnya diteruskan ke basis transistor NPN (Q13 – BC547), yang berfungsi sebagai saklar digital. Ketika basis transistor menerima tegangan lebih besar dari 0,6 V (Vbe > 0,6 V), transistor akan aktif (ON) dan mengalirkan arus dari kolektor ke emitter. Aliran arus ini mengaktifkan relay (RL8), yang kemudian menyalakan motor penggerak tirai untuk menutup tirai secara otomatis. Sebaliknya, jika intensitas cahaya berkurang dan tegangan dari sensor lebih kecil dari Vref (Vin < 0,06 V), maka output komparator akan berada pada logika rendah (0), transistor tidak aktif, relay mati, dan tirai tetap dalam posisi terbuka. Dengan demikian, seluruh proses ini merupakan penerapan prinsip sistem digital, di mana sinyal analog dikonversi menjadi logika digital untuk mengendalikan aktuator secara otomatis berdasarkan kondisi cahaya di sekitar kumbung.

D. Video Simulasi

    

5. Download File[Back]

Simulasi :

• Download Rangkaian Simulasi Klik Disini
• Download File HTML Klik Disini
• Download Video Simulasi Klik Disini
• Download File Library Touch Sensor klik disini
• Download File Library Sensor PIR klik disini
• Download File Library Sound Sensor klik disini
• Download File Library Humidity Sensor klik disini

Datasheet :

• Download Datasheet Touch Sensor Klik Disini
• Download Datasheet Infrared Sensor Klik Disini
• Download Datasheet PIR Sensor Klik Disini
• Download Datasheet Humidity Sensor Klik Disini
• Download Data Sheet Suhu LM35 klik disini
• Download Datasheet Resistor Klik Disini
• Download Datasheet Transistor NPN Klik Disini
• Download Datasheet Relay Klik Disini
• Download Datasheet Dioda Klik Disini
• Download Datasheet Motor Klik Disini
• Download Datasheet LED Klik Disini
• Download Datasheet Gerbang NOT Klik Disini
• Download Datasheet Gerbang AND Klik Disini
• Download Datasheet IC 4511 Klik Disini
• Download Datasheet IC 74LS48 Klik Disini
• Download Datasheet IC 7483 Klik Disini
• Download Datasheet IC 7482 Klik Disini
• Download Datasheet IC 74157 Klik Disini
• Download Datasheet OP-AMP LM358 Klik Disini
• Download Datasheet OP-AMP LM741 Klik Disini
• Download Datasheet Buzzer Klik Disini
• Download Datasheet Potensiometer Klik Disini
• Download Datasheet 7-segment Klik Disini

[MENUJU AWAL]