Kamis, 14 Desember 2023

Tugas Aplikasi: SISTEM OTOMASI MONITORING KONDISI TANAMAN HIDROPONIK PAKCOY




Tugas Aplikasi

SISTEM OTOMASI MONITORING KONDISI TANAMAN HIDROPONIK PAKCOY



1. Tujuan [Kembali]

Menerapkan aplikasi pada materi elektronika, sistem digital, dan sensor dalam sistem otomasi monitoring kondisi tanaman hidroponik pakcoy.

2. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

Instrument
1) DC Voltmeter

Generator Daya
1) Baterai
 

2) Power Supply

B. Bahan:

1. Resistor


2. Dioda 1N4001


3. Transistor NPN BC547


4. OP AMP LS741



5. Gerbang AND74LS08
Input Voltage
7V
Operating Free Air Temperature Range
0
°
C to
+
70
°
C
Storage Temperature Range
−
65
°
C to
+
150
°
C

Komponen Input

1. Switch atau Button

2. Sensor Ultraviolet (APDS – 9002)

4. Sensor Suhu LM35

5. Sensor PIR

6. Sensor HIH-5030

7. Sensor Rain

6. Sensor IR

7. Decoder IC 7447

8. Full Adder 74LS83



9. Mux-Demux 74LS139
Komponen Output

1. LED

2. Relay


3. Motor DC 

4. Buzzer 

5. Potensiometer

6. Seven Segment Anoda

3. Dasar Teori [Kembali]

  • 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

  • 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.

Rumus

rumus

  • 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 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.

Karakteristik Output
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


Jenis jenis bias pada transistor
















  • OP-AMP
Simbol  
 
Berfungsi sebagai penguat atau pembanding tegangan input dengan output.


Karakteristik 
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

 

Pengaplikasian

Inverting Amplifier


NonInverting

Komparator

Adder

Bentuk Gelombang

  • Gerbang AND
Gerbang AND

Gambar 1.1 (a) Rangkaian dasar gerbang AND (b) Simbol gerbang AND 
Tabel 1.1 Tabel Kebenaran Logika AND
Bisa dilihat diatas bahwa keluaran akan bernilai 1 jika semua nilai input adalah 1, dan jika salah satu atau lebih input ada yang bernilai nol maka output akan bernilai nol.
  • Decoder (IC 7447)



    •     IC BCD 7447 merupakan IC yang bertujuan mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi suatu data keluaran untuk seven segment. IC 7447 yang bekerja pada tegangan 5V ini khusus untuk menyalakan seven segment dengan konfigurasi common anode. Sedangkan untuk menyalakan tampilan seven segment yang bekerja pada konfigurasi common cathode menggunakan IC BCD 7448. 

        IC ini sangat membantu untuk meringkas masukan seven segmen dengan jumlah 7 pin, sedangkan jika menggunakan BCD cukup dengan 4 bit masukan. IC BCD bisa juga disebut dengan driver seven segment. Berikut konfigurasi Pin IC 7447.

    Konfigurasi Pin Decoder:

    a. Pin Input IC BCD, memiliki fungsi sebagai masukan IC BCD yang terdiri dari 4 Pin, nama     pin masukan BCD dilangkan dengan huruf kapital yaitu A, B, C  dan D. Pin input berkeja    dengan logika High=1.

    b. Pin Ouput IC BCD, memiliki fungsi untuk mengaktifkan seven segmen sesuai data yang    diolah dari pin input. Pin output berjumlah 7 pin yang namanya dilambangkan dengan    aljabar huruf kecil yaitu, b, c, d, e, f dan g. Pin Output bekerja dengan logika low=0. Karena itulah IC 7447 digunakan untuk seven segment common anode.

    c. Pin LT (Lamp Test) memiliki fungsi untuk mengaktifkan semua output menjadi aktif low,        sehingga semua led pada seven segmen menyala dan menampilkan angka 8. Pin LT akan aktif jika diberi logika low. Pin ini juga digunakan untuk mengetes kondisi LED pada seven segment.

    d. Pin RBI (Ripple Blanking Input) memiliki fungsi untuk menahan data input (disable input), pin RBI akan aktif jika diberi logika low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

    e. Pin RBO (Ripple blanking Output) memiliki fungsi untuk menahan data output (disable output), pin RBO ini akan aktif jika diberikan logika Low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

    Pada aplikasi IC dekoder 7447, ketiga pin (LT, RBI dan RBO) harus diberi logika HIGH=1 agar tidak aktif. Baik IC 7447 atau 7448 pada bagian output perlu dipasang resistor untuk membatasi arus yang keluar sehingga led pada seven segment bekerja secara optimal. Berikut ini rangkaian IC dekoder 7448 untuk konfigurasi seven segment common cathode.

    • Multiplexer/Demultiplexer IC 4052


    Multiplexer sering disebut sebagai Mux atau Mpx untuk mempermudah pengucapan. Komponen ini adalah susunan logika yang memiliki beberapa jalur input, kemudian memindahkannya pada sebuah jalur output saja. Rangkaian digital ini memiliki kecepatan sangat tinggi dalam meneruskan perintah yang sudah diseleksi dengan beberapa logika untuk dipindahkan ke satu jalur. Perintah berupa sinyal digital atau biner diubah menjadi sinyal analog menggunakan transistor untuk kemudian diteruskan ke proses selanjutnya.

    Klasifikasi Multiplexer

    • 16-1 Multiplexer (4 Baris)
    • 8-1 Multiplexer (3 Baris)
    • 4-1 Multiplexer (2 Baris)
    • 2-1 Multiplexer (1 Baris)

    Sirkuit Terpadu Multiplexing

    IC NO.FUNGSIOUTPUT
    74157Quad 2 : 1 MuxOutput sama dengan input yang dimasukkan
    74158Quad 2 : 1 MuxOutput berlawanan dengan input
    74153Dual 4 : 1 MuxOutput sama dengan input
    74352Dual 4 : 1 MuxOutput berlawanan dengan input
    741518 : 1 MuxOutput berlawanan dengan input
    7415016 : 1 MuxOutput berlawanan dengan input

    Apa Fungsi Multiplexer?

    Seperti yang sudah dijelaskan di atas, bahwa multiplexer digunakan untuk menyeleksi data untuk kemudian dipindahkan ke satu jalur. Data tersebut diseleksi berdasarkan logika yang dipasangkan oleh operator itu sendiri. Penggunaan mux juga meningkatkan efisiensi transmisi data, sehingga menjadi jauh lebih cepat dibanding tidak menggunakannya.

    ilustrasi sederhana cara kerja multiplexer
    ilustrasi sederhana cara kerja multiplexer

    Ada beberapa aplikasi Mux yang bisa Anda simak berikut ini:

    1.      Sistem Komunikasi

    Penggunaan komponen ini memungkinkan digunakannya sistem komunikasi, seperti stasiun Tributary, Relay, dan sistem transmisi, sehingga menjadi lebih cepat dan efisien. Tidak hanya itu, proses transmisi berbagai jenis data seperti audio dan video dapat digunakan bersamaan.

    2.      Jaringan Telepon

    Sinyal radio yang berasal dari berbagai perangkat akan diintegrasikan ke dalam satu jalur menggunakan multiplexer, kemudian signal tersebut diteruskan ke perangkat tujuan Anda.

    3.      Hard Drive Komputer

    Penggunaan multiplexer bertujuan untuk mengurangi jalur yang terhubung langsung dengan hard drive dengan komponen lain dalam komputer, agar penyimpanan bisa dilakukan dengan maksimal dan minim kesalahan.

    4.      Transmisi Sistem Komputer Satelit

    Mux juga digunakan untuk mentransmisikan data dari komputer satelit ke sistem di bumi menggunakan satelit GPS.


    IC CD4052 adalah IC Multiplexer dan Demultiplexer tegangan tinggi berbasis CMOS. IC umumnya digunakan dalam rangkaian di mana MUX 4: 1 atau DEMUX 1: 4 diperlukan dalam Desain rangkaian Logika yang Dapat Diprogram. Ini dapat menangani tegangan analog dan digital sehingga dapat digunakan dalam konverter Analog ke Digital dan Digital ke Analog.

    CD4052 as 4:1 Multiplexer:

    CD4052 dapat digunakan sebagai Multiplexer 4:1, yaitu dapat mengambil input dari 4-channel dan mengubahnya menjadi output saluran tunggal berdasarkan pin pilihan saluran. Dalam kasus kami empat saluran Input adalah X0Y0, X1Y1, X2Y2 dan X3 dan Y3 dan saluran output tunggal adalah X,Y. Output pada saluran tunggal ditentukan berdasarkan pin pilih saluran A dan B. Keadaan pin pilih dan pemilihan saluran ditunjukkan pada tabel di bawah ini:

    A

    B

    Channel Selected

    0

    0

    Channel 0

    1

    0

    Channel 1

    0

    1

    Channel 2

    1

    1

    Channel 3

    The complete working of a 4:1 MUX using the CD4052 simulation is shown in the video below, the image here shows a snapshot of it.

    - Sensor Ultraviolet (APDS – 9002)


    Sensor yang mendeteksi adanya cahaya terang dan gelap.

    Pinout
    Spesifikasi


    Grafik Respon Sensor







    - Sensor Suhu LM35

    Sensor Suhu LM35 digunakan untuk mendeteksi suhu ruangan dengan output sebesar 10mV/Celcius.

    Pinout:

    Karakteristik Sensor suhu IC 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 suhu25ºC  
    • 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 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.
        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.
    
                                            

Spesifikasi LM35 :

·         Dikalibrasi Langsung dalam Celcius (Celcius)

·         Faktor Skala Linear + 10-mV / ° C

·         0,5 ° C Pastikan Akurasi (pada 25 ° C)

·         Dinilai untuk Rentang Penuh −55 ° C hingga 150 ° C

·         Cocok untuk Aplikasi Jarak Jauh

·         Biaya Rendah Karena Pemangkasan Tingkat Wafer

·         Beroperasi Dari 4 V hingga 30 V

·         Pembuangan Arus Kurang dari 60-μA

·         Pemanasan Mandiri Rendah, 0,08 ° C di Udara Diam

·         Hanya Non-Linearitas ± ¼ ° C Tipikal

·         Output Impedansi Rendah, 0,1 Ω untuk Beban 1-mA 

Cara Kerja Sensor Suhu LM35 
Dalam praktiknya proses antarmuka sensor LM35 dapat dikatakan sangat mudah. Pada IC sensor LM35 ini terdapat tiga buah pin kaki yakni Vs, Vout dan pin ground. Dalam pengoperasiannya pin Vs dihubungkan dengan tegangan sumber sebesar antara 4 – 20 volt sementara pin Ground dihubungkan dengan ground dan pin Vout merupakan keluaran yang akan mengalirkan tegangan yang besarnya akan sesuai dengan suhu yang diterimanya dari sekitar.

Prinsip kerja alat pengukur suhu ini, adalah sensor suhu difungsikan untuk mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dengan kata lain panas yang ditangkap oleh LM35 sebagai sensor suhu akan diubah menjadi tegangan.

Blok Diagram LM35
Source:
LM35 Datasheet

Diagram sirkuit ditunjukkan di atas. Secara singkat, ada dua transistor di tengah gambar. Yang satu memiliki sepuluh kali luas emitor yang lain. Ini berarti ia memiliki sepersepuluh dari kerapatan arus, karena arus yang sama mengalir melalui kedua transistor. Ini menyebabkan tegangan melintasi resistor R1 yang sebanding dengan suhu absolut, dan hampir linier melintasi rentang yang kita pedulikan. Bagian "hampir" ditangani oleh sirkuit khusus yang meluruskan grafik tegangan versus suhu yang sedikit melengkung.

Penguat di bagian atas memastikan bahwa tegangan di dasar transistor kiri (Q1) sebanding dengan suhu absolut (PTAT) dengan membandingkan keluaran kedua transistor. Amplifier di sebelah kanan mengubah suhu absolut (diukur dalam Kelvin) menjadi Fahrenheit atau Celsius, tergantung pada bagiannya (LM34 atau LM35). Lingkaran kecil dengan "i" di dalamnya adalah rangkaian sumber arus konstan. Kedua resistor dikalibrasi di pabrik untuk menghasilkan sensor suhu yang sangat akurat.   Grafik:


    - Sensor PIR

    Sensor pir adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor pir ini bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar

    Pin OUT

     Spesifikasi:

    • Vin : dc 5v 9v.
    • Radius : 180 derajat.
    • Jarak deteksi : 5 7 meter.
    • Output : digital ttl.
    • Memiliki setting sensitivitas.
    • Memiliki setting time delay.
    • Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm.
    • Berat : 10 gr.
    Grafik Respons Sensor PIR

    - Sensor HIH-5030

    Sensor yang dapat mengukur dua parameter lingkungan sekaligus, yakni suhu dan kelembaban udara (humidity). Dalam sensor ini terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negative Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu, sebuah sensor kelembaban tipe resisitif dan sebuah mikrokontroller 8-bit yang mengolah kedua sensor tersebut dan mengirim hasilnya ke pin output dengan format single-wire bi-directional (kabel tunggal dua arah).






    Spesifikasi :












    • Output analog
    • Sensor kelembaban relatif
    • Akurasi kelembaban: ± 3% rh.
    • Pasokan 2,7 vdc sampai 5,5 vdc.
    • Smd.tertutup, dengan / tanpa filter hidrofobik

    Pinout




    Grafik Respons Sensor

    - Sensor Rain


    Raindrop Sensor is a tool used for sensing rain. It consists of two modules, a rain board that detects the rain and a control module, which compares the analog value, and converts it to a digital value. The raindrop sensors can be used in the automobile sector to control the windshield wipers automatically, in the agriculture sector to sense rain and it is also used in home automation systems. 

    Pin Configuration of Rain Sensor:

    S.No:

    Name

    Function

    1

    VCC

    Connects supply voltage- 5V

    2

    GND

    Connected to ground

    3

    D0

    Digital pin to get digital output

    4

    A0

    Analog pin  to get analog output

    Raindrop Sensor Features:

    • Working voltage 5V
    • Output format: Digital switching output (0 and 1), and analog voltage output AO
    • Potentiometer adjust the sensitivity
    • Uses a wide voltage LM393 comparator
    • Comparator output signal clean waveform is good, driving ability, over 15mA
    • Anti-oxidation, anti-conductivity, with long use time
    • With bolt holes for easy installation
    • Small board PCB size: 3.2cm x 1.4cm

Grafik Respon 



    - Infrared Sensor

    Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

    Grafik respon:

    Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.



4. Percobaan [Kembali]
Prosedur percobaan 

    

    1. Siapkan komponen yang akan digunakan

    2. Posisikan komponen sesuai pada gambar

    3. Rangkai semua komponen dengan benar dan tepat

    4. Untuk sensor jangan lupa memasukkan code hex, agar sensor dapat berfungsi

    5. tekan tombol play untuk menjalankan rangkaian

Gambar Rangkaian

Prinsip Kerja

Untuk prinsip kerjanya di sini dibagi atas tiga bagian

Pertama sistem pengatur suhu greenhousenya.

Siang hari, Suhu > 28'C

Sensor UV on (Tegangan > 0,6 V), tegangan 0,7 V akan diumpankan ke kaki non inverting Op Amp yang bekerja sebagai Detektor Non Inverting. Rumus Vout = (V1-V2) x Aol. Dimana V1 adalah tegangan di kaki non inverting dan V2 adalah tegangan di kaki inverting. Jadi di dapatkan (0.7 - 0.6) * 200.000 = 2000 dimana hasilnya bernilai + dan nilai tegangan output akan mendekati nilai Vsat+. Disini nilai tegangan output detektor adalah +3.01V yang lalu diumpankan ke salah satu kaki dari gerbang AND.

Sensor Suhu > 28'C on, tegangan 0.29 V akan diumpankan ke kaki non inverting Op Amp yang bekerja sebagai Detektor Non Inverting. Rumus Vout = (V1-V2) x Aol. Dimana V1 adalah tegangan di kaki non inverting dan V2 adalah tegangan di kaki inverting. Jadi di dapatkan (0.29 - 0.28) * 200.000 = 2000 dimana hasilnya bernilai + dan nilai tegangan output akan mendekati nilai Vsat+. Disini nilai tegangan output detektor adalah +3.99V yang lalu diumpankan ke salah satu kaki dari gerbang AND.

Karena kedua sensor on maka input kaki AND adalah 1 1 dan outputnya 1.1 = 1. Output gerbang AND 1 diumpankan pada kaki A Decoder dan Kaki B Demux.

Saat output AND logika 1, maka output dari Decoder yang ditampilkan pada 7 Segmen adalah 1 berarti Suhu > 28'C dan siang hari.

Saat output AND logika 1, maka output dari Demux adalah 1 1 0 1 yang nantinya diumpankan pada gerbang AND dan diteruskan kepada resistor dan diumpankan ke kaki base transistor. Vbe yang terdeteksi sebesar +0.78V sehingga transistor on karena Vbe telah melebihi +0.6V. Akibat dari transistor on adalah, arus dari power +5V akan mengalir ke relay dan terus ke kaki kolektor dan menuju kaki emitor lalu ke ground. Maka nantinya switch akan berpindah sehingga terbentuk loop arus baterai pada rangkaian pembuka rollet. Sehingga  motor yang berfungsi untuk menghidupkan pendingin akan on.

Malam hari, Suhu < 25'C

Sensor UV on (Tegangan < 0,6 V), tegangan 0,3 V akan diumpankan ke kaki inverting Op Amp yang bekerja sebagai Detektor Non Inverting. Rumus Vout = -(V1-V2) x Aol. Dimana V1 adalah tegangan di kaki non inverting dan V2 adalah tegangan di kaki inverting. Jadi di dapatkan (0.3 - 0.6) * 200.000 = 2000 dimana hasilnya bernilai + dan nilai tegangan output akan mendekati nilai Vsat+. Disini nilai tegangan output detektor adalah +3.01V yang lalu diumpankan ke salah satu kaki dari gerbang AND.

Sensor Suhu < 25'C on, tegangan 0.24 V akan diumpankan ke kaki inverting Op Amp yang bekerja sebagai Detektor Inverting. Rumus Vout = -(V1-V2) x Aol. Dimana V1 adalah tegangan di kaki non inverting dan V2 adalah tegangan di kaki inverting. Jadi di dapatkan -(0.24 - 0.25) * 200.000 = 2000 dimana hasilnya bernilai + dan nilai tegangan output akan mendekati nilai Vsat+. Disini nilai tegangan output detektor adalah +3.98V yang lalu diumpankan ke salah satu kaki dari gerbang AND.

Karena kedua sensor on maka input kaki AND adalah 1 1 dan outputnya 1.1 = 1. Output gerbang AND 1 diumpankan pada kaki B Decoder dan Kaki A Demux.

Saat output AND logika 1, maka output dari Decoder yang ditampilkan pada 7 Segmen adalah 2 berarti Suhu < 25'C dan malam hari.

Saat output AND logika 1, maka output dari Demux adalah 1 0 1 1 yang nantinya diumpankan pada gerbang AND dan diteruskan kepada resistor dan diumpankan ke kaki base transistor. Vbe yang terdeteksi sebesar +0.78V sehingga transistor on karena Vbe telah melebihi +0.6V. Akibat dari transistor on adalah, arus dari power +5V akan mengalir ke relay dan terus ke kaki kolektor dan menuju kaki emitor lalu ke ground. Maka nantinya switch akan berpindah sehingga terbentuk loop arus baterai pada rangkaian pembuka rollet. Sehingga  motor yang berfungsi untuk menghidupkan pemanas akan on.

Kedua sistem pengaturan kelembaban udara dan pendeteksi hama 

Sensor PIR on (lalat buah terdeteksi), tegangan 5 V diumpankan ke kaki A demux sehingga keluaran dari demux adalah 1 1 0 1 yang nantinya diumpankan pada gerbang AND dan diteruskan kepada resistor dan diumpankan ke kaki base transistor. Vbe yang terdeteksi sebesar +0.78V sehingga transistor on karena Vbe telah melebihi +0.6V. Akibat dari transistor on adalah, arus dari power +5V akan mengalir ke relay dan terus ke kaki kolektor dan menuju kaki emitor lalu ke ground. Maka nantinya switch akan berpindah sehingga terbentuk loop arus baterai pada rangkaian pembuka rollet. Sehingga  motor yang berfungsi untuk menyemprotkan pestisida akan on.

Sensor HIH-5030 < 65% on, tegangan 2.79 V akan diumpankan ke kaki inverting Op Amp yang bekerja sebagai Detektor Non Inverting. Rumus Vout = -(V1-V2) x Aol. Dimana V1 adalah tegangan di kaki non inverting dan V2 adalah tegangan di kaki inverting. Jadi di dapatkan (2.79 - 2.85) * 200.000 = 2000 dimana hasilnya bernilai + dan nilai tegangan output akan mendekati nilai Vsat+. Disini nilai tegangan output detektor adalah +3.91V yang lalu diumpankan ke resistor dan diumpankan ke kaki base transistor. Vbe yang terdeteksi sebesar +0.78V sehingga transistor on karena Vbe telah melebihi +0.6V. Akibat dari transistor on adalah, arus dari power +5V akan mengalir ke relay dan terus ke kaki kolektor dan menuju kaki emitor lalu ke ground. Maka nantinya switch akan berpindah sehingga terbentuk loop arus baterai pada rangkaian pembuka rollet. Sehingga  motor yang berfungsi untuk menghidupkan humidifier akan on.

Sensor HIH-5030 > 75% on, tegangan 3.26 V akan diumpankan ke kaki non inverting Op Amp yang bekerja sebagai Detektor Non Inverting. Rumus Vout = (V1-V2) x Aol. Dimana V1 adalah tegangan di kaki non inverting dan V2 adalah tegangan di kaki inverting. Jadi di dapatkan (3.26 - 3.25) * 200.000 = 2000 dimana hasilnya bernilai + dan nilai tegangan output akan mendekati nilai Vsat+. Disini nilai tegangan output detektor adalah +3.98V yang lalu diumpankan ke kaki B demux sehingga keluaran dari demux adalah 1 0 1 1 yang nantinya diumpankan pada gerbang AND dan diteruskan kepada resistor dan diumpankan ke kaki base transistor. Vbe yang terdeteksi sebesar +0.78V sehingga transistor on karena Vbe telah melebihi +0.6V. Akibat dari transistor on adalah, arus dari power +5V akan mengalir ke relay dan terus ke kaki kolektor dan menuju kaki emitor lalu ke ground. Maka nantinya switch akan berpindah sehingga terbentuk loop arus baterai pada rangkaian pembuka rollet. Sehingga  motor yang berfungsi untuk menghidupkan dehumidifier akan on.

Ketiga sistem pembuangan air hidroponik

Sensor Rain on saat berlogika 0. Tegangan 0 V diumpankan ke kaki inverting Op Amp yang bekerja sebagai Detektor Non Inverting. Rumus Vout = -(V1-V2) x Aol. Dimana V1 adalah tegangan di kaki non inverting dan V2 adalah tegangan di kaki inverting. Jadi di dapatkan -(0 - 0.18) * 200.000 = 2000 dimana hasilnya bernilai + dan nilai tegangan output akan mendekati nilai Vsat+. Disini nilai tegangan output detektor adalah +4.03V yang lalu diumpankan ke kaki A1 IC74LS83 (Full Adder) dan ke decoder menampilkan angka 1 pada seven segment.

Sensor IR Obstacle on saat berlogika 1 diumpankan ke kaki A1 IC74LS83 (Full Adder) dan ke decoder menampilkan angka 2 pada seven segment.

Gerbang AND berinputkan Sensor Rain dan Sensor IR Obstacle yang berlogika 1 1 maka outputnya adalah 1. Sehingga tegangan 4.96V diumpankan ke resistor dan diumpankan ke kaki base transistor. Vbe yang terdeteksi sebesar +0.78V sehingga transistor on karena Vbe telah melebihi +0.6V. Akibat dari transistor on adalah, arus dari power +5V akan mengalir ke relay dan terus ke kaki kolektor dan menuju kaki emitor lalu ke ground. Maka nantinya switch akan berpindah sehingga terbentuk loop arus baterai pada rangkaian dan  LED serta buzzer peringatan akan on.


Vidio Percocbaan


5. File Download [Kembali]

1. Download HTML [disini]

2. Download Rangkaian   [disini]

3. Download Vidio Rangkaian [disini]

4. Download Datasheet Sensor: 

5. Download datasheet Seven Semen[disini]

6. Download datasheet Relay[disini]

7. Download datasheet Motor [disini]

8. Download datasheet Led [disini]

9. Download datasheet Op Amp [disini]

10. Download datasheet IC 4013 [disini]

11. Download datasheet IC 74247 [disini]

12. Download datasheet Potensiometer [disini]

13. Download datasheet Resistor [disini]

-

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)

Tugas Besar Machine Learning: Penerapan Penerapan Jaringan Syaraf Tiruan Backpropagation untuk Smart Control Early Warning System (EWS)

Referensi : Rahardi, G. A. (2023). Penerapan Jaringan Syaraf Tiruan Backpropagation untuk Smart Control Early Warning System (EWS).  CYCLOTR...

  • Tugas Besar
    [menuju akhir] [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] Tugas Besar DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teor...
  • Modul 1
    [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percobaan ...
  • Tugas Besar: Sistem Otomasi Greenhouse untuk Tanaman Tomat
    [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Tujuan 2. Alat dan Bahan 3. Dasar Teori 4. Percobaan Rangkaian 5. File Downlo...