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 Download

Tugas Aplikasi

SISTEM OTOMASI MONITORING KONDISI TANAMAN HIDROPONIK TOMAT

1. Tujuan [Kembali]

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

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 Suhu LM35

3. Sensor PIR

4. Sensor HIH-5030

5. Sensor Rain

6. Sensor IR

7. Decoder 74LS48

8. Full Adder 74LS83

 

9. Sensor LDR

Komponen Output

1. LED

2. Relay

3. Motor DC 

4. Potensiometer

5. Seven Segment Anoda

3. Dasar Teori [Kembali]

• Sensor LDR
  

  
  Sensor Cahaya Light Dependent Resistor (LDR) adalah suatu komponen yang mengalami perubahan resistansi seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang diterimanya. Cara kerja sensor ini melibatkan konversi energi dari foton menjadi elektron, di mana satu foton umumnya dapat menghasilkan satu elektron. Penggunaan LDR sangat beragam, salah satunya sebagai detektor cahaya pada tirai otomatis. Beberapa komponen umum dalam rangkaian sensor cahaya meliputi LDR (Light Dependent Resistor), Photodiode, dan Photo Transistor.
  

  

  

  

  
  

  
  

  
  Teori foto konduktivitas mendasari operasi resistor ini. Intinya adalah ketika cahaya mengenai permukaannya, konduktivitas bahan tersebut menurun dan elektron-elektron di pita valensi perangkat terstimulasi menuju pita konduksi. Foton cahaya yang datang harus memiliki energi yang lebih besar dari celah pita bahan semikonduktor. Akibatnya, elektron-elektron dengan cepat bergerak dari pita valensi ke pita konduksi.
  
  

  Penurunan konduktivitas pada permukaan disebabkan oleh efek foto konduktivitas. Ketika cahaya mengenai permukaan material semikonduktor, energi dari foton cahaya tersebut dapat merangsang elektron-elektron di dalam material. Proses ini memungkinkan elektron-elektron tersebut untuk melompat dari pita valensi ke pita konduksi.

   

  LDR (Light Dependent Resistor) terdiri dari semikonduktor tipe-N dan tipe-P dengan PN-junction di tengahnya. Wilayah tipe-P didominasi oleh lubang, sementara wilayah tipe-N didominasi oleh elektron. Beberapa elektron di sekitar PN-junction memiliki kecenderungan untuk berpindah ke arah lubang di wilayah tipe-P dekat PN-junction, membentuk depletion region yang menghambat perpindahan elektron.
  

  

  

  

  
  Ketika cahaya mengenai LDR, foton bertabrakan dengan elektron di depletion region, menyebabkan pemisahan elektron dari lubangnya. Ketika diberi tegangan reverse bias (Vcc dihubungkan ke kaki negatif (-) LDR), seharusnya tidak ada arus yang mengalir. Namun, karena adanya elektron yang terlepas di depletion area, akan ada arus yang mengalir, bergantung pada jumlah elektron yang terlepas. Intensitas cahaya yang lebih tinggi akan menghasilkan lebih banyak elektron terlepas, meningkatkan arus listrik.
  
  LDR tidak menggunakan forward bias karena menyebabkan penyempitan depletion area, menghasilkan arus maksimal yang tidak diinginkan. Oleh karena itu, reverse bias digunakan agar depletion area melebar. Dengan demikian, pada kondisi tanpa cahaya, tidak ada arus yang mengalir, dan intensitas cahaya dapat mengatur besarnya arus.

   

   

   

  

  
  

  
  Sensor cahaya LDR tidak memiliki sensitivitas yang sama terhadap setiap panjang gelombang cahaya yang diterimanya (warna). Material penghantar arus listrik yang umum digunakan, seperti tembaga, aluminium, baja, emas, dan perak, memiliki karakteristik yang berbeda. Tembaga, di antara kelima bahan tersebut, sering digunakan karena memiliki daya hantar yang baik.

  
  

  Berikut adalah prinsip kerja LDR secara lebih rinci:

  
  

  **Prinsip Kerja Fotoresistor dan Fotokonduktivitas:**

  
  

  1. **Bahan dan Penutup Transparan:**

     - Fotoresistor bekerja berdasarkan prinsip fotokonduktivitas dan umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti selen atau kadmium sulfida (CdS).

     - Fotoresistor dilapisi dengan objek transparan yang memungkinkan cahaya untuk melewatinya.

  
  

  2. **Penurunan Resistansi:**

     - Saat cahaya jatuh pada fotoresistor, foton cahaya merangsang elektron dari lapisan valensi untuk melompat ke pita konduksi.

     - Elektron yang terlepas ini meningkatkan konduktivitas bahan, sehingga resistansi fotoresistor menurun.

  
  

  3. **Penggunaan Bahan Semikonduktor:**

     - Bahan semikonduktor pada fotoresistor memiliki sifat yang dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterimanya.

  
  

  4. **Efek Fotokonduktivitas:**

     - Fotoresistor beroperasi berdasarkan fenomena fotokonduktivitas, di mana penyerapan cahaya membuat bahan semikonduktor lebih konduktif secara listrik.

  
  

  5. **Peningkatan Elektron untuk Konduksi:**

     - Elektron dari pita valensi yang terstimulasi oleh foton cahaya berpindah ke pita konduksi, meningkatkan jumlah elektron yang tersedia untuk konduksi.

  
  

  6. **Penurunan "Energy Gap":**

     - Elektron hanya melompat ke pita konduksi jika foton cahaya yang diserap memiliki energi yang cukup. Energi ini disebut "energy gap" dan berbeda-beda untuk setiap material semikonduktor.

  
  

  7. **Variabilitas Bahan Semikonduktor:**

     - Variabilitas dalam energy gap tergantung pada jenis material semikonduktor yang digunakan dalam pembuatan fotoresistor.

  
  

  8. **Resistansi Menurun dengan Intensitas Cahaya:**

     - Jika cahaya terang, resistansi fotoresistor menurun karena lebih banyak elektron yang tersedia untuk konduksi.

     

  9. **Perubahan Resistansi Sebagai Indikator Intensitas Cahaya:**

     - Fotoresistor sering digunakan sebagai sensor cahaya otomatis, di mana perubahan resistansi dapat mengindikasikan perubahan intensitas cahaya di sekitarnya.

  
  Ketika kondisi gelap atau cahaya redup, bahan pada cakram LDR menghasilkan jumlah elektron yang relatif kecil, sehingga resistansinya menjadi besar. Sebaliknya, saat terpapar cahaya terang, lebih banyak elektron dilepaskan, mengakibatkan resistansi LDR menjadi kecil. Dengan kata lain, LDR berperan sebagai konduktor baik pada kondisi cahaya terang dan konduktor buruk pada kondisi gelap atau cahaya redup.
  
  Apabila sebuah LDR dipindahkan dari ruangan dengan tingkat kekuatan cahaya tertentu ke dalam ruangan yang gelap, resistansi LDR tidak akan segera berubah. Sebaliknya, LDR membutuhkan waktu tertentu untuk mencapai nilai resistansi yang sesuai dengan tingkat kegelapan ruangan tersebut. Laju recovery, yang mengukur kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu, ditulis dalam satuan K/detik. Untuk LDR tipe arus dengan harga lebih dari 200K/detik (selama 20 menit pertama dari tingkat cahaya 100 lux), kecepatan perubahan resistansi akan lebih tinggi saat berpindah dari tempat gelap ke tempat terang, memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai nilai resistansi yang sesuai dengan tingkat cahaya 400 lux.
  
  
  

  
  

  

  
   
  

• - 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. Tegangan keluaran Lm35 sebanding dengan suhu Celcius/Celcius. Resolusi Lm35 Celsius/celcius adalah 10 mvolt. 10 mvolt mewakili satu derajat celcius/Celcius. Jadi jika Lm35 menghasilkan 100 mills volt, suhu setara dalam celcius/Celcius akan menjadi 100/10 = 10 celcius/Celcius. LM35 dapat mengukur dari -50 derajat celcius/Celcius hingga 150 derajat celcius/Celcius.

   Konversi tegangan ke suhu sensor suhu Lm35

  Sekarang salah satu hal tersulit adalah bagaimana mengubah tegangan yang dihasilkan/output oleh sensor lm35 menjadi output dalam skala Celsius atau Fahrenheit. Nah, untuk ini Anda perlu terlebih dahulu membaca lembar data sensor suhu dan mengetahui karakteristik sensor tersebut.

  Inti utama dari lembar data: Suhu keluaran LM35 dalam bentuk Celsius. Ini meningkatkan output sebesar 1 pada setiap perubahan suhu 10 mV.

  ·        ketika sensor mengeluarkan tegangan 500 mv, suhu dalam Celcius adalah 50 derajat Celcius.

  ·        Untuk suhu keluaran 400 mv dalam Celsius adalah 40 derajat celcius.

  ·        Untuk 600 mv suhunya 60 derajat Celcius.

  Sekarang kita sekarang resolusi Lm35 dan karakteristiknya mari kita turunkan rumus untuk mengubah tegangan mentah keluaran sebesar Lm35 ke suhu celcius/Celcius.​

   

  Konversi tegangan Lm35 ke rumus suhu/turunan persamaan untuk Arduino

  ·        Pin analog Arduino dapat mengukur hingga +5 volt ATAU tegangan yang bekerja normal +5 volt.

  ·        ​Resolusi pin analog Arduino adalah 1023 dimulai dari 0. Pada input +5 volt dihitung hingga 1023.

  ·        Output tegangan maks Lm35 adalah 1500mV (Pada 150 derajat celcius). 1500mV sama dengan 1500/1000 = 1,5 volt. Jadi Lm35 pada output maksimal 1,5 tegangan.

  ·        Jumlah pin analog Arduino untuk 1,5 volt sama dengan (1,5 / 5)*1023 = 307,5 ​​. Pada +5 volt menjadi 1023 dan pada 1,5 volt menjadi 307,5.

  ·        Resolusi Arduino-Lm35 Baru = 307.5 / 150 = 2.048 . Sekarang jika jumlah pin analog arduino 2,048 sama dengan perubahan 1 derajat suhu celcius/Celcius di LM35

  

  Source:

  LM35 Datasheet

  

  Hampir semua dioda silikon dapat digunakan sebagai transduser pengukuran suhu. Sebuah dioda terhubung transistor bipolar (BJT) daripada dioda standar yang direkomendasikan. Ini karena BJT punya koefisien suhu yang konsisten yang menghasilkan kesalahan suhu yang lebih kecil. Biaya rendah dan tinggi akurasi penting dalam aplikasi penginderaan suhu seperti otomotif, konsumen, dan industri produk. Pastikan dioda berada dalam paket yang benar untuk aplikasi dan fitur yang ditentukan akurasi yang ditentukan atas suhu pengoperasian sistem Tegangan basis-emitor (VBE) dari BJT adalah penurunan tegangan pada basis dan emitor transistor.

  Karena transistor dihubungkan dioda, tegangan kolektor-emitor (VCE) juga sama dengan tegangan basis-emitor. Tegangan ini dianggap sebagai tegangan maju dioda. Tegangan maju ada ketika ada sumber arus yang cukup untuk eksitasi dioda.

  Di seluruh suhu, tegangan maju berbanding terbalik dengan peningkatan suhu. Ini hasilnya dalam koefisien suhu negatif (–mV/C°). Hubungan linier antara tegangan maju dan Suhu inilah yang menjadi alasan mengapa dioda dapat digunakan sebagai alat pengukur suhu. Data dioda lembar akan memiliki grafik khas tegangan maju melintasi arus maju dan suhu. Data BJT lembar akan memiliki grafik tegangan saturasi basis-emitor VBE(SAT) melintasi arus kolektor (IC) dan suhu. Perhitungan dapat dilakukan untuk mencari koefisien suhu dioda.

  Sumber arus adalah cara terbaik untuk eksitasi dioda. Dalam beberapa kasus, biasing resistor dapat memberikan perkiraan yang memadai, namun variasi dan riak pasokan listrik dapat menyebabkan kesalahan yang signifikan dalam hal ini mendekati. Masalah ini diperburuk pada aplikasi dengan tegangan catu daya rendah seperti 5-V, sistem pasokan tunggal. Tergantung pada spesifikasi BJT, pilihlah sumber arus konstan yang  memberikan koefisien suhu yang diinginkan.

  Sumber arus konstan dapat dibuat di berbagai sirkuit dan konfigurasi. Aplikasi ini membutuhkan sumber arus rendah yang presisi pada suhu yang hanya dapat dilakukan dengan beberapa cara. Satu caranya adalah dengan menggunakan referensi tegangan shunt yang dapat disesuaikan seperti ATL431. Dengan akurasi awal serendah 0,5%, dan arus katoda minimum 20-µA, ATL431 dapat dikonfigurasi untuk memberikan presisi berbiaya rendah sumber arus konstan. 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.

  Sensor suhu LM35 menggunakan prinsip dasar dioda untuk mengukur nilai suhu yang diketahui. Seperti yang kita ketahui dari fisika semikonduktor, seiring dengan peningkatan suhu, tegangan pada dioda meningkat pada laju yang diketahui. Dengan memperkuat perubahan tegangan secara akurat, kita dapat dengan mudah menghasilkan sinyal tegangan yang berbanding lurus dengan suhu sekitar. Tangkapan layar di bawah menunjukkan skema internal IC sensor suhu LM35 sesuai datasheet.

  Dalam praktiknya, dioda yang mereka gunakan untuk mengukur suhu sebenarnya bukanlah dioda PN Junction melainkan transistor yang terhubung dengan dioda. Itulah sebabnya hubungan antara tegangan maju dan transistor sangat linier. Grafik koefisien suhu vs arus kolektor di bawah ini memberi Anda pemahaman yang lebih baik tentang prosesnya.

  Menurut lembar data perangkat, sensor seharusnya memberi kita 10mv/°C. Jadi, jika suhu ruangan 18°C ​​maka sensor akan memberi kita 180mV pada pin keluaran dan animasi di atas menunjukkan hal itu. Jika Anda menghubungkan multimeter ke pin keluaran sensor dan mengukur tegangan keluaran, Anda akan mendapatkan hasil serupa 

  Grafik:

  

  
  

  

  - Sensor PIR

  

  Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang diSensor 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.

  Cara kerja sensor PIR:

  Setiap kali ada obyek yang memiliki suhu panas, misalnya manusia melewati bidang jangkauan sensor PIR, maka sensor akan mendeteksi kemunculan obyek tersebut.

  Sinar inframerah yang dideteksi oleh sensor akan diubah oleh sensor menjadi sinyal listrik yang dapat digunakan untuk mengaktifkan alarm atau sistem peringatan lainnya.

  Sensor PIR secara internal terdiri dari dua bagian : satu bagian positif dan bagian yang lainnya dianggap negatif. Jadi, setengah bagian menghasilkan satu sinyal ketika mendeteksi gerakan benda panas dan setengah lainnya menghasilkan jenis sinyal lain.

  Kedua sinyal yang berbeda ini dihasilkan sebagai sinyal output. Sensor ini terdiri dari lensa Fresnel yang memiliki dua cabang untuk mendeteksi radiasi inframerah yang dihasilkan oleh gerakan benda panas pada rentang yang luas atau area tertentu.

  Ketika mendeteksi gerakan, maka output sensor menjadi tinggi selama beberapa detik kemudian kembali ke keadaan normal atau rendah. Sensor ini membutuhkan settling time atau jeda, yang biasanya berkisar antara 10 hingga 60 detik.

  
  

  Spesifikasi sensor
  
  

  

  
  

   *Grafik respon sensor PIR
  1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan
  
  
  

  

  
  

  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.

  
  

  2. Respon terhadap suhu 

  
  

  

  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.

  
  

  Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian bagian yang mempunyai perannya masing-masing, yaitu Pyroelectric sensor , Fresnel Lens, IR Filter, amplifier, dan comparator. Seperti terlihat pada gambar  dibawah ini.

  

  
  

  Umumnya sensor PIR dibuat dari bahan utama sensor pyroelektrik yang berguna untuk mendeteksi tingkat radiasi inframerah suatu obyek.

  Elemen sensor PIR terbuat dari material crystalline yang sangat peka (responsive) terhadap radiasi inframerah-jauh dalam rentang spektral antara 4 µm hingga 20 µm, yaitu rentang panjang gelombang dimana kebanyakan daya termal yang dipancarkan tubuh manusia terkonsentrasi.

  Jadi, ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian karna arus yang dihasilkan pyroelectric sensor masih terlalu kecil sehingga dibutuhkan penguatan, sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator dengan kondisi sekitar sehingga menghasilkan output.

  Jika terdeteksi gerakan manusia maka akan terjadi perbedaan listrik pada sensor PIR yang dibandingkan dengan kondisi sekitarnya, perbedaan ini akan menghasilkan tegangan pada output comparator. Tegangan yang dihasilkan oleh comparator berupa sinyal digital yaitu HIGH (1) dan LOW (0). Jika ada objek yang bergerak maka outputnya akan HIGH (1) dan jika tidak ada objek yang bergerak maka outputnya LOW (0).

  Bentuk sensor PIR:

  

  Tutup putih pada sensor itu merupakan lensa Fresnel. Jarak deteksi sensor PIR ini minimum 30 cm dan maksimum sekitar 10 meter. Didalam sensor PIR terdapat sensor phototransitor infrared type: RE200B.

  circuit diagram sensor 

  

  PIR membutuhkan waktu untuk menstabilkan dirinya tergantung pada kondisi sekitar, sehingga Anda mungkin menemukan LED menyala dan mati secara acak selama sekitar 10-60 detik.

  Ketika LED berkedip setiap kali ada gerakan, lihat bagian belakang PIR. Anda akan menemukan jumper warna kuning seperti pada gambar dibawah ini:        

   

  

  • Setting jumper pada mode "H" atau Repeatable Trigger

      Jika mode H maka sensor akan mereset ulang timer setiap kali mendeteksi adanya suatu gerakan. Jadi walaupun timer atau delay masih belum selesai maka sensor masih dapat di trigger ulang dan akan mereset timer mulai dari awal lagi setiap terjadi gerakan. Dalam posisi ini, LED akan tetap menyala sepanjang waktu sampai ada gerakan.

  • Setting jumper pada mode "L" atau No Repeatable Trigger

      Jika mode L. maka trigger sensor hanya membaca 1 kali gerakan saja tepatnya gerakan pertama lalu sensor akan mempertahankan outputnya selama waktu delay atau timernya.  Jika waktu delay atau timernya belum selesai atau habis maka sensor tidak akan merespon gerakan-gerakan yang terjadi. Sensor akan kembali normal dan akan mendeteksi gerakan kembali setelan selesai waktu delay atau timernya. Dalam posisi ini, LED akan berkedip terus-menerus sampai ada gerakan.

  
  

  TIME DELAY DAN SENSITIFITAS

  Pada sensor PIR terdapat 2 buah trimpot yang bisa diatur dengan cara diputar Gambarnya bisa dilihat pada gambar dibawah ini.

  

  • Trimpot A

  Trimpot A berfungsi untuk mengatur Time Delay (waktu tunda). Jadi pada saat sensor sudah aktif, maka akan output sensor akan mengeluarkan logika HIGH (1) Logika HIGH (1) pada output ini akan bertahan selama waktu delay.

  Jika Trimpot A diputar ke arah kiri (berlawanan arah jarum jam) atau arah minimum maka waktu delaynya akan semakin kecil atau singkat. Jika Trimpot A diputar ke arah kanan (searah arah jarum jam) atau arah maksimum maka waktu delaynya akan semakin lama

  • Trimpot B

  Trimpot B berfungsi untuk mengatur Sensitifitas Jika Trimpot B diputar ke aran kırı (berlawanan arah jarum jam) atau arah minimum maka sensitifitasnya akan semakin rendah dan jika diputar ke arah kanan (searah arah jarum jam) atau arah maksimum maka sensitifitasnya akan semakin tinggi sehingga gerakan hewan yang kecilpun dapat di deteksi dengan baik

  
  

  pada rangkaian ini digunakan jenis pir material piroelektrik

  - 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).

  
  

  Sensor Kelembaban Tegangan Rendah Seri HIH-5030/5031 beroperasi hingga 2,7 Vdc, seringkali ideal dalam sistem bertenaga baterai dengan suplai nominal 3 Vdc. HIH 5030/5031 melengkapi jajaran sensor kelembapan 5 Vdc SMD (Surface Mount Device) kami yang sudah ada. Pengemasan SMD pada pita dan gulungan memungkinkan penggunaan dalam produksi pengambilan dan tempat otomatis bervolume tinggi, menghilangkan ketidakselarasan timbal ke lubang-lubang pada papan sirkuit cetak.

  
  

  Sensor Kelembaban Seri HIH-5030/5031 dirancang khusus untuk pengguna OEM (Original Equipment Produsen) bervolume tinggi. Masukan langsung ke pengontrol atau perangkat lain dimungkinkan oleh sensor ini di dekat keluaran tegangan linier. Dengan penarikan arus tipikal hanya 200 A, Seri HIH-5030/5031 cocok untuk banyak sistem yang dioperasikan dengan baterai dengan konsumsi daya rendah.

  
  

  Pertukaran sensor yang ketat mengurangi atau menghilangkan biaya kalibrasi produksi OEM. Seri HIH-5030/5031 menghadirkan kinerja penginderaan RH (Relative Humidity) berkualitas instrumentasi dalam SMD yang dapat disolder dengan harga bersaing. HIH-5030 adalah sensor kelembaban sirkuit terpadu tertutup.

  
  

  HIH-5031 adalah sensor kelembapan sirkuit terpadu tertutup, tahan kondensasi, yang dilengkapi dengan filter hidrofobik dari pabrik sehingga dapat digunakan di banyak lingkungan kondensasi termasuk aplikasi industri, medis, dan komersial. Sensor RH menggunakan elemen penginderaan kapasitif polimer termoset yang dipangkas dengan laser dengan pengkondisian sinyal terintegrasi pada chip.

  
  

  Konstruksi multilapis elemen penginderaan memberikan ketahanan yang sangat baik terhadap sebagian besar bahaya aplikasi seperti kondensasi, debu, kotoran, minyak, dan bahan kimia lingkungan umum. Paket sampel tersedia.
  
  Cara kerja
  Kelembapan didefinisikan sebagai jumlah uap air dalam atmosfer udara atau gas lainnya. Parameter kelembapan dinyatakan dengan berbagai cara dan satuan yang sesuai didasarkan pada teknik pengukuran yang digunakan. Istilah yang paling sering digunakan adalah "Kelembaban Relatif (RH)", "Bagian Per Juta (PPM)" berdasarkan berat atau volume dan "Titik Embun/Embun Beku (D/F PT)", di mana dua yang terakhir adalah subkelas dari "Kelembaban Absolut (AB)". Unit Absolute Humidity dapat digunakan untuk hasil pengukuran utama karena dapat mengukur secara langsung nilai kandungan uap air. Sebaliknya, Kelembaban Relatif berlaku untuk hasil pengukuran sekunder, karena pengukuran nilai uap air diperantarai dengan cara tertentu.

  
  

  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

  
  

  
  
  

  
  

  Jenis Sensor Kelembaban
  
  

  
  

  1. Kapasitif
  
  

  

  
  
  

  Sensor kelembapan kapasitif mengukur kelembapan relatif dengan menempatkan strip tipis logam oksida di antara dua elektroda. Kapasitas listrik oksida logam berubah seiring dengan kelembapan.

  
  

  Sensor tipe kapasitif bersifat linier dan dapat mengukur kelembapan relatif dari 0% hingga 100%. Kendalanya di sini adalah sirkuit yang rumit dan kalibrasi rutin. Namun, bagi para perancang, hal ini tidak terlalu merepotkan dalam hal pengukuran yang tepat dan karenanya sensor jenis ini mendominasi pengukuran atmosfer dan proses.

  
  

  Ini adalah satu-satunya jenis alat pengukur kelembaban relatif dengan jangkauan penuh hingga kelembaban relatif 0%. Efek suhu rendah ini sering kali membuat alat ini digunakan pada rentang suhu yang luas tanpa kompensasi suhu aktif.
  
  

  Komponen utama sensor kelembaban kapasitif meliputi elemen penginderaan, elektroda, dan rangkaian osilator:

  
  

  Elemen Penginderaan: Elemen penginderaan biasanya terdiri dari lapisan tipis bahan dielektrik yang peka terhadap kelembapan, seperti polimer atau oksida logam. Bahan ini menyerap atau melepaskan molekul air tergantung pada tingkat kelembaban lingkungan. Ketika kandungan air pada lapisan penginderaan berubah, konstanta dielektriknya dan kapasitansinya juga berubah.

  Elektroda: Dua elektroda konduktif mengapit elemen penginderaan. Mereka membentuk kapasitor yang kapasitansinya berubah karena variasi konstanta dielektrik lapisan penginderaan. Elektroda biasanya terbuat dari bahan seperti emas atau platinum untuk menjamin stabilitas dan keandalan jangka panjang.

  Rangkaian Osilator: Rangkaian osilator terhubung ke sensor dan mendeteksi perubahan kapasitansi. Ini mengubah perubahan ini menjadi keluaran tegangan atau frekuensi, yang kemudian diproses oleh mikrokontroler atau rangkaian pengkondisi sinyal untuk mendapatkan pengukuran kelembaban dalam persentase (%RH).
  
  

  
  

  

  
  

  Prinsip pengoperasian konverter arus ke tegangan kapasitif bergantung pada konversi muatan listrik menjadi tegangan. Arus masukan menghasilkan muatan yang disimpan dalam kapasitor konverter. Kapasitor kemudian mengubah muatan yang tersimpan ini menjadi tegangan setara, yang kemudian diperkuat dan diberikan sebagai keluaran.

  
  

  Komponen utama konverter arus ke tegangan kapasitif meliputi penguat operasional (Op-Amp), resistor umpan balik, dan kapasitor umpan balik. Pengoperasian TIA terutama didasarkan pada berfungsinya komponen-komponen penting ini.

  
  

  Penguat Operasional (Op-Amp): Ini adalah jantung dari konverter. Op-Amp menerima tegangan masukan diferensial dan menghasilkan keluaran berujung tunggal.

  Resistor Umpan Balik (Rf): Resistor ini membantu mengontrol penguatan konverter. Rasio tegangan keluaran terhadap arus masukan ditentukan oleh nilai resistor ini.

  Kapasitor Umpan Balik (Cf): Kapasitor ini mencegah amplifier dari osilasi sendiri. Ini juga membantu menstabilkan konverter dan meningkatkan respons frekuensinya.

  Ketika arus mengalir ke input pembalik (-) Op-Amp, arus diubah menjadi sinyal tegangan oleh jaringan umpan balik, yang terdiri dari resistor umpan balik dan kapasitor umpan balik. Masukan non-pembalik (+) umumnya dibumikan, yang berarti terhubung ke potensial umum atau potensial referensi sistem. Hal ini menyebabkan perubahan tegangan keluaran sebanding dengan arus masukan.

  
  

  Sensor kelembaban kapasitif mengukur perubahan kelembaban relatif berdasarkan prinsip kapasitansi

  
  

   • Komponen utama dari sensor ini adalah elemen penginderaan yang peka terhadap kelembapan, dua elektroda konduktif, dan rangkaian osilator, yang mengubah perubahan kapasitansi menjadi keluaran yang dapat diukur

  
  

   • Namun, kinerjanya dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti perubahan suhu, kontaminasi, dan penyimpangan jangka panjang

  
  

   • Oleh karena itu, memahami prinsip kerja dan faktor-faktor yang mempengaruhinya sangat penting agar prinsip-prinsip tersebut dapat digunakan secara efektif di berbagai industri

  
  

  2. Resistif
  
  

  

  
  

  
  

  Sensor kelembapan resistif memanfaatkan ion dalam garam untuk mengukur impedansi listrik atom. Saat kelembapan berubah, begitu pula resistansi elektroda di kedua sisi media garam.
  

  Sensor resistif yang paling umum didasarkan pada hambatan listrik. Hambatan listrik bahan adalah perlawanan terhadap aliran arus listrik melalui bahan penghantar tersebut. Sejak kelembaban dapat mengubah hambatan atau impedansi listrik suatu material secara nyata, resistif

  sensor kelembaban telah dikembangkan menggunakan prinsip ini. Umumnya semua sensor resistif memilikinya empat lapisan: substrat, elektroda interdigital, film sensitif kelembaban dan lapisan pelindung

  ditunjukkan pada Gambar 3a – c. Pada sensor kelembapan resistif atau impedansi, kelembapan udara berubah seiring dengan perubahan suhu

  variasi resistensi. 

  
  

  
  

  3. Termal
  

  

  Dua sensor termal menghantarkan listrik berdasarkan kelembapan udara di sekitarnya. Satu sensor terbungkus dalam nitrogen kering, sedangkan sensor lainnya mengukur udara sekitar. Perbedaan antara keduanya mengukur kelembapan.
  
  

  Sensor kelembaban konduktivitas termal bekerja dengan mengukur konduktivitas termal campuran gas sebagai respons terhadap perubahan Kelembaban. Mereka terdiri dari elemen penginderaan panas dan sensor suhu yang mengukur perbedaan suhu di antara keduanya.

  
  

  Ketika elemen penginderaan menyerap uap air, konduktivitas termalnya berkurang, yang menyebabkan perubahan suhu yang dapat diukur oleh sensor suhu. Perubahan suhu ini sebanding dengan jumlah uap air di udara dan dapat digunakan untuk menentukan tingkat kelembapan.

  
  

  Keuntungan Sensor Kelembaban Konduktivitas Termal

  1. Cocok untuk lingkungan bersuhu tinggi dan situasi korosif tinggi.

  2. Sangat tahan lama

  3. Resolusi lebih tinggi dibandingkan tipe lainnya

  
  

  Kerugian dari Sensor Kelembaban Konduktivitas Termal

  Paparan gas apa pun dengan sifat termal yang berbeda dari Nitrogen dapat memengaruhi pengukuran pembacaan

  
  

  Beberapa Parameter untuk Penghakiman

  Jadi, setelah Anda mengetahui apa itu dan cara kerjanya, langkah selanjutnya mungkin adalah memeriksa cara kerjanya. Dan bagaimana Anda melakukannya? Dengan mengerjakan beberapa parameter yang disebutkan di bawah.

  
  

  1. Akurasi

  Setiap sensor memiliki kurva kalibrasinya sendiri, berdasarkan sistem 9 titik. Ini pada dasarnya membandingkan kelebihan dan kekurangan sensor tertentu.

  
  

  2. Linearitas

  Ini menunjukkan penyimpangan tegangan dari nilai BFSL dan nilai tegangan keluaran terukur, dikonversi ke kelembaban relatif.

  
  

  3. Keandalan

  Pengukuran sering kali menyebabkan sensor tidak sinkron. Namun agar suatu sensor dapat berguna, ia harus memberikan pengukuran yang andal.

  
  

  4. Pengulangan

  Pengukuran dari sebuah sensor, harus dilakukan agar tidak menyimpang. Pengulangan adalah pengukuran penyimpangan antara pengukuran besaran tunggal.

  
  

  5. Waktu Respons

  Biasanya, waktu yang dibutuhkan oleh sensor untuk naik hingga 66% (waktu naik) atau turun hingga 33% (waktu turun) dari tegangan keluaran maksimum, yang dikenal sebagai waktu respons.Grafik Respons Sensor
  
  

  

  - Sensor Rain

  adalah salah satu jenis rain sensor berjenis resistive based, atau berbasis resistansi. Sensor ini merupakan salah satu jenis dari banyaknya keluarga sensor rain. Rain drop sensor sendiri adalah sebuah sensor yang digunakan untuk mendeteksi apakah terdapat tetesan - tetesan air hujan pada suatu tempat. Sensor ini umumnya digunakan pada aplikasi yang memerlukan aktifnya suatu proses ketika terjadi hujan (seperti aplikasi agrikultur, otomotif, dll). Spesifikasi dari sensor Rain (khususnya sensro FC 37 adalah sebagai berikut)

  
  

  - 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

   

  #### Pinout sensor

  Sensor tersebut memiliki mapping pinout sebagai berikut:

  

  
  
  

  
  

  AO : Adalah ouptut analog dari sensor, memiliki rentang dari 0 -  5V DC

  DO: Adalah output digital dari sensor, hanya bisa mengoutpukan nilai 0 atau 5V saja. Memiliki nilai threshold yang bisa diubah dengan mengatur sensitivitas sensor melalui potentiometer.

  VCC : Tegangan input untuk sensor

  GND : GND sensor

  
  

  
  

  #### Cara kerja dari sensor

  [[Rain sensor (FC 37)]] terdiri dari 2 bagian, yakni modul sensor untuk memproses hasil pembacaan, dan pad sebagai elemen sensing untuk mendeteksi tetesan hujan. Pad inilah bagian dari sensor yang digunakan untuk mendeteksi apakah terdapat tetesan hujan atau tidak. Pad sensing ini biasanya terdiri dari 2 buah lapisan, yakni lapisan atas dan lapisan tengah. Lapisan atas dari pad ini terdiri dari kolom lubang yang dilapisi oleh tembaga, dan lapisan tengah dari sensor ini diprint dengan jalur tembaga seperti gambar dibawah ini:

  
  

  Lapisan atas:

  
  

  

  
  

  
  

  
  

  Lapisan tengah

  
  

  

  
  

  Lubang - lubang dari lapisan atas dari sensor tersebut, terhubung secara internal ke jalur tembaga pada lapisan tengah sensor. Dapat dilihat pada lapisan atas sensor terdapat batasan dengan dimensi kecil, batasan ini diletakkan agar tetesan air hujan yang mengenai sensor tidak terpantul ke luar dan tetap berada pada lapisan sensor. Cara dari sensor mendeteksi tetesan air hujan adalah berdasarkan resistansi dari sensor tersebut.

  
  

  Diketahui bahwa air memiliki potensi menjadi konduktor yang baik, dan konduktivitas memiliki hubungan invers dengan resistansi. Kategori air yang bisa menjadi konduktor yang baik adalah dilihat dari besar resistansi yang dimiliki oleh tetesan air tersebut, diketahui persamaan resistansi adalah sebagai berikut

  
  

  

  
  

  dimana R adalah resistansi dari tetesan air, p adalah resistivitas suatu air, dan A adalah luas penampang dari tetesan hujan. Air murni memiliki resistivitas yang tinggi p = 18.2 M \Omega cm^2. Sehingga sulit menjadi konduktor yang baik. Namun, air hujan tidak sepenuhnya murni karena pada partikel air hujan terkandung zat elektrolit dalam bentuk garam dan memiliki rentang resistivitas p = 0.2M\Omega cm^2. Maka air hujan memiliki properti konduktivitas yang lebih baik dari air murni.

  
  

  Setelah mengetahui alasan kenapa air hujan bisa mengahantarkan listrik dengan baik, selanjutnya adalah mengaplikasikan konsep tersebut untuk mendeteksi tetesan hujan. Ketika tidak terdapat tetesan hujan pada pad sensor, maka konduktivitas pada pad tersebut kecil atau dengan kata lain resistansi dari pad tersebut semakin tinggi. Dan kondisi sebaliknya, apabila pada pad sensor tersebut terdapat tetesan air hujan yang memiliki properti konduktivitas yang baik, maka permukaan (surface) dari sensor tersebut memiliki konduktivitas yang tinggi, hal ini mengakibatkan resistansi pada sensor itu semakin mengecil. Untuk ilustrasinya bisa dilihat dibawah ini:

  
  

  

  
  

  
  

  Grafik response yang mengaitkan antara banyaknya tetesan air dengan resistansi permukaan pad sensor bisa dilihat pada gambar dibawah ini:

  

  
  

  Selain output analog, sensor ini juga mempunyai fungsi untuk mengoutputkan hasil pembacaan digital (1 atau 0), hal ini dicapai dengan menggunakan komparator LM393. Sebuah signal threshold yang bisa diatur dengan menggunakan potentiometer pada sensor tersebut diletakkan pada kaki inverting sementara kaki non inverting dihubungkan ke sensing plate dari sensor tersebut. Kemudian apabila tegangan pada pad > threshold maka output dari komparator adalah 1, jika tegangan pad < threshold maka output dari comparator adalah logika 0.

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

• 
  

  
  

  
  

  -  19). Sensor Infrared

   

A. Konfigurasi Pin

Pin Name	Description
VCC	Power Supply Input
GND	Power Supply Ground
OUT	Active High Output

B. Spesifikasi

• 5VDC Operating voltage

• I/O pins are 5V and 3.3V compliant

• Range: Up to 20cm

• Adjustable Sensing range

• Built-in Ambient Light Sensor

• 20mA supply current

• Mounting hole

• Size: 50 x 20 x 10 mm (L x B x H)

•  Hole size: φ2.5mm

C. Grafik Respon

Gambar grafik respon Sensor Infrared

   Sensor Infrared

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. Sensor infrared memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :

Prinsip Kerja Sensor Infrared

 

Gambar 1. Ilustrasi prinsip kerja sensor infrared

Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.

Gambar 2. Rangkaian dasar sensor infrared common emitter yang menggunakan led infrared dan fototransistor 

Grafik Respon Sensor Infrared

 

Gambar 4. Grafik respon sensor infrared

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.
Sensor IR sendiri memiliki karakteristik sebagai berikut:
1. Sensor IR secara khusus menyaring cahaya IR, tapi tidak terlalu baik untuk mendeteksi cahaya tampak. 
2. Sensor IR memiliki demulator (bagian yang memisahkan sinyal informasi (yang berisi data atau pesan) dari sinyal pembawa yang diterima sehingga informasi tersebut dapat diterima dengan baik) yang digunakan untuk mencari IR yang ter-modulasi (merupakan bagian yang mengubah sinyal informasi ke dalam sinyal pembawa (carrier) dan siap untuk dikirimkan) pada rentang frekuensi 38 KHz. Lampu LED IR yang hanya menyala terus menerus tidak akan terdeteksi oleh receiver, melainkan harus PWM Blinking/Flicking (berkedip secara konstan dalam kurun waktu beberapa milidetik) pada rentang 38 KHz. 
3. Sensor IR mendeteksi sinyal IR 38 KHz dan keluaran rendah (0V) atau tidak mendeteksi apapun dan keluaran tinggi (5V) (Ada dkk, 2012). 

• 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 : R_total = R₁ + R₂ + R₃ + ….. + R_n

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

Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ….. + 1/R_n

Dimana :
R_total = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = 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

• 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 :

h_FE = iC/iB

        dimana,   iC = perubahan arus kolektor 

        iB = perubahan arus basis 

        h_FE = 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.

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

Vidio Percobaan

Video PIR sensor

Video Touch Sensor

Video Sensor Suhu LM35

Vidio Sensor Rain

Vidio Sensor HIH5030

LDR SENSOR

Prinsip Kerja

Sistem Otomasi Greenhouse untuk Tanaman Tomat

Pertama sistem pengatur suhu dan kelembaban.

Gambar screenshoot sumber referensi suhu dan kelembaban [disini]

Sensor Suhu > 27'C on, tegangan 0.32 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 (0.28 - 0.27) * 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.

Sensor HIH-5030 < 85% on, tegangan 3.42 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 -(3.42 - 3.45) * 200.000 = 2000 dimana hasilnya bernilai + dan nilai tegangan output akan mendekati nilai Vsat+. Disini nilai tegangan output detektor adalah +4.01V yang lalu  diumpankan pada gerbang AND dan diteruskan kepada resistor dan diumpankan ke kaki base transistor.

Saat output dari sensor suhu dan kelembban berlogika 1 maka output gerbang and akan berlogika 1 sehingga output dari gerbang and akan terdeteksi berlogika 1 maka 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 penyemprot air untuk menurunkan suhu dan meningkatkan kelembaban.

Kedua sistem pembuka pintu otomatis

Sensor PIR dan Infrered berlogika 1 maka tegangan sebesar +4.99V akan masuk ke kedua kaki gerbang AND sehingga output dari gerbang AND berlogika 1. Tegangan sebesar +4.96V keluar dari kaki output gerbang AND dan pada kaki bias transistor terdeteksi Vbe sebesar +0.80V. 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 motor pembuka pintu akan terbuka dan motor akan bergerak untuk membukakan pintu greenhouse.

Ketiga sistem penampungan air hujan otomatis

Sensor Rain berlogika 1 maka tegangan sebesar +5.00V akan masuk ke kaki positif op amp yang berfungsi sebagai voltage follower, dengan prinsip meneruskan tegangan input menjadi output. sehingga outputnya disini mendekati +5.00v dan nantinya Tegangan sebesar +4.01V diumpankan ke kaki resistor dan pada kaki bias transistor terdeteksi Vbe sebesar +0.78V. 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 motor pembuka tutup penampungan air sehingga tutup penampungan air akan terbuka ketika hujan turun untuk menampung air hujan sebagai sumber air bagi greenhouse.

Keempat sistem pengaturan intensitas cahaya otomatis

Saat sensor LDR mendeteksi cahaya < 833 LUX (dibawah 8 cm) maka tegangan 0.83 akan diumpankan ke kaki non inverting opamp dan detektor noninverting akan bekerja mengeluarkan tegangan output sebesar +7.95 V dan setelah itu tegangan output ini diumpankan ke kaki resistor dan tegangan Vbe akan terdeteksi sebesar  sebesar +0.82, sehingga transistor hidup dan relay akan berpindah dan membentuk loop pada LED sehingga lampu di dalam ruangan hidup

5. File Download [Kembali]

1. Download HTML [disini]

2. Download Rangkaian   [disini]

3. Download Vidio Rangkaian [disini]

4. Download Datasheet Sensor: 

• datasheet Sensor LM35 [disini]
• datasheet Sensor Rain [disini]
• datasheet Sensor Pir [disini]
• datasheet Sensor HIH 5030 [disini]
• datasheet Sensor Touch [disini]

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]