TUGAS BESAR

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. File Download

1. Pendahuluan[Kembali]

Pasteurisasi susu merupakan proses pemanasan susu hingga suhu tertentu dalam waktu tertentu untuk membunuh mikroorganisme patogen yang dapat membahayakan kesehatan manusia, tanpa merusak kandungan gizi dalam susu. Proses ini sangat penting untuk menjaga kualitas dan keamanan produk susu yang akan dikonsumsi masyarakat.

Namun, dalam praktik konvensional, pasteurisasi sering kali dilakukan secara manual, yang menyebabkan risiko ketidakkonsistenan suhu, ketidaktepatan waktu, serta kontaminasi karena minimnya pengawasan otomatis. Oleh karena itu, dibutuhkan sistem otomasi yang mampu memantau dan mengendalikan proses pasteurisasi secara presisi dan real-time.

Dalam sistem otomasi ini, beberapa sensor digunakan untuk menjamin efisiensi dan keamanan proses:

• Sensor suhu (temperature sensor): Mengontrol suhu pemanasan agar sesuai dengan standar pasteurisasi (biasanya 63°C selama 30 menit atau 72°C selama 15 detik).

• Sensor infrared: Mendeteksi keberadaan botol atau wadah sebelum pengisian atau pemanasan dilakukan.

• Load cell: Mengukur berat susu di dalam tangki atau wadah untuk memastikan volume yang diproses sesuai takaran.

• Sensor water level: Memantau ketinggian air dalam tangki pemanas untuk menjaga kestabilan proses pemanasan.

• Sensor pH: Mengontrol kestabilan keasaman susu setelah dipasteurisasi, karena perubahan pH dapat mengindikasikan adanya kontaminasi atau kerusakan produk.

Dengan memanfaatkan sistem otomasi berbasis mikrokontroler dan sensor-sensor tersebut, proses pasteurisasi susu dapat berjalan lebih efisien, aman, dan higienis, serta mengurangi keterlibatan manusia secara langsung yang dapat menimbulkan kesalahan atau kontaminasi. secara signifikan.

2. Tujuan[Kembali]

• Merancang dan mengimplementasikan sistem otomasi proses pasteurisasi susu berbasis mikrokontroler yang dilengkapi dengan sensor-sensor pendukung.

• Mengontrol suhu pemanasan secara otomatis sesuai dengan standar pasteurisasi menggunakan sensor suhu.

• Mendeteksi kehadiran botol/wadah secara otomatis menggunakan sensor infrared sebelum proses pengisian atau pemanasan dimulai.

• Memastikan volume susu yang diproses tepat dengan menggunakan sensor load cell sebagai pengukur berat.

• Memantau level air dalam tangki pemanas untuk menjamin kestabilan proses pemanasan menggunakan sensor water level.

• Mengontrol kualitas hasil pasteurisasi melalui pengukuran nilai pH susu setelah proses selesai.

• Meningkatkan efisiensi dan keamanan proses pasteurisasi susu secara menyeluruh melalui pendekatan otomasi.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

  1. Baterai

Baterai adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik.

Pinout dari baterai :

 

      2. Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Rumus hukum ohm (V=IR).

Untuk mengetahui nilai resistansi dari suatu resistor, dapat dilihat dari tabel berikut:

 

        Contoh  lain cara membaca resistor  :

        Gelang ke 1 : Merah  = 2

        Gelang ke 2 : Merah  = 2

        Gelang ke 3 : Coklat  = 1 (angka 1 menjadi pangkat dari angka 10 = 101

        Gelang ke 4 : Emas    = Toleransi 5%

        Maka nilai resistor tersebut adalah 22 * 101= 220 Ohm dengan toleransi 5%

             3. Ground

      Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik baliknya arus listrik atau beda potensialnya bernilai 0 (nol). Fungsi Ground adalah memberi perlidungan pada peggunaan peralatan listrik.

            4.  Dioda

      Dioda adalah komponen elektronik yang digunakan untuk melewatkan arus. Dioda hanya dapat melewatkan arus listrik dalam satu arah saja.

            5. Power Supply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi rangkaian.

             6. Kapasitor

 

         Kapasitor merupakan komponen elektronika yang terdiri dari dua konduktor. Dimana keduanya dipisahkan oleh dua penyekat yang disebut dengan keping. Sederhanannya fungsi utama kapasitor adalah untuk menyimpan energi listrik, namun masih banyak lagi fungsi-fungsi kapasitor yang harus kamu ketahui.

 

Cara menentukan:

Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF

Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.

Cara menghitung nilai kapasitor :

1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.

2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.

3. Satuan kapasitor dalam piko farad.

4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

 

Daftar nilai toleransi kapasitor :

B = 0.10pF

C = 0.25pF

D = 0.5pF

E = 0.5%

F = 1%

G = 2%

H = 3%

J = 5%

K = 10%

M = 20%

Z = + 80% dan -20% 

 

Pinout:

Spesifikasi:

            7. DC Voltmeter 

 

     DC Voltmeter  merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki-kaki Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

 

          8. DC Amperemeter

    DC Amperemeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar arus pada suatu komponen. Cara pemakaiannya dengan memposisikan kaki Amperemeter secara seri dengan komponen yang akan diuji besar kuat arusnya.

       9. Operational Amplifier 

                        

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Rangkaian dasar Op-Amp

Op Amp IC 741 adalah sirkuit terpadu monolitik, yang terdiri dari Penguat Operasional tujuan umum. Ini pertama kali diproduksi oleh semikonduktor Fairchild pada tahun 1963. Angka 741 menunjukkan bahwa IC penguat operasional ini memiliki 7 pin fungsional, 4 pin yang mampu menerima input dan 1 pin output.

Op Amp IC 741 dapat memberikan penguatan tegangan tinggi dan dapat dioperasikan pada rentang tegangan yang luas, yang menjadikannya pilihan terbaik untuk digunakan dalam integrator, penguat penjumlahan, dan aplikasi umpan balik umum. Ini juga dilengkapi perlindungan hubung singkat dan sirkuit kompensasi frekuensi internal yang terpasang di dalamnya.

            10. Transistor

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. 

 

 

Rumus-rumus transistor:

Spesifikasi :

• Bi-Polar Transistor
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
• Continuous Collector current (IC) is 100mA
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
• Base Current(IB) is 5mA maximum

Konfigurasi Transistor

Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.  Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor  dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan  Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

 

Spesifikasi:

          11. Relay

 

Spesifikasi

Konfigurasi Pin

          12.  Motor DC

 

Spesifikasi :

• Built-in gearbox
• Vsuplai : Dc 12V
• Arus : 2 A
• Speed : 400 rpm
• Torsi : 6.5 Kg.cm
• Ratio gear : 1:21
• Dimensi body : panjang 5 cm x diameter 2,5 cm
• Dimensi shaft : panjang 1 cm x diameter 4 mm
• Berat : 0,2 Kg

 

Pinout

Grafik respon

 

• Logic State

    Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

 

Pinout

        

 13. LED

Light Emitting Diode atau yang sering disingkat LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.

Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

• Infra merah : 1,6 V.
• Merah : 1,8 V – 2,1 V.
• Oranye : 2,2 V.
• Kuning : 2,4 V.
• Hijau : 2,6 V.
• Biru : 3,0 V – 3,5 V.
• Putih : 3,0 – 3,6 V.
• Ultraviolet : 3,5 V.

Komponen Input

•  Sensor Soil Moisture

 

  Spesifikasi dari Sensor Soil Moisture : 

• Tegangan Operasi: 3.3V hingga 5V DC
• Operasi Saat Ini: 15mA
• Output Digital - 0V hingga 5V, Level pemicu yang dapat disesuaikan dari preset
• Output Analog - 0V hingga 5V berdasarkan radiasi infra merah dari nyala api yang jatuh pada sensor
• LED menunjukkan keluaran dan daya
• Ukuran PCB: 3,2 cm x 1,4 cm
• Desain berbasis LM393
• Mudah digunakan dengan Mikrokontroler atau bahkan dengan IC Digital / Analog normal
•  Kecil, murah, dan mudah didapat

Konfigurasi Sensor Soil Moisture  :

• Water Level Sensor

Water level sensor berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air.

Konfigurasi pin water level sensor

"S" stand for signal input

"+" stand for power supply

"-" stand for GND

Spesifikasi water level sensor

1. Tegangan kerja: 5V

2. Bekerja Saat Ini: <20ma br=""> 3. Antarmuka: Analog

4. Lebar deteksi: 40mm × 16mm

5. Suhu Kerja: 10 ℃ ~ 30 ℃

6. Berat: 3g

7. Ukuran: 65mm × 20mm × 8mm

8. Antarmuka yang kompatibel dengan Arduino

9. Konsumsi daya rendah

10. Sensitivitas tinggi

11. Sinyal tegangan keluaran: 0 ~ 4.2V

Aplikasi water level sensor

1. Mendeteksi curah hujan Rainfall detecting

2. Kebocoran cairan

3. Kepenuhan tank air

Grafik respon water level sensor 

 

•  Rain Sensor

                                    

Rain sensor berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan.

Konfigurasi pin rain sensor

                                     

Spesifikasi rain sensor

1. Konsumsi daya sangat sedikit

2. Sensor ini bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5cm x 4cm berlapis nikel dan dengan kualitas tinggi pada kedua sisinya

3. Pada lapisan module mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi

4. Tegangan kerja masukan sensor 3.3V – 5V

5. Menggunakan IC comparator LM393 yang stabil

6. Output dari modul comparator dengan kualitas sinyal bagus lebih dari 15mA

7. Dilengkapi lubang baut untuk instalasi dengan modul lainnya

8. Terdapat potensiometer yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas sensor

9. Terdapat 2 Output yaitu digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)

10. Dimensi PCB yaitu 3.2 cm x 1.4 cm

 

Grafik respon rain sensor

 

• Sensor LM35 (Suhu)

Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92  seperti terlihat pada gambar dibawah.

 

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.

Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah : 

• 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 seperti terlihat pada gambar 2.2. 
• 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 IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/°C. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC. 

Tegangan output sensor suhu IC LM35 dapat diformulasikan sebagai berikut :

Vout LM35 = Temperature º x 10 mV

Sensor suhu IC LM 35 terdapat dalam beberapa varian sebagai berikut : 

• LM35, LM35A memiliki range pengukuran temperature  -55ºC hingga +150ºC. 
• LM35C, LM35CA memiliki range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC. 
• LM35D memiliki range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.  LM35 

Kelebihan dari sensor suhu IC LM35 antara lain : 

• Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC 
• Low self-heating, sebesar 0.08 ºC 
• Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V 
• Rangkaian menjadi sederhana 
• Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

Berikut grafik kinerja sensor LM35

Untuk lebih lengkap nya dapat dilihat pada datasheet yang ada di link download

Datasheet LM35 

 

• Sensor pH mater

 

pH meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman dan kebasaan suatu larutan. Apakah larutan tersebut tergolong asam, basa, atau netral.

 

Spesifikasi

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

 

4. 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.

  

  3. 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 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.

  
  

   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

  

  
  

  • 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

  

  
  

  • Gerbang NOT (IC 7404)

   

  

  
  

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

  

  
  
  

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

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

  • 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.

  • Encoder 74147

  

  
  
  

      IC 74147 adalah IC encoder digital yang mengkodekan 9 jalur input menjadi 4 jalur output. Ini juga dikenal sebagai encoder prioritas Desimal ke BCD. Istilah encoder prioritas digunakan karena menyediakan pengkodean untuk jalur data urutan tertinggi sebagai prioritas pertama. Itu dibuat menggunakan teknologi Transistor-Transistor Logic (TTL). Ini adalah IC encoder 10 hingga 4. Pada artikel ini, kita akan melihat Diagram Pin IC 74147, Diagram Sirkuit Internal IC 74147, dan tabel Truth atau tabel fungsi IC 74147.

  
  

  Here, you can see the truth table of IC 74147

  
  

  
  
  

  
  

  • 7 Segment Anoda   

  

      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

  

  
  

  • Light Emitting Code (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.

  • Logic State

  

  
  

  
  

      Gerbang logika atau logic State adalah suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Gerbang Logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner yaitu bilangan yang hanya memiliki 2 kode simbol yakni 0 dan 1 dengan menggunakan Teori Aljabar Boolean.

      Status logika Pengertian logis, benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt. Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan.

  • 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.

  • Voltmeter
  

  Volt meter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.

  
  

  • Ground

  

  Ground Berfungsi sebagai untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian

  • Baterai

  Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable). Baterai simbol seperti gambar di bawah ini:

  

  
  

  Gambar Simbol Baterai

  
  

  • Power Supply

      Power supply atau pencatu daya adalah sebuah alat elektronik yang berfungsi memberikan tegangan dan arus listrik pada komponen-komponen lainnya. Pada dasarnya power supply membutuhkan sumber listrik yang kemudian diubah menjadi sumber daya yang dibutuhkan oleh berbagai perangkat elektronik lainnya. Arus listrik yang disalurkan oleh power supply ini adalah jenis arus bolak-balik (AC). Namun karena kelebihan dari power supply ini, maka alat ini juga dapat mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Power supply memiliki simbol sebagai berikut :

  

  Gambar simbol power supply

  • Sensor Sentuh (TOUCH SENSOR)

  
  

  

  (Gambar 17. Touch sensor)

      Touch Sensor atau 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). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

      

  JENIS-JENIS SENSOR SENTUH

  Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.

  

  (Gambar 18. jenis touch sensor)

  Sensor Kapasitif

      Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.

      Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.

      Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.

  Sensor Resistif

      Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.

      Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).

      Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.

          Dalam keadaan IDLE output yang dihasilkan adalah LOW (konsumsi daya sangat kecil) sedangkan saat ada jari yang menyentuh modul ini output yang dihasilkan adalah HIGH. Jika tidak ada aktifitas lebih dari 12 detik maka modul otomatis akan kembali ke mode IDLE (hemat daya).

  
  

          Modul dapat dipasang di belakang permukaan plastik, kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu, jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.

  Ketika jari menyentuh bagian sensor, modul menghasilkan sinyal high.

  a. Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V): 8mA

  b. Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V): 4mA

  c. Waktu respon (low power mode): max 220ms

  1. Dalam keadaan normal, modul menghasilkan sinyal low (hemat daya).

  d. Waktu respon (touch mode): max 60ms Cara kerja:

  4. Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan

  3. Jika tidak disentuh lagi selama 12 detik kembali ke mode hemat energi.

  Kelebihan: - Konsumsi daya yang rendah

  - Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional

  - Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V D

  Rumus Tegangan sentuh maksimal  

  
  

  𝐸𝑆 = 𝐼𝑘( 𝑅𝑘 + 1.5 𝜌𝑠)

  
  

  Ket:    𝐼𝑘 = Arus fibrilasi

            𝑅𝑘 = Nilai tahanan pada badan manusia 

            𝜌𝑠 = Tahanan Jenis tanah 

  
  

  
  

  
  

  Water Sensor
  

      Water sensor adalah controller yang bisa mendeteksi volume air, tinggi air, serta kualitas air di dalam tangki, sungai, danau, dan sejenisnya dengan akurat dan mudah. Sensor ini merupakan perangkat yang bisa mematikan atau mengobarkan pompa air secara otomatis andai air mulai berakhir atau sudah nyaris penuh.
  
  Jumlah Pin pada Sensor ini berjumlah 3 Yaitu :
  1. Pin Negatif (-)
  2. Pin Positif (+)
  3. Pin Data (S)

  

  Sensor pH 

  
  

          pH merupakan suatu parameter yang digunakan untuk menyatakan tingkat

  keasaman atau basa yang dimiliki oleh suatu zat, larutan atau benda. Kadar pH

  diukur pada skala 0 sampai 14.

  

  
  

         Dapat dilihat pada gambar diatas skala pH netral memiliki sifat basa sedangkan

  nilai pH netral memiliki nilai pH , bila nilai pH >7 menunjukan zat tersebut

  memiliki sifat basa sedangkan nilai pH < 7 menunjukan derajat kebasaan

  tertinggi. 

  
  

  Spesifikasi Sensor Asam 

         Pada perencanaa sensor pH yang akan digunakan adalah jenis Elektroda

  (SKU : SEN0161) dari DF Robot dengan spesifikasi sebagai berikut : 

   Daya Modul : 5V

   Ukuran Modul : 43mm x 32mm

   Jarak pengukuran : 0-14.0 pH

   Pengukuran Suhu : 0-60 ºC

   Akurasi : ± 0.1pH (25ºC)

   Waktu tanggap : < 1 menit

   Ph Sensor dengan Kabel BNC

   Antarmuka pH 2.0 3 pin

   LED Indikator Data

  
  

  
  

  Prinsip Kerja Sensor Ph 

  
  

      Prinsip kerja utama sensor pH meter terletak pada probe elektroda kaca (glass electrode) dengan jalan mengukur jumlah ion H3O+ di dalam larutan. Ujung elektroda kaca setebal 0,1 mm yang berbentuk bulat (bulb). Bulb ini dipasangkan dengan silinder kaca non-konduktor atau plastic memanjang diisi dengan larutan HCL. Didalam larutan HCL, terendam sebuah kawat elektrode panjang berbahan perak yang pada permukaannya terbentuk senyawa setimbang AgCL,kostantannya jumlah larutan HCL pada sistem ini membuat electrode Ag/AgCL memiliki nilai potemsial stabil.

  
  

  

  
  
  
  

          Inti sensor pH pada permukaan bulbkaca yang memiliki kemampuan untuk

  bertukar ion positif (H+) dengan larutan terukur. Kaca tersusun atas molekul

  silicon dioksida dengan sejumlah ikatan logam alkali. Pada saat bulb kaca ini

  terekspos air, ikatan SiO akan berprotonasi membentuk tipis HsiO+ sesuai dengan

  reaksi tersebut. 

  
  

  SENSOR SUHU

  
  

  
  

  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.
      
  

                                              

  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.

  

  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.     

5. Percobaan[Kembali]

• A. Langkah Percobaan

  
  

     Prosedur Percobaan

  1. Buka aplikasi proteus
  2. Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan komponen led, buzzer, water level sensor, taouch sensor, NTC, rain sensor, relay, transistor bipolar dan mosfet, resistor, kapasitor, induktor, baterai
  3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
  4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
  5. Jalankan simulasi rangkaian.

      

  
  

             Gambar Rangkaian 
  

  
  

  

  
  
  

  
  

  
  

  
  

  
  

      Pada percobaan ini dilakukan dengan prosedur sebagai berikut :
  

  • Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan komponen yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
  • Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
  • Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
  • Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 
  • Lalu mencoba menjalankan rangkaian, jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja

  B. Gambar Rangkaian dan Prinsip Kerja

  
  

  Gambar Rangkaian :

  
  

  Prinsip Kerja :

  1. WATER SENSOR

  Water sensor berfungsi untuk mengukur ketingaan dari kolam dimana sensor ini diletakkan di bawah permukaan kolam yang di tempel di dinding kolam. ketika kolam air penuh maka sensor akan mendeteksi resistansi kecil. Sensor akan aktif ketika sensor mendeteksi nilai dari resistansinya nya itu besar. dimana pada rangkaian sensor akan aktif ketika nilai dari resiatansinya yaitu besar dari 50%. ketika sensor aktif maka akan ada tegangan yang di umpankan ke induktor, capisitor, ground dan pada inputan rangkaian full adder (A1). dimana pada full adder terdapat inputan A1 dari output sensro, A2-A4 dan C0 berlogika nol.Dari table kebenaran kita dapat melihat hasil dari output full adder yaitu S1 = 1 dan S2= nol. sehingga terdapat tengang pada inputan S1.Tegangan S1 yang sebesar 5V diumpkan ke R1 dan masuk ke kaki non inverting (sebagai input) dari suatu rangkaian non inverting Amplifier. Dimana rumus dari non inverting amplifier adalah vo = (Rf/Ri+1)Vi. Dimana Rf sebesar 10k ohm dan R1 sebesar 10k ohm. Di dapat penguat sebesar 1x sehingga output dari rangkaian op amp nya sebesar 15V. Tegangan 15v di umpankan ke R3 (10k ohm) dan ke transistor di transistor terukur tegangan Vbe  sebesar 0.86V maka transistor akan on. Transistor akan on jika teganganya Vbe nya besar dari 0,60V. Ketika transistor on maka ada arus lewat vcc, relay, lewat kaki kolector, ke emiter trus ke Re trus ke ground. Karena ada harus yang melewati kumparan relay maka swicth dari relay akan bergesar dari ke kanan ke kiri atau akan on. Sehingga terjadi loop yang terhubung dengan baterai led dan motor sehingga ada supply dari batrai yang mengakibatkan motor hidup memanandakan sistem berjalan dan menyalakan pompa air otomatis sehingga ketinggaan air kolam terjaga

  
  

  2. LM35 (SENSOR SUHU)

  Sensor suhu digunakan untuk mengukur suhu dari air kolam lele dimana suhu besar dari 27 derjat maka suhu air kolam panas dan kecil dari itu maka suhu normal. ketika suhu besar dari 27 derjat maka akan menutup kolam dengan jaring secar otomatis. Pada sensor LM35 saat suhu 28 derjat (panas) akan mengulurkan output yang akan menjadi input op amp kaki non inverting (sebagai input) dari suatu rangkaian non inverting Amplifier. Dimana rumus dari non inverting amplifier adalah vo = (Rf/Ri+1)Vi. Dimana Rf sebesar 10k ohm dan R1 sebesar 1k ohm. Di dapat penguat sebesar 10x sehingga output dari rangkaian op amp nya sebesar 3.11 V.Tegangan 3.11V ini di menjadi input dari kaki negatif dari detector inverting dengan Vref yaitu 3.10. ketika v input lebih kecil dari Vref maka output dari op amp akan bernilai +Vsat dan sebaliknya.Sehingga output dari detector yaitu pada rangkaian yaitu -Vsat dan di umpankan ke R15 selanjut ke gerbang logika not sehingga tegangan nya berlawanan (+Vsat) dan di hubungkan ke inptu BCD dan seven segment yang nantinya akan bernilai 1 yang menandakan suhu dari kolam panas. output dari Gerbang not td juga di hubungkan ke transisor. yang mana saat sevent segment bernilai 1 maka transistor aktif (Vbe > 0.60V).di transistor terukur tegangan Vbe  sebesar 2.28V maka transistor akan on. Transistor akan on jika teganganya Vbe nya besar dari 0,60V. Ketika transistor on maka ada arus lewat vcc, relay, lewat kaki kolector, ke emiter trus ke Re trus ke ground. Karena ada harus yang melewati kumparan relay maka swicth dari relay akan bergesar dari ke kanan ke kiri atau akan on. Sehingga terjadi loop yang terhubung dengan baterai led dan motor sehingga ada supply dari batrai yang mengakibatkan  motor hidup memanandakan sistem berjalan dan terjadi penutupan permukaan kolam dengan jaring untuk mengurangi intensitas cahaya matahari sehingga suhu dari kolam dapat turun. 

  
  

  3. SENSOR PH

  Pada rangkian mengunakan sensor PH dimana berfungsi untuk melihat ph dari air kolam yang mana ph normal dari ikan lele berkisar antara 6.5 - 8. Ketika sensor mendeteksi PH dari air besar dari 8 dengan potensiometer besar dari 67% pada rangkaian maka menghasilkan output yang di umpkan ke indtuktor, capsitor, dan titik percabangan. pada percabangan pertama output pada sensor akan di umpankan ke kaki not  dan menjadi salah satu input dari encoder. output dari encoder di hubungkan ke common anoda dimana jika menampilkan desimal 1 maka berarti air kolam memiliki ph diatas 8 dan ketika nol maka air kolam dalam keadaan normal.percabangan kedua di Tegangan output sensor ini menjadi input dari kaki negatif dari detector inverting dengan Vref yaitu 1.56. ketika v input lebih kecil dari Vref maka output dari op amp akan bernilai +Vsat dan sebaliknya.Sehingga output dari detector yaitu pada rangkaian yaitu +Vsat dan di umpankan ke R7 dan dihubungkan ke transisor.Di transistor terukur tegangan Vbe  sebesar 0.80V maka transistor akan on. Transistor akan on jika teganganya Vbe nya besar dari 0,60V. Ketika transistor on maka ada arus lewat vcc, relay, lewat kaki kolector, ke emiter trus ke Re trus ke ground. Karena ada harus yang melewati kumparan relay maka swicth dari relay akan bergesar dari ke kanan ke kiri atau akan on. Sehingga terjadi loop yang terhubung dengan baterai led dan motor sehingga ada supply dari batrai yang mengakibatkan Buzzer menyala yang memanandakan sistem berjalan. ketika buzzer menyala menjadi petanda bahwa air kolam memiliki ph diatas 8 dan harus diganti.

  
  

  
  

  6. Download File [kembali]

  
  

  File HTML [unduh]

  Rangkaian Simulasi Proteus [unduh]

  File Video Rangkain [unduh]

  Datasheet Op-Amp [unduh]

  Datasheet LED [unduh]

  Datasheet LDR [unduh]

  Datasheet Batterai [unduh]

  Datasheet Speaker [unduh]

  Datasheet Motor DC [unduh]

  Datasheet Relay [unduh]

  Datasheet Resistor [unduh]

  Datasheet Diode [unduh]

  Datasheet Buzzer [unduh]

  Datasheet Voltmeter [unduh]

  Datasheet Transistor NPN [unduh]

  Datasheet Optocoupler [unduh]

  Datasheet Load cell [unduh]

  Datasheet aol [unduh ]

  Datasheet kelembapan sensor [unduh ]

   Datasheet water sensor [ unduh ]

  
  

  Download datasheet transistor 2N1711 klik disini 

  
  

  Download datasheet transistor 2N2222 klik disini 

  
  

  Download datasheet op amp 741 klik disini 

  
  

  Download datasheet op amp 1458 klik disini

  
  

  Download datasheet op amp 3403 klik disini