1. Tujuan [kembali]
- Untuk menyelesaikan tugas besar elektronika yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison, M.T.
- Mengetahui komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian kontrol kelembaban tanah di taman menggunakan Sensor Soil Moisture, Sensor Pir, dan Sensor Sound.
- Mengetahui bentuk rangkaian kontrol kelembaban tanah menggunakan Sensor Soil Moisture, Sensor Pir, dan Sensor Sound serta mensimulasikan pada software proteus
2. Alat dan Bahan
[kembali]
Alat
Instrument
1. DC Voltmeter
DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.
Generator
1. Battery
.png)
Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik.Padapercobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya atau.
Spesifikasi dan Pinout Baterai
- Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
- Output voltage: dc 1~35v
- Max. Input current: dc 14a
- Charging current: 0.1~10a
- Discharging current: 0.1~1.0a
- Balance current: 1.5a/cell max
- Max. Discharging power: 15w
- Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
- Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
- Ukuran: 126x115x49mm
- Berat: 460gr
2. Power Supply
Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.
Bahan
1. Resistor
Features
- Carbon Film Resistor
- 4-band Resistor
- Resistor value varies based on selected parameter
- Power rating varies based on selected parameter
Spesification
2. Dioda
Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.
Spesifikasi
3. Transistor BC547
FEATURES
- Low current (max.50 mA)
- High voltage (max.300V)
- Telephony and profes.
4. Op Amp LM741
Komponen Input
1. Switch/Button
Switch adalah suatu komponen jaringan komputer yang berfungsi untuk menghubungkan beberapa perangkat untuk meneruskan data ke perangkat yang dituju.
Spesifikasi
2. Sensor Soil Moisture
3. Sensor Sound
Spesifikasi
4. Sensor PIR
Konfigurasi Pin
- Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *
- Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
- Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
- Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
- DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
- Output Digital : Output digital sensor
- Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
- BISS0001 : IC Sensor PIR
- Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.
Spesifikasi Sensor PIR
- Input Voltage: DC 4.5-20V
- Static current: 50uA
- Output signal: 0,3V (Output high when motion detected)
- Sentry Angle: 110 degree
- Sentry Distance: max 6/7 m
- Shunt for setting overide trigger: H - Yes, L - No
5. Logicstate
Pinout
Komponen Output
1. LED
Pinout
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.
2. Relay
Spesifikasi
Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.
- Konfigurasi pin Relay dihubungkan ke 5V
- GND dihubungkan ke GND
- IN1/Data dihubungkan ke pin 2
Pinout
3. Motor
Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC
Spesifikasi
Pinout
Grafik Respons:
5. Buzzer
Buzzer Features and Specifications
- Rated Voltage: 6V DC
- Operating Voltage: 4-8V DC
- Rated current: <30mA
- Sound Type: Continuous Beep
- Resonant Frequency: ~2300 Hz
- Small and neat sealed package
- Breadboard and Perf board friendly
1. ResistorSimbol :Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.Cara menghitung nilai resistor:Tabel warnaContoh :Gelang ke 1 : Coklat = 1Gelang ke 2 : Hitam = 0Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.2. DiodaSpesifikasi
Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.
Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.
Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.
Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:
1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.
Untuk menentukan arus zenner berlaku persamaan:
Keterangan:
Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.
3. 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.
4. Op Amp - LM741Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.Karakteristik penguat ideal adalah:
- Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga, serta pada rentang frekuensi yang luas.
- Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.
- Impedansi output sangat kecil (Zo <<).
Konfigurasi PIN LM741:Spesifikasi:Respons karakteristik kurva I-O:
5. Sensor Soil Moisture
Soil Moisture Sensor merupakan module untuk mendeteksi kelembapan tanah, yang dapat diakses menggunakan microcontoller seperti arduino. Sensor kelembapan tanah ini dapat dimanfaatkan pada sistem pertanian, perkebunan, maupun sistem hidroponik menggunakan hidroton.Soil Moisture dapat digunakan untuk sistem penyiraman otomatis atau untuk memantau kelembapan tanah tanaman secara offline maupun online. Sensor yang dijual pasaran mempunyai 2 module dalam paket pejualannya, yaitu sensor untuk deteksi kelembapan dan module ektroniknya sebagai amplifier sinyal.
6. Sensor Sound
Modul sensor suara memberikan cara mudah untuk mendeteksi suara dan umumnya digunakan untuk mendeteksi intensitas suara. Modul ini dapat digunakan untuk keamanan, sakelar, dan pemantauan aplikasi. Akurasinya dapat dengan mudah disesuaikan untuk kenyamanan penggunaan. Ini menggunakan mikrofon yang memasok input ke amplifier, detektor puncak dan penyangga.
Spesifikasi
7. Sensor PIR
Konfigurasi Pin
- Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *
- Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
- Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
- Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
- DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
- Output Digital : Output digital sensor
- Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
- BISS0001 : IC Sensor PIR
- Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.
Spesifikasi Sensor PIR
- Input Voltage: DC 4.5-20V
- Static current: 50uA
- Output signal: 0,3V (Output high when motion detected)
- Sentry Angle: 110 degree
- Sentry Distance: max 6/7 m
- Shunt for setting overide trigger: H - Yes, L - No
Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :
- Fresnel Lens -->Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama.
- IR Filter -->IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
- Pyroelectric Sensor -->Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.
- Amplifier -->Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
- Komparator-->Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.
Sensor PIR memiliki jangkauan jarak yang bervariasi, tergantung karakteristik sensor. Proses penginderaan sensor PIR dapat digambarkan sebagai berikut:
4. Percobaan [kembali]
1. Prosedur Percobaan
- Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam membuat rangkaian tersebut.
- Susunlah alat dan bahan tersebut seperti gambar di bawah ini
- Resistor yang digunakan ada bernilai hambatan 10k, 200 dan 100.
- Baterai yang digunakan diberi tegangan yaitu 12V
- Power yang digunakan diberi tegangan yaitu 9V
- Buzzer yang digunakan diberi tegangan 12V
- Relay yang digunakan diberi tegangan 5V.
- Setelah semua komponen terangkai, maka cobalah untuk menjalankannya.
- Jalankan sensor Soil Moisture, Pir, dan Sound dengan menekan logicstate yaitu mengubah dari angka nol menjadi satu dan mendekatkan light pada sensor Ldr
- Jika rangkaian benar, maka sensor Soil Moisture, Pir, dan Sound akan bekerja sehingga led menyala, buzzer berbunyi dan motor pun bergerak.
- Jika logicstatenya tidak dijalankan atau berlogika 0 maka motor tidak akan bergerak, led tidak menyala, dan buzzer tidak berbunyi.
2. Rangkaian Simulasi
Prinsip Kerja
1. Pada saat kondisi tanah kering maka akan dideteksi oleh sensor soil moisture, dengan mengalirkan arus dari dua probe melalui tanah. Tanah kering akan menghasilkan tegangan yang lebih besar dibadingkan dengan saat kondisi tanah basah Dengan aktifnya sensor soil moisture akan diumpankan ke induktor lalu diparalelkan ke capasitor dan resistor kemudian menuju rangkaian Detektor Noninverting dari Op amp LM741 yang mana teganganya diperkuat. tegangan tersebut diumpankan ke resistor R2 kemudian menuju basis transistor BC547, transistor ini berfungsi sebagai transistor fixed bias. karena tegangan di kaki VBE telah cukup maka transistor akan aktif menyebabkan arus mengalir dari VCC melewati relay ke collector ke emitor berakhir di ground dan ada juga arus dari VCC mengalir ke resistor RB lalu kembali lagi ke kaki base transistor BC547. Dengan aktifnya relay, switch relay bergeser dari kanan ke kiri sehingga loop tertutup maka ada arus yang mengalir yang membuat buzzer yang berperan sebagai bunyi tanda kekurangan air menyala dan LED yang berperan sebagai indikator kekurangan air menyala.
2. Suara dari buzzer akan diterima oleh sound sensor dan akan berlogika satu lalu mengeluarkan tegangan vout dari terminal out. Tegangan tersebut menuju ke rangkaian Buffer Amplifier LM741, yang mana tegangan input sama dengan tegangan output. Tegangan yang telah dikeluarkan akan diumpankan ke resistor lalu menuju ke kaki base dari transistor BC547 yang berperan sebagai Transistor Self Bias. Karena tegangan VBE telah cukup maka transistor akan aktif menyebabkan arus mengalir dari VCC melewati relay ke collector ke emitor dan berakhir di ground. Dengan aktifnya relay, switch relay bergeser dari kanan ke kiri sehingga loop tertutup maka ada arus yang mengalir yang membuat motor yang berperan sebagai Springkler Rotary aktif dan juga mengaktifkan LED yang berperan sebagai indikator air akan disemprot menyala.
3. Sensor Pir, sensor ini di supply oleh power pada terminal vcc, lalu pada terminal gnd di groundkan, jika dideteksi manusia logicstate akan berlogika 1, dan arus akan mengalir dan keluar berupa tegangan di kaki vout, lalu tegangan output diteruskan kekaki noninverting dari rangkaian noninverting amplifier op amp lm741 lalu pada kaki invertingnya terdapat resistor RI bernilai 5kohm, lalu ada juga resistor RF 10kohm yg dihubungkan langsung ke vout dari rangkaian op amp. Tegangan vout yang dihasilkan disimpankan kembali ke resistor R22 10kohm lalu menuju ke basis transistor BC547, yang mana transistor yang digunakan yaitu transistor emitted stabilized. Karena tegagan VBE besar dari 0,7 volt makan transistor akan aktif, dengan aktifnya transistor akan mengalirkan arus dari vcc menuju relay, lalu ke kolektor-emitor-R10 200ohm-ground dan ada juga arus yang mengalir ke resistor RB 25kohm lalu menuju ke basis transistor. Aktifnya transistor menyebabkan switch pada relay berpindah sehingga rangkaian menjadi loop tertutup yang mana menghidupkan motor yang berperan sebagai penghalang semprotan air guna membungkusi springkle rotary
3. Video [kembali]
Download File HTML [Link Download]Download File Rangkaian [Link Download]Download Video [Link Download]Download Gambar Rangkaian [Link Download]Download Library Soil Moisture Sensor [Link Download]Download Library Pir Sensor [Link Download]Download Library Sound Sensor [Link Download]Download Datasheet Transistor [Link Download]Download Datasheet DC Voltmeter [Link Download]Download Datasheet Battery [Link Download]Download Datasheet LED [Link Download]Download Datasheet Dioda [Link Download]Download Datasheet Buzzer [Link Download]Download Datasheet Sensor Pir [Link Download]Download Datasheet Soil Moisture Sensor [Link Download]Download Datasheet Sensor Sound [Link Download]Download Datasheet Relay [Link Download]Download Datasheet Resistor [Link Download]Download Datasheet Op amp LM741 [Link Download]
