Kontrol Penyiram Tanaman

  


[menuju akhir]



Pertanian modern menghadapi tantangan besar dalam mengelola irigasi yang tepat. Penyiraman yang kurang atau berlebihan dapat merusak tanaman dan mengurangi hasil panen. Untuk mengatasi masalah ini, kami mengembangkan aplikasi kontrol penyiram tanaman menggunakan Proteus, sebuah perangkat lunak yang populer untuk merancang dan memodelkan sistem elektronik.Aplikasi ini memiliki beberapa fitur utama. Pertama, sensor kelembaban tanah yang mendeteksi tingkat kelembaban tanah secara real-time. Data ini diproses oleh mikrokontroler yang mengaktifkan atau menonaktifkan penyiram sesuai kebutuhan tanaman, mencegah pemborosan air dan kerusakan tanaman.

Kedua, aplikasi ini terintegrasi dengan data cuaca dari internet. Dengan informasi cuaca, aplikasi dapat menyesuaikan jadwal penyiraman secara otomatis. Misalnya, penyiraman akan ditunda saat diprediksi hujan dan ditingkatkan pada hari-hari panas.Ketiga, aplikasi ini dapat diakses dan dikendalikan melalui perangkat mobile, memungkinkan petani memantau dan mengendalikan penyiraman dari jarak jauh. Hal ini memberikan kenyamanan dan respons cepat terhadap perubahan kondisi.

Dengan menggunakan Proteus, kami dapat menguji berbagai skenario dan memperbaiki masalah dalam desain sistem secara efisien sebelum diterapkan di lapangan. Aplikasi ini diharapkan dapat membantu petani meningkatkan efisiensi penggunaan air, mengurangi biaya operasional, dan meningkatkan hasil panen, serta mendukung praktik pertanian yang lebih berkelanjutan dan produktif.

2. Tujuan [kembali]
  • Mengetahui dan memahami penggunaan Aplikasi Dioda, Transistor Bipolar, Transistor Unipolar, dan Op-Amp dalam suatu rangkaian.
  • Dapat membuat simulasi tugas besar dengan judul "Kontrol Penyiram Tanaman"
  • Mampu menjelaskan prinsip kerja dari Kontrol Penyiram Tanaman Otomatis

3. Komponen [kembali]

  1. Baterai

    Baterai adalah 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 resistani atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu ranngkaian elektronika. Rumus hukum ohm (V=IR).
    Untuk mengetahui nilai resistansi dari suatu resistor, dapat dilihat dari tabel berikut:


    Cara lain 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 dalah memberi perlindungan pada penggunaan 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

    Power Supply ini 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. Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara. 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
    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 dari kapasitor

    spesifikasi

  7. Voltmeter DC

    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. Amperemeter DC

    DC Amperemeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar arus pada suatu komponen. Cara pemakaiannya dengan memposisikan kaki2 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 max
    - Continuous Collector current (IC) is 100mA
    - Emitter Base Voltage (VBE) is > 0,6V
    - Base Curent (IB) is 5mA max

    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.

    11. 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 dari motor DC

    grafik respon motor DC

    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 logic state

  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.

    Spesifikasi Lampu LED
    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.

  14. Sensor Touch

    Spesifikasi:


    Pinout dari Sensor Touch:

  15. Sensor Soil Moisture


    Spesifikasi dari Sensor Soil Moisture : 
    - Tegangan Operasi: 3.3V-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

  16. 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:

  17. Rain Sensor

    Rain Sensor berfungsi untuk mendetksi kebocoran dari tank air.

    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:

  18. Sensor GP2D120

    Sensor infrared ranger Sharp GP2D120 memiliki kemampuan membaca jarak 4-30 cm. Namun, hasil konversi A/D tidak linier. Artinya, tegangan output sensor tidak berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

4. Dasar Teori [kembali]

  • Sensor Soil Moisture

    Soil Moisture Sensor merupakan module untuk mendeteksi kelembaban tanah, yang dapat diakses menggunakan microcontroller seperti arduino. Sensor kelembaban tanah ini dapat dimanfaatkan pada sistem pertanian, perkebunan, maupun sistem hidroponik menggunakan hidroton.

    Soil Moisture Sensor dapat digunakan untuk sistem penyiraman otomatis atau untuk memantau kelembaban tanah tanaman secara offline maupun online. Sensor yang dijual pasaran mempunyai 2 module dalam paket penjualannya, yaitu sensor untuk deteksi kelembaban, dan module elektroniknya sebagai amplifier sinyal.



Logo Sensor Soil Moisture di Proteus:



  • Rain Sensor 
    Rain Sensor adalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan dalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari – hari.

    Prinsip kerja dari modul sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.

    Pada sensor hujan ini terdapat ic komparator yang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (on atau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan pula. Sehingga dapat dikoneksikan ke pin khusus Arduino yaitu Analog Digital Converter. Dengan singkat kata, sensor ini dapat digunakan untuk memantau kondisi ada tidaknya hujan di lingkungan luar yang dimana output dari sensor ini dapat berupa sinyal analog maupun sinyal digital.




Grafik sensor rain:

  • Water Sensor
    Fungsi utama dari water sensor adalah untuk menyimpan air untuk kebutuhan sehari-hari, terutama jika ada masalah kekurangan pasokan air, seperti listrik padam. Secara umum, toren air secara otomatis dikendalikan oleh mekanisme pengatur yang mengisi air ketika air di dalam toren hampir penuh.




  • Vibration Sensor
Vibration dalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah ke dalam sinyal listrik.


Grafik Sensor Vibration:



Sensor getaran dibagi mnjadi dua macam, yaitu:

A. Kontak

    Sensor ini disebut juga cassing measurrement. Sensor yang digunakan adalah sensor seismic transduser,  yaitu sensor yng digunkan untuk mengukur kecepatan dn percepatan. Untuk mengukur kecepatan menggunakan velocity probe dan velomitor probe, sedangkan untuk mengukur percepatan menggunakan sensor acceleration probe.

a. Velocity probe

1) Pengertian

    Ujung sensor ini akan bersentuhan langsung dengan benda yang akan diukur fibrasinya, sensor ini berfungsi untuk mengukur getaran dari suatu lata atau mesin menggunakan kecepatan sebagai parameternya.

Adapun konstruksinya adalah sebagai berikut:

  1. Massa
  2. Kumparan
  3. Pegas
  4. Magnet permanen
  5. Damper Connector
  6. Cassing Velocity Probe
2) Prinsip Kerja

    Prinsip kerja volocitry probe sesuai dengan hukum fisika yaitu apabila suatu konsuktor/kumpran yang dikelilingi oleh medan magnet kemudian konduktor bergerak terhadap medan magnet atau medan magnet bergerak terhadap konduktor maka akan menimbulkan suatu tegangan induksi pada konduktor. Apabila tranducer ini ditempatkan pada bagian mesin yang bergetar, maka tranducer inipun akan ikut bergetar, sehingga kumparan yang ada di dalamnya akan bergerak relatif terhadap medan magnet sehingga akan menghasilkan tegangan listrik pada ujung kawat kumparannya. Dengan mengolah sinyal listrik dan transdusernya, maka getaran dapat diukur.

b. Acceleration Probe

1) Pengertian

    Termasuk sensor kontak yang berfungsi untuk mengukur getaran dengan mengukur kecepatan dari mesin tersebut.

2) Prinsip Kerja

    Pada acceleration probe terdapat case insulator yang berkontak langsung dengan mesin yang hendak diperiksa. Case insulator ini berfungsi sebagai transmitter atau yang mentransmisikan getaran dari mesin menuju piezoelectric sehingga piezoelectris mengalami tekanan yang sebanding dengan getaran yang diterima dari mesin. Getaran mekanis yang menimbulkan gaya akan mengenai bahan piezoelectric tersebut sehingga bahan piezoelectric tersebut menghasilkan muatan listrik. Tetapi arus listrik yang dihasilkan oleh piezoelectric ini sangat kecil, sehingga diperlukan alat lain agar menghasilkan muatan listrik yang standard. Karena muatan listrik yang ditimbulkan oleh piezoelectric sangat kecil maka didalamnya dipasang rangkaian elektronik/amplifier yang dapat membangkitkan muatan agar muata  listrik yang dihasilkan oleh bahan piezoelectric menjadi lebih besar. Besar muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan piezoelectric sebesar picocoulombs per g. Sedangkan besarnya sinyal yang dihasilkan setelah didalamnya dipasang penguat yang mempunyai sensitivitas 50 mv per g.

3) Kelebihan
  • Ukuran sangat kecil dan ringan, sehingga cocok untuk dibawa kemana-mana dan bisa dibawa ke tempat kerja yang sempit
  • Sangat sensitive terhadap frekuensi tinggi, karena accelerator probe memiliki range frekuensi yang tinggi sebesar lebih dari 20 KHz
  • Dapat digunakan pada temperatur tinggi, yaitu sampai temperature kurang lebih 500 derajat C
  • Harganya lebih murah dibanding velocity dan displacement probe
B. Non-Kontak

    Sensor non-kontak biasanya disebut Shaft Relative Measurement. Sensor yang digunakan adalah proximity probe (Eddy current probe). Untuk proxymity probe, yang diukur adalah perpindahannya. Untuk sensor non-kontak, probe dan mesin atau media tidak bersentuhan langsung. Untuk menggunakan sensor proximity probe ada beberapa syarat yang harus terpenuhi agar dapat menghasilkan pengukuran yang presisi, diantaranya adalah
  • Roundness (kelingkaran) dari mesin yang akan diukur harus bagus untuk menghasilan bacaan yang bagus pula
  • Run out
Spesifikasi sensor getar:

Simbol sensor getar di Proteus:

  • 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.

Simbol Touch Sensor:

Grafik sensor touch:


  • Sensor GP2D120

    Sensor infrared ranger Sharp GP2D120 memiliki kemampuan membaca jarak 4-30 cm. Namun, hasil konversi A/D tidak linier. Artinya, tegangan output sensor tidak berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

Berdasarkan datasheet GP2D12 perbandingn tegangan keluaran sensor dengan jarak adalah sebagai berikut: 

    Tetapi menurut application note sensor GP2D12 mempunyai hubungan yang cukup linear antara tegangan keluaran sensor (Vout) dengan 1/(distance+K), K bernilai 0,42 untuk tipe GP2D12. Berukut adalah grafik hubungannya: 

  • NPN
    Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.

Rumus dari Transitor adalah :
hFE = iC / iB
dimana, iC = perubahan arus kolektor
              iB = perubahan arus basis 
              hFE = arus yang dicapai

Simbol NP N di Proteus:

  • Relay
    Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

Kapasitas Pengalihan Maksimum:
Simbol Relay di Proteus:

  • Baterai
    Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti handphone, laptop, dan maianan remote control menggunakan baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya baterai, sehingga tidak perlu menyambungkan kabel listrik ke terimanal untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Setiap baterai terdiri dari terminal positif (Katoda) dan terminal negatif (Anoda) serta elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output arus listrik dari baterai adalah arus searah atau disebut juga dengan arus DC (Direct Current). Pada umumnya, baterai terdiri dari 2 jenis utama yakni baterai primer yang hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan baterai sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery).

Simbol baterai di Proteus:

  • Resistor
    Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya. Semua nilai yang berkaitan dengan resistor tersebut penting untuk diketahui dalam perancangan suatu rangkaian elektronika oleh karena itu pabrikan resistor selalu mencantumkan dalam kemasan resistor tersebut

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 

Simbol resistor:

  • LED
    LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronik yang tidak asing lagi di kehidupan manusia saat ini. LED saat ini sudah banyak dipakai, seperti untuk penggunaan lampu permainan anak-anak, untuk rambu-rambu lalu lintas, lampu indikator peralatan elektronik hingga ke industri, untuk lampu emergency, untuk televisi, komputer, pengeras suara (speaker), hard disk eksternal, proyektor, LCD, dan berbagai perangkat elektronik lainnya sebagai indikator bahwa sistem sedang berada dalam proses kerja, dan biasanya berwarna merah atau kuning. LED ini banyak digunakan karena komsumsi daya yang dibutuhkan tidak terlalu besar dan beragam warna yang ada dapat memperjelas bentuk atau huruf yang akan ditampilkan. dan banyak lagi

    Pada dasarnya LED itu merupakan komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memencarkan cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

 Rumus mencari resistor pada LED:

R = (VS – VL) / I

Dimana :
            R   = Nilai Resistor yang diperlukan (dalam Ohm (Ω))
            VS = Tegangan Input (dalam Volt (V))
            VL = Tegangan LED (dalam Volt (V))
            I    = Arus Maju LED (dalam Ampere (A))

Simbol LED di Proteus:

  • Ground
    Ground adalah suatu sistem instalasi listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah sehingga istilah sehari hari yang sering digunakan yaitu pentanahan atau arde.

Simbol ground di proteus :

  • Motor DC
    Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/directunidirectional.

    Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan persamaan berikut.

Simbol motor DC di Proteus:

Logic Toggle

        berfungsi sebagai untuk memutuskan alur energi yg menyambung ke IC, atau untuk menghubungkannya. Jadi logic toggle pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus alur.

5. Percobaan [kembali]

  • Prosedur percobaan
  1. Buka aplikasi proteus
  2. Siapkan alat dan bahan pada library proteus rangkaian ini
  3. Rangkai setiap komponen
  4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
  5. Jalankan simulasi rangkaian
  • Rangkaian keseluruhan


  • Rangkaian dengan Soil Moisture Sensor


  • Rangkaian dengan Rain sensor


  • Rangkaian dengan Water Sensor


  • Rangkaian dengan Touch Sensor


  • Rangkaian dengan Vibration Sensor


  • Rangkaian dengan GP2D120 (sensor jarak)



Prinsip kerja :
  • Sensor Soil 
        Sensor  soil berfungsi untuk mendeteksi kelembaban keadaan tanah. Letaknya menancap pada tanah. Ketika potensiometer nya <= 70% yakni tanah dalam keadaan basah maka tidak akan ada arus yang mengalir hal ini menandakan lembab  sehingga tanaman tidak perlu disiram. Ketika soil sensor sensor aktif ( tanah kering  ) ditandai dengan potensiometer >70%maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar +3,53V lalu di umpankan ke kaki non inverting OPAMP dan dibandingkan dengan kaki inverting karena tegangan pada kaki non inverting lebih besar maka output OPAMP plus saturasi(+) ,V referensi didapat dari Vref = Persentase potensiomneter X tegangan pada potensiometer . Rangkaian ini adalah detector non inverting dengan Vout = Aol (V1-V2). AOL untuk Op-amp 1458 sama seperti op amp lainnya, dimana terjadi penguatan yang tak terhingga kira kira 100.000 kali. Maka berlakulah rumus Vsaturasi = Vs-2.  lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,85 V dengan begitu maka transistor jadi ON ,dengan ON nya transistor maka ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground ,dengan adanya arus yang mengaliri relay sehingga relay menjadi ON ,sehingga switch relay bergeser dari kanan ke kiri lalu ke batrai 12V dan motor bergerak sehingga pompa hidup dan tanah disiram. 
 
  • Sensor Rain
        Sensor rain berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak. Letaknya berada di atas atap teras.  Ketika air hujan jatuh ke atas atap maka sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor hujan. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R1 sebesar 10kohm menuju ke basis transistor. Terbaca tegangan pada basis transistor (VBE) sebesar +0,83V artinya transistor telah memenuhi syarat aktiv > 0,7V.  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 100. Arus tadi akan mengalir melewati R7 dan sumber tegangan +9V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , melewati R6 dan ke ground. Dikarenakan transistor dan relay aktiv maka switch akan berpindah dari kanan ke kiri. Arus akan mengalir menuju batrai 12V dimana terdapat 2 percabangan. Cabang 1 mengalir menuju R2 yang fungsinya untuk menghidupkan LED biru. Cabang 2 mengalir ke motor sehingga motor berputar yang mengakibatkan pintu teras tertutup sehingga hujan tidak membanjiri teras tanaman.

  • Sensor Touch
        Sensor Touch  berfungsi untuk mendeteksi terjadinya ada atau tidaknya sentuhan. Letaknya berada di dalam ruangan. Ketika ada seseorang yang menyentuh maka teras tanaman tadi akan terbuka, sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor hujan. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R3  sebesar 1kohm menuju ke basis transistor. Terbaca tegangan pada basis transistor (VBE) sebesar +0,83V artinya transistor telah memenuhi syarat aktiv > 0,7V.  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 100. Arus tadi akan mengalir melewati R14 dan sumber tegangan +15V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , dan ke ground. Dikarenakan transistor daktiv maka relay akan berpindah dari bawah ke atas yang menghubungan rangkaian antara sensor rain dan touch. 

  • Water sensor
        Water sensor berfungsi untuk mendeteksi tangki air dalam keadaan kosong atau penuh. Letaknya pada tangki air. Ketika potensiometer nya <= 80% yakni air tinggi/penuh maka tidak akan ada arus yang mengalir hal ini menandakan tangki dalam keadaan penuh sehingga tidak perlu diisi. Ketika water level sensor aktif ( air rendah ) ditandai dengan potensiometer >80%maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 4,02 lalu di umpankan ke kaki non inverting OPAMP dan dibandingkan dengan kaki inverting karena tegangan pada kaki non inverting lebih besar maka output OPAMP plus saturasi(+) ,V referensi didapat dari Vref = Persentase potensiomneter X tegangan pada potensiometer . Rangkaian ini adalah detector non inverting dengan Vout = Aol (V1-V2). AOL untuk Op-amp 3403 sama seperti op amp lainnya, dimana terjadi penguatan yang tak terhingga kira kira 100.000 kali. Maka berlakulah rumus Vsaturasi = Vs-2.  lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,85 V dengan begitu maka transistor jadi ON ,dengan ON nya transistor maka ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground ,dengan adanya arus yang mengaliri relay sehingga relay menjadi ON ,sehingga switch relay bergeser dari kanan ke kiri lalu ke batrai 12V dan motor bergerak sehingga pompa air hidup dan air terisi.

  • Vibration Sensor 
        Sensor Vibration berfungsi untuk mendeteksi ada atau tidaknya getaran (Gempa). Letaknya berada di tangki air.  Ketika terdeteksi terjadinya getaran berupa gempa maka sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor vibriation. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R25 sebesar 10kohm menuju ke basis transistor. .  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 10kohm. Arus tadi akan mengalir melewati R27 dan sumber tegangan +15V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , melewati R26 dan ke ground. Dikarenakan transistor dan relay aktiv maka switch akan berpindah dari kanan ke kiri. Arus akan mengalir menuju batrai 9V lalu menggerakkan motor dan pipa akan tertutup secara otomatis sehingga menghindari terjadinya kebocoran pada tangki. 

  • Sensor GP2D120
        Letaknya berada di tepi taman yang berfungsi untuk mendeteksi ketika hewan mendekat. Ketika jarak <7m maka arus dari sumber tegangan sebesar +8V akan masuk ke sensor GP2D120. Sehingga arus mengalir menuju ke kaki non inverting op-amp. Tegangan yang terbaca pada kaki non inverting op-amp sebesar +2,08V. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian detector non inverting dimana terdapat tegangan referensi(Vref) dan tegangan input(Vin) untuk menentukan Voutputnya. Rumus mencari Vref = Persentase potensiometer dikali sumber tegangan potensiometer sebesar +5V. Jika persentase pada  potensiometernya 40% makan Vref = 2V. Terdapat 2 kondisi., yang mana di saat Vin > Vref maka dari detector yang keluar adalah Vs += 15V. Sedangkan saat Vref>vin maka dari detector yang keluar adalah Vs = -15V.  Rumus Vout = AOL (V1-V2). Diketahui Aol untuk Op amp 741 sebesdar 200.000. Vout yang didapat terlalu besar sehingga berlaku Vout = Vs-2. Vs nya +15V-2 = +13V. Hampir mendekati +14V pada rangkaian. Lalu arus mengalir melewati R12 sebesar 10kohm menuju ke kaki basis transistor. Dapat dilihat VBE atau tegangan pada kaki basis transistor sebesar 0,9 V, ini sudah memenuhi syarat sebuah transistor aktiv yaknik harus > 0,7 V. Pada transistor ini memakai fixed bias karena ada resistor sebesar 220k yang terhubung dengan sumber tegangan sebesar +12V. Karena transistor telah aktiv maka arus dari sumber tegangan sebesar +12V akan mengalir menuju relay lalu ke kolektor, emitor dan ground. Karena transistor aktiv makan relay juga aktiv dan switch akan berpindah dari kanan ke kiri. lalu arus mengalir menuju batrai sebesar 12V yang akan menggerakkan motor. Dengan geraknya motor tadi maka telah terdeteksi hewan yang mendekat taman sehingga pagar akan tertutup untuk melindungi tanaman dari hewan. 

video penjelasan tb

6. Download File [kembali]

    ·    File HTML disini

        ·    Rangkaian Tugas Besar disini

        ·    Video simulasi Tugas Besar disini 

        ·    Datasheet resistor disini 

        ·    Datasheet voltmeter disini 

        ·    Datasheet op amp LM 741 disini

        ·    Datasheet kapasitor disini

        ·    Datasheet osiloskop disini

        ·    Datasheet Transistor NPN BC547 disini 

        ·    Datasheet Motor DC disini 

        ·    Datasheet Buzzer disini

        ·    Datasheet LED disini 

        ·    Datasheet Relay disini 

        ·    Datasheet Inductor disini

        ·    Datasheet Baterai 12V disini 

        ·    Datasheet Potensiometer disini 

        ·    Datasheet Motor DC disini 

        ·    Datasheet Op-Amp 1458 disini

        ·    Datasheet Op-Amp 3403 disini 

        ·    Datasheet Sensor Soil Moisture disini 

        ·    Datasheet Sensor Touch disini 

        ·    Datasheet Sensor Water disini 

        ·    Datasheet Sensor Rain disini 

        ·    Datasheet Sensor Vibration disini 

        ·    Datasheet Sensor Jarak(gp2d120) disini 

        ·    Datasheet Magnetic Reed Switch Sensor disini 

        ·    Library Soil Moisture Sensor disini 

        ·    Library Touch Sensor disini 

        ·    Library Rain Sensor disini 

        ·    Library Water Sensor disini 

        ·    Library Vibration Sensor disini

        ·    Library Magnetic Reed Switch Sensor disini 


[menuju awal]

Komentar

Posting Komentar

Postingan Populer