Kuliah Sensor Teknik Elektro

Rangkaian Penyiram Bunga Otomatis

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

4.2 Gambar Rangkaian

4.3 Video

4.4 Link Download

1. Tujuan [Daftar]

a. Mendesain rangkaian Penyiram Bunga Otomatis
b. Menjelaskan prinsip kerja rangkaian Penyiram Bunga Otomatis
c. Melakukan simulasi rangkaian Penyiram Bunga Otomatis

2. Alat dan Bahan [Daftar]

A. Alat

2.1 DC Voltmeter

Voltmeter merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada di suatu rangkaian listrik.

2.2 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.

B. Bahan

2.1 Resistor

Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya.

2.2 Dioda

Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi 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.

2.3 Transistor (2N2222)

Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks.

Fitur:

1. Arus tinggi (maks. 800 mA)

2. Tegangan rendah (maks. 40 V).

2.4 Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).

2.5 Motor DC

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.

2.6 LED

LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mempu mengeluarkan cahaya. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi pada LED elektron menerjang sambungan P-N (Positif-Negatif). Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

2.7 Op Amp LM 741

IC LM741 merupakan operasional amplifier yang dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). Kemasan IC jenis DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu sudutnya untuk menandai arah pin atau kaki nomor 1 dari IC tersebut.

Fitur :

1. Perlindungan sirkuit pendek

2. Stabilitas suhu yang sangat baik

3. Kompensasi frekuensi internal

4. Rentang tegangan Input tinggi

5. Nihil ofset

3. Dasar Teori [Daftar]

3.1 Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen yang paling sering ditemukan dalam Rangkaian Elektronika. Hampir setiap peralatan Elektronika menggunakannya. Pada dasarnya Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω).

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n).
5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor.

3.2 Relay

Sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC).

3.3 Op-Amp

a. Inverting amplifier

b. Non-inverting Op-Amp

c. Komparator

3.4 Dioda

Cara Mengukur Dioda dengan menggunakan Multimeter Digital

(Fungsi Ohm / Ohmmeter)

1. Aturkan Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω)
2. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Katoda (tanda gelang)
3. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Anoda.
4. Baca hasil pengukuran di Display Multimeter
5. Display harus menunjukan nilai tertentu (Misalnya 0.64MOhm)
6. Balikan Probe Hitam ke Terminal Anoda dan Probe Merah ke Katoda
7. Baca hasil pengukuran di Display Multimeter
8. Nilai Resistansinya adalah Infinity (tak terhingga) atau Open Circuit.
**Jika terdapat Nilai tertentu, maka Dioda tersebut berkemungkinan sudah Rusak.

3.5 Transistor

a. NPN

Pada transistor NPN, semikonduktor tipe-P diapit oleh dua semikonduktor tipe-N. Transistor NPN juga dapat dibentuk dengan menghubungkan anoda dari dua dioda sebagai base dan katoda sebagai kolektor dan emitor. Arus mengalir dari kolektor ke emitor karena potensial kolektor lebih besar daripada base dan emitor

b. PNP

Pada transistor PNP, semikonduktor tipe-N diapit oleh dua semikonduktor tipe-P. Transistor PNP juga dapat dibentuk dengan menghubungkan katoda dari dua dioda sebagai base dan anoda sebagai kolektor dan emitor. Hubungan emitter-base foward bias sementara collector-base reverse bias. Jadi, arus mengalir dari emitor ke kolektor karena potensial emitor lebih besar daripada base dan kolektor.

Fungsi Transistor:

1. Transistor Sebagai Saklar Elektronik
Yaitu dengan mengatur bias dari sebuah transistor sampai transistor jenuh maka didapat hubungan singkat antar kaki konektor dan emitor, dengan memanfaatkan kejadian ini maka transistor bisa digunakan sebagai saklar.

2. Transistor Sebagai Penguat Arus
Yaitu digunakan sebagai penguat arus, dengan fungsi ini transistor dapat digunakan sebagai rangkaian power supply tentunya dengan tegangan yang disetting. Untuk dapat digunakan sebagai fungsi penguat arus transistor harus dibias tegangan yang constant pada basisnya, agar pada emitor keluar tegangan yang tetap. Umumnya untuk dapat tegangan basis agar tetap digunakan diode zener.

3.6 LED

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).

3.7 Sensor Touch

Sensor sentu 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.

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.

3.8 Sensor PIR

Sensor PIR dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah yang lain misal dinding, maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.

Fitur:

1. Voltage: 5V – 20V
2. Power Consumption: 65mA
3. TTL output: 3.3V, 0V
4. Delay time: Adjustable (.3->5min)
5. Lock time: 0.2 sec
6. Trigger methods: L – disable repeat trigger, H enable repeat trigger
7. Sensing range: less than 120 degree, within 7 meters
8. Temperature: – 15 ~ +70
9. Dimension: 32*24 mm, distance between screw
10. 28mm, M2, Lens dimension in diameter: 23mm

3.9 Sensor LDR

Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap.

Fitur:

1. Respon spektral yang luas

2. Biaya rendah

3. Kisaran suhu lingkungan yang luas.

3.10 Sensor Soil Monisture

Siang hari ini saya akan menjelaskan mengenai bagaimana cara mengakses sensor soil moisture, seperti namanya yaitu soil moisture, sensor ini digunakan untuk mengukur kadar air didalam tanah, atau juga bisa untuk menedeteksi cuaca yang terjadi hari kemarin dan hari ini melalui media tanah, prinsip kerja sensor ini sangat simple yaitu ada dua buah lempengan yang mana jika kedua buah lempengan terkena media penghantar maka elektron akan berpindah dari kutub + ke kutub - sehingga terjadilah arus yang akan menimbulkan tegangan. pergerakan elektron dimanfaatkan untuk mendeteksi apakah ada air di tanah ataukah tidak, jika tanah basah berarti tanah tersebut mengandung media penghantar, namun jika tanah kering maka tidak mengandung media penghantar elektron. sehingga pada adc mikrokontroller akan terlihat perbedaannya.

Fitur:

1. High accuracy sensor
2. Fast response
3. User calibration through madge tech software
4. weatherproof enclosure
5. Miniature size
6. Power supply: 3.3v or 5v
7. Output voltage signal: 0~4.2v
8. Current: 35mA

4. Percobaan [Daftar]

4.1 Prosedur Percobaan
1. Sediakan alat dan bahan sesuai dengan rangkaian
2. Rangkai rangkaian sesuai dengan gambar
3. Hubungkan catu daya pada rangkaian
4. Hubungkan voltmeter untuk pengukuran pada rangkaian
5. Mulai simulasi rangkaian

4.2 Rangakian Simulasi [Daftar]

a. Rangkaian

b. Rangkaian Penyiram Tanaman Pagi Hari

c. Rangkaian Penyiram Tanaman Malam Hari

d. Rangkaian Pengarah Pompa Air Ke Kiri

e. Rangkaian Pengarah Pompa Air Kanan

f. Rangkaian Pendetaksi Kelembaban Tanah Ketika Basah

g. Rangkaian Pendetaksi Kelembaban Tanah Ketika Kering

Prinsip Kerja Rangkaian

a. Rangkaian Penyiram Tanaman Pagi Hari

Pada rangkaian yang dibuat terdiri dari 4 sensor. Sensor LDR, PIR, Touch Sensor, dan monisture Rangkaian dibuat agar memudahkan dalam menyiram tanaman ketika dari pagi hingga malam. Ketika ingin menyiram tanaman di pagi atau sore hari dengan rangkaian utama dengan cara mengaktifkan sensor touch. Maka akan ada arus vout dari sensor touch selanjutnya arus akan menuju rangkaian op-amp non-inverting selanjutnya arus akan menuju kaki base dari transistor maka nilai tegangan yang terukur dari op-amp yang telah dikecilkan nilai arusnya dengan resistor yaitu nilai nya yang sudah sesuai dengan syarat tegangan Vbe yaitu 0,6 - 0,7 Volt maka transistor aktif sehingga akan ada arus yang dari kolektor menuju ke emitter.

Selanjutnya arus yang melalui power suply menuju ke kaki kolektor dari transistor selanjutnya akan menuju ke emittet lalu meunju ke ground yang menandakan relay aktif selanjutnya switch relay akan berpindah ke kanan selanjutnya akan ada arus yang mengalir dari power supply lalu arus akan menuju ke led dan motor pompa air lalu arus menuju ke ground menandakan led dan motor pompa air aktif.

b. Rangkaian Penyiram Tanaman Malam Hari

Ketika di malam hari bisa menggunakan alat penyiram tanaman yang dengan menggunakan sensor LDR. Ketika tidak ada nya cahaya maka resistansi sensor LDR akan semakin besar, maka akan ada arus yang menuju ke R9 selanjutnya arus akan menuju kaki base dari transistor Q3 tegangan yang terukur yaitu 0.85 sudah sesuai dengan syarat dari tegangan Vbe yaitu 0,6 - 0,7 sehingga transistor aktif maka akan ada arus yang menuju dari kolektor ke emitter lalu ke ground. Selanjutnya akan ada arus yang mengalir dari power supply menuju ke kaki kolektor dari transistor Q3 lalu arus akan menuju ke emitter lalu menuju ke ground. Relay aktif selanjutnya switch relay akan berpindah ke kanan selanjutnya akan ada arus yang mengalir dari power supply lalu arus akan menuju ke led dan motor pompa air lalu arus menuju ke ground menandakan led dan motor pompa air aktif.

c. Rangkaian Pengarah Pompa Air Ke Kiri

Agar menyiram tanaman secara merata maka bisa menggunakan rangkaian

Kita juga dapat menggunakan srangkaian penyiram bunga yang menggunakan sensor touch ketika sensor aktif maka arus akan menuju op-amp non-inverting sebagai penguat siyal arus laluaryus akan menuju relay, relay aktif maka switch relay akan bergeser ke kanan lalu akan mengaktifkan motor dc sebagai pompa air dan led sebagai indikator bahwa air sedang digunakan.

Selanjutnya jika sudah malam hari maka kita juga dapay menyiramnya dengan menggunakan sensor LDR sehingga ketika tidak ada cahaya maka rangkaian akan bekerja dan arus akan menuju basis transistor dan m sampai menuju relay. Ketika relay aktif maka switch akan bergeser ke kiri dan akan mengaktifkan motor dc.

4.3 Video Simulasi [Daftar]