SISTEM MONITORING TERNAK PUYUH RUMAHAN
1. Tujuan [Kembali]- Sebagai media untuk mendalami dan menerapkan konsep serta prinsip kerja dari Encoder/Decoder, Mux/Demux, dan Aritmatik dalam suatu sistem monitoring ternak puyuh rumahan
- Mempelajari perinsip kerja aplikasi sensor gas, sensor flame, sensor water, sensor cahaya (light photo sensor), sensor hujan, sensor suhum dan sensor kelembaban.
- Untuk memenuhi tugas besar matakuliah Sistem Digital
.jpg)
.png)
3. Dasar Teori [Kembali]
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 :
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 :
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
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).
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.
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
- Induktor
Induktor atau dikenal juga dengan Coil adalah Komponen Elektronika Pasif yang terdiri dari susunan lilitan Kawat yang membentuk sebuah Kumparan. Pada dasarnya, Induktor dapat menimbulkan Medan Magnet jika dialiri oleh Arus Listrik. Medan Magnet yang ditimbulkan tersebut dapat menyimpan energi dalam waktu yang relatif singkat. Dasar dari sebuah Induktor adalah berdasarkan Hukum Induksi Faraday.
Kemampuan Induktor atau Coil dalam menyimpan Energi Magnet disebut dengan Induktansi yang satuan unitnya adalah Henry (H). Satuan Henry pada umumnya terlalu besar untuk Komponen Induktor yang terdapat di Rangkaian Elektronika. Oleh Karena itu, Satuan-satuan yang merupakan turunan dari Henry digunakan untuk menyatakan kemampuan induktansi sebuah Induktor atau Coil. Satuan-satuan turunan dari Henry tersebut diantaranya adalah milihenry (mH) dan microhenry (µH). Simbol yang digunakan untuk melambangkan Induktor dalam Rangkaian Elektronika adalah huruf “L”.
Simbol Induktor
Berikut ini adalah Simbol-simbol Induktor :
Simbol Induktor di proteus :
Nilai Induktansi sebuah Induktor (Coil) tergantung pada 4 faktor, diantaranya adalah :- Jumlah Lilitan, semakin banyak lilitannya semakin tinggi Induktasinya
- Diameter Induktor, Semakin besar diameternya semakin tinggi pula induktansinya
- Permeabilitas Inti, yaitu bahan Inti yang digunakan seperti Udara, Besi ataupun Ferit.
- Ukuran Panjang Induktor, semakin pendek inductor (Koil) tersebut semakin tinggi induktansinya.
Jenis-jenis Induktor (Coil)
Berdasarkan bentuk dan bahan inti-nya, Induktor dapat dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya adalah :- Air Core Inductor – Menggunakan Udara sebagai Intinya
- Iron Core Inductor – Menggunakan bahan Besi sebagai Intinya
- Ferrite Core Inductor – Menggunakan bahan Ferit sebagai Intinya
- Torroidal Core Inductor – Menggunakan Inti yang berbentuk O Ring (bentuk Donat)
- Laminated Core Induction – Menggunakan Inti yang terdiri dari beberapa lapis lempengan logam yang ditempelkan secara paralel. Masing-masing lempengan logam diberikan Isolator.
- Variable Inductor – Induktor yang nilai induktansinya dapat diatur sesuai dengan keinginan. Inti dari Variable Inductor pada umumnya terbuat dari bahan Ferit yang dapat diputar-putar.
- Fungsi Induktor (Coil) dan Aplikasinya
Fungsi-fungsi Induktor atau Coil diantaranya adalah dapat menyimpan arus listrik dalam medan magnet, menapis (Filter) Frekuensi tertentu, menahan arus bolak-balik (AC), meneruskan arus searah (DC) dan pembangkit getaran serta melipatgandakan tegangan.
Berdasarkan Fungsi diatas, Induktor atau Coil ini pada umumnya diaplikasikan :- Sebagai Filter dalam Rangkaian yang berkaitan dengan Frekuensi
- Transformator (Transformer)
- Motor Listrik
- Solenoid
- Relay
- Speaker
- Microphone
- Kapasitor
Kondensator atau kapasitor adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik..jpg)
→ Cara menghitung kapasitor:- Untuk menghitung nilai kapasitor elektrolit nilainya telah tertera pada komponen
- Untuk menghitung nilai kapasitor keramik, kertas, dan kapasitor non-polaritas lainnya adalah sebagai berikut:
- Contoh:
- Kode : 473Z
- Nilai Kapasitor = 47 x 103
- Nilai Kapasitor = 47 x 1000
- Nilai Kapasitor = 47.000pF atau 47nF atau 0,047µF
Huruf dibelakang angka menandakan Toleransi dari Nilai Kapasitor tersebut, Berikut adalah daftar Nilai Toleransinya :
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%
→ Spesifikasi Kapasitor:- Bahan dielektrika : cairan elektrolit
- Rentang nilai kapasitansi yang tersedia : 0,01uF hingga 10000uF
- Rentang nilai tegangan kerja maksimal : 16 V sampai 450 V
- Suhu maksimum : 105° C
- Jenis : kapasitor polar
→ Paralel dan Seri Kapasitor:
.jpg)
.jpg)
→ Grafik Pengisian dan Pengosongan kapasitor:.png)
- Induktor
Induktor atau dikenal juga dengan Coil adalah Komponen Elektronika Pasif yang terdiri dari susunan lilitan Kawat yang membentuk sebuah Kumparan. Pada dasarnya, Induktor dapat menimbulkan Medan Magnet jika dialiri oleh Arus Listrik. Medan Magnet yang ditimbulkan tersebut dapat menyimpan energi dalam waktu yang relatif singkat. Dasar dari sebuah Induktor adalah berdasarkan Hukum Induksi Faraday.
Kemampuan Induktor atau Coil dalam menyimpan Energi Magnet disebut dengan Induktansi yang satuan unitnya adalah Henry (H). Satuan Henry pada umumnya terlalu besar untuk Komponen Induktor yang terdapat di Rangkaian Elektronika. Oleh Karena itu, Satuan-satuan yang merupakan turunan dari Henry digunakan untuk menyatakan kemampuan induktansi sebuah Induktor atau Coil. Satuan-satuan turunan dari Henry tersebut diantaranya adalah milihenry (mH) dan microhenry (µH). Simbol yang digunakan untuk melambangkan Induktor dalam Rangkaian Elektronika adalah huruf “L”.Simbol Induktor
Berikut ini adalah Simbol-simbol Induktor :
- Jumlah Lilitan, semakin banyak lilitannya semakin tinggi Induktasinya
- Diameter Induktor, Semakin besar diameternya semakin tinggi pula induktansinya
- Permeabilitas Inti, yaitu bahan Inti yang digunakan seperti Udara, Besi ataupun Ferit.
- Ukuran Panjang Induktor, semakin pendek inductor (Koil) tersebut semakin tinggi induktansinya.
Jenis-jenis Induktor (Coil)
Berdasarkan bentuk dan bahan inti-nya, Induktor dapat dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya adalah :
- Air Core Inductor – Menggunakan Udara sebagai Intinya
- Iron Core Inductor – Menggunakan bahan Besi sebagai Intinya
- Ferrite Core Inductor – Menggunakan bahan Ferit sebagai Intinya
- Torroidal Core Inductor – Menggunakan Inti yang berbentuk O Ring (bentuk Donat)
- Laminated Core Induction – Menggunakan Inti yang terdiri dari beberapa lapis lempengan logam yang ditempelkan secara paralel. Masing-masing lempengan logam diberikan Isolator.
- Variable Inductor – Induktor yang nilai induktansinya dapat diatur sesuai dengan keinginan. Inti dari Variable Inductor pada umumnya terbuat dari bahan Ferit yang dapat diputar-putar.
- Fungsi Induktor (Coil) dan Aplikasinya
Fungsi-fungsi Induktor atau Coil diantaranya adalah dapat menyimpan arus listrik dalam medan magnet, menapis (Filter) Frekuensi tertentu, menahan arus bolak-balik (AC), meneruskan arus searah (DC) dan pembangkit getaran serta melipatgandakan tegangan.
Berdasarkan Fungsi diatas, Induktor atau Coil ini pada umumnya diaplikasikan :
- Sebagai Filter dalam Rangkaian yang berkaitan dengan Frekuensi
- Transformator (Transformer)
- Motor Listrik
- Solenoid
- Relay
- Speaker
- Microphone
- Kapasitor
.jpg)
- Untuk menghitung nilai kapasitor elektrolit nilainya telah tertera pada komponen
- Untuk menghitung nilai kapasitor keramik, kertas, dan kapasitor non-polaritas lainnya adalah sebagai berikut:
- Contoh:
- Kode : 473Z
- Nilai Kapasitor = 47 x 103
- Nilai Kapasitor = 47 x 1000
- Nilai Kapasitor = 47.000pF atau 47nF atau 0,047µF
Huruf dibelakang angka menandakan Toleransi dari Nilai Kapasitor tersebut, Berikut adalah daftar Nilai Toleransinya :
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%
- Bahan dielektrika : cairan elektrolit
- Rentang nilai kapasitansi yang tersedia : 0,01uF hingga 10000uF
- Rentang nilai tegangan kerja maksimal : 16 V sampai 450 V
- Suhu maksimum : 105° C
- Jenis : kapasitor polar
.jpg)
.jpg)
.png)
Transistor NPN
Rumus dari Transitor adalah :
hFE = iC/iB
dimana, iC = perubahan arus kolektor
iB = perubahan arus basis
hFE = arus yang dicapai
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.
Pemberian bias Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias, yaitu: 1. Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 58. Karakteristik Output.
2.Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 60.
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 
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.
- OP-AMP
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
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"
- Gerbang AND
Gerbang Logika OR memerlukan 2 atau Lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan 1 Keluaran (Output). Gerbang OR akan menghasilkan 1 jika salah satu dari Nilai yang layak Logika 1 dan ketika pada gerbang OR menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0, maka semua Masukan (Input) harus bernilai Logika 0.
Tabel kebenaran pada tabel diatas menggambarkan fungsi OR inklusi. Gerbang ATAU memilki keluaran (output) layak RENDAH bila semua masukan adalah layak RENDAH. Kolom keluaran pada tabel menonton bahwa hanya baris 1 pada tabel kebenaran OR yang merupakan keluaran 0, sedangkan semua baris lain merupakan keluaran 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.
Truth Table
- Encoder 74147
Adder IC 7482
IC 7482, The NTE7482 is a 2−bit binary full adder in a 14−Lead DIP type melakukan penambahan dari dua bilangan biner 2 bit.
Konfigurasi
.png)
- 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.
- Light Emitting Code (LED)
Simbol dan Bentuk 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.
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.
- 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
- Power Supply
- 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 :
- Pin Negatif (-)
- Pin Positif (+)
- Pin Data (S)
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.
. 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.
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
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: |
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.
Grafik:
Sensor yang mendeteksi adanya cahaya terang dan gelap.
- Sensor HIH-5030
- Working voltage 5V
- Output format: Digital switching output (0 and 1), and analog voltage output AO
- Potentiometer adjust the sensitivity
- Uses a wide voltage LM393 comparator
- Comparator output signal clean waveform is good, driving ability, over 15mA
- Anti-oxidation, anti-conductivity, with long use time
- With bolt holes for easy installation
- Small board PCB size: 3.2cm x 1.4cm
- Sensor Rain
Raindrop Sensor is a tool used for sensing rain. It consists of two modules, a rain board that detects the rain and a control module, which compares the analog value, and converts it to a digital value. The raindrop sensors can be used in the automobile sector to control the windshield wipers automatically, in the agriculture sector to sense rain and it is also used in home automation systems.
Pin Configuration of Rain Sensor:
S.No: | Name | Function |
1 | VCC | Connects supply voltage- 5V |
2 | GND | Connected to ground |
3 | D0 | Digital pin to get digital output |
4 | A0 | Analog pin to get analog output |
Raindrop Sensor Features:
Grafik Respon
- Sensor Gas MQ2
Begitu juga dengan flame sensor, output encoder pada kaki
Q1 terhubung dengan rangkaian self bias. Untuk mengaktifkan transistor tersebut
tegangan Vbe juga harus besar dari 0,7V. Ketika transistor aktif, sama dengan sebelumnnya
akan ada arus yang mengalir dari supplay dari ke relay, kolektor, ke kaki emitter,
lalu ke ground. Ketika aktif, arus akan mengaktifkan relay lalu membentuk loop yang
mengakibatkan batrey memberikan suplay pada motor dan buzzer untuk menandakan
terjadi kebakaran atau terdeteksi adanya api.
2. Kontrol ketinggian air dan pakan
Sensor yang terdapat pada bak penampung akan mehidupkan pompa ketika air pada bak penampung <90% dari ketinggian bak, dan akan mati ketika air mencapai >= 90%. Sensor ini terhubung dengan detektor inverting dengan pengaturan Vref = 6V * 74% = 4.44V. Sehingga diperoleh hasil pada detektor inverting apabila Vin >= Vref maka outputnya adalah -Vsat (pompa mati), dan apabila Vin < Vref maka outputnya adalah +Vsat (pompa hidup).
Sensor yang terletak pada baskom pakan ternak akan hidup ketika air pada baskom < 60% dari ketinggian baskom (pompa dan aktuator hidup), dan akan mati ketika air pada baskom >= 60% dari ketinggian baskom. Sensor disini terhubung dengan detektor non inverting dengan pengaturan Vref = 5V * 61% = 3.05V. Sehingga diperoleh hasil apabila Vin >= Vref maka outputnya adalah +Vsat, dan apabila Vin < Vref maka outputnya adalah -Vsat. Namun pada output detektor terdapat gerbang NOT, sehingga akan terjadi output kebalikan.
Kedua sensor tersebut terhubung dengan IC 7482 (2 binarry full adder). Dimana pada ouput Sum1 nya terhubung dengan komparator inverting dengan Vout = [1+(3k/7k)] * 5V = 7.14 V. Selanjutnya komparator terhubung dengan rangkaian self bias, dimana untuk mengaktifkan nya akan sama dengan prinsip pada fixed bias berikut.
Untuk output Sum2 terhubung dengan rangkaian fixed bias, dimana untuk mengaktifkan rangkaian ini Vbe > 0.7 V. Pada saat aktif, supply akan mengalirkan arus dari relay, menuju kolektor, kemudian ke emitor, dan ke ground. Pada saat relay on, akan ada arus di kumparan yang mengaktif kan switch dan akan terjadi loop tertutup yang membuat battery menyuplai arus ke motor.
3. Kontrol suhu dan kelembaban ruangan
Pada sistem monitoring disini terdapat sensor cahaya,
sensor hujan, sensor suhu, dan sensor kelembaban yang digunakan.
Sensor Cahaya (APDS-9002)
Sensor cahaya diatur untuk aktif pada sang hari dengan
tegangan > 0.13 V dan aktif dimalam
hari pada tegangan < 0.05 V. Pengaturan sensor untuk aktif pada siang hari
terhubung dengan detektor non-inverting. Pada tegangan referensi diatur dengan
menggunakan potensiometer Vref nya menjadi 0.13 menggunakan rumus Vref =
Vsupply potensiometer * persentasi pengaturan potensiometer. Sehingga diperoleh
hasil pada detektor non-inverting apabila Vin >= Vref maka outputnya adalah
+Vsat (rangkaian akan aktif), dan apabila Vin < Vref maka outputnya adalah
-Vsat (rangkaian mati).
Ketika cahaya diatur untuk aktif pada malam hari, dengan
indikator tegangan < 0.05 V, sensor dihubungkan dengan detektor inverting. Tegangan
referensi di dapat dengan Vref = 1V * 5% = 0.05. Sehingga diperoleh hasil pada detektor
inverting apabila Vin >= Vref maka outputnya adalah -Vsat (rangkaian akan mati),
dan apabila Vin < Vref maka outputnya adalah +Vsat (rangkaian hidup).
Sensor Rain
Pada sensor hujan, terhubung dengan komparator non-inverting dengan outputnya diperoleh dari rumus Vout = [1+(Rf/Rin)]Vin. Maka pada saat aktif Vout nya akan terhitung, yaitu Vout = [1+(1k/4k)] 5V = 6.25 V.
Output untuk kondisi nya akan ditandakan dengan
menghubungkan output pada IC 4511 (BCD to 7-segment) dengan 7-segment katoda, selanjutnya
output dari kedua sensor ini terhubung pada IC 4514 (Demultiplexer 1 of 16) dan
akan dijadikan 1 dengan dihubungkan pada gerbang OR 7 input. Input tersebut
akan dihubungkan dengan gerbang AND pada masing-masing output sensor suhu dan
kelembaban.
Sensor suhu (LM35)
Sensor suhu diatur untuk mengaktifkan pendingin pada suhu
> 25 C dan mengaktifkan pemanas pada suhu < 20 C. Untuk suhu >25 C,
sensor suhu terhubung dengan detektor non-inverting dengan pengaturan Vref = 1V
* 25% = 0.25. Sehingga apabila Vin >= Vref maka outputnya adalah +Vsat (pendingin
aktif), dan apabila Vin < Vref maka outputnya adalah -Vsat (pendingin mati).
Untuk suhu < 20 C, sensor suhu terhubung dengan detektor
inverting dengan pengaturan Vref = 1V * 20% = 0.2 V. Sehingga apabila Vin >=
Vref maka outputnya adalah -Vsat (pemanas mati), dan apabila Vin < Vref maka
outputnya adalah +Vsat (pemanas hidup hidup).
Sensor kelembaban (HIH5030)
Sensor kelembabar diatur untuk mengaktifkan humidifier
pada tingkat kelembaban <30% dan mengaktifkan dehumidifier pada tingkat
kelembaban >80%. Untuk tingkat kelembaban > 80%, sensor terhubung dengan
rangkaian detektor non-inverting dengan pengaturan Vref = 5V * 66% = 3.3V. Sehingga
apabila Vin >= Vref maka outputnya adalah +Vsat (dehumidifer aktif), dan
apabila Vin < Vref maka outputnya adalah -Vsat (dehumidifier mati).
Untuk tingkat kelembaban <30%, sensor terhubung dengan
detektor inverting dengan pengaturan Vref = 5V * 34% = 1.7 V. Sehingga apabila
Vin >= Vref maka outputnya adalah -Vsat (humidifer mati), dan apabila Vin
< Vref maka outputnya adalah +Vsat (humidifer hidup hidup).
Selanjutnya, masing-masing output kelembaban dan suhu
akan terhubung masing-masing dengan output dari gerbang OR-7 input dengan
menggunakan gerbang AND-2 input. Pada sensor suhu, output gerbang ANDnya masing-masing terhubung dengan rangkaian fixed
bias. Untuk mengaktifkannya tegangan resistor Vbe harus lebih dari 0.7 V.
Pada sensor kelembaban, output nya masing-masing juga
terhubung dengan output gerbang OR-7 input dengan menggunakan gerbang AND-2
input. Dan output dari gerbang AND nya terhubung dengan rangkaian self bias.
Ketika rangkaian bias tersebut aktif maka akan ada arus
yang mengalir dari supply ke relay, lalu ke kolektor, emiter dan ke ground. Pada
saat relay aktif, akan ada arus di kumparan yang mengaktifkan switch dan
membentuk loop tertutup, sehingga motor akan menerima supply dari batrey 12V.
Untuk memberi tanda dari masing-masing kondisi, output
gerband AND terhubung dengan IC 4511 (Decoder BCD to 7-segment) dan 7-segment.
C. Video Rangkaian
Datasheet 7432 (gerbang OR) klik disini
0 komentar:
Posting Komentar