TB Sensor

KONTROL TANAMAN HIDROPONIK BAYAM DI ROOFTOP

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. File Download 

PENDAHULUAN

    Kontrol tanaman hidroponik bayam yang dimana pada tanaman hidroponik bayam dipasangkan berupa sensor soil moisture yang nantinya akan berfungsi untuk mengatur kelembaban tanah pada tanaman bayam agar selalu lembab. Serta dipasangkan sensor rain agar mendeteksi jika adanya hujan maka atap dari tempat tanaman bayam akan langsung menutup. Lalu ada rangkaian sound sensor yang digunakan untuk mendeteksi suara serta sensor ldr yang nantinya akan mendeteksi jika adanya cahaya matahari. Pemakaian sensor ini nantinya akan mempermudah dalam proses memproduksi tanaman bayam

1. Tujuan[Back]

• Mempelajari cara kerja sensor.
• Mempelajari prinsip kerja kontrol tanaman hidroponik bayam di rooftop, menggunakan Soil Moisture sensor, Rain sensor, Sound sensor, PIR sensor, dan LDR
• Mempelajari simulasi rangkaian kontrol tanaman hidroponik bayam di rooftop menggunakan Soil Moisture sensor, Rain sensor, Sound sensor, PIR sensor, dan LDR

2. Alat dan Bahan[Back]

A. Alat:

1. Power Suply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi:

Input voltage: 5V - 12V

Output voltage: 5V

Output current: Max 3A

Output power: 15W

Conversion efficiency: 96%

2. Voltmeter DC

DC Voltemeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan DC.

3. Baterai 

        

Digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.

Konfigurasi Pin:

Spesifikasi:

 4. Generator DC

Generator DC berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi listrik DC.

B. Bahan:

1. Resistor

Specifications
Resistance (Ohms)	10K, 500K
Power (Watts)	0.25W, 1/4W
Tolerance	±5%
Packaging	Bulk
Composition	Carbon Film
Temperature Coefficient	350ppm/°C
Lead Free Status	Lead Free
RoHS Status	RoHS Compliant

Data sheet resistor:

2. Kapasitor 

 

Spesifikasi 

• ESR: 6mΩ to 70mΩ

• Voltage: 2V to 16V

• Capacitance: 6.8µF to 470µF

• Operating Temperature: -55°C to 125°C

• Polymer cathode technology

• High frequency capacitance retention

• Non-ignition failure mode

• 100% accelerated steady state aging

• 100% surge current tested

• Volumetric efficiency

• Self-healing mechanism

• EIA standard case sizes

3. Induktor 

Spesifikasi : 

• 11.2 x 11.2 x 9.0mm maximum surface mount package

• Ferrite core material 

• High current carrying capacity, low core losses 

• Controlled DCR tolerance for sensing circuits 

• Inductance range from 205nH to 950nH 

• Current range from 11.5 to 69 amps 

• Frequency range up to 2MHz

• Storage temperature range (component): -40 °C to +125 °C 

• Operating temperature range: -40 °C to +125 °C (ambient plus self-temperature rise) 

• Solder reflow temperature: J-STD-020 (latest revision) compliant

4. Dioda 1N4001

    Dioda adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah (kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi panjar mundur).

A. Spesifikasi :

• Package Type: Available in DO-41 & SMD Packages
• Diode Type: Silicon Rectifier General Usage Diode
• Max Repetitive Reverse Voltage is: 1000 Volts
• Average Fwd Current: 1000mA
• Non-repetitive Max Fwd Current: 30A
• Max Power Dissipation is: 3W
• Max Storage & Operating temperature Should Be: -55 to +175 Centigrade

B.  Konfigurasi Pin:

Nomor Pin	Nama Pin	Deskripsi
1	Anoda	Arus selalu Masuk melalui Anoda
2	Katoda	Arus selalu Keluar melalui Katoda

5. Transistor NPN BC547

    Transistor NPN merupakan jenis 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. Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching), stabilitasi tegangan, modulasi sinyal, dan lain lain. 

A. Konfigurasi Pin

1. Collector

2.  Base

3. Emitter

B. Spesifikasi :

Transistor Type : NPN

Voltage – Collector Emitter Breakdown (Max) : 45 V

Current- Collector (Ic) (Max) : 100mA

Power – Max : 625 mW

DC Current Gain (hFE) (Min) @ Ic, Vce : 110 @ 2mA, 5V

Vce Saturation (Max) @ Ib Ic : 300mV, @ 5mA, 100mA

Frequency – Transition : 300MHz

Current- Collector Cutoff (Max) : -

Mounting Type : Through Hole

Package / Case : TO-226-3, TO-92-3 (TO-226AA) Formed Leads

Packaging : Tape & Box (TB

Lead Free Status : Lead Free

RoHs Status : RoHs Compliant

Data Sheet Transistor

Grafik Respon:

6. OP AMP LM358

    

    Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-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.   

 

A. konfigurasi pin

Pin-1 dan pin-8 adalah o / p dari komparator

Pin-2 dan pin-6 adalah pembalik i / id

Pin-3 dan pin-5 adalah non inverting i / id

Pin-4 adalah terminal GND

Pin-8 adalah VCC +

B. spesifikasi 

• Ini terdiri dari dua op-amp internal dan frekuensi dikompensasi untuk gain kesatuan
• Gain tegangan besar adalah 100 dB
• Lebar pita lebar adalah 1MHz
• Jangkauan pasokan listrik yang luas termasuk pasokan listrik tunggal dan ganda
• Rentang catu daya tunggal adalah dari 3V ke 32V
• Jangkauan pasokan listrik ganda adalah dari + atau -1.5V ke + atau -16V
• Penyaluran arus pasokan sangat rendah, yaitu 500 μA
• 2mV tegangan rendah i / p offset
• Mode umum rentang tegangan i / p terdiri dari ground
• Tegangan catu daya dan diferensial i / p tegangan serupa ayunan tegangan o / p besar

7. Gerbang XOR 4030

A. Spesifikasi 

• Wide supply voltage range: 3.0V to 15V
• Low power: 100 nW (typ.)
• Medium speed operation: tPHL = tPLH = 40 ns (typ.) at CL = 15 pF, 10V supply
• High noise immunity 0.45 VCC (typ.)

B. Konfigurasi PIN

Pin No	Pin Name	Description
1	A0	Input 1 of XOR gate 0
2	B0	Input 2 of XOR gate 0
3	Q0	The output of XOR gate 0
4	Q1	The output of XOR gate 1
5	A1	Input 1 of XOR gate 1
6	B1	Input 2 of XOR gate 1
7	VSS	Source Supply
8	A2	Input 1 of XOR gate 2
9	B2	Input 2 of XOR gate 2
10	Q2	The output of XOR gate 2
11	Q3	The output of or gate 3
12	A3	Input 1 of OR gate 3
13	B3	Input 2 of OR gate 3
14	VDD	Drain Supply

8. Gerbang NOT (IC 7404)

    Gerbang NOT atau 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"

9. POT- HG

A. Spesifikasi

• Type: Rotary a.k.a Radio POT
• Available in different resistance values like 500Ω, 1K, 2K, 5K, 10K, 22K, 47K, 50K, 100K, 220K, 470K, 500K, 1 M. 
• Power Rating: 0.3W
• Maximum Input Voltage: 200Vdc
• Rotational Life: 2000K cycles

B. Konfigurasi PIN

Pin No.	Pin Name	Description
1	Fixed End	This end is connected to one end of the resistive track
2	Variable End	This end is connected to the wiper, to provide variable voltage
3	Fixed End	This end is connected to another end of the resistive track

                 Konfigurasi potentiometer:

10. 7 Segment Anoda

A. Spesifikasi

• Available in two modes Common Cathode (CC) and Common Anode (CA)
• Available in many different sizes like 9.14mm,14.20mm,20.40mm,38.10mm,57.0mm and 100mm (Commonly used/available size is 14.20mm)
• Available colours: White, Blue, Red, Yellow and Green (Res is commonly used)
• Low current operation
• Better, brighter and larger display than conventional LCD displays.
• Current consumption : 30mA / segment
• Peak current : 70mA

B. Konfigurasi pin

Pin Number	Pin Name	Description
1	e	Controls the left bottom LED of the 7-segment display
2	d	Controls the bottom most LED of the 7-segment display
3	Com	Connected to Ground/Vcc based on type of display
4	c	Controls the right bottom LED of the 7-segment display
5	DP	Controls the decimal point LED of the 7-segment display
6	b	Controls the top right LED of the 7-segment display
7	a	Controls the top most LED of the 7-segment display
8	Com	Connected to Ground/Vcc based on type of display
9	f	Controls the top left LED of the 7-segment display
10	g	Controls the middle LED of the 7-segment display

11. Decoder (IC 7447)

A. Spesifikasi

• has a broader Voltage range
• A variety of operating conditions
• internal pull-ups ensure you don't need external resistors
• Four input lines and seven output lines
• input clamp diode hence no need for high-speed termination
• comes with open collector output 

B. Konfigurasi pin:

Data Sheet Decoder:

12. Encoder  (IC 74147)

A. Spesifikasi

• It operates at 4.5V to 5.5 DC voltage.
• It delivers output current from low 70µA to high 8mA
• It operates at the temperature from -55℃ to 70℃
• Logic Case packaging type: DIP
• Mounting Type: Through Hole

B. Konfigurasi Pin

You can see there is a total of 16 pins.

• Pin No. 1 - 4 (input)
• Pin No. 2 - 5 (input)
• Pin No. 3 - 6 (input)
• Pin No. 4 - 7 (input)
• Pin No. 5 - 8 (input)
• Pin No. 6 - C (output)
• Pin No. 7 - B (output)
• Pin No. 8 - Ground (GND)
• Pin No. 9 - A (output)
• Pin No. 10 - 9 (input)
• Pin No. 11 - 1 (input)
• Pin No. 12 - 2 (input)
• Pin No. 13 - 3 (input)
• Pin No. 14 - D (output)
• Pin No. 15 - Not Connected (NC)
• Pin No. 16 - Vcc or positive power supply

13. 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). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. 

A. Konfigurasi PIN Relay

Nomor PIN	Nama Pin	Deskripsi
1	Coil End 1	Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 12V dan ujung lainnya ke ground
2	Coil End 2	Digunakan untuk memicu (On / Off) Relay, Biasanya satu ujung terhubung ke 12V dan ujung lainnya ke ground
3	Common (COM)	Common terhubung ke salah satu Ujung Beban yang akan dikontrol
4	Normally Close (NC)	Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NC beban tetap terhubung sebelum pemicu
5	Normally Open (NO)	Ujung lain dari beban terhubung ke NO atau NC. Jika terhubung ke NO, beban tetap terputus sebelum pemicu

B. Spesifikasi :

• Trigger Voltage (Voltage across coil) : 5V DC
• Trigger Current (Nominal current) : 70mA
• Maximum AC load current: 10A @ 250/125V AC
• Maximum DC load current: 10A @ 30/28V DC
• Compact 5-pin configuration with plastic moulding
• Operating time: 10msec Release time: 5msec
• Maximum switching: 300 operating/minute (mechanically)

C. Datasheet Relay

14. 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. 

A. Konfigurasi PIN

No:	Pin Name	Description
1	Terminal 1	A normal DC motor would have only two terminals. Since these terminals are connected together only through a coil they have not polarity. Revering the connection will only reverse the direction of the motor
2	Terminal 2

 

B. DC Motor Specifications

• Standard 130 Type DC motor
• Operating Voltage: 4.5V to 9V
• Recommended/Rated Voltage: 6V
• Current at No load: 70mA (max)
• No-load Speed: 9000 rpm
• Loaded current: 250mA (approx)
• Rated Load: 10g*cm
• Motor Size: 27.5mm x 20mm x 15mm
• Weight: 17 grams

15. LED

A. Spesifikasi :

• Superior weather resistance
• 5mm Round Standard Directivity
• UV Resistant Eproxy
• Forward Current (IF): 30mA
• Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V
• Reverse Voltage: 5V
• Operating Temperature: -30℃ to +85℃
• Storage Temperature: -40℃ to +100℃
• Luminous Intensity: 20mcd

B. Konfigurasi Pin :  

• Pin 1 : Positive terminal of LED
• Pin 2 : Negative terminal of LED

16. Ground

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

17. Buzzer

A. Konfigurasi PIN Buzzer

1	Positif	Diidentifikasi dengan simbol (+) atau kabel terminal yang lebih panjang. Dapat didukung oleh 12V DC
2	Negatif	Diidentifikasi oleh kabel terminal pendek. Biasanya terhubung ke ground sirkuit

B. Spesifikasi Buzzer

1. Rated Voltage : 12V 

2. DC Operating Voltage : 4 to 8V 

3. DC Rated Current* : ≤30mA 

4. Sound Output at 10cm* : ≥85dB 

5. Resonant Frequency : 2300 ±300Hz 

6. Tone : Continuous 

7. Operating Temperature : -25°C to +80°C 

8. Storage Temperature : -30°C to +85°C

9. Weight : 2g 

*Value applying at rated voltage (DC)

18. Soil Moisture Sensor 

Spesifikasi

• Operating Voltage: 3.3V to 5V DC
• Operating Current: 15mA
• Output Digital - 0V to 5V, Adjustable trigger level from preset
• Output Analog - 0V to 5V based on infrared radiation from fire flame falling on the sensor
• LEDs indicating output and power
• PCB Size: 3.2cm x 1.4cm
• LM393 based design
• Easy to use with Microcontrollers or even with normal Digital/Analog IC
• Small, cheap and easily available

konfigurasi pin

Pin Name	Description
VCC	The Vcc pin powers the module, typically with +5V
GND	Power Supply Ground
DO	Digital Out Pin for Digital Output.
AO	Analog Out Pin for Analog Output

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 mnggunakan 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.

Bagian - Bagian PIN sensor: 

    Jika menggunakan pin Digital Output maka keluaran hanya bernilai 1 atau 0 dan harus inisalisasi port digital sebagai Input (pinMode (pin, INPUT)). Sedangkan jika menggunkan pin Analog Output maka keluaran yang akan muncul adalah sebauah angka diantara 0 sampai 1023 dan inisialisasi hanya perlu menggunkan analogRead(pin).

Cara Kerja Sensor

    Pada saat diberikan catudaya dan disensingkan pada tanah, maka nilai Output Analog akan berubah sesuai dengan kondisi kadar air dalam tanah.

Pada saat kondisi tanah :

• Basah : tegangan output akan turun
• Kering : tegangan output akan naik

    Tegangan tersebut dapat dicek menggunakan voltmeter DC. Dengan pembacaan pada pin ADC pada microcontroller dengan tingkat ketelitian 10 bit, maka akan terbaca nilai dari range 0 – 1023. Sedangkan untuk Output Digital dapat diliat pada nyala led Digital output menyala atau tidak dengan mensetting nilai ambang pada potensiometer.

• Kelembaban tanah melebihi dari nilai ambang maka sprinkler (penyiram tanaman) akan padam
• Kelembaban tanah kurang dari nilai ambang maka spinkler (penyiram tanaman) akan menyala

Grafik Sensor

Blok Diagram:

19. Sound Sensor

 

Spesifikasi dari Sound Sensor:

• Tegangan kerja: DC 3.3-5V
• Sensitivitas yang Dapat Disesuaikan
• Dimensi: 32 x 17 mm
• Indikasi keluaran sinyal
•  Output sinyal saluran tunggal
• Dengan lubang baut penahan, pemasangan yang mudah
•  Mengeluarkan level rendah dan sinyal menyala ketika ada suara
• Output berupa digital switching output (0 dan 1 high dan low)

Konfigurasi 

 

 

Sensor suara merupakan sebuah modul yang berfungsi mendeteksi gelombang suara di sekitarnya dan mengonversinya menjadi sinyal listrik yang dapat diukur atau diolah lebih lanjut 

Grafik Sound Sensor

20. LDR

A. Spesifikasi LDR :

• Tegangan maksimum (DC): 150V.
• Konsumsi arus maksimum: 100mW.
• Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
• Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
• Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms.

   

 B. Konfigurasi PIN LDR:

C. Grafik Respon

• Penurunan Daya Disipasi

• Resistansi

• Spectral Respon

21. Sensor PIR

A. Spesifikasi:

• Vin : DC 5V - 9V
• Radius : 180 derajat
• Jarak deteksi : 5 - 7 meter
• Output : Digital TTL
• Memiliki setting sensitivitas
• Memiliki setting time delay
• Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm
• Berat : 10 gr

C. grafik respon sensor PIR
    1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan

    2. Respon terhadap suhu 

22. Rain Sensor

A. Pin Configuration

1.VCC: 5V DC 
2.GND: ground 

3. Vout

B. SPECIFICATION

• Adoptshigh quality of RF-04 double sidedmaterial.
• Area:5cm x 4cm nickel plateon side,
• Anti-oxidation,anti-conductivity, with long use time;
• Comparator output signal clean waveform is good, driving ability, over 15mA;
• Potentiometer adjust the sensitivity;
• Working voltage 5V;
• Output format: Digital switching output (0 and 1) and analog voltage output AO;
• With bolt holes for easy installation;
• Small board PCB size: 3.2cm x 1.4cm;
• Usesa wide voltage LM393 comparator

C. Grafik Respon 

3. Dasar Teori[Back]

• RESISTOR 

Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor memiliki simbol seperti gambar dibawah ini :

Simbol Resistor

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan.

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :

Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :

1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi

2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.

3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

Rumus Resistor:

Seri : R_total = R₁ + R₂ + R₃ + ….. + R_n

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ….. + 1/R_n

Dimana :
R_total = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

• DIODA

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.Dioda memiliki simbol sebagai berikut :

Gambar Simbol Dioda

Cara Kerja Dioda

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

A. Kondisi tanpa tegangan

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.

B. Kondisi tegangan positif (Forward-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.

C. Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

3. Rumus

• Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini:

Simbol Transistor NPN BC547

Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:

Rumus dari Transitor adalah :

h_FE = iC/iB

dimana, iC = perubahan arus kolektor 

iB = perubahan arus basis 

h_FE = arus yang dicapai

Rumus dari Transitor adalah :

Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 Karakteristik Output

Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

Gelombang I/O Transistor

• KAPASITOR

Kapasitor atau disebut juga dengan kondensator adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan energi atau muatan listrik dalam sementara waktu. Fungsi kapasitor (kondensator) di antaranya adalah dapat memilih gelombang radio pada rangkaian tuner, sebagai perata arus pada rectifier dan juga sebagai filter di dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya). Satuan nilai untuk kapasitor (kondensator) adalah Farad (F).

Rumus Kapasitas Kapasitor

 

 

                Rumus Kapasitor Keping Sejajar (Udara)

                Rumus Kapasitor Keping Sejajar (Medium)

 

 

                Rumus Kapasitas Kapasitor Bentuk Bola

 

• 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

• OP-AMP

        Simbol 

 

            Berfungsi sebagai penguat atau pembanding tegangan input dengan output

                                             

        Karakteristik IC OpAmp

• Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
• Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
• Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
• Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
• Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
• Karakteristik tidak berubah dengan suhu

        Inverting Amplifier

         Rumus:

        NonInverting

         Ruus:

        Komparator

        Rumus:

        Adder

        Rumus:

        Bentuk Gelombang

    

• GERBANG NOT (IC 7404)

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

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

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

• GERBANG XOR (IC 4030)

Gerbang XOR adalah kombinasi dari gerbang-gerbang logika yang komplek yang digunakan untuk membentuk rangkaian logika aritmatika, komparator dan rangkaian untuk mendeteksi error. Gerbang logika Ex-OR disimbolkan seperti pada gambar berikut ini. Dalam bentuk aljabar Boolean, logika Ex-OR dapat dituliskan seperti berikut ini. Gerbang logika Ex-OR biasanya digunakan untuk membuat rangkaian operasi  aritmatika dan perhitungan khusus Adder dan Half-Adder. Gerbang logika Ex-OR dapat berfungsi sebagai “carry-bit” atau sebagai kontroller inverter, di mana salah satu input melewatkan data biner dan input lainnya berfungsi sebagai pemberi signal kontrol.
Tabel kebenaran untuk logika Ex-OR adalah

• DECODER (IC 7447)

IC BCD 7447 merupakan IC yang bertujuan mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi suatu data keluaran untuk seven segment. IC 7447 yang bekerja pada tegangan 5V ini khusus untuk menyalakan seven segment dengan konfigurasi common anode. Sedangkan untuk menyalakan tampilan seven segment yang bekerja pada konfigurasi common cathode menggunakan IC BCD 7448. 

 IC ini sangat membantu untuk meringkas masukan seven segmen dengan jumlah 7 pin, sedangkan jika menggunakan BCD cukup dengan 4 bit masukan. IC BCD bisa juga disebut dengan driver seven segment. Berikut konfigurasi Pin IC 7447.

Konfigurasi Pin Decoder:

a. Pin Input IC BCD, memiliki fungsi sebagai masukan IC BCD yang terdiri dari 4 Pin, nama     pin masukan BCD dilangkan dengan huruf kapital yaitu A, B, C  dan D. Pin input berkeja    dengan logika High=1.

b. Pin Ouput IC BCD, memiliki fungsi untuk mengaktifkan seven segmen sesuai data yang    diolah dari pin input. Pin output berjumlah 7 pin yang namanya dilambangkan dengan    aljabar huruf kecil yaitu, b, c, d, e, f dan g. Pin Output bekerja dengan logika low=0. Karena itulah IC 7447 digunakan untuk seven segment common anode.

c. Pin LT (Lamp Test) memiliki fungsi untuk mengaktifkan semua output menjadi aktif low,        sehingga semua led pada seven segmen menyala dan menampilkan angka 8. Pin LT akan aktif jika diberi logika low. Pin ini juga digunakan untuk mengetes kondisi LED pada seven segment.

d. Pin RBI (Ripple Blanking Input) memiliki fungsi untuk menahan data input (disable input), pin RBI akan aktif jika diberi logika low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

e. Pin RBO (Ripple blanking Output) memiliki fungsi untuk menahan data output (disable output), pin RBO ini akan aktif jika diberikan logika Low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

Pada aplikasi IC dekoder 7447, ketiga pin (LT, RBI dan RBO) harus diberi logika HIGH=1 agar tidak aktif. Baik IC 7447 atau 7448 pada bagian output perlu dipasang resistor untuk membatasi arus yang keluar sehingga led pada seven segment bekerja secara optimal. Berikut ini rangkaian IC dekoder 7448 untuk konfigurasi seven segment common cathode.

• ENCODER 74147

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

Here, you can see the truth table of IC 74147

• BUZZER

Buzzer   adalah   sebuah   komponen   elektronika   yang   berfungsi   untuk   mengubah  getaran  listrik  menjadi  getaran  suara  getaran  listrik  menjadi  getaran  suara.  Pada  dasarnya  prinsip  kerja buzzer  hampir  sama  dengan  loudspeaker,  jadi  buzzer  juga  terdiri  dari  kumparan  yang  terpasang  pada  diafragma  dan  kemudian  kumparan  tersebut  dialiri  arus  sehingga  menjadi  elektromagnet,  kumparan  tadi  akan  tertarik  ke  dalam  atau  keluar,  tergantung  dari  arah  arus  dan  polaritas  magnetnya,  karena  kumparan  dipasang  pada  diafragma  maka  setiap  gerakan  kumparan  akan  menggerakkan  diafragma  secara  bolak-balik  sehingga  membuat udara  bergetar  yang  akan  menghasilkan  suara.  Buzzer  biasa  digunakan  sebagai  indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

Cara Kerja Buzzer pada saat aliran listrik atau tegangan listrik yang mengalir ke rangkaian yang menggunakan piezoeletric tersebut. Piezo buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekwensi di kisaran 1 - 6 kHz hingga 100 kHz. Buzzer memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :

Gambar Simbol Buzzer

• 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). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A. Relay memiliki simbol seperti gambar di bawah ini :

Gambar Simbol Relay
   
Kapasitas Pengalihan Maksimum:

Cara Kerja Relay

1. Apabila coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnetik yang dapat menarik armature untuk merubah switch contact point.
2. Apabila coil tersebut sudah tidak dialiri arus listrik, maka Armature akan kembali lagi ke posisi Normally Close.
3. Umumnya, coil yang digunakan oleh relay untuk mengubah switch contact point ke posisi NC hanya membutuhkan arus listrik yang kecil.

• 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 DIODE (LED)

 Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.  Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.

Simbol dan Bentuk LED (Light Emitting Diode)

Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)

Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya

• 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

Gambar Simbol Baterai

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

• POWER SUPPLY

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

Gambar simbol power supply

• GENERATOR DC

Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:

Generator penguat terpisah Generator shunt Generator kompon

Konstruksi Generator DC  Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanent dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor. Gambar 1 menunjuk-kan gambar potongan melintang konstruksi generator DC. Konstruksi Generator DC Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor. Struktur Genertor DC

Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodic / berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang. Prinsip Kerja generator DC Prinsip kerja suatu generator arus searah berdasarkan hukum Faraday :  Dengan lain perkataan, apabila suatu konduktor memotong garis-garis fluksi magnetik yang berubah-ubah, maka GGL akan dibangkitkan dalam konduktor itu. Jadi syarat untuk dapat dibangkitkan GGL adalah :  harus ada konduktor ( hantaran kawat )  harus ada medan magnetik harus ada gerak atau perputaran dari konduktor dalam medan, atau ada fluksi yang berubah yang memotong konduktor itu.

Prinsip Kerja Generator DC

Keterangan gambar 

Pada gambar Generator DC Sederhana dengan sebuah penghantar kutub tersebut, dengan memutar rotor ( penghantar ) maka pada penghantar akan timbul EMF.  Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet sedemikian rupa sehingga sisi A-B dan C-D terletak tegak lurus pada arah fluks magnet.  Kumparan ABCD diputar dengan kecepatan sudut yang tetap terhadap sumbu putarnya yang sejajar dengan sisi A-B dan C-D.  GGL induksi yang terbentuk pada sisi A-B dan sisi C-D besarnya sesuai dengan perubahan fluks magnet yang dipotong kumparan ABCD tiap detik sebesar :

Untuk menentukan arah arus pada setiap saat, berlaku pada kaidah tangan kanan : ibu jari : gerak perputaran  jari telunjuk : medan magnetik kutub utara dan selatan  jari tengah : besaran galvanis tegangan U dan arus I  Untuk perolehan arus searah dari tegangan bolak-balik, meskipun tujuan utamanya adalah pembangkitan tegangan searah, tampak bahwa tegangan kecepatan yang dibangkitkan pada kumparan jangkar merupakan tegangan bolak-balik. Bentuk gelombang yang berubah-ubah tersebut karenanya harus disearahkan. POTENSIOMETER Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. LDR LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor (gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus listrik yang mengalir akan terhambat.      Grafik SOUND SENSOR 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.  Logo  Sound Sensor  di proteus:              Grafik Respon Sensor Sound 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. Soil Moisture Sensor (Sensor Kelembaban Tanah atau Hygrometer) biasanya digunakan untuk mendeteksi kelembaban tanah. Modul soil moisture sensor FC-28 terdiri dari dua bagian, yaitu bagian probe dan bagian pengkondisi sinyal. Soil Moisture Sensor (Sensor YL) adalah sebuah jenis sensor yang fungsinya adalah untuk mengukur kelembaban tanah, prinsip operasinya adalah mendeteksi kelembaban di sekitar tanah, meskipun secara teknis sensor ini tidak dapat mendeteksi kelembaban tanah. Sensor mengenakan dua konduktor yang di buat untuk mengalirkan arus melalui tanah yang di ukur kelembabanya dan kemudian sensor mulai membaca nilai resistansi untuk menentukan tingkat kelembabanpada tanah. Semakin banyak air di dalam tanah, semakin tinggi nilai hambatannya, dan semakin tinggi nilainya, semakin rendah hambatannya. Sensor kelembaban tanah di aplikasi Anda membutuhkan catu daya 5V dan tegangan output 04.2V. Oleh karena itu, Soil Moisture Sensor di bagi menjadi dua bagian, yaitu satu papan elektronik dan yang lainnya probe yang di lengkapi dengan dengan dua potensio, fungsinya yaitu untuk pendeteksian kadar air. Ini termasuk sensor analogatau biasanya di sebut A0. Sensor akam mendeteksi dan mengirimkan nilai kelembaban dari tanaj tersebut dalam bentuk persentase seperti berikut: Adapun keterangan dari masing - masing pin yang digunakan adalah : Jika menggunakan pin Digital Output maka keluaran hanya bernilai 1 atau 0 dan harus inisalisasi port digital sebagai Input (pinMode(pin, INPUT)). Sedangkan jika menggunkan pin Analog Output maka keluaran yang akan muncul adalah sebauah angka diantara 0 sampai 1023 dan inisialisasi hanya perlu menggunkan analogRead(pin). Spesifikasi Operating Voltage: 3.3V to 5V DC Operating Current: 15mA Output Digital - 0V to 5V, Adjustable trigger level from preset Output Analog - 0V to 5V based on infrared radiation from fire flame falling on the sensor LEDs indicating output and power PCB Size: 3.2cm x 1.4cm LM393 based design Easy to use with Microcontrollers or even with normal Digital/Analog IC Small, cheap and easily available Cara Kerja: → Sensor ini terutama memanfaatkan kapasitansi untuk mengukur kadar air tanah (permitivitas dielektrik). Cara kerja sensor ini dapat dilakukan dengan memasukkan sensor ini ke dalam tanah dan status kandungan air dalam tanah dapat dilaporkan dalam bentuk persen. → Modul sensor ini sudah dilengkapi dengan trimpot atau sejenis potensiometer yang berguna untuk mengatur sensitivitas sensor dan threshold pada pin Digital Output-nya (DO). Untuk melakukan pengukuran kelembaban tanah, probe pada sensor ini dimasukkan ke dalam tanah. Probe ini bertindak sebagai variable resistance. Output tegangan dari modul sensor ini tergantung dari kandungan air dalam tanah. Ketika air semakin sedikit, maka output dari modul sensor ini akan semakin meningkat. Begitu pula sebaliknya, ketika kandungan air di dalam tanah semakin banyak, maka output tegangan dari sensor akan semakin menurun.     Pada saat diberikan catudaya dan disensingkan pada tanah, maka nilai Output Analog akan berubah sesuai dengan kondisi kadar air dalam tanah.     Pada saat kondisi tanah : Basah : tegangan output akan turun Kering : tegangan output akan naik         Tegangan tersebut dapat dicek menggunakan voltmeter DC. Dengan pembacaan pada pin ADC pada microcontroller dengan tingkat ketelitian 10 bit, maka akan terbaca nilai dari range 0 – 1023. Sedangkan untuk Output Digital dapat diliat pada nyala led Digital output menyala atau tidak dengan mensetting nilai ambang pada potensiometer.Kelembaban tanah melebihi dari nilai ambang maka sprinkler (penyiram tanaman) akan padamKelembaban tanah kurang dari nilai ambang maka spinkler (penyiram tanaman) akan menyalaGrafik Sensor: cirucuit diagram soil moisture Sensor kelembaban terdiri dari dua probe yang digunakan untuk mendeteksi kelembaban tanah. Probe kelembaban dilapisi dengan emas imersi yang melindungi nikel dari oksidasi. Dua probe ini digunakan untuk mengalirkan arus melalui tanah, dan kemudian sensor membaca resistansi untuk mendapatkan nilai kelembaban. Rangkaian J1 dan R5 ialah voltage divider rumus dari voltage divider ialah: Vout berada di bagian + probe atau + J1, J1 merupakan probe emas dari sensor tersebut, dimana resistansinya akan berubah sesuai dengan kelembaban tanah yang terbaca oleh probe. Jadi J1 akan berubah sesuai dengan jumlah air pada tanah tersebut. Modul sensor kelembaban terdiri dari empat pin, yaitu VCC, GND, DO, AO. Pin output digital terhubung ke pin output IC komparator LM393, sementara pin analog terhubung ke sensor kelembaban. Diagram rangkaian internal dari modul sensor kelembaban ini. pin Output Analog/Digital dihubungkan dari modul ke pin Analog/Digital mikrokontroler. Hubungkan pin VCC dan GND ke pin 5V dan GND pada mikrokontroler. Setelah itu, masukkan probe ke dalam tanah. Ketika ada lebih banyak air dalam tanah, itu akan menghantarkan lebih banyak listrik, yang berarti resistansinya rendah dan tingkat kelembabannya tinggi. Kandungan air atau kadar air adalah jumlah air yang terkandung dalam suatu bahan, seperti tanah (disebut kelembapan tanah), batuan, keramik, buah, atau kayu. Kandungan air digunakan dalam berbagai bidang ilmiah dan teknis, dan dinyatakan sebagai rasio, yang dapat berkisar dari 0 (benar-benar kering) hingga nilai porositas bahan pada saturasi. Ini dapat dinyatakan dalam basis volumetrik atau massa (gravimetrik). Kandungan air volumetrik, θ, didefinisikan secara matematis sebagai: di mana (Vw) adalah volume air dan (Vt) adalah total volume (yaitu volume tanah + volume air + ruang udara). Kandungan air gravimetrik dinyatakan berdasarkan massa (berat) sebagai berikut: di mana (mw) adalah massa air dan (mb) adalah massa bulk. Massa bulk diambil sebagai massa total, kecuali untuk aplikasi ilmu tanah dan rekayasa tanah di mana tanah yang dikeringkan dalam oven ((md), lihat diagram) secara konvensional digunakan sebagai (mb). Untuk mengonversi kandungan air gravimetrik ke kandungan air volumetrik, kalikan kandungan air gravimetrik dengan berat jenis bulk bahan. Dalam mekanika tanah dan rekayasa petroleum, istilah saturasi air atau derajat saturasi, \(S_w\), digunakan, yang didefinisikan sebagai: di mana (e) adalah porositas dan (n) adalah volume rongga atau ruang pori. Nilai (Sw) dapat berkisar dari 0 (kering) hingga 1 (tersaturasi). Secara nyata, (Sw) tidak pernah mencapai 0 atau 1 - ini adalah idealisasi untuk penggunaan rekayasa. Kandungan air ternormalisasi, (Se) (juga disebut sebagai saturasi efektif atau (Se)), adalah nilai tanpa dimensi yang didefinisikan oleh van Genuchten sebagai: di mana (theta) adalah kandungan air volumetrik; (theta_r) adalah kandungan air residual, yang didefinisikan sebagai kandungan air di mana gradien (frac{dS_e}{dtheta} ) menjadi nol; dan (theta_s) adalah kandungan air terjenuh, yang setara dengan porositas. Bahan yang digunakan untuk sensor kelembapan tanah bervariasi tergantung pada teknologi dan aplikasinya. Berikut adalah beberapa jenis umum sensor kelembapan tanah beserta bahan yang biasanya terlibat: 1. Sensor Time Domain Reflectometry (TDR): Bahan: Kabel koaksial atau pemandu gelombang. Cara kerja: Sensor TDR mengukur waktu yang diperlukan untuk pulsa elektromagnetik untuk bergerak sepanjang pemandu gelombang yang dimasukkan ke dalam tanah. Konstanta dielektrik tanah memengaruhi waktu perjalanan, yang kemudian digunakan untuk menentukan kandungan air tanah. 2. Sensor Kapasitansi: Bahan: Probe dengan elektroda logam biasanya terbuat dari baja tahan karat. Cara kerja: Sensor ini mengukur kapasitansi antara elektroda karena dipengaruhi oleh konstanta dielektrik tanah sekitarnya. Konstanta dielektrik berubah dengan kandungan air tanah. 3. Sensor Resistansi atau Impedansi: Bahan: Bahan konduktif seperti gipsum atau zat hidroskopis lainnya sering digunakan dalam probe. Cara kerja: Ketahanan listrik atau impedansi antara dua elektroda berubah dengan kandungan air tanah. Sensor ini didasarkan pada prinsip bahwa kelembapan memengaruhi konduktivitas tanah. 4. Sensor Dielektrik: Bahan: Material dielektrik yang digunakan dalam sensor kapasitif mungkin termasuk keramik atau polimer. Cara kerja: Sensor dielektrik mengukur permitivitas atau konstanta dielektrik tanah, yang berubah dengan kandungan air. Kapasitansi sensor dipengaruhi oleh konstanta dielektrik. 5. Tensiometer: Bahan: Biasanya terbuat dari keramik atau bahan berpori lainnya. Cara kerja: Tensiometer mengukur tegangan atau tekanan sedotan yang diberikan oleh air tanah. Mereka termasuk cangkir keramik berpori yang berkontak dengan air tanah, dan air bergerak masuk atau keluar cangkir keramik berdasarkan kondisi kelembapan tanah. 6. Sensor Gravimetrik: Bahan: Biasanya melibatkan bahan dengan karakteristik penyerapan air yang diketahui. Cara kerja: Sensor ini menimbang sampel tanah sebelum dan setelah dikeringkan dalam oven. Perbedaan berat memberikan kandungan air gravimetrik. 7. Sensor Serat Optik: Bahan: Serat optik. Cara kerja: Sensor serat optik menggunakan perubahan dalam pantulan atau penyerapan cahaya untuk menentukan kelembapan tanah. Sifat optik tanah memengaruhi cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan, yang kemudian dikorelasikan dengan kandungan air. pada rangkaian ini kita mengggunakan tipe sensor Resitansi yang mengukur kandungan air pada tanah RAIN SENSOR Rain sensor atau sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi mendeteksi terjadinya hujan atau tidak. Pada sensor ini, terdapat integrated circuit atau IC (komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor, dan lain-lain) komparator yang berfungsi memberikan sinyal berupa logika ‘on’ dan ‘off’. Sehingga ketika sensor mendeteksi adanya hujan, wiper mobil secara otomatis akan berfungsi tanpa harus mengaktifkan saklar manual. Sensor hujan juga mampu mengatur kecepatan wiper saat menyeka air hujan di kaca mobil, mulai dari posisi low, intermittent, hingga high speed. Pengaturan tersebut tergantung dari curah hujan yang menerpa kaca mobil. AO : Adalah ouptut analog dari sensor, memiliki rentang dari 0 -  5V DC DO: Adalah output digital dari sensor, hanya bisa mengoutpukan nilai 0 atau 5V saja. Memiliki nilai threshold yang bisa diubah dengan mengatur sensitivitas sensor melalui potentiometer. VCC : Tegangan input untuk sensor GND : GND sensor Cara Kerja Sensor Rain:  Rain sensor (FC 37) terdiri dari 2 bagian, yakni modul sensor untuk memproses hasil pembacaan, dan pad sebagai elemen sensing untuk mendeteksi tetesan hujan. Pad inilah bagian dari sensor yang digunakan untuk mendeteksi apakah terdapat tetesan hujan atau tidak. Pad sensing ini biasanya terdiri dari 2 buah lapisan, yakni lapisan atas dan lapisan tengah. Lapisan atas dari pad ini terdiri dari kolom lubang yang dilapisi oleh tembaga, dan lapisan tengah dari sensor ini diprint dengan jalur tembaga seperti gambar dibawah ini: Lapisan atas: Lapisan Tengah: Lubang - lubang dari lapisan atas dari sensor tersebut, terhubung secara internal ke jalur tembaga pada lapisan tengah sensor. Dapat dilihat pada lapisan atas sensor terdapat batasan dengan dimensi kecil, batasan ini diletakkan agar tetesan air hujan yang mengenai sensor tidak terpantul ke luar dan tetap berada pada lapisan sensor. Cara dari sensor mendeteksi tetesan air hujan adalah berdasarkan resistansi dari sensor tersebut. Ketika tidak terdapat tetesan hujan pada pad sensor, maka konduktivitas pada pad tersebut kecil atau dengan kata lain resistansi dari pad tersebut semakin tinggi. Dan kondisi sebaliknya, apabila pada pad sensor tersebut terdapat tetesan air hujan yang memiliki properti konduktivitas yang baik, maka permukaan (surface) dari sensor tersebut memiliki konduktivitas yang tinggi, hal ini mengakibatkan resistansi pada sensor itu semakin mengecil. Untuk ilustrasinya bisa dilihat dibawah ini: Sensor hujan, atau sensor rain, bekerja melalui prinsip konduktivitas listrik air yang terdapat di antara dua elektroda sensor. Elektroda ini terbuat dari bahan konduktif, dan ketika tidak ada air, isolasi udara menjaga tingkat konduktivitas rendah antara keduanya. Ketika hujan turun, tetesan air menyentuh elektroda, membentuk jalur konduktif. Air tersebut mengandung mineral atau elektrolit yang meningkatkan konduktivitas listrik antara elektroda. Sensor mendeteksi perubahan ini dan mengirimkan sinyal ke sirkuit elektronik terhubung. Sirkuit elektronik ini memiliki peran penting. Itu menganalisis perubahan konduktivitas dan memberikan respons sesuai. Respons ini bisa berupa mengaktifkan perangkat lain, seperti sistem irigasi atau lampu penerangan otomatis. Dengan kata lain, sensor rain aktif karena adanya sirkuit elektronik yang memungkinkannya memberikan tanggapan atau aksi spesifik berdasarkan kondisi hujan yang terdeteksi. Komponen Sensor Hujan Sensor hujan bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5 centimeter (cm) x 4 cm berlapis nikel. Lapisan modul pada sensor mempunyai sigar oksidasi sehingga tahan terhadap korosi. IC komputer. Terdapat potensiometer yang berfungsi mengatur sensifitas sensor. Dua output digital dan analog. Sensor hujan, juga dikenal sebagai sensor rain, adalah perangkat elektronik yang dirancang khusus untuk mendeteksi dan mengukur keberadaan serta intensitas hujan. Manfaat sensor ini sangat beragam. Pertama, sensor hujan digunakan dalam stasiun cuaca dan instalasi meteorologi untuk memberikan informasi yang akurat terkait intensitas hujan, membantu pemodelan cuaca dan pemantauan kondisi atmosfer. Kedua, dalam bidang pertanian, sensor hujan dapat diintegrasikan dengan sistem irigasi otomatis untuk mengoptimalkan penggunaan air dan mencegah penyiraman berlebihan saat hujan. Selain itu, sensor hujan juga dimanfaatkan dalam industri otomotif untuk mengontrol otomatis kaca depan kendaraan, mengatur kecepatan penghapus kaca berdasarkan intensitas hujan. Manfaat lainnya termasuk penggunaan dalam sistem peringatan banjir dan integrasi dengan rumah pintar untuk mengendalikan otomatis atap, jendela, atau sistem drainase. Secara umum, sensor hujan beroperasi dengan berbagai metode, termasuk pengukuran konduktivitas, kapasitansi, pengukuran optis, dan pemanfaatan getaran, memberikan keberagaman solusi untuk aplikasi yang berbeda. Dengan demikian, sensor hujan menjadi komponen penting dalam pemantauan dan pengendalian berbagai aspek yang dipengaruhi oleh kondisi cuaca. Perangakat sensor hujan di atas bisa diaplikasi menjadi beberapa perangkat yang mungkin akan sangat berguna pada saat musim hujan. Misalnya dibuat menjadi alat jemuran yang akan otomatis menutup pada saat hujan turun, atau digunakan pada jendela otomatis. Namun rancangan yang ada saat ini saya gunakan untuk membuat jemuran, yang mana pada jemuran tersebut akan secara otomatis menutup pada saat hujan turun. Berikut ini akan dijelaskan prinsip kerja dari pada sensor hujan di atas. Pada rankaian panel sensor yang ditandai dengan nomor 1, panel ini sebenarnya terpisah dengan board PCB utama begitu pula dengan motor,magnet sensor. panel sensor hujan ini akan dipasang di area terbuka, dimana air hujan akan mengenai board panel tersebut. panel ini terbuat dari board PCB biasa yang dibuat menjadi sebuah rangkaian seperti yang ada di atas. Untuk menghindari karat karena air hujan sebaiknya tembaga dilapisi oleh timah. Prinsip kerja dari rangkaian ini adalah, dimana pada saat air hujan mengenai panel sensor, maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan tersebut karena air hujan termasuk kedalam cairan elektrolit yaitu cairan yang dapat menghantarkan arus listrik,meskipun sangat kecil dan proses ini akan menyebabkan keadaan aktif yang akan mengaktifkan relay 9. Dimana pada saat relay 9 aktif motor akan menarik penutup dan setelah penutup ditarik ke pangkal ujung maka motor akan berhenti secara otomatis. Hal ini terjadi karena pada saat penutup berada di pangkal ujung magnet akan mengenai sensor magnet yang ada di pangkal ujung yang kemudian akan mengaktifkan relay 12 sehingga arus yang mengalir ke motor akan terhenti. Pada saat hujan berhenti dan proses elektrolisasi berhenti, maka keadaan akan menjadi pasif dan relay 9 pun akan kembali pasif sementara relay 12 dalam keadaan aktif, kemudian motor akan menarik penutup ke arah sebaliknya, sehingga menjadi terbuka kembali. Pada saat penutup meninggalkan pangkal ujung magnet yang ada pada penarik akan menjauh dari sensor yang berada di pangkal ujung atau 12 sehingga sensor magnet kembali pasif dan relay 12 pun akan pasif. Pada saat penutup sudah tiba di pangkal awal, maka magnet akan kembali mendekat ke sensor magnet yang ada pada pangkal awal, sehingga relay 11 akan aktif dan motor akan berhenti bergerak. jenis-jenis sensor rain Raindrop Sensor (Rain Sensor): Prinsip kerja: Mendeteksi keberadaan tetesan air hujan. keunggulan: Spesifik untuk mendeteksi hujan, umum digunakan pada proyek-proyek DIY. Tipping Bucket Sensor: Prinsip kerja: Menggunakan ember yang berayun saat terisi air hujan. Setiap kali ember berayun, itu dihitung sebagai satu unit curah hujan. Fungsi: Umum digunakan dan mudah dioperasikan. Optical Rain Sensor: Prinsip kerja: Mengandalkan cahaya optik yang terganggu oleh tetesan air hujan. Perubahan intensitas cahaya digunakan untuk mengukur curah hujan. Fungsi: Sensitif dan cocok untuk penggunaan di area tertentu. Capacitive Rain Sensor: Prinsip kerja: Mengukur kapasitansi antara dua elektroda, yang berubah saat terkena air hujan. Fungsi: Sensitif dan dapat mendeteksi intensitas hujan. Acoustic Rain Sensor: Prinsip kerja: Berdasarkan gelombang suara yang dihasilkan oleh tetesan air hujan yang mengenai permukaan sensor. Fungsi: Efektif dalam mendeteksi intensitas hujan. Pada rangkaian menggunakan raindrop sensor circuit diagram sensor  SENSOR PIR Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (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. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu : 1. 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. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya. 2. 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. 3. 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. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.  *Grafik respon sensor PIR 1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR. 2. Respon terhadap suhu  Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR. circuit diagram sensor PIR membutuhkan waktu untuk menstabilkan dirinya tergantung pada kondisi sekitar, sehingga Anda mungkin menemukan LED menyala dan mati secara acak selama sekitar 10-60 detik. Sekarang, ketika kita melihat LED berkedip setiap kali ada gerakan, lihat bagian belakang PIR. Anda akan menemukan sebuah jumper yang ditempatkan antara PIN sudut luar dan PIN tengah (lihat diagram di atas). Ini disebut "non-retriggering" atau "Non-repeatable trigger," dan jumper dikatakan berada dalam posisi L. Dalam posisi ini, LED akan berkedip terus-menerus sampai ada gerakan. Selanjutnya, jika Anda menghubungkan jumper ini antara PIN sudut dalam dan PIN tengah, maka LED akan tetap menyala sepanjang waktu sampai ada gerakan. Ini disebut "retriggering" atau "Repeatable trigger," dan jumper dikatakan berada dalam posisi H Terdapat dua potensiometer (ditunjukkan dalam gambar di atas), digunakan untuk mengatur waktu tunda dan jarak deteksi. Waktu tunda adalah durasi di mana LED akan tetap menyala (pin keluar HIGH). Pada pemicu yang tidak dapat diulang, OUTPUT akan menjadi rendah secara otomatis setelah waktu tunda. Pada pemicu yang dapat diulang, OUTPUT juga akan menjadi rendah setelah waktu tunda, tetapi jika ada aktivitas manusia yang terus-menerus, OUTPUT akan tetap tinggi bahkan setelah waktu tunda. Putar potensiometer Penyesuaian Jarak searah jarum jam untuk meningkatkan jarak deteksi (sekitar 7 meter), sebaliknya, jarak deteksi berkurang (sekitar 3 meter). Putar potensiometer Penundaan Waktu searah jarum jam untuk memperpanjang waktu tunda sensor (600 detik, 10 menit), sebaliknya, mempersingkat waktu tunda (0,3 detik). Secara umum, PIR mendeteksi inframerah dengan panjang gelombang 8 hingga 14 mikrometer dan memiliki jangkauan 3-15 meter dengan sudut pandang kurang dari 180 derajat. Rentang ini dapat bervariasi tergantung pada modelnya. Beberapa PIR langit-langit dapat mencakup 360 derajat. PIR umumnya beroperasi pada 3-9V DC. Sensor PIR (Passive Infrared) mendeteksi perubahan suhu di sekitarnya dengan mengukur radiasi inframerah yang dipancarkan oleh benda atau objek. Berikut adalah beberapa material yang umumnya digunakan dalam pembuatan sensor PIR: 1. Material Piroelektrik: Bahan: Bismut Titanat (BiT), Triselenida Timah (SnSe), Polimer organik, seperti Politetrafluoroetilena (PTFE) atau Poliviniliden Fluorida (PVDF). Cara Kerja: Material piroelektrik menghasilkan muatan listrik saat mengalami perubahan suhu. Ketika radiasi inframerah dari objek mencapai material piroelektrik, ini menyebabkan perubahan suhu dan menghasilkan sinyal listrik yang dapat diukur oleh sensor PIR. 2. Fotodioda Inframerah: Bahan: Arsenida Galium (GaAs), Indium Gallium Arsenide (InGaAs), atau Bismut Titanat (BiT). Cara Kerja: Fotodioda inframerah mengonversi radiasi inframerah menjadi arus listrik. Sensor PIR yang menggunakan fotodioda dapat mendeteksi perubahan suhu dalam bentuk perubahan arus listrik yang dihasilkan oleh fotodioda. 3. Pyroelectric Ceramic: Bahan: Material seperti Dirusak Besi Tunggal (PZT), Litium Tantalat (LiTaO3), atau Bismut Ferrit (BiFeO3). Cara Kerja: Material keramik piroelektrik menghasilkan muatan listrik saat mengalami perubahan suhu. Ini membantu mendeteksi perubahan suhu yang dihasilkan oleh objek atau manusia yang bergerak di depan sensor. 4. Lensa Fresnel: Bahan: Kaca atau plastik khusus yang dirancang dalam pola Fresnel. Cara Kerja: Lensa Fresnel digunakan untuk memfokuskan radiasi inframerah dari lingkungan di sekitarnya ke sensor PIR. Ini membantu meningkatkan sensitivitas dan jangkauan deteksi sensor. 5. Filter Inframerah: Bahan: Bahan optik yang dapat menyerap atau memfilter cahaya tampak, memungkinkan hanya radiasi inframerah melewati. Cara Kerja: Filter inframerah membantu mengisolasi radiasi inframerah dari sumber cahaya tampak atau radiasi elektromagnetik lainnya, meningkatkan keandalan deteksi sensor PIR. Sensor PIR umumnya menggunakan kombinasi beberapa material ini untuk mencapai sensitivitas dan respons yang diinginkan terhadap perubahan suhu yang dihasilkan oleh objek yang bergerak dalam lingkungan di sekitarnya.

4. Percobaan[Back]

4.1 Prosedur Percobaan

    1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

    2. Disarankan agar membaca datasheet setiap komponen

    3. Cari kompnen yang diperlukan di library proteus

    4. Pasang dan simulasikan rangkaian tersebut

4.2 Rangkaian Simulasi

4.3 Prinsip Kerja

Ketika Sensor Rain tidak mendeteksi adanya hujan, maka logic state berlogika 0 sehingga ouput akan berlogika 0 dan masuk ke gerbang not U5:A dan juga diumpankan ke resistor R17. Pada gerbang not U5:A akan menjadi logika 1 dan masuk ke kaki XOR U9:B dan kaki XOR U9:B yang satu lagi terhubung ke ouput sensor LDR yang masih berlogika 0. karena salah satu kaki pada gerbang XOR U9:B berlogika 1, maka ouputnya berlogika 1 dan masuk ke kaki 1 encoder U20. Pada kaki 2 encoder U20 didapat dari ouput Sensor Sound yang berlogika 0 yang terhubung ke gerbang NOT U5:F sehingga menjadi logika 1 dan diteruskan ke kaki encoder U20. Karena pada semua kaki encoder U20 berlogika high maka semua ouput yang dikeluarkan sesuai tabel kebenaran ialah  berlogika 1111 dan diteruskan ke gerbang NOT, sehingga menjadi berlogika 0000 yang akan masuk ke kaki input decoder U14 DCBA yang diteruskan ke seven segment common anoda dan menampilkan angka 0 yang menandakan kedua sensor belum mendeteksi adanya hujan. Pada ouput Sensor Rain yang diumpankan resistor R17 dan masuk rangkaian fixed bias, tegangan VBE yang terbaca pada transistor Q6 ialah +0,20 V. Dengan tegangan segitu belum cukup untuk memenuhi syarat agar transistor aktif yakni diatas 0,6 atau diatas 0,7; sehingga transistor off dan tidak ada arus yang mengalir dari power supply yang diteruskan ke relay ke kaki collector ke kaki emittor dan diteruskan ke ground, sehingga relay tidak akif dan switch tidak berpindah dan Buzzer sebagai indikator tidak aktif yang menandakan Sensor Rain tidak mendeteksi adanya hujan

Ketika Sensor Rain mendeteksi adanya hujan, maka logic state berlogika 1 sehinga ouput akan berlogika 1 dan masuk ke gerbang not U5:A dan juga diumpankan ke resistor R17. Pada gerbang not U5:A akan menjadi logika 0 dan masuk ke kaki XOR U9:B dan kaki XOR U9:B yang satu lagi terhubung ke ouput Sensor Sound yang masih berlogika 0. karena dua kaki pada gerbang XOR U9:B berlogika 0, maka ouputnya berlogika 0 dan masuk ke kaki 1 encoder U20. Pada kaki 2 encoder U20 didapat dari ouput sensor LDR yang berlogika 0 yang terhubung ke gerbang NOT U5:F sehingga menjadi logika 1 dan diteruskan ke kaki encoder U20. Karena hanya kaki 1 encoder U20 yang berlogika 0 dan yang lainnya berlogika high maka ouput yang dikeluarkan sesuai tabel kebenaran ialah berlogika 1110 dan diteruskan ke gerbang NOT, sehingga menjadi berlogika 0001 yang akan masuk ke kaki input decoder U14 DCBA yang diteruskan ke seven segment common anoda dan menampilkan angka 1 yang menandakan Sensor Rain mendeteksi adanya hujan turun . Pada ouput Sensor Rain yang diumpankan resistor R17 dan masuk rangkaian fixed bias, tegangan VBE yang terbaca pada transistor Q6 ialah +0,81 V. Dengan tegangan segitu, cukup untuk memenuhi syarat agar transistor aktif yakni diatas 0,6 atau diatas 0,7; sehingga transistor on dan ada arus yang mengalir dari power supply yang diteruskan ke relay ke kaki collector ke kaki emittor dan diteruskan ke ground, sehingga relay  akif dan switch berpindah dari kiri ke kanan dan Buzzer sebagai indikator aktif yang menandakan Sensor Rain mendeteksi adanya hujan, namun belum menggerakkan motor sebagai treadmil untuk menutup atap karena syaratnya harus kedua sensor aktif.

Selanjutnya, ketika Sensor Sound belum mendengar suara buzzer yang menandakan hujan, maka output yang keluar dari Sensor Sound berlogika 0. Selanjutnya, ouput dari sensor tadi diumpakan ke resistor R33 serta gebang not U5:F menjadi logika 1 dan juga dihubungkan ke kaki input gerbang XOR U9:B. Pada resistor R33 diumpankan ke rangkaian fixed bias dan tegangan yang terbaca pada VBE transistor Q3 ialah -14,2 volt. Dengan tegangan segitu belum cukup untuk memenuhi syarat agar transistor aktif yakni diatas 0,6 atau diatas 0,7; sehingga transistor off dan tidak ada arus yang mengalir dari power supply yang diteruskan ke relay ke kaki collector ke kaki emittor dan diteruskan ke ground, sehingga relay tidak akif dan switch tidak berpindah dari kanan ke kiri dan tidak membentuk loop untuk menggerakkan motor sebagai treadmil untuk menutup atap dan display dari seven segment common anoda masih menampilkan angka 1.

Selanjutnya, ketika Sensor Sound sudah mendengar suara buzzer yang menandakan hujan, maka output yang keluar dari Sensor Sound berlogika 1. Selanjutnya, ouput dari sensor tadi diumpakan ke resistor R33 serta gebang not U5:F menjadi logika 0 yang akan masuk ke kaki 2 encoder U20 dan juga dihubungkan ke kaki input gerbang XOR U9:B yang menghasilkan output pada gerbang XOR berlogika 1 dan akan masuk ke kaki 1 encoder U20. Kemudian, karena hanya kaki 2 belogika low, maka sesuai tabel kebenaran output yang dikeluarkan ialah 1101. Selanjutnya, ouput pada encoder diumpankan ke gerbang NOT dan menjadi 0010 yang akan masuk ke kaki input BCDA decoder dan diteruskan ke seven segment common anoda sehingga menampilkan angka 2. Pada resistor R33 diumpankan ke rangkaian fixed bias dan tegangan yang terbaca pada VBE transistor Q3 ialah +0,89 volt. Dengan tegangan segitu cukup untuk memenuhi syarat agar transistor aktif yakni diatas 0,6 atau diatas 0,7; sehingga transistor on dan ada arus yang mengalir dari power supply yang diteruskan ke relay ke kaki collector ke kaki emittor dan diteruskan ke ground, sehingga relay akif dan switch berpindah dari kanan ke kiri dan membentuk loop untuk menggerakkan motor  untuk menutup atap serta LED sebagai indikator aktif yang menandakan adanya hujan.

ketika soil moisure sensor  mendeteksi tanah basah (>72%) maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 3,58V 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(+) ,lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,87 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 ,sehingga memberikan logika 0 pada pin A dari IC 74154(demultiplexer ) seingga inputan pada IC 0000 dan input E1,E2 yaitu 111 ,sehingga berdasarkan tabel kebenaran dari IC 74151 maka output pin0  berlogika low /0  sehingga tidak adanya arus yang mengalir ke kaki base,sehingga tegangan pada kaki base minus(-) ,dengan begitu maka trasistor off ,dengan off nya transistor  maka tida ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground,dengan begitu ralay menjadi off ,sehingga switch relay tidak bergeser  sehingga loop pada motor untuk sprinkler menjadi tidak  tertutup dan motor tidak  bergerak .

ketika soil moisure sensor  mendeteksi tanah kering(<67%) maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 3,38 lalu di umpankan ke kaki non inverting OPAMP dan dibandingkan dengan kaki inverting karena tegangan pada kaki non inverting lebih kecil maka output OPAMP minus saturasi(-) ,idak adanya arus yang mengalir ke kaki base,sehingga tegangan pada kaki base -15V ,dengan begitu maka trasistor off ,dengan off nya transistor  maka tida ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground,dengan begitu ralay menjadi off ,sehingga switch relay tidak bergeser,sehingga memberikan logika 1 pada pin A dari IC 74154(demultiplexer ) seingga inputan pada IC 1000 dan input E1,E2 yaitu 00 ,sehingga berdasarkan tabel kebenaran dari IC 74151 maka output pin0  berlogika 1  sehingga tidak adanya arus yang mengalir ke kaki base,sehingga tegangan pada kaki base minus(-) ,dengan begitu maka trasistor off ,dengan off nya transistor  maka tida ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground,dengan begitu ralay menjadi off ,sehingga switch relay tidak bergeser  sehingga loop pada motor untuk sprinkler menjadi tidak  tertutup dan motor tidak  bergerak 

Namun ketika siang hari atau sensor ldr menerima cahaya matahari maka resistansi pada sensor ldr semakin kecil sehingga ada arus yang mengalir dari supply menuju ldr lalu ke resistor lalu ke potensiometer lalu di umpankan ke kaki inverting OP AMP dan dibandingkan dengan kaki non inverting karena tegangan pada kaki inverting lebih besar sehingga output OPAMP jadi minus saturasi(-) sehingga tidak adanya arus yang mengalir ke kaki base,sehingga tegangan pada kaki base -15V ,dengan begitu maka trasistor off ,dengan off nya transistor  maka tida ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground,dengan begitu ralay menjadi off ,sehingga switch relay tidak bergeser dan inputan pada IC 74151 10000000 dan input select E1,E2 yaitu 00 ,sehingga berdasarkan tabel kebenarannya dari IC 74151 maka output pin0  berlogika 1  sehingga arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,87 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 dan membuat loop menjadi tertutup dan motor aktif

jika saat ada orang masuk ruangan tanaman maka sensor pir berlogika 1 sehingga output sensor mengeluarkan tegangan lalu dihubungkan dengan pin A sehingga pin A berlogika 1 ,dan BCD ,E1,E2 berlogika 0 karena dihubungkan ke ground ,sehingga dengan inputan IC 74154  1000 dan pin E1 dan E2 juga 0 maka berdasarkan tabel kebenaran dari IC 74151 maka output IC pin 1 berlogika 0 sehinngga sehingga tidak adanya arus yang mengalir ke kaki base,sehingga tegangan pada kaki base minus(-) ,dengan begitu maka trasistor off ,dengan off nya transistor  maka tida ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground,dengan begitu ralay menjadi off ,sehingga switch relay tidak bergeser sehinnga loop menjadi tertutup dan motor untuk membuka pintu aktif 

5. Video[Back]

• Video Rangkaian Simulasi

Prinsip kerja kontrol tanaman bayam di rooftop

• Video Teori Sensor

a. Rain sensor

b. PIR sensor

c. Sensor LDR

d. Soil Moisture

e. Sound sensor

6. File Download[Back]

• Download File HTML klik disini
• Download Rangkaian klik disini
• Download Video Teori Sensor Rain klik disini
• Download Video Teori Sensor Sound klik disini
• Download Video Teori Sensor LDR klik disini
• Download Video Teori Sensor PIR klik disini
• Download Video Teori Sensor Soil Moisture klik disini
• Download Video Prinsip Kerja Rangkaian klik disini
• Download Datas Sheet Resistor  klik disini
• Download Datasheet Dioda 1N4001 klik disini
• Download Datasheet Transistor NPN BC547 klik disini
• Download Datasheet Relay  klik disini
• Download Datasheet LM358 Klik Disini
• Download Datasheet Kapasitor  klik disini
• Download Datasheet Induktor klik disini
• Download Datasheet LED klik disini
• Download Datasheet Motor DC klik disini
• Download Datasheet Potensiometer klik disini
• Download Datasheet Sensor Sound klik disini
• Download Datasheet Sensor PIR klik disini
• Download Datasheet Rain Sensor kilik disini
• Download Datasheet LDR klik disini
• Download Datasheet XOR IC 4030: klik disini
• Download Datasheet NOT IC 7404 klik disini
• Download Datasheet Decoder 7447 [klik disini]
• Download Datasheet Encoder IC 74147 klik disini
• Download Datasheet Buzzer klik disini
• Download Datasheet Seven Segment klik disini
• Download Library Sensor Sound klik Disini
• Download Library Rain Sensor klik disini
• Download Library Sensor PIR klik disini