Sistem Kontrol Pengawetan Durian Pasca Panen Dalam Ruangan

[menuju akhir]

Sistem Water Quality     

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. Link Download

1. Tujuan [kembali]

• Mempelajari cara kerja sensor yang ada.

• Mempelajari prinsip kerja Sistem Kontrol Pengawetan Durian Pasca Panen Dalam Ruangan menggunakan sensor Gas, Kelembapan, Load Cell, dan Cahaya.

• Mempelajari simulasi rangkaian Sistem Kontrol Pengawetan Durian Pasca Panen Dalam Ruanganmenggunakan sensor Gas, Kelembapan, Load Cell, dan Cahaya.

2. Alat dan Bahan [kembali]

 1. Voltmeter

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

2. Baterai

     Digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.

  Konfigurasi pin

     Spesifikasi

2.2 Bahan

1. Resistor

Spesifikasi resistor yang digunakan:

a. Resistor 10 ohm

b. Resistor 220 ohm

c. Resistor 10k ohm

            Datasheet resistor

 

2. Logic State

     

3. Transistor NPN

                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. 

    Spesifikasi dan konfigurasi pin:

Spesifikasi

4. Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. 

Spesifikasi tipe relay: 5VDC-SL-C

Tegangan coil: DC 5V

Struktur: Sealed type

Sensitivitas coil: 0.36W

Tahanan coil: 60-70 ohm

Kapasitas contact: 10A/250VAC, 10A/125VAC, 10A/30VDC, 10A/28VDC

Ukuran: 196154155 mm

Jumlah pin: 5

Konfigurasi Pin

 Datasheet Relay

5. Dioda

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).

6. LED

                         

 

7. OP-AMP

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.

 

8. 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. 

Konfigurasi Pin

 Pin 1 : Terminal 1

 Pin 2 : Terminal 2

                Spesifikasi Motor DC

  9. Buzzer

                                                        

Buzzer Features and Specifications

• Rated Voltage: 6V DC
• Operating Voltage: 4-8V DC
• Rated current: <30mA
• Sound Type: Continuous Beep
• Resonant Frequency: ~2300 Hz 
• Small and neat sealed package
• Breadboard and Perf board friendly

 10.  Switch 

Features 

• Constant ON resistance for signals ±10V and 100 kHz connection diagram

 • tOFF < tON. break before make action

 • Open switch isolation at 1.0 MHz -50 dB

 • < 1.0 nA leakage in OFF state • TTL. DTL. RTL direct drive compatibility

 • Single disable pin turns all sWitches in package OFF  

11. POWER SUPPLY

 

• 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

• 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

                                                                           

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 (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"

• 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

• 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.

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.

• Logic State

    Gerbang logika atau logic State adalah suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Gerbang Logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner yaitu bilangan yang hanya memiliki 2 kode simbol yakni 0 dan 1 dengan menggunakan Teori Aljabar Boolean.

    Status logika Pengertian logis, benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt. Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan.

• 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

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). Baterai simbol seperti gambar di bawah ini:

Gambar Simbol Baterai

• 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 

 

1. Sensor Gas

• Prinsip Kerja: Menggunakan elemen sensitif yang bereaksi dengan gas tertentu, menghasilkan perubahan resistansi atau tegangan yang dapat diukur.
• Kategori:
• Pasif/Aktif: Aktif (memerlukan sumber daya eksternal untuk bekerja).
• Analog/Digital: Biasanya analog, karena menghasilkan tegangan sebanding dengan konsentrasi gas.
• Fisika/Kimia/Biologi: Kimia (reaksi dengan molekul gas).
• Thermal/Mekanis/Optik: Tidak termasuk kategori ini secara langsung.

Grafik Respon

Grafik menunjukkan perubahan tegangan (V) yang mengikuti pola osilasi konsentrasi gas, disertai dengan sedikit noise untuk simulasi kondisi nyata.

---

2. Load Sensor (Strain Gauge)

• Prinsip Kerja: Mengukur perubahan resistansi akibat deformasi mekanis (tekanan atau gaya), yang diubah menjadi tegangan dengan jembatan Wheatstone.
• Kategori:
• Pasif/Aktif: Pasif.
• Analog/Digital: Analog (menghasilkan perubahan resistansi atau tegangan).
• Fisika/Kimia/Biologi: Fisika (deformasi mekanis).
• Thermal/Mekanis/Optik: Mekanis.

Grafik Respon

Grafik menggambarkan tegangan (V) yang berubah sesuai dengan variasi beban (load) secara osilasi.

---

3. Sensor LDR (Light Dependent Resistor)

• Prinsip Kerja: Resistansi berubah sesuai intensitas cahaya yang diterima; resistansi berkurang saat intensitas cahaya meningkat.
• Kategori:
• Pasif/Aktif: Pasif.
• Analog/Digital: Analog (menghasilkan perubahan resistansi).
• Fisika/Kimia/Biologi: Fisika (intensitas cahaya).
• Thermal/Mekanis/Optik: Optik.

Grafik Respon

Grafik menampilkan perubahan resistansi (Ohm) berdasarkan intensitas cahaya yang berosilasi, dengan noise realistis.

---

4. Sensor LM35

• Prinsip Kerja: Menggunakan elemen semikonduktor untuk menghasilkan tegangan keluaran yang proporsional dengan suhu.
• Kategori:
• Pasif/Aktif: Aktif (memerlukan sumber daya eksternal).
• Analog/Digital: Analog (menghasilkan tegangan linier terhadap suhu).
• Fisika/Kimia/Biologi: Fisika (suhu).
• Thermal/Mekanis/Optik: Thermal.

Grafik Respon

Grafik menunjukkan tegangan (V) sebagai respon suhu yang berfluktuasi secara sinusoidal terhadap waktu.

---

5. Sensor Kelembapan HIH 5030

• Prinsip Kerja: Menggunakan elemen kapasitif untuk mendeteksi kelembapan relatif udara, menghasilkan tegangan proporsional.
• Kategori:
• Pasif/Aktif: Aktif (memerlukan sumber daya eksternal).
• Analog/Digital: Analog (tegangan berubah dengan kelembapan).
• Fisika/Kimia/Biologi: Fisika (kelembapan udara).
• Thermal/Mekanis/Optik: Tidak termasuk kategori ini secara langsung

Grafik Respon

Grafik menunjukkan tegangan (V) yang berubah mengikuti variasi kelembapan relatif. 

3. Dasar Teori [kembali]

• 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.

Konfigurasi Pin

Pin 1 : Terminal 1

Pin 2 : Terminal 2

                Spesifikasi Motor DC

        Prinsip kerja motor DC adalah berdasarkan interaksi antara medan magnet stator dan medan magnet rotor. Ketika arus listrik mengalir melalui kumparan stator, maka akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet stator ini akan berinteraksi dengan medan magnet rotor. Interaksi ini akan menghasilkan gaya yang menyebabkan rotor berputar.

Kecepatan putar motor DC dapat diatur dengan mengubah tegangan atau arus yang mengalir melalui kumparan kendali.

Berikut adalah beberapa jenis motor DC:

• Motor DC seri: Motor DC seri adalah jenis motor DC yang paling sederhana. Motor DC seri memiliki kumparan medan dan kumparan kendali yang dirangkai secara seri. Motor DC seri memiliki torsi yang tinggi, tetapi kecepatannya terbatas.
• Motor DC shunt: Motor DC shunt adalah jenis motor DC yang memiliki kumparan medan dan kumparan kendali yang dirangkai secara paralel. Motor DC shunt memiliki torsi yang lebih rendah daripada motor DC seri, tetapi kecepatannya lebih tinggi.
• Motor DC compound: Motor DC compound adalah jenis motor DC yang memiliki kumparan medan dan kumparan kendali yang dirangkai secara seri dan paralel. Motor DC compound memiliki torsi yang tinggi dan kecepatan yang tinggi.

Motor DC memiliki berbagai keunggulan, antara lain:

• Efisien: Motor DC memiliki efisiensi yang tinggi, yaitu sekitar 80%.
• Kontrol yang mudah: Motor DC dapat dikontrol dengan mudah dengan mengubah tegangan atau arus yang mengalir melalui kumparan kendali.
• Biaya yang rendah: Motor DC memiliki biaya yang relatif rendah.

Namun, motor DC juga memiliki beberapa kelemahan, antara lain:

• Berat: Motor DC memiliki berat yang lebih berat daripada motor AC.
• Ukuran: Motor DC memiliki ukuran yang lebih besar daripada motor AC.
• Ruis: Motor DC menghasilkan bunyi yang lebih bising daripada motor AC.

Motor DC banyak digunakan dalam berbagai peralatan, antara lain:

• Alat transportasi: Motor DC digunakan sebagai penggerak mobil listrik, motor skuter listrik, dan motor sepeda listrik.
• Peralatan industri: Motor DC digunakan sebagai penggerak mesin produksi, mesin pengolahan, dan mesin transportasi.
• Peralatan rumah tangga: Motor DC digunakan sebagai penggerak kipas angin, mesin cuci, dan blender.

• 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. Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan listrik dari dua titik potensial listrik. Pada peralatan elektronik, voltmeter digunakan sebagai pengawasan nilai tegangan kerja.

Berdasarkan jenisnya, voltmeter dapat dibagi menjadi dua, yaitu:

• Voltmeter Analog: Voltmeter analog adalah voltmeter yang menunjukkan hasil pengukurannya secara analog, yaitu dengan menggunakan jarum penunjuk. Voltmeter analog memiliki akurasi yang lebih rendah daripada voltmeter digital.
• Voltmeter Digital: Voltmeter digital adalah voltmeter yang menunjukkan hasil pengukurannya secara digital, yaitu dengan menggunakan angka. Voltmeter digital memiliki akurasi yang lebih tinggi daripada voltmeter analog.

Prinsip kerja voltmeter

Prinsip kerja voltmeter adalah berdasarkan prinsip kerja galvanometer. Galvanometer adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur arus listrik.

Voltmeter terdiri dari dua bagian utama, yaitu:

• Galvanometer: Galvanometer adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur arus listrik.
• Resistor: Resistor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk membatasi arus listrik.

Pada voltmeter analog, galvanometer dihubungkan secara seri dengan resistor. Besarnya arus listrik yang mengalir melalui galvanometer akan sebanding dengan beda potensial yang diukur. Jarum penunjuk akan bergerak sesuai dengan besarnya arus listrik yang mengalir melalui galvanometer.

Pada voltmeter digital, galvanometer dihubungkan secara paralel dengan resistor. Besarnya arus listrik yang mengalir melalui galvanometer akan sebanding dengan beda potensial yang diukur. Nilai beda potensial kemudian dikonversi menjadi angka digital dan ditampilkan pada layar.

Cara menggunakan voltmeter

Untuk menggunakan voltmeter, langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

1. Hubungkan voltmeter ke sumber tegangan yang akan diukur.
2. Atur skala pengukuran voltmeter sesuai dengan tegangan yang akan diukur.
3. Baca hasil pengukuran pada layar voltmeter.

• SENSOR SUHU

    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.

        Sensor suhu ini terkalibrasi dalam satuan celcius dan mampu membaca nilai suhu dari 0˚C100˚C dan memiliki paraeter bahwa setiap kenaikan 1˚C tegangan keluaran naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5V pada suhu 150˚C. Pada perancangan menggunakan mikrokontroler ATmega8535, ADC yang digunakan adalah 10 bit, artinya data yang dihasilkan dari konversi adalah 0-1023. Untuk mengeluarkan output ADC dari mikrokontroler menggnakan rumus sebagai berikut : Hasil konversi ADC = (Vin*1024)/Vref Hasil output sensor kemudian akan diolah oleh mikrokontroler ATmega8535 yang kemudian nilainya akan ditampilkan pada layar lcd. Pada perancangan kakikakinya, kaki 1 terhubung power (0-5V), pin 2 sebagai output sensor yang akan terhubung dengan mikrokontroller ATmega8535, sedangkan pin 3 terhubung dengan ground.
    

                                            

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 

Cara Kerja Sensor Suhu LM35 

    Dalam praktiknya proses antarmuka sensor LM35 dapat dikatakan sangat mudah. Pada IC sensor LM35 ini terdapat tiga buah pin kaki yakni Vs, Vout dan pin ground. Dalam pengoperasiannya pin Vs dihubungkan dengan tegangan sumber sebesar antara 4 – 20 volt sementara pin Ground dihubungkan dengan ground dan pin Vout merupakan keluaran yang akan mengalirkan tegangan yang besarnya akan sesuai dengan suhu yang diterimanya dari sekitar.

    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:

LM35 Datasheet

    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.

    Penguat di bagian atas memastikan bahwa tegangan di dasar transistor kiri (Q1) sebanding dengan suhu absolut (PTAT) dengan membandingkan keluaran kedua transistor. Amplifier di sebelah kanan mengubah suhu absolut (diukur dalam Kelvin) menjadi Fahrenheit atau Celsius, tergantung pada bagiannya (LM34 atau LM35). Lingkaran kecil dengan "i" di dalamnya adalah rangkaian sumber arus konstan. Kedua resistor dikalibrasi di pabrik untuk menghasilkan sensor suhu yang sangat akurat.     

Dilihat dari tipenya range suhu dapat dilihat sebagai berikut :

• LM35, LM35A -> range pengukuran temperature  -55ºC hingga +150ºC.
• LM35C, LM35CA -> range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
• LM35D -> range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC. 

Kelebihan LM 35 :

• Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
• Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
• Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
• Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

Kekurangan LM 35:

• Membutuhkan tegangan untuk beroperasi.

grafik akurasi lm35 terhadap suhu:

• 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.

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 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

Jenis jenis bias pada transistor

• OP-AMP

Simbol  

 

Berfungsi sebagai penguat atau pembanding tegangan input dengan output.

Karakteristik 

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

 

Pengaplikasian

Inverting Amplifier

NonInverting

Komparator

Adder

- Sensor HIH-5030

Sensor yang dapat mengukur dua parameter lingkungan sekaligus, yakni suhu dan kelembaban udara (humidity). Dalam sensor ini terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negative Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu, sebuah sensor kelembaban tipe resisitif dan sebuah mikrokontroller 8-bit yang mengolah kedua sensor tersebut dan mengirim hasilnya ke pin output dengan format single-wire bi-directional (kabel tunggal dua arah).

Sensor Kelembaban Tegangan Rendah Seri HIH-5030/5031 beroperasi hingga 2,7 Vdc, seringkali ideal dalam sistem bertenaga baterai dengan suplai nominal 3 Vdc. HIH 5030/5031 melengkapi jajaran sensor kelembapan 5 Vdc SMD (Surface Mount Device) kami yang sudah ada. Pengemasan SMD pada pita dan gulungan memungkinkan penggunaan dalam produksi pengambilan dan tempat otomatis bervolume tinggi, menghilangkan ketidakselarasan timbal ke lubang-lubang pada papan sirkuit cetak.

Sensor Kelembaban Seri HIH-5030/5031 dirancang khusus untuk pengguna OEM (Original Equipment Produsen) bervolume tinggi. Masukan langsung ke pengontrol atau perangkat lain dimungkinkan oleh sensor ini di dekat keluaran tegangan linier. Dengan penarikan arus tipikal hanya 200 A, Seri HIH-5030/5031 cocok untuk banyak sistem yang dioperasikan dengan baterai dengan konsumsi daya rendah.

Pertukaran sensor yang ketat mengurangi atau menghilangkan biaya kalibrasi produksi OEM. Seri HIH-5030/5031 menghadirkan kinerja penginderaan RH (Relative Humidity) berkualitas instrumentasi dalam SMD yang dapat disolder dengan harga bersaing. HIH-5030 adalah sensor kelembaban sirkuit terpadu tertutup.

HIH-5031 adalah sensor kelembapan sirkuit terpadu tertutup, tahan kondensasi, yang dilengkapi dengan filter hidrofobik dari pabrik sehingga dapat digunakan di banyak lingkungan kondensasi termasuk aplikasi industri, medis, dan komersial. Sensor RH menggunakan elemen penginderaan kapasitif polimer termoset yang dipangkas dengan laser dengan pengkondisian sinyal terintegrasi pada chip.

Konstruksi multilapis elemen penginderaan memberikan ketahanan yang sangat baik terhadap sebagian besar bahaya aplikasi seperti kondensasi, debu, kotoran, minyak, dan bahan kimia lingkungan umum. Paket sampel tersedia.

Cara kerja
Kelembapan didefinisikan sebagai jumlah uap air dalam atmosfer udara atau gas lainnya. Parameter kelembapan dinyatakan dengan berbagai cara dan satuan yang sesuai didasarkan pada teknik pengukuran yang digunakan. Istilah yang paling sering digunakan adalah "Kelembaban Relatif (RH)", "Bagian Per Juta (PPM)" berdasarkan berat atau volume dan "Titik Embun/Embun Beku (D/F PT)", di mana dua yang terakhir adalah subkelas dari "Kelembaban Absolut (AB)". Unit Absolute Humidity dapat digunakan untuk hasil pengukuran utama karena dapat mengukur secara langsung nilai kandungan uap air. Sebaliknya, Kelembaban Relatif berlaku untuk hasil pengukuran sekunder, karena pengukuran nilai uap air diperantarai dengan cara tertentu.

Spesifikasi :

• 
  
• Output analog
• Sensor kelembaban relatif
• Akurasi kelembaban: ± 3% rh.
• Pasokan 2,7 vdc sampai 5,5 vdc.
• Smd.tertutup, dengan / tanpa filter hidrofobik

Pinout

•  Sensor Rain

  adalah salah satu jenis rain sensor berjenis resistive based, atau berbasis resistansi. Sensor ini merupakan salah satu jenis dari banyaknya keluarga sensor rain. Rain drop sensor sendiri adalah sebuah sensor yang digunakan untuk mendeteksi apakah terdapat tetesan - tetesan air hujan pada suatu tempat. Sensor ini umumnya digunakan pada aplikasi yang memerlukan aktifnya suatu proses ketika terjadi hujan (seperti aplikasi agrikultur, otomotif, dll). Spesifikasi dari sensor Rain (khususnya sensro FC 37 adalah sebagai berikut)

  
  

  - 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

   

  #### Pinout sensor

  Sensor tersebut memiliki mapping pinout sebagai berikut:

  

  
  
  

  
  

  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 dari sensor

  [[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.

  
  

  Diketahui bahwa air memiliki potensi menjadi konduktor yang baik, dan konduktivitas memiliki hubungan invers dengan resistansi. Kategori air yang bisa menjadi konduktor yang baik adalah dilihat dari besar resistansi yang dimiliki oleh tetesan air tersebut, diketahui persamaan resistansi adalah sebagai berikut

  
  

  

  
  

  dimana R adalah resistansi dari tetesan air, p adalah resistivitas suatu air, dan A adalah luas penampang dari tetesan hujan. Air murni memiliki resistivitas yang tinggi p = 18.2 M \Omega cm^2. Sehingga sulit menjadi konduktor yang baik. Namun, air hujan tidak sepenuhnya murni karena pada partikel air hujan terkandung zat elektrolit dalam bentuk garam dan memiliki rentang resistivitas p = 0.2M\Omega cm^2. Maka air hujan memiliki properti konduktivitas yang lebih baik dari air murni.

  
  

  Setelah mengetahui alasan kenapa air hujan bisa mengahantarkan listrik dengan baik, selanjutnya adalah mengaplikasikan konsep tersebut untuk mendeteksi tetesan hujan. 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:

  
  

  

  
  

  
  

  Grafik response yang mengaitkan antara banyaknya tetesan air dengan resistansi permukaan pad sensor bisa dilihat pada gambar dibawah ini:

  

  
  

  Selain output analog, sensor ini juga mempunyai fungsi untuk mengoutputkan hasil pembacaan digital (1 atau 0), hal ini dicapai dengan menggunakan komparator LM393. Sebuah signal threshold yang bisa diatur dengan menggunakan potentiometer pada sensor tersebut diletakkan pada kaki inverting sementara kaki non inverting dihubungkan ke sensing plate dari sensor tersebut. Kemudian apabila tegangan pada pad > threshold maka output dari komparator adalah 1, jika tegangan pad < threshold maka output dari comparator adalah logika 0.

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

4. Percobaan [kembali]

A. Prosedur Percobaan

- Siapkan seluruh alat dan bahan yang akan digunakan di Proteus

- Rangkaian semua alat dan bahan pada proteus

- Atur nilai variable (tengang, arus, dll)

- Lalu tekan tombol jalankan 

- Simulasikan semua sensor yang ada

- Revisi lagi apakah ada yang kurang dari rangkaian

- Lakukan simulasi kembali

B. Gambar Rangkaian

C. Prinsip Kerja Rangkaian

Rangkaian ini adalah sistem otomatisasi berbasis dua sensor, yaitu sensor suhu (LM35) dan sensor kelembapan, untuk mengontrol perangkat pemanas dan pendingin. Sensor suhu LM35 menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan suhu yang diukur. Tegangan ini dialirkan ke detektor berbasis op-amp LM741 untuk dibandingkan dengan tegangan referensi. Tegangan referensi disesuaikan menggunakan potensiometer (RV) untuk menentukan ambang batas suhu. Pada detektor non-inverting, jika suhu melebihi 27°C, tegangan keluaran menjadi tinggi (logika "1"). Sebaliknya, pada detektor inverting, jika suhu di bawah 21°C, tegangan keluaran juga menjadi tinggi (logika "1"). Kedua keluaran ini akan digunakan sebagai sinyal kontrol untuk mengaktifkan pemanas atau pendingin.

Sensor kelembapan berfungsi serupa dengan menghasilkan tegangan keluaran berdasarkan kelembapan lingkungan. Tegangan ini dialirkan ke dua detektor LM741. Detektor non-inverting dirancang untuk mendeteksi kelembapan di bawah 60%, menghasilkan keluaran tinggi jika kondisi tersebut tercapai. Sebaliknya, detektor inverting mendeteksi kelembapan di atas 80% dan memberikan keluaran tinggi jika kondisi tersebut terpenuhi. Aliran arus dari kedua sensor ini melalui detektor memastikan bahwa kondisi kelembapan dan suhu dapat diukur secara bersamaan.

Output dari masing-masing detektor kemudian dialirkan ke encoder. Encoder bertugas menggabungkan sinyal logika dari detektor suhu dan kelembapan. Jika suhu lebih dari 27°C dan kelembapan kurang dari 60%, encoder mengaktifkan motor pendingin dengan memberikan sinyal logika yang sesuai. Sebaliknya, jika suhu kurang dari 21°C dan kelembapan lebih dari 80%, encoder memberikan sinyal untuk mengaktifkan motor pemanas. Aliran arus dari encoder ke motor memastikan bahwa perangkat yang sesuai diaktifkan.

Rangkaian ini menggunakan suplai daya sebesar +5V untuk sensor LM35 dan ±9V untuk op-amp LM741. Tegangan ini memastikan bahwa sensor dan detektor beroperasi dengan stabil. Tegangan dari sensor suhu dan kelembapan dialirkan ke input non-inverting atau inverting dari masing-masing op-amp melalui resistor. Potensiometer berfungsi untuk membagi tegangan suplai sehingga menghasilkan nilai referensi yang dapat diatur. Jika tegangan keluaran sensor melebihi atau kurang dari nilai referensi, op-amp menghasilkan tegangan keluaran tinggi yang digunakan untuk mengontrol perangkat.

Pada tahap akhir, aliran arus dari detektor diarahkan ke motor yang menggerakkan perangkat pendingin atau pemanas. Motor diaktifkan hanya jika kondisi logika dari encoder terpenuhi. Motor pendingin diaktifkan saat suhu tinggi dan kelembapan rendah, sedangkan motor pemanas diaktifkan saat suhu rendah dan kelembapan tinggi. Rangkaian ini juga dilengkapi indikator visual untuk menunjukkan status operasi, seperti pendingin aktif atau jendela dibuka. Dengan prinsip kerja ini, rangkaian mampu mengatur suhu dan kelembapan secara otomatis untuk menjaga kenyamanan ruangan.

Rangkaian ini menggunakan sensor Load Cell (LC1) untuk mendeteksi berat suatu benda, seperti durian. Ketika beban diletakkan pada Load Cell, sensor ini menghasilkan sinyal tegangan kecil yang proporsional terhadap berat benda. Tegangan ini kemudian diperkuat melalui amplifier non-inverting berbasis op-amp U13 (UA741). Tegangan keluaran dari amplifier ini dihitung menggunakan rumus Vo = (1 + RF/R1) × Vin, di mana RF dan R1 adalah resistor umpan balik yang menentukan tingkat penguatan.

Tegangan keluaran amplifier diteruskan ke input inverting op-amp U14, yang berfungsi sebagai detektor. Op-amp ini membandingkan tegangan keluaran Load Cell dengan tegangan referensi yang disetel menggunakan potensiometer RV5. Jika berat benda melebihi ambang batas (dalam hal ini 30 satuan berat), tegangan pada input inverting melebihi tegangan referensi, menghasilkan sinyal keluaran tinggi (logika "1") pada op-amp U14.

Sinyal dari op-amp U14 diteruskan ke basis transistor Q3 (BC547) melalui resistor bias RB2. Jika tegangan basis-emitor (Vbe) transistor mencapai ambang 0,6V, transistor akan aktif (saturasi), memungkinkan arus mengalir dari kolektor ke emitor. Aktivasi transistor ini menghidupkan relay RL3, yang terhubung dengan motor penggerak dan lampu indikator (LED hijau, D7). Motor kemudian mulai bekerja untuk memindahkan benda (durian), sementara lampu indikator menyala untuk menunjukkan bahwa proses sedang berlangsung.

Daya untuk motor dan lampu indikator disuplai melalui relay, yang diaktifkan oleh aliran arus dari transistor. Rangkaian ini memastikan bahwa motor hanya menyala ketika berat benda mencapai atau melebihi ambang batas yang telah ditentukan, membuat sistem efisien dan otomatis.

Pada rangkaian yang dimodifikasi untuk terhubung dengan sensor gas, proses aliran arus dimulai dari sensor gas, seperti MQ-series, yang mendeteksi konsentrasi gas di sekitarnya. Sensor ini mengubah konsentrasi gas menjadi sinyal tegangan analog yang bervariasi sesuai dengan tingkat gas yang terdeteksi. Sinyal tegangan tersebut kemudian diperkuat oleh amplifier non-inverting berbasis op-amp (U13), dengan penguatan yang ditentukan oleh konfigurasi resistor RF dan R1. Tegangan keluaran amplifier ini menjadi lebih besar dan proporsional terhadap konsentrasi gas. Tegangan keluaran dari amplifier selanjutnya diteruskan ke komparator berbasis op-amp (U14), di mana tegangan keluaran sensor dibandingkan dengan tegangan referensi yang disetel melalui potensiometer RV5. Jika tegangan keluaran sensor lebih besar dari tegangan referensi, op-amp menghasilkan logika tinggi pada outputnya, menandakan bahwa konsentrasi gas telah melebihi ambang batas yang ditentukan. Sinyal logika tinggi dari op-amp diteruskan ke basis transistor Q3 (BC547) melalui resistor RB2. Ketika tegangan pada basis transistor mencapai ambang 0,6V, transistor masuk ke mode saturasi, sehingga arus dapat mengalir dari kolektor ke emitor. Hal ini memungkinkan arus mengalir melalui kumparan relay RL3, sehingga relay menghubungkan sumber daya ke motor penggerak dan lampu indikator. Motor penggerak kemudian mulai beroperasi, menjalankan tindakan tertentu seperti mengaktifkan sistem ventilasi atau alat pengaman lainnya. Lampu indikator (D7) menyala untuk memberikan tanda bahwa sistem aktif dan berfungsi. Dengan demikian, rangkaian ini memastikan motor hanya menyala ketika konsentrasi gas melebihi ambang batas, memungkinkan pengoperasian yang efisien dan aman dalam kondisi darurat.

5. Video [kembali]

6. Link Download [kembali]

Rangkaian proteus klik disini 

Video percobaan Klik disini

DataSheet Kelembapan Klik Disini  

Datasheet Lm35 Sensor Klik disini

DataSheet Resistor 10k  Klik disini 

DataSheet Dioda Klik disini

DataSheet Motor DC Klik disini 

DataSheet Relay 12V Klik Disini

DataSheet Resistor 10k  Klik disini 

DataSheet Dioda Klik disini

Datasheet Switch klik disini

Datasheet Seven Segment klik disini

Datasheet Potensiometer Klik disini

Datasheet LED klik disini

Datasheet Baterai klik disini

Datasheet 7432 (gerbang OR) klik disini

Download Datasheet Opamp [klik]

Datasheet IC 7447 Klik d]isini

Datasheet IC 555 Klik disini

Datasheet IC 4026 Klik disini

Datasheet IC 7482 Klik disini

Datasheet IC 4511 Klik disini

Library Load Cell Sensor Klik disini

Library Gas Sensor Klik disini

[menuju awal]