Tugas Besar

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

3. Dasar Teori

4. Prosedur Percobaan

5. Pilihan Ganda

6. Gambar Rangkaian dan Video 

7. Download File

                                                     Smart Monitoring Kebun Jeruk

(Pressure Sensor , Humidity Sensor , Loadcell Sensor dan Proximity Sensor)

1. Tujuan [kembali]

    a.       Mengetahui dan memahami prinsip kerja Sensor Tekanan

b.      Mengetahui dan memahami prinsip kerja Sensor Kelembaban

c.       Mengetahui dan memahami prinsip kerja Sensor Loadcell

d.       Mengetahui dan memahami prinsip kerja Sensor  Jarak

2. Komponen [kembali]

    a.      Alat

·      Power Supply

·      Battery

·      DC Voltmeter

b.      Bahan

·      Resistor

Spesifikasi:

Resistance (Ohms)             : 220 V

Power (Watts)                    : 0,25 W, ¼ W

Tolerance                            : ± 5%

Packaging                           : Bulk

Composition                       : Carbon Film

Temperature Coefficient    : 350ppm/°C

Lead Free Status                : Lead Free

RoHS Status                       : RoHs Complient

·      Transistor

Spesifikasi:

-          DC Current gain(hfe) maksimal 800

-          Arus Collector kontinu(Ic) 100mA

-          Tegangan Base-Emitter(Vbe) 6V

-          Arus Base(Ib) maksimal 5mA

·      Relay

·      Motor DC

Spesifikasi:

-         Operating temperature  : -10^oC – 60^oC

-         Rated voltage               : 6.0VDC

-         Rate load                      : 10 g*cm

-         No-load current            : 70 mA max

-         No-load speed              : 9100±1800rpm

-         Loaded current             : 250 A max

-         Loaded speed               : 4500±1500 rpm

-         Starting torque              : 20 g*cm

-         Starting voltage            : 2.0

-         Stall current                  : 500 mA max

-         Body size                      : 27.5mm x 20mm x 15mm

-         Shaft size                      : 8mm x 2mm diameter

-         Weight                          : 17.5 grams

·      Buzzer

·      Sensor Tekanan

Datasheet dan Spesifikasi

·      Sensor Kelembaban

Spesifikasi dan Datasheet:

·      Adder (IC 7482)

·      Seven Segment

•    Sensor Loadcell

       

        Spesifikasi dan Datasheet :

   

 

3. Dasar Teori [kembali]

    a.      Resistor

Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Namun tidak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang memiliki resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat. Contoh lain penggunaan kawat nikrom dapat dilihat pada elemen pemanas setrika. Jika elemen pemanas tersebut dibuka, maka terdapat seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan kawat nikrom.

Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.

Resistor berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Jika ditinjau secara mikroskopik, unsur-unsur penyusun resistor memiliki sedikit sekali elektron bebas. Akibatnya pergerakan elektronya menjadi sangat lambat. Sehingga arus yang terukur pada multimeter akan menunjukan angka yang lebih rendah jika dibandingkan rangkaian listrik tanpa resistor.

Namun meskipun misalnya kita menyusun rangkaian listrik tanpa resistor, bukan berarti tidak ada hambatan listrik didalamnya. Karena setiap konduktor pasti memiliki nilai hambatan, meskipun relatif kecil. Namun dalam perhitungan matematis, biasanya kita abaikan nilai hambatan pada konduktor tersebut, dan kita anggap konduktor dalam kondisi ideal. Itu berarti besar resistansi konduktor adalah nol.

Simbol dari resistor merupakan sebagai berikut :

Cara Menghitung Nilai Resistor

Berdasarkan bentuknya dan proses pemasangannya pada PCB, Resistor terdiri 2 bentuk yaitu bentuk Komponen Axial/Radial dan Komponen Chip. Untuk bentuk Komponen Axial/Radial, nilai resistor diwakili oleh kode warna sehingga kita harus mengetahui cara membaca dan mengetahui nilai-nilai yang terkandung dalam warna tersebut sedangkan untuk komponen chip, nilainya diwakili oleh Kode tertentu sehingga lebih mudah dalam membacanya.

1)   Berdasarkan Kode Warna

Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.

Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor:

-       4 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 10⁵ = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

-       5 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10ⁿ)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5

Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵

Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 10⁵ = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi

Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi

Cara menghitung Toleransi :

2.200 Ohm dengan Toleransi 5% = 2200 – 5% = 2.090

2200 + 5% = 2.310

ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm

Untuk mempermudah menghafalkan warna di Resistor, kami memakai singkatan seperti berikut:

HI CO ME O KU JAU BI UNG A PU

(HItam, COklat, MErah, Orange, KUning. HiJAU, BIru, UNGu, Abu-abu, PUtih)

2)   Berdasarkan Kode Angka

Membaca nilai Resistor yang berbentuk komponen Chip lebih mudah dari Komponen Axial, karena tidak menggunakan kode warna sebagai pengganti nilainya. Kode yang digunakan oleh Resistor yang berbentuk Komponen Chip menggunakan Kode Angka langsung jadi sangat mudah dibaca atau disebut dengan Body Code Resistor (Kode Tubuh Resistor)

Contoh :

Kode Angka yang tertulis di badan Komponen Chip Resistor adalah 4 7 3;

Contoh cara pembacaan dan cara menghitung nilai resistor berdasarkan kode angka adalah sebagai berikut :

Masukkan Angka ke-1 langsung = 4

Masukkan Angka ke-2 langsung = 7

Masukkan Jumlah nol dari Angka ke 3 = 000 (3 nol) atau kalikan dengan 10³

Maka nilainya adalah 47.000 Ohm atau 47 kilo Ohm (47 kOhm)

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

222 → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm

103 → 10 * 10³ = 10.000 Ohm atau 10 Kilo Ohm

334 → 33 * 10⁴ = 330.000 Ohm atau 330 Kilo Ohm

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

b.      Transistor

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal, stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor 2SC1162 bertipe NPN. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor  yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis  melebihi arus pada kaki kolektor atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff  (saklar tertutup).

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

-        Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

-   Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

-     Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

KarakteristikI/O:

c.       Relay

Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

-       Electromagnet (Coil)

-       Armature

-       Switch Contact Point (Saklar)

-       Spring

Gambar bagian-bagian relay:

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

-   Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)

-   Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

d.      Buzzer

Buzzer listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara.

Simbol:

Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi kisaran 1-5 KHz hingga 100 KHz untuk aplikasi ultrasound. Tegangan operasional buzzer yang umumnya berkisar 3-12 V.

Cara Kerja Buzzer

Tegangan Listrik yang mengalir ke buzzer akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut akan diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh manusia.

e.       Pressure Sensor 

    

    Sensor tekanan adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengukur besaran suatu tekanan. Caranya yaitu dengan mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Sederhananya, alat ini mampu mengubah tekanan menjadi induktansi.

    Prinsip kerjanya yaitu mengubah tekanan pada kantung perangkat sensor yang dapat menyebabkan berubahnya posisi inti kumparan. Akibat dari proses tersebut, induksi magnetik yang ada pada kumparan pun akan mengalami perubahan.

Grafik respon:

f.        Soil Moisture Sensor

 Sensor kelembaban adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur kelembaban yang ada di udara. Kelembaban didefinisikan sebagai jumlah kandungan air di udara.  Kelembaban dan kelembapan berbeda.Kelembaban mengacu pada ruang, sedangkan istilah kelembaban mengacu pada kandungan air yang ada dalam padatan untuk cairan.  Sensor kelembaban kembali memberikan output berdasarkan klasifikasi kelembaban.Higrometer adalah salah satu versi klasik dari sensor kelembaban, yang digunakan untuk mengukur kelembaban.

Jenis-Jenis Sensor Kelembaban:

1. Capasitif sensor

    Sebuah kapasitor air-filled/terisi-udara dibuat sebagai suatu sensor kelembaban relative karena uap dalam atmosfer merubah permivitas elektrik udara.Prinsip kerjaMemanfaatkan perubahan kapasitifperubahan posisi bahan dielektrik diantara kedua kepingpergeseran posisi salah satu keping dan luas keping yang berhadapan langsungPerubahan jarak antara kedua keping Contoh sensor Sensor 

Relative Humidity HS-15P  

Sensor Relative Humidity HS-15PKarakteristik sensor HS15P 

1. Bekerja pada rating temperatur 0°C sampai dengan 50°C 

2. Bekerja pada rating kelembaban 20 % sampai dengan 100 % RH 

3. Tegangan kerja adalah tegangan AC 1 Vrms 

4. Frekuensi kerja adalah 50Hz sampai dengan 1 KHz 

5. Konsumsi daya adalah 0,3 mW 

6. Dengan perubahan temperatur dengan kenaikan 5°C maka kurva karakteristik Relative Humidity  akan bergeser berbanding  terbalik (logarimatik) dengan perubahan impedansi.  

2. Electrical Conductivity Sensor 

    sensor kelembaban konduktivitas adalah disebut dengan “Pope  element”, yang terdiri dari polystyrene yang dilakukan/diperlakukan dengan asam sulfur untuk  memperoleh karakteristik surface-resistivitas yang  diinginkan. Contoh Sensor Sensor ABS-300 

    Karakteristik sensorPerubahan kapasitansi 0,2-0,5 pF untuk RH 1%Kapasitansi antara 

100 dan 500 pF sebesar 50% RH pada 25 ° C.Rentang waktu respon antara 30 hingga 

60 s untuk perubahan RH 63%

.

3.Sensor HIH-5030(Data Sheet)

Spesifikasi  teknis

- Suhu Operasi -40 ° C hingga 85 ° C [-40 ° F hingga 185 ° F]

- Histeresis ± 2% RH

- Output Sinyal Tegangan analog

- Waktu Respon 5 detik 1 / e dalam udara yang bergerak lambat

- Tegangan Suplai 3.3 Vdc typ.

- Akurasi (Best Fit Straight Line) ± 3.0% RH

- Tipe Paket Pasang permukaan

- Suplai Arus 500 µA

- Stabilitas pada 50% RH + 1,2% RH

- Fitur Produk Beroperasi hingga 2,7 V, sering ide dalam sistem bertenaga baterai                 di mana pasokan adalah nominal 3 V

·                 -Kemasan tape dan reel memungkinkan untuk digunakan dalam memilih volume                 tinggi dan menempatkan manufaktur (1.000 unit per tape dan reel)

·                 - Moulding perumahan plastik termoset

·                 -Output tegangan linear dekat vs% RH

                  - Desain daya rendah

  

Grafik sensor HIH-5030

g.    Adder IC 7482

IC 7482, The NTE7482 is a 2−bit binary full adder in a 14−Lead DIP type melakukan penambahan dari dua bilangan biner 2 bit.

Konfigurasi

                Datasheet :

h.      Seven Segment

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

    i.  Sensor Loadcell

         Sensor load cell adalah jenis sensor beban yang banyak digunakan untuk mengubah beban atau gaya menjadi perubahan tegangan listrik. Perubahan tegangan listrik tergantung dari tekanan yang berasal dari pembebanan. Pada sensor load cell terdapat strain gauge yaitu komponen elektronika yang digunakan untuk mengukur tekanan. Strain gauge dikonfigurasikan menjadi rangkaian jembatan wheatstone. Jembatan wheatstone terdiri dari empat buah resistor yang dirangkai seri dan paralel.

Prinsip Kerja Load Cell

Sensor load cell membutuhkan sumber tegangan V (+) dan V (-) untuk bekerja. Sumber tegangan load cell sebesar 5 – 12 VDC.

Gambar 7. (a) Sensor Load Cell tanpa beban; (b) Skala Avo Meter Digital

Pada Gambar 7, jika sensor load cell tidak diberi beban maka tegangan luaran (Vout) 0 V.

Gambar 8. (a) Sensor Load Cell diberi beban; (b) Skala Avo Meter Digital

Pada Gambar 8, jika sensor load cell diberi beban maka tegangan luaran (Vout) akan bertambah. 

    Grafik respon sensor :

4. Prosedur Percobaan [kembali]

    A. Buka aplikasi proteus

    B. Siapkan alat dan bahan pada library proteus

    C. Pilih komponen yang dibutuhkan komponen dioda, resistor, sensor infrared, sound sensor, ground, buzzer, logicstate.

      D. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan 

      E. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

      F. Jalankan simulai rangkaian

5. Prinsip Kerja [kembali]

Sistem monitoring ladang jeruk ini memiliki 5 sensor yang saling bekerja sama dalam menjalankan sistem. Sensor sensornya yaitu sensor jarak(GP2D), sensor berat(loadcell), sensor PIR, sensor kelembapan(HIH), dan sensor tekanan(MPX4115). 

Sensor jarak

Berperan dalam mengukur ukuran jeruk yang akan aktif ketika buah jeruk berjarak 4cm dari sensor. Karena sensor aktif, sensor meneruskan tegangang +5V yang dihubungkan dengan kaki positif detektor non inverting. Sebab Vin lebih besar dari Vref, maka Vout = +Vsat. Vout diteruskan ke kaki basis transistor. Karena Vbe besar dari 0.7V maka transistor hidup, Yang mengakibatkan Power mengalirkan arus ke relay lalu ke transistor  lalu ke ground. Karena relay mendapatkan arus maka switch akan berpindah dan terjadi looping, sehingga motor pun hidup yang dipasang pemotong yang akan memotong buah terung secara otomatis. Dimana dibawahnya sudah diletakkan keranjang

Sensor PIR

Berperan dalam mendeteksi banyak buah jeruk yang masuk ke keranjang. Sensor diletakkan didekat keranjang yang mana akan aktif ketika ada buah terung yang lewat. Kemudian informasi dari sensor akan diteruskan ke syncronous counter up yang pada akhirnya akan didecode oleh IC decoder 7448.

Sensor Loadcell

Berperan sebagai indikator untuk muatan pada keranjang. Sensor akan aktif ketika berat keranjang 11 kg. Dimana sensor terhubung dengan buzzer yang berfungsi sebagai alarm. Karena sensor aktif, sensor meneruskan tegangang +5V yang dihubungkan dengan kaki positif detektor non inverting. Sebab Vin lebih besar dari Vref, maka Vout = +Vsat. Vout diteruskan ke kaki basis transistor. Karena Vbe besar dari 0.7V maka transistor hidup, Yang mengakibatkan Power mengalirkan arus ke relay lalu ke transistor  lalu ke ground. Karena relay mendapatkan arus maka switch akan berpindah dan terjadi looping, sehingga buzzer pun hidup.

Sensor Kelembapan

Berperan dalam mengukur kelembapan tanah ladang jeruk. Untuk kelembapan normal bagi tanaman jeruk adalah 70% - 80%. Jadi sensor akan aktif ketika kelembapan tanah kurang dari 70%. Dimana outputnya motor pada pompa hidup dan akan memompa air untuk menyiram ladang.

Sensor Tekanan

Berperan dalam mendeteksi tekanan pada pipa pompa air. Jadi rangkaian dipasang di pipa yang mana sensor akan aktif pada tekanan yang lebih dari 114. Sensor akan mengakibatkan sistem mematikan pompa secara otomatis.

6. Gambar Rangkaian dan Video[kembali]

   

7.  Download File [kembali]

        download rangkaian

        Download Datasheet OP-AMP

        Download Datasheet Dioda

        Download Datasheet Transistor

        Download Datasheet Relay

        Download Datasheet LED

        Download Datasheet Motor

        Download Datasheet Adder 7482

        Download Datasheet Pressure Sensor

        Download Datasheet Humidity Sensor

        Download Datasheet Loadcell Sensor

        Download Datasheet PIR Sensor

        Download Datasheet Proximity Sensor

        Download Library PIR Sensor