Kontrol Penyiram Tanaman

  

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

1. Pendahuluan [kembali]

Dalam era modern yang serba otomatis, inovasi dalam bidang teknologi pertanian semakin berkembang pesat. Salah satu contoh konkret dari penerapan teknologi dalam pertanian adalah sistem kontrol penyiram tanaman otomatis. Sistem ini dirancang untuk memudahkan petani dalam mengelola irigasi lahan pertanian mereka, meningkatkan efisiensi penggunaan air, serta mengurangi tenaga kerja manual. Tugas besar kali ini akan fokus pada perancangan dan implementasi rangkaian kontrol penyiram tanaman, yang merupakan salah satu aplikasi praktis dari konsep-konsep elektronika yang telah dipelajari.

Rangkaian kontrol penyiram tanaman yang dirancang memanfaatkan sensor kelembaban tanah untuk mendeteksi tingkat kelembaban di sekitar tanaman. Ketika kelembaban tanah berada di bawah tingkat yang telah ditentukan, mikrokontroler akan mengaktifkan pompa air untuk menyiram tanaman hingga kelembaban tanah kembali ke level yang diinginkan. Setelah itu, pompa air akan otomatis dimatikan. Sistem ini tidak hanya efektif dalam menjaga tanaman tetap terhidrasi dengan baik, tetapi juga menghemat penggunaan air dan mengurangi intervensi manusia.

Selain sensor kelembaban tanah dan mikrokontroler, rangkaian ini juga akan dilengkapi dengan komponen lain seperti relay untuk mengontrol pompa air, sumber daya listrik yang stabil, serta indikator LED untuk memberikan informasi visual tentang status sistem. Dengan memanfaatkan teknologi ini, petani dapat memastikan bahwa tanaman mereka mendapatkan jumlah air yang cukup secara konsisten, tanpa perlu mengkhawatirkan penyiraman manual yang mungkin tidak efisien atau terlewatkan.

2. Tujuan [kembali]

• Mengetahui dan memahami penggunaan aplikasi Dioda, Transistor Bipolar, Transistor Unipolar , dan Op-AMP dalam suatu rangkaian.
• Dapat membuat simulasi tugas besar dengan judul "KontroLPenyiram Tanaman".
• Mampu menjelaskan prinsip kerja dari Kontrol Penyiram Tanaman Otomatis.

    

3. Alat dan Bahan [kembali] 

 A. Alat

• Baterai

Baterai adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik.

Pinout dari baterai :

            ·    DC Voltmeter 

   DC Voltmeter  merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

·          ·    DC Amperemeter

    

   DC Amperemeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar arus pada suatu komponen. Cara pemakaiannya dengan memposisikan kaki2 Amperemeter secara seri dengan komponen yang akan diuji besar kuat arusnya.

 B. Bahan 

• Resistor

      Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika.

Rumus hukum ohm (V=IR)    

Untuk mengetahui nilai resistansi dari suatu resistor, dapat dilihat dari tabel berikut:

        Contoh  lain cara membaca resistor  :

        Gelang ke 1 : Merah  = 2

        Gelang ke 2 : Merah  = 2

        Gelang ke 3 : Coklat  = 1 (angka 1 menjadi pangkat dari angka 10 = 10¹

        Gelang ke 4 : Emas    = Toleransi 5%

        Maka nilai resistor tersebut adalah 22 * 10¹= 220 Ohm dengan toleransi 5%

•         Ground

   

    Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik baliknya arus listrik atau beda potensialnya bernilai 0 (nol). Fungsi Ground adalah memberi perlidungan pada peggunaan peralatan listrik.

•       Dioda

      Dioda adalah komponen elektronik yang digunakan untuk melewatkan arus. Dioda hanya dapat melewatkan arus listrik dalam satu arah saja.

             ·    Power Supply

          Berfungsi sebagai sumber daya bagi rangkaian.

             ·    Kapasitor

     Kapasitor merupakan komponen elektronika yang terdiri dari dua konduktor. Dimana keduanya dipisahkan oleh dua penyekat yang disebut dengan keping. Sederhanannya fungsi utama kapasitor adalah untuk menyimpan energi listrik, namun masih banyak lagi fungsi-fungsi kapasitor yang harus kamu ketahui.

Cara menentukan:

 

Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF

Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.

Cara menghitung nilai kapasitor :

1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.

2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.

3. Satuan kapasitor dalam piko farad.

4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

Daftar nilai toleransi kapasitor :

B = 0.10pF

C = 0.25pF

D = 0.5pF

E = 0.5%

F = 1%

G = 2%

H = 3%

J = 5%

K = 10%

M = 20%

Z = + 80% dan -20% 

Pinout:

 

 

Spesifikasi:

1.         ·     Operational Amplifier (741)

      Operational Amplifier (741) berfungsi sebagai penguat dan pengindra sinyal masukkan, baik DC maupun AC, juga sebagai penguat differensiasi impedansi masukkan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah.

 

            ·     Transistor

Transistor merupakan sebuah alat semikonduktor yang dapat dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

Spesifikasi:

• Relay

Spesifikasi

Konfigurasi Pin

• Motor DC

Spesifikasi :

• Built-in gearbox
• Vsuplai : Dc 12V
• Arus : 2 A
• Speed : 400 rpm
• Torsi : 6.5 Kg.cm
• Ratio gear : 1:21
• Dimensi body : panjang 5 cm x diameter 2,5 cm
• Dimensi shaft : panjang 1 cm x diameter 4 mm
• Berat : 0,2 Kg

Pinout

Grafik respon

• Logic State

Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

Pinout

                                    

  

 

• LED

Light Emitting Diode atau yang sering disingkat LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.

Spesifikasi Lampu LED

Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

• Infra merah : 1,6 V.
• Merah : 1,8 V – 2,1 V.
• Oranye : 2,2 V.
• Kuning : 2,4 V.
• Hijau : 2,6 V.
• Biru : 3,0 V – 3,5 V.
• Putih : 3,0 – 3,6 V.
• Ultraviolet : 3,5 V.

• Sensor Touch

Spesifikasi :

Pinout :

        ·     Sensor Soil Moisture

  Spesifikasi dari Sensor Soil Moisture :

• Tegangan Operasi: 3.3V hingga 5V DC
• Operasi Saat Ini: 15mA
• Output Digital - 0V hingga 5V, Level pemicu yang dapat disesuaikan dari preset
• Output Analog - 0V hingga 5V berdasarkan radiasi infra merah dari nyala api yang jatuh pada sensor
• LED menunjukkan keluaran dan daya
• Ukuran PCB: 3,2 cm x 1,4 cm
• Desain berbasis LM393
• Mudah digunakan dengan Mikrokontroler atau bahkan dengan IC Digital / Analog normal
•  Kecil, murah, dan mudah didapat

Konfigurasi Sensor Soil Moisture  :

Grafik sensor soil moisture :

                                

        ·     Water Level Sensor

Water level sensor berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air.

Konfigurasi pin water level sensor

"S" stand for signal input

"+" stand for power supply

"-" stand for GND

Spesifikasi water level sensor

1. Tegangan kerja: 5V

2. Bekerja Saat Ini: <20ma br=""> 3. Antarmuka: Analog

4. Lebar deteksi: 40mm × 16mm

5. Suhu Kerja: 10 ℃ ~ 30 ℃

6. Berat: 3g

7. Ukuran: 65mm × 20mm × 8mm

8. Antarmuka yang kompatibel dengan Arduino

9. Konsumsi daya rendah

10. Sensitivitas tinggi

11. Sinyal tegangan keluaran: 0 ~ 4.2V

Aplikasi water level sensor

1. Mendeteksi curah hujan Rainfall detecting

2. Kebocoran cairan

3. Kepenuhan tank air

Grafik respon water level sensor

        ·     Rain Sensor

Rain sensor berfungsi untuk mendeteksi kebocoan dari tank air.

Konfigurasi pin rain sensor

Spesifikasi rain sensor

1. Konsumsi daya sangat sedikit

2. Sensor ini bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5cm x 4cm berlapis nikel dan dengan kualitas tinggi pada kedua sisinya

3. Pada lapisan module mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi

4. Tegangan kerja masukan sensor 3.3V – 5V

5. Menggunakan IC comparator LM393 yang stabil

6. Output dari modul comparator dengan kualitas sinyal bagus lebih dari 15mA

7. Dilengkapi lubang baut untuk instalasi dengan modul lainnya

8. Terdapat potensiometer yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas sensor

9. Terdapat 2 Output yaitu digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)

10. Dimensi PCB yaitu 3.2 cm x 1.4 cm

Grafik respon rain sensor

• Sensor GP2D120

Sensor infrared ranger Sharp GP2D120 memiliki kemampuan membaca jarak 4-30 cm. Namun, hasil konversi A/D tidak linier. Artinya, tegangan output sensor tidak berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

• LED

Light Emitting Diode atau yang sering disingkat LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.

        Spesifikasi Lampu LED

Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

• Infra merah : 1,6 V.
• Merah : 1,8 V – 2,1 V.
• Oranye : 2,2 V.
• Kuning : 2,4 V.
• Hijau : 2,6 V.
• Biru : 3,0 V – 3,5 V.
• Putih : 3,0 – 3,6 V.
• Ultraviolet : 3,5 V

4. Dasar Teori [kembali]

• 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 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.

Grafik sensor soil moisture :

                                

Logo Sensor Soil Moisture di proteus: 

                                                         

• Rain Sensor

Rain Sensor adalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan dalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari – hari.

Prinsip kerja dari modul sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.

Pada sensor hujan ini terdapat ic komparator yang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (on atau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan pula. Sehingga dapat dikoneksikan ke pin khusus Arduino yaitu Analog Digital Converter. Dengan singkat kata, sensor ini dapat digunakan untuk memantau kondisi ada tidaknya hujan di lingkungan luar yang dimana output dari sensor ini dapat berupa sinyal analog maupun sinyal digital.

                                        

                                     

                                    

Grafik sensor hujan :

                                    

• Water Sensor

Fungsi utama dari water sensor adalah untuk menyimpan air untuk kebutuhan sehari-hari, terutama jika ada masalah kekurangan pasokan air, seperti listrik padam. Secara umum, toren air secara otomatis dikendalikan oleh mekanisme pengatur yang mengisi air ketika air di dalam toren hampir penuh.

                    

                                

Grafik sensor water sensor :

                            

• Vibration Sensor

            Vibration Sensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik.

                                                    

Grafik Sensor Vibration : 

 

Sensor getaran dibagi menjadi dua macam yaitu :

A. Kontak

        Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan adalah sensor seismic   transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan percepatan. Untuk mengukur kecepatan menggunakan velocity probe dan velomitor probe, sedangkan untuk mengukur percepatan menggunakan sensor acceleration probe.

a. Velocity probe

1) Pengertian

    Ujung sensor ini akan bersentuhan langsung dengan benda yang akan diukur fibrasinya, sensor ini berfungsi untuk mengukur getaran dari suatu alat atau mesin menggunakan kecepatan sebagai parameternya.

Adapun konstruksinya adalah sbb :

1. Massa
2. Kumparan
3. Pegas
4. Magnet permanen
5. Damper Connector
6. Cassing velocity probe

2) Prinsip Kerja

    Prinsip kerja velocity probe sesuai dengan hukum fisika yaitu apabila suatu konduktor/kumparan yang dikelilingi oleh medan magnet kemudian koduktor bergerak terhadap medan magnet atau medan magnet bergerak terhadap konduktor maka akan menimbulkan suatu tegangan induksi pada konduktor. Apabila transducer ini ditempatkan pada bagian mesin yang bergetar, maka tranduser inipun akan ikut bergetar, sehingga kumparan yang ada di dalamnya akan bergerak relatif terhadap medan magnet sehingga akan menghasilkan tegangan listrik pada ujung kawat kumparannya. Dengan mengolah sinyal listrik dan transdusernya, maka getaran dapat diukur.

b. Acceleration Probe

1) Pengertian

    Termasuk sensor kontak yang berfungsi untuk mengukur getaran dengan mengukur kecepatan dari mesin tersebut

2) Prinsip kerja

    Pada acceleration probe terdapat Case insulator yang berkontak langsung dengan mesin yang hendak diperiksa, Case Insulator ini berfungsi sebagai transmitter atau yang menstransmisikan getaran dari mesin menuju piezoelectric sehingga piezoelectric mengalami tekanan yang sebanding dengan getaran yang diterima dari mesin. Getaran mekanis yang menimbulkan gaya akan mengenai bahan piezoelectric tersebut sehingga bahan piezoelectric tersebut menghasilkan muatan listrik. Tetapi arus listrik yang dihasilkan oleh piezoelectric ini sangat kecil, sehingga diperlukan alat lain agar menghasilkan muatan  listrik yang standard. Karena muatan listrik yang ditimbulkan oleh piezoelectrik sangat kecil maka didalamnya dipasang rangkaian electronik/amplifier yang dapat membangkitkan muatan agar muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan piezoelectric menjadi lebih besar. Besar muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan piezo electric sebesar picocoulombs per g. Sedangkan besarnya sinyal yang dihasilkan setelah didalamnya dipasang penguat, mempunyai sensitivitas 50 mv per g.

3) Kelebihan

• Ukuran sangat kecil dan ringan, sehingga cocok untuk dibawa kemana-mana dan bisa dibawa ke tempat kerja yang sempit
• Sangat sensitive terhadap frekuensi tinggi, karena accelerator probe memiliki range frekuensi yang tinggi sebesar lebih dari 20 KHz
• Dapat digunakan pada temperatur tinggi, yaitu sampai temperature kurang lebih 500 derajat C
• Harganya lebih murah dibanding velocity dan displacement probe

B. Non – Kontak

        Sensor non-kontak biasanya disebut Shaft Relative Measurement. Sensor yang digunakan adalah proximity probe ( Eddy current probe ). Untuk proxymity probe, yang diukur adalah perpindahannya. Untuk sensor non-kontak, probe dan mesin atau media tidak bersentuhan langsung. Untuk menggunakan sensor proximity probe ada beberapa syarat yang harus terpenuhi agar dapat menghasilkan pengukuran yang presisi, diantaranya adalah :

• Roundness (kelingkaran) dari mesin yang akan diukur harus bagus untuk menghasilan bacaan yang bagus pula
• Run out

 Grafik sensor getar :

 

Simbol sensor getar :

 

• Touch Sensor

                Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

Simbol Touch Sensor:

Grafik sensor touch

• Sensor GP2D120

         Sensor infrared ranger Sharp GP2D120 memiliki kemampuan membaca jarak 4-30 cm. Namun, hasil konversi A/D tidak linier. Artinya, tegangan output sensor tidak berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

Berdasarkan datasheet GP2D12 perbandingn tegangan keluaran sensor dengan jarak adalah sebagai berikut: 

Tetapi menurut application note sensor GP2D12 mempunyai hubungan yang cukup linear antara tegangan keluaran sensor (Vout) dengan 1/(distance+K), K bernilai 0,42 untuk tipe GP2D12. Berukut adalah grafik hubungannya: 

1.         ·     Operational Amplifier (741)

      Operational Amplifier (741) berfungsi sebagai penguat dan pengindra sinyal masukkan, baik DC maupun AC, juga sebagai penguat differensiasi impedansi masukkan tinggi, penguat keluaran impedansi rendah.

      Operational amplifier, atau sering disebut op-amp, adalah komponen elektronik yang sangat serbaguna dan sering digunakan dalam rangkaian analog. IC 741 adalah salah satu jenis op-amp yang paling umum digunakan. Berikut adalah beberapa dasar teori mengenai op-amp 741. 

Struktur Dasar Op-Amp 741:

IC 741 adalah op-amp yang memiliki 8 pin dengan konfigurasi dasar sebagai berikut:

• Pin 1: Offset Null
• Pin 2: Input Inverting (-)
• Pin 3: Input Non-Inverting (+)
• Pin 4: Vcc- (Negatif)
• Pin 5: Offset Null
• Pin 6: Output
• Pin 7: Vcc+ (Positif)
• Pin 8: No Connection (NC) 

• Karakteristik Utama:

• Gain Tinggi: Op-amp 741 memiliki gain (penguatan) yang sangat tinggi, seringkali mencapai 100,000 atau lebih dalam konfigurasi open-loop (tanpa feedback).
• Impedansi Input Tinggi: Memiliki impedansi input yang sangat tinggi, biasanya dalam orde Megaohm, yang berarti hanya sedikit arus yang masuk ke dalam op-amp.
• Impedansi Output Rendah: Memiliki impedansi output yang rendah, memudahkan untuk menggerakkan beban yang terhubung ke output.
• Rentang Tegangan: Dapat bekerja dengan berbagai rentang tegangan, biasanya antara ±5V hingga ±15V. 

• Mode Operasi:

Op-amp 741 dapat dikonfigurasi dalam berbagai mode operasi, termasuk:

• Penguat Inverting: Input diberikan ke pin inverting, output berbanding terbalik dengan input, dan gain ditentukan oleh rasio resistor feedback.

  $V_{out} = -\left(\frac{R_f}{R_{in}}\right) V_{in}$

• Penguat Non-Inverting: Input diberikan ke pin non-inverting, output searah dengan input, dan gain ditentukan oleh rasio resistor.

  $V_{out} = \left(1 + \frac{R_f}{R_{in}}\right) V_{in}$

• Pengikut Tegangan (Buffer): Output langsung mengikuti input, dengan gain 1, dan digunakan untuk memisahkan dua tahap rangkaian.

  $$Vout=VinV_{out} = V_{in} 

• Parameter Penting:

• Slew Rate: Laju perubahan maksimum output op-amp, biasanya sekitar 0.5 V/µs untuk 741.
• CMMR (Common-Mode Rejection Ratio): Rasio penolakan sinyal mode umum, menunjukkan kemampuan op-amp untuk menolak noise yang muncul pada kedua input secara bersamaan.
• Offset Voltage: Tegangan kecil yang harus diterapkan pada input untuk membuat output nol. 

• Penggunaan Offset Null

Pin 1 dan 5 pada 741 digunakan untuk menghilangkan offset voltage. Dengan menambahkan potensiometer antara pin ini, kita bisa menyesuaikan offset voltage agar output op-amp menjadi nol ketika inputnya juga nol.

•   NPN

        Transistor NPN adalah 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.

Rumus dari Transitor adalah :

h_FE = iC/iB

dimana, iC = perubahan arus kolektor 

iB = perubahan arus basis 

h_FE = arus yang dicapai

 

Simbol NPN di proteus :

• Relay

        Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

   

Kapasitas Pengalihan Maksimum:

Simbol Relay di Proteus:

                                                            

           

• Battery

            Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti handphone, laptop, dan maianan remote control menggunakan baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya baterai, sehingga tidak perlu menyambungkan kabel listrik ke terimanal untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Setiap baterai terdiri dari terminal positif (Katoda) dan terminal negatif (Anoda) serta elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output arus listrik dari baterai adalah arus searah atau disebut juga dengan arus DC (Direct Current). Pada umumnya, baterai terdiri dari 2 jenis utama yakni baterai primer yang hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan baterai sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery).

Simbol battery di proteus:      

• Resistor

        Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya. Semua nilai yang berkaitan dengan resistor tersebut penting untuk diketahui dalam perancangan suatu rangkaian elektronika oleh karena itu pabrikan resistor selalu mencantumkan dalam kemasan resistor tersebut.

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 

Simbol Resistor:

• LED

        LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronik yang tidak asing lagi di kehidupan manusia saat ini. LED saat ini sudah banyak dipakai, seperti untuk penggunaan lampu permainan anak-anak, untuk rambu-rambu lalu lintas, lampu indikator peralatan elektronik hingga ke industri, untuk lampu emergency, untuk televisi, komputer, pengeras suara (speaker), hard disk eksternal, proyektor, LCD, dan berbagai perangkat elektronik lainnya sebagai indikator bahwa sistem sedang berada dalam proses kerja, dan biasanya berwarna merah atau kuning. LED ini banyak digunakan karena komsumsi daya yang dibutuhkan tidak terlalu besar dan beragam warna yang ada dapat memperjelas bentuk atau huruf yang akan ditampilkan. dan banyak lagi

        Pada dasarnya LED itu merupakan komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memencarkan cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

   Rumus mencari resistor pada LED:

            R = (V_S – V_L) / I

Dimana :

R   = Nilai Resistor yang diperlukan (dalam Ohm (Ω))

V_S = Tegangan Input (dalam Volt (V))

V_L = Tegangan LED (dalam Volt (V))

I    = Arus Maju LED (dalam Ampere (A))

                 Simbol LED di Proteus:

      Ground

            Ground adalah suatu sistem instalasi listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah sehingga istilah sehari hari yang sering digunakan yaitu pentanahan atau arde.

Simbol ground di proteus :

                                                                    

• Motor DC

        Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/directunidirectional.

            Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.

Simbol motor DC di proteus:

• Logic Toggle

            berfungsi sebagai untuk memutuskan alur energi yg menyambung ke IC, atau untuk menghubungkannya. Jadi logic toggle pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus alur.

Simbol Logic Toggle di proteus :

           

5. Percobaan [kembali]

 A. Prosedur percobaan

            1. Buka aplikasi proteus

            2. Siapkan alat dan bahan pada library proteus rangkaian ini

            3. Rangkai setiap komponen 

            4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

            5. Jalankan simulasi rangkaian

B. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja 

                                        

• Rangkaian dengan Soil Moisture Sensor

• Rangkaian dengan Rain Sensor

• Rangkaian dengan Water Sensor

• Rangkaian dengan Touch Sensor

• Rangkaian dengan Vibration Sensor

• Rangkaian dengan Sensor gp2d120 (sensor jarak)

Prinsip kerja :

• Sensor Soil 

        Sensor  soil berfungsi untuk mendeteksi kelembaban keadaan tanah. Letaknya menancap pada tanah. Ketika potensiometer nya <= 70% yakni tanah dalam keadaan basah maka tidak akan ada arus yang mengalir hal ini menandakan lembab  sehingga tanaman tidak perlu disiram. Ketika soil sensor sensor aktif ( tanah kering  ) ditandai dengan potensiometer >70%maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar +3,53V 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(+) ,V referensi didapat dari Vref = Persentase potensiomneter X tegangan pada potensiometer . Rangkaian ini adalah detector non inverting dengan Vout = Aol (V1-V2). AOL untuk Op-amp 1458 sama seperti op amp lainnya, dimana terjadi penguatan yang tak terhingga kira kira 100.000 kali. Maka berlakulah rumus Vsaturasi = Vs-2.  lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,85 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 lalu ke batrai 12V dan motor bergerak sehingga pompa hidup dan tanah disiram. 

 

• Sensor Rain

        Sensor rain berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak. Letaknya berada di atas atap teras.  Ketika air hujan jatuh ke atas atap maka sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor hujan. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R1 sebesar 10kohm menuju ke basis transistor. Terbaca tegangan pada basis transistor (VBE) sebesar +0,83V artinya transistor telah memenuhi syarat aktiv > 0,7V.  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 100. Arus tadi akan mengalir melewati R7 dan sumber tegangan +9V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , melewati R6 dan ke ground. Dikarenakan transistor dan relay aktiv maka switch akan berpindah dari kanan ke kiri. Arus akan mengalir menuju batrai 12V dimana terdapat 2 percabangan. Cabang 1 mengalir menuju R2 yang fungsinya untuk menghidupkan LED biru. Cabang 2 mengalir ke motor sehingga motor berputar yang mengakibatkan pintu teras tertutup sehingga hujan tidak membanjiri teras tanaman.

• Sensor Touch

        Sensor Touch  berfungsi untuk mendeteksi terjadinya ada atau tidaknya sentuhan. Letaknya berada di dalam ruangan. Ketika ada seseorang yang menyentuh maka teras tanaman tadi akan terbuka, sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor hujan. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R3  sebesar 1kohm menuju ke basis transistor. Terbaca tegangan pada basis transistor (VBE) sebesar +0,83V artinya transistor telah memenuhi syarat aktiv > 0,7V.  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 100. Arus tadi akan mengalir melewati R14 dan sumber tegangan +15V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , dan ke ground. Dikarenakan transistor daktiv maka relay akan berpindah dari bawah ke atas yang menghubungan rangkaian antara sensor rain dan touch. 

• Water sensor

        Water sensor berfungsi untuk mendeteksi tangki air dalam keadaan kosong atau penuh. Letaknya pada tangki air. Ketika potensiometer nya <= 80% yakni air tinggi/penuh maka tidak akan ada arus yang mengalir hal ini menandakan tangki dalam keadaan penuh sehingga tidak perlu diisi. Ketika water level sensor aktif ( air rendah ) ditandai dengan potensiometer >80%maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 4,02 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(+) ,V referensi didapat dari Vref = Persentase potensiomneter X tegangan pada potensiometer . Rangkaian ini adalah detector non inverting dengan Vout = Aol (V1-V2). AOL untuk Op-amp 3403 sama seperti op amp lainnya, dimana terjadi penguatan yang tak terhingga kira kira 100.000 kali. Maka berlakulah rumus Vsaturasi = Vs-2.  lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,85 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 lalu ke batrai 12V dan motor bergerak sehingga pompa air hidup dan air terisi.

• Vibration Sensor 

        Sensor Vibration berfungsi untuk mendeteksi ada atau tidaknya getaran (Gempa). Letaknya berada di tangki air.  Ketika terdeteksi terjadinya getaran berupa gempa maka sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor vibriation. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R25 sebesar 10kohm menuju ke basis transistor. .  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 10kohm. Arus tadi akan mengalir melewati R27 dan sumber tegangan +15V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , melewati R26 dan ke ground. Dikarenakan transistor dan relay aktiv maka switch akan berpindah dari kanan ke kiri. Arus akan mengalir menuju batrai 9V lalu menggerakkan motor dan pipa akan tertutup secara otomatis sehingga menghindari terjadinya kebocoran pada tangki. 

• Sensor GP2D120

        Letaknya berada di tepi taman yang berfungsi untuk mendeteksi ketika hewan mendekat. Ketika jarak <7m maka arus dari sumber tegangan sebesar +8V akan masuk ke sensor GP2D120. Sehingga arus mengalir menuju ke kaki non inverting op-amp. Tegangan yang terbaca pada kaki non inverting op-amp sebesar +2,08V. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian detector non inverting dimana terdapat tegangan referensi(Vref) dan tegangan input(Vin) untuk menentukan Voutputnya. Rumus mencari Vref = Persentase potensiometer dikali sumber tegangan potensiometer sebesar +5V. Jika persentase pada  potensiometernya 40% makan Vref = 2V. Terdapat 2 kondisi., yang mana di saat Vin > Vref maka dari detector yang keluar adalah Vs += 15V. Sedangkan saat Vref>vin maka dari detector yang keluar adalah Vs = -15V.  Rumus Vout = AOL (V1-V2). Diketahui Aol untuk Op amp 741 sebesdar 200.000. Vout yang didapat terlalu besar sehingga berlaku Vout = Vs-2. Vs nya +15V-2 = +13V. Hampir mendekati +14V pada rangkaian. Lalu arus mengalir melewati R12 sebesar 10kohm menuju ke kaki basis transistor. Dapat dilihat VBE atau tegangan pada kaki basis transistor sebesar 0,9 V, ini sudah memenuhi syarat sebuah transistor aktif yaknik harus > 0,7 V. Pada transistor ini memakai fixed bias karena ada resistor sebesar 220k yang terhubung dengan sumber tegangan sebesar +12V. Karena transistor telah aktif maka arus dari sumber tegangan sebesar +12V akan mengalir menuju relay lalu ke kolektor, emitor dan ground. Karena transistor aktiv makan relay juga aktiv dan switch akan berpindah dari kanan ke kiri. lalu arus mengalir menuju batrai sebesar 12V yang akan menggerakkan motor. Dengan geraknya motor tadi maka telah terdeteksi hewan yang mendekat taman sehingga pagar akan tertutup untuk melindungi tanaman dari hewan. 

C. Video Simulasi

Sensor Jarak :

Rain Sensor :

Vibration sensor :

Touch sensor :

Soil mosture sensor :

Water level sensor :

5. Download File [kembali]

 Rangkaian Tugas Besar disini
 Video simulasi sensor jarak disini

 Video simulasi rain sensor disini

 Video simulasi vibration sensor disini

 Video simulasi touch sensor disini

 Video simulasi soil mosture sensor disini

 Video simulasi water level sensor disini
 Datasheet resistor disini 
 Datasheet voltmeter disini 
 Datasheet op amp LM 741 disini

 Datasheet kapasitor disini

 Datasheet osiloskop disini

 Datasheet Transistor NPN BC547 disini

 Datasheet Motor DC disini

 Datasheet Buzzer disini

 Datasheet LED disini

 Datasheet Relay disini

 Datasheet Inductor disini

 Datasheet Baterai 12V disini

 Datasheet Potensiometer disini

 Datasheet Op-Amp 1458 disini

 Datasheet Op-Amp 3403 disini

 Datasheet Sensor Soil Moisture disini

 Datasheet Sensor Touch disini

 Datasheet Sensor Water disini

 Datasheet Sensor Rain disini

 Datasheet Sensor Vibration disini

 Datasheet Sensor Jarak(gp2d120) disini

       Library Soil Moisture Sensor disini

 Library Touch Sensor disini

 Library Rain Sensor disini

 Library Water Sensor disini

       Library Vibration Sensor disini

[menuju awal]