[menuju akhir]

Pengembangan Sistem Pendinginan untuk Penyimpanan Alpukat Pasca Panen

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Prinsip Kerja

5. Download File

1. Tujuan[Kembali]

Mempelajari cara kerja sensor yang ada.

Mempelajari prinsip kerja Pengembangan Sistem Pendinginan untuk Penyimpanan Alpukat Pasca Panen menggunakan sensor Gas, Kelembapan, Load Cell, dan Cahaya.

Mempelajari simulasi rangkaian Pengembangan Sistem Pendinginan untuk Penyimpanan Alpukat Pasca Panen menggunakan 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

3. Dasar Teori[Kembali]

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.

4. Prinsip Kerja[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.

D. Simulasi Rangkaian

E. Video Teori

5. Download File[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]

Fransiscus Asisi Andhika Darmawan_2210951014

Tugas Besar Sensor