Tugas Besar (Kontrol Kebun Transparan)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan dan Video Simulasi

6. Link Download

1. Pendahuluan [Kembali]

Kebun transparan menawarkan konsep inovatif dalam bertani dengan memanfaatkan teknologi untuk menciptakan lingkungan tumbuh yang terkontrol dan optimal. Dinding dan atap transparan memungkinkan cahaya alami masuk dan tanaman diamati dengan mudah, diiringi sensor dan sistem otomatis yang memantau dan mengendalikan kondisi seperti suhu, kelembapan, pencahayaan, dan irigasi. Hasilnya, kebun transparan menghasilkan tanaman yang lebih sehat dan hasil panen yang lebih tinggi, menggunakan air secara efisien, dan mengurangi penggunaan pestisida. Meskipun biayanya tinggi dan bergantung pada teknologi, kebun transparan menawarkan cara yang lebih berkelanjutan untuk bertani dan memiliki potensi besar untuk merevolusi masa depan ketahanan pangan.

2. Tujuan [Kembali]

a. Memahami prinsip kerja sistem kontrol kebun transparan
b. Meningkatkan pemahaman tentang sensor dan detektor
c. Menyediakan solusi pengendalian pemeliharaan kebun yang lebih baik
d. Menjelaskan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan Aplikasi Kontrol Kebun Transparan
e. Mensimulasikan rangkaian Aplikasi Kontrol Kebun Transparan dengan proteus.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

ALAT

    a.) 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.

 

 

 

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

  

b.) Baterai

Spesifikasi

• Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
• Output voltage: dc 1~35v
• Max. Input current: dc 14a
• Charging current: 0.1~10a
• Discharging current: 0.1~1.0a
• Balance current: 1.5a/cell max
• Max. Discharging power: 15w
• Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
• Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
• Ukuran: 126x115x49mm
• Berat: 460gr

BAHAN

a) 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 (V=I R). 

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

 

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

 

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%.

Spesifikasi

 

 b. Dioda

    Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

c. Transistor

Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.

Spesifikasi :

• Bi-Polar Transistor
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
• Continuous Collector current (IC) is 100mA
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
• Base Current(IB) is 5mA maximum

d. OP -AMP

Konfigurasi PIN LM741

Spesifikasi:

    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. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

Komponen Input

a. 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

b. Rain Sensor

  Raindrop Sensor adalah alat yang digunakan untuk merasakan hujan. Ini terdiri dari dua modul, papan hujan yang mendeteksi hujan dan modul kontrol , yang membandingkan nilai analog, dan mengubahnya menjadi nilai digital.

Spesifikasi

• Tegangan operasi berkisar dari 3,3 hingga 5V
• Arus operasi adalah 15 mA
• Ukuran bantalan penginderaan adalah 5cm x 4 cm dengan pelat nikel di satu sisi.
• Chip pembanding adalah LM393
• Jenis output adalah AO (tegangan output analog) & DO (Tegangan switching digital)
• Panjang & lebar modul PCB 3.2cm x 1.4cm
• Sensitivitas dapat dimodifikasi melalui Trimpot
• Indikator lampu LED Merah/Hijau untuk Daya & Output

c. Flame Sensor

    Prinsip Flame Detektor tersebut menggunakan metode optik yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi percikan api atau flame.

d. MQ-5 Gas Sensor

Berfungsi untuk mendeteksi asap.

e. Sensor Sound

    Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.

Pin OUT

Spesifikasi

•   Working voltage: DC 3.3-5V
•   Dimensions: 45 x 17 x 9 mm
•   Signal output indication
•   Single channel signal output
•   With the retaining bolt hole, convenient installation
•   Outputs low level and the signal light when there is sound

f. Touch Sensor

 

    Merupakan sensor yang 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.

 

Pin Out

Spesifikasi

g. Potensiometer

  Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya 

Komponen Output

a. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

b. LED-red 

    Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju.  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. 

c. Motor

 

    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. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

 

 

Spesifikasi

Pinout

d. Relay

Spesifikasi 

Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.

• Konfigurasi pin Relay dihubungkan ke 5V
• GND dihubungkan ke GND
• IN1/Data dihubungkan ke pin 2

Pinout

                                                         

 

            

- 

4. Dasar Teori [Kembali]

a. Flame sensor

    Flame detector merupakan salah satu alat instrument berupa sensor yang dapat mendeteksi nilai intensitas dan frekuensi api dengan panjang gelombang antara 760 nm ~ 1100 nm. 

Dalam suatu proses pembakaran pada pembangkit listrik tenaga uap, flame detector dapat mendeteksi hal tersebut dikarenakan oleh komponen-komponen pendukung dari flame detector. Sensor nyala api ini mempunyai sudut pembacaan sebesar 60 derajat, dan beroperasi normal pada suhu 25 – 85 derajat Celcius. Adapun unit flame detector dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Cara kerja flame detector mampu bekerja dengan baik untuk menangkap nyala api untuk mencegah kebakaran, yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi  nyala apiyang dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet dengan menggunakan metode optic kemudian hasil pendeteksian itu akan diteruskan ke Microprosessor yang ada pada unit flame detector akan bekerja untuk membedakan spectrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut dengan sistem delay selama 2-3 detik pada detektor ini sehingga mampu mendeteksi sumber kebakaran lebih dini dan memungkinkan tidak terjadi sumber alarm palsu.

Dengan memperhatikan jarak sensing antara objek yang akan disensing dengan sensor tidak boleh terlalu dekat, yang berakibat lifetime sensor yang cepat rusak.

    Flame detector mampu mengaktifkan alarm bila mendeteksi adanya percikan api yang lebih beresiko menyebabkan bencana kebakaran. Prinsip flame detector menggunakan metode optic yang bekerja seperti UV (ultraviolet) dan IR (infrared), pencitraan visual api, serta spektroskopi yang berfungsi untuk mengidentifikasi api atau flame.flame detector juga mapu membedakan antara false alarm atau peringatan palsu dengan api sungguhan melalui komponen system yang dirancang dengan fungsi mendeteksi adanya penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang tertentu.

 

 

\

Grafik Flame sensor terhadap nilai resistansi

Berdasarkan grafik respon di atas diperoleh bahwa terdeteksinya panas api maka akan semakin kecil resistansi pada sensor Flame Sensor sehingga memungkinkan arus untuk mengalir dan sensor ON.

Cara Kerja Sensor Flame

Cara kerja sensor ini yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi  nyala api dengan menggunakan metode optik. Pada sensor ini menggunakan tranduser yang berupa infrared (IR) sebagai sensing sensor. Tranduser ini digunakan untuk mendeteksi akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu.

Yang dimana memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu.

Berikut adalah contoh simulasi sensor flame menggunakan software “Proteus”.

Fitur dari flame sensor

• Tegangan operasi antara 3,3 – 5 Vdc
• Terdapat 2 output yaitu digital output dan analog output yang berupa tegangan
• Sudah terpackage dalam bentuk modul
• Terdapat potensiometer sebagai pengaturan sensitivitas sensor dalam mensensing
  

    Pada sensor ini menggunakan tranduser yang berupa infrared (IR) sebagai sensing sensor. Tranduser ini digunakan untuk mendeteksi akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu, yang memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu, kilatan petir, welding arc, metal grinding, hot turbine, reactor, dan masih banyak lagi.


Adapun spesifikasi dari flame detector ini adalah sebagai berikut:

Output= Digital (D0)
Working voltage: 3.3V to 5V
Output format: Digital output (HIGH/LOW)\
Wavelength detection range: 760nm to 1100nm
Using LM393 comparator
Detection angle: About 60 degrees, particularly sensitive to the flame spectrum
Lighter flame detect distance 80cm

b. 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:

    

c. Battery

        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 dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.

        Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.

    Jika pada suhu operasional lebih rendah, umur baterai lebih lama,  namun ada efek negatif berkaitan dengan kapasitas baterai. Pada suhu  yang lebih rendah, kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia yang terjadi pada baterai bergerak lebih aktif/cepat, sehingga kapasitas baterai cenderung lebih tinggi.

    Terkadang, pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai justru dapat lebih besar dari angka nominalnya, meskipun pada suhu tinggi, elemen baterai terlalu aktif, juga berakibat buruk pada kesehatan baterai

d. 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.

Tabel. Warna dan Material LED

	Warna	Panjanggelombang [nm]	Material semikonduktor
	Infrared	λ > 760	Gallium arsenide (GaAs)Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)
	Red	610 < λ < 760	Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Orange	590 < λ < 610	Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Yellow	570 < λ < 590	Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)
	Green	500 < λ < 570	Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN)Gallium(III) phosphide (GaP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Aluminium gallium phosphide (AlGaP)
	Blue	450 < λ < 500	Zinc selenide (ZnSe)Indium gallium nitride (InGaN)
	Violet	400 < λ < 450	Indium gallium nitride (InGaN)
	Purple	multiple types	Dual blue/red LEDs, blue with red phosphor, or white with purple plastic
	Ultraviolet	λ < 400	Diamond (235 nm) Boron nitride (215 nm) Aluminium nitride (AlN) (210 nm) Aluminium gallium nitride (AlGaN)Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) – (down to 210 nm)
	Pink	multiple types	Blue with one or two phosphor layers: yellow with red, orange or pink phosphor added afterwards, or white with pink pigment or dye.
	White	Broad spectrum	Blue/UV diode with yellow phosphor

d.  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.
e. Rain Sensor

Sensor Hujan FC-37 ini bilamana terkena hujan maka akan meningkatkan resistansinya sehingga tegangan output yang dikeluarkan oleh sensor ini akan semakin kecil bila tingkat intensitas hujan semakin tinggi.
Rain Sensor ini memiliki teori mendasar yang diambil dari Resistive Humadity Sensor, dimana sensor ini tersusun secara paralel dari konduktor-konduktor yang diletakan pada sebuah papan film pada jarak tertentu, dengan kata lain dengan tersusunnya konduktor-konduktor tersebut pada jarak yang telah ditentukan maka seolah-olah kita memberikan resistansi yang besar bagi arus listrik yang mengalir pada konduktor-konduktor tersebut, berdasarkan rumus V = IR, kita dapat memainkan tegangan dengan resistasi yang berubah-ubah tersebut. Bentuk gambar papan film seperti berikut :

Prinsip kerja dari Film board ini
Ketika konduktor-konduktor yang tersusun secara paralel tersebut terkena mengenai air, maka arus listrik yang mengalir akan lebih mudah dibandingkan tidak ada air, karena celah-celah yang diberikan kepada konduktor-konduktor tersebut berkurang sehingga resistanis yang awalnya cukup besar menjadi berkurang sesuai dengan kadar air yang tersentuh konduktor-konduktor papan film tersebut
Semakin banyak air yang tersentuh oleh konduktor-konduktor papan film tersebut, maka semakin kecil pula resistansinya, sehingga berdasarkan Hukum Khirchoff :
V = I . R
           Tegangan yang dihasilkan semakin kecil, dan begitu sebaliknya.
Grafik Sensor



   Grafik diatas merupakan invers output dari sensor hujan sebelum masuk ke converter digital



        Grafik diatas menunjukkan bahwa Output dari sensor yang telah dikonversikan ke sinyal digital, pada hujan ringan dengan 400cc/menit dan untuk hujan biasa berupa 900cc/menit.





Apabila tingkat intensitas tegangan hujan semakin kecil, maka resistansinya meningkat dan tegangan ouput semakin besar. 

e. Sensor LDR

Grafik respon sensor 

Spesifikasi :

    LDR merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor.

f. Gas Sensor MQ-7

Sensor MQ-7 merupakan sensor gas yang digunakan dalam peralatan untuk mendeteksi gas karbon monoksida (CO) dalam kehidupan sehari-hari, industri, atau mobil. Fitur dari sensor gas MQ-7 ini adalah mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap karbon monoksida (CO), stabil, dan berumur panjang. Sensor ini menggunakan catu daya heater : 5V AC/DC dan menggunakan catu daya rangkaian : 5 VDC, jarak pengukuran : 20 - 2000 ppm untuk ampuh mengukur gas karbon monoksida.

Sensor gas MQ-7 disusun oleh mikro AL2O3 tabung keramik, Tin Dioksida (SnO2) lapisan sensitif, elektroda pengukuran dan pemanas adalah tetap menjadi kerak yang dibuat oleh plastik dan stainless steel bersih. Pemanas menyediakan kondisi kerja yang diperlukan untuk pekerjaan komponen sensitif. Sensor Gas MQ-7 dibuat dengan 6 pin, 4 dari mereka yang digunakan untuk mengambil sinyal, dan 2 lainnya digunakan untuk menyediakan arus pemanasan.

Cara kerjanya sesuai gambar di bawah ini, yaitu hambatan muka Rs sensor diperoleh melalui sinyal yang dipengaruhi oleh tegangan output yang terkena beban RL yang terhubung secara seri. Ketika sensor mendeteksi adanya gas CO, pengukuran sinyal output pada sensor akan diperoleh setelah heater bekerja dalam beberapa saat (2,5 menit dari tegangan tinggi ke tegangan rendah). 

Berdasarkan kerja grafik respon MQ-7 di bawah ini memiliki sensitivitas tinggi dan respon cepat terhadap gas karbon monoksida dan Hidrogen sehingga saat kadar gas CO dan H2 lebih banyak terkontaminasi di suatu ruangan laboratorium, maka resistansi pada sensor gas MQ-7 akan semakin mengecil, sehingga respon sensor MQ-7 akan aktif mengumpankan tegangan untuk mengaktifkan pengaman tanda bahaya akibat kontaminasi gas beracun. Keluaran dari sensor MQ7 berupa sinyal analog.

Grafik Respon Sensor Gas MQ-5

      

g. Sound Sensor

       

Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.

Salah satu komponen yang termasuk dalam sensor ini adalah Microphone atau Mic. Mic adalah komponen eletronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik.

Berdasarkan grafik respon sound sensor di atas diperoleh bahwa saat suara terdeteksi sangat dekat oleh sound sensor, maka sound sensor akan mendeteksi intensitas suara tersebut, sehingga saat respon sensor sound sensor akan mendeteksi suara dengan intensitas maksimum, maka resistansi pada sound sensor akan mengecil dan sound sensor akan aktif bekerja merespon intensitas suara terdekat tersebut.

h. Motor

       

     Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu

i. Touch Sensor

Touch sensor merupakan sebuah lapisan penerima input dari luar monitor. Input dari touchscreen adalah sebuah sentuhan, maka dari itu sensornya juga merupakan sensor sentuh. Biasanya sensor sentuh berupa sebuah panel terbuat dari kaca yang permukaannya sangat responsif jika disentuh. Touch sensor ini diletakkan di permukaan paling depan dari sebuah layar touchscreen, dengan demikian area yang responsif terhadap sentuhan menutupi area pandang dari layar monitor. Maka dari itu ketika kita menyentuh permukaan layar monitornya, input juga telah diberikan oleh kita. Teknologi touch sensor yang kini banyak digunakan terdiri dari tiga macam, seperti yang telah dijelaskan di atas, yaitu Resistive touchscreen, Capasitive touchscreen, dan Surface wave touchscreen.

Grafik Respon Touch Sensor

 

Pada grafik respon tocuh sensor di atas diperoleh bahwa saat sebelun sensor disentuh, pada touch sensor memiliki sinyal sentuh penuh, maka saat sensor touch disentuh, sinyal pada sensor akan menurun kekuatannya dimana saat proses penurunan sinyal touch sensor, kinerja touch sensor bekerja mengaktifkan touch sensor sehingga touch sensor menghasilkan tegangan output.

j. 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 (V=I R). 

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

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%.

Spesifikasi

k. Dioda

Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

l.  Transistor

Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.

Spesifikasi :

• Bi-Polar Transistor
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
• Continuous Collector current (IC) is 100mA
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
• Base Current(IB) is 5mA maximum

m. OP -AMP

Konfigurasi PIN LM741

 

Spesifikasi:

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. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

5. Percobaan dan video [Kembali]

A. Langkah - langkah Percobaan

1. Disiapkan alat dan bahan  yaitu rain sensor, flame sensor, sound sensor, touch sensor, MQ-5 Gas Sensor, MQ-7 Gas Sensor, logicstate, NPN Transistor, baterai, buzzer, LED, relay 1P, relay 2P, power, Op-Amp, diode, resistor, ground, motor, DC voltmeter

2. Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.

      3. Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian

      4. Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 

      5. Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian pada grden otomatis bekerja. 

B

B

B. Prinsip Kerja Rangkaian

                              

PRINSIP KERJA RANGKAIAN 

1.Flame Sensor diletakkan di dinding dalam ruangan kontrol kebun

Ketika terdeteksi api, maka sensor akan berlogika satu dan arus akan mengalir dari sensor menuju kaki non inverting op amp, tegangan akan terbaca sebesar 5 volt. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian buffer/voltage follower dimana penguatan (A=vo/vi=1) sehingga vin = vout sebesar 5 volt.Pada transistor menggunakan fixed bias yaitu arus akan melewati R5 dimana dimana pada R5 terdapat hambatan sebesar 20k, kemudian arus memasuki kaki basis transistor sehingga tegangan terbaca pada kaki basis didapat VBE = 0,79 V. Karena tegangan pada kaki basis didapat 0,79 V, Maka transistor akan aktif (transistor aktif ketika tegangan pada kaki basis sebesar >=0,7V). Transistor akan on, sehingga arus dari tegangan basis sebesar 9 V akan mengalir menuju relay lalu kolektor ke emitor dan ke ground. Switch relay akan berpindah ke kiri dan tegangan baterai sebesar 12V akan mengalirkan arus ke cabang pertama melewati resistor sebesar 220 ohm kemudian masuk ke LED sehingga lampu akan menyala, lalu cabang kedua arus akan mengalir menggerakkan motor untuk membuka pintu, cabang ketiga yaitu arus akan mengalir ke buzzer dan buzzer akan berbunyi sbg alarm kebakaran.

2. Rain Sensor diletakkan pada bagian luar atap kebun

Sensor akan menerima tegangan input sebesar 7V. Ketika turun hujan maka sensor akan berlogika 1 dan mengeluarkan output terukur sebesar 5V. Lalu tegangan 5V diumpankan ke kaki positif non inverting pada rangkaian detector non inverting amplivier.  Akan terhitung output pada rangkaian detector non inverting amplivier sebesar 14V yang didapat dari rumus Vout = Aol (V1-V2). Ketika V2 < V1 maka output yang dikeluarkan akan bernilai positif, dan ketika V2 > V1 maka outputnya akan bernilai negativ. Lalu dari tegangan 14V diumpankan ke R21 yang bernilai 10K ohm terus diumpankan ke rangkaian fixed bias dan terukur VBE sebesar 0.9V, dimana syarat untuk transistor aktif adalah >0.7V (transistor aktif). Dari power supply sebesar 5V diumpankan ke R25 sebesar 10K ohm lalu diumpankan ke kaki base, terus menuju kaki emitor dan terakhir ke ground, dan dari power supply sebesar 5V diumpankan ke relay, lalu ke kaki kolektor, terus ke kaki emitor dan berakhir di ground. Dengan adanya arus di relay maka akan memindahkan swich dari kanan ke kiri, sehingga terjadinya loop dengan batrai sebesar 12V dan ditandai dengan bergeraknya motor listrik lalu atap ruangan akan menutup. 

3.Touch Sensor diletakkan pada dinding bagian dalam kebun

Ketika seseorang menyentuh sensor di dekat pintu keluar labor, maka sensor akan berlogika satu sehingga arus keluar dari sensor menuju masuk ke kaki non inverting op amp, tegangan yg terbaca pada op amp non inverting sebesar 5 volt, rangkaian yg dipakai adalah non inverting amplifier dimana akan mengalami penguatan dua kali pada vout. rumus dari non inverting amplifier adalah (rf/ri+1) vin sehingga didapatkan (10k/10k+1)5 = 10 volt. Kemudian arus melewati R8 yg besarnya 10k, dan ada resistor fixed bias. Karena tegangan pada kaki basis 0,87V sehingga transistor aktif. Maka arus dari sumber tegangan 9v akan mengalir ke relay lalu ke kolektor, lalu emitor dan ke ground. Switch relay akan berpindah ke kiri dan tegangan baterai sebesar 12v akan mengalirkan arus ke motor sehingga motor akan bergerak membuka keran air .

4.Sound Sensor diletakkan pada dinding bagian dalam

    Saat buzzer hidup, sound sensor akan merespon suara buzzer, sehingga sound sensor akan merespon suara buzzer (berlogika 1) mengeluarkan tegangan output 5 volt, tegangan output diumpankan ke input non inverting op-amp, op-amp akan mengkalkulasikan tegangan output sensor, op-amp dirancang menggunakan penguat input non inverting sebesar 2x lipat yaitu diperoleh dari rumus gain = 1 + rf/ ri = 2 sehingga output op-amp menghasilkan 5 volt dikali 2 = 10 volt. Untuk mengatur tegangan pada kerja transistor pada sensor sound, maka diberi resistor antara output op-amp dan kaki base transistor. Maka tegangan output dari Vout op-amp diteruskan ke resistor R2, lalu tegangan dari resistor R2 diumpankan ke kaki base transistor, Maka didaptkan tegangan pada kaki basis sebesar 0,87 V sehingga transistor akan aktif. Pada transistor menggunakan fixed bias dimana ada resistor yang berada didekat tegangan sumber dan di dekat kaki basis. Saat transistor aktif, maka tegangan dari power kaki kolektor akan mengalir tegangan sebesar 8 volt menuju kaki emitor mengaktifkan switch relay, saat relay aktif, maka motor akan mengaktifkan cairan semprot FOAM pemadam api yang akan aktif memadamkan api di dalam kebun

5.Gas sensor diletakkan di langit langit ruangan

 

Ketika sensor merespon asap dan gas, maka sensor akan berlogika satu dan arus akan mengalir dari sensor menuju kaki non inverting op amp, tegangan akan terbaca sebesar 5 volt. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian buffer/voltage follower dimana penguatan (A=vo/vi=1) sehingga vin = vout sebesar 5 volt. Pada transistor menggunakan rangkaian fixed bias sehingga didapatlah nilai VBE sebesar 0,79 V. Karena nilai tegangan pada kaki basis 0,79 V maka transistor akan aktif, sehingga arus dari tegangan power sebesar 8V akan mengalir menuju relay lalu kolektor ke emitor dan ke ground. Switch relay akan berpindah ke kiri dan tegangan baterai sebesar 12V akan mengalirkan arus ke cabang pertama arus akan mengalir menggerakkan motor untuk mengisap gas beracun.

C. Video

6. Link Download [Kembali]

• Download Rangkaian Kontrol Kebun Transparan Unduh
• Datasheet Op Amp Unduh
• Datasheet Op Amp LM741 Unduh
• Datasheet 2N2222 Unduh
• Datasheet Sensor Jarak(gp2d120) Unduh

• Datasheet Voltmeter DC Unduh

  Datasheet LED Unduh

  Datasheet Dioda Unduh

  Datasheet NPN Unduh

  Datasheet Relay Unduh

  Datasheet Buzzer Unduh

  Datasheet DC Motor Unduh

  Datasheet Potensiometer Unduh

  DataSheet Sound Semsor Unduh

  DataSheet Touch Sensor Unduh

  
  

  DataSheet Rain Sensor Unduh

  
  

  DataSheet Resistor Unduh

  
  

  DataSheet Dioda Unduh

  
  

  DataSheet Motor DC Unduh

  
  

  DataSheet Relay 12V Unduh 

  
  

  DataSheet Flame Sensor Unduh

  
  

  DataSheet Gas Sensor Unduh

  
  

  Library Rain Sensor Unduh

  
  

  Library Sound Sensor Unduh

  
  

  Library Touch Sensor Unduh

  
  

  Library Flame Sensor Unduh

  
  

  Library Gas Sensor Unduh