Tugas 1 Sensor




1. Tujuan[Kembali]

 * Membuat rangkaian Sistem Kontrol Pengalengan Susu 
 * Memahami prinsip sensor

2. Alat dan Bahan [Kembali]

Instrument

1) 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











Generator Daya

1) Baterai
 
Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya atau.

Spesifikasi dan Pinout Baterai

  • 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
    

2) Power Suply
Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi :
Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%

BAHAN

1) 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). 

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

2) Dioda

Spesifikasi

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.

3) 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

4) Op Amp - LM741
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.

 
Konfigurasi PIN LM741

Spesifikasi:


Komponen Input

1) Switch atau Button
Switch adalah suatu komponen jaringan komputer yang berfungsi untuk menghubungkan beberapa perangkat untuk meneruskan data ke perangkat yang dituju.
 
Pinout


Spesifikasi:











2)Sensor Ultraviolet (APDS – 9002)

Sensor yang mendeteksi adanya cahaya terang dan gelap.

Pinout
Spesifikasi

Grafik Respon Sensor




































Logicstate
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


Komponen Output

1) LED
Pinout



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.

2) 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

6) 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

Grafik Respons:

7) Ground

Sistem ground yang merupakan sebuah titik referensi tegangan yang memiliki nilai “nol”. Titik “nol” pada listrik AC & DC Untuk rangkaian DC, ground merupakan jalur kabel listrik yang berhubungan dengan kutub negatif (-) dari baterai/accu. Atau dengan kata lain ground ini digunakan untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.


3. Dasar Teori [Kembali]
1) Resistor

Simbol :
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%.





2) Dioda

Spesifikasi

Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.
 
Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.









Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:
1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan:
Keterangan:

Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

3) Transistor

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

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

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

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

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. 

 

Rumus-rumus transistor:
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
Konfigurasi Transistor
Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.  Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor  dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan  Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

4) Op Amp - LM741
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.
Karakteristik penguat ideal adalah:

  • Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga, serta pada rentang frekuensi yang luas.
  • Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.
  • Impedansi output sangat kecil (Zo <<).

Konfigurasi PIN LM741:
Spesifikasi:
Respons karakteristik kurva I-O:

Sensor Ultraviolet (APDS – 9002)

Sensor yang mendeteksi adanya cahaya terang dan gelap.

Pinout
Spesifikasi

Grafik Respon Sensor






































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

Spesifikasi :








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




Grafik Respons Sensor























4. Percobaan [Kembali]
Prosedur Percobaan
  • Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus



  • Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
  • Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
  • Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 
  • Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian pada Sistem Otomasi Hidroponik untuk kebun strawberr berjalan   
  • B) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
Rangkaian Keseluruhan





Rangkaian Sistem Kontrol Pengalengan Susu

Prinsip Kerja

Tahapan kerja sensor dalam sistem kontrol pengalengan susu berbasis prinsip kerja dapat dibagi berdasarkan fungsi spesifik setiap sensor dalam proses produksi. Berikut adalah penjelasan tahapan sensor berdasarkan prinsip kerja dan kontribusinya pada setiap tahap proses:

1. Tahap Sterilisasi Susu

· Sensor yang Digunakan:

    o Sensor Suhu (Temperature Sensor): Memantau suhu susu untuk memastikan bahwa susu dipanaskan sesuai standar sterilisasi (misalnya, 72-75°C untuk pasteurisasi).

            Prinsip Kerja: Thermocouple atau RTD mendeteksi perubahan suhu berdasarkan perbedaan tegangan atau resistansi yang dihasilkan oleh material sensor.

    o Sensor Tekanan (Pressure Sensor): Memastikan tekanan dalam sistem sterilisasi aman dan stabil.

            Prinsip Kerja: Mengubah tekanan fisik menjadi sinyal listrik menggunakan piezoelectric atau strain gauge.

2. Tahap Penyimpanan Sementara

· Sensor yang Digunakan:

    o Sensor Level (Level Sensor): Mengukur level susu dalam tangki penyimpanan.

Prinsip Kerja:

            Float Sensor: Menggunakan pelampung untuk mendeteksi level cairan dan mengubah posisi pelampung menjadi sinyal mekanik atau listrik.

            Capacitive Sensor: Memanfaatkan perubahan kapasitansi akibat kehadiran cairan di dekat elektroda sensor.

o Sensor Suhu: Memastikan susu tetap dalam suhu yang aman selama penyimpanan.

Prinsip Kerja sama dengan tahap sterilisasi.

3. Tahap Pengisian Kaleng

· Sensor yang Digunakan:

o Sensor Posisi (Position Sensor): Memastikan posisi kaleng berada di bawah nozzle pengisian sebelum proses pengisian dimulai.

§ Prinsip Kerja: Menggunakan potentiometer atau LVDT untuk mendeteksi posisi mekanik kaleng dan mengubahnya menjadi sinyal listrik.

o Sensor Aliran (Flow Sensor): Mengontrol jumlah susu yang mengalir ke kaleng.

§ Prinsip Kerja:

§ Turbine Flow Meter: Mengukur aliran berdasarkan kecepatan rotasi turbin yang diputar oleh aliran cairan.

§ Electromagnetic Flow Meter: Memanfaatkan prinsip induksi elektromagnetik untuk mengukur kecepatan aliran cairan konduktif.

o Sensor Berat (Weight Sensor): Mengukur berat kaleng setelah susu diisi untuk memastikan kuantitas yang tepat.

§ Prinsip Kerja: Load cell mendeteksi deformasi akibat berat dan mengubahnya menjadi sinyal listrik.

4. Tahap Penutupan Kaleng

· Sensor yang Digunakan:

o Sensor Posisi: Memastikan kaleng telah tertutup rapat.

§ Prinsip Kerja: Deteksi posisi mekanik menggunakan potentiometer atau sakelar batas (limit switch).

o Sensor Tekanan: Mengukur tekanan pada mekanisme penutupan untuk memastikan kaleng ditutup dengan kekuatan yang sesuai.

§ Prinsip Kerja sama dengan tahap sterilisasi.

5. Tahap Pengepakan Akhir

· Sensor yang Digunakan:

o Sensor Posisi: Memastikan kaleng berada pada tempat yang tepat sebelum dikemas.

§ Prinsip Kerja sama dengan tahap sebelumnya.

o Sensor Berat: Digunakan untuk memverifikasi berat kotak pengepakan sesuai jumlah kaleng.

§ Prinsip Kerja sama dengan tahap pengisian. 

Secara Umum :

1. Rangkaian Sistem pembuanagn air Hidroponik

Terdiri atas 2 sensor, yaitu rain sensor suara, dan sensor Infrared. Sensor Infrared berfungsi untuk mendeteksi apabila ada objek ang menghambat saluran air terletak di dasar pipa hidroponik. selanjutnya da rain sensor yang gunanya mendeteksi apakah pembuangan air nya lancar sensor ini terletak di bawah lobang pembuangan air. Apa bila tersumbat maka logika 2 akan di tampilkan pada seven segment sekaligus mentrigger hidupnya lampu peringatan dan alarm peringatan yang mana kita harus segera mengecek Lubang di bawah pembuangan air tadi, apa bila  7 segmen berlogika 1 maka air

pembuangan sedikit tersendat, namun ketika ia berlogika 0 maka saluran pembuangan air berjalan dengan lancar

Secara Detail :


Rangkaian Sistem Pengaturan Kelembapan Dan Pendeteksi Hama


Prinsip Kerja

Secara Umum :

2. Rangkaian Sistem Pengaturan Kelembapan Udara dan Pendeteksi Hama

Terdiri atas 2 sensor, yaitu Pir sensor , dan sensor kelembapan HIH - 5030. Pir Sensor berfungsi mendeteksi keberadaan Hama , Jika Hama ada maka logika 1 akan muncul ang mengakibatan aktifnya motor penyemprot bubuk neem sebagai pestisida alami pebasmi hama lalat buah. Untuk sensor HIH - 5030 Stroberr hanaya bisa bertahan jika kelembapan nya di antara 50 - 70 maka , ketika kelembapan kurang dari 50 maka motor yang menyemprotkan Humidifer akan aktif . Begitupula yang satu lagi ketika Kelembapan Lebih dari 70 maka motor yang menyemprotkan dehumidifer akan aktif Supaya kelembapan berkurang

pembuangan sedikit tersendat, namun ketika ia berlogika 0 maka saluran pembuangan air berjalan dengan lancar

Secara Detail :

Rangkaian Sistem Pengatur Suhu ruangan greenhouse




Prinsip Kerja

Secara Umum :

3. Rangkaian Sistem Pengatur Suhu Ruangan Greenhouse

Terdiri atas 2 sensor, yaitu sensor suhu LM-35 , dan sensor cahaya APDS 9005. Sensor cahaya di gunakan untuk mendeteksi waktu malam atau siang , sedangkan sensor Suhu untuk mendeteksi Suhu , Pada Siang Hari Strawberry mampu bagusnya pada suhu 18-22 derjat Celcius , apa bila lebih dari 22 derjat maka motor pendingin akan di hidupkan , namun ketika kueang dari 18 derjat maka motor penghangat yang akan di hidupkan , begitu juga dengan malam hari. Pada malam hari ketika Stroberry di bantu dengan sinar Uv untuk  memicu produksi senyawa nutrisi dan antioksidan yang penting bagi kualitas buah. oleh karena itu pada malam hari lampu led yang memancarkan sinar uv  akan selalu aktif. Pada malam hari sendiri strobei bisa bertahan di suhu 16 - 18 derjat celcius karena di bantu dengan kehangatan lampu uv tadi. Sehingga ketika suhu lebih dari 18 derjat maka pendingin akan aktif dan begitu pula sebaliknya apabila suhu kurang dari 16 maka penghangat akan aktif

pembuangan sedikit tersendat, namun ketika ia berlogika 0 maka saluran pembuangan air berjalan dengan lancar

Secara Detail :




5. File Download[Kembali]