Tugas besar v2

TB Kontrol Pakan Otomatis

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

   a) Prosedur

   b) Rangkaian simulasi

   c) Video Simulasi

6. Download File

 1. Pendahuluan[kembali]

Otomatisasi dalam sistem peternakan menjadi solusi efektif untuk meningkatkan efisiensi dan ketepatan dalam pemberian pakan ternak. Salah satu implementasi yang kini berkembang adalah kontrol pakan ternak otomatis, yang memungkinkan proses pemberian pakan berjalan secara mandiri berdasarkan kondisi lingkungan dan perilaku hewan. Dalam dunia teknik elektro, pengembangan sistem otomatis ini dapat direalisasikan melalui perancangan rangkaian elektronik yang disimulasikan menggunakan software Proteus. Proteus memungkinkan perancangan dan pengujian sistem kontrol berbasis mikrokontroler, seperti Arduino, yang dapat diintegrasikan dengan berbagai sensor dan aktuator.

       Pada tugas besar ini, dirancang sebuah sistem kontrol pakan otomatis menggunakan simulasi Proteus dengan memanfaatkan beberapa sensor, antara lain sensor touch untuk mendeteksi interaksi ternak, sensor inframerah (IR) untuk mendeteksi keberadaan hewan, sensor suhu dan gas untuk memantau kondisi lingkungan, serta sensor water level untuk memantau ketersediaan air minum. Seluruh sensor terhubung dengan mikrokontroler untuk mengatur aktuator pemberi pakan dan sistem pendukung lainnya.

Rangkaian ini diharapkan dapat menjadi dasar pengembangan teknologi peternakan cerdas yang ramah lingkungan dan hemat tenaga kerja.

 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 "Kontrol Pakan Ternak Otomatis"

 ·       Mampu menjelaskan prinsip kerja dari Kontrol Pakan Ternak Otomatis

 3. Alat dan Bahan[kembali]

A. Alat

•  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.

       ·    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 :

        ·    Resistor

                Resistor adalah komponen dasar  elektronika  yang berfungsi menghambat/membatasi jumlah arus input atau arus yang mengalir masuk ke dalam satu rangkaian, dimana kemampuan resistor dalam membatasi arus masuk sesuai dengan spesifikasi resistor tersebut. Sesuai  dengan  namanya  resistor  bersifat  resistif  dan umumnya  terbuat dari bahan karbon.

             ·    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 memiliki fungsi sebagai penyearah arus listrik. Fungsi dioda atau diode adalah mampu mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus yang searah (DC). Dioda memiliki fungsi sebagai penyetabil tegangan.

             ·    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

• 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

                                    

   

Komponen output

            ·     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

·     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.

 

Komponen input

        ·     Sensor Touch

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.

Spesifikasi :

Pinout :

        ·     Sensor Suhu LM35

    Sensor Suhu LM35 digunakan untuk mendeteksi suhu ruangan dengan output sebesar 30mV/Celcius.

Pinout:

Spesifikasi Sensor suhu IC LM35  : 

• Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. 
• Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu25ºC  
• Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 
• Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA. 
• Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam. 
• Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC. 

        ·     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

        ·      MQ-7 Gas Sensor

Gas sensor MQ-7 digunakan untuk mendeteksi gas karbon monoksida (CO) di lingkungan sekitar. Sensor ini umumnya berbentuk silinder dengan bagian atas yang memiliki lubang-lubang kecil untuk memungkinkan gas masuk ke dalam sensor. Bagian bawah sensor biasanya memiliki empat atau lebih pin yang digunakan untuk koneksi listrik ke rangkaian pengukuran.

·     

• Sensor Infrared

Sensor Infrared merupakan komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancarsedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

 4. Dasar Teori[kembali]

• 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

•      Sensor LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika  yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

 

 

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari –55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indikator tampilan catu daya terbelah. IC LM35 dapat dialiri arus 60 μA dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0°C di dalam suhu ruangan. Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.

 

Spesifikasi :

- Dikalibrasi Langsung dalam Celcius (Celcius)
- Faktor Skala Linear + 10-mV / ° C
- 0,5 ° C Pastikan Akurasi (pada 25 ° C)
- Dinilai untuk Rentang Penuh −55 ° C hingga 150 ° C
- Cocok untuk Aplikasi Jarak Jauh
- Biaya Rendah Karena Pemangkasan Tingkat Wafer
- Beroperasi Dari 4 V hingga 30 V
- Pembuangan Arus Kurang dari 60-μA
- Pemanasan Mandiri Rendah, 0,08 ° C di Udara Diam
- Hanya Non-Linearitas ± ¼ ° C Tipikal
- Output Impedansi Rendah, 0,1 Ω untuk Beban 1-mA

Grafik respon

• 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.

                    

                                

                            

• 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 Infrared

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.


Prinsip Kerja Sensor Infrared



Gambar 1. Ilustrasi prinsip kerja sensor infrared


Grafik Respon Sensor Infrared

Gambar 4. Grafik respon sensor infrared


Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.

•   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.

• 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 : Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

Dimana :

Rtotal = Total Nilai Resistor

R1 = Resistor ke-1

R2 = Resistor ke-2

R3 = Resistor ke-3

Rn = Resistor ke-n

Paralel: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

Dimana :

Rtotal = Total Nilai Resistor

R1 = Resistor ke-1

R2 = Resistor ke-2

R3 = Resistor ke-3

Rn = 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 = (VS – VL) / I

Dimana :

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

VS = Tegangan Input (dalam Volt (V))

VL = 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:

Grafik respon

• 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 :

• 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.

• Op-Amp LM741

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Rangkaian dasar Op-Amp

Op Amp IC 741 adalah sirkuit terpadu monolitik, yang terdiri dari Penguat Operasional tujuan umum. Ini pertama kali diproduksi oleh semikonduktor Fairchild pada tahun 1963. Angka 741 menunjukkan bahwa IC penguat operasional ini memiliki 7 pin fungsional, 4 pin yang mampu menerima input dan 1 pin output.

Op Amp IC 741 dapat memberikan penguatan tegangan tinggi dan dapat dioperasikan pada rentang tegangan yang luas, yang menjadikannya pilihan terbaik untuk digunakan dalam integrator, penguat penjumlahan, dan aplikasi umpan balik umum. Ini juga dilengkapi perlindungan hubung singkat dan sirkuit kompensasi frekuensi internal yang terpasang di dalamnya.

Konfigurasi PIN

Spesifikasi:

Respons karakteristik kurva I-O:

Amplifier Operasional:

Penguat Pembalik:

Istilah berikut digunakan dalam rumus dan persamaan untuk Penguatan Operasional.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R in  = Resistor Masukan

·         V in = Tegangan masukan

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Penguatan tegangan:

Gain loop dekat dari penguat pembalik diberikan oleh;

Tegangan Keluaran:

Tegangan keluaran tidak sefasa dengan tegangan masukan sehingga dikenal sebagai  penguat pembalik .

Penguat Non-Pembalik:

Istilah yang digunakan untuk rumus dan persamaan Penguat Non-Pembalik.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R = Resistor Tanah

·         V masuk = Tegangan masukan

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Keuntungan Penguat:

Gain total penguat non-pembalik adalah;

Tegangan Keluaran:

Tegangan output penguat non-pembalik sefasa dengan tegangan inputnya dan diberikan oleh;

Unity Gain Amplifier / Buffer / Pengikut Tegangan:

Jika resistor umpan balik dilepas yaitu R f  = 0, penguat non-pembalik akan menjadi pengikut / penyangga tegangan 

 5. Percobaan[kembali]

    a) Prosedur[kembali]

            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 [kembali]

                            

Rangkaian Keseluruhan.

• Rangkaian dengan Sensor Suhu (LM 35)

Prinsip kerja.

     Sensor LM35 berfungsi untuk mendeteksi suhu ruangan pada kandang ternak. Sensor ini menghasilkan tegangan output analog sebesar 10 mV/°C, sehingga jika suhu ruangan mencapai 30°C, maka tegangan keluarannya sebesar 0,3 V. Tegangan ini kemudian diumpankan ke kaki non-inverting (V+) dari rangkaian penguat operasional (OP-AMP), sedangkan kaki inverting (V−) terhubung ke tegangan referensi (Vref) yang diatur melalui potensiometer. Vref dihitung dengan rumus Vref = persentase potensiometer × Vcc. Rangkaian ini menggunakan konfigurasi detektor non-inverting dengan rumus Vout = Aol × (V+ − V−), di mana Aol merupakan penguatan terbuka dari OP-AMP yang nilainya mendekati tak hingga (sekitar 100.000 kali). Apabila tegangan dari LM35 melebihi Vref, maka output OP-AMP akan mengalami saturasi positif, yaitu sebesar Vs − 2 V. Dengan sumber tegangan 12V, maka Vout OP-AMP menjadi 10V. Tegangan ini akan masuk ke basis transistor melalui resistor, mengakibatkan transistor berada dalam kondisi ON. Saat transistor aktif, arus mengalir dari sumber melalui kumparan relay dan kolektor-emitor transistor menuju ground, sehingga relay aktif. Aktifnya relay akan mengubah posisi saklar dan menghubungkan kipas atau sistem ventilasi dengan sumber tegangan, sehingga jendela ventilasi terbuka dan suhu ruangan dapat diturunkan secara otomatis. Sebaliknya, ketika suhu turun di bawah batas Vref, output OP-AMP menjadi rendah, transistor OFF, arus ke relay terputus, dan ventilasi akan menutup kembali.

• Rangkaian dengan Infrared (IR) sensor

                                       

Prinsip Kerja:

Sensor infrared (IR) berfungsi untuk mendeteksi keberadaan ternak di sekitar tempat pakan. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip pemantulan sinyal inframerah; ketika ternak berada di depan sensor, cahaya IR dipantulkan kembali ke penerima sehingga sensor menghasilkan tegangan logika tinggi (HIGH) sekitar 3–5V. Tegangan output ini kemudian diumpankan ke input non-inverting dari rangkaian buffer (voltage follower) berbasis OP-AMP. Rangkaian buffer ini digunakan untuk menjaga kestabilan sinyal tanpa terjadi perubahan nilai tegangan, di mana output sama dengan input (Vout = Vin). Selanjutnya, output dari buffer mengalir menuju basis transistor melalui resistor pembagi tegangan, menghasilkan tegangan sekitar 0,7–0,85V pada basis transistor. Hal ini menyebabkan transistor berada dalam kondisi aktif (ON), sehingga arus mengalir dari sumber daya ke kumparan relay melalui kolektor dan emitor transistor menuju ground. Dengan aktifnya relay, maka LED indikator akan menyala, dan saklar dalam rangkaian dapat diarahkan untuk menghidupkan aktuator atau pengeluaran pakan otomatis. Sebaliknya, jika tidak ada ternak yang terdeteksi, tegangan output sensor menjadi rendah (LOW), menyebabkan transistor dalam kondisi OFF, relay tidak aktif, dan pakan tidak dikeluarkan. Rangkaian ini memungkinkan sistem hanya memberikan pakan ketika ada ternak yang benar-benar berada di depan tempat makan.

• Rangkaian dengan Water Sensor

                                    

                                                                                                                                         
Prinsip Kerja:

Sensor water level digunakan untuk mendeteksi ketinggian air di tempat minum ternak. Sensor ini bekerja dengan mengukur nilai resistansi antara dua titik yang terkena air. Semakin tinggi permukaan air, maka resistansi akan semakin rendah dan menghasilkan tegangan output yang lebih tinggi. Tegangan ini kemudian diumpankan ke kaki non-inverting dari OP-AMP, sementara kaki inverting menerima tegangan referensi dari potensiometer. Ketika ketinggian air berada di bawah ambang batas (misalnya kurang dari 50% dari kapasitas), maka tegangan pada kaki non-inverting lebih rendah dari kaki inverting sehingga output OP-AMP menjadi logika rendah (LOW), menyebabkan transistor dalam kondisi OFF dan pompa air tidak aktif. Namun jika ketinggian air sudah mencapai lebih dari 50%, maka tegangan pada kaki non-inverting melebihi tegangan referensi, sehingga output OP-AMP menjadi logika tinggi (HIGH). Dengan demikian, transistor menerima tegangan basis sebesar 0,85V dan masuk ke kondisi ON. Arus kemudian mengalir dari sumber ke relay melalui kolektor-emitor transistor menuju ground. Aktifnya relay menyebabkan motor pompa air menyala, yang menandakan proses pengisian air ke tempat minum ternak sedang berlangsung. Rangkaian ini menggunakan konfigurasi detektor non-inverting dengan penguatan sangat besar dari OP-AMP (Aol) dan menghasilkan tegangan output sesuai rumus: Vout = Aol × (V1 - V2), disederhanakan menjadi Vsaturasi = Vs - 1. Dengan konfigurasi ini, sistem pengisian air ternak berjalan otomatis saat air berkurang.

• Rangkaian dengan Touch Sensor

Prinsip Kerja:

 Sensor sentuh (touch sensor) berfungsi untuk mendeteksi sentuhan ternak pada tempat pakan. Sensor ini diletakkan di bawah penyimpanan pakan ternak dan akan aktif ketika ternak menyentuh atau mendekati area tersebut. Output dari touch sensor menghasilkan sinyal logika yang kemudian diumpankan ke input non-inverting dari OP-AMP (U6) yang dikonfigurasi sebagai non-inverting amplifier. Tegangan output OP-AMP dihitung dengan rumus: Vo = ((Rf/Ri) + 1) × Vin. Dengan konfigurasi ini, tegangan dari sensor akan diperkuat, lalu diteruskan ke basis transistor Q4 yang menggunakan konfigurasi emitter stabilizer bias. Ketika tegangan basis cukup besar, transistor akan aktif (ON), menyebabkan arus mengalir dari kolektor ke emitter, yang selanjutnya mengaktifkan relay RL3. Aktifnya relay menyebabkan motor bergerak untuk membuka tempat penyimpanan pakan ternak. Sistem ini bekerja secara otomatis dan sensitif terhadap sentuhan fisik ternak, sehingga pakan hanya keluar saat ternak benar-benar berada di dekat tempat pakan, mengurangi pemborosan dan menjaga kebersihan lingkungan kandang.

• Rangkaian dengan Sensor (MQ 7)

Prinsip Kerja:

Sensor gas MQ-7 pada rangkaian ini berfungsi untuk mendeteksi keberadaan gas amonia berlebih di lingkungan kandang ternak. Sensor ini bekerja dengan menghasilkan tegangan analog yang berubah-ubah sesuai dengan konsentrasi gas yang terdeteksi. Pada saat simulasi berjalan, sensor MQ-7 menghasilkan tegangan output sebesar +0.72V yang menunjukkan adanya konsentrasi gas yang terukur dari lingkungan sekitar sensor. Tegangan ini kemudian diumpankan ke input non-inverting (+) dari op-amp 741 (U5) yang dikonfigurasikan sebagai voltage follower atau buffer. Tujuan penggunaan konfigurasi ini adalah untuk menjaga kestabilan sinyal output sensor tanpa memberikan penguatan (gain = 1), serta menghindari penurunan tegangan akibat beban dari tahap selanjutnya. Dari hasil simulasi, output dari op-amp ini terukur sebesar +0.71V, yang kemudian diteruskan ke rangkaian penguat transistor. Sinyal output dari op-amp masuk ke basis transistor Q1 (BC547) melalui konfigurasi bias pembagi tegangan, yang terdiri dari dua resistor. Tegangan pada basis transistor terukur sebesar +0.70V, yang cukup untuk memenuhi tegangan minimum untuk membuka (ON) transistor, yaitu sekitar 0.7V. Sementara itu, tegangan di kaki emitor terukur +0.08V, yang mengindikasikan bahwa transistor dalam kondisi aktif atau saturasi. Ketika transistor aktif, arus dapat mengalir dari kolektor ke emitor melalui jalur relay RL1. Kondisi ini menyebabkan relay aktif (ON), sehingga motor exhaust yang terhubung dengan sumber tegangan +12V akan menyala. Fungsi dari motor ini adalah menghisap gas berbahaya seperti amonia dari dalam kandang ke luar, untuk menjaga sirkulasi udara tetap bersih dan sehat bagi hewan ternak.

Dengan demikian, sistem ini bekerja otomatis berdasarkan perubahan konsentrasi gas. Ketika kadar gas meningkat, tegangan output sensor juga meningkat, dan jika melebihi ambang batas (dalam kasus ini cukup di atas 0.7V), maka motor exhaust akan menyala sebagai respons protektif terhadap lingkungan.

    c) Video Simulasi [kembali]

lanjutan video simulasi

 6. Download File[kembali]

    ·  File HTML disini

        ·    Rangkaian Tugas Besar disini

        ·    Video simulasi Tugas Besar disini

        ·    Video simulasi Tugas Besar 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 12V disini

        ·    Datasheet Induktor disini

        ·    Datasheet Baterai 12V disini

        ·    Datasheet Potensiometer disini

        ·    Datasheet Motor DC disini

        ·    Datasheet Op-Amp 1458 disini

        ·    Datasheet Op-Amp 3403 disini

        ·    Datasheet Sensor Touch disini

        ·    Datasheet Sensor Water disini

• Datasheet Infrared sensor klik disini

        ·    Library Touch Sensor disini

        ·    Library Water Sensor disini

• Library Gas Sensor [klik disini]
• Library Sensor Infra red  klik disini

[menuju awal]