APLIKASI SISTEM DIGITAL

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Download File

1. Pendahuluan

Aplikasi ini merancang sebuah sistem kontrol dan monitoring ruang pengawetan buah durian pasca panen menggunakan rangkaian sistem digital tanpa mikrokontroler. Sistem ini dibuat untuk menjaga kondisi ruang penyimpanan agar buah durian tetap berada pada kondisi yang sesuai, sehingga kualitas buah dapat dipertahankan lebih lama.

Rangkaian ini bekerja dengan membaca beberapa kondisi ruangan, seperti suhu, kelembapan, kualitas udara atau gas, intensitas cahaya, dan deteksi objek. Sensor-sensor tersebut menghasilkan sinyal yang kemudian diproses oleh rangkaian analog dan digital, seperti op-amp, ADC, komparator, counter, gerbang logika, transistor driver, relay, dan output aktuator.

Sensor suhu digunakan untuk mengetahui kondisi panas atau dinginnya ruang penyimpanan. Sensor kelembapan digunakan untuk memantau kadar kelembapan udara. Sensor gas digunakan untuk mendeteksi perubahan kualitas udara di sekitar buah. Sensor LDR digunakan untuk membaca kondisi terang atau gelap ruangan. Sensor IR digunakan untuk mendeteksi keberadaan atau pergerakan objek, misalnya buah atau box yang melewati area sensor.

Output dari sistem ini dapat berupa fan, heater, LED indikator, buzzer, motor, atau relay. Jika suhu terlalu tinggi, maka fan atau pendingin dapat diaktifkan. Jika suhu terlalu rendah, heater dapat diaktifkan. Jika sensor gas, cahaya, kelembapan, atau objek mendeteksi kondisi tertentu, maka sistem akan memberikan respon melalui indikator atau aktuator yang sesuai.

[kembali ke daftar isi]

2. Tujuan

Tujuan dari aplikasi ini adalah merancang sistem kontrol dan monitoring ruang pengawetan buah durian pasca panen menggunakan rangkaian sistem digital tanpa mikrokontroler.

Mempelajari cara kerja beberapa sensor yang digunakan dalam sistem, yaitu sensor suhu, sensor kelembapan, sensor gas, sensor LDR, dan sensor IR.

Memahami cara mengolah sinyal sensor analog menjadi sinyal yang dapat diproses oleh rangkaian digital menggunakan op-amp, komparator, dan ADC.

Memahami cara kerja rangkaian digital seperti gerbang logika, counter, comparator, transistor driver, relay, dan output aktuator dalam sistem kendali otomatis.

Mempelajari cara kerja output sistem, seperti fan, heater, LED indikator, buzzer, motor, atau relay berdasarkan kondisi yang terbaca oleh sensor.

Mampu mendesain dan menguji rangkaian kontrol pengawetan buah durian pasca panen menggunakan software Proteus.

[kembali ke daftar isi]

3. Alat dan Bahan

A. ALAT

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%

B. 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 Kelembaban HIH-5030

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

3) Sensor LM35

komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan

Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah : 

• 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 suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2. 
• 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.

4)  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

5)  Sensor MQ-2

Sensor MQ 2 merupakan sensor yang bisa mendeteksi LPG, butane, propane, methane , alcohol, Hydrogen, smoke.

Tegangan kerja (Vcc) : 5V

Lingkungan kerja :

– suhu : 20℃±2℃

– Kelembaban udara: 65%±5%

Range konsentrasi gas yang dapat diukur：

– LPG dan propana : 200ppm-5000ppm

– butana : 300ppm-5000ppm

– metana : 5000ppm-20000ppm

– Hidrogen : 300ppm-5000ppm

– Alkohol : 100ppm-2000ppm

Grafik Respon Sensor MQ-2

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

3) 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:

4) 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.

[kembali ke daftar isi]

4. Dasar Teori

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) Sensor LM35

Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92  seperti terlihat pada gambar dibawah.

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.

Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah : 

• 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 suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2. 
• 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.

Sensor suhu IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/°C. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC. 

Tegangan output sensor suhu IC LM35 dapat diformulasikan sebagai berikut :

Vout LM35 = Temperature º x 10 mV

Sensor suhu IC LM 35 terdapat dalam beberapa varian sebagai berikut : 

• LM35, LM35A memiliki range pengukuran temperature  -55ºC hingga +150ºC. 
• LM35C, LM35CA memiliki range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC. 
• LM35D memiliki range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.  LM35 

Kelebihan dari sensor suhu IC LM35 antara lain : 

• Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC 
• Low self-heating, sebesar 0.08 ºC 
• Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V 
• Rangkaian menjadi sederhana 
• Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

Berikut grafik kinerja sensor LM35

Untuk lebih lengkap nya dapat dilihat pada datasheet yang ada di link download

Datasheet lm35 

5) Sensor PIR

Sensor PIR merupakan sensor yang dapat mendeteksi pergerakan, dalam hal ini sensor PIR banyak digunakan untuk mengetahui apakah ada pergerakan manusia dalam daerah yang mampu dijangkau oleh sensor PIR. Sensor ini memiliki ukuran yang kecil, murah, hanya membutuhkan daya yang kecil, dan mudah untuk digunakan. Oleh sebab itu, sensor ini banyak digunakan pada skala rumah maupun bisnis. Sensor PIR ini sendiri merupakan kependekan dari “Passive InfraRed” sensor.

Pada umumnya sensor PIR dibuat dengan sebuah sensor pyroelectric sensor (seperti yang terlihat pada gambar disamping) yang dapat mendeteksi tingkat radiasi infrared. Segala sesuatu mengeluarkan radiasi dalam jumlah sedikit, tapi semakin panas benda/mahluk tersebut maka tingkat radiasi yang dikeluarkan akan semakin besar. Sensor ini dibagi menjadi dua bagian agar dapat mendeteksi pergerakan bukan rata-rata dari tingkat infrared. Dua bagian ini terhubung satu sama lain sehingga jika keduanya mendeteksi tingkat infrared yang sama maka kondisinya akan LOW namun jika kedua bagian ini mendeteksi tingkat infrared yang berbeda (terdapat pergerakan) maka akan memiliki output HIGH dan LOW secara bergantian.

Inilah mengapa sensor PIR dapat mendeteksi pergerakan manusia yang masuk pada jangkauan sensor PIR, hal ini disebabkan manusia memiliki panas tubuh sehingga mengeluarkan radiasi infrared seperti yang ditunjukkan pada gambar disamping.

Gambar berikut menunjukkan bagian-bagian dari sensor PIR yang perlu untuk diketahui

1. Pengatur Waktu Jeda : Digunakan untuk mengatur lama pulsa high setelah terdeteksi terjadi gerakan dan gerakan telah berahir. *
2. Pengatur Sensitivitas : Pengatur tingkat sensitivitas sensor PIR *
3. Regulator 3VDC : Penstabil tegangan menjadi 3V DC
4. Dioda Pengaman : Mengamankan sensor jika terjadi salah pengkabelan VCC dengan GND
5. DC Power : Input tegangan dengan range (3 – 12) VDC (direkekomendasikan menggunakan input 5VDC).
6. Output Digital : Output digital sensor
7. Ground : Hubungkan dengan ground (GND)
8. BISS0001 : IC Sensor PIR
9. Pengatur Jumper : Untuk mengatur output dari pin digital.

(*) Catatan: Pin nomor 1 dan 2 digunakan untuk melakukan kalibrasi sensor PIR dengan mengatur posisi potentiometer pada posisi label MIN atau MAX.

Sensor PIR sangat cocok digunakan pada projek-projek yang membutuhkan deteksi kapan seseorang memasuki atau meninggalkan are tertentu. Hal ini karena sensor PIR membutuhkan daya yang rendah, murah, memiliki jangkauan yang luas, dan mudah digunakan dengan berbagai sistem kontrol.

Catatan: Sensor PIR tidak dapat digunakan untuk mengetahui berapa orang yang berada pada jangkauan sensor atau seberapa dekat objek dengan sensor dan sensor PIR juga dapat dipengaruhi oleh binatang peliharaan.

Setiap sensor PIR memiliki spesifikasi dan kriteria yang berbeda-beda namun hampir kebanyakan dari sensor PIR memiliki spesifikasi yang mirip (Direkomendasikan untuk mengacu pada datasheet). Berikut spesifikasi sensor PIR pada umumnya.

• Bentuk : Persegi
• Output : Pulsa digital HIGH (3V) ketika mendeteksi pergerakan dan LOW ketika tidak ada pergerakan.
• Rentang Sensitivitas : Sampai dengan 6 meter sebagaimana gambar berikut
• Power Supply : 5V-12V (direkomendasikan 5VDC).

Berikut grafik kinerja sensor PIR

Berikut datasheet kinerja PIR

Untuk lebih detail bisa dilihat pada datasheet di link download dibawah

6) HIH-5030

Seri HIH-5030/5031 mencakup sensor kelembaban sirkuit terintegrasi, SMD, 1000 unit pada tape dan reel.Sensor Kelembaban Tegangan Rendah Seri HIH-5030/5031 beroperasi hingga 2,7 V, seringkali ideal dalam sistem bertenaga baterai di mana suplai adalah nominal 3 V. Sensor Kelembaban Seri HIH-5030/5031 dirancang khusus untuk pengguna OEM (Original Equipment Manufacturer) volume tinggi. Input langsung ke pengontrol atau perangkat lain dimungkinkan oleh output tegangan linier dekat sensor ini. Dengan tarikan arus tipikal hanya 200 µA, Seri HIH-5030/5031 sering kali cocok untuk sistem yang dioperasikan dengan baterai dengan pengurasan rendah. Kemampuan saling tukar sensor yang ketat mengurangi atau meniadakan biaya kalibrasi produksi OEM. Seri HIH-5030/5031 memberikan kinerja penginderaan RH (Relative Humidity) berkualitas instrumentasi dalam SMD dengan harga kompetitif dan dapat disolder. HIH-5030 adalah sensor kelembaban sirkuit terintegrasi tertutup. HIH-5031 adalah sensor kelembaban sirkuit yang tertutup, tahan kondensasi, dan terintegrasi yang dipasang di pabrik dengan filter hidrofobik yang memungkinkannya digunakan di lingkungan kondensasi termasuk aplikasi industri, medis dan komersial. Sensor RH menggunakan elemen penginderaan kapasitif polimer termoset yang dipangkas laser dengan pengkondisian sinyal terintegrasi pada chip. Konstruksi multilayer elemen penginderaan memberikan ketahanan yang sangat baik terhadap sebagian besar bahaya aplikasi seperti kondensasi, debu, kotoran, minyak, dan bahan kimia lingkungan umum.

Fitur/Kelebihan Sensor HIH-5030

• Beroperasi hingga 2,7 V, ideal dalam sistem tenaga baterai dengan tegangan 3 V
• Didesain dengan daya rendah
• Akurasi ditingkatkan
• Waktu respon yang cepat
• Stabil, dengan penyimpangan yang rendah
• Tahan dengan zat kimia

Simbol sensor HIH 5030

7) LM741

    LM741 adalah salah satu IC (Integrated Circuit) Op-Amp (Operational Amplifier) yang memiliki 8 pin. IC Op-Amp ini terdapat 2 jenis bentuk, yaitu tabung (lingkaran) dan kotak (persegi), tetapi yang umum adalah yang berbentuk persegi. Op-Amp banyak digunakan dalam sistem analog komputer, penguat video/gambar, penguat audio, osilator, detector dan lainnya. LM741 biasanya bekerja pada tegangan positif/negatif 12 volt, dibawah itu IC tidak akan bekerja. Setiap pin/kaki-kaki pada IC LM741 mempunya fungsi yang berbeda-beda, keterangan pin/kaki-kaki LM741 dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

    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:

Op-Amp LM741 dapat membuat beberapa fungsi rangkaian seperti gambar berikut.

Macam-macam rangkaian yang dapat dibentuk LM741

• Detektor Penyilang Nol: mendeteksi tegangan-tegangan di atas nol
• Detektor Taraf Tegangan (positif dan negatif): mendeteksi tegangan-tegangan acuan pada tegangan positif maupun negatif yang sudah kita tentukan.
• Penguat (Buffer): memperkuat amplitudo pada pulsa output nya.
• Penguat 2 Tingkat: seperti rangkaian Buffer, tetapi mengalami 2 kali penguatan. 
• Pembangkit Isyarat: untuk membangkitkan pulsa
• Rangkaian Diverensial: untuk pengukuran pengendalian instrumentasi dan penguat sinyal-sinyal yang sangat lemah.
• Rangkaian Instrumentasi: untuk memperbaiki penguat differensial. 

Berikut ditampilkan grafik frekuensi dan resistansi output lm741 

Karakteristik elektrik

Untuk lebih jelasnya lagi silahkan download pada link download dibawah

7) Sensor MQ-2

    Sensor MQ-2 adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gas LPG, i-butana, propana, metana, alkohol, hidrogen dan asap. Kata datasheet, inti dari MQ-2 adalah material yang sensitif terhadap konsentrasi gas yang tersusun dari senyawa SnO2 atau dalam istilah kita disebut Timah (IV) Oksida. Material ini memiliki karakteristik akan berubah konduktivitasnya seiring dengan perubahan konsentrasi gas di sekitarnya.

[kembali ke daftar isi]

5. Percobaan

Gambar rangkaian:

1. Sistem pengatur kelembapan dan gas dalam ruangan pengawetan

Cara Kerja Rangkaian

Rangkaian ini bekerja untuk memantau kondisi ruang penyimpanan durian pasca panen berdasarkan dua parameter utama, yaitu gas berbahaya dari durian dan kelembapan ruangan.

Pertama, sensor gas MQ-2 membaca kadar gas di dalam ruang pengawetan. Gas ini dapat berasal dari proses pematangan, fermentasi, atau pembusukan durian. Sinyal keluaran sensor MQ-2 berupa tegangan analog. Tegangan ini masuk ke rangkaian voltage buffer menggunakan IC 741, sehingga sinyal sensor menjadi lebih stabil dan tidak terbebani oleh rangkaian berikutnya.

Kedua, sensor kelembapan HIH-5030 membaca tingkat kelembapan udara di dalam ruangan. Semakin tinggi kelembapan, semakin besar tegangan keluarannya. Tegangan dari sensor kelembapan kemudian dibandingkan dengan tegangan referensi dari potensiometer RV3 menggunakan komparator non-inverting IC 741. Jika tegangan sensor lebih besar dari tegangan referensi, maka output komparator menjadi logika 1, artinya kelembapan ruangan terlalu tinggi.

Setelah itu, sinyal dari sensor gas dan sensor kelembapan masuk ke IC 74LS283 sebagai full adder. Pada rangkaian ini, full adder digunakan untuk menjumlahkan kondisi logika dari sensor dan menghasilkan kode digital tertentu.

Kode keluaran dari full adder kemudian dikirim ke IC 74LS47, yaitu IC decoder BCD ke 7-segment. IC ini mengubah kode digital menjadi tampilan angka pada 7-segment display.

2. Sistem mendeteksi durian yang masuk ke box

Cara Kerja Rangkaian

Rangkaian ini berfungsi untuk menghitung jumlah durian yang masuk ke dalam box penyimpanan.

Saat durian melewati sensor IR obstacle sensor, cahaya inframerah akan terhalang atau terpantul oleh durian. Kondisi ini membuat output sensor IR berubah menjadi sinyal digital HIGH/LOW.

Sinyal dari sensor IR kemudian masuk ke IC 74LS90 sebagai counter/pencacah. Setiap kali satu durian melewati sensor, counter akan bertambah satu hitungan.

Output dari counter 74LS90 berupa data biner, misalnya:

Jumlah Durian	Data Biner
0	0000
1	0001
2	0010
3	0011
4	0100

Data biner dari counter masuk ke IC 74LS47. IC 74LS47 berfungsi sebagai decoder BCD ke 7-segment, yaitu mengubah data biner dari counter menjadi angka yang dapat ditampilkan pada seven segment.

Jadi, seven segment akan menampilkan jumlah durian yang sudah masuk ke dalam box.

Fungsi Gerbang AND 74LS08

IC 74LS08 digunakan sebagai pendeteksi batas jumlah durian dalam box.

Ketika jumlah durian sudah mencapai batas tertentu, kombinasi output dari counter akan membuat output gerbang AND menjadi 1. Output ini masuk ke resistor R16, lalu mengaktifkan transistor 2N2222.

Saat transistor aktif, arus mengalir ke LED D4, sehingga LED menyala sebagai tanda bahwa box sudah penuh.

3. Sistem Kontrol Intensitas Cahaya Ruang Pengawetan Buah

Cara Kerja Rangkaian

Rangkaian ini berfungsi untuk mengatur tirai/penutup cahaya secara otomatis berdasarkan intensitas cahaya di ruang pengawetan durian.

Sensor utama yang digunakan adalah LDR. LDR akan membaca terang atau gelapnya ruangan. Nilai hambatan LDR berubah sesuai cahaya. Saat cahaya terang, tegangan keluaran LDR naik. Saat cahaya gelap, tegangan keluaran LDR turun.

Sinyal dari LDR masuk ke op-amp LM358 sebagai voltage buffer. Buffer berfungsi untuk menstabilkan sinyal dari LDR agar tidak mudah terganggu oleh rangkaian berikutnya.

Setelah itu, sinyal masuk ke dua komparator:

Kondisi Tegangan LDR	Kondisi Ruangan	Aksi Sistem
Vout < 2 V	Ruangan terlalu gelap	Tirai membuka
2 V – 3 V	Cahaya normal	Motor diam
Vout > 3 V	Ruangan terlalu terang	Tirai menutup

Pada bagian komparator pertama, tegangan LDR dibandingkan dengan referensi sekitar 2 V dari potensiometer RV2. Jika tegangan LDR lebih kecil dari 2 V, output komparator menjadi aktif. Sinyal ini mengaktifkan transistor 2N2222, lalu relay bekerja dan motor tirai bergerak untuk membuka tirai.

Pada bagian komparator kedua, tegangan LDR dibandingkan dengan referensi sekitar 3 V dari potensiometer RV1. Jika tegangan LDR lebih besar dari 3 V, output komparator aktif. Transistor 2N2222 menyala, relay bekerja, dan motor tirai bergerak untuk menutup tirai.

Jika tegangan berada di antara 2 V sampai 3 V, kedua komparator tidak memerintahkan perubahan besar, sehingga motor dalam kondisi diam. Artinya, cahaya ruangan sudah cukup normal.

Fungsi Komponen Penting

LDR berfungsi sebagai sensor cahaya.
LM358 digunakan sebagai buffer dan komparator.
Potensiometer RV1 dan RV2 digunakan untuk mengatur batas cahaya minimum dan maksimum.
Transistor 2N2222 bekerja sebagai saklar untuk mengaktifkan relay.
Relay digunakan untuk menghubungkan motor tirai dengan sumber 12 V.
Dioda D3 dan D6 berfungsi sebagai pelindung transistor dari tegangan balik relay.

4. Sistem pengawetan suhu dalam ruangan pengawetan

Cara Kerja Rangkaian

Rangkaian ini berfungsi untuk menjaga suhu ruang pengawetan durian agar tetap stabil, yaitu tidak terlalu dingin dan tidak terlalu panas.

Sensor yang digunakan adalah LM35. Sensor LM35 membaca suhu ruangan dan menghasilkan tegangan analog. Besarnya tegangan keluaran LM35 sebanding dengan suhu, yaitu sekitar 10 mV/°C.

Contohnya:

Suhu	Tegangan LM35
9°C	0,09 V
12°C	0,12 V
13°C	0,13 V

Karena tegangan LM35 masih kecil, sinyal diperkuat oleh op-amp non-inverting amplifier. Pada rangkaian ini penguatannya sekitar 11 kali, sehingga sinyal suhu menjadi lebih besar dan lebih mudah dibaca oleh rangkaian digital.

Setelah diperkuat, sinyal analog masuk ke ADC0804. ADC0804 berfungsi mengubah sinyal analog dari sensor suhu menjadi data digital 8-bit. Data digital ini kemudian dikirim ke IC 74LS85.

IC 74LS85 bekerja sebagai magnitude comparator, yaitu pembanding data digital. Pada rangkaian ini, 74LS85 membandingkan suhu hasil pembacaan sensor dengan dua batas suhu:

Kondisi Suhu	Keadaan Sistem
Suhu < 9°C	Heater menyala
9°C – 12°C	Kondisi normal, fan dan heater mati
Suhu > 12°C	Fan menyala

Jika suhu terlalu rendah, output comparator mengaktifkan transistor BC547. Transistor kemudian menyalakan relay, lalu relay menghubungkan sumber 12 V ke heater. Heater menyala untuk menaikkan suhu ruangan.

Jika suhu terlalu tinggi, comparator mengaktifkan transistor lain. Transistor menyalakan relay untuk menghidupkan fan/kipas pendingin. Fan bekerja untuk membuang panas atau menurunkan suhu ruangan.

Jika suhu berada pada batas normal, yaitu sekitar 9°C sampai 12°C, maka fan dan heater tidak aktif. Artinya suhu ruang pengawetan sudah sesuai.

Fungsi Komponen Utama

LM35 membaca suhu ruang pengawetan.
Op-amp memperkuat tegangan sensor suhu.
ADC0804 mengubah sinyal analog menjadi data digital.
74LS85 membandingkan suhu dengan batas minimum dan maksimum.
BC547 bekerja sebagai saklar penguat arus untuk relay.
Relay menghubungkan fan atau heater ke sumber tegangan 12 V.
Dioda melindungi transistor dari tegangan balik kumparan relay.

Video penjelasan:

[kembali ke daftar isi]

6. Download File

1. download file rangkaian : Klik disini

1. Download Datasheet Resistor : Klik disini..
2. Download Datasheet Transistor BC547 :  Klik disini..
3. Download Datasheet Op Amp 741 :  Klik disini..
4. Download Datasheet Dioda 1N4007 :  Klik disini..
5. Download Datasheet Motor DC :  Klik disini..
6. Download Datasheet Relay :  Klik disini..
7. Download Datasheet LED :  Klik disini..
8. Download Datasheet Baterai :  Klik disini..
9. Download Datasheet Potensiometer : Klik disini..
10. Download Datasheet Button : Klik disini..
11. Download Datasheet Seven Segment : Klik disini..
12. Download Datasheet XOR Gate : Klik disini..
13. Download Datasheet AND Gate : Klik disini..
14. Download Datasheet NOT Gate : Klik disini..
15. Download Datasheet Kapasitor : Klik disini..
16. Download Datasheet IC 74LS47 : Klik disini..
17. Download Datasheet Infrared Sensor : Klik disini..
18. Download Library Infrared Sensor : Klik disini..

[kembali ke daftar isi]

[kembali ke atas]