TUGAS BESAR ELEKTRONIKA

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

1. Pendahuluan [Kembali]

Kandang ayam yang baik sangat penting untuk menunjang kesehatan dan produktivitas ayam. Namun, pengaturan suhu, kelembapan, serta pemberian pakan dan air sering kali masih dilakukan secara manual sehingga kurang efisien dan berisiko menurunkan hasil produksi. Dengan berkembangnya teknologi, kini sistem kontrol kandang ayam berbasis otomatisasi dan sensor mulai diterapkan untuk memantau dan mengatur kondisi kandang secara real time. Tugas besar ini bertujuan merancang dan mengimplementasikan sistem kontrol otomatis pada kandang ayam agar lingkungan kandang tetap optimal, sehingga dapat meningkatkan efisiensi dan hasil peternakan.

2. Tujuan [Kembali]

1. Mengendalikan suhu dan kelembaban kandang ayam secara otomatis.

2. Memantau kondisi lingkungan kandang secara real-time menggunakan sensor.

3. Mengontrol aktuator seperti kipas berdasarkan data sensor.

4. Mengembangkan sistem otomatis berbasis mikrokontroler.

5. Meningkatkan efisiensi dan kenyamanan untuk pertumbuhan ayam.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

1. DC Voltmeter

DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan suatu komponen.

2. DC Amperemeter

DC Amperemeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar arus pada suatu komponen.

3. Power Supply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi rangkaian.

4. Baterai

Baterai pada rangkaian ini digunakan sebagai sumber energi listrik atau sumber tegangan untuk menjalankan rangkaian.

B. Bahan

1. Resistor

Spesifikasi resistor:

2. Kapasitor

Spesifikasi kapasitor:

3. Dioda

Spesifikasi dioda:

4. Transistor

Spesifikasi transistor:

Konfigurasi pin:

5. Relay

Spesifikasi:

Konfigurasi pin:

6. Sensor LM35

Sensor LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.

Grafik respon:

7. Op-amp

Spesifikasi

· Integrated with two Op-Amps in a single package

· Wide power supply Range

· Single supply – 3V to 32V

· Dual supply – ±1.5V to ±16V

· Low Supply current – 700uA

· Single supply for two op-amps enables reliable operation

· Short circuit protected outputs

· Operating ambient temperature – 0˚C to 70˚C

· Soldering pin temperature – 260 ˚C (for 10 seconds – prescribed)

· Available packages: TO-99, CDIP, DSBGA, SOIC, PDIP, DSBGA

Konfigurasi pin

8. Potensiometer

Spesifikasi:

9. Ground

10. Motor DC

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. 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:

11. 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

12. Sensor Infra Red

Spesifikasi :

· Board Power Supply: 3 – 5 V

· Range: 2cm to 30cm

· Angle: 35 degrees

· Power LED: Illuminates when power is applied

· Obstacle LED: Illuminates when obstacle is detected

· Distance Adjust: Adjust detection distance. CCW decreases distance. CW increases distance.

Module interface specification :

· VCC : 3V - 12V Power Supply (Can directly connect to 5V or 3.3V micrcontroller)

· GND : Connect to GND

· OUT : Board digital output interface (0 and 1)

Grafik responsi sensor :

13. MQ-2 Sensor

Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:

1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC

2. Catu daya rangkaian : 5VDC

3. Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen

4. Keluaran : analog (perubahan tegangan)

Grafik respon sensor

14. 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 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.

Simbol LM35 di proteus :

Grafik respon

15. Rain Sensor

16. Sensor Jarak GP2D120

GP2D12 merupakan salah satu sensor jarak dengan keluaran tegangan analog. Jarak yang bisa dideteksi GP2D12 mulai dari 8cm sampai 80cm, sedangkan tegangan yang dikeluarkan adalah mulai dari 2,6 Vdc dan terus turun sampai sekitar 0,5 Vdc, sehingga jarak berbanding terbalik dengan tegangan, jadi tegangan akan semakin tinggi pada saat jarak semakin dekat.

Konfigurasi Pin:

Spesifikasi:

4. Dasar Teori [Kembali]

A. 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.

Simbol Resistor Sebagai Berikut :

Resistor dalam suatu teori dan penulisan formula yang berhubungan dengan resistor disimbolkan dengan huruf “R”. Kemudian pada desain skema elektronika resistor tetap disimbolkan dengan huruf “R”, resistor variabel disimbolkan dengan huruf “VR” dan untuk resistorjenis potensiometer ada yang disimbolkan dengan huruf “VR” dan “POT”.

Kapasitas Daya Resistor

Kapasitas daya pada resistor merupakan nilai daya maksimum yang mampu dilewatkan oleh resistor tersebut. Nilai kapasitas daya resistor ini dapat dikenali dari ukuran fisik resistor dan tulisan kapasitas daya dalamsatuan Watt untuk resistor dengan kemasan fisik besar. Menentukan kapasitas daya resistor ini penting dilakukan untuk menghindari resistor rusak karena terjadi kelebihan daya yang mengalir sehingga resistor terbakar dan sebagai bentuk efisiensi biaya dan tempat dalam pembuatan rangkaian elektronika.

Nilai Toleransi Resistor

Toleransi resistor merupakan perubahan nilai resistansi dari nilai yang tercantum pada badan resistor yang masih diperbolehkan dan dinyatakan resistor dalam kondisi baik. Toleransi resistor merupakan salah satu perubahan karakteristik resistor yang terjadi akibat operasional resistor tersebut. Nilai torleransi resistor ini ada beberapa macam yaitu resistor dengan toleransi kerusakan 1% (resistor 1%), resistor dengan toleransi kesalahan 2% (resistor2%), resistor dengan toleransi kesalahan 5% (resistor 5%) dan resistor dengan toleransi 10% (resistor 10%).

Nilai toleransi resistor ini selalu dicantumkan di kemasan resistor dengan kode warna maupun kode huruf. Sebagai contoh resistor dengan toleransi 5% maka dituliskan dengan kode warna pada cincin ke 4 warna emas atau dengan kode huruf J pada resistor dengan fisik kemasan besar. Resistor yang banyak dijual dipasaran pada umumnya resistor 5% dan resistor 1%.

Jenis-Jenis Resistor

Berdasarkan jenis dan bahan yang digunakan untuk membuat resistor dibedakan menjadi resistor kawat, resistor arang dan resistor oksida logam atau resistor metal film.

Resistor Kawat (Wirewound Resistor)

Resistor kawat atau wirewound resistor merupakan resistor yang dibuat dengan bahat kawat yang dililitkan. Sehingga nilai resistansiresistor ditentukan dari panjangnya kawat yang dililitkan. Resistor jenis ini pada umumnya dibuat dengan kapasitas daya yang besar.

Resistor Arang (Carbon Resistor)

Resistor arang atau resistor karbon merupakan resistor yang dibuat dengan bahan utama batang arang atau karbon. Resistor karbon ini merupakan resistor yang banyak digunakan dan banyak diperjual belikan. Dipasaran resistor jenis ini dapat kita jumpai dengan kapasitas daya 1/16 Watt, 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt, 1 Watt, 2 Watt dan 3 Watt.

Resistor Oksida Logam (Metal Film Resistor)

Resistor oksida logam atau lebih dikenal dengan nama resistor metal film merupakan resistor yang dibuah dengan bahan utama oksida logam yang memiliki karakteristik lebih baik. Resistor metal film ini dapat ditemui dengan nilai tolerasni 1% dan 2%. Bentuk fisik resistor metal film ini mirip denganresistor kabon hanya beda warna dan jumlah cicin warna yang digunakan dalam penilaian resistor tersebut. Sama seperti resistorkarbon, resistor metal film ini juga diproduksi dalam beberapa kapasitas daya yaitu 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt. Resistor metal film ini banyak digunakan untuk keperluan pengukuran, perangkat industri dan perangkat militer.

Kemudian berdasarkan nilai resistansinya resistor dibedakan menjadi 2 jenis yaitu resistor tetap (Fixed Resistor) dan resistor tidak tetap (Variable Resistor)

Resistor Tetap(Fixed Resistor)

Resistor tetap merupakan resistor yang nilai resistansinya tidap dapat diubah atau tetap. Resistor jenis ini biasa digunakan dalam rangkaian elektronika sebagai pembatas arus dalam suatu rangkaian elektronika. Resistor tetap dapat kita temui dalam beberpa jenis, seperti :

§ Metal Film Resistor

§ Metal Oxide Resistor

§ Carbon Film Resistor

§ Ceramic Encased Wirewound

§ Economy Wirewound

§ Zero Ohm Jumper Wire

§ S I P Resistor Network

Resistor Tidak Tetap (Variable Resistor)

Resistor tidak tetap atau variable resistor terdiridari 2 tipe yaitu :

§ Pontensiometer, tipe variable resistor yang dapat diatur nilai resistansinya secara langsung karena telah dilengkapi dengan tuas kontrol. Potensiometer terdiri dari 2 jenis yaitu Potensiometer Linier dan Potensiometer Logaritmis

§ Trimer Potensiometer, yaitu tipe variable resistor yang membutuhkan alat bantu (obeng) dalam mengatur nilai resistansinya. Pada umumnya resistor jenis ini disebut dengan istilah “Trimer Potensiometer atau VR”

§ Thermistor, yaitu tipe resistor variable yangnilairesistansinya akan berubah mengikuti suhu disekitar resistor. Thermistor terdiri dari 2 jenis yaitu NTC dan PTC. Untuk lebih detilnya thermistor akan dibahas dalam artikel yang lain.

§ LDR (Light Depending Resistor), yaitu tipe resistor variabel yang nilai resistansinya akan berubah mengikuti cahaya yang diterima oleh LDR tersebut.

Jenis-jenis resistor tetap dan variable diatas akan dibahas lebih detil dalam artikel yang lain.

Menghitung Nilai Resistor

Nilai resistor dapat diketahui dengan kode warna dan kode huruf pada resistor. Resistor dengan nilai resistansi ditentukan dengan kode warna dapat ditemukan pada resistor tetap dengan kapasitas daya rendah, sedangkan nilai resistor yang ditentukan dengan kode huruf dapat ditemui pada resistor tetap daaya besar dan resistor variable.

Kode Warna Resistor

Cicin warna yang terdapat pada resistor terdiri dari 4 ring 5 dan 6 ring warna. Dari cicin warna yang terdapat dari suatu resistor tersebut memiliki arti dan nilai dimana nilai resistansi resistor dengan kode warna yaitu :

Resistor Dengan 4 Cincin Kode Warna

Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4 menunjukan nilai toleransi resistor.

Resistor Dengan 5 Cincin Kode Warna

Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5 menunjukan nilai toleransi resistor.

Resistor Dengan 6 Cincin Warna

Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6 menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang diijinkan untuk resistor tersebut.

Kode Huruf Resistor

Resistor dengan kode huruf dapat kita baca nilai resistansinya dengan mudah karenanilia resistansi dituliskan secara langsung. Pad umumnya resistor yang dituliskan dengan kode huruf memiliki urutan penulisan kapasitas daya, nilai resistansi dan toleransi resistor. Kode huruf digunakan untuk penulisan nilai resistansi dan toleransi resistor.

Kode Huruf Untuk Nilai Resistansi :

R, berarti x1 (Ohm)
K, berarti x1000 (KOhm)
M, berarti x 1000000 (MOhm)

Kode Huruf Untuk Nilai Toleransi :

F, untuk toleransi 1%
G, untuk toleransi 2%
J, untuk toleransi 5%
K, untuk toleransi 10%
M, untuk toleransi 20%

Rumus Resistor:

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

Dimana V adalah tegangan, I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan.

Mencari resistansi total dalam rangkaian dapat menggunakan :

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

B. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan energi arus listrik. Alessandro Volta adalah seorang ilmuwan dari negara Italia pernah menyatakan bahwa "semua benda yang dapat menyimpan energi disebut condensatore". Oleh karena itu kapasitor yang memiliki ukuran besar dalam mikrofarad (uF), sering disebut kondensator. Kapasitor disebut komponen pasif karena akan bekerja ketika diberi arus listrik, besar energi yang disimpan oleh sebuah kapasitor ditentukan oleh besar nilai kapasitor dan waktu pengisian kapasitor.

Konstruksi dasar dari sebuah kapasitor dibuat dari 2 lempengan plat logam yang dipasang sejajar tetapi tidak saling berhubungan, lempengan tersebut disekat/diisolasi oleh lapisan bahan dielektrik, Jenis bahan dielektrik inilah yang menentukan spesifikasi dan juga nama dari jenis kapasitor tersebut, seperti: mika, polyster, keramik, dan gel cair seperti yang digunakan pada electrolit kapasitor (ELKO). Lempengan plat logam dibentuk sesuai dengan model kapasitor, sedangkan besar nilai kapasitansi dan rating tegangan kapasitor ditentukan oleh konstruksi lempengan plat logam dan lapisan isolasi (Dielektrik).

Konstruksi Kapasitor

Cara Kerja Kapasitor

Jika muatan positip (+) diberikan pada salah satu plat dan plat yang lain diberi muatan negatip (-) maka sifat muatan pada kondisi ini akan saling tarik menarik, tetapi karena adanya lapisan isolasi elektron-elektron itu tertahan dan tidak akan pernah mengalir, sehingga muatan listrik akan terjebak pada masing-masing plat dan terserap keseluruh kepingan plat, kepingan plat membutuhkan waktu untuk mengisi muatan (Charge) sehingga mencapai tegangan maksimum yang diberikan, dan selama tidak ada rangkaian konduksi yang dapat menarik atau mengeluarkan muatan listrik dari kapasitor, muatan listrik akan terus tersimpan pada kapasitor.

Sifat Kapasitor

Kapasitor bersifat menahan arus DC dan melewatkan arus AC. Jika dialiri arus DC maka arus akan diserap oleh kapasitor sehingga mencapai tegangan maksimum power supply (Full Charge), dan karena dihalangi oleh lapisan isolasi yang bersifat non konduktif, arus DC tidak akan pernah tembus mengalir pada kapasitor.. Dan ketika kapasitor dialiri arus AC maka lapisan isolasi dapat ditembus oleh perubahan elektron dari sinyal ac dengan resistansi yang sangat kecil bahkan tidak ada resistansi (tanpa tahanan) dan sering digunakan sebagai kopling pada rangkaian audio.

Jenis dan Simbol Kapasitor

NonPolar
Adalah jenis kapasitor tanpa polaritas, artinya pemasangan dibolak-balik tidak masalah. Kapasitor jenis ini umumnya memiliki nilai kapasintansi yang kecil antara pikofarad dan nanofarad. Contoh kapasitor non polar adalah: kapasitor keramik, mika, dan polyester.

Bipolar
Adalah jenis kapasitor yang memiliki polaritas positif dan negatif. Hati-hati saat pemasangan kapasitor jenis ini karena jika dipasang terbalik akan merusak kapasitor bahkan bisa menimbulkan ledakan. Contoh kapasitor bipolar adalah: Elektrolit kapasitor (ELKO), dan kapasitor tantalum.

Variabel Kapasitor
Kapasitor ini umumnya jenis nonpolar, biasa dipakai untuk penalaan radio frekuensi pada rangkaian oscilator, contoh kapasitor ini adalah: VARCO dan kapasitor trimer.

Simbol dan Jenis Kapasitor

Cara Membaca dan Menghitung Nilai Kapasitor berdasarkan Kode Angka dan Huruf-nya.

Satuan Kapasitansi Kapasitor adalah Farad, tetapi Farad merupakan satuan yang besar untuk sebuah Kapasitor yang umum dipakai oleh Peralatan Elektronik. Oleh Karena itu, Satuan-satuan yang merupakan turunan dari Farad menjadi pilihan utama produsen dalam memproduksi sebuah Kapasitor agar dapat digunakan oleh peralatan Elektronika. Satuan-satuan tersebut diantaranya adalah : Micro Farad (µF), Nano Farad (nF) dan Piko Farad (pF ).

Berikut ini adalah ukuran turunan Farad yang umum digunakan dalam menentukan Nilai Kapasitansi sebuah Kapasitor :

1 Farad = 1.000.000µF (mikro Farad)
1µF = 1.000nF (nano Farad)
1µF = 1.000.000pF (piko Farad)
1nF = 1.000pF (piko Farad)

Cara Membaca Nilai Kapasitor Elektrolit (ELCO)

Untuk Kapasitor Elektrolit atau ELCO, nilai Kapasitansinya telah tertera di label badannya dengan jelas. Jadi sangat mudah untuk menentukan nilainya. Contoh 100µF 16V, 470µF 10V, 1000µF 6.3V ataupun 3300µF 16V.

Cara Membaca Nilai Kapasitor Keramik, Kapasitor Kertas dan Kapasitor non-Polaritas lainnya

Untuk Kapasitor Keramik, Kapasitor Kertas, Kapasitor Mika, Kapasitor Polyester atau Kapasitor Non-Polaritas lainnya, pada umumnya dituliskan Kode Nilai dibadannya. Seperti 104J, 202M, 473K dan lain sebagainya. Maka kita perlu menghitungnya ke dalam nilai Kapasitansi Kapasitor yang sebenarnya.

Contoh untuk membaca Nilai Kode untuk Kapasitor Keramik diatas dengan Tulisan Kode 473Z. Cara menghitung Nilai Kapasitor berdasarkan kode tersebut adalah sebagai berikut :

Kode : 473Z
Nilai Kapasitor = 47 x 103
Nilai Kapasitor = 47 x 1000
Nilai Kapasitor = 47.000pF atau 47nF atau 0,047µF

Huruf dibelakang angka menandakan Toleransi dari Nilai Kapasitor tersebut, Berikut adalah daftar Nilai Toleransinya :

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%

473Z = 47,000pF +80% dan -20% atau berkisar antara 37.600 pF ~ 84.600 pF.
Jika di badan badan Kapasitor hanya bertuliskan 2 angka, Contohnya 47J maka perhitungannya adalah sebagai berikut :

Kode : 47J

Nilai Kapasitor = 47 x 100
Nilai Kapasitor = 47 x 1
Nilai Kapasitor = 47pF

Jadi Nilai Kapasitor yang berkode 47J adalah 47 pF ±5% yaitu berkisar antara 44,65pF ~ 49,35pF

Jika di badan Kapasitor tertera 222K maka nilai Kapasitor tersebut adalah :

Kode : 222K

Nilai Kapasitor = 22 x 102
Nilai Kapasitor = 22 x 100
Nilai Kapasitor = 2200pF

Toleransinya adalah 5% :
Nilai Kapasitor = 2200 – 10% = 1980pF
Nilai Kapasitor = 2200 + 10% = 2420pF

Jadi Nilai Kapasitor dengan Kode 222K adalah berkisar antara 1.980 pF ~ 2.420 pF.

Rangkaian Seri-Paralel Kapasitor

Rangkaian kapasitor bisa dibuat secara seri atau paralel,sehingga dapat menghasilkan nilai kapasitansi baru yang tidak ada dipasaran.

Untuk menghitung total kapasitansi rangkaian seri berlaku rumus:

Ctotal (Ct) = 1/C1+1/C2+1/C3

Dan untuk menghitung total kapasitansi rangkaian parallel berlaku rumus:

Ctotal (Ct) = C1+C2+C3

C. Dioda

Dioda atau disebut juga sinyal dioda adalah komponen dasar semikonduktor aktif yang hanya bisa mengalirkan arus satu arah saja (forward bias) yaitu dari arah positip (Anoda) ke arah negatif (Katoda) namun memblok arus untuk arah sebaliknya. Dalam rangkaian elektronika dioda diibaratkan sebagai kran/katup listrik satu arah. Dioda memiliki dua elektroda yaitu elektroda positip (Anoda) dan elektroda negatif (Katoda). Secara umum dioda biasa dipakai untuk merubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC) atau disebut sebagai Rectifier.

Dioda dibuat dari bahan semikonduktor seperti germanium (Ge), Silicon (Si) dan galium arsenide (GaAs), sifat listrik pada jenis material tersebut ialah menengah atau dengan kata lain tidak baik sebagai konduktor dan tidak baik juga sebagai insulator, sifat ini dinamakan semikonduktor.

Material semikonduktor memiliki sangat sedikit "elektron bebas" karena molekul atomnya terkumpul bersama dalam bentuk pola kristal yang sering disebut "kisi kristal". Untuk meningkatkan daya hantar listrik pada material ini maka perlu dicampurkan "kotoran atom" pada struktur kristalnya sehingga menghasilkan lebih banyak elektron bebas dan lubang atom. Untuk menghasilkan sisi Negatif (katoda) pada dioda maka material semikonduktor biasanya dicampurkan kotoran atom dengan bahan seperti: Arsenik, Antimony atau Fosfor. dan untuk menghasilkan sisi positip (Anoda) dicampur dengan kotoran atom dari bahan Aluminium, Boron atau Galium.

Jenis dan Simbol Dioda

Seperti penjelasan diatas, Jenis dioda tergantung dari bahan material yang dipakai saat pembuatannya, dibawah ini adalah contoh gambar dan simbol dari jenis-jenis dioda:

1. Dioda Silicon

Terbuat dari bahan Germanium, memiliki drop tegangan maju (forward volt drop) 0,7V, pada rangkaian elektronika biasa dipakai sebagai penyearah (rectifier). Contoh dioda Germanium adalah: 1N4000 series dan 1N5000 series dll.

2. Dioda Germanium

Terbuat dari bahan Silicon, memiliki drop tegangan maju (forward volt drop) 0,3V. Biasa diaplikasikan sebagai dioda penyearah. contoh dioda silicon adalah: IN4148 atau 1N914 dll.

3. Dioda Zener

Terbuat dari bahan silikon, dioda zener atau sering disebut juga "breakdown diode" berfungsi sebagai pembatas tegangan pada rangkaian, atau dengan kata lain dioda zener adalah komponen regulator tegangan sederhana. dioda zener memiliki rating tegangan antara 1 sampai ratusan volt dengan daya mulai dari 1/4w.

4. Light Emitting Diode atau LED

Adalah jenis dioda yang dapat mengeluarkan cahaya, LED yang banyak dipasaran berbentuk kubah bulat dan juga kotak persegi dengan variasi warna merah, kuning, hijau, biru atau putih. batas arus maksimum LED adalah 20mA. dan memiliki drop tegangan maju (forward volt drop) antara 1,2v sampai 3,6v tergantung dari jenis warna LED.

5. Dioda Schottky

Disebut juga dioda power memiliki drop tegangan maju (forward bias) yang rendah, namun rating arus dan tegangannya tinggi. Biasa dipakai sebagai penyearah pada frekuensi tinggi, sering dipakai pada rangkaian pengisian battre, AC Rectifier dan Inverter.contoh untuk dioda schotky adalah 5819 atau 58xx dll.

D. Transistor

Transistor adalah komponen semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Transistor Bipolar adalah salah satu jenis transistor yang terbentuk dari 2 dioda sehingga memiliki polaritas atau sisi positif dan sisi negatif. Biasanya transistor Bipolar atau disebut dengan BJT (Basis Junction Transistor) memiliki 2 jenis, diantaranya yaitu Transistor PNP dan Transistor NPN. Transistor ini memiliki 3 polaritas yang biasa disebut B (Basis), E (Emiter), C (Collector). Basis berfungsi sebagai base atau tempat berkumpulnya kumpulan aliran arus yang masuk ke transistor, Emiter dan Collector sebagai aliran arus masuk dan keluar.

Lambang Transistor BJT

Sudah jelas seperti gambar di atas bahwa transistor PNP memiliki simbol yang arah panahnya masuk dan sebaliknya untuk NPN arah panah dari emiter mengarah keluar.

Bentuk aliran arus pada sebuah transistor dapat dirumuskan dengan hukum KCL ( Kirchoff Current Law) Atau hukum Kirchoff I, yang dirumuskan sebagai berikut.

Ie = Ic + Ib

Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector
Ib = Arus Basis

Pada Transistor BJT nilai arus Ib relatif sangat kecil terhadap Ic, maka Ib ini dapat diabaikan. Sehingga persamaan diatas bisa berubah menjadi

Ie = Ic

Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector

Karakteristik input merupakan karakteristik dari tegangan base dan emitter (VBE) sebagai fungsi arus base (IB) dengan VCE dalam keadaan konstan. Karakteristik ini merupakan karakteristik dari junction emitter-base dengan forward bias atau sama dengan karakteristik diode pada forward bias. Pada BJT seluruh pembawa muatan akan melewati junction Base-Emittor menuju Collector maka arus pada basis menjadi jauh lebih kecil dari diode P-N dengan adanya faktor hfe. Penambahan nilai VCE megakibatkan arus IB akan berkurang. Arus IB akan mengalir jika tegangan VBE > 0,7 V

Karakteristik output merupakan karakteristik dengan tegangan emitter (VCE) sebagai fungsi arus kolektor (IC) terhadap arus base (IB) yang tetap seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Pada saat IB=0, arus IC yang mengalir adalah arus bocor ICB0 (pada umumnya diabaikan), sedangkan pada saat IB ≠ 0 untuk VCE kecil (<< 0,2 V), pembawa muatan di basis tidak efisien dan transistor dikatakan dalam keadaan saturasi dengan IB > IC / hfe . Pada saat VCE diperbesar IC pun naik hingga melewati level tegangan VCE saturasi (0,2 -1 V) hingga transistor bekerja dalam daerah aktif dengan IB = IC / hfe. Pada saat ini kondisi arus IC relatif konstan terhadap variasi tegangan VCE.

Gelombang input dan output transistor

E. Op-amp

Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp). Pada dasarnya operasional amplifier (Op-Amp) merupakan suatu penguat diferensial yang memiliki 2 input dan 1 output. Op-amp ini digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-mcam atau dapat juga digunakan untuk operasi-operasi tak linier, dan seringkali disebut sebagai rangkaian terpadu linier dasar. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan komponen elektronika analog yang berfungsi sebagai amplifier multiguna dalam bentuk IC dan memiliki simbol sebagai berikut :

Rumus penguatan op-amp
- Op-amp inverting

Av = – ( Rf / Ri )

- Op-amp non-inverting

Av = ( Rf / Ri ) + 1

Gelombang input dan output op-amp

F). Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Simbol di proteus

G. Ground

Suatu komponen listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah.

Simbol di proteus

H. Power Supply

Catu daya merupakan suatu Rangkaian yang paling penting bagi sistem elektronika. Power supply atau catu daya adalah suatu alat atau perangkat elektronik yang berfungsi untuk merubah arus AC menjadi arus DC untuk memberi daya suatu perangkat keras lainnya. Sumber AC yaitu sumber tegangan bolak-balik, sedangkan sumber tegangan DC merupakan sumber tegangan searah. Power supply/unit catu daya secara efektif harus mengisolasi rangkaian internal dari jaringan utama, dan biasanya harus dilengkapi dengan pembatas arus otomatis atau pemutus bila terjadi beban lebih atau hubung singkat. Bila pada saat terjadinya kesalahan catu daya, tegangan keluaran DC meningkat di atas suatu nilai aman maksimum untuk rangkaian internal, maka daya secara otomatis harus diputuskan.

Simbol di proteus

I. Infrared Sensor

Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan infra merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima.

Grafik responsi sensor :

J. LM35

Simbol LM35 di proteus :

Grafik respon

K. Sensor Hujan

Sensor hujan adalah komponen elektronik yang digunakan untuk mendeteksi adanya air hujan pada permukaannya. Dalam sistem kontrol kandang ayam, sensor hujan berfungsi sebagai pendeteksi kondisi cuaca luar, khususnya untuk kandang semi-terbuka. Ketika sensor mendeteksi hujan, mikrokontroler akan memproses sinyal tersebut untuk mengaktifkan penutup otomatis, mematikan kipas luar, atau menjalankan sistem penghangat guna menjaga kenyamanan ayam. Sensor ini biasanya bekerja berdasarkan perubahan resistansi atau konduktivitas pada permukaannya saat terkena air. Dengan adanya sensor hujan, sistem dapat merespon perubahan cuaca secara otomatis dan mencegah ayam terkena kondisi lembap atau dingin yang dapat mengganggu kesehatannya

L. Gas MQ-2 Sensor

Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:

1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC

2. Catu daya rangkaian : 5VDC

3. Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen

4. Keluaran : analog (perubahan tegangan)

Grafik respon sensor

M. Sensor Jarak GP2D120

Penggunaan sensor GP2D12 ini tidak ada perlakuan khusus dalam proses pembacaannya, sehingga apabila ada mikrokontroler yang sudah terdapat ADC (Seperti Atmega8535) di dalam maka sensor jarak ini tinggal dihubungkan dan dibaca tegangan keluarannya. ATmega8535 merupakan salah satu jenis dari mikrokontroler AVR buatan ATMEL yang mempunyai 8 channel ADC (Analog to Digital Converter) dengan resolusi 10bit. Maksudnya adalah mikrokontroler ini mampu untuk diberi masukan tegangan analog sampai 8 saluran secara bersamaan dengan ketelitian sampai 10 bit, sehingga pemakaian sensor jarak GP2D12 pada mikrokontroler ini maksimal adalah 8 buah.

Adapun prinsip kerja sensor sharp GP2D12 ini menggunakan prinsip pantulan sinar infra merah. Dalam aplikasi ini nilai tegangan keluran dari sensor yang berbanding terbalik dengan hasil pembacaan jarak dikomparasi dengan tegangan referensi komparator. Prinsip kerja dari rangkaian komparator sensor sharp GP2D12 adalah jika sensor mengeluarkan tegangan melebihi tegangan referensi, maka keluaran dari komparator akan berlogika rendah. Jika tegangan referensi lebih besar dari tegangan sensor maka keluaran dari komparator akan berlogika tinggi. Selain menggunakan komparator, untuk mengakases sensor jarak sharp GP2D12 dapat dengan menggunakan prinsip ADC, atau dengan kata lain mengolah sinyal analog dari pembacaan sensor sharp GP2D12 ke bentuk digital dengan bantuan pemrograman.

GP2D12 (Infrared Range Detector) adalah sensor jarak yang berbasikan infra red, sensor ini dapat mendeteksi obyek dengan jarak 8 sampai 80 cm. Output dari GP2D12 adalah berupa tegangan analog. Agar GP2D12 dapat berhubungan dengan mikrokontroller di perlukan ADC ( Analog to Digital conventer ) yang berfungsi untuk mengkonversi output dari GP2D12 yang berupa analog menjadi digital.

Grafik respon sensor GP2D12:

N. Logicstate

Logicstate adalah keadaan logika dalam rangkaian digital yang merepresentasikan nilai biner, yaitu 0 (false) atau 1 (true).

5. Percobaan [Kembali]

A. Prosedur

· 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 bekerja

B. Rangkaian Simulasi

GAMBAR RANGKAIAN

PRINSIP KERJA KANDANG AYAM:

Kontrol kandang ayam adalah suatu sistem atau mekanisme yang dirancang untuk mengatur kondisi lingkungan dalam kandang ayam agar selalu ideal bagi pertumbuhan dan kesehatan ayam.

- Sensor Infrared

PRINSIP KERJA:

Pada rangkaian sistem tempat minum otomatis untuk ayam di atas, digunakan infrared obstacle sensor (IR1) sebagai pendeteksi keberadaan ayam di sekitar tempat minum. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip pemantulan sinyal cahaya inframerah. Komponen pemancar (LED IR) akan memancarkan cahaya inframerah ke arah bawah atau depan, dan jika terdapat objek (ayam) dalam jangkauan, cahaya tersebut akan dipantulkan kembali dan diterima oleh fotodioda penerima. Ketika pantulan terdeteksi, output sensor berubah menjadi logika LOW atau HIGH tergantung jenis sensor, dan sinyal ini diteruskan ke rangkaian penguat tegangan (voltage follower U6) serta rangkaian transistor (Q4). Jika ayam terdeteksi, maka transistor aktif (VBE ≥ 0.7V), sehingga arus mengalir ke relay RL4, dan mengaktifkan aktuator (servo atau katup) untuk membuka aliran air minum. Setelah ayam pergi dan tidak terdeteksi, sensor tidak lagi menerima pantulan, transistor nonaktif, relay mati, dan tempat minum kembali tertutup. Sensor ini dipasang di bawah pipa tempat minum untuk mendeteksi keberadaan ayam secara langsung dan otomatis.

- Sensor LM35

PRINSIP KERJA:

Sensor LM35 Ketika suhu lingkungan di dalam kandang tinggi atau suhu lingkungan panas, maka sensor LM35 akan mendeteksinya. Tegangan akan masuk menuju op amp, kemuadian menuju resistor, menuju transistor, dan menuju ke kaki relay. Saat suhu lingkungan tinggi, relay akan dalam keadaan on, yang membuat kipas atau pendingin ruangan akan hidup, sebaliknya apabila suhu tidak terlalu panas, relay akan dalam keadaan off, yang membuat kipas atau pendingin ruangan akan mati.

- Sensor Hujan

PRINSIP KERJA:

Sensor hujan adalah sensor berbasis konduktivitas yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan air hujan melalui permukaan panel logam berbentuk jalur-jalur konduktor. Saat kondisi kering, jalur pada papan sensor bersifat tidak konduktif sehingga tidak mengalirkan arus. Namun, ketika tetesan air hujan jatuh dan membasahi permukaan sensor, air akan menghubungkan jalur-jalur tersebut dan menyebabkan terjadinya aliran arus listrik. Perubahan ini akan direspons oleh modul sensor, yang menghasilkan sinyal digital (biasanya LOW) untuk menunjukkan bahwa hujan telah terdeteksi. Dalam rangkaian kontrol kandang ayam, output dari sensor hujan ini digunakan sebagai logika pengendali untuk menyalakan lampu pemanas secara otomatis, terutama saat suhu kandang turun akibat cuaca hujan. Sensor ini dipasang di atap kandang dan menjadi elemen penting dalam sistem kontrol iklim otomatis untuk menjaga kenyamanan dan kesehatan ayam.

- Sensor Gas (MQ-2)

PRINSIP KERJA:

Sensor MQ-2 pada rangkaian di atas berfungsi untuk mendeteksi keberadaan gas beracun atau mudah terbakar, seperti LPG, asap, alkohol, metana, dan hidrogen, di dalam kandang ayam. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan resistansi material sensitif di dalamnya ketika terkena gas tertentu. Dalam kondisi normal (udara bersih), resistansi sensor tinggi dan output tegangan rendah. Namun, saat gas terdeteksi (misalnya dari kotoran ayam yang membusuk atau pembakaran tidak sempurna), resistansi turun dan tegangan output meningkat. Output dari sensor kemudian dimasukkan ke rangkaian penguat (non-inverting amplifier) yang terdiri dari op-amp (U11) untuk memperkuat sinyal. Jika tegangan hasil penguatan melebihi ambang batas, maka transistor Q8 akan aktif, mengalirkan arus ke relay RL8, dan akhirnya menghidupkan kipas exhaust (kipas aktif). Kipas ini berfungsi untuk membuang gas beracun dari dalam kandang dan menjaga kualitas udara agar ayam tetap sehat. Sensor MQ-2 ini dipasang di langit-langit kandang, karena gas beracun cenderung naik ke atas, sehingga deteksi lebih cepat dan efektif.

- Sensor Jarak

PRINSIP KERJA:

Pada rangkaian sistem pakan otomatis di atas, prinsip kerja sensor jarak digunakan untuk mengontrol pengisian pakan ayam secara otomatis berdasarkan ketinggian atau jarak pakan di dalam tempat makan. Sensor jarak (kemungkinan berbasis infrared atau ultrasonik, meskipun tidak tampak jelas jenis sensornya) ditempatkan di atas tempat pakan dan mendeteksi jarak antara sensor dengan permukaan pakan. Sinyal dari sensor ini masuk ke op-amp komparator (U7) yang disusun dalam konfigurasi inverting detector. Op-amp membandingkan tegangan dari sensor (Vi) dengan tegangan referensi (Vref). Jika Vi < Vref (jarak pakan terlalu jauh atau pakan habis), maka output op-amp tinggi (Vo = +Vsat), mengaktifkan transistor Q6, dan relay RL6 aktif untuk menyalakan motor pengisi pakan (ikon kipas "MENGISI PAKAN"). Namun, jika Vi > Vref (jarak pakan terlalu dekat atau pakan sudah penuh), maka output op-amp turun, transistor mati, dan relay nonaktif, sehingga pengisian pakan berhenti. Sistem ini memastikan pakan ayam tetap tersedia tanpa tumpah, dengan rentang kendali otomatis >20 cm akan mengisi pakan.

Cari Blog Ini

Rivelzy Naufal Hanif

TUGAS BESAR ELEKTRONIKA

Komentar

Posting Komentar