Kontrol Rumah Kaca Pada Greenhouse

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

b) Rangkaian simulasi

c) Video Simulasi

6. Download File

1. Pendahuluan[kembali]

Kontrol rumah kaca adalah sistem yang dirancang untuk mengatur dan menjaga kondisi lingkungan di dalam rumah kaca agar optimal untuk pertumbuhan tanaman.
Sistem ini umumnya meliputi:
- Pengendalian suhu
Sensor suhu untuk memantau suhu di dalam rumah kaca.
- Pengendalian cahaya
Sensor cahaya untuk memantau intensitas cahaya di dalam rumah kaca.
- Pengendalian penyiraman:
Sensor kelembaban tanah untuk memantau kadar air di tanah.

Tujuan utama kontrol rumah kaca adalah untuk :
- Meningkatkan hasil panen tanaman.
- Meningkatkan kualitas tanaman.
- Mengurangi penggunaan pestisida dan pupuk.
- Menghemat air dan energi.
- Mempermudah pengelolaan rumah kaca.

2. Tujuan[kembali]

- Mengetahui bentuk rangkaian aplikasi untuk kontrol rumah kaca menggunakan sensor pir, sensor LM35, touch sensor, sensor cahaya, dan sensor soil moisture
- Dapat mensimulasikan rangkaian di aplikasi proteus
- Menyelesaikan tugas besar dari Bapak Darwison

3. Alat dan Bahan[kembali]

A. Alat

1. Voltmeter DC
Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk menentukan besaran tegangan listrik pada suatu elektronika atau rangkaian listrik dalam besaran tertentu. Voltmeter dipasang secara paralel pada ujung-ujung hambatan yang diukur beda potensialnya.

2. Amperemeter
Amperemeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur nilai arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik.

B. Bahan

1. Resistor

Resistor adalah komponen yang berfungsi untuk mengendalikan arus listrik dengan memberikan hambatan terhadap aliran arus dalam suatu rangkaian elektronika.

2. Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik dalam jangka waktu tertentu.

3. Dioda

Dioda adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor yang fungsinya mengubah arus bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC).

4. Power Supply

Power adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi menghasilkan tegangan.

5. Baterai

Baterai merupakan sebuah sel listrik yang memiliki proses elektrokimia yang reversible dengan tingkat keefisiensian yang tinggi. Proses elektrokimia adalah proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik yang terjadi pada saat proses pengosongan baterai serta proses pengubahan energi listrik menjadi energi kimia yang terjadi pada saat proses pengisian baterai.

6. Transistor
Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, dan modulator.

7. Relay

Relay adalah saklar elektronika yang digunakan untuk membuka dan menutup rangkaian listirk serta menstimulasi listrik kecil menjadi arus yang lebih besar. Relay digunakan sebagai penghubung dan pemutus arus listrik.

11. 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.

12. Potensiometer

Potensiometer adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai pembagi tegangan yang bisa disesuaikan sesuai dengan kebutuhan. Potensiometer tergolong sebagai variabel resistor.

13. Switch

Switch adalah komponen elektronika yang berfungsi mengontrol aliran listrik dalam rangkaian secara manual untuk meneruskan data ke tempat yang dituju. Switch memiliki dua kondisi stabil, yaitu on (hidup) dan off (mati).

- Komponen input

1. Sensor LM35

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

2. Sensor Touch
Sensor touch atau adalah komponen elektronika yang bisa mendeteksi keberadaan atau sentuhan objek pada permukaannya. Sentuhan ini kemudian diubah menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh perangkat lain.

3. Sensor Soil Moisture
Sensor soil moisture (sensor kelembaban tanah) adalah alat yang digunakan untuk
mengukur kandungan air/ kelembaban dalam tanah.

4. LDR

LDR (Light Dependent Resistor) adalah komponen yang berperan sebagai resistor tergantung cahaya. LDR memiliki waktu respon (reaksi terhadap cahaya) yang bervariasi tergantung jenisnya.

5. PIR Sensor
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

6. Logicstate

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

- Komponen output

1. Ground

Ground adalah sistem pentanahan yang berfungsi untuk meniadakan beda potensial sehingga jika ada kebocoran tegangan atau arus akan langsung dibuang ke bumi.

2. LED
Light Emiting Diode (LED) adalah komponen yang dapat memancarkan cahaya.LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.

3. Motor Listrik
Motor listrik adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik terbagi dua diantaranya Motor DC (Direct Current), Motor DC menggunakan arus searah untuk menghasilkan putaran. Motor DC memiliki torsi yang tinggi dan dapat dikontrol dengan mudah. Dan Motor AC (Alternating Current), Motor AC menggunakan arus bolak-balik untuk menghasilkan putaran. Motor AC lebih efisien dan murah dibandingkan motor DC.

4. Dasar Teori[kembali]

1. 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

2. PIR Sensor

Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu:

Spesifikasi PIR sensor :

Grafik respon sensor PIR :

3. 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.

Berdasarkan fungsinya, Sensor touch dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu sensor kapasitif dan sensor resistif. Sensor kapasitif bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.

1. Sensor Kapasitif

Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan sensor kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat. Berbeda dengan sensor resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, sensor kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.
Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.

2. Sensor Resistif

Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan. Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).
Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.

Spesifikasi sensor touch :

Pinout :

Grafik respon sensor touch sensor :

4. Sensor Soil Moisture
Soil moisture sensor adalah sensor kelembaban yang dapat mendeteksi kelembaban dalam tanah. Sensor ini sangat sederhana, tetapi ideal untuk memantau taman kota, atau tingkat air pada tanaman pekarangan. Sensor ini terdiri dua probe untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin banyak air membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (resistansi kecil), sedangkan tanah yang kering sangat sulit menghantarkan listrik (resistansi besar). Sensor ini sangat membantu untuk mengingatkan tingkat kelembaban pada tanaman atau memantau kelembaban tanah.

Soil moisture sensor FC-28 memiliki spesifikasi :
- Memiliki value range ADC sebesar 1024 bit mulai dari 0 – 1023 bit.
- Tegangan Operasi: 3.3V hingga 5V DC
- Operasi Saat Ini: 15mA
- Output Digital - 0V hingga 5V, Level pemicu yang dapat disesuaikan dari preset
- Output Analog - 0V hingga 5V berdasarkan radiasi infra merah dari nyala api yang jatuh pada sensor
- LED menunjukkan keluaran dan daya
- Ukuran PCB: 3,2 cm x 1,4 cm
- Desain berbasis LM393
- Mudah digunakan dengan Mikrokontroler atau bahkan dengan IC Digital / Analog normal
- Kecil, murah, dan mudah didapat

Grafik respon sensor soil moisture :

5. Sensor Cahaya/LDR

Sensor cahaya adalah komponen elektronika yang dapat memberikan perubahan besaran elektrik pada saat terjadi perubahan intensitas cahaya yang diterima oleh sensor cahaya tersebut. Sensor cahaya juga dapat diartikan sebagai alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Cahaya mampu memengaruhi komponen-komponen elektronika tertentu, sehingga akhirnya dimanfaatkan dalam teknologi sensor cahaya. Oleh karena itu, sensor cahaya mampu mendeteksi keberadaan cahaya dan kemudian dikonversikan dalam bentuk tegangan atau arus. Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada disekitar kita, penggunaan sensor cahaya dalam kehidupan sehari-hari dapat kita temui pada penerima remote televisi dan pada lampu penerangan jalan otomatis.

Prinsip kerja sensor cahaya adalah dengan mengubah energi dari foton menjadi elektron. Idealnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron, di mana sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya. Sensor cahaya bekerja dengan memanfaatkan prinsip arus dan hambatan listrik. Ketika cahaya mengenai sensor, maka hambatan tersebut akan meningkat atau menurun sesuai posisinya sehingga mengatur arus.

Berdasakan jenisnya, prinsip cahaya diklasifikasikan menjadi dua jenis yakni:
- Sensor pasif, sensor yang akan menerima cahaya kemudian akan meningkatkan atau mengurangi resistensinya. Sehingga arus listrik akan mengalir atau terputus yang kemudian disambungkan pada lampu atau alarm. Contoh sensor pasif yaitu Light Dependent Resistor (LDR)
- Sensor aktif, ketika terpapar cahaya, sensor ini akan mengubah cahaya menjadi energi lain yang lebih berguna, contoh sensor ini adalah solar cell.

Jenis-jenis sensor cahaya, antara lain :
- Detektor kimiawi, seperti pelat fotografis, di mana molekul silver halida dibagi menjadi sebuah atom perak metalik dan atom halogen.
- Fotoresistor atau Light Dependent Resistor (LDR) yang berubah resistansinya ketika dikenai cahaya.
- Sel fotovoltaik, prosedur kerja dari sensor ini yaitu, mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik.
- Fotokonduktif, memberikan perubahan resistansi pada terminal outputnya sesuai dengan perubahan intensitas cahaya yang diterimanya.
- Fotolistrik, sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser).
- Fotodioda, berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduktivitas dioda.
- Fototransistor, berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi konduk-tivitas transistor.
- Detektor optis yang berlaku seperti termometer, secara murni tanggap terhadap pengaruh panas dari radiasi yang masuk, seperti detektor piroelektrik, sel Golay, termokopel dan termistor, tetapi kedua yang terakhir kurang sensitif.
- Detektor cryogenic, cukup tanggap untuk mengukur energi dari sinar-x tunggal, serta foton cahaya terlihat dan dekat dengan inframerah.

Spesifikasi LDR :

Grafik sensor LDR :

6. Dioda

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. 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.

Spesifikasi :

Dioda 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.

7. Motor Listrik

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.

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

Grafik Respons :

8. 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).

Jenis dan Simbol Kapasitor :

- Non Polar
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.

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

9. Resistor

Resistor adalah komponen yang berfungsi untuk mengendalikan arus listrik dengan memberikan hambatan terhadap aliran arus dalam suatu rangkaian elektronika.

Cara membaca kode warna pada resistor :

Kode warna resistor :

9. 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.

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

- Fixed bias circuit
Suatu transistor harus diberi bias dc untuk dapat dioperasikan sebagai penguat. Titik kerja dc harus diatur agar variasi sinyal pada terminal input dapat dikuatkan/ amplifikasi dan secara akurat direproduksi pada terminaloutput. Rangkaian bias tetap (fix bias) untuk transistor ini cukup sederhana karena hanya terdiri atas dua resistor RB dan RC. Kapasitor C1 dan C2 merupakan kapasitor kopling yang berfungsi mengisolasi tegangan dc dari transistor ke tingkat sebelum dan sesudahnya, namun tetap menyalurkan sinyal ac-nya.

1.Forward Bias of Base-Emitter

Menurut persamaan tegangan kirchhoff dalam arah searah jarum jam untuk loop Perhatikan polaritas tegangan melintasi RB sebagaimana ditetapkan oleh arah yang ditunjukan IB. Didapatkan persamaan IB yaitu :

Perhatikan polaritas tegangan melintasi RB sebagaimana ditetapkan oleh arah yang ditunjukan IB. Didapatkan persamaan IB yaitu :

Persamaan ini sangat mudah diingat dan hanya perlu mengingat bahwa arus basis adalah arus yang melalui RB dan menurut hukun ohm bahwa arus adalah tegangan melintasi RB dibagi dengan resistasi RB,

2. Collector-Emitter Loop

Bagian Collector-Emitter pada rangkaian diatas menunjukan IC saat ini dan polaritas yang dihasilkan di seluruh IC.

Besar arus IC dapat ditulis :

Menurut hukum tegangan kichhoff ke arah jarum jam di sekitar loop tertutup yang ditujukan akan menghasilkan :

Fixed-Bias load Line

Saat kita memilih VCE = 0 V yang menetapkan sumbu vertikal sebagai garis di mana titik kedua akan ditentukan, menemukan bahwa IC mendapatkan persamaan berikut:

- Self bias circuit
Self bias transistor adalah teknik pemberian tegangan basis transistor dan kaki transistor yang berdiri sendiri. Rangkaian self bias transistor ini menggunakan rangkaian pembagi tegangan (voltage divider) dari 2 buah resistor, dimana titik pembagian tegangan diubungkan ke kaki basis transistor. Karena self bias transistor ini menggunakan bias tegangan melalui rangkaian pembagi tegangan maka self bias transistor sering juga disebut dengan bias pembagi tegangan. Pada umumnya penguat transistor 1 tingkat menggunakan bias tegangan jenis pembagi tegangan (self bias) karena memiliki kestabilan yang sangat baik. Rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) dapat dilihat pada gambar berikut.

Rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) terdiri dari empat buah resistor, yaitu: R1, R2, RC, dan RE. Resistor R1 (yang berada di atas) akan menjamin bahwa hubungan antara kolektor – basis mendapatkan bias mundur, sedangkan resistor R2 (yang berada di bawah) akan menjamin bahwa hubungan basis – emitor mendapatkan bias maju. Oleh karena itu dengan adanya pembagi tegangan R1 dan R2 akan menjamin bahwa transistor dapat bekerja pada daerah aktif. RC sebagai resistansi beban kolektor, dan RE sebagai stabilisasi dc.
Rumus arus basis (IB) : Rumus arus collector (IC) :

Self bias transistor adalah teknik pemberian tegangan basis transistor dan kaki transistor yang berdiri sendiri. Rangkaian self bias transistor ini menggunakan rangkaian pembagi tegangan (voltage divider) dari 2 buah resistor, dimana titik pembagian tegangan diubungkan ke kaki basis transistor. Karena self bias transistor ini menggunakan bias tegangan melalui rangkaian pembagi tegangan maka self bias transistor sering juga disebut dengan bias pembagi tegangan. Pada umumnya penguat transistor 1 tingkat menggunakan bias tegangan jenis pembagi tegangan (self bias) karena memiliki kestabilan yang sangat baik. Rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) dapat dilihat pada gambar berikut. Rangkaian Bias Pembagi Tegangan (Self Bias) Self Bias Transistor,rangkaian Self Bias Transistor,rangkaian bias transistor,rangkain bias pembagi tegangan,teori bias pembagi tegangan,definisi sefl bias,pengertian self bias transistor Rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) terdiri dari empat buah resistor, yaitu: R1, R2, RC, dan RE. Resistor R1 (yang berada di atas) akan menjamin bahwa hubungan antara kolektor – basis mendapatkan bias mundur, sedangkan resistor R2 (yang berada di bawah) akan menjamin bahwa hubungan basis – emitor mendapatkan bias maju. Oleh karena itu dengan adanya pembagi tegangan R1 dan R2 akan menjamin bahwa transistor dapat bekerja pada daerah aktif. RC sebagai resistansi beban kolektor, dan RE sebagai stabilisasi dc. Analisis dc rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) dapat ini dimulai dengan menggambar bagian input dari rangkaian tersebut seperti pada gambar berikut. Rangkaian Ekuivalen Self Bias Transistor,ekuivalen bias pembagi tegangan,rangkaian analisa self bias,rangkaian analisa dc self bias transistor Jaringan input dari rangkaian diatas diselesaikan dengan metode Thevenin, yaitu menggantinya dengan sebuah sumber tegangan VTH dan sebuah resistansi RTH. Hubungan antara VTH dan RTH adalah seri, sehingga diperoleh rangkaian ekivalen yang sederhana. Dalam analisa penguat transistor tegangan Thevenin (VTH) sering disebut dengan VBB dan resistansi Thevenin (RTH) sering disebut dengan RB sehingga diperoleh gambar ekivalen rangkaian bias pembagi tegangan (self bias) sebagai berikut. Rangkaian Ekuivalen Thevenin Self Bias Transistor,rangkaian thevenin self bias,rangkaian thevenin bias pembagi tegangan,analisa dc thevenin self bias transistor Harga resistansi dan tegangan Thevenin dari rangkaian ekivalen rangkaian self bias adalah sebagai berikut. Resistansi Thevenin : R_{TH}=RB=\frac{R1\cdot R2}{R1+R2} Tegangan Thevenin : V_{TH}=V_{BB}=\frac{R2\cdot VCC}{R1+R2} Dengan menerapkan hukum Kirchhoff tegangan pada loop input rangkaian ekivalen Thevenin diatas, dapat ditentukan harga IB, sebagai berikut : V_{BB}=IB\cdot RB+VBE+IE\cdot RE Karena, IE=(\beta +1)IB Maka, VBB=IB\cdot RB+VBE+(\beta +1)IB\cdot RE Sehingga diperoleh arus basis (IB) sebagai berikut : IB=\frac{VBB-VBE}{RB+(\beta +1)RE} dimana harga VBE ini sama dengan VBE aktif = 0,7 Volt. Harga IB yang diperoleh ini merupakan titik kerja transistor yang biasanya disebut dengan IBQ. Apabila IB = IC/β dimasukkan pada persamaan diatas, maka harga IC dapat diperoleh sebagai berikut : IC=\frac{VBB-VBE}{RB/\beta +(1+1/\beta )RE} Dengan pendekatan bahwa IE ≈ IC, maka diperoleh harga arus IC pada titik kerja transistor yang sering disebut dengan ICQ sebagai berikut : ICQ=\frac{VBB-VBE}{RB/\beta +RE} Kemudian persamaan garis beban dapat diperoleh dengan menerapkan hukum Kirchhoff pada loop output kolektor – emitor, sebagai berikut : VCC=IC\cdot RC+VCE+IE\cdot RE Karena, IE=IC+IB=IC+IC/\beta =(1+1/\beta )IC Maka : VCC=IC.RC+VCE+(1+1/\beta )IC.RE Sehingga diperoleh nilai VCE : VCE=VCC-IC\cdot RC-(1+1/\beta )IC\cdot RE Harga arus IC ini merupakan IC pada titik kerja transistor yang sering disebut dengan ICQ. Analisis pendekatan dapat dilakukan apabila IE ≈ IC, yaitu arus IE dianggap sama dengan arus IC, maka diperoleh VCEQ sebagai berikut : VCEQ=VCC-IC(RC+RE)

Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/self-bias-transistor/
Copyright © Elektronika Dasar

Self Bias Transistor,rangkaian Self Bias Transistor,rangkaian bias transistor,rangkain bias pembagi tegangan,teori bias pembagi tegangan,definisi sefl bias,pengertian self bias transistor

Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/self-bias-transistor/
Copyright © Elektronika Dasar

$IB=\frac{VBB-VBE}{RB+(\beta +1)RE}$

Rumus arus collector (IC) :
$IC=\frac{VBB-VBE}{RB/\beta +(1+1/\beta )RE}$

Rumus arus emitter (IE) :

$IE=IC+IB=IC+IC/\beta =(1+1/\beta )IC$

10. Operationa amplifier (741)

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.

- Voltage follower
Voltage follower merupakan rangkaian op-amp yang tegangan keluarannya sama dengan tegangan masukan (“mengikuti” tegangan masukan). Oleh karena itu op-amp pengikut tegangan tidak memperkuat sinyal masukan dan memiliki penguatan tegangan 1.
Rangkaian pengikut tegangan memiliki impedansi masukan yang sangat tinggi. Karakteristik ini menjadikannya pilihan populer di berbagai jenis rangkaian yang memerlukan isolasi antara sinyal masukan dan keluaran.

- Non inverting adder amplifier

Non-inverting adder amplifier adalah jenis penguat operasional yang memungkinkan sinyal input dari beberapa sumber untuk ditambahkan tanpa mengubah polaritasnya. Prinsip kerjanya didasarkan pada hukum superposisi, di mana setiap sinyal input dihitung secara terpisah dan kemudian dijumlahkan untuk memberikan sinyal output yang diinginkan.
Sinyal input dari setiap sumber dihitung secara terpisah dengan menggunakan rumus V = I x R, di mana V adalah tegangan input, I adalah arus yang mengalir melalui resistor masukan, dan R adalah nilai resistor masukan. Tegangan ini kemudian dikalikan dengan faktor penguatan yang ditentukan oleh resistor umpan balik positif.
Sinyal output kemudian dihitung menggunakan rumus Vout = (1 + Rf/Ri)(R2 V1/(R1+R2) + R1 V2/(R1+R2) +...), di mana V1, V2, ..., Vn, adalah sinyal input dari setiap sumber, R1, R2, ..., Rn adalah nilai resistor masukan untuk setiap sinyal input, dan Rf adalah nilai resistor umpan balik positif.

- Detector non inverting
a. Dengan Vref = 0 Volt
Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref = 0 Volt adalah seperti gambar 75.

Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 77. Dengan Vi > 0 maka Vo = +Vsat dan sebaliknya bila Vi < 0 maka Vo = -Vsat.

b. Dengan Vref = bertegangan positif
Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 78.

Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 80. Dengan Vi > 0 maka Vo = +Vsat dan sebaliknya bila Vi < 0 maka Vo = -Vsat.

c. Dengan Vref = bertegangan negatif
Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref < 0 Volt adalah seperti gambar 81.

Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 83. Dengan Vi > 0 maka Vo = +Vsat dan sebaliknya bila Vi < 0 maka Vo = -Vsat.

5. Percobaan[kembali]

a) Prosedur[kembali]

- Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
- Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan buku/ebook/pdf referensi dimana alat dan bahan terletak.
- Tempatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
- Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
- Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian pada Tugas Besar (kontrol rumah kaca) bekerja.

b) Rangkaian simulasi [kembali]

Prinsip kerja :

1. Sensor Soil Moisture

Prinsip kerja :

Soil moisture sensor akan mendeteksi kelembaban dalam tanah. . Sensor ini terdiri dua probe untuk melewatkan arus melalui tanah, kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin banyak air membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (resistansi kecil), sedangkan tanah yang kering sangat sulit menghantarkan listrik (resistansi besar). Sehingga sensor akan merespon hal ini arus tersebut keluar dari tegangan input sensor sebesar 5 V sehingga terbacalah kelembaban tanah setelah itu sensor akan mersepon hal tersebut AO (Output Analog ) sehingga arus akan mengalir ke indukuktor menuju opamp kaki opamp (+) akan merespon kelembabapan yg telahterukur sedangkan (-) akan meneruskan sinyal menuju diode dan relay jika parameter kelembabpan sudah dirasa cukup maka ralay akan switch dan menyebabkan hidupnya pompa air.

2. Touch Sensor

Prinsip kerja :

Sensor touch yang pertama berguna untuk membuka pintu, sensor touch yang kedua berfungsi untuk menutup pintu. Pada Sensor touch, ketika touch sensor belogika 1 atau mendeteksi adanya orang yang menekan tombol sehingga pintu terbuka atau tertutup dimana ada arus keluar dari Vout sensor sebesar 5 V, lalu menuju ke R1 sebesar 0,86 V lalu kaki base transistor menuju ke kaki emitor transistor dan menuju ke ground. karena arus yang keluar di kaki transistor sudah cukup untuk mengaktifkan transistor sehingga transistor aktif sehingga arus yang mengalir dari power supply melewati relay menuju kaki kolektor ke kaki emitor dan diteruskan ke ground karena ada arus yang melewati relay maka switch relay berpindah ke kiri, karena switch relay berpindah ke kiri maka ada arus yang mengalir dari baterai menuju ke motor sehingga mengaktifkan motor yang mengakibatkan pintu terbuka atau pun tertutup pintu terbuka ditandai dengan aktifnya led berwarna biru, pintu tertutup ditandai dengan aktifnya led berwarna hijau sebagai indicator.

3. PIR Sensor

Prinsip kerja :

Pada sensor PIR, jika sensor mendeteksi barang atau adanya orang di depan pintu maka sensor pir akan aktif sehingga membuka pintu kembali. Sensor PIR bekerja dengan cara menangkap pancaran infra merah, kemudian pancaran infra merah yang tertangkap akan masuk melalui lensa fresnel dan mengenai sensor pyroelectric, sinar infra merah mengandung energi panas membuat sensor pyroelectric dapat menghasilkan arus listrik arus tersebut diteruskan ke kaki transistor selanjutnya di alirkan ke power suplay melewati relay dikarnakan ada arus yg melewatinya maka relay akan switch.

4. Sensor Cahaya

Prinsip kerja :

Sensor cahaya atau sensor LDR memiliki prinsip kerja pada saat mendapatkan cahaya maka tahanannya turun, sehingga pada saat LDR mendapatkan kuat cahaya terbesar maka tegangan yang dihasilkan adalah tertinggi. Tegangan input sensor sebesar 5v akan merespon bersamaan dengan arus setelah itu sensor akan menginput persente cahaya pada kaki positif opamp sedangkan pada kaki negatif akan meneruskan sinyal ke transistor setelah itu ke diode dan ke relay setelah itu relay akan merespon jika dirasa sudah cukup dengan parameter yg ada relay akan switch. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram pada LDR menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil.

5. Sensor LM35

Prinsip kerja :

Sensor LM35 Ketika suhu lingkungan di dalam greenhouse 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.

c) Video Simulasi [kembali]

Video penjelasan sensor touch dan sensor PIR

Video penjelasan sensor soil moisture dan LDR

Video penjelasan sensor LM35

6. Download File[kembali]

Download file rangkaian klik disini
Download video penjelasan sensor touch dan sensor PIR klik disini
Download video penjelasan sensor soil moisture dan sensor LDR klik disini
Download video penjelasan sensor LM35 klik disini
Library sensor touch klik disini
Library sensor PIR klik disini
Library sensor soil moisture klik disini
Download datasheet sensor LDR klik disini
Download datasheet sensor LM35 klik disini
Download datasheet sensor touch klik disini
Download datasheet sensor PIR klik disini
Dwonload datasheet sensor soil moisture klik disini
Download datasheet transistor klik disini
Download datasheet resistor klik disini
Download datasheet relay klik disini
Download datasheet Op-Amp 741 klik disini
Download datasheet dioda klik disini
Download datasheet LED klik disini
Download datasheet fan dc klik disini
Download datasheet kapasitor klik disini
Download datasheet baterai klik disini
Download datasheet amperemeter klik disini
Download datasheet voltmeter klik disini

Cari Blog Ini

Teknik Elektro