APLIKASI KONTROL KELEMBABAN TANAH DI AREA SAWAH
A. Tujuan [kembali]
- Mengetahui komponen-komponen dalam rangkaian
- Mengetahui cara kerja komponen dalam rangkaian
- Dapat membuat rangkaian simulasi
B. Alat dan Bahan
[kembali]
- Soil Moisture Sensor
Soil moisture sensor adalah sensor kelembaban yang dapat mendeteksi kelembaban dalam tanah. Sensor ini membantu memantau kadar air atau kelembaban tanah pada tanaman.
- Sound Sensor
Sensor suara merupakan module sensor yang mensensing besaran suara untuk diubah menjadi besaran listrik yang akan dioleh mikrokontroler.
- Water Flow Sensor
- Op-Amp
- Resistor
Spesifikasi:
Resistance (Ohms) : 220 V
Power (Watts) : 0,25 W, ¼ W
Tolerance : ± 5%
Packaging : Bulk
Composition : Carbon Film
Temperature Coefficient : 350ppm/°C
Lead Free Status : Lead Free
RoHS Status : RoHs Complient
- Transistor Bipolar
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.
- Relay
Relay merupakan komponen listrik yang mempunyai 2 bagian yaitu, kumparan dan poin. Secara garis besar relay berfungsi untuk mengendalikan dan mengalirkan listrik.
- Motor DC
Motor DC alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran. Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator atau sebaliknya generator DC dapat difungsikan sebagai motor DC.
- Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara getaran listrik menjadi getaran suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
- Switch
Fungsi switch pada rangkaian elektronika sesungguhnya alat yang dapat atau memiliki fungsi untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik (arus listrik) pada jaringan arus listrik kuat maupun jaringan arus listrik yang lemah.
- Dioda
Dioda (Diode) adalah Komponen terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
- Dc Voltmeter
Voltmeter Dc adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.
- Generator DC
Sebagai generator DC fungsinya mengubah energi mekanik menjadi energi lisrtik.
- Power Supply
Power supply atau pencatu daya adalah sebuah alat elektronik yang berfungsi memberikan tegangan dan arus listrik pada komponen-komponen lainnya. Pada dasarnya power supply membutuhkan sumber listrik yang kemudian diubah menjadi sumber daya yang dibutuhkan oleh berbagai perangkat elektronik lainnya. Arus listrik yang disalurkan oleh power supply ini adalah jenis arus bolak-balik (AC). Namun karena kelebihan dari power supply ini, maka alat ini juga dapat mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC).
- Ground
Ground atau arde pada instalasi listrik berguna sebagai pencegah terjadinya kontak antara makhluk hidup dengan tegangan listrik yang terekspos akibat terjadi kegagalan isolasi.
- Baterai
- LED-GREEN
Lampu LED atau kepanjangannya Light Emitting Diode adalah suatu lampu indikator dalam perangkat elektronika yang biasanya memiliki fungsi untuk menunjukkan status dari perangkat elektronika tersebut.
C. Dasar Teori
[kembali]
- Soil Moisture Sensor
Soil Moisture Sensor adalah sensor yang dapat mendeteksi kelembaban
tanah disekitarnya. Sensor ini terdiri dari dua probe untuk melewatkan arus listrik
12
dalam 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 mengingatkan tingkat kelembaban pada
tanaman atau untuk memantau kelembaban tanah untuk pertanian. Pada sensor kelembaban mempunyai 3 macam output kondisi untuk dapat
mencari nilai dalam satuan %R H, yaitu kering= 0~358, lembab= 359~460 dan
basah= 461~495
- Sound Sensor
Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
Salah satu komponen yang termasuk dalam sensor ini adalah Microphone atau Mic. Mic adalah komponen eletronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik.
Mic dapat diklarifikasikan menjadi beberapa jenis dasar antara lain; dinamis, piezoelektrik, dan elektrostatik. Mic dinamis adalah contoh alat yang memiliki sensor suara dengan peran yang besar dalam dunia industri musik. Sedangkan untuk Mic piezoelektrik digunakan secara luas untuk mic dengan meter rendah tingkat frekuensi suara. Untuk masalah pengukuran, mic elektrostatik adalah yang paling populer karena mereka dapat dirampingkan, memiliki ffrekuensi respon konsekuensi rata selama rentang frekuensi yang luas, dan menyediakan nyata stabilitas yang tinggi dibandingkan dengan mic jenis lain. Intensitas suara mic ini dirancang untuk menangkap intensitas suara bersama dengan unit arah aliran sebagai besaran vektor. Bila dilihat dari intensitas bunyi, mic dibagi menjadi dua jenis, yaitu arang dan capasitor.
Diperlukan bebrapa komponen dalam pembuatan sensor suara. Komponen yang diperlukan sangat mudah ditemukan dan memiliki harga yang terjangkau. Komponen-komponen yang dibutuhkan antara lain; resistor memiliki dua saluran yang fungsinya untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara dua salurannya sesuai dengan arus, kondensator, trimpot memiliki hambatan listrik yang dapat diubah-diubah dengan cara memutar porosnya, dioda adalah bahan semikonduktor yang dapat menghantar arus listrik pada satu arah saja, IC (Intergrated Circuit) atau sirkuit, kondensator mic, LED untuk mengeluarkan emisi cahaya, timah, solder, kabel secukupnya dan lain-lain.
- Water Flow Sensor
Sensor aliran air ini terbuat dari palstik dimana didalamnya terdapat rotor
dan sensor hall effect.Saat mengalir melewati rotor, rotor akan berputar.
Kecepatan putaran ini akan sesuai dengan besarnya aliran air. Sensor berbasis hall
effectini dapat digunakan untuk mendeteksi aliran air hingga 30 liter/menit (1.800
L/hour), dapat digunakan dalam pengendalian aliran air pada sistem distribusi air,
sistem pendinginan berbasis air, dan aplikasi lainnya yang membutuhkan
pengecekan terhadap debit air.
Prinsip kerja sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena hall
effect..hall effect ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel
bermuatanyang bergerak. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada divais hall
effectyang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus
listrik, pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan
menghasilkan medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz
yang bekerja pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi
divais tersebut disebut potensial Hall. Potensial Hall ini sebanding dengan medan
magnet dan arus
listrik yang melalui divais.
Ketika mengukur aliran bahan yangmempunyai tekanan, aliran volumetrik
tidak terlalu berarti, kecuali kepadatan adalah konstan. Ketika kecepatan
(volumetric aliran) dari cairan mampat diukur,factor gelembung udara akan
menyebabkan kesalahan, karena itu, udara dan gasharus dipindahkan sebelum
mencapai fluida meter, Tidak semua fluida yang berpindah dinamakan fluida
bergerak.Yangdimaksud fluida bergerak adalah jika fluida tersebut bergerak lurus
terhadapsekitar.Aliran fluida dikatakan aliran garis lurus apabila aliran fluida
yangmengalir mengikuti suatu garis (lurus melengkung) yang jelas ujung
pangkalnya. Aliran garis lurus juga disebut aliran berlapis atau aliran laminar
(laminar flow).
Grafik water flow sensor:
- 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 :
Simbol Operasional Amplifier (Op-Amp)
Simbol Operasional Amplifier (Op-Amp)
Prinsip kerja sebuah operasional Amplifier (Op-Amp) adalah membandingkan nilai kedua input (input inverting dan input non-inverting), apabila kedua input bernilai sama maka output Op-amp tidak ada (nol) dan apabila terdapat perbedaan nilai input keduanya maka output Op-amp akan memberikan tegangan output. Operasional amplifier (Op-Amp) dibuat dari penguat diferensial dengan 2 input. Sebagai penguat operasional ideal , operasional amplifier (Op-Amp) memiliki karakteristik sebagai berikut :
- Impedansi Input (Zi) besar = ∞
- Impedansi Output (Z0) kecil= 0
- Penguatan Tegangan (Av) tinggi = ∞
- Band Width respon frekuensi lebar = ∞
- V0 = 0 apabila V1 = V2 dan tidak tergantung pada besarnya V1.
- Karakteristik operasional amplifier (Op-Amp) tidak tergantung temperatur / suhu.
- 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.
Berikut adalah simbol resistor dalam bentukgambar ynag sering digunakan dalam suatu desain rangkaian elektronika.
Cara Menghitung Nilai Resistor
Berdasarkan bentuknya dan proses pemasangannya pada PCB, Resistor terdiri 2 bentuk yaitu bentuk Komponen Axial/Radial dan Komponen Chip. Untuk bentuk Komponen Axial/Radial, nilai resistor diwakili oleh kode warna sehingga kita harus mengetahui cara membaca dan mengetahui nilai-nilai yang terkandung dalam warna tersebut sedangkan untuk komponen chip, nilainya diwakili oleh Kode tertentu sehingga lebih mudah dalam membacanya.
- Berdasarkan Kode Warna
Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :
- Transistor
Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebu sebagai basis, kolektor, dan emitor.
- Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
- Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
- Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
Fungsi dari transistor sendiri adalah memperkuat arus listrik yang masuk ke dalam rangkaian. Fungsi ini berkebalikan dengan resistor yang berperan meredam arus listrik.
Seperti yang telah disebutkan, transistor terdiri dari dua jenis yaitu NPN dan PNP. NPN merupakan singkatan dari Negatif Positif Negatif. Sedangkan PNP adalah kependekan dari Positif Negatif Positif. Transistor NPN akan aktif ketika kaki basis diberi arus listrik bermuatan negatif. Sebaliknya, transistor PNP akan aktif apabila kaki basis mendapatkan tegangan listrik positif.
- Dioda
Dioada adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.
Komponen Dioda
Struktur utama dioda adalah dua buah kutub elektroda berbahan konduktor yang masing-masing terhubung dengan semikonduktor silikon jenis p dan silikon jenis n. Anoda adalah elektroda yang terhubung dengan silikon jenis p dimana elektron yang terkandung lebih sedikit, dan katoda adalah elektroda yang terhubung dengan silikon jenis n dimana elektron yang terkandung lebih banyak. Pertemuan antara silikon n dan silikon p akan membentuk suatu perbatasan yang disebut P-N Junction.
Cara Kerja Dioda
Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reserve biased).
- 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.
Dibawah ini adalah gambar bentuk Relay dan Simbol Relay yang sering ditemukan di Rangkaian Elektronika.
Prinsip kerja Relay
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring
Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay:
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
§ Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
§ Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.
D. Rangkaian Simulasi
[kembali]
1. Prosedur percobaan
- siapkan alat dan bahan yang akan digunakan
- susun alat dan bahan sesuai keinginan
- rangkai semua komponen alat dan bahan dengan benar dan tepat
- pada bagian sensor masukkan code hex, supaya sensor dapat berfungsi
- jalankan rangkaian dengan menekan tombol play
2. Gambar rangkaian
3. Prinsip kerja rangkaian
Ketika kelembaban air kurang maka akan di deteksi oleh sensor soil moisture dan buzzer pada soil moisture menyala(posissi dari sensor ini ditancapkan di tanah) . Kemudian sound sensor menerima / menangkap suara buzzer dan berlogika satu kemudian mengalir output tegangan lalu motor sound sensor menyuplai air ke tanah persawahan (Posisi dari sensor ini berada didekat saluran air yang letaknya tidak jauh dari sensor soil moisture). Ketika air melebihi batas yg di tentukan akan di deteksi oleh sensor water flow, kemudian motor sensor water flow menyerap kelebihan air itu kemudian meneruskannya ke saluran air(Posisi sensor ini berada di dinding persawahan).
E. Video
[kembali]
F. Link Download
[kembali]
Download file HTML [disini]
Download file rangkaian [disini]
Download video [disini]
Download library soil moisture sensor [disini]
Download library sound sensor [disini]
Download library water flow sensor [disini]
Download datasheet soil moisture sensor [disini]
Download datasheet sound sensor [disini]
Download datasheet water flow sensor [disini]
Download datasheet resistor [disini]
Download datasheet op-amp [disini]
Download datasheet batteray [disini]
Download datasheet motor dc [disini]
Download datasheet relay [disini]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar