Sistem Digital

 

Sistem Digital

Tugas Besar Sisdig 

                                         Kontrol Tanaman Jambu

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. Link Download 

1. Tujuan[Back]

a.      Mengetahui pengaplikasian kontrol bibit tanaman jagung.

b.      Mengetahui cara membuat rangkaian kontrol bibit tanaman jagung.

c.      Dapat menjelaskan prinsip kerja alat kontrol bibit tanaman jagung pada proteus.

2. Alat dan Bahan[Back]

A. Alat:

1. Power Suply

2. Voltmeter DC

B. Bahan:

1. Resistor

2. Dioda 1N4001

3. Transistor NPN BC547

4. OP AMP LM358

5. Sensor Vibrasi

 

6. LDR

   

 

7. Relay

8. Motor DC

9. LED

10. Logic State

11. Baterai 

        

           Gambar Baterai

        

12. Ground

    

3. Dasar Teori[Back]

• RESISTOR 

Simbol 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.

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :

Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :

1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi

2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.

3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

Rumus Resistor:

Seri : R_total = R₁ + R₂ + R₃ + ….. + R_n

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ….. + 1/R_n

Dimana :
R_total = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

• Dioda

 :

Gambar Simbol Dioda

C. Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

3. Rumus

• Transistor NPN

Simbol Transistor NPN BC547

Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:

Rumus dari Transitor adalah :

h_FE = iC/iB

dimana, iC = perubahan arus kolektor 

iB = perubahan arus basis 

h_FE = arus yang dicapai

Rumus dari Transitor adalah :

Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 Karakteristik Output

Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

Gelombang I/O Transistor

• OP-AMP

Simbol 

 

 

Berfungsi sebagai penguat atau pembanding tegangan input dengan output.

 

 

Karakteristik IC OpAmp

• Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
• Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
• Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
• Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
• Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
• Karakteristik tidak berubah dengan suhu

                                                                           

Karakteristik IC OpAmp

• Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
• Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
• Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
• Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
• Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
• Karakteristik tidak berubah dengan suhu
  

Inverting Amplifier

 Rumus:

NonInverting

 Rumus:

Komparator

Rumus:

Adder

Rumus:

Bentuk Gelombang

• LDR

     Grafik

WATER PRESSURE SENSOR

 

Pressure sensor atau sensor tekanan merupakan suatu perangkat yang mengukur tekanan dari gas atau liquid. Sensor tekanan biasanya bertindak sebagai transduser yang menghasilkan sinyal dari fungsi dari tekanan yang dikenakan.

Tekanan adalah ekspresi gaya yang diberikan pada permukaan per satuan luas.

 

2

Satuan dari tekanan sendiri adalah Pascal (Pa) atau setara dengan . Untuk  satuan lainnya yaitu “Bar” atau “PSI”.

Tingkat tekanan air pada water pressure sensor dapat diubah supaya mengurangi atau meningkatkan tekanan untuk membantu sistem kembali ke mode default.

 

 

Spesifikasi:

Working voltage                        : DC 5±0.5V

Working current                                    : ≤ 10mA (DC 5V)

Working Pressure Rate Range  : DC 0.5-4.5V

Working Pressure                      : 0-1.2 Mpa

 

Sehingga didapatkan grafik tekanan terhadap output (tegangan) sebagai berikut, bahwa semakin besar tekanan yang diberikan maka tegangan dari output juga akan semakin tinggi.

Gambar 1. Grafik tekanan terhadap tegangan output

 

Aplikasi Water Pressure Sensor

• Potensiometer

• Relay

 

Gambar Simbol Relay
   
Kapasitas Pengalihan Maksimum:

Cara Kerja Relay

1. Apabila coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnetik yang dapat menarik armature untuk merubah switch contact point.
2. Apabila coil tersebut sudah tidak dialiri arus listrik, maka Armature akan kembali lagi ke posisi Normally Close.
3. Umumnya, coil yang digunakan oleh relay untuk mengubah switch contact point ke posisi NC hanya membutuhkan arus listrik yang kecil.

• Light Emitting Code (LED)

 

Simbol dan Bentuk LED (Light Emitting Diode)

Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)

Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya

• Logic State

• Motor DC

    

    Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator)dan Brushes (kuas/sikat arang).

    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

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

• Voltmeter

a.

• Ground

• Baterai

Gambar Simbol Baterai

• Power Supply

    :

Gambar simbol power supply

4. Percobaan[Back]

4.1 Prosedur Percobaan

    1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

    2. Disarankan agar membaca datasheet setiap komponen

    3. Cari kompnen yang diperlukan di library proteus

    4. Pasang dan simulasikan rangkaian tersebut

4.2 Rangkaian Simulasi

4.3 Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari rangkaian ini yaitu menggunakan 4 sensor yaitu sensor LDR (Light Dependent Resistor) ,Sensor Vibration,Sensor Touch dan Sensor Water Pressure. jadi ketika sensor ldr mendeteksi cahaya maka akan mengalir arus menuju Op Amp Non Inverting sehingga tegangan yang dihasilkan menjadi 2 kali lebih besar dan meleawati resistor sebesar 1 kilo ohm sehingga transistor dapat aktif dan arus mengalir dari power supply menuju coil relay dan switch relay berpindah sehingga dapat mengaktifkan motor dc untuk memompa air untuk menyiram tanaman jagung dan led pun menyala. Kemudian ketika air sudah cukup untuk menyiram tanaman jagung maka pada rangkaian ini kita menghentikan motor dc dengan sensor touch ,ketika sensor touch aktif arus mengalir dari output sensor dan melewati op amp dengan mengeluarkan output tegangan besar 2 kali dan meleawati resistor 1kilo ohm untuk mengaktifkan transistor ,seetelah transistor aktif maka arus mengalir dari power supply dan dapat menarik switch relay untuk dapat memutus arus pada motor dc sebagai pompa

Namun ketika siang hari atau sensor ldr menerima cahaya matahari maka resistansi pada sensor ldr semakin kecil sehingga ada arus yang mengalir dari supply menuju ldr lalu ke resistor lalu ke potensiometer lalu di umpankan ke kaki inverting OP AMP dan dibandingkan dengan kaki non inverting karena tegangan pada kaki inverting lebih besar sehingga output OPAMP jadi minus saturasi(-) sehingga tidak adanya arus yang mengalir ke kaki base,sehingga tegangan pada kaki base -15V ,dengan begitu maka trasistor off ,dengan off nya transistor  maka tida ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground,dengan begitu ralay menjadi off ,sehingga switch relay tidak bergeser dan inputan pada IC 74151 10000000 dan input select E1,E2 yaitu 00 ,sehingga berdasarkan tabel kebenarannya dari IC 74151 maka output pin0  berlogika 1  sehingga arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,87 V dengan begitu maka transistor jadi ON ,dengan ON nya transistor maka ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground ,dengan adanya arus yang mengaliri relay sehingga relay menjadi ON ,sehingga switch relay bergeser dari kanan ke kiri dan membuat loop menjadi tertutup dan motor aktif

5. Video[Back]

6. Link Download[Back]

• Download File HTML klik disini
• Download Rangkaian klik disini
• Download Video Rangkaian klik disini
• Download Video Water Pressure Sensor klik disini
• Download Data Sheet Resistor  klik disini
• Download Data Sheet Dioda 1N4001 klik disini
• Download Data Sheet Transistor NPN BC547 klik disini
• Download Data Sheet Relay  klik disini
• Download Data Sheet LM358 Klik Disini
• Download Data Sheet LED klik disini
• Download Data Sheet Motor DC klik disini
• Download Data Sheet LDR klik disini
• Download Datasheet Buzzer klik disini
• File Datasheet Touch Sensor KLIK DISINI
• File Library Touch Sensor KLIK DISINI
• Download Datasheet Sensor Vibration klik disini
• Download Library Sensor Vibration klik disini