UAS No.3

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Download File

Nomor 3. Buatlah suatu rangkaian aplikasi kontrol incubator dengan ketentuan: 

 a. Ada sensor analog dan sensor digital 

 b. Ada kondisi ≥ 2 sensor untuk suatu output dan kebalikannya.

1. Pendahuluan[Kembali]

    Dalam bidang peternakan dan kesehatan, terutama pada proses penetasan telur atau perawatan bayi prematur, inkubator memainkan peran yang sangat penting. Inkubator berfungsi sebagai ruang yang mampu menciptakan dan mempertahankan kondisi lingkungan yang optimal, seperti suhu dan kelembaban, guna mendukung perkembangan organisme yang sensitif terhadap perubahan lingkungan.

Namun, untuk menjaga kestabilan kondisi di dalam inkubator, diperlukan sistem kontrol otomatis yang mampu mengatur parameter-parameter penting secara presisi dan responsif terhadap perubahan. Oleh karena itu, dikembangkanlah aplikasi kontrol inkubator yang berbasis sistem mikrokontroler atau perangkat pintar lainnya. Sistem ini dirancang untuk memantau dan mengatur suhu, kelembaban, serta memberi peringatan jika terjadi penyimpangan dari batas yang telah ditentukan.

Aplikasi kontrol inkubator tidak hanya meningkatkan efisiensi proses penetasan atau perawatan, tetapi juga mengurangi keterlibatan manusia secara langsung yang bisa menyebabkan inkonsistensi. Dengan penerapan sensor suhu dan kelembaban yang terintegrasi dengan algoritma kontrol, sistem ini mampu memberikan lingkungan yang stabil dan aman secara otomatis.

Pengembangan aplikasi kontrol ini juga membuka peluang dalam penerapan teknologi Internet of Things (IoT), yang memungkinkan pengguna untuk memantau dan mengendalikan inkubator dari jarak jauh menggunakan perangkat mobile. Dengan demikian, kontrol inkubator menjadi lebih efisien, modern, dan mudah diakses.

2. Tujuan[Kembali]

• MampuMenjelaskan dan memahami prinsip kerja sensor yang digunakan pada kontrol Incubator
• Mampu mangaplikasikan sensor yang dipakai pada rangkaian kontrol Incubator

3. Alat dan Bahan[Kembali]

Alat

Instrume

a. DC Voltmeter 

DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

B. OSILOSKOP

GAMBAR 6. OSILOSKOP

 

Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang berfungsi memproyeksikan bentuk sinyal listrik. Osiloskop dilengkapi dengan tabung sinar katode. Peranti pemancar elektron memproyeksikan sorotan elektron ke layar tabung sinar katode.

Generator

a. Power Supply

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.

b. Baterai 

Spesifikasi dan Pinout Baterai

• Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
• Output voltage: dc 1~35v
• Max. Input current: dc 14a
• Charging current: 0.1~10a
• Discharging current: 0.1~1.0a
• Balance current: 1.5a/cell max
• Max. Discharging power: 15w
• Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
• Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
• Ukuran: 126x115x49mm
• Berat: 460gr

BAHAN/KOMPONEN

·         RESISTOR

GAMBAR 1. RESISTOR

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika.Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=IR).

·         OP-AMP

GAMBAR 4. OP-AMP 

Penguat operasional atau yang biasa disebut OP-AMP merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan(coupling) arus searah yang memiliki faktor penguatan(gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran.

·         GROUND

GAMBAR 5. GROUND

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

4. Dasar Teori[Kembali]

Op-Amp (Operational Amplifier)     

        Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya. Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu;

1. Gain sangat besar (AOL >>). 

    Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak    terhingga. 

2. Impedansi input sangat besar (Zi >>).

     Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan. 

3. Impedansi output sangat kecil (Zo <<). 

    Impedansi output adalah sangat kecil sehingga tegangan output stabil karena tahanan beban lebih besar yang diparalelkan dengan Zo <<.

 Adapun simbol op-amp adalah seperti pada gambar 64

                                         

                                                                         Gambar 7

dimana,

V1 adalah tegangan masukan dari kaki non inverting 

V2 adalah tegangan masukan dari kaki inverting 

Vo adalah tegangan keluaran

sehingga

Adapun tegangan output maksimum yang dapat dihasilkan adalah :

dibawah tegangan sumber +-Vs = +-Vsat

   Tegangan output maksimum secara praktis dihasilkan sekitar 2 Volt dibawah tegangan sumber ±Vs dan disebut juga sebesar tegangan saturasi ±Vsat . Gambar 65 memperlihatkan kurva karakteristik hubungan Vi terhadap Vo untuk rangkaian op-amp dengan tegangan input dihubungkan ke kaki input non inverting (+) dan tegangan 0 Volt (di ground) ke kaki input inverting (-). Sesuai dengan nama input op-amp yaitu apabila input dimasukkan ke kaki non inverting (+) yang artinya tidak membalik maka tegangan output yang dihasilkan adalah sefasa dengan tegangan input. Seperti terlihat pada gambar 1 yaitu saat input Vi bertegangan positif maka output yang dihasilkan juga bertegangan positif dan sebaliknya

                            

                                      Gambar8 Rangkaian op-amp dengan kurva karakteristik I-O

Komparator non inverting dengan Vref -

    Rangkaian komparator non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref ¹ 0 Volt baik positif maupun negatif adalah seperti gambar 9 

Gambar 9 Rangkaian komparator non inverting

    Untuk menghitung berapa tegangan ambang VUT atau VLT maka lakukan pemisalan kondisi tegangan output VO sama dengan +Vsat atau –Vsat. 

    Misalkan tegangan output VO = +Vsat seperti gambar 101 maka dapat dihitung tegangan ambang atas VLT

Gambar 10 Rangkaian komparator non inverting saat VO = +Vsat

    Misalkan tegangan output VO = -Vsat seperti gambar 102 maka dapat dihitung tegangan ambang bawah VUT

Gambar 11 Rangkaian komparator non inverting saat V0= -Vsat

    Bentuk gelombang tegangan output VO dengan Vref - adalah seperti pada gambar 12 dan karakteristik I-O seperti pada gambar 13

Gambar 12 Bentuk gelombang tegangan output dengan Vref = bertegangan negatif

Gambar 13 Kurva karakteristik I-O dengan Vref = bertegangan negatif

Sehingga: 

1. Sensor Suhu 

          Sensor suhu adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mendeteksi dan mengukur tingkat panas (suhu) dari suatu lingkungan atau objek, kemudian mengubahnya menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh sistem kontrol seperti mikrokontroler atau komputer.

Sensor suhu berfungsi sebagai komponen utama dalam berbagai aplikasi otomatisasi, terutama di sistem yang membutuhkan kestabilan suhu seperti inkubator, AC, lemari pendingin, dan sistem pemanas..

   Grafik sensor suhu

2. Sensor PIR

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Berikut grafik kinerja sensor PIR

Berikut datasheet kinerja PIR

  

5. Percobaan[Kembali]

 a)Prosedur[Back]

1. Buka aplikasi proteus
2. Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan komponen led, buzzer, water level sensor, taouch sensor, NTC, rain sensor, relay, transistor bipolar dan mosfet, resistor, kapasitor, induktor, baterai
3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
5. Jalankan simulasi rangkaian

b)Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja[Back]

Pada percobaan ini dilakukan dengan prosedur sebagai berikut :

• Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan komponen 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. Gambar Rangkaian dan Prinsip Kerja

Gambar Rangkaian :

Prinsip Kerja :

a. prinsip rangkaian pada suhu sensor

1. Sensor PIR

Gambar Rangkaian

Prinsip Kerja:

Sensor PIR diletakkan di dinding inkubator yg berfungsi untuk mendeteksi orang yang membuka inkubator, oleh karena itu logika sensor menjadi 1 , sensor diberi V supply sebesar +10V dan akan mengeluarkan V sebesar +5V yang akan menjadi Vin dari voltage followers yg dimana Vi=Vo lalu diumpankan menuju R11=20 ohm dan diumpankan ke base transistor dg Vbe=1,6V maka transistor aktif mengakibatkan powersupply +10V mengalir ke coilrelay->colector->emiter->ground olehkarena itu switch relay bergeser mengakibatkan lampu incubator dan buzzer nyala menandakan seseorang membuka inkubator

Berikut grafik kinerja sensor PIR

b. Prinsip rangkaian pada sensor suhu

gambar rangkaian suhu sensor

Prinsip Kerja:

Sensor suhu diletakkan di dalam inkubator yang dimana menjaga suhu stabil di 37-38C, sensor diberi powersupply sebesar +5V yang dimana angka yg terbaca mempengaruhi kemana arah Vout dari sensor ini, jika suhu>38C makanpenyejuk akan on yg dimana proses rangkaiannya Vout dari sensor akan masuk ke - detektor inv dan + nya di hub powersupply +1V terhub dg Rv1 untuk memvariasikan Vref dg menggeser panahnya , Vout dari detektor inv ditentukan dg membandingkan Vi dan Vref, jika Vi<Vref maka Vo=- lalu diumpankan ke R2 10kohm dan lanjut ke transistor fixed bias dg Vbe>0,7V maka transistor aktif, oleh karena itu Powersupply +5V ngalir ke relay->kolektor->emiter->ground, akibatnya switch relay bergser maka motor nyala menandakan penyejuk aktif

sedangkan jika suhu<37C maka Vout sensor menjadi Vin inv amplif yang masuk ke + amplifier sedangkan - dihub dg powesupply dan RV2 , maka Vout dari akpkif ditentukan dg membandingkan Vi dan Vref, jika Vi<Vref maka Vo nya akan - oleh karena itu transistor tidak aktif karna Vbe nya <0.7V oleh karena itu switch relay tidak bergeser dan lampu akan tetap aktif

grafik sensor suhu

   

6.Video[Back]

 Video Penjelasan

1.Sensor PIR

2.Sensor Suhu

6. Download File[Kembali]

Rangkaian simulasi klik disini

link video klik disini

Datasheet Dioda klik disini

Data Sheet Baterai klik disini

Data Sheet Resistor klik disini

Data Sheet Op-Amp klik disini

Data Sheet Osiloskop klik disini

Data Sheet Kapasitor klik disini