Tugas Besar : Kontrol Akuakultur

 

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Download File 

1. Pendahuluan [kembali]

    Kontrol akuakultur modern kini semakin berkembang dengan integrasi teknologi digital, salah satunya melalui pemanfaatan IC counter aritmatik dan beragam sensor untuk menciptakan sistem monitoring dan pengendalian kualitas air yang efisien. Dalam sistem ini, IC counter digunakan untuk menghitung siklus operasional seperti frekuensi pengukuran atau jumlah sirkulasi air, sementara IC aritmatik berperan dalam mengolah data sensor secara real-time untuk menghasilkan output kontrol yang presisi. Sensor-sensor seperti sensor pH, suhu, tekanan, dan sensor infrared turut berperan dalam mendeteksi kondisi lingkungan perairan budidaya, memungkinkan sistem secara otomatis mengatur pembuangan air, pemberian pakan, atau penyesuaian suhu demi menjaga stabilitas ekosistem ikan dan tanaman air. Pendekatan ini tidak hanya meningkatkan produktivitas, tetapi juga mendukung keberlanjutan dan efisiensi operasional dalam sektor akuakultur.

2. Tujuan [kembali]

• Mengetahui penggunaan ic counter pada aplikasi kontrol akuakultur
• Mengetahui penggunaan ic aritmatik pada aplikasi kontrol akuakultur
• Mengetahui penggunaan sensor pada aplikasi kontrol akuakultur

3. Alat dan Bahan [kembali]

    A. Alat

    Instrumen

    1. 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

    Terminals Mode

    1. Power

    Berfungsi untuk memberikan tegangan sumber pada rangkaian

    Input voltage: 5V-12V

    Output voltage: 5V

    Output Current: MAX 3A

    Output power:15W

    conversion efficiency: 96%

    Generator

    1. Baterai

    Spesifikasi

• 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

        CONTROL

        1. Button 

            Button adalah saklar (switch) sederhana yang digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik ketika ditekan. Button termasuk komponen input yang paling umum dalam rangkaian digital dan mikrokontroler.

    B. Bahan

    1. Resistor 

    Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. 

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 

    2. Operasional Amplifier (Op-Amp) LM741

    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 :

Pinout:

Keterangan:

    3. Ground

    Sistem ground yang merupakan sebuah titik referensi tegangan yang memiliki nilai “nol”. Titik “nol” pada listrik AC & DC Untuk rangkaian DC, ground merupakan jalur kabel listrik yang berhubungan dengan kutub negatif (-) dari baterai/accu. Atau dengan kata lain ground ini digunakan untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian.

    4. Dioda

    Dioda merupakan salah satu bahan semikonduktor yang memiliki fungsi untuk mengalirkan arus dalam satu arah. Maksud dari pemberian arus satu arah adalah apabila diberi bias yang tepat, maka dioda akan berfungsi sebagai pengalir arus terhadap arah yang telah ditentukan. Namun, apabila pemberian bias tidak sesuari dengan karakteristik dioda, maka dioda tidak dapat menghantarkan arus listrik.

    Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

    5. Transistor

Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.

Spesifikasi :

• Bi-Polar Transistor
• DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
• Continuous Collector current (IC) is 100mA
• Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.7 V
• Base Current(IB) is 5mA maximum

    6. Potensiometer

Potensiometer adalah sebuah alat elektronik yang digunakan untuk mengukur dan mengontrol tegangan listrik dalam suatu rangkaian. Potensiometer sering digunakan sebagai pengatur volume pada perangkat audio, pengatur kecerahan lampu, dan dalam berbagai aplikasi lain yang memerlukan kontrol variabel terhadap tegangan atau arus listrik.

Spesifikasi :

    7. AND Gate

        AND gate adalah gerbang logika dasar yang menghasilkan output bernilai 1 (HIGH) hanya jika semua inputnya bernilai 1. Jika ada satu saja input bernilai 0, maka outputnya juga akan 0 (LOW).

        Spesifikasi :

    8. IC 74LS83

        IC 74LS83 adalah IC adder 4-bit yang digunakan untuk melakukan penjumlahan biner antara dua bilangan 4-bit. IC ini termasuk dalam keluarga TTL (Transistor-Transistor Logic) dan memiliki nama lengkap 74LS83 4-bit Binary Full Adder with Fast Carry.

        Spesifikasi: 

    9. IC 74LS47

        IC 74LS47 adalah BCD to 7-segment decoder/driver yang digunakan untuk mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi output yang dapat langsung mengendalikan tampilan 7-segment jenis common anode.

    Spesifikasi :

    10. Kapasitor

        Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Kapasitor menyimpan muatan listrik di antara dua pelat konduktor yang dipisahkan oleh bahan dielektrik (isolator seperti keramik, mika, elektrolit, plastik, dll).

        Spesifikasi :

    11. NOT Gate

    NOT gate, atau disebut juga inverter, adalah gerbang logika yang hanya memiliki satu input dan satu output, dan berfungsi untuk membalikkan logika input-nya.

        Spesifikasi :

    12. XOR Gate

        XOR gate (Exclusive OR gate) adalah gerbang logika yang menghasilkan output 1 (HIGH) jika jumlah input yang bernilai 1 adalah ganjil. Untuk dua input, XOR akan menghasilkan output 1 jika hanya satu input yang bernilai 1.

        Spesifikasi :

    Komponen Input

    1. Logic State

    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: 

    2. Infrared Sensor

    Infrared (IR) sensor adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mendeteksi sinar inframerah dalam lingkungannya. Sensor ini sering digunakan dalam berbagai aplikasi seperti deteksi objek, pengukuran jarak, dan komunikasi jarak pendek.

Spesifikasi : 

• Board Power Supply: 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 respon sensor :

    3. Load Sensor

        Load sensor (sering juga disebut load cell) adalah sensor yang digunakan untuk mengukur gaya atau beban, biasanya dalam bentuk berat (massa). Load sensor bekerja dengan prinsip strain gauge yang mengubah deformasi fisik akibat beban menjadi sinyal listrik yang bisa diukur.

        Spesifikasi : 

    4. Touch Sensor

    Touch sensor adalah sensor yang mendeteksi sentuhan fisik (biasanya dari jari manusia) dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sensor ini sering digunakan dalam sistem kendali sentuh, seperti tombol kapasitif pada smartphone, saklar lampu sentuh, atau perangkat interaktif lainnya.

        Spesifikasi : 

    5. Rain Sensor

    Rain sensor adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan air hujan. Sensor ini biasanya digunakan dalam sistem otomatisasi seperti wiper mobil otomatis, sistem penutup jendela otomatis, atau sistem irigasi pintar.

        Spesifikasi :

    6. Water Sensor

        Water sensor adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan atau tingkat air dalam suatu sistem atau lingkungan. Sensor ini bekerja dengan cara mendeteksi adanya kontak atau perubahan resistansi, kapasitansi, atau ketinggian air.

        Spesifikasi : 

    7. Pressure Sensor

        Pressure sensor adalah sensor yang digunakan untuk mengukur tekanan dari gas atau cairan (fluida). Sensor ini mendeteksi tekanan fisik dan mengubahnya menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh sistem elektronik seperti mikrokontroler atau PLC.

        Spesifikasi :

    8. pH Sensor

        pH sensor adalah alat yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan (alkalinitas) suatu larutan. Sensor ini memberikan keluaran berupa tegangan analog yang berbanding lurus dengan nilai pH larutan.

    Komponen Output

    1. LED

    Light Emitting Diode atau yang sering disingkat LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.

    Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

• Infra merah : 1,6 V.
• Merah : 1,8 V – 2,1 V.
• Oranye : 2,2 V.
• Kuning : 2,4 V.
• Hijau : 2,6 V.
• Biru : 3,0 V – 3,5 V.
• Putih : 3,0 – 3,6 V.
• Ultraviolet : 3,5 V.

Pin Out:

Spesifikasi :

    2. Motor

    Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo.

Spesifikasi : 

• Daya: 2.2KW/3HP/3PK
• Voltage : 220/380V/3phase
• Speed : 1435RPM/4Poles 50Hz
• Frame Size : 100L
• As/Shaft : 28mm
• Mounted : B5 (Flange Mounted)

Pin Out:

    3. Transistor NPN (BC-547)

Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.

Pin out:

Spesifikasi:

    4. Relay

Relay adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyambung dan memutuskan arus listrik dalam sebuah rangkaian. Karena fungsi relay tersebut, itulah mengapa komponen yang satu ini juga disebut sebagai saklar. Spesifikasi Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A. Jika spesifikasi relay sudah didapat kita bisa menggunakan contoh umum rangkaian switching relay dibawah ini. Rangkaian switching ini dibantu transistor sebagai pemicu

Pin out:

    5. Seven Segment

        Seven segment adalah komponen display (penampil) elektronik yang digunakan untuk menampilkan angka digital 0–9 dan beberapa huruf tertentu. Seven segment terdiri dari 7 buah segmen LED yang disusun membentuk angka, dan masing-masing segmen diberi nama dari a sampai g.

    6. Logic Probe

    Logic probe adalah alat elektronik sederhana yang digunakan untuk mengukur dan memantau logika sinyal digital (HIGH/LOW) pada rangkaian elektronik, terutama dalam sistem digital seperti rangkaian TTL dan CMOS.

4. Dasar Teori [kembali]

    A. Resistor

    Simbol:

    Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). 

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Perhitungan Resistansi:

Grafik Respon:

Spesifikasi:

    B. 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 seperti pada gambar di bawah ini. 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 dapat 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.

Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan:

Keterangan:

    Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

    C. Transistor NPN

    Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :

• sebagai Penyearah,
• sebagai Penguat tegangan dan daya,
• sebagai Stabilisasi tegangan,
• sebagai Mixer,
• sebagai Osilator
• sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)

    Struktur Dasar Transistor:

    Pada dasarnya, Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.

    NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.

    Berikut ini adalah gambar tipe Transistor berdasarkan Lapisan Semikonduktor yang membentuknya beserta simbol Transistor NPN dan PNP.

    Cara Mengukur Transistor NPN

        Kita dapat menggunakan Multimeter Analog maupun Multimeter Digital untuk mengukur ataupun menguji apakah sebuah Transistor masih dalam kondisi yang baik. Perlu diingatkan bahwa terdapat perbedaan tata letak Polaritas (Merah dan Hitam) Probe Multimeter Analog dan Multimeter Digital dalam mengukur/menguji sebuah Transistor.

Berikut ini adalah Cara untuk menguji atau mengukur Transistor dengan Mengunakan Multimeter Analog dan Multimeter Digital.

    1. Mengukur Transistor NPN dengan Multimeter Analog

Cara Mengukur Transistor NPN dengan Multimeter Analog

1. Atur Posisi Saklar pada Posisi OHM (Ω) x1k atau x10k

2. Hubungkan Probe Hitam pada Terminal Basis (B) dan Probe Merah pada Terminal Emitor (E), Jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik

3. Pindahkan Probe Merah pada Terminal Kolektor (C), jika jarum bergerak ke kanan menunjukan nilai tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik.

Catatan :

Jika Tata letak Probe dibalikan dari cara yang disebutkan diatas, maka Jarum pada Multimeter Analog harus tidak akan bergerak sama sekali atau “Open”.

    2. Mengukur Transistor dengan Multimeter Digital

     Pada umumnya, Multimeter Digital memiliki fungsi mengukur Dioda dan Resistansi (Ohm) dalam Saklar yang sama. Maka untuk Multimeter Digital jenis ini, Pengujian Multimeter adalah terbalik dengan Cara Menguji Transistor dengan Menggunakan Multimeter Analog.

Cara Mengukur Transistor NPN dengan Multimeter Digital

1. Atur Posisi Saklar pada Posisi Dioda
2. Hubungkan Probe Merah pada Terminal Basis (B) dan Probe Hitam pada Terminal Emitor (E), Jika Display Multimeter menunjukan nilai Voltage tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik
3. Pindahkan Probe Hitam pada Terminal Kolektor (C), jika Display Multimeter menunjukan nilai Voltage tertentu, berarti Transistor tersebut dalam kondisi baik.

Catatan :

Jika Tata letak Probe dibalikan dari cara yang disebutkan diatas, maka Display Multimeter Digital harus tidak akan menunjukan Nilai Voltage atau “Open”.

    Jenis jenis konfigurasi transistor yang digunakan dalam rangkaian simulasi garasi otomatis ini antara lain:

    1.  Fixed Bias

    Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar dibawah:

        maka, 

        dimana,

        dan

    2. Emitter-Stabilized Bias

    Emitter-Stabilized Bias adalah rangkaian Fixed bias yang ditambahkan tahanan RE seperti gambar dibawah:  

        maka, 

        sehingga tahanan RE kalau dilihat dari input untuk mencari arus IB adalah sebesar (β+1)RE

        3. Self Bias

Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar dibawah:

        Dengan menggunakan hukum KVL, didapat,

 

        maka, 

    4. Voltage-divider Bias

     Voltage-divider Bias adalah arus bias didapatkan dari tegangan di R2 dari hubungan VCC seri dengan R1 dan R2 seperti gambar dibawah:

    Untuk mencari arus IB maka dilakukan perubahan rangkaian denganmemakai metoda thevenin sehingga menghasilkan rangkaianpengganti seperti gambar dibawah:

        dimana,

Rth = R1 // R2 dan 

         maka,

    D. OP-AMP 741

Konfigurasi PIN LM741

Spesifikasi :

    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.

  Jenis - jenis konfigurasi op amp yang digunakan pada rangkaian simulasi garasi otomatis ini adalah:

        1. Voltage Follower

    Voltage follower, juga dikenal sebagai buffer amplifier atau unity-gain amplifier, adalah sebuah rangkaian elektronika yang menggunakan op-amp (operational amplifier) untuk mengisolasi sumber sinyal dari beban tanpa mengubah sinyalnya. Ciri utama dari voltage follower adalah memiliki gain (penguatan) sebesar 1, yang berarti tegangan keluaran (output) sama dengan tegangan masukan (input).

        Syarat op-amp ideal adalah Ed = 0 maka Vo = Vi sehingga ACL = Vo / Vi = 1

        2. Non Inverting Amplifier

    Rangkaian non inverting amplifier (tidak membalik) adalah seperti gambar dibawah, input dimasukkan ke kaki non inverting sehingga teganganoutput yang dihasilkan sefasa dengan tegangan input. Untuk mencari turunan penguatan tegangan ACL maka rangkaian dimisalkan dahulu dengan input dc positif, seperti gambar dibawah

    

Dari rangkaian gambar diatas dengan syarat op-amp ideal Ed = 0 maka VA = Vi sehingga rangkaian dapat disederhanakan untuk mencari arus I seperti gambar dibawah

Dengan I = Vi/Ri ,maka dapat dicari ACL rangkaian non inverting amplifier dengan persamaan:

        3. Differential Amplifier

    Differential amplifier adalah jenis penguat elektronika yang digunakan untuk menguatkan perbedaan antara dua tegangan input sambil menekan komponen tegangan yang sama pada kedua input.

    Untuk mendapatkan rumus Vo(non.inv.amp) maka pertama digroundkan V2 sehingga rangkaian menjadi rangkaian non inverting amplifier seperti gambar dibawah.

dimana,

subtitusi

maka, 

    Untuk mendapatkan rumus Vo(inv.amp) maka digroundkan V1 sehingga rangkaian menjadi rangkaian inverting amplifier seperti gambar dibawah.

dimana, 

maka, 

Vo = Vo(non.inv.amp) - Vo(inv.amp)

        4. Non Inverting Adder Amplifier

    Non-inverting adder amplifier adalah jenis penguat operasional (op-amp) yang menggabungkan beberapa sinyal input menjadi satu sinyal output dengan menggunakan konfigurasi non-inverting. Dalam konfigurasi ini, sinyal input diberikan ke terminal non-inverting dari op-amp melalui resistor, dan sinyal output merupakan penjumlahan dari sinyal-sinyal input tersebut, diperkuat oleh op-amp.

    Dari gambar 127 dengan memakai metoda loop tertutup untuk mencari arus loop sehingga bisa dicari tegangan input Vi. Syarat op-amp ideal adalah Ed = 0 sehingga VA = Vi

maka,

substitusi I

substitusi Vi

jika R1 = R2 = Ri = Rf = R maka Vo = V1 + V2

        5. Detector Non Inverting, Vref tidak 0

    Pada konfigurasi ini, Tegangan referensi (Vref) merupakan tegangan yang digunakan sebagai titik acuan. Vref bisa diatur ke nilai yang berbeda dari 0 untuk menggeser titik operasi dari detektor.

Rangkaian Detector Non Inverting dengan Vref bertegangan +

Rangkaian Detector Non Inverting dengan Vref bertegangan +

    Cara Kerja:

• Jika tegangan input (Vin) lebih besar dari Vref, output dari op-amp akan tinggi (biasanya mendekati tegangan suplai positif).
• Jika Vin lebih kecil dari Vref, output akan rendah (biasanya mendekati tegangan suplai negatif atau ground).

    Tegangan Output

• Vout = Vsupply + 1 atau 2, ​​jika Vin>Vref
• Vout = ​Vsupply − 1 atau 2, jika Vin<Vref​

    E. Relay

    Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan arus listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

    Fungsi-fungsi dan Aplikasi Relay

    Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

Kapasitas Pengalihan Maksimum:

    F. Baterai

    Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

    Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.

        Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.

    Jika pada suhu operasional lebih rendah, umur baterai lebih lama,  namun ada efek negatif berkaitan dengan kapasitas baterai. Pada suhu  yang lebih rendah, kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia yang terjadi pada baterai bergerak lebih aktif/cepat, sehingga kapasitas baterai cenderung lebih tinggi.

    Terkadang, pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai justru dapat lebih besar dari angka nominalnya, meskipun pada suhu tinggi, elemen baterai terlalu aktif, juga berakibat buruk pada kesehatan baterai.

    G. LED

    Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

Tabel warna dan material LED

    H. Motor DC

    Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu

    Motor terdiri atas 2 bagian utama yaitu stator dan motor. Pada stator terdapat lilitan (winding) atau magnet permanen, sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yang menyebabkan rotor dapat berputar. Arah gaya elektromagnet yang ditimbulkan akibat medan magnet yang dilalui oleh arus dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan.

    

    Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:

• Tegangan dinamo : meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
• Arus medan : menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

Mekanisme Kerja Motor D

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama

• Arus listrik dalam medan magnet akan menimbulkan gaya.
• Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapat gaya pada arah yang berlawanan.
• Pasangan gaya menghasilkan torsi untuk memutar kumparan.
• Motor- motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putar yang lebih seragam dari medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan

    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. 

    Sensor IR sendiri memiliki karakteristik sebagai berikut: 

1. Sensor IR secara khusus menyaring cahaya IR, tapi tidak terlalu baik untuk mendeteksi cahaya tampak. 
2. Sensor IR memiliki demulator (bagian yang memisahkan sinyal informasi (yang berisi data atau pesan) dari sinyal pembawa yang diterima sehingga informasi tersebut dapat diterima dengan baik) yang digunakan untuk mencari IR yang ter-modulasi (merupakan bagian yang mengubah sinyal informasi ke dalam sinyal pembawa (carrier) dan siap untuk dikirimkan) pada rentang frekuensi 38 KHz. Lampu LED IR yang hanya menyala terus menerus tidak akan terdeteksi oleh receiver, melainkan harus PWM Blinking/Flicking (berkedip secara konstan dalam kurun waktu beberapa milidetik) pada rentang 38 KHz. 
3. Sensor IR mendeteksi sinyal IR 38 KHz dan keluaran rendah (0V) atau tidak mendeteksi apapun dan keluaran tinggi (5V) (Ada dkk, 2012). Model dari sensor IR sendiri cukup beragam

Grafik respon frekuensi:

    J. Touch Sensor

    Touchpad bekerja dengan cara mendeteksi sentuhan jari-jari manusia melalui sensor capacitance yang terletak pada permukaan dan memanjang membentuk sumbu vertikal dan horizontal. Touchpad tidak dapat mendeteksi sentuhan benda lainnya selain jari manusia karena posisi sentuhan ditentukan melalui kombinasi cara kerja antara sensor capacitance sumbu vertikal dan horizontal.

    Konfigurasi pin :

    Spesifikasi : 

    Grafik respon touch sensor

    K. Pressure Sensor

        Pressure sensor adalah sensor yang digunakan untuk mengukur tekanan dari gas atau cairan (fluida). Sensor ini mendeteksi tekanan fisik dan mengubahnya menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh sistem elektronik seperti mikrokontroler atau PLC.

        Spesifikasi :

    L. Rain Sensor

    Rain sensor adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan air hujan. Sensor ini biasanya digunakan dalam sistem otomatisasi seperti wiper mobil otomatis, sistem penutup jendela otomatis, atau sistem irigasi pintar.

        Spesifikasi :

    M. Water Sensor

                Water sensor adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan atau tingkat air dalam suatu sistem atau lingkungan. Sensor ini bekerja dengan cara mendeteksi adanya kontak atau perubahan resistansi, kapasitansi, atau ketinggian air.

        Spesifikasi : 

    N. Load Cell Sensor

        Load sensor (sering juga disebut load cell) adalah sensor yang digunakan untuk mengukur gaya atau beban, biasanya dalam bentuk berat (massa). Load sensor bekerja dengan prinsip strain gauge yang mengubah deformasi fisik akibat beban menjadi sinyal listrik yang bisa diukur.

        Spesifikasi : 

    O. pH Sensor

        pH sensor adalah alat yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan (alkalinitas) suatu larutan. Sensor ini memberikan keluaran berupa tegangan analog yang berbanding lurus dengan nilai pH larutan.

                Spesifikasi :

    P. Potensiometer

Potensiometer adalah sebuah alat elektronik yang digunakan untuk mengukur dan mengontrol tegangan listrik dalam suatu rangkaian. Potensiometer sering digunakan sebagai pengatur volume pada perangkat audio, pengatur kecerahan lampu, dan dalam berbagai aplikasi lain yang memerlukan kontrol variabel terhadap tegangan atau arus listrik.

Bagian Utama Potensiometer 

• Resistor: Bagian utama dari potensiometer adalah resistor yang berbentuk linear atau melingkar. 
• Kontak Geser (Wiper): Sebuah kontak geser yang dapat bergerak sepanjang resistor. Kontak ini mengubah posisi untuk menghasilkan berbagai nilai resistansi. 
• Tiga Terminal:

            - Terminal pertama terhubung ke salah satu ujung resistor. 

            - Terminal kedua terhubung ke ujung lain dari resistor. 
            - Terminal ketiga terhubung ke kontak geser (wiper).

Cara kerja : 

Potensiometer bekerja dengan cara mengubah posisi wiper pada resistor untuk mengatur nilai resistansi antara terminal wiper dan kedua terminal lainnya. Berikut adalah dua konfigurasi utama:

1. Sebagai Pembagi Tegangan: Potensiometer dapat digunakan sebagai pembagi tegangan dengan menghubungkan dua ujung resistor ke sumber tegangan. Tegangan output diambil dari wiper dan salah satu ujung resistor. Dengan menggeser wiper, tegangan output dapat diatur.

2. Sebagai Variabel Resistor: Dalam konfigurasi ini, salah satu ujung resistor dan wiper dihubungkan dalam rangkaian, sementara ujung resistor yang lain tidak digunakan. Nilai resistansi dapat diubah dengan menggeser wiper.

Jenis Potensiometer : 

1. Linear: Mengubah resistansi secara linear seiring dengan pergerakan wiper.
2. Logaritmik: Mengubah resistansi dalam skala logaritmik, sering digunakan dalam pengaturan volume audio karena lebih sesuai dengan respons pendengaran manusia.

    Q. Kapasitor

        Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Kapasitor menyimpan muatan listrik di antara dua pelat konduktor yang dipisahkan oleh bahan dielektrik (isolator seperti keramik, mika, elektrolit, plastik, dll).

        Spesifikasi :

    R. IC 74LS83

        IC 74LS83 adalah IC adder 4-bit yang digunakan untuk melakukan penjumlahan biner antara dua bilangan 4-bit. IC ini termasuk dalam keluarga TTL (Transistor-Transistor Logic) dan memiliki nama lengkap 74LS83 4-bit Binary Full Adder with Fast Carry.

        Spesifikasi: 

    S. IC 74LS47

        IC 74LS47 adalah BCD to 7-segment decoder/driver yang digunakan untuk mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi output yang dapat langsung mengendalikan tampilan 7-segment jenis common anode.

    Spesifikasi :

    T. NOT Gate

    NOT gate, atau disebut juga inverter, adalah gerbang logika yang hanya memiliki satu input dan satu output, dan berfungsi untuk membalikkan logika input-nya.

        Spesifikasi :

    U. XOR Gate

        XOR gate (Exclusive OR gate) adalah gerbang logika yang menghasilkan output 1 (HIGH) jika jumlah input yang bernilai 1 adalah ganjil. Untuk dua input, XOR akan menghasilkan output 1 jika hanya satu input yang bernilai 1.

        Spesifikasi :

    V. AND Gate

        AND gate adalah gerbang logika dasar yang menghasilkan output bernilai 1 (HIGH) hanya jika semua inputnya bernilai 1. Jika ada satu saja input bernilai 0, maka outputnya juga akan 0 (LOW).

        Spesifikasi :

    W. Button

    Button adalah saklar (switch) sederhana yang digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik ketika ditekan. Button termasuk komponen input yang paling umum dalam rangkaian digital dan mikrokontroler.

    X. Seven Segment

    

        Seven segment adalah komponen display (penampil) elektronik yang digunakan untuk menampilkan angka digital 0–9 dan beberapa huruf tertentu. Seven segment terdiri dari 7 buah segmen LED yang disusun membentuk angka, dan masing-masing segmen diberi nama dari a sampai g.

        Spesifikasi :

5. Percobaan [kembali]

    1. Prosedur 

• Langkah langkah percobaan

1. Siapkan alat dan bahan ( sensor,  resistor, transistor, op-amp, relay, power supply, logicstate, led, baterai, voltmeter, ic) 
2. letakkan alat dan bahan sesuai keinginan 
3. Sambung alat dan bahan
4. Jalankan rangkaian

    2. Gambar Rangkaian dan Prinsip Kerja

• Gambar Rangkaian

• Prinsip Kerja

    3. Video Penjelasan

6. Download File [kembali]

1. Download Rangkaian : Klik disini..
2. Video Rangkaian klik disini
3. Download Datasheet Resistor : Klik disini..
4. Download Datasheet Transistor BC547 :  Klik disini..
5. Download Datasheet Op Amp 741 :  Klik disini..
6. Download Datasheet Dioda 1N4007 :  Klik disini..
7. Download Datasheet Motor DC :  Klik disini..
8. Download Datasheet Relay :  Klik disini..
9. Download Datasheet LED :  Klik disini..
10. Download Datasheet Baterai :  Klik disini..
11. Download Datasheet Potensiometer : Klik disini..
12. Download Datasheet Button : Klik disini..
13. Download Datasheet Seven Segment : Klik disini..
14. Download Datasheet XOR Gate : Klik disini..
15. Download Datasheet AND Gate : Klik disini..
16. Download Datasheet NOT Gate : Klik disini..
17. Download Datasheet Kapasitor : Klik disini..
18. Download Datasheet IC 74LS83 : Klik disini..
19. Download Datasheet IC 74LS47 : Klik disini..
20. Download Datasheet Infrared Sensor : Klik disini..
21. Download Datasheet Touch Sensor : Klik disini..
22. Download Datasheet Pressure Sensor :  Klik disini..
23. Download Datasheet Rain Sensor : Klik disini..
24. Download Datasheet Water Sensor :  Klik disini..
25. Download Datasheet Load Sensor : Klik disini..
26. Download Datasheet pH Sensor : Klik disini..
27. Download Library Infrared Sensor : Klik disini..
28. Download Library Touch Sensor : Klik disini..
29. Download Library Rain Sensor : Klik disini..
30. Download Library Water Sensor :  Klik disini..
31. Download Library pH Sensor :  Klik disini..

[menuju awal]