Penyelesaian proses pembelajaran pada mata kuliah Elektronika ini ditandai dengan pelaksanaan Ujian Akhir Semester (UAS) yang dijadwalkan pada hari Rabu, tanggal 25 Juni 2025. Dalam ujian tersebut, seluruh mahasiswa diharapkan dapat mengerjakan soal-soal yang telah disiapkan dengan sebaik-baiknya. Selain itu, mahasiswa juga diminta untuk mengaplikasikan secara menyeluruh berbagai konsep, teori, dan prinsip dasar yang telah dipelajari selama mengikuti perkuliahan Elektronika sepanjang semester ini. Dengan demikian, pelaksanaan UAS bukan hanya menjadi bentuk evaluasi akhir, tetapi juga sebagai sarana bagi mahasiswa untuk menunjukkan pemahaman, kemampuan analisis, serta keterampilan mereka dalam memecahkan berbagai persoalan teknis yang berkaitan dengan materi Elektronika.
- Menyelesaikan Persoalan yang ada di Soal UAS Elektronika Rabu/25 Juni 2025
- Memahami dan menerapkan konsep pembelajaran Elektronika
3. Alat dan Bahan [kembali]
A. Alat
- DC Voltmeter
· Baterai
- Logic State
Spesifikasi :
- Built-in gearbox
- Vsuplai : Dc 12V
- Arus : 2 A
- Speed : 400 rpm
- Torsi : 6.5 Kg.cm
- Ratio gear : 1:21
- Dimensi body : panjang 5 cm x diameter 2,5 cm
- Dimensi shaft : panjang 1 cm x diameter 4 mm
- Berat : 0,2 Kg
- 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.
- 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
Water level sensor berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air.
· Rain Sensor
Rain sensor berfungsi untuk mendeteksi kebocoan dari tank air.
Konfigurasi pin rain sensor
4. Dasar Teori [kembali]
- Sensor Soil Moisture
- Rain Sensor
- Water Sensor
- 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.
Simbol Touch Sensor:
- Sensor GP2D120
- Transistor
Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.
1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor.Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.
Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.
Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.
- 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 tenaga 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.
Simbol Relay di Proteus:
- Battery
Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti handphone, laptop, dan maianan remote control menggunakan baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya baterai, sehingga tidak perlu menyambungkan kabel listrik ke terimanal untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Setiap baterai terdiri dari terminal positif (Katoda) dan terminal negatif (Anoda) serta elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output arus listrik dari baterai adalah arus searah atau disebut juga dengan arus DC (Direct Current). Pada umumnya, baterai terdiri dari 2 jenis utama yakni baterai primer yang hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan baterai sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery).
Simbol battery di proteus:
- 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.
Rumus Resistor:
Seri : Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Paralel: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Simbol Resistor:
- LED
LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronik yang tidak asing lagi di kehidupan manusia saat ini. LED saat ini sudah banyak dipakai, seperti untuk penggunaan lampu permainan anak-anak, untuk rambu-rambu lalu lintas, lampu indikator peralatan elektronik hingga ke industri, untuk lampu emergency, untuk televisi, komputer, pengeras suara (speaker), hard disk eksternal, proyektor, LCD, dan berbagai perangkat elektronik lainnya sebagai indikator bahwa sistem sedang berada dalam proses kerja, dan biasanya berwarna merah atau kuning. LED ini banyak digunakan karena komsumsi daya yang dibutuhkan tidak terlalu besar dan beragam warna yang ada dapat memperjelas bentuk atau huruf yang akan ditampilkan. dan banyak lagi
Pada dasarnya LED itu merupakan komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memencarkan cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.
Rumus mencari resistor pada LED:
R = (VS – VL) / I
Simbol LED di Proteus:
Ground
Ground adalah suatu sistem instalasi listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah sehingga istilah sehari hari yang sering digunakan yaitu pentanahan atau arde.
Simbol ground di proteus :
- Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/directunidirectional.
Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.
Simbol motor DC di proteus:
- Logic Toggle
berfungsi sebagai untuk memutuskan alur energi yg menyambung ke IC, atau untuk menghubungkannya. Jadi logic toggle pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus alur.
Simbol Logic Toggle di proteus :
- Dioda
- Op-Amp LM741
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.
Konfigurasi PIN
Spesifikasi:
Respons karakteristik kurva I-O:
Amplifier Operasional:
Penguat Pembalik:
Istilah berikut digunakan dalam rumus dan persamaan untuk Penguatan Operasional.
· R f = Resistor umpan balik
· R in = Resistor Masukan
· V in = Tegangan masukan
· V keluar = Tegangan keluaran
· Av = Penguatan Tegangan
Penguatan tegangan:
Gain loop dekat dari penguat pembalik diberikan oleh;
Tegangan Keluaran:
Tegangan keluaran tidak sefasa dengan tegangan masukan sehingga dikenal sebagai penguat pembalik .
Penguat Non-Pembalik:
Istilah yang digunakan untuk rumus dan persamaan Penguat Non-Pembalik.
· R f = Resistor umpan balik
· R = Resistor Tanah
· V masuk = Tegangan masukan
· V keluar = Tegangan keluaran
· Av = Penguatan Tegangan
Keuntungan Penguat:
Gain total penguat non-pembalik adalah;
Tegangan Keluaran:
Tegangan output penguat non-pembalik sefasa dengan tegangan inputnya dan diberikan oleh;
Unity Gain Amplifier / Buffer / Pengikut Tegangan:
Jika resistor umpan balik dilepas yaitu R f = 0, penguat non-pembalik akan menjadi pengikut / penyangga tegangan
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.
Konfigurasi PIN
Spesifikasi:
Respons karakteristik kurva I-O:
Amplifier Operasional:
Penguat Pembalik:
Istilah berikut digunakan dalam rumus dan persamaan untuk Penguatan Operasional.
· R f = Resistor umpan balik
· R in = Resistor Masukan
· V in = Tegangan masukan
· V keluar = Tegangan keluaran
· Av = Penguatan Tegangan
Penguatan tegangan:
Gain loop dekat dari penguat pembalik diberikan oleh;
Tegangan Keluaran:
Tegangan keluaran tidak sefasa dengan tegangan masukan sehingga dikenal sebagai penguat pembalik .
Penguat Non-Pembalik:
Istilah yang digunakan untuk rumus dan persamaan Penguat Non-Pembalik.
· R f = Resistor umpan balik
· R = Resistor Tanah
· V masuk = Tegangan masukan
· V keluar = Tegangan keluaran
· Av = Penguatan Tegangan
Keuntungan Penguat:
Gain total penguat non-pembalik adalah;
Tegangan Keluaran:
Tegangan output penguat non-pembalik sefasa dengan tegangan inputnya dan diberikan oleh;
Unity Gain Amplifier / Buffer / Pengikut Tegangan:
Jika resistor umpan balik dilepas yaitu R f = 0, penguat non-pembalik akan menjadi pengikut / penyangga tegangan
5. Soal UAS [kembali]
1. Buatlah suatu rangkaian aplikasi penguat dengan op-amp. menggunakan 2 input sensor (analog & digital) dan output seperti motor atau komponen output lainnya.
Prinsip Kerja :
Sensor Touch
Ketika ada suara sentuhan, touch sensor akan mendeteksi sentuhan tersebut ditandai dengan testpin yang berlogika 1, hal ini akan membuat adanya tegangan keluaran dari touch sensor ini yang akan menjadi Vinput pada op amp. Op amp yang digunakan adalah non inverting amplifier, dimana Vo didapatkan dari: Vo=[(Rf/Rin)+1]xVi. Karena adanya tegangan output, maka akan ada arus yang mengalir ke RB lalu mengalir ke kaki basis, mengalir ke kaki emitter, melewati tahanan RE dan ke ground. disini digunakan transistor dengan pembiasan self bias, ketika Vbe sudah berada diatas 0.7V, berarti transistor berada pada daerah aktif, dan karena ada arus pada kaki basis, maka akan ada arus kolektor yang mengalir melalui tegangan 10V, melewati relay, mengalir ke kaki kolektor, ke kaki emitter, mengalir melewati tahanan RE dan ke ground. Ketika ada arus yang mengalir melalui relay yang berupa kumparan, maka akan muncul medan magnet yang akan menarik switch ke kiri dan membuat rangkaian di sebelah kanan terhubung. Karena rangkaian terhubung, maka akan ada arus yang mengalir melalui baterai 12V, terbagi melewati tahanan R11 dan led, serta melewati motor sehingga led akan menyala dan motor akan berputar yang akan mengeluarkan air dari kran.
Sensor Suhu
Ketika suhu diatas 30 derajat celcius, sensor suhu akan mendeteksi suhu yang tinggi tersebut, hal ini akan membuat adanya tegangan keluaran dari sensor suhu ini, dimana diatur untuk setiap 1 derajat celcius akan menghasilkan tegangan 0.1V, tegangan keluaran ini yang akan menjadi Vinput pada op amp. Op amp yang digunakan adalah detektor non inverting dengan Vref tidak nol, dimana Vo sama dengan +- saturasi, didapatkan dari: Vo=Aol(Vi-Vref). Karena adanya tegangan output, maka akan ada arus yang mengalir ke R31 lalu mengalir ke kaki basis, mengalir ke kaki emitter, melewati tahanan R22 dan ke ground. disini digunakan transistor dengan pembiasan self bias, ketika Vbe sudah berada diatas 0.7V, berarti transistor berada pada daerah aktif, dan karena ada arus pada kaki basis, maka akan ada arus kolektor yang mengalir melalui tegangan 5V, melewati tahanan R5, melewati relay, mengalir ke kaki kolektor, ke kaki emitter, mengalir melewati tahanan R22 dan ke ground. Ketika ada arus yang mengalir melalui relay yang berupa kumparan, maka akan muncul medan magnet yang akan menarik switch ke kanan dan membuat rangkaian di sebelah kiri terhubung. Karena rangkaian terhubung, maka akan ada arus yang mengalir melalui baterai 5V dan mengalir melewati motor dan led, sehingga motor akan berjalan dan led akan menyala.
2. Buatlah suatu rangkaian aplikasi kontrol greenhouse menggunakan input-input sensor dan output-output seperti motor atau komponen output lainnya.
- Rangkaian dengan Soil Moisture Sensor
Prinsip kerja.
Sensor soil berfungsi untuk mendeteksi kelembaban keadaan tanah. Letaknya menancap pada tanah. Ketika potensiometer nya <= 70% yakni tanah dalam keadaan basah maka tidak akan ada arus yang mengalir hal ini menandakan lembab sehingga tanaman tidak perlu disiram. Ketika soil sensor sensor aktif ( tanah kering ) ditandai dengan potensiometer >70%maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar +3,53V lalu di umpankan ke kaki non inverting OP-AMP dan dibandingkan dengan kaki inverting karena tegangan pada kaki non inverting lebih besar maka output OP-AMP plus saturasi(+) ,V referensi didapat dari Vref = Persentase potensiomneter X tegangan pada potensiometer . Rangkaian ini adalah detector non inverting dengan Vout = Aol (V1-V2). AOL untuk Op-amp 1458 sama seperti op amp lainnya, dimana terjadi penguatan yang tak terhingga kira kira 100.000 kali. Maka berlakulah rumus Vsaturasi = +Vs - 2. Sehingga didapatkan Vsaturasi = +12 - 2 = 10V. lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,85 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 lalu ke batrai 12V dan motor bergerak sehingga pompa hidup dan tanah disiram.
- Rangkaian dengan Rain Sensor
Prinsip Kerja:Sensor rain berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak. Letaknya berada di atas atap teras. Ketika air hujan jatuh ke atas atap maka sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor hujan. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis voltage follower yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V . Yang mana rumus keluarannya Vout/Vin=1, maka Vout =Vin x 1 yang berarti 5v x1 = 5v . Arus mengalir melewati R12 sebesar 10kohm menuju ke basis transistor. Terbaca tegangan pada basis transistor (VBE) sebesar +0,83V artinya transistor telah memenuhi syarat aktiv > 0,7V. Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 100. Arus tadi akan mengalir melewati R7 dan sumber tegangan +9V menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , melewati R7 dan ke ground. Dikarenakan transistor dan relay aktiv maka switch akan berpindah dari kanan ke kiri. Arus akan mengalir menuju batrai 12V dimana terdapat 2 percabangan. Cabang 1 mengalir menuju R2 yang fungsinya untuk menghidupkan LED biru. Cabang 2 mengalir ke motor sehingga motor berputar yang mengakibatkan pintu teras tertutup sehingga hujan tidak membanjiri teras tanaman.
- Rangkaian dengan Water Sensor
Prinsip Kerja:Water sensor berfungsi untuk mendeteksi tangki air dalam keadaan kosong atau penuh. Letaknya pada tangki air. Ketika potensiometer nya <= 80% yakni air tinggi/penuh maka tidak akan ada arus yang mengalir hal ini menandakan tangki dalam keadaan penuh sehingga tidak perlu diisi. Ketika water level sensor aktif ( air rendah ) ditandai dengan potensiometer >80%maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 4,02 lalu di umpankan ke kaki non inverting OPAMP dan dibandingkan dengan kaki inverting karena tegangan pada kaki non inverting lebih besar maka output OPAMP plus saturasi(+) ,V referensi didapat dari Vref = Persentase potensiomneter X tegangan pada potensiometer . Rangkaian ini adalah detector non inverting dengan Vout = Aol (V1-V2). AOL untuk Op-amp 3403 sama seperti op amp lainnya, dimana terjadi penguatan yang tak terhingga kira kira 100.000 kali. Maka berlakulah rumus Vsaturasi = Vs-2. lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base transistor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,85 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 lalu ke batrai 12V dan motor bergerak sehingga pompa air hidup dan air terisi.
- Rangkaian dengan Touch Sensor
Prinsip Kerja:Sensor Touch berfungsi untuk mendeteksi terjadinya ada atau tidaknya sentuhan. Letaknya berada di dalam ruangan. Ketika ada seseorang yang menyentuh maka teras tanaman tadi akan terbuka, sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor hujan. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R3 sebesar 1kohm menuju ke basis transistor. Terbaca tegangan pada basis transistor (VBE) sebesar +0,83V artinya transistor telah memenuhi syarat aktiv > 0,7V. Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 100. Arus tadi akan mengalir melewati R14 dan sumber tegangan +15V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , dan ke ground. Dikarenakan transistor daktiv maka relay akan berpindah dari bawah ke atas yang menghubungan rangkaian antara sensor rain dan touch.
- Rangkaian dengan Sensor gp2d120 (sensor jarak)
Prinsip Kerja:
Letaknya berada di tepi taman yang berfungsi untuk mendeteksi ketika hewan mendekat. Ketika jarak <7m maka arus dari sumber tegangan sebesar +8V akan masuk ke sensor GP2D120. Sehingga arus mengalir menuju ke kaki non inverting op-amp. Tegangan yang terbaca pada kaki non inverting op-amp sebesar +2,08V. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian detector non inverting dimana terdapat tegangan referensi(Vref) dan tegangan input(Vin) untuk menentukan Voutputnya. Rumus mencari Vref = Persentase potensiometer dikali sumber tegangan potensiometer sebesar +5V. Jika persentase pada potensiometernya 40% makan Vref = 2V. Terdapat 2 kondisi., yang mana di saat Vin > Vref maka dari detector yang keluar adalah Vs += 15V. Sedangkan saat Vref>vin maka dari detector yang keluar adalah Vs = -15V. Rumus Vout = AOL (V1-V2). Diketahui Aol untuk Op amp 741 sebesdar 200.000. Vout yang didapat terlalu besar sehingga berlaku Vout = Vs-2. Vs nya +15V-2 = +13V. Hampir mendekati +14V pada rangkaian. Lalu arus mengalir melewati R12 sebesar 10kohm menuju ke kaki basis transistor. Dapat dilihat VBE atau tegangan pada kaki basis transistor sebesar 0,9 V, ini sudah memenuhi syarat sebuah transistor aktiv yaknik harus > 0,7 V. Pada transistor ini memakai fixed bias karena ada resistor sebesar 220k yang terhubung dengan sumber tegangan sebesar +12V. Karena transistor telah aktiv maka arus dari sumber tegangan sebesar +12V akan mengalir menuju relay lalu ke kolektor, emitor dan ground. Karena transistor aktiv makan relay juga aktiv dan switch akan berpindah dari kanan ke kiri. lalu arus mengalir menuju batrai sebesar 12V yang akan menggerakkan motor. Dengan geraknya motor tadi maka telah terdeteksi hewan yang mendekat taman sehingga pagar akan tertutup untuk melindungi tanaman dari hewan.
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.
4. Buatlah suatu rangkaian aplikasi sesuai Tugas Besar anda yang terdiri dari ≥ 5 input sensor(analog & digital) dan output (seperti motor, heater, Fan, lampu dll) dengan melibatkan rangkaian kontrol yang memakai penguat transistor(bias berbeda) dan op-amp.(tipe rangkaian yang berbeda)
1. Sensor Infrared
Pertama dari sensor infrared, ddimana ketika hewan terdeteksi oleh sensor maka logistednya bernilai 1, lalu maka menghasilkan tegangan output sebesar 5 volt, dikarenakan op amp bertindak sebagai voltage follower maka tegangan input sama dengan tegangan output jadi pada output tegangan pada op amp berniali 5 v juga, lalu tegangan mengalir ke melalui R3 lalu menuju ke kaki base transistor, tipe transistornya adalah self-bias. Karena tegangan di kaki base transistor telah cukup atau umumnya VBE besar dari 0,7 yaitu sebesar 0,97 maka transistornya menjadi aktif maka ada arus dari power suplay dengan tegangan 12v lalu menuju ke relay lalu ke kaki kolektor transistor menuju ke kaki emitor, dari kaki emitor menuju ke ground. Dikarenakan arus mengalir ke relay,maka jadi relay aktif dan menyebabkan switch bergeser hingga loop pada relay akan tertutup. Tertutupnya loop dari relay maka arus mengalir dari kutub positif baterai menuju motor sehingga motor tersebut bergerak dan pintu pada perangkap akan terbuka secara otomatis.
2. Sensor PIR
Pada sistem kontrol perangkap musang, sensor PIR (Passive Infrared) digunakan untuk mendeteksi pergerakan hewan di sekitar area perangkap. Sensor ini diposisikan dekat umpan, sehingga saat musang mendekati umpan dan tubuhnya memancarkan gelombang inframerah karena suhu tubuh, sensor PIR akan mendeteksi perubahan tersebut sebagai gerakan. Ketika gerakan terdeteksi, sensor PIR mengeluarkan sinyal logika tinggi (HIGH) pada pin output-nya. Sinyal ini kemudian diumpankan ke rangkaian buffer/voltage follower menggunakan op-amp LM358N, yang berfungsi menjaga kestabilan tegangan output (Vin = Vout) tanpa membebani sensor. Tegangan output ini kemudian mengaktifkan transistor NPN (Q3) dalam konfigurasi bias emitor, sehingga arus mengalir dari kolektor ke emitor. Aliran arus ini mengaktifkan relay (RL3), yang berfungsi sebagai saklar untuk menutup pintu perangkap secara otomatis. Proses ini juga ditandai dengan menyala-nya LED sebagai indikator sistem aktif
3. Sensor Loadcell
Pada sistem kontrol perangkap musang dan kucing hutan, sensor Loadcell digunakan untuk mendeteksi berat badan hewan yang masuk ke dalam perangkap. Sensor ini ditempatkan di tepi area umpan, sehingga ketika hewan seperti musang menginjak atau menekan permukaan tersebut untuk mengambil umpan, berat tubuhnya langsung terdeteksi. Ketika berat yang terukur melebihi batas tertentu, misalnya lebih dari 10 satuan (sesuai kalibrasi), maka tegangan output dari sensor akan meningkat. Tegangan ini kemudian diolah oleh rangkaian detektor non-inverting berbasis op-amp yang membandingkan tegangan input (Vi) dengan tegangan referensi (Vref). Jika Vi > Vref, maka op-amp menghasilkan tegangan output positif. Tegangan output ini selanjutnya mengalir ke resistor 10kΩ, menyebabkan penurunan tegangan hingga sekitar 1,03V. Tegangan ini kemudian masuk ke basis transistor, dan saat tegangan antara basis dan emitor mencapai sekitar 0,91V, transistor akan aktif. Aktifnya transistor memungkinkan aliran arus dari Vcc ke relay. Relay yang aktif akan berpindah posisi, menyalakan motor untuk menutup pintu perangkap secara otomatis, menahan hewan yang terjebak di dalamnya.
4. Sensor Sound
ketika terdeteksi suara oleh sensor, maka logicstate berlogika 1 dan maka menghasilkan tegangan output sebesar 5 volt, dikarenakan op amp bertindak sebagai non inverting amplifier, maka tegangan output sama dengan tegangan out sama dengan Vout=((Rf/Rin) +1) vin jadi pada output tegangan pada op amp bernialai 10v, lalu tegangan mengalir ke melalui R12 lalu menuju ke kaki base transistor, tipe transistornya adalah fixed bias. Karena tegangan di kaki base transistor telah cukup atau umumnya vbe kebih dari 0,7 yaitu o,81v maka transistornya menjadi aktif maka ada arus dari power suplay dengan tegangan 12V lalu menuju ke relay lalu ke kaki kolektor transistor menuju ke kaki emitor, dari kaki emitor menuju ke ground. Dikarenakan arus melewati relay, jadi relay aktif dan menyebabkan switch bergeser hingga loop pada relay akan tertutup. Tertutupnya loop dari relay maka arus mengalir dari kutub positif baterai menuju motor sehingga motor tersebut bergerak dan pintu pada perangkap akan naik secara otomatis.
5. Sensor LDR
Pada sistem kontrol perangkap musang dan kucing hutan berbasis elektronik, sensor LDR (Light Dependent Resistor) berfungsi untuk mendeteksi kondisi siang dan malam secara otomatis. Sensor ini ditempatkan di bagian atas perangkap dan bekerja berdasarkan intensitas cahaya yang diterimanya. Ketika malam hari, intensitas cahaya menurun sehingga resistansi pada LDR meningkat. Perubahan ini menyebabkan tegangan pada rangkaian detektor non-inverting (berbasis op-amp) berubah, menghasilkan tegangan output yang cukup untuk mengaktifkan transistor. Transistor yang aktif akan mengalirkan arus menuju relay, yang kemudian akan menutup saklar secara otomatis dan mengaktifkan sistem perangkap. Dalam kondisi ini, sensor Loadcell juga akan aktif untuk mendeteksi keberadaan hewan berdasarkan berat tubuhnya. Sebaliknya, pada siang hari saat intensitas cahaya tinggi, resistansi LDR menurun sehingga tegangan pada input op-amp tidak cukup untuk mengaktifkan transistor. Akibatnya, relay tidak aktif dan sistem perangkap tetap dalam kondisi standby. Dengan demikian, sensor LDR berperan sebagai saklar otomatis yang mengatur waktu kerja sistem, memastikan bahwa perangkap hanya aktif pada malam hari saat hewan liar seperti musang dan kucing hutan cenderung lebih aktif, serta menghemat energi dan meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan.
6. Download File [kembali]
· Datasheet resistor disini
· Datasheet voltmeter disini
· Datasheet op amp LM 741 disini
· Datasheet kapasitor disini
· Datasheet osiloskop disini
· Datasheet Transistor NPN BC547 disini
· Datasheet Motor DC disini
· Datasheet Buzzer disini· Datasheet LED disini
· Datasheet Relay 12V disini
· Datasheet Induktor disini
· Datasheet Baterai 12V disini
· Datasheet Potensiometer disini
· Datasheet Motor DC disini
· Datasheet Op-Amp 1458 disini
· Datasheet Op-Amp 3403 disini
· Datasheet Sensor Soil Moisture disini
· Datasheet Sensor Touch disini
· Datasheet Sensor Water disini
· Datasheet Sensor Rain disini
· Datasheet Sensor Vibration disini
· Datasheet Sensor Jarak(gp2d120) disini
· Library Soil Moisture Sensor disini
· Library Touch Sensor disini
· Library Rain Sensor disini
· Library Water Sensor disini
· Library Vibration Sensor disini
Komentar
Posting Komentar