TB Sensor
Kontrol Budidaya Tanaman Hidroponik Kale Di Greenhouse dengan Sensor Touch, Water Level, PIR, LM35, UV dan Ph sensor
1. Tujuan [Kembali]Dapat mengetahui bentuk rangkaian dari kontrol kelembapan tanah
Dapat menjelaskan prinsip kerja rangkaian tugas besar yakni kontrol hidroponik kangkung dirumah tanaman
Dapat membuat rangkaian tugas besar
Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter
Terminals Mode
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%
Generator
Spesifikasi dan konfigurasi pin:
2) Resistor
Spesifikasi:
3) Dioda
4) Kapasitor
Spesifikasi
- ESR: 6mΩ to 70mΩ
- Voltage: 2V to 16V
- Capacitance: 6.8µF to 470µF
- Operating Temperature: -55°C to 125°C
- Polymer cathode technology
- High frequency capacitance retention
- Non-ignition failure mode
- 100% accelerated steady state aging
- 100% surge current tested
- Volumetric efficiency
- Self-healing mechanism
- EIA standard case sizes
5. Induktor
Spesifikasi :• 11.2 x 11.2 x 9.0mm maximum surface mount package• Ferrite core material• High current carrying capacity, low core losses• Controlled DCR tolerance for sensing circuits• Inductance range from 205nH to 950nH• Current range from 11.5 to 69 amps• Frequency range up to 2MHz• Storage temperature range (component): -40 °C to +125 °C• Operating temperature range: -40 °C to +125 °C (ambient plus self-temperature rise)• Solder reflow temperature: J-STD-020 (latest revision) compliant
6. OP AMP LM358
- Ini terdiri dari dua op-amp internal dan frekuensi dikompensasi untuk gain kesatuan
- Gain tegangan besar adalah 100 dB
- Lebar pita lebar adalah 1MHz
- Jangkauan pasokan listrik yang luas termasuk pasokan listrik tunggal dan ganda
- Rentang catu daya tunggal adalah dari 3V ke 32V
- Jangkauan pasokan listrik ganda adalah dari + atau -1.5V ke + atau -16V
- Penyaluran arus pasokan sangat rendah, yaitu 500 μA
- 2mV tegangan rendah i / p offset
- Mode umum rentang tegangan i / p terdiri dari ground
- Tegangan catu daya dan diferensial i / p tegangan serupa ayunan tegangan o / p besar
Komponen Input:
2. Water Sensor
Spesifikasi:
- Catu Daya 5 V- Ukuran Modul: 43 mm x 32 mm- Jangkauan Pengukuran: 0 - 14 pH- Temperatur Kerja: 0°C - 60°C- Akurasi: ± 0.1 pH (25°C)- Respon Waktu: = 1 menit- Jenis Konektor: BNC- Antarmuka: PH 2.0- Gain Adjustment: Potensiometer
- Indikator Daya: LED
Spesifikasi:
- Tegangan kerja berkisar 4 Volt DC - 30 Volt DC.
- Output linier dengan kenaikan tegangan 10mV (0.01V) untuk setiap kenaikan suhu sebesar 1 derajat celcius.
- Arus kerja yang rendah yaitu kurang dari 60mikro Ampere.
- Dapar mengukur suhu dengan range -55 sampai 150 celcius.
- Akurasi kuranglebih 0.5 derajat celcius pada suhu ruangan.
5. Touch sensor
- Operating voltage 2.0V~5.5V
- Operating current @VDD=3V, no load
- At low power mode typical 1.5uA, maximum 3.0uA
- The response time max 220mS at low power mode @VDD=3V
- Sensitivity can adjust by the capacitance(0~50pF) outside
- Stable touching detection of human body for replacing traditional direct switch key
- Provides Low Power mode
- Provides direct mode、toggle mode by pad option(TOG pin) Q pin is CMOS output
- All output modes can be selected active high or active low by pad option(AHLB pin)
- After power-on have about 0.5sec stable-time, during the time do not touch the key pad, and the function is disabled
- Auto calibration for life at low power mode the re-calibration period is about 4.0sec normally, when key detected touch and released touch, the auto re-calibration will be redoing after about 16sec from releasing key
- The sensitivity of TTP223N-BA6 is better than TTP223-BA6’s. but the stability of TTP223N-BA6 is worse than TTP223-BA6’s.
Spesifikasi
Pinout
Spesifikasi
Grafik Respon Sensor
8. Decoder (IC 7447)
A. Spesifikasi
- has a broader Voltage range
- A variety of operating conditions
- internal pull-ups ensure you don't need external resistors
- Four input lines and seven output lines
- input clamp diode hence no need for high-speed termination
- comes with open collector output
B. Konfigurasi pin:
11. Logic State
2. Relay
.
Konfigurasi pin relay:
Spesifikasi Relay:
3. Motor DC
Grafik Motor DC:
Spesifikasi item:
o Tanpa kecepatan beban 12000 ± 15% rpm
o Tidak ada arus beban =280mA
o Tegangan operasi 1.5 - 9 VDC
o Mulai Torsi =250g.cm (menurut blade yang dikembangkan sendiri)
o mulai saat ini =5A
o Resistansi Isolasi di atas 10O antara casing dan terminal DV 100V
o Arah Rotasi CW: Terminal [+] terhubung ke catu daya positif, terminal [-] terhubung ke nagative
o daya, searah jarum jam dianggap oleh arah poros keluaran
o celah poros 0,05-0,35mm
- Rated Voltage: 6V DC
- Operating Voltage: 4-8V DC
- Rated current: <30mA
- Sound Type: Continuous Beep
- Resonant Frequency: ~2300 Hz
- Small and neat sealed package
- Breadboard and Perf board friendly
- Available in two modes Common Cathode (CC) and Common Anode (CA)
- Available in many different sizes like 9.14mm,14.20mm,20.40mm,38.10mm,57.0mm and 100mm (Commonly used/available size is 14.20mm)
- Available colours: White, Blue, Red, Yellow and Green (Res is commonly used)
- Low current operation
- Better, brighter and larger display than conventional LCD displays.
- Current consumption : 30mA / segment
- Peak current : 70mA
- Resistor
Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan berfungsi untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, diantaranya resistor nilai tetap (fixed resistor), resistor variabel (variabel resistor), thermistor, dan LDR.
Cara membaca nilai resistor
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n).
5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor
- Kapasitor
Rumus Kapasitas Kapasitor
Rumus Kapasitor Keping Sejajar (Udara)
Rumus Kapasitor Keping Sejajar (Medium)
Rumus Kapasitas Kapasitor Bentuk Bola
- Induktor
Kemampuan Induktor atau Coil dalam menyimpan Energi Magnet disebut dengan Induktansi yang satuan unitnya adalah Henry (H). Satuan Henry pada umumnya terlalu besar untuk Komponen Induktor yang terdapat di Rangkaian Elektronika. Oleh Karena itu, Satuan-satuan yang merupakan turunan dari Henry digunakan untuk menyatakan kemampuan induktansi sebuah Induktor atau Coil. Satuan-satuan turunan dari Henry tersebut diantaranya adalah milihenry (mH) dan microhenry (µH). Simbol yang digunakan untuk melambangkan Induktor dalam Rangkaian Elektronika adalah huruf “L”.
Simbol Induktor
Berikut ini adalah Simbol-simbol Induktor :
Simbol Induktor di proteus :
Nilai Induktansi sebuah Induktor (Coil) tergantung pada 4 faktor, diantaranya adalah :
- Jumlah Lilitan, semakin banyak lilitannya semakin tinggi Induktasinya
- Diameter Induktor, Semakin besar diameternya semakin tinggi pula induktansinya
- Permeabilitas Inti, yaitu bahan Inti yang digunakan seperti Udara, Besi ataupun Ferit.
- Ukuran Panjang Induktor, semakin pendek inductor (Koil) tersebut semakin tinggi induktansinya.
- Air Core Inductor – Menggunakan Udara sebagai Intinya
- Iron Core Inductor – Menggunakan bahan Besi sebagai Intinya
- Ferrite Core Inductor – Menggunakan bahan Ferit sebagai Intinya
- Torroidal Core Inductor – Menggunakan Inti yang berbentuk O Ring (bentuk Donat)
- Laminated Core Induction – Menggunakan Inti yang terdiri dari beberapa lapis lempengan logam yang ditempelkan secara paralel. Masing-masing lempengan logam diberikan Isolator.
- Variable Inductor – Induktor yang nilai induktansinya dapat diatur sesuai dengan keinginan. Inti dari Variable Inductor pada umumnya terbuat dari bahan Ferit yang dapat diputar-putar.
Fungsi Induktor (Coil) dan Aplikasinya
Fungsi-fungsi Induktor atau Coil diantaranya adalah dapat menyimpan arus listrik dalam medan magnet, menapis (Filter) Frekuensi tertentu, menahan arus bolak-balik (AC), meneruskan arus searah (DC) dan pembangkit getaran serta melipatgandakan tegangan.
Berdasarkan Fungsi diatas, Induktor atau Coil ini pada umumnya diaplikasikan :
- Sebagai Filter dalam Rangkaian yang berkaitan dengan Frekuensi
- Transformator (Transformer)
- Motor Listrik
- Solenoid
- Relay
- Speaker
- Microphone
- Diode
Cara Kerja Dioda:
Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).
a. tanpa tegangan
Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p.
b. kondisi forward bias
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif.
c. kondisi 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.
- Transistor
Transistor NPN
Pada transistor NPN, semikonduktor tipe-P diapit oleh dua semikonduktor tipe-N. Transistor NPN juga dapat dibentuk dengan menghubungkan anoda dari dua dioda sebagai base dan katoda sebagai kolektor dan emitor. Arus mengalir dari kolektor ke emitor karena potensial kolektor lebih besar daripada base dan emitor.
Transistor PNP
Pada transistor PNP, semikonduktor tipe-N diapit oleh dua semikonduktor tipe-P. Transistor PNP juga dapat dibentuk dengan menghubungkan katoda dari dua dioda sebagai base dan anoda sebagai kolektor dan emitor. Hubungan emitter-base foward bias sementara collector-base reverse bias. Jadi, arus mengalir dari emitor ke kolektor karena potensial emitor lebih besar daripada base dan kolektor.
Transistor sebagai saklar
Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titk jenuh (saturasi). Pada titk 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. Nilai resistor terhubung ke base (Rb) dapat dihitung dengan;
Rb = Vbe / Ib
Transistor sebagai penguat
Transistor sebagai penguat jika bekerja dalam daerah aktif. Tegangan, arus, dan daya dapat diperkuat dengan beberapa konfigurasi seperti common emitter, common colector, dan common base.
DC Current Gain = Collector Current (Ic) / Base Current (Ib)
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika DasarJK flip-flop merupakan flip flopyang dibangun berdasarkan pengembangan dari RS flip-flop. JK flip-flop sering diaplikasikan sebagai komponen dasar suatu counter atau pencacah naik (up counter) ataupun pencacah turun (down counter). JK flip flop dalam penyebutanya di dunia digital sering di tulis dengan simbol JK -FF. Dalam artikel yang sedikit ini akan diuraikan cara membangun sebuah JK flip-flop
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika Dasar
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika Dasar
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika Dasar
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika Dasar
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika Dasar
- Logic State
status logika Pengertian logis, benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt. Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan.
- Water Level Sensor
Jumlah Pin pada Sensor ini berjumlah 3 Yaitu :
- Pin Negatif (-)
- Pin Positif (+)
- Pin Data (S).
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika DasarJK flip-flop merupakan flip flopyang dibangun berdasarkan pengembangan dari RS flip-flop. JK flip-flop sering diaplikasikan sebagai komponen dasar suatu counter atau pencacah naik (up counter) ataupun pencacah turun (down counter). JK flip flop dalam penyebutanya di dunia digital sering di tulis dengan simbol JK -FF. Dalam artikel yang sedikit ini akan diuraikan cara membangun sebuah JK flip-flop
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika Dasar
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika Dasar
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika Dasar
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika Dasar
Read more at: https://elektronika-dasar.web.id/jk-flip-flop/
Copyright © Elektronika Dasar
- Sensor LM35
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
LM35 adalah sensor suhu linier analog yang tegangan keluarannya bervariasi secara linier dengan perubahan suhu. LM35 adalah sensor suhu linier tiga terminal dari semikonduktor Nasional. Sensor ini dapat mengukur suhu dari -55 derajat celcius hingga +150 derajat celcius. Output tegangan dari LM35 meningkat 10mV per derajat Celcius kenaikan suhu. LM35 dapat dioperasikan dari catu daya 5V dan arus siaga kurang dari 60uA. Pin keluar dari LM35 ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Bekerja
Dalam praktiknya proses antarmuka sensor LM35 dapat dikatakan sangat mudah. Pada IC sensor LM35 ini terdapat tiga buah pin kaki yakni Vs, Vout dan pin ground. Dalam pengoperasiannya pin Vs dihubungkan dengan tegangan sumber sebesar antara 4 – 20 volt sementara pin Ground dihubungkan dengan ground dan pin Vout merupakan keluaran yang akan mengalirkan tegangan yang besarnya akan sesuai dengan suhu yang diterimanya dari sekitar.
Prinsip kerja alat pengukur suhu ini, adalah sensor suhu difungsikan untuk mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dengan kata lain panas yang ditangkap oleh LM35 sebagai sensor suhu akan diubah menjadi tegangan.
Sensor LM35 menggunakan prinsip dasar dioda, di mana ketika suhu meningkat, tegangan di dioda meningkat pada tingkat yang diketahui, dengan memperkuat perubahan tegangan secara tepat, mudah untuk menghasilkan sinyal analog yang berbanding lurus dengan suhu.
Ada dua transistor di tengah rangkaian. Yang satu memiliki area emitor sepuluh kali lipat dari yang lain. Ini berarti ia memiliki sepersepuluh dari kerapatan arus, karena arus yang sama mengalir melalui kedua transistor. Hal ini menyebabkan tegangan pada resistor R1 sebanding dengan suhu absolut, dan hampir linier pada rentang yang kita pedulikan. Bagian "hampir" diurus oleh sirkuit khusus yang meluruskan grafik tegangan versus suhu yang agak melengkung.
Penguat di bagian atas memastikan bahwa tegangan pada basis transistor kiri (Q1) sebanding dengan suhu absolut (PTAT) dengan membandingkan output dari kedua transistor.
Penguat di sebelah kanan mengubah suhu absolut (diukur dalam Kelvin) menjadi Fahrenheit atau Celcius, tergantung pada bagiannya (LM34 atau LM35). Lingkaran kecil dengan huruf "i" di dalamnya adalah rangkaian sumber arus konstan.
Kedua resistor dikalibrasi di pabrik untuk menghasilkan sensor suhu yang sangat akurat. Sirkuit terintegrasi memiliki banyak transistor di dalamnya - dua di tengah, beberapa di setiap penguat, beberapa di sumber arus konstan, dan beberapa di sirkuit kompensasi kelengkungan. Semua itu dimasukkan ke dalam kemasan mungil dengan tiga kabel
Rumus perhitungan:
Rumus umum untuk menghitung suhu dari sensor LM35:
LM35 adalah sensor suhu berdaya rendah, berbiaya rendah, dan berpresisi tinggi yang dirancang dan diproduksi oleh Texas Instruments. IC ini memberikan output tegangan yang secara linier sebanding dengan perubahan suhu.
Sensor LM35 cukup presisi dan konstruksinya yang kuat membuatnya cocok untuk berbagai kondisi lingkungan. Selain itu, Anda tidak memerlukan komponen eksternal untuk mengkalibrasi sirkuit ini dan memiliki akurasi tipikal ± 0,5 ° C pada suhu kamar dan ± 1 ° C pada rentang suhu -55 ° C hingga +155 ° C. Sensor ini memiliki tegangan operasi 4V hingga 30V dan mengkonsumsi arus 60-uA saat sedang bekerja, ini juga membuatnya sempurna untuk aplikasi bertenaga baterai.
Ada dua kelemahan dari sensor ini. Kerugian besar pertama dari sensor ini adalah tidak dapat mengukur suhu negatif, untuk itu Anda harus membiaskannya dengan suplai polaritas ganda. Jika proyek Anda membutuhkan pengukuran suhu negatif, Anda dapat memilih sensor LM36. Kerugian kedua dari sensor ini adalah sensor ini sangat sensitif terhadap kebisingan karena mengeluarkan data dalam format analog. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang sensor ini, Anda dapat melihat Lembar Data IC Sensor Suhu LM35.
Sensor suhu LM35 menggunakan prinsip dasar dioda untuk mengukur nilai suhu yang diketahui. Seperti yang kita ketahui dari fisika semikonduktor, saat suhu meningkat, tegangan di dioda akan meningkat dengan kecepatan yang diketahui. Dengan memperkuat perubahan tegangan secara akurat, kita dapat dengan mudah menghasilkan sinyal tegangan yang berbanding lurus dengan suhu di sekitarnya. Tangkapan layar di bawah ini menunjukkan skema internal IC sensor suhu LM35 menurut lembar data.
In practice, this diode that they are using to measure the temperature is not actually a PN Junction diode but its a diode-connected transistor. That is why the relationship between the forward voltage and the transistor is so linear. The temperature coefficient vs collector current graph below gives you a better understanding of the process.
. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
- Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
- Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
- Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
- Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
- Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
- Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
- Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
- Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control.Sensor suhu LM35 mampu melakukan pengukuran suhu dari suhu -55ºC hingga +150ºC dengan toleransi kesalahan pengukuran ±0.5ºC.
Dilihat dari tipenya range suhu dapat dilihat sebagai berikut :- LM35, LM35A -> range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC.
- LM35C, LM35CA -> range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
- LM35D -> range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.
Kelebihan LM 35 :- Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
- Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
- Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
- Tidak memerlukan pengkondisian sinyal
Kekurangan LM 35:- Membutuhkan tegangan untuk beroperasi.
Grafik akurasi LM35 terhadap suhu
Blog diagram sensor suhu
LM35 adalah sensor suhu linier analog yang tegangan keluarannya bervariasi secara linier dengan perubahan suhu. LM35 adalah sensor suhu linier tiga terminal dari semikonduktor Nasional. Sensor ini dapat mengukur suhu dari -55 derajat celcius hingga +150 derajat celcius. Output tegangan dari LM35 meningkat 10mV per derajat Celcius kenaikan suhu. LM35 dapat dioperasikan dari catu daya 5V dan arus siaga kurang dari 60uA. Pin keluar dari LM35 ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Bekerja
Prinsip kerja alat pengukur suhu ini, adalah sensor suhu difungsikan untuk mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dengan kata lain panas yang ditangkap oleh LM35 sebagai sensor suhu akan diubah menjadi tegangan.
Sensor LM35 menggunakan prinsip dasar dioda, di mana ketika suhu meningkat, tegangan di dioda meningkat pada tingkat yang diketahui, dengan memperkuat perubahan tegangan secara tepat, mudah untuk menghasilkan sinyal analog yang berbanding lurus dengan suhu.
Ada dua transistor di tengah rangkaian. Yang satu memiliki area emitor sepuluh kali lipat dari yang lain. Ini berarti ia memiliki sepersepuluh dari kerapatan arus, karena arus yang sama mengalir melalui kedua transistor. Hal ini menyebabkan tegangan pada resistor R1 sebanding dengan suhu absolut, dan hampir linier pada rentang yang kita pedulikan. Bagian "hampir" diurus oleh sirkuit khusus yang meluruskan grafik tegangan versus suhu yang agak melengkung.
Penguat di bagian atas memastikan bahwa tegangan pada basis transistor kiri (Q1) sebanding dengan suhu absolut (PTAT) dengan membandingkan output dari kedua transistor.
Penguat di sebelah kanan mengubah suhu absolut (diukur dalam Kelvin) menjadi Fahrenheit atau Celcius, tergantung pada bagiannya (LM34 atau LM35). Lingkaran kecil dengan huruf "i" di dalamnya adalah rangkaian sumber arus konstan.
Kedua resistor dikalibrasi di pabrik untuk menghasilkan sensor suhu yang sangat akurat. Sirkuit terintegrasi memiliki banyak transistor di dalamnya - dua di tengah, beberapa di setiap penguat, beberapa di sumber arus konstan, dan beberapa di sirkuit kompensasi kelengkungan. Semua itu dimasukkan ke dalam kemasan mungil dengan tiga kabel
Rumus perhitungan:
Rumus umum untuk menghitung suhu dari sensor LM35:
LM35 adalah sensor suhu berdaya rendah, berbiaya rendah, dan berpresisi tinggi yang dirancang dan diproduksi oleh Texas Instruments. IC ini memberikan output tegangan yang secara linier sebanding dengan perubahan suhu.
Sensor LM35 cukup presisi dan konstruksinya yang kuat membuatnya cocok untuk berbagai kondisi lingkungan. Selain itu, Anda tidak memerlukan komponen eksternal untuk mengkalibrasi sirkuit ini dan memiliki akurasi tipikal ± 0,5 ° C pada suhu kamar dan ± 1 ° C pada rentang suhu -55 ° C hingga +155 ° C. Sensor ini memiliki tegangan operasi 4V hingga 30V dan mengkonsumsi arus 60-uA saat sedang bekerja, ini juga membuatnya sempurna untuk aplikasi bertenaga baterai.
Ada dua kelemahan dari sensor ini. Kerugian besar pertama dari sensor ini adalah tidak dapat mengukur suhu negatif, untuk itu Anda harus membiaskannya dengan suplai polaritas ganda. Jika proyek Anda membutuhkan pengukuran suhu negatif, Anda dapat memilih sensor LM36. Kerugian kedua dari sensor ini adalah sensor ini sangat sensitif terhadap kebisingan karena mengeluarkan data dalam format analog. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang sensor ini, Anda dapat melihat Lembar Data IC Sensor Suhu LM35.
Sensor suhu LM35 menggunakan prinsip dasar dioda untuk mengukur nilai suhu yang diketahui. Seperti yang kita ketahui dari fisika semikonduktor, saat suhu meningkat, tegangan di dioda akan meningkat dengan kecepatan yang diketahui. Dengan memperkuat perubahan tegangan secara akurat, kita dapat dengan mudah menghasilkan sinyal tegangan yang berbanding lurus dengan suhu di sekitarnya. Tangkapan layar di bawah ini menunjukkan skema internal IC sensor suhu LM35 menurut lembar data.
In practice, this diode that they are using to measure the temperature is not actually a PN Junction diode but its a diode-connected transistor. That is why the relationship between the forward voltage and the transistor is so linear. The temperature coefficient vs collector current graph below gives you a better understanding of the process.
. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
- Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
- Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
- Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
- Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
- Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
- Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
- Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
- Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
- LM35, LM35A -> range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC.
- LM35C, LM35CA -> range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
- LM35D -> range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.
- Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
- Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
- Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
- Tidak memerlukan pengkondisian sinyal
- Membutuhkan tegangan untuk beroperasi.
- UV SENSOR
- Bahan: Silikon atau bahan semikonduktor lainnya.
- Cara Kerja: Fotodioda adalah perangkat semikonduktor yang menghasilkan arus listrik ketika terkena radiasi UV. Silikon dan sejumlah bahan semikonduktor efisien dalam mendeteksi cahaya UV.
- Bahan: Silikon atau bahan semikonduktor serupa.
- Cara Kerja: Mirip dengan fotodioda, fototransistor juga menggunakan silikon atau bahan semikonduktor untuk mendeteksi cahaya UV. Fototransistor memiliki respons yang lebih tinggi daripada fotodioda dan dapat digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya UV.
- Bahan: Bahan semikonduktor dan material pengganda elektron.
- Cara Kerja: PMT menggunakan sejumlah fotokatoda dan elektroda pengganda untuk menghasilkan pulsa listrik yang teramplifikasi ketika terkena cahaya UV. Bahan semikonduktor di fotokatoda mengonversi foton UV menjadi elektron.
- Bahan: Oksida seng (ZnO).
- Cara Kerja: ZnO adalah bahan semikonduktor yang dapat digunakan untuk membuat sensor UV. Ketika ZnO terkena radiasi UV, terjadi perubahan dalam karakteristik semikonduktor, yang dapat diukur untuk mendeteksi keberadaan cahaya UV
- Bahan: Nitrida gallium (GaN).
- Cara Kerja: GaN adalah bahan semikonduktor lain yang efektif untuk mendeteksi cahaya UV. Fotodioda berbasis GaN mampu memberikan respons yang baik terhadap radiasi UV pada panjang gelombang tertentu.
- Bahan: Bahan khusus yang dapat menyerap atau memfilter cahaya UV.
- Cara Kerja: Beberapa sensor UV juga menggunakan filter khusus yang memungkinkan hanya radiasi UV tertentu untuk mencapai sensor. Filter ini dapat terbuat dari berbagai material, termasuk kaca atau plastik khusus yang transparan terhadap UV.
- Sensor touch
Sensor sentuh dengan penggeser rotasi sederhana, bantalan sentuh, dan roda putar menawarkan keuntungan signifikan untuk antarmuka pengguna yang lebih intuitif. Sensor sentuh lebih nyaman dan andal untuk digunakan tanpa bagian yang bergerak. Penggunaan sensor sentuh memberikan kebebasan besar bagi perancang sistem dan membantu mengurangi biaya keseluruhan sistem. Tampilan sistem secara keseluruhan bisa lebih menarik dan kontemporer.
prinsip Kerja
Sensor sentuh juga disebut sebagai sensor taktil dan sensitif terhadap sentuhan, gaya, atau tekanan. Mereka adalah salah satu sensor yang paling sederhana dan berguna. Cara kerja sensor sentuh mirip dengan saklar sederhana.
Ketika terjadi kontak dengan permukaan sensor sentuh, maka rangkaian di dalam sensor tertutup dan terjadilah aliran arus. Ketika kontak dilepaskan, rangkaian terbuka dan tidak ada arus yang mengalir.
Representasi gambar cara kerja sensor sentuh ditunjukkan di bawah ini.
Sensor sentuh kapasitif banyak digunakan di sebagian besar perangkat portabel seperti ponsel dan pemutar MP3. Sensor sentuh kapasitif dapat ditemukan bahkan pada peralatan rumah tangga, otomotif, dan aplikasi industri. Alasan pengembangan ini adalah daya tahan, ketahanan, desain produk yang menarik, dan biaya.
Sensor sentuh, tidak seperti perangkat mekanis, tidak mengandung bagian yang bergerak. Oleh karena itu, perangkat ini lebih tahan lama dibandingkan perangkat input mekanis. Sensor sentuh kuat karena tidak ada celah untuk masuknya kelembapan dan debu.
Prinsip sensor sentuh kapasitif dijelaskan di bawah ini.
Bentuk kapasitor yang paling sederhana dapat dibuat dengan dua konduktor yang dipisahkan oleh isolator. Pelat logam dapat dianggap sebagai konduktor. Rumus kapasitansi ditunjukkan di bawah ini.
C = ε0 * εr * A / hari
- εr = adalah permitivitas relatif atau konstanta dielektrikr
- A = adalah luas lempeng dan d adalah jarak antara kedua lempeng tersebut.
Kapasitansi berbanding lurus dengan luas dan berbanding terbalik dengan jarak..
Dalam sensor sentuh kapasitif, elektroda mewakili salah satu pelat kapasitor. Pelat kedua diwakili oleh dua benda: satu adalah lingkungan elektroda sensor yang membentuk kapasitor parasit C0 dan yang lainnya adalah benda konduktif seperti jari manusia yang membentuk kapasitor sentuh CT.
Elektroda sensor dihubungkan ke rangkaian pengukuran dan kapasitansi diukur secara berkala. Kapasitansi keluaran akan meningkat jika suatu benda konduktif menyentuh atau mendekati elektroda sensor. Rangkaian pengukuran akan mendeteksi perubahan kapasitansi dan mengubahnya menjadi sinyal pemicu.
Cara kerja sensor sentuh kapasitif ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Jika luas elektroda sensor lebih besar dan ketebalan bahan penutup lebih kecil, maka kapasitansi sentuh CT juga besar. Akibatnya, perbedaan kapasitansi antara panel sentuh dan panel sensor yang tidak disentuh juga besar. Artinya, ukuran elektroda sensor dan bahan penutup akan mempengaruhi sensitivitas sensor.T
Pengukuran kapasitansi digunakan dalam banyak aplikasi seperti menentukan jarak, tekanan, akselerasi, dll. Sensor Sentuh Kapasitif adalah bidang aplikasi lainnya. Ada banyak metode untuk mengukur kapasitansi. Beberapa di antaranya adalah: modulasi amplitudo, modulasi frekuensi, pengukuran waktu tunda, siklus kerja, dll.
Dalam kasus sensor sentuh kapasitif, keberadaan bahan konduktif sudah cukup untuk memicu beban dan tidak memerlukan tenaga apa pun. Oleh karena itu, risiko pemicu yang salah atau tidak diinginkan lebih tinggi jika menggunakan sensor sentuh kapasitif. Masalah ini lebih besar jika terdapat uap air atau air, yang merupakan konduktor yang baik.
Metode pengukuran kapasitansi pada sensor sentuh memerlukan bidang referensi yang terletak di dekat bantalan penginderaan. Dalam sensor sentuh kapasitif, perjalanan jari membentuk kapasitansi antara elektroda penginderaan dan bidang referensi. Minyak kulit atau keringat dari tubuh manusia dapat menyebabkan pemicu yang salah.
Untuk membedakan antara sentuhan yang disengaja dan yang salah, bantalan penginderaan tambahan atau algoritma perangkat lunak digunakan. Solusi terbaik adalah dengan menghilangkan elektroda ground referensi.
Ada dua jenis sensor sentuh kapasitif: penginderaan kapasitif permukaan dan penginderaan kapasitif yang diproyeksikan.
Dalam penginderaan kapasitif permukaan, isolator diaplikasikan dengan lapisan konduktif pada satu sisi permukaannya. Di atas lapisan konduktif ini, lapisan isolator tipis diterapkan. Arus diterapkan ke seluruh sudut lapisan konduktif.
Ketika konduktor eksternal seperti jari manusia bersentuhan dengan permukaan, kapasitansi terbentuk di antara konduktor tersebut dan menarik lebih banyak arus dari sudut-sudutnya. Arus pada setiap sudut diukur dan perbandingannya akan menentukan posisi sentuhan pada permukaan.
Dalam penginderaan kapasitif yang diproyeksikan, seluruh permukaan tidak diisi, tetapi jaringan bahan konduktif X – Y ditempatkan di antara dua bahan isolasi. Grid sering kali terbuat dari Tembaga atau Emas pada PCB atau Indium Tin Oxide pada kaca. IC digunakan untuk mengisi daya dan memantau jaringan.
Ketika muatan ditarik oleh benda konduktif eksternal seperti jari dari suatu area pada grid, IC menghitung lokasi jari pada permukaan sentuh. Sensor sentuh yang terbuat dari teknologi kapasitif proyektif dapat digunakan untuk merasakan jari yang tidak menyentuh permukaannya. Mereka bertindak sebagai sensor jarak dekat.
Sensor Sentuh Resistif
Sensor sentuh resistif digunakan lebih lama dibandingkan solusi kapasitif karena merupakan rangkaian kontrol sederhana. Sensor sentuh resistif tidak bergantung pada sifat listrik kapasitansi. Oleh karena itu, sensor sentuh resistif dapat mengakomodasi bahan non-konduktif seperti stylus dan jari yang terbungkus sarung tangan.
Berbeda dengan sensor sentuh kapasitif yang mengukur kapasitansi, sensor sentuh resistif merasakan tekanan pada permukaan.
Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh titik pengatur jarak kecil. Lapisan bawah terbuat dari kaca atau film dan lapisan atas terbuat dari film. Bahan konduktif dilapisi dengan film logam umumnya Indium Tin Oxide dan bersifat transparan. Tegangan diterapkan pada permukaan konduktor.
Ketika probe apa pun seperti jari, pena stylus, pena, dll. digunakan untuk memberikan tekanan pada lapisan atas sensor, sensor akan diaktifkan. Ketika tekanan yang cukup diterapkan, film bagian atas tertekuk ke dalam dan bersentuhan dengan film bagian bawah. Hal ini mengakibatkan penurunan tegangan dan titik kontak menciptakan jaringan pembagi tegangan dalam arah X – Y.
Tegangan ini dan perubahan tegangannya dideteksi oleh pengontrol dan menghitung posisi sentuhan di mana tekanan diterapkan berdasarkan koordinat X – Y dari sentuhan tersebut.
Cara kerja sensor sentuh resistif dapat dijelaskan pada gambar berikut.
Hambatan benda yang menyentuh elektroda akan terlihat pada cara kerja sensor sentuh resistif. Misalnya, ketika jari menyentuh permukaan, hambatan kecil pada jari memungkinkan sejumlah arus mengalir melaluinya, menyelesaikan suatu rangkaian. Transistor bertindak sebagai saklar. Resistor Rp digunakan untuk melindungi transistor dari kemungkinan korsleting pada elektroda. Resistor Rb digunakan untuk menjaga alas tetap di tanah ketika rangkaian terbuka, yaitu tidak ada jari.
Ketika kedua elektroda disentuh, arus kecil mengalir melalui jari dan transistor ON, akibatnya beban menjadi aktif.
Rangkaian sensitif sentuhan resistif sederhana ditunjukkan di bawah ini.
Ini terdiri dari dua elektroda, dua transistor yang dihubungkan dalam konfigurasi Darlington, sebuah resistor dan sebuah LED. Ketika jari diletakkan pada elektroda, rangkaian selesai dan terjadi amplifikasi arus. Resistor digunakan untuk membatasi jumlah arus ke LED.
Ada tiga jenis sensor sentuh resistif: 4 – kawat, 5 – kawat dan 8 – kawat.
4 – Sensor sentuh resistif kawat paling hemat biaya. 5 – Sensor sentuh resistif kawat paling tahan lama. Mirip dengan sensor 4 kawat, hanya saja semua elektroda jenis ini berada di lapisan bawah. Lapisan atas dalam sensor 5 kawat bertindak sebagai probe pengukur tegangan. Karena jenis konstruksi ini, sensor sentuh resistif 5 kawat memungkinkan jumlah aktuasi yang lebih tinggi.
Dalam sensor sentuh resistif 8 kabel, setiap tepi sensor menyediakan garis penginderaan. Garis penginderaan ini bertindak sebagai gradien tegangan stabil untuk pengontrol sentuh. Level tegangan dasar sebenarnya pada area sentuh dilaporkan oleh jalur penginderaan ini ke pengontrol. Ini adalah jenis sensor sentuh resistif yang paling akurat.
Benda apa pun seperti jari, stylus, pena, jari bersarung tangan, dll. digunakan untuk memberikan tekanan pada sensor sentuh resistif, sebagian besar digunakan di lingkungan yang keras. Namun waktu respons sensor sentuh resistif lebih kecil dibandingkan sensor sentuh kapasitif. Oleh karena itu, sensor sentuh kapasitif secara perlahan menggantikannya.
grafik touch sensor
blog diagram touch sensor
circuit diagram sensor
grafik touch sensor
- Sensor PIR
Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
Cara kerja sensor PIR:
Setiap kali ada obyek yang memiliki
suhu panas, misalnya manusia melewati bidang jangkauan sensor PIR, maka sensor
akan mendeteksi kemunculan obyek tersebut.
Sinar inframerah yang dideteksi oleh
sensor akan diubah oleh sensor menjadi sinyal listrik yang dapat digunakan
untuk mengaktifkan alarm atau sistem peringatan lainnya.
Sensor PIR secara internal terdiri
dari dua bagian : satu bagian positif dan bagian yang lainnya dianggap negatif.
Jadi, setengah bagian menghasilkan satu sinyal ketika mendeteksi gerakan benda
panas dan setengah lainnya menghasilkan jenis sinyal lain.
Kedua sinyal yang berbeda ini
dihasilkan sebagai sinyal output. Sensor ini terdiri dari lensa Fresnel yang
memiliki dua cabang untuk mendeteksi radiasi inframerah yang dihasilkan oleh
gerakan benda panas pada rentang yang luas atau area tertentu.
Ketika mendeteksi gerakan, maka
output sensor menjadi tinggi selama beberapa detik kemudian kembali ke keadaan
normal atau rendah. Sensor ini membutuhkan settling time atau jeda, yang biasanya
berkisar antara 10 hingga 60 detik.
1. Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan
Di dalam
sensor PIR ini terdapat bagian bagian yang mempunyai perannya masing-masing,
yaitu Pyroelectric sensor , Fresnel Lens, IR Filter, amplifier, dan comparator.
Seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
Elemen sensor PIR terbuat dari material crystalline yang sangat peka (responsive) terhadap radiasi inframerah-jauh dalam rentang spektral antara 4 µm hingga 20 µm, yaitu rentang panjang gelombang dimana kebanyakan daya termal yang dipancarkan tubuh manusia terkonsentrasi.
Jadi, ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian karna arus yang dihasilkan pyroelectric sensor masih terlalu kecil sehingga dibutuhkan penguatan, sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator dengan kondisi sekitar sehingga menghasilkan output.
Jika terdeteksi
gerakan manusia maka akan terjadi perbedaan listrik pada sensor PIR yang
dibandingkan dengan kondisi sekitarnya, perbedaan ini akan menghasilkan
tegangan pada output comparator. Tegangan yang dihasilkan oleh comparator
berupa sinyal digital yaitu HIGH (1) dan LOW (0). Jika ada objek yang bergerak
maka outputnya akan HIGH (1) dan jika tidak ada objek yang bergerak maka
outputnya LOW (0).
Bentuk
sensor PIR:
Tutup putih
pada sensor itu merupakan lensa Fresnel. Jarak deteksi sensor PIR ini minimum
30 cm dan maksimum sekitar 10 meter. Didalam sensor PIR terdapat sensor
phototransitor infrared type: RE200B.
circuit diagram sensor
PIR membutuhkan waktu untuk menstabilkan
dirinya tergantung pada kondisi sekitar, sehingga Anda mungkin menemukan LED
menyala dan mati secara acak selama sekitar 10-60 detik.
Ketika LED berkedip setiap kali ada gerakan, lihat bagian belakang PIR. Anda akan menemukan jumper warna kuning seperti pada gambar dibawah ini:
- Setting jumper pada mode "H" atau Repeatable Trigger
Jika mode H maka sensor akan mereset ulang timer setiap kali mendeteksi adanya suatu gerakan. Jadi walaupun timer atau delay masih belum selesai maka sensor masih dapat di trigger ulang dan akan mereset timer mulai dari awal lagi setiap terjadi gerakan. Dalam posisi ini, LED akan tetap menyala sepanjang waktu sampai ada gerakan.
- Setting jumper pada mode "L" atau No Repeatable Trigger
Jika mode
L. maka trigger sensor hanya membaca 1 kali gerakan saja tepatnya gerakan
pertama lalu sensor akan mempertahankan outputnya selama waktu delay atau
timernya. Jika waktu delay atau timernya belum selesai atau habis maka sensor
tidak akan merespon gerakan-gerakan yang terjadi. Sensor akan kembali normal
dan akan mendeteksi gerakan kembali setelan selesai waktu delay atau timernya. Dalam posisi ini, LED akan berkedip terus-menerus sampai ada gerakan.
TIME DELAY
DAN SENSITIFITAS
Pada sensor
PIR terdapat 2 buah trimpot yang bisa diatur dengan cara diputar Gambarnya bisa
dilihat pada gambar dibawah ini.
- Trimpot A
Trimpot A
berfungsi untuk mengatur Time Delay (waktu tunda). Jadi pada saat sensor sudah
aktif, maka akan output sensor akan mengeluarkan logika HIGH (1) Logika HIGH
(1) pada output ini akan bertahan selama waktu delay.
Jika Trimpot A diputar ke arah kiri (berlawanan arah jarum jam) atau arah minimum maka waktu delaynya akan semakin kecil atau singkat. Jika Trimpot A diputar ke arah kanan (searah arah jarum jam) atau arah maksimum maka waktu delaynya akan semakin lama
- Trimpot B
Trimpot B
berfungsi untuk mengatur Sensitifitas Jika Trimpot B diputar ke aran kırı
(berlawanan arah jarum jam) atau arah minimum maka sensitifitasnya akan semakin
rendah dan jika diputar ke arah kanan (searah arah jarum jam) atau arah
maksimum maka sensitifitasnya akan semakin tinggi sehingga gerakan hewan yang
kecilpun dapat di deteksi dengan baik
- Sensor pH
Spesifikasi:
- Catu Daya 5 V- Ukuran Modul: 43 mm x 32 mm
- Jangkauan Pengukuran: 0 - 14 pH
- Temperatur Kerja: 0°C - 60°C
- Akurasi: ± 0.1 pH (25°C)
- Respon Waktu: = 1 menit
- Jenis Konektor: BNC
- Antarmuka: PH 2.0
Sensor pH In-Situ menggunakan potensial listrik untuk mengukur pH dari suatu larutan. Sensor ini bekerja dengan membandingkan potensial listrik dari suatu sistem yang peka terhadap pH dengan potensial dari suatu sistem referensi yang stabil.
Sistem pendeteksian menggunakan bola kaca yang peka terhadap pH dan mengubah tegangan sebanding dengan konsentrasi ion hidrogen. Elektroda pendeteksi mengukur potensial dari bola kaca tersebut. Sensor diisi dengan larutan kalium klorida (KCl) yang menghantarkan listrik antara kaca peka pH dan elektroda pendeteksi.
Sistem referensi terpisah dari sistem pendeteksian. Alih-alih menggunakan bola kaca peka pH, sistem referensi menggunakan sambungan referensi yang dapat diganti dan memberikan kontak listrik dengan sampel sambil melindungi sistem internal. Berbeda dengan bola kaca peka pH, sambungan referensi tidak mengubah potensial dengan perubahan pH. Elektroda referensi mengukur potensial larutan. Sistem referensi diisi dengan larutan perak/klorida perak (Ag/AgCl) yang menghantarkan listrik antara sambungan referensi dan elektroda referensi.
Alat membaca sinyal dari elektroda pH, elektroda referensi, dan suhu, kemudian menghitung pH menggunakan persamaan Nernst:
Em = Eo + (2.3RT/nF) log [H+]
dimana:
Em adalah potensial dari elektroda pH,
Eo berkaitan dengan potensial elektroda referensi,
R adalah konstanta Hukum Gas,
F adalah konstanta Faraday,
T adalah suhu dalam Kelvin,
n adalah muatan ion (+1 untuk Hidrogen), dan
[H+] adalah konsentrasi ion hidrogen dalam mol/L.
Sensor pH dapat mendeteksi pH karena bahan penyusunnya, yaitu elektroda kaca. Elektroda kaca terbuat dari kaca yang sangat tipis dan sensitif terhadap ion hidrogen. Ion hidrogen adalah ion yang bertanggung jawab atas tingkat keasaman suatu larutan.
Prinsip kerja sensor pH adalah sebagai berikut:
Sensor pH memiliki dua elektroda, yaitu elektroda kaca dan elektroda referensi. Elektroda kaca terbuat dari kaca yang sangat tipis dan sensitif terhadap ion hidrogen. Elektroda referensi terbuat dari logam yang memiliki potensial elektroda yang diketahui. Ketika sensor pH dimasukkan ke dalam larutan, ion hidrogen dari larutan akan terakumulasi di sekitar elektroda kaca. Akumulasi ion hidrogen ini akan menyebabkan potensial elektroda kaca berubah.
Potensial elektroda kaca kemudian dibandingkan dengan potensial elektroda referensi. Perbedaan potensial antara kedua elektroda ini kemudian dikonversi menjadi nilai pH. Secara matematis, hubungan antara pH dan potensial elektroda kaca dapat ditulis sebagai berikut:
pH = mV / mV/pH - Eref
Dimana:
- mV adalah perbedaan potensial antara elektroda kaca dan elektroda referensi
- mV/pH adalah sensitivitas elektroda kaca
- Eref adalah potensial elektroda referensi
Dengan cara ini, sensor pH dapat digunakan untuk mengukur pH dengan tingkat akurasi yang cukup tinggi. Sensor pH sering digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti pengendalian pH, industri makanan dan minuman, dan pertanian.
Jadi, jawaban singkatnya adalah sensor pH dapat mendeteksi pH karena elektroda kaca yang terdapat dalam sensor tersebut sensitif terhadap ion hidrogen. Ion hidrogen adalah ion yang bertanggung jawab atas tingkat keasaman suatu larutan.
10. Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.
Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.
Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V
4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V
5. Switching maksimum
- 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.
- IC OP AMP
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.
b. Inverting dan non inverting amplifier
Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:
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)
 |
Grafik input dan output op amp |
- Battery
Spesifikasi battery : 12 V
Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel. Kutub yang bertanda positif menandakan bahwa memiliki energi potensial yang lebih tinggi daripada kutub bertanda negatif. Kutub bertanda negatif adalah sumber elektron yang ketika disambungkan dengan rangkaian eksternal akan mengalir dan memberikan energi ke peralatan eksternal. Ketika baterai dihubungkan dengan rangkaian eksternal, elektrolit dapat berpindah sebagai ion didalamnya, sehingga terjadi reaksi kimia pada kedua kutubnya. Perpindahan ion dalam baterai akan mengalirkan arus listrik keluar dari baterai sehingga menghasilkan kerja. Meski sebutan baterai secara teknis adalah alat dengan beberapa sel, sel tunggal juga umumnya disebut baterai.
A. prosedur percobaan
1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan
2. Disarankan agar membaca datasheet setiap komponen
3. Cari komponen yang diperlukan di library proteus
4. Rangkailah Rangkaian sesuai dengan gambar dibawah
5. jika ingin mensimulasikan jangan lupa masukkan libarary sensor
6. Coba dijalankan rangkaian apabila ouput hidup/berputar (motor dc) maka rangkaian bisa digunakan
B. Rangkaian Simulasi
Pada Aplikasi Kontrol Hidroponik Kangkung Dirumah Tanaman ini kami menggunakan 6 buah sensor, yaitu : Water level, LM35, UV, PIR, Ph dan Touch Sensor.
1. WATER SENSOR
Water sensor berfungsi untuk mengukur ketingaan air dalam paralon media tanam dimana sensor ini diletakkan di lobang paralon tempat tanaman daun bawang. Ketika ketinggian air dalam paralon melebihi 5cm maka sensor akan mendeteksi resistansi besar. dimana pada rangkaian sensor akan aktif ketika nilai dari resiatansinya yaitu besar dari 51%, dimana sensor akan mengeluarkan output tegangan yang tidak stabil sehingga harus diumpankan terlebih dahulu ke rangkaian penyearah yang mana kita akan mendapatkan tegangan output dari penyearah sebesar +2,13 V. Tegangan output dari penyearah ini kemudian diumpankan ke ragkaian op-amp detector non-inverting dengan tegangan pembanding sebesar +2,07 V, sehingga output dari rangkaian detector bernilai positive saturasi (+15V) yang kemudian dimasukkan ke kaki B pada IC Decoder 74247. Output dari rangkaian detector juga diumpankan pada transistor Q3 yang aktif, maka tegangan sebesar +5V pada relay 1 mengalir ke kumparan. Karena ada arus yang melewati kumparan relay 1, maka relay aktif dan switch berpindah dari kiri ke kanan sehingga buzzer hidup menandakan air dalam pipa paralon lebih dari 5 cm.
Ketika ketinggian air dalam paralon kurag dari 5cm maka sensor akan mendeteksi resistansi kecil. dimana pada rangkaian sensor tidak aktif ketika nilai dari resiatansinya yaitu kecil dari 50%, dimana sensor akan mengeluarkan output tegangan yang tidak stabil sehingga harus diumpankan terlebih dahulu ke rangkaian penyearah yang mana kita akan mendapatkan tegangan output dari penyearah sebesar +2,07 V. Tegangan output dari penyearah ini kemudian diumpankan ke ragkaian op-amp detector non-inverting dengan tegangan pembanding sebesar +2,07 V, sehingga output dari rangkaian detector bernilai positive saturasi (+15V) yang kemudian dimasukkan ke kaki B pada IC Decoder 74247. Output dari rangkaian detector juga diumpankan pada transistor Q3 yang tidak aktif, maka tegangan sebesar +5V pada relay 1 tidak mengalir ke kumparan. Karena tidak ada arus yang melewati kumparan relay 1, maka relay tidak aktif dan switch tidak berpindah dari kiri ke kanan sehingga motor hidup menandakan air dalam pipa paralon kecil dari 5 cm.
2. LM35 (SENSOR SUHU)
Sistem pengendalian suhu untuk hidroponik farm menggunakan sensor suhu LM35 yang membaca kondisi suhu lingkungan. Jika suhu berada di bawah 27°C, sistem beroperasi dalam kondisi normal. Namun, ketika suhu mencapai 28°C, output dari rangkaian non-inverting amplifier meningkat menjadi 3.11V. Tegangan ini menjadi input untuk inverting detector yang membandingkannya dengan Vref (3.10V). Jika tegangan input lebih besar dari Vref, output menjadi -Vsat; sebaliknya, menjadi +Vsat. Gerbang NOT mengubah tegangan output menjadi sebaliknya dan menyediakan input untuk BCD dan seven-segment display. Jika suhu melebihi 28°C, seven-segment display menunjukkan angka 1. Transistor yang terhubung dengan relay aktif ketika suhu tinggi (Vbe > 0.60V). Relay mengubah posisinya, mengaktifkan motor dan LED. Motor menarik jaring untuk menutup permukaan kolam, mengurangi paparan matahari dan membantu menurunkan suhu hidroponik. Dengan demikian, sistem ini secara otomatis mengatur kondisi suhu dalam rentang 22-33°C, mengaktifkan pemanas jika suhu di bawah 27°C, dan kipas serta penutup kolam jika suhu melebihi 28°C.
Pada sistem pengaturan Atap otomatis, kita menggunakan sensor UV dimana sensor UV dapat mendeteksi banyaknya Matahari yang masuk sensor tersebut melalui radiasi inframerah yang diterimanya.
Saat ada kondisi matahari kita dapat tegangan sebesar 0,75 V dimana tegangan cukup untuk mengaktifkan transistor sehingga tegangan 15V masuk kekaki Resistor R4 masuk ke relay 7 yang diparalelkan dengan relay 9 masuk kekaki kolektor transistor Q1 lalu outputnya kekaki emitor lalu keground, karena ada arus yang mengalir dari relay, relay menjadi aktif switch berpindah dari kanan kekiri, relay 8 juga aktif karena diparalelkan dengan relay 7 dan relay 8 dan relay 10 juga aktif sehingga switch berpindah dari kiri kekanan relay 8 terjadi pemutusan loop sehingga tegangan 15 V mengalir kerelay 7 masuk keswitch masuk kemotor dengan tegangan 14,9 v dimana motor berputar kekiri menyebabkan atap terbuka sehinggga daun bawang bisa berfotosintesis.
Download video klik disini
Download Datasheet Resistor klik disini
Download Datasheet Relay klik disini
Download Datasheet Transistor klik disini
Download Datasheet LED klik disini
Download Datasheet Motor klik disini
Download Datasheet OP-AMP klik disini
Download Datasheet Baterai klik disini
Komentar
Posting Komentar