Kontrol Pengeringan Jagung ( Sensor LDR dan Rain Sensor )
1. Mengetahui dan memahami sensor LDR dan Rain Sensor
2. Mengetahui prinsip kerja sensor LDR dan Rain Sensor
3. Mengaplikasikan sensor LDR dan Rain Sensor sebagai atap ruang jemuran otomatis
1) Alat
1. DC Voltmeter
Alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik.
2. Motor DC
Motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Digunakan sebagai output dari rangkaian.
Konfigurasi pin:
Pin 1 : Terminal 1
Pin 2 : Terminal 2
Spesifikasi:
2) Bahan
1. Resistor
Grafik Respon:
2.Sensor LDR
Adapun spesifikasi atau karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :
- Tegangan maksimum (DC): 150V
- Konsumsi arus maksimum: 100mW
- Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
- Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
- Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms
- Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius
3. IC Op-Amp
Konfigurasi Pin:
Spesifikasi :
Grafik Respon :
4. Baterai
Spesifikasi:
Tegangan input: 4.5-5.5V Tegangan stop cas penuh: 4.2V Arus cas maximum: 1000mA / 1A (adjustable) Output: Bat+ and Bat- (tidak boleh terbalik)
5. Transistor NPN
Konfigurasi Pin:
Spesifikasi:
- Type - NPN
- Collector-Emitter Voltage: 35 V
- Collector-Base Voltage: 35 V
- Emitter-Base Voltage: 5 V
- Collector Current: 2.5 A
- Collector Dissipation - 10 W
- DC Current Gain (hfe) - 100 to 200
- Transition Frequency - 160 MHz
- Operating and Storage Junction Temperature Range -55 to +150 °C
- Package - TO-126
Grafik Respon:
6. Relay
Spesifikasi:
Konfigurasi pin :
Grafik Respon:
Konfigurasi Pin
1. VCC: 5V DC
2. GND: ground
3. DO: high/low output
4. AO: analog output
Spesifikasi :
1. Mengadopsi bahan dua sisi RF-04 berkualitas tinggi
2. Area: pelat nikel 5cm x 4cm di samping
3. Anti-oksidasi, anti-konduktivitas, dengan waktu penggunaan yang lama
4. Potensiometer menyesuaikan sensitivitas
5. Tegangan bekerja 5V
6. Format keluaran: Output switching digital (0&1) dan output tegangan analog AO
7. Ukuran PCB papan kecil: 3,2 cm x 1,4 cm
8. Menggunakan komparator LM393 tegangan lebar
8. Lampu
Lampu adalah suatu perangkat yang dapat menghasilkan cahaya saat dialiri arus listrik.
Spesifikasi
Grafik Respon:
1) Resistor
Resistor merupakan salah satu komponen yang digunakan dalam sebuah sirkuit atau rangkaian elektronik. Resistor berfungsi sebagai resistansi/ hambatan yang mampu mengatur atau mengendalikan tegangan dan arus listrik rangkaian. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm :
Penjelasan pita sensor
2) IC Op-Amp
Simbol
Karakteristik IC OpAmp
- Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
- Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
- Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
- Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
- Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
- Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Karakteristik IC OpAmp
- Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
- Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
- Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
- Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
- Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
- Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Inverting Amplifier
Rumus:
NonInverting
Rumus:
Komparator
Rumus:
Adder
Rumus:
Bentuk Gelombang
LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenainya. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Nilai resistansi dari LDR bergantung pada intensitas cahaya. Semakin tinggi intensitas cahaya (siang hari) yang mengenainya, maka semakin kecil nilai resistansinya. Sebaliknya semakin rendah intensitas cahaya (malam hari) yang mengenainya, maka semakin besar nilai resistansinya.
Secara umum, sensor LDR memiliki nilai hambatan 200 Kilo Ohm saat intensitas cahaya rendah (malam hari) dan akan menurun menjadi 500 Ohm saat intensitas cahaya tinggi (siang hari).Umumnya sensor LDR digunakan pada rangkaian lampu otomatis pada rumah, taman, dan jalan raya.
Karakteristik sensor LDR
- Laju Recovery
Laju recovery merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai den-gan level cahaya 400 lux.
- Respon Spektral
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik.
LDR adalah fotokonduktivitas, yang tidak lain adalah fenomena optik. Ketika cahaya diserap oleh material maka konduktivitas material berkurang. Ketika cahaya jatuh ke LDR, maka elektron di pita valensi material tertarik ke pita konduksi. Tetapi, foton dalam cahaya datang harus memiliki energi yang lebih tinggi daripada celah pita material untuk membuat elektron melompat dari satu pita ke pita lain (kelambu ke konduksi)
Karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut:
- Tegangan maksimum (DC): 150V
- Konsumsi arus maksimum: 100mW
- Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 100KΩ
- Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
- Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms
- Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius
4. Transistor NPN
NPN artinya tipe transistor yang bekerja atau mengalirkan arus negatif dengan positif sebagai biasnya. Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari kaki emitor ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor diberikan arus positif pada basisnya.
· Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
· Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
· Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
5. Relay
Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
· Electromagnet (Coil)
· Armature
· Switch Contact Point (Saklar)
· Spring
6. Sensor Hujan
adalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan dalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari – hari. Dipasaran sensor ini dijual dalam bentuk module sehingga hanya perlu menyediakan kabel jumper untuk dihubungkan ke mikrokontroler atau Arduino. Prinsip kerja dari module sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.
Pada sensor hujan ini terdapat ic komparator yang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (on atau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan pula. Sehingga dapat dikoneksikan ke pin khusus Arduino yaitu Analog Digital Converter. Dengan singkat kata, sensor ini dapat digunakan untuk memantau kondisi ada tidaknya hujan di lingkungan luar yang dimana output dari sensor ini dapat berupa sinyal analog maupun sinyal digital.
Spesifikasi sensor hujan :
1. Sensor ini bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5cm x 4cm berlapis nikel dan dengan kualitas tinggi pada kedua sisinya
2. Pada lapisan module mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi
3. Tegangan kerja masukan sensor 3.3V – 5V
4. Menggunakan IC comparator LM393 yang stabil
5. Output dari modul comparator dengan kualitas sinyal bagus lebih dari 15mA
6. Dilengkapi lubang baut untuk instalasi dengan modul lainnya
7. Terdapat potensiometer yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas sensor
8. Terdapat 2 Output yaitu digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)
9. Dimensi PCB yaitu 3.2 cm x 1.4 cm.
7. Lamp
Lampu Listrik adalah suatu perangkat yang dapat menghasilkan cahaya saat dialiri arus listrik. Arus listrik yang dimaksud ini dapat berasal tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik terpusat (Centrally Generated Electric Power) seperti PLN dan Genset ataupun tenaga listrik yang dihasilkan oleh Baterai dan Aki.
2. Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan sesuai dengan alat dan bahan diatas
3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
5. Jalankan simulasi rangkaian
Pada saat musim hujan, para petani jagung merasa cemas ketika mereka sedang menjemur hasil panen mereka. Rasa cemas tersebut akan bertambah pada saat menjemur jagung namun sedang berada di sawah atau di luar , dan dirumah sedang tidak ada orang. Dari kejadian itu para petani harus mengecek setiap waktu agar pada saat mendung gelap atau turun hujan jagung bisa langsung di tutup terpal, karena kawatir jagung basah terkena air hujan. Cara kerja alat ini adalah mendeteksi cuaca disekitar melalui sensor hujan dan sensor LDR, ketika sensor tidak menerima cahaya maka alat akan menterjemahkan akan terjadi hujan, sehingga alat akan menutup atap agar jagung terlindung dari air hujan. Ketika sensor mendeteksi sinar matahari alat akan menterjemahkan bahwa cuaca disekitar panas, sehingga alat akan membuka atap agar terkena sinar matahari. Sedangkan sensor hujan mendeteksi tetesan dari air hujan.
Tegangan yang berasal dari baterai yang berfungsi sebagai sumber tegangan akan dialirkan menuju LDR, R2, D1 dan RL1. Tegangan dari sumber menuju D1 tidak dilewatkan karena D1 terpasang secara reverse bias. R1 dan LDR berfungsi sebagai pembagi tegangan.
Saat intensitas cahaya rendah, resistansi LDR menjadi sangat besar dan resistansi LDR lebih besar dibanding resistansi R1 maka tegangan pada R1 menjadi lebih kecil.tegangan R1 sama dengan tegangan antara kaki basis dan emitor transistor Q1. Karena VBE lebih kecil dari 0,7 volt maka Q1 tidak aktif. Karena Q1 tidak aktif maka VCE pada Q1 menjadi besar, VCE pada Q1 sama dengan VBE pada Q3 sehingga Q3 aktif dan tegangan dari R2 akan diteruskan menuju Q3. Tegangan dari sumber yang dialirkan menuju relay lalu dialirkan menuju ground sehingga relay menjadi aktif dan lampu akan menyala karena terhubung dengan alternator.
Saat intensitas cahaya tinggi, resistansi LDR menjadi kecil dan resistansi LDR lebih kecil dibanding R1 dan tegangan pada R1 menjadi lebih besar. Arus mengalir dari LDR ke dalam op amp komparator dan terjadi penguatan sebesar 10k karena arus masuk pada kaki negative op amp maka akan terbaca tegangan negative lalu diberi lagi op amp komparator yang sama dengan sebelumnya agar tegangan menjadi positive lalu mengalir ke kapasitor.Tegangan pada R1 sama dengan VBE pada transistor Q1. karena VBE lebih besar dari 0,7 volt maka Q1 aktif. Karena Q1 aktif maka VCE pada Q1 menjadi kecil, VCE pada Q1 sama dengan VBE pada Q3 dan lebih kecil dari 0,7 volt sehingga Q3 tidak aktif dan tegangan dari sumber akan diteruskan menuju Q1. Tegangan dari sumber tegangan yang dialirkan menuju relay tidak dapat menuju ground karena Q3 tidak aktif sehingga relay tidak aktif dan lampu tidak menyala karena tidak terhubung dengan alternator.
Rain Sensor atau sensor hujan bekerja ketika pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.
Apabila sensor hujan mendeteksi atau terkena air maka sensor akan berlogika 1 dan merubahnya menjadi sinyal listrik yang akan dikirim melalui output sensor hujan. Input sensor hujan terhubung ke resistor R8 dengan nilai 10k dan akan masuk ke transistor npn yang mana kaki vee transistor akan mengaliri arus ke gorund disini juga arus mengalir dari batrai 12V dan masuk ke relay yang menyebabkan motor dc berputar. Jika sensor tidak mendeteksi adanya air hujan maka sensor berlogika 0 dan arus tidak mengalir.
D. Download[kembali]
Materi klik disini
HTML klik disini
Video Rangkaian klik disini
Rangkaian klikdisini
Rain Sensor Library klikdisini
Datasheet Sensor LDR klikdisini
Datasheet Rain Sensor klik disini
Datasheet Op Amp klik disini
Datasheet Dioda klikdisini
Datasheet Relay klik disini
Datasheet Resistor klik disini
Datasheet Transitor BC546 klikdisini
Datasheet Motor DC klik disini
Datasheet Battery klik disini
Datasheet Lamp klikdisini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar