1. Pendahuluan[kembali]
Pertanian merupakan sektor penting dalam pemenuhan kebutuhan pangan masyarakat. Namun, berbagai tantangan masih sering dihadapi oleh para petani, seperti serangan hama yang merusak tanaman serta pengelolaan penyiraman yang belum optimal. Hama dapat menyerang secara tiba-tiba dan dalam waktu singkat menyebabkan kerusakan serius pada tanaman, sedangkan penyiraman yang tidak teratur dapat menghambat pertumbuhan tanaman, bahkan menyebabkan tanaman mati akibat kekurangan atau kelebihan air.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut, diperlukan suatu sistem yang mampu membantu dalam mendeteksi keberadaan hama sekaligus mengatur proses penyiraman tanaman secara lebih terkontrol. Dengan adanya sistem semacam ini, diharapkan pengelolaan lahan pertanian menjadi lebih efisien dan hasil panen dapat meningkat. Pemanfaatan teknologi dalam sistem ini memberikan peluang bagi petani untuk memantau kondisi tanaman secara lebih praktis dan mengambil tindakan pencegahan atau perawatan yang lebih cepat dan tepat.
2. Tujuan[kembali]
- Mengetahui konsep dasar sistem pendeteksi hama dan penyiraman tanaman.
- Mengetahui prinsip kerja dari sistem pendeteksi hama dan penyiraman tanaman.
- Mampu merancang dan menganalisis rangkaian sistem pendeteksi hama dan penyiraman tanaman.
- Mengetahui konsep dasar sistem pendeteksi hama dan penyiraman tanaman.
- Mengetahui prinsip kerja dari sistem pendeteksi hama dan penyiraman tanaman.
- Mampu merancang dan menganalisis rangkaian sistem pendeteksi hama dan penyiraman tanaman.
3. Alat dan Bahan[kembali]
Spesifikasi :
Spesifikasi :
Spesifikasi :
2. Dioda
- CD4011 (Gerbang NAND 2 Input)
- CD4011 (Gerbang NAND 2 Input)
Spesifikasi
- CD4081 (Gerbang AND 2 Input)
- CD4081 (Gerbang AND 2 Input)
Spesifikasi
- CD4077(Gerbang XNOR 2 Input)
- CD4077(Gerbang XNOR 2 Input)
Spesifikasi
Buzzer .png)
Ground
.png)
Berfungsi untuk memberikan keterangan logika 1 atau 0
IC 4013
Seven Segment
Seven segment display adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk menampilkan angka dan beberapa karakter lain seperti huruf (A-F). Terdiri dari 7 segmen LED yang disusun membentuk angka 8, dan dapat menampilkan berbagai angka desimal dan beberapa karakter lainnya. Terdapat dua jenis konfigurasi utama yaitu common anode dan common cathode.
IC 74LS139 (Demux)
Sensor HIH-5030
4. Dasar Teori[kembali]
.jpg)
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.
Karakteristik Input
Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.
Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.
Pemberian bias Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias, yaitu: 1. Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar 58. Karakteristik Output.
2.Self Bias adalah arus input didapatkan dari pemberian tegangan input VBB seperti gambar 60.
Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.
4. 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. Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
- Electromagnet (Coil)
- Armature
- Switch Contact Point (Saklar)
- Spring
Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
- Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
- Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :
- Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
- Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
- Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.
Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini :
5. Logic state
- D Flip Flop ( IC4013)
D Flip-flop merupakan salah satu jenis flip-flop yang dibangun dengan menggunakan flip-flop R-S. Perbedaan dengan R-S flip-flop terletak pada inputan R, dan D Flip-flop inputan R terlebih dahulu diberi gerbang NOT.
- Gerbang NAND (CD4011)
Gerbang NAND sebenarnya adalah sebuah gerbang hasil dari gabungan dua buah gerbang yaitu gerbang AND dan NOTGerbang NAND adalah gerbang AND yang keluarannya disambungkan ke inverter. Dan nilai dari tabel kebenarannya merupakan kebalikan dari tabel kebenaran dari gerbang AND.
- Gerbang AND (CD4081)
Gerbang logika "AND" dapat diartikan sebagai operasi perkalian antara dua variabel atau ekspresi Boolean.
- Gerbang XNOR (CD4077)
X-OR merupakan gerbang OR yang bersifat exlusif, di mana keluarannya akan nol jika masukannya bernilai sama, dan jika salah satu masukannya berbeda maka keluarannya akan bernilai 1
- Gerbang NOT (DM7404)
Gerbang NOT merupakan gerbang di mana keluarannya akan selalu berlawanan dengan masukannya. Bila pada masukan diberikan tegangan ,maka transistor akan jenuh dan keluaran akan bertegangan nol. Sedangkan bila pada masukannya diberi tegangan tertentu, maka transistor akan cut off, sehingga keluaran akan bertegangan tidak nol.
- Sensor HIH-5030
Vibration Sensor
Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Current). Sensor suara berkerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik & turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya. Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaannya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu electric condenser microphone atau mic kondenser.
Prinsip kerja :
Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Sinyal yang masuk akan di olah sehingga akan menghasilkan satu kondisi yaitu kondisi 1 atau 0. Sensor suara banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, Contoh Pengaplikasian sensor ini adalah yang bekerja pada system robot. Suara yang diterima oleh microfon akan di transfer ke pre amp mic, fungsi pre amp mic ini adalah untuk memperkuat sinyal suara yang masuk kedalam komponen.
Setelah sinyal suara diterima oleh preamp mic, kemudian di kirim lagi ke rangkaian pengkonfersi yang mana rangkaian ini berfungsi untuk merubah sinyal suara yang berbentuk sinyal digital menjadi sinya analog agar bisa dibaca oleh mikrokontroler. Jika sinyal tersebut diterima oleh mikro kontroler maka akan diolah sesuai dengan program yang dibuat, apakah robot akan berjalan atau berhenti.
Suara yang masuk direkam oleh komponen kemudian akan disimpan oleh memory. Sebagai contoh jika kita bertepuk tangan 1 kali maka akan dikenali sebagai kondisi 1 atau on sehingga robot dapat berjalan. Jika bertepuk tangan 2 kali maka robot akan mati atau mendapat sinyal kondisi 0. Penggunaan sinyal tergantung dari user bagaimana dia menggunakannya.
Kesensitifan sensor suara dapat diatur, semakin banyak condensator yang digunakan pada pre amp maka akan semakin baik daya sensitive dari sensor suara tersebut. Begitu juga pada saat penggunaan suara harus dalam kondisi tertentu, karena jika terdapat suara lain yang masuk maka akan tidak dikenali oleh sensor, begitu pula frekuensi yang digunakan harus sesuai pada saat kita menginput suara awal dan input suara pada saat menjalankan program.
Grafik respon sensor:
5. Percobaan[kembali]
a) Prosedur[kembali]
1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan
b) Rangkaian simulasi [kembali]
Ketika Vibration Sensor mendeteksi adanya getaran pada ranting tanaman jagung maka sensor akan berlogika 1 dan mengeluarkan tegangan sebesar 5 V. Kemudian sensor akan mengalirkan arus Vcc yang masuk ke sensor sebesar +5v dan mengalir menuju kaki pada rangkaian demultiplexer 1-to-4 (IC 74LS139), Dalam hal ini, output yang aktif digunakan untuk mengaktifkan gerbang logika AND (U19B). Jika gerbang AND menerima logika HIGH, maka outputnya juga menjadi HIGH. kemudian arus akan mengalir ke resistor sebesar 10k dan masuk ke kaki basis dengan tegangan +0,78v. Transistor aktif dan arus mengalir dari sumber vcc sebesar 12v ke dioda dan diteruskan ke relay. karna relay telah aktif, maka switch akan berpindah dan arus mengalir ke batrai kemudian arus mengalir motor yang menandakan bahwa adanya serangga dan juga ditandai dengan buzzer yang berbunyi.
Pada sensor kelembaban, jika tanah kering (kelembaban rendah, <80%), maka resistansi meningkat, sehingga output sensor (Vout) menjadi tinggi (1). Kemudian sensor akan mengalirkan arus Vcc yang masuk ke sensor sebesar +5v dan mengalir menuju kaki inverting op amp. Kondisi Output Op-Amp (U2): Jika Vin > Vref (tanah kering) → Output Op-Amp = HIGH (1). Dalam hal ini, output yang aktif digunakan untuk mengaktifkan gerbang logika AND (U19B). Jika gerbang AND menerima logika HIGH, maka outputnya juga menjadi HIGH. Jika Output AND = 1: kemudian arus akan mengalir ke resistor sebesar 1k dan masuk ke kaki basis dengan tegangan +0,78v. Transistor aktif dan arus mengalir dari sumber vcc sebesar 12v ke dioda dan diteruskan ke relay. karna relay telah aktif, maka switch akan berpindah dan arus mengalir ke batrai kemudian arus mengalir ke dua cabang yaitu ke motor yang akan mengaktifkan semprotan gas dan lampu led sebagai indikator berjalannya motor. Setiap kali motor menyiram, gerbang AND menghasilkan pulsa logika HIGH yang juga dikirim ke input clock dari counter, sehingga angka akan bertambah di display 7-segment (dari 0 ke 1, lalu 2, 3, dst)
Ketika sound sensor mendeteksi adanya suara kepakan sayap atau suara burung, maka sound sensor akan berlogika 1 dan mengeluarkan output sebesar 5 V. Output sensor diteruskan kesalah satu kaki pada dua gerbang NAND dan AND. Kaki lainnya dihubungkan kepada power supply. Sehingga output pada gerbang NAND 0 dan output pada gerbang AND 1. Output gerbang NAND diteruskan kepada kaki S pada D Flip-flop dan output gerbang AND diteruskan kepada kaki R. Dikarenakan kaki R aktif, hal ini membuat kaki D tidak mempengaruhi output ada flip-flop dan hanya rangkaian RS yang mempengaruhi output. Dikarenakan R aktif, maka flip flop akan mereset output sehingga Q=0 dan Q'=1. Output Q' diteruskan ketransistor sehingga kemudian arus akan mengalir ke resistor sebesar 1k dan masuk ke kaki basis dengan tegangan +0,78v. Transistor aktif dan arus mengalir dari sumber vcc sebesar 12v ke dioda dan diteruskan ke relay. karna relay telah aktif, maka switch akan berpindah dan arus mengalir ke batrai kemudian arus mengalir ke dua cabang yaitu ke motor yang akan motor akan menggerakkan orang sawah. dan lampu led sebagai indikator berjalannya motor. Sedangkan kaki Q diteruskan kesalah satu kaki gerbang XNOR dan kaki lainnya dihubungkan dengan output gerbang AND yang diNOTkan. Maka output gerbang XNOR 1, output pada gerbang XNOR akan diteruskan kekaki 1 pada IC 74147.
c) Video Simulasi [kembali]
6. Download File[kembali]
File HTML [klik disini]
Rangkaian [klik disini]
Video [klik disini]
Datasheet Voltmeter DC [klik disini]
Datasheet LED [klik disini]
Datasheet Dioda [klik disini]
Datasheet NPN [klik disini]
Datasheet Relay [klik disini]
Datasheet Buzzer [klik disini]
Datasheet DC Motor [klik disini]
Datasheet Potensiometer [klik disini]
Datasheet Flame sensor [klik disini]
Datasheet Sound Sensor [klik disini]
Datasheet Touch sensor[klik disini]
Datasheet Battery [klik disini]
Library Gas Sensor [klik disini]
Library Flame Sensor [klik disini]
Library Sound Sensor [klik disini]
Library Touch Sensor [klik disini]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar