Kontrol Pada Kandang Ayam

[Menuju ke Bagian Akhir]

DAFTAR ISI

1. Jurnal

2. Tujuan

1. Pendahuluan [Kembali]

Kandang ayam modern memerlukan sistem kontrol lingkungan yang responsif untuk menjaga kesehatan dan produktivitas ternak, mengingat berbagai parameter seperti suhu, kelembapan, kualitas udara, serta keamanan dari gangguan eksternal sangat memengaruhi kesejahteraan ayam. Untuk itu, dibutuhkan sistem otomatis yang mampu memantau dan mengendalikan kondisi kandang secara real-time, dengan memanfaatkan berbagai sensor terintegrasi.

Pendekatan yang dapat digunakan adalah dengan melibatkan op-amp (operational amplifier) sebagai komparator dalam setiap jalur sensor. Sensor suhu LM35 mendeteksi perubahan suhu lingkungan untuk mengaktifkan kipas atau pemanas. sensor rain digunakan untuk menutup jendela kandang secara otomatis saat hujan turun. sensor gas berfungsi mendeteksi amonia atau metana berlebih yang dapat membahayakan ayam sehingga menghidupkan exhaust fan. sensor IR obstacle untuk mendeteksi ayam yang mendekat ke tempat minum dan membuka tempat minum. sensor load cell memantau bobot ayam atau pakan secara real-time.

Ketika salah satu sensor mengirimkan sinyal yang melewati ambang batas tertentu, op-amp yang berfungsi sebagai pembanding akan mengubah kondisi outputnya, yang kemudian dapat memicu aktuator seperti motor penggerak jendela, kipas, alarm, atau sistem pembuka-gerbang. Penggunaan op-amp memberikan keunggulan dalam kecepatan respons, akurasi deteksi, serta kemudahan implementasi dengan biaya rendah. Rangkaian ini pun dapat diintegrasikan dengan mikrokontroler atau sistem logika tambahan untuk mengelola prioritas aksi, mencatat data sensor, serta memberikan peringatan suara atau lampu kepada peternak. Dengan demikian, integrasi op-amp dan beragam sensor dalam sistem kontrol kandang ayam tidak hanya meningkatkan efisiensi operasional, tetapi juga menjadi solusi cerdas untuk menciptakan lingkungan kandang yang aman, nyaman, dan produktif secara berkelanjutan.

2. Tujuan [Kembali]

Memahami aplikasi kontrol kandang ayam otomatis untuk mengatur suhu, kelembapan, gas, hujan, gangguan hewan, dan berat ayam/pakan.
Memahami prinsip kerja rangkaian yang membandingkan sinyal sensor dengan referensi menggunakan op-amp sebagai komparator untuk menggerakkan aktuator.
Mencegah gangguan kesehatan dan kematian ayam akibat kondisi lingkungan tidak ideal serta serangan hewan liar.
Memahami penggunaan sensor suhu (LM35),sensor kelembapan (HIH 5030) gas, rain, IR obstacle, dan load cell.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1) Instrument

a. Voltmeter

Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besara tegangan atau beda potensial listrik antara dua titik pada suatu rangkaian listrik yang dialiri arus listrik. Pada alat ukur voltmeter ini biasanya ditemukan tulisan voltmeter (V), milivoltmeter (mV), mikrovoltmeter, dan kilovolt (kV). Sekarang ini, voltmeter ditemukan dalam dua jenis yaitu voltmeter analog (jarum penunjuk) dan voltmeter digital. Voltmeter memiliki batas ukur tertentu, yakni nilai tegangan maksimum yang dapat diukur oleh voltmeter tersebut.

Spesifikasi :

Angka rangkuman masukan biasanya di mulai dari ± 1,000000 V hingga s/d ± 1000, 000 V (Metode pemilihan rangkuman dilakukan dengan cara otomatis dan indikasi beban lebih).
Ketelitian mutlak tercatat mencapai ± 0,005 persen dari pembacaan yang sudah dilakukan.
Angka stabilitas untuk jangka pendek sebesar 0,002 persen dari pembacaan (periode 24 jam). Sedangkan untuk jangka panjang sebesar 0,008 persen pembacaan (periode 6 bulan).
Resolusi untuk 1 bagian dalam 106 yaitu 1 μV bisa dibaca pada rangkuman dari masukan 1 V.
Karakteristik masukannya yaitu tahanan masukan khas sebesar 10 MΩ dengan kapasitas masukan 40 pF.
Kalibrasi yang standar (internal) tidak tergantung pada rangkaian ukuran yang mana telah diperoleh dari sumber referensi yang sudah stabil.
Ada beberapa sinyal keluaran seperti perintah mencetak.

b. Generator daya

- Power Supply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi :

Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%

- Baterai

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat mengubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.

Spesifikasi dan Pinout Baterai

Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
Output voltage: dc 1~35v
Max. Input current: dc 14a
Charging current: 0.1~10a
Discharging current: 0.1~1.0a
Balance current: 1.5a/cell max
Max. Discharging power: 15w
Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
Ukuran: 126x115x49mm
Berat: 460gr

2) Probes

a. Voltage

Probe voltage adalah alat atau komponen dalam sistem pengukuran listrik/elektronika yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur tegangan pada titik tertentu dalam rangkaian.

Spesifikasi :

Tegangan Maksimum: 300V – 1000V (tergantung kategori keselamatan: CAT II/III).
Bandwidth: 10 MHz – >500 MHz (untuk osiloskop).
Attenuation Ratio: 1:1 atau 10:1 (peredam sinyal).
Input Resistance: Umumnya 10 MΩ.
Input Capacitance: Sekitar 10–20 pF.
Konektor: BNC (osiloskop), banana plug/needle (multimeter).

B. Bahan

1) Resistor

Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm.

Spesifikasi dari Resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan ke dalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu.

Spesifikasi

Resistor adalah komponen elektronika pasif yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dia berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Bila kita menginginkan arus yang besar maka kita pasang resistor yang nilai resistansinya kecil, mendekati nol atau sama dengan nol atau tidak dipasang sama sekali dengan demikian arus tidak lagi dibatasi. Resistor berfungsi sebagai Penghambat arus listrik, Sebagai tahanan arus listrik agar listrik yang melewati resistor di hambat melalui karbon yang berada di dalam tubuh resistor menjadi di perkecil apabila resistansinya besar, Sebagai tahanan arus listrik agar listrik yang melewati resistor di hambat melalui karbon yang berada di dalam tubuh resistor menjadi di perkecil apabila resistansinya besar.

2) Dioda

Dioda adalah dioda penyearah umum yang banyak digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika, terutama untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC).

Spesifikasi :

Tegangan Maksimum (Vrrm): 100 Volt
Arus Maksimum (If): 1 Ampere
Jenis: Dioda Penyearah (Rectifier Diode)
Material: Silikon
Aplikasi: Catu daya, konverter tegangan, dan rangkaian penyearah lainnya

3) Transistor BC547 dan MPS6534

Spesifikasi untuk BC547

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

Pin :

Collector (C) → Tempat arus masuk (NPN) atau keluar (PNP) dari beban.
Base (B) → Terminal kontrol, digunakan untuk mengatur hidup/matinya arus.
Emitter (E) → Tempat arus keluar (NPN) atau masuk (PNP), menuju ground atau suplai.

Konfigurasi Transistor:

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.

spesifikasi untuk MPS6534 adalah sebagai berikut:

Spesifikasi Umum

Tipe transistor: PNP Bipolar Junction Transistor (BJT)
Fungsi: General Purpose Amplifier dan Switching
Kemasan (Package): TO-92
Material: Silicon (Si)

Batas Maksimum (Absolute Maximum Ratings)

Tegangan Collector-Emitter (VCEO): 40 V
Tegangan Collector-Base (VCBO): 40 V
Tegangan Emitter-Base (VEBO): 4 V
Arus Kolektor Maksimum (IC): 600 mA (beberapa datasheet mencantumkan hingga 800 mA)
Daya Disipasi Maksimum (PD): 625 mW
Suhu Junction Maksimum (TJ): 150 °C
Rentang Suhu Operasi: −55 °C hingga +150 °C

Karakteristik Listrik

DC Current Gain (hFE)

Minimum: 60 pada IC = 10 mA
Tipikal: 90–270 pada IC = 100 mA

Frekuensi Transisi (fT): 250 MHz (tipikal)
Tegangan Saturasi Collector-Emitter (VCE(sat)): 0,3 V maksimum
Tegangan Saturasi Base-Emitter (VBE(sat)): 1,0 V maksimum
Arus Bocor Collector-Base (ICBO): 50 nA maksimum
Kapasitansi Output (Cob): 6 pF

Pin :

Collector (C) → Tempat arus keluar (PNP) dari beban.
Base (B) → Terminal kontrol, digunakan untuk mengatur hidup/matinya arus.
Emitter (E) → Tempat arus masuk (PNP), menuju ground atau suplai.

4) Op Amp - LM741 dan LM358

Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

Untuk LM741:

Konfigurasi PIN LM741

Spesifikasi:

Untuk LM358:

Konfigurasi pin LM358

spesifikasi

5) Komponen Input

a. Switch

Switch atau saklar adalah komponen elektronik atau elektromechanical yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Konsep dasarnya adalah membuka dan menutup jalur konduksi, seperti pintu yang mengizinkan atau menghalangi aliran elektron. Ketika switch dalam kondisi tertutup (ON), arus listrik dapat mengalir bebas melalui rangkaian; sebaliknya, ketika switch dalam kondisi terbuka (OFF), jalur arus terputus dan tidak ada aliran listrik.

Switch digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari perangkat sederhana seperti lampu rumah hingga sistem kompleks seperti komputer, otomasi industri, dan kontrol elektronik. Ada berbagai jenis switch, seperti toggle switch, push button, rotary switch, DIP switch, dan reed switch, masing-masing dengan karakteristik dan cara kerja yang berbeda.

b . Logicstate

Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

Pinout

c. MQ-2 Sensor

Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:

Catu daya pemanas : 5V AC/DC

Catu daya rangkaian : 5VDC

Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen

Keluaran : analog (perubahan tegangan)

Grafik respon sensor

d. 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.

Simbol LM35 di proteus :

Grafik respon

e. Rain Sensor

Modul Sensor Deteksi Tetes Hujan adalah perangkat elektronik kompak yang dirancang untuk mendeteksi dan mengukur keberadaan tetesan hujan atau air di permukaannya. Dengan kemampuan yang sensitif dan responsif, modul ini khusus dirancang untuk mengidentifikasi hujan atau tetesan air serta memberikan umpan balik untuk berbagai aplikasi. Baik digunakan dalam sistem pemantauan cuaca, solusi irigasi pintar, atau deteksi hujan pada aplikasi otomotif, modul sensor ini berfungsi sebagai alat yang handal dan efisien untuk mendeteksi dan merespons kehadiran hujan atau air secara real time. Dengan mengintegrasikan modul ini ke dalam proyek Anda, Anda dapat meningkatkan otomatisasi, memperbaiki langkah-langkah keselamatan, dan mengoptimalkan pengelolaan sumber daya berdasarkan deteksi dan pengukuran hujan yang akurat.

Adapun spesifikasinya adalah sebagai berikut:

-Mengadopsi bahan RF-04 berkualitas tinggi dengan sisi ganda.

-Area: 5cm x 4cm pelat nikel di sisi,

-Anti-oksidasi, anti-konduktivitas, dengan waktu penggunaan lama;

-Sinyal output komparator memiliki bentuk gelombang yang bersih, kemampuan menggerakkan, lebih dari 15mA;

-Potensiometer untuk menyesuaikan sensitivitas;

- Tegangan kerja 5V;

-Format output: Output digital switching (0 dan 1) dan output tegangan analog AO;

-Ukuran PCB papan kecil: 3,2cm x 1,4cm;

-Menggunakan komparator LM393 tegangan lebar

untuk konfigurasi pin:

1.VCC = 5V DC

2.GND = Ground

3.DO = high/low input

grafik respon:

f. Infrared Sensor

Infrared sensor adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi radiasi inframerah (IR) dari suatu objek, baik berupa panas tubuh maupun pantulan sinyal cahaya IR. Sensor ini dapat bekerja sebagai pemancar dan penerima sinyal IR, dan akan merespons saat mendeteksi perubahan sinyal akibat keberadaan objek di depannya. Infrared sensor banyak digunakan untuk deteksi gerakan, pendeteksi halangan, pembaca garis (line follower), serta dalam sistem otomatisasi seperti pintu otomatis atau kontrol palang kereta ap

Konfigurasi Pin Out :

Spesifikasi :

Tegangan Operasi: 3.3V – 5V
Output: Digital (HIGH/LOW)
Jarak Deteksi: 2 – 30 cm
Konsumsi Arus: ±20 mA
Komponen Utama: LED IR & phototransistor
Fitur Tambahan: Potensiometer untuk atur jarak deteksi

Grafik Sensor :

g. sensor Load Cell

Load cell adalah sebuah sensor yang digunakan untuk mengukur gaya atau beban yang bekerja pada suatu objek. Sensor ini umumnya digunakan dalam berbagai aplikasi industri, seperti alat pengukur berat, peralatan pengujian material, alat timbangan, dan sebagainya. Cara kerja load cell didasarkan pada perubahan resistansi material khusus yang dipengaruhi oleh tekanan atau gaya yang diterapkan.

Grafik respon sensor

h. Sensor Kelembapan HIH-5030

Sensor yang dapat mengukur dua parameter lingkungan sekaligus, yakni suhu dan kelembaban udara (humidity). Dalam sensor ini terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negative Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu, sebuah sensor kelembaban tipe resisitif dan sebuah mikrokontroller 8-bit yang mengolah kedua sensor tersebut dan mengirim hasilnya ke pin output dengan format single-wire bi-directional (kabel tunggal dua arah).

Spesifikasi :

Output analog
Sensor kelembaban relatif
Akurasi kelembaban: ± 3% rh.
Pasokan 2,7 vdc sampai 5,5 vdc.
Smd.tertutup, dengan / tanpa filter hidrofobik

Pinout

Grafik Respons Sensor

6) Komponen Output

a. LED

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

Konfigurasi pin :

-Pin 1 : Positive Terminal Of Led

-Pin 2 : Negative Terminal Of Led

Spesifikasi

Superior Weather Resistance
5mm Round Standard Directivity
Uv Resistant Eproxy
Forward Current (If): 30ma
Forward Voltage (Vf): 1.8v To 2.4v
Reverse Voltage: 5v
Operating Temperature: -30℃ To +85℃
Storage Temperature: -40℃ To +100℃
Luminous Intensity: 20mcd

Tegangan LED menurut warna:

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.

b. Relay

Relay adalah komponen elektronika berupa sakelar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas sakelar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak sakelar akan menutup. Pada saat arus hentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak sakelar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus / tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 A / AC 220 V) dengan memakai arus / tegangan yang kecil (misalnya 0.1 A / 12 Volt DC).

Konfigurasi Pin :

Gambar bentuk dan Simbol relay

Spesifikasi :

c. Motor DC

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

Konfigurasi pin

Spesifikasi

4. Analisa [Kembali]

A. Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=I R).

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:

1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama

2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua

3. Masukkan 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)

Resistor di pasaran

B. Dioda 1N4002

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

Dalam ilmu fisika dioda digunakan untuk penyeimbang arah rangkaian elektronika. Elektronika memiliki dua terminal yaitu anoda berarti positif dan katoda berarti negatif. Prinsip kerja dari anode berdasarkan teknologi pertemuan positif dan negative semikonduktor. Sehingga anode dapat menghantarkan arus litrik dari anoda menuju katoda, tetapi tika sebaliknya katoda ke anoda.

Dioda digambarkan seperti sebuah switch/saklar dimana saklar tersebut hanya akan bekerja di beri tegangan atau arah arus sesuai dengan polaritas kaki ioda itu sendiri. Pada arah bias maju, bias kaki anoda diberikan tegangan (+) dan tegangan (-) pada katoda maka dioda akan dapat mengalirkan arus pada satu arah. Sedangkan pada arah arus mundur bias dimana kaki anoda diberi tegangan (-) dan tegangan (+) pada katoda maka saklar menjadi terbuka atau saklar OFF.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.
Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

Untuk menentukan arus zenner berlaku persamaan :

Keterangan :

Grafik :

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

C. Transistor

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.

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.

Transistor Bipolar terdiri dari dua jenis yaitu Transistor NPN dan Transistor PNP.

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

Rumus :

Konfigurasi transistor bipolar :

Cara mengukur transistor bipolar

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.

Karakteristik output

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.

Gelombang I/O Transistor

D. 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.

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

1. Op Amp Sebagai amplifier Non Inverting

Penguat Non Inverting adalah suatu rangkaian penguat yang berfungsi menguatkaan sinyal dan hasil sinyal yang dikuatkan tetap sefasa dengan sinyal inputannya, hasil dari sinyal input dan output rangkaian non inverting dapat dilihat pada Gambar 1. Pada dasarnya penguat non inverting digunakan sebagai pengkondisi sinyal inputan sensor yang terlalu kecil sehingga dibutuhkan penguatan untuk diproses. intinya penguat non inverting ke balikkan dari penguat inverting.

Gambar 1 Rangkaian amplifier Non Inverting

Keterangan Gambar

Vin : Tegangan Masukan

Vout : Tegangan Keluaran

Rg : Resistansi ground

Rf : Resistansi feedback

Gambar 2 Sinyal Input dan Output amplifier Non Inverting

Fungsi amplifier Non Inverting

Fungsi dari penguat non inverting kurang lebih sama dengan penguat inverting hanya saja polaritas output yang dihasilkan sama dengan sinyal inputnya. Keluaran sensor dan tranduser pada umumnya mempunyai tegangan yang sangat kecil hingga mikro volt, sehingga diperlukan penguat dengan impedansi masukan rendah. Rangkaian penguat non inverting akan menerima arus atau tegangan dari tranduser sangat kecil dan akan membangkitkan arus atau tegangan yang lebih besar

Rumus Op Amp Non Inverting

Gambar 3 Penjabaran Rangkaian Penguat Non Inverting untuk mempermudah penurunan rumus

Rumus mencari tegangan output yaitu:

Rumus mencari besar penguatannya yaitu sebagai berikut:

Op-amp sebagai voltage follower

Op-Amp Voltage Follower (atau dikenal juga sebagai Unity-gain Amplifier atau Buffer Amplifier) adalah rangkaian Op-Amp yang memiliki penguatan atau gain (A) tegangan sebesar 1x. Dengan kata lain, Op-Amp tidak memberikan amplifikasi ataupun atenuasi terhadap sinyal inputnya. Yang artinya keluaran dari Op-Amp sama dengan masukannya.

Rangkaian Op-Amp Voltage Follower.

Cara Kerja Rangkaian Op-Amp Voltage Follower.

Respons karakteristik kurva I-O:

Gelombang I/O Inverting Amplifier

E. Sensor

1. Infrared Sensor

Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan infra merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima.

Grafik responsi sensor :

2. LM35

Simbol LM35 di proteus :

Grafik respon

3. Sensor Hujan

Sensor hujan adalah komponen elektronik yang digunakan untuk mendeteksi adanya air hujan pada permukaannya. Dalam sistem kontrol kandang ayam, sensor hujan berfungsi sebagai pendeteksi kondisi cuaca luar, khususnya untuk kandang semi-terbuka. Ketika sensor mendeteksi hujan, mikrokontroler akan memproses sinyal tersebut untuk mengaktifkan penutup otomatis, mematikan kipas luar, atau menjalankan sistem penghangat guna menjaga kenyamanan ayam. Sensor ini biasanya bekerja berdasarkan perubahan resistansi atau konduktivitas pada permukaannya saat terkena air. Dengan adanya sensor hujan, sistem dapat merespon perubahan cuaca secara otomatis dan mencegah ayam terkena kondisi lembap atau dingin yang dapat mengganggu kesehatannya

Grafik Respon

4. Gas MQ-2 Sensor

Spesifikasi sensor pada sensor gas MQ-2 adalah sebagai berikut:

Catu daya pemanas : 5V AC/DC

Catu daya rangkaian : 5VDC

Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen

Keluaran : analog (perubahan tegangan)

Grafik respon sensor

5. Load Cell

Ada beberapa jenis load cell, tetapi yang paling umum adalah strain gauge load cell. Strain gauge load cell terdiri dari satu atau beberapa strain gauge yang ditempatkan di dalam tubuh load cell. Strain gauge adalah sensor resistansi yang mengubah perubahan tekanan atau gaya menjadi perubahan resistansi. Ketika gaya diterapkan pada load cell, ia menyebabkan deformasi pada material strain gauge, yang kemudian mengubah resistansinya.

Berikut adalah langkah-langkah umum dalam cara kerja load cell menggunakan strain gauge:

1) Gaya diterapkan pada load cell: Gaya atau beban yang ingin diukur diterapkan pada load cell melalui elemen penghubung, seperti pelat, kait, atau celah yang terdapat pada load cell.

2) Deformasi pada strain gauge: Ketika gaya diterapkan pada load cell, material strain gauge mengalami deformasi atau perubahan bentuk. Deformasi ini menyebabkan perubahan panjang atau luas strain gauge, yang pada gilirannya mengubah resistansinya.

3) Perubahan resistansi: Strain gauge biasanya terbuat dari material yang mempunyai sifat resistansi yang berubah sesuai dengan perubahan panjang atau luasnya. Ketika load cell mengalami deformasi, resistansi strain gauge juga berubah.

4) Pengukuran resistansi: Perubahan resistansi strain gauge kemudian diukur menggunakan jembatan Wheatstone atau rangkaian elektronik serupa. Jembatan Wheatstone adalah rangkaian yang terdiri dari empat resistansi, termasuk strain gauge, yang diatur sedemikian rupa sehingga perubahan resistansi strain gauge dapat diukur sebagai perubahan tegangan output.

5) Konversi tegangan menjadi satuan pengukuran: Tegangan output dari jembatan Wheatstone kemudian dikonversi menjadi satuan pengukuran yang sesuai dengan aplikasi tertentu. Hal ini biasanya melibatkan penggunaan amplifier atau konverter sinyal untuk mengubah tegangan menjadi satuan seperti kilogram, pound, Newton, atau satuan lainnya.

Dalam beberapa aplikasi yang lebih kompleks, load cell juga dapat dilengkapi dengan perangkat elektronik tambahan, seperti penguat sinyal, pengolah data, atau komunikasi dengan sistem lain.

Itulah gambaran umum tentang cara kerja load cell menggunakan strain gauge. Dengan mengukur perubahan resistansi pada strain gauge, load cell mampu mengonversi gaya atau beban yang diterapkan menjadi sinyal listrik yang dapat diukur dan digunakan untuk berbagai aplikasi.

6.Sensor Kelembapan HIH-5030

Seri HIH-5030/5031 mencakup sensor kelembaban sirkuit terintegrasi, SMD, 1000 unit pada tape dan reel.Sensor Kelembaban Tegangan Rendah Seri HIH-5030/5031 beroperasi hingga 2,7 V, seringkali ideal dalam sistem bertenaga baterai di mana suplai adalah nominal 3 V. Sensor Kelembaban Seri HIH-5030/5031 dirancang khusus untuk pengguna OEM (Original Equipment Manufacturer) volume tinggi. Input langsung ke pengontrol atau perangkat lain dimungkinkan oleh output tegangan linier dekat sensor ini. Dengan tarikan arus tipikal hanya 200 µA, Seri HIH-5030/5031 sering kali cocok untuk sistem yang dioperasikan dengan baterai dengan pengurasan rendah. Kemampuan saling tukar sensor yang ketat mengurangi atau meniadakan biaya kalibrasi produksi OEM. Seri HIH-5030/5031 memberikan kinerja penginderaan RH (Relative Humidity) berkualitas instrumentasi dalam SMD dengan harga kompetitif dan dapat disolder. HIH-5030 adalah sensor kelembaban sirkuit terintegrasi tertutup. HIH-5031 adalah sensor kelembaban sirkuit yang tertutup, tahan kondensasi, dan terintegrasi yang dipasang di pabrik dengan filter hidrofobik yang memungkinkannya digunakan di lingkungan kondensasi termasuk aplikasi industri, medis dan komersial. Sensor RH menggunakan elemen penginderaan kapasitif polimer termoset yang dipangkas laser dengan pengkondisian sinyal terintegrasi pada chip. Konstruksi multilayer elemen penginderaan memberikan ketahanan yang sangat baik terhadap sebagian besar bahaya aplikasi seperti kondensasi, debu, kotoran, minyak, dan bahan kimia lingkungan umum.

Fitur/Kelebihan Sensor HIH-5030

Beroperasi hingga 2,7 V, ideal dalam sistem tenaga baterai dengan tegangan 3 V
Didesain dengan daya rendah
Akurasi ditingkatkan
Waktu respon yang cepat
Stabil, dengan penyimpangan yang rendah
Tahan dengan zat kimia

Pin dari sensor HIH-5030 adalah

Simbol sensor HIH 5030

Grafik Respon

F. Logicstate

Logicstate adalah keadaan logika dalam rangkaian digital yang merepresentasikan nilai biner, yaitu 0 (false) atau 1 (true).

G. Power Supply

Catu daya merupakan suatu Rangkaian yang paling penting bagi sistem elektronika. Power supply atau catu daya adalah suatu alat atau perangkat elektronik yang berfungsi untuk merubah arus AC menjadi arus DC untuk memberi daya suatu perangkat keras lainnya. Sumber AC yaitu sumber tegangan bolak-balik, sedangkan sumber tegangan DC merupakan sumber tegangan searah. Power supply/unit catu daya secara efektif harus mengisolasi rangkaian internal dari jaringan utama, dan biasanya harus dilengkapi dengan pembatas arus otomatis atau pemutus bila terjadi beban lebih atau hubung singkat. Bila pada saat terjadinya kesalahan catu daya, tegangan keluaran DC meningkat di atas suatu nilai aman maksimum untuk rangkaian internal, maka daya secara otomatis harus diputuskan.

Simbol di proteus

H. 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.

Simbol di proteus

G). Ground

Suatu komponen listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah.

Cari Blog Ini

Sutria Hadi Permana

Kontrol Pada Kandang Ayam

Komentar

Posting Komentar