TB KONTROL KEBUN
Kontrol Kebun
1.Tujuan[kembali]
a. Memahami prinsip kerja sistem kontrol kebun
b. Meningkatkan pemahaman tentang sensor dan detektor
c. Menyediakan solusi pengendalian pemeliharaan kebun yang lebih baik
d. Menjelaskan alat dan bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan Aplikasi Kontrol Kebun
e. Mensimulasikan rangkaian Aplikasi Kontrol Kebun dengan proteus.
2. Alat dan Bahan[kembali]
ALAT
- 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
.jpeg)
b. Dioda
.jpg)
.jpeg)
Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.
c. Transistor
- Bi-Polar Transistor
- DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
- Continuous Collector current (IC) is 100mA
- Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
- Base Current(IB) is 5mA maximum
d. OP -AMP
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.
Komponen Input
- Tegangan operasi berkisar dari 3,3 hingga 5V
- Arus operasi adalah 15 mA
- Ukuran bantalan penginderaan adalah 5cm x 4 cm dengan pelat nikel di satu sisi.
- Chip pembanding adalah LM393
- Jenis output adalah AO (tegangan output analog) & DO (Tegangan switching digital)
- Panjang & lebar modul PCB 3.2cm x 1.4cm
- Sensitivitas dapat dimodifikasi melalui Trimpot
- Indikator lampu LED Merah/Hijau untuk Daya & Output
.png)
Sensor Suara adalah sensor yang memiliki cara kerja merubah besaran suara menjadi besaran listrik. Pada dasarnya prinsip kerja pada alat ini hampir mirip dengan cara kerja sensor sentuh pada perangkat seperti telepon genggam, laptop, dan notebook. Sensor ini bekerja berdasarkan besar kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang memiliki kumparan kecil dibalik membran tersebut naik dan turun. Kecepatan gerak kumparan tersebut menentukan kuat lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.
- Working voltage: DC 3.3-5V
- Dimensions: 45 x 17 x 9 mm
- Signal output indication
- Single channel signal output
- With the retaining bolt hole, convenient installation
- Outputs low level and the signal light when there is sound
Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya.
.png)
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N.
.png)
.png)
- Konfigurasi pin Relay dihubungkan ke 5V
- GND dihubungkan ke GND
- IN1/Data dihubungkan ke pin 2
3. Dasar Teori[kembali]
Cara kerja flame detector mampu bekerja dengan baik untuk menangkap nyala api untuk mencegah kebakaran, yaitu dengan mengidentifikasi atau mendeteksi nyala apiyang dideteksi oleh keberadaan spectrum cahaya infra red maupun ultraviolet dengan menggunakan metode optic kemudian hasil pendeteksian itu akan diteruskan ke Microprosessor yang ada pada unit flame detector akan bekerja untuk membedakan spectrum cahaya yang terdapat pada api yang terdeteksi tersebut dengan sistem delay selama 2-3 detik pada detektor ini sehingga mampu mendeteksi sumber kebakaran lebih dini dan memungkinkan tidak terjadi sumber alarm palsu.
\
- Tegangan operasi antara 3,3 – 5 Vdc
- Terdapat 2 output yaitu digital output dan analog output yang berupa tegangan
- Sudah terpackage dalam bentuk modul
- Terdapat potensiometer sebagai pengaturan sensitivitas sensor dalam mensensing
Pada sensor ini menggunakan tranduser yang berupa infrared (IR) sebagai sensing sensor. Tranduser ini digunakan untuk mendeteksi akan penyerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu, yang memungkinkan alat ini untuk membedakan antara spectrum cahaya pada api dengan spectrum cahaya lainnya seperti spectrum cahaya lampu, kilatan petir, welding arc, metal grinding, hot turbine, reactor, dan masih banyak lagi.
Adapun spesifikasi dari flame detector ini adalah sebagai berikut:
Output= Digital (D0)
Working voltage: 3.3V to 5V
Output format: Digital output (HIGH/LOW)\
Wavelength detection range: 760nm to 1100nm
Using LM393 comparator
Detection angle: About 60 degrees, particularly sensitive to the flame spectrum
Lighter flame detect distance 80cm
.jpg)
Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.
Kapasitas Pengalihan Maksimum:
c. Battery
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).
Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.
Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.
Jika pada suhu operasional lebih rendah, umur baterai lebih lama, namun ada efek negatif berkaitan dengan kapasitas baterai. Pada suhu yang lebih rendah, kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia yang terjadi pada baterai bergerak lebih aktif/cepat, sehingga kapasitas baterai cenderung lebih tinggi.
Terkadang, pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai justru dapat lebih besar dari angka nominalnya, meskipun pada suhu tinggi, elemen baterai terlalu aktif, juga berakibat buruk pada kesehatan baterai.
Warna | Panjanggelombang [nm] | Material semikonduktor | |
Gallium arsenide (GaAs)Aluminium gallium arsenide (AlGaAs) | |||
610 < λ < 760 | Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP) | ||
590 < λ < 610 | Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP) | ||
570 < λ < 590 | Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP) | ||
500 < λ < 570 | Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN)Gallium(III) phosphide (GaP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Aluminium gallium phosphide (AlGaP) | ||
450 < λ < 500 | Zinc selenide (ZnSe)Indium gallium nitride (InGaN) | ||
400 < λ < 450 | Indium gallium nitride (InGaN) | ||
multiple types | Dual blue/red LEDs, blue with red phosphor, or white with purple plastic | ||
λ < 400 | Diamond (235 nm) Boron nitride (215 nm) Aluminium nitride (AlN) (210 nm) Aluminium gallium nitride (AlGaN)Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) – (down to 210 nm) | ||
multiple types | Blue with one or two phosphor layers: yellow with red, orange or pink phosphor added afterwards, or white with pink pigment or dye. | ||
White | Broad spectrum | Blue/UV diode with yellow phosphor |
e. Rain Sensor
Sensor Hujan FC-37 ini bilamana terkena hujan maka akan meningkatkan resistansinya sehingga tegangan output yang dikeluarkan oleh sensor ini akan semakin kecil bila tingkat intensitas hujan semakin tinggi.
Rain Sensor ini memiliki teori mendasar yang diambil dari Resistive Humadity Sensor, dimana sensor ini tersusun secara paralel dari konduktor-konduktor yang diletakan pada sebuah papan film pada jarak tertentu, dengan kata lain dengan tersusunnya konduktor-konduktor tersebut pada jarak yang telah ditentukan maka seolah-olah kita memberikan resistansi yang besar bagi arus listrik yang mengalir pada konduktor-konduktor tersebut, berdasarkan rumus V = IR, kita dapat memainkan tegangan dengan resistasi yang berubah-ubah tersebut. Bentuk gambar papan film seperti berikut :
Prinsip kerja dari Film board ini- Ketika konduktor-konduktor yang tersusun secara paralel tersebut terkena mengenai air, maka arus listrik yang mengalir akan lebih mudah dibandingkan tidak ada air, karena celah-celah yang diberikan kepada konduktor-konduktor tersebut berkurang sehingga resistanis yang awalnya cukup besar menjadi berkurang sesuai dengan kadar air yang tersentuh konduktor-konduktor papan film tersebut
- Semakin banyak air yang tersentuh oleh konduktor-konduktor papan film tersebut, maka semakin kecil pula resistansinya, sehingga berdasarkan Hukum Khirchoff :
V = I . R
Tegangan yang dihasilkan semakin kecil, dan begitu sebaliknya.
Grafik Sensor
Grafik diatas merupakan invers output dari sensor hujan sebelum masuk ke converter digital
Grafik diatas menunjukkan bahwa Output dari sensor yang telah dikonversikan ke sinyal digital, pada hujan ringan dengan 400cc/menit dan untuk hujan biasa berupa 900cc/menit.
Apabila tingkat intensitas tegangan hujan semakin kecil, maka resistansinya meningkat dan tegangan ouput semakin besar. 
Salah satu komponen yang termasuk dalam sensor ini adalah Microphone atau Mic. Mic adalah komponen eletronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkan oleh gelombang suara akan menghasilkan sinyal listrik.
Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.
l. Transistor
- Bi-Polar Transistor
- DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
- Continuous Collector current (IC) is 100mA
- Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
- Base Current(IB) is 5mA maximum
m. OP -AMP
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.
1. Disiapkan alat dan bahan yaitu rain sensor, flame sensor, sound sensor, touch sensor, MQ-5 Gas Sensor, MQ-7 Gas Sensor, logicstate, NPN Transistor, baterai, buzzer, LED, relay 1P, relay 2P, power, Op-Amp, diode, resistor, ground, motor, DC voltmeter
2. Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
3. Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
4. Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
5. Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian pada grden otomatis bekerja.
Ketika terdeteksi api, maka sensor akan berlogika satu dan arus akan mengalir dari sensor menuju kaki non inverting op amp, tegangan akan terukur sebesar 5 volt. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian buffer/voltage follower dimana penguatan (A=vo/vi=1) sehingga vin = vout sebesar 5 volt.Dari tegangan sebesar 5V diumpankan ke rangkaian fixed bias, kemudian arus memasuki kaki basis transistor sehingga tegangan terbaca pada kaki basis didapat VBE = 0,79 V. Karena tegangan pada kaki basis didapat 0,79 V, Maka transistor akan aktif (transistor aktif ketika tegangan pada kaki basis sebesar >=0,7V). Transistor akan on, sehingga arus dari tegangan basis sebesar 9 V akan mengalir menuju relay lalu kolektor ke emitor dan ke ground. Switch relay akan berpindah ke kiri dan tegangan baterai sebesar 12V akan mengalirkan arus ke cabang pertama melewati resistor sebesar 220 ohm kemudian masuk ke LED sehingga lampu akan menyala, lalu cabang kedua arus akan mengalir menggerakkan motor untuk membuka pintu, cabang ketiga yaitu arus akan mengalir ke buzzer dan buzzer akan berbunyi sbg alarm kebakaran.
2. Rain Sensor diletakkan pada bagian luar atap kebun
Saat buzzer hidup, sound sensor akan merespon suara buzzer, sehingga sound sensor akan merespon suara buzzer (berlogika 1) mengeluarkan tegangan output 5 volt, tegangan output diumpankan ke input non inverting op-amp, op-amp akan mengkalkulasikan tegangan output sensor, op-amp dirancang menggunakan penguat input non inverting sebesar 2x lipat yaitu diperoleh dari rumus gain = 1 + rf/ ri = 2 sehingga output op-amp menghasilkan 5 volt dikali 2 = 10 volt. Untuk mengatur tegangan pada kerja transistor pada sensor sound, maka diberi resistor antara output op-amp dan kaki base transistor. Maka tegangan output dari Vout op-amp diumpankan ke resistor R2, lalu tegangan dari resistor R2 diumpankan ke kaki base transistor, Maka didaptkan tegangan pada kaki basis sebesar 0,87 V sehingga transistor akan aktif (syarat transistor on >0.7v). Pada transistor menggunakan fixed bias dimana ada resistor yang berada didekat tegangan sumber dan di dekat kaki basis. Saat transistor aktif, maka tegangan dari power kaki kolektor akan mengalir tegangan sebesar 8 volt menuju kaki emitor mengaktifkan switch relay, saat relay aktif, maka motor akan mengaktifkan cairan semprot FOAM pemadam api yang akan aktif memadamkan api di dalam kebun
5. Video[kembali]
Datasheet Voltmeter DC Unduh
Datasheet LED Unduh
Datasheet Dioda Unduh
Datasheet NPN Unduh
Datasheet Relay Unduh
Datasheet Buzzer Unduh
Datasheet DC Motor Unduh
Datasheet Potensiometer Unduh
DataSheet Sound Semsor Unduh
Komentar
Posting Komentar