Kontrol Tanaman Sawi Pada Hidroponik Farm
1.Tujuan[kembali]
- Mempelajari carakerja sensor
- Mempelajari prinsip kerja kontrol tanaman sawi pada hidroponik farm, menggunakan water sensor, touch sensor, Ph sensor, sensor suhu, dan sensor kelembapan.
- Mempelajari simulasi rangkaian kontrol tanaman sawi pada hidroponik farm menggunakan water sensor, touch sensor, Ph sensor, sensor suhu, dan sensor kelembapan.
2. Alat dan Bahan[kembali]
Spesifikasi resistor yang digunakan:
a. Resistor 10 ohm
b. Resistor 220 ohm
c. Resistor 10k ohm
Spesifikasi dan konfigurasi pin:
Pin 1 : Terminal 1
Pin 2 : Terminal 2
Buzzer Features and Specifications
- 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
Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi :Input voltage: 5V-12VOutput voltage: 5VOutput Current: MAX 3AOutput power:15Wconversion efficiency: 96%
12. 7 Segment Anoda
A. Spesifikasi
- 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
B. Konfigurasi pin
Pin Number | Pin Name | Description |
1 | e | Controls the left bottom LED of the 7-segment display |
2 | d | Controls the bottom most LED of the 7-segment display |
3 | Com | Connected to Ground/Vcc based on type of display |
4 | c | Controls the right bottom LED of the 7-segment display |
5 | DP | Controls the decimal point LED of the 7-segment display |
6 | b | Controls the top right LED of the 7-segment display |
7 | a | Controls the top most LED of the 7-segment display |
8 | Com | Connected to Ground/Vcc based on type of display |
9 | f | Controls the top left LED of the 7-segment display |
10 | g | Controls the middle LED of the 7-segment display |
13. 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:
14. Encoder (IC 74147)
A. Spesifikasi
- It operates at 4.5V to 5.5 DC voltage.
- It delivers output current from low 70µA to high 8mA
- It operates at the temperature from -55℃ to 70℃
- Logic Case packaging type: DIP
- Mounting Type: Through Hole
- Pin No. 1 - 4 (input)
- Pin No. 2 - 5 (input)
- Pin No. 3 - 6 (input)
- Pin No. 4 - 7 (input)
- Pin No. 5 - 8 (input)
- Pin No. 6 - C (output)
- Pin No. 7 - B (output)
- Pin No. 8 - Ground (GND)
- Pin No. 9 - A (output)
- Pin No. 10 - 9 (input)
- Pin No. 11 - 1 (input)
- Pin No. 12 - 2 (input)
- Pin No. 13 - 3 (input)
- Pin No. 14 - D (output)
- Pin No. 15 - Not Connected (NC)
- Pin No. 16 - Vcc or positive power supply
- Type: Rotary a.k.a Radio POT
- Available in different resistance values like 500Ω, 1K, 2K, 5K, 10K, 22K, 47K, 50K, 100K, 220K, 470K, 500K, 1 M.
- Power Rating: 0.3W
- Maximum Input Voltage: 200Vdc
- Rotational Life: 2000K cycles
Pin No. | Pin Name | Description |
1 | Fixed End | This end is connected to one end of the resistive track |
2 | Variable End | This end is connected to the wiper, to provide variable voltage |
3 | Fixed End | This end is connected to another end of the resistive track |
Sensor sentuh mendeteksi sentuhan atau jarak dekat tanpa
bergantung pada kontak fisik. Sensor sentuh mulai digunakan di banyak aplikasi
seperti ponsel, remote control, panel kontrol, dll. Sensor sentuh saat ini
dapat menggantikan tombol dan sakelar mekanis.
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
ε0 = adalah permitivitas ruang kosong0
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
17. IC 74HC147
IC encoder 74147 merupakan IC dalam keluarga TTL yang bekerja dengan tegangan sumber +5 volt DC. IC 74147 memiliki 16 pin dengan kemasan IC DIP. Encoder IC 74147 memiliki 9 jalur input desimal 1 sampai 9 aktif LOW dan 4 jalur output BCD aktif LOW. Tegangan sumber untuk IC 74147 diberikan melalui pin Vcc (+5 volt DC) dan pin GND (ground).
18 Water Sensor Water sensor adalah controller yang bisa mendeteksi volume air, tinggi air, serta kualitas air di dalam tangki, sungai, danau, dan sejenisnya dengan akurat dan mudah. Sensor ini merupakan perangkat yang bisa mematikan atau mengobarkan pompa air secara otomatis andai air mulai berakhir atau sudah nyaris penuh.
Jumlah Pin pada Sensor ini berjumlah 3 Yaitu :
- Pin Negatif (-)
- Pin Positif (+)
- Pin Data (S).
Water Level Sensor adalah alat yang digunakan untuk memberikan signal kepada alarm / automation panel bahwa permukaan air telah mencapai level tertentu. Sensor akan memberikan signal dry contact (NO/NC) ke panel. Detector ini bermanfaat untuk memberikan alert atau untuk menggerakkan perangkat automation lainnya. Water sensor ini telah dilengkapi dengan built-in buzzer yang berbunyi pada saat terjadi trigger. Sensor ketinggian air biasanya digunakan untuk menghitung ketinggian air di sungai, danau, atau tangki air. Sensor ini sangat mudah untuk dibuat karena bahan - bahanya sederhana.
Cara Kerja Sensor
Water level merupakan sensor yang berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air dengan output analog kemudian diolah menggunakan mikrokontroler. Cara kerja sensor ini adalah pembacaan resistansi yang dihasilkan air yang mengenai garis lempengan pada sensor. Cara kerja sensor ini adalah pembacaan resistansi yang dihasilkan air yang mengenai garis lempengan pada sensor. Semakin banyak air yang mengenai lempengan tersebut, maka nilai resistansinya akan semakin kecil dan sebaliknya. Sensor memiliki sepuluh jejak tembaga yang terbuka, lima di antaranya adalah jejak daya dan lima lainnya adalah jejak indera. Jejak-jejak ini terjalin sehingga ada satu jejak indera di antara setiap dua jejak kekuatan. Biasanya, jejak kekuatan dan indera tidak terhubung, tetapi ketika direndam dalam air, keduanya dijembatani. Pengoperasian sensor ketinggian air cukup sederhana. Jejak daya dan indra membentuk resistor variabel (seperti potensiometer) yang resistansinya bervariasi berdasarkan seberapa banyak mereka terpapar air.
Grafik Water Level Sensor
Pengoperasian sensor ketinggian air cukup sederhana.Jejak daya dan indra membentuk resistor variabel (seperti potensiometer) yang resistansinya bervariasi berdasarkan seberapa banyak mereka terpapar air.
Resistensi ini berbanding terbalik dengan kedalaman pencelupan sensor dalam air : Semakin banyak air yang dibenamkan sensor, semakin baik konduktivitasnya dan semakin rendah resistansinya. Semakin sedikit air yang dibenamkan sensor, semakin buruk konduktivitasnya dan semakin tinggi resistansinya. Sensor menghasilkan tegangan output yang sebanding dengan resistansi; dengan mengukur tegangan ini, ketinggian air dapat ditentukan.
Blog Diagram
grafik touch sensor
17. IC 74HC147
Jumlah Pin pada Sensor ini berjumlah 3 Yaitu :
- Pin Negatif (-)
- Pin Positif (+)
- Pin Data (S).
19 Sensor SUHU (LM 35)
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.
Prinsip Kejra
Sensor suhu merupakan perangkat pengukur suhu yang umumnya menggunakan prinsip kerja termokopel. Termokopel adalah suatu rangkaian yang terdiri dari dua logam dengan koefisien muai panjang yang berbeda, dihubungkan pada ujung-ujungnya. Saat terdapat perbedaan suhu di kedua titik hubung logam tersebut, terjadi beda potensial yang menghasilkan arus listrik. Prinsip ini dimanfaatkan dalam sensor suhu untuk mengukur suhu pada berbagai kondisi, baik tinggi maupun rendah.
Dalam kalibrasi sensor suhu, logam A dan logam B sebagai bahan termokopel disambungkan, dengan ujung yang satu ditempatkan pada suhu dingin dan ujung lainnya pada suhu panas. Tegangan yang dihasilkan setara dengan suhu yang terukur, memungkinkan penggunaan sensor suhu ini dalam industri untuk mengukur suhu ekstrem. Keuntungan utama termokopel adalah kemampuannya mengukur suhu tinggi dan rendah.
Prinsip kerja sensor suhu dapat dijelaskan melalui pemuaian logam saat dipanaskan, yang mempengaruhi pergerakan atom atau elektron. Logam dengan kecepatan muai yang berbeda menyebabkan beda potensial dan timbulnya tegangan listrik. Sensor suhu, khususnya termokopel, sering digunakan sebagai termometer digital karena menghasilkan output berupa arus listrik yang dapat dikonversi secara digital.
Sensor suhu dapat dihubungkan secara seri untuk membentuk termopile, meningkatkan tegangan dan memungkinkan penggunaan pada tegangan yang lebih tinggi. Meskipun sensor suhu mengukur perbedaan suhu, bukan suhu absolut, penggunaan sambungan dingin tiruan membantu mengurangi gradiasi suhu di antara ujung-ujungnya.
Dalam kesimpulan, sensor suhu, terutama yang berbasis termokopel, memiliki peran penting dalam pengukuran suhu di berbagai aplikasi. Kemampuannya untuk mengatasi suhu ekstrem membuatnya sangat berguna dalam industri dan laboratorium. Meskipun memiliki kelemahan, seperti gradiasi suhu, penggunaan teknik seperti sambungan dingin tiruan membantu meningkatkan akurasi pengukuran.
Sensor suhu NTC Thermistor adalah resistor yang sensitiv secara temial dimana tahanannya akan menurun dengan kenaikan suhu lingkungannya. Sensor ini mempunyai dimensi kecil, murah dan akurat namun menunjukkan ketidak linearan yang tinggi sehingga memerlukan kalibrasi untuk memperoleh akurasi yang moderat. Umumnya sensor NTC terbuat dari keramik elektronik seperti Barium Titanat sehingga memiliki koefisien suhu dari tahanan yang sangat besar. Jika tahanan temnistor terukur pada suhu
referensi To disebut Ro maka perubahan penurunan eksponensiai dari suhu sebagai fungsi dari suhu lingkungan T dapat dinyatakan sebagai (Portland, 2003).
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
20 Sensor pH Sensor pH merupakan ini digunakan untuk mengukur kadar pH yang terkandung pada tanki air hidroponik. Sensor ini beroperasi pada tegangan 3.4 hingga 5 Volt dan suhu operasi 5 hingga 60 derajat celcius. Sensor pH digunakan untuk mengukur kandungan asam pada tank nutrisi air pada kebun hidroponik. 
Sensor pH meter merupakan suatu sensor yang dapat melakukan pengukuran tingkat kadar keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh cairan/larutan. Cara bekerja dari sensor pH air yang utama berada di bagian sensor probe dengan material terbuat dari elektroda kaca, dimana pada elektroda kaca tersebut terdapat larutan HCL yang terdapat pada bagian ujung sensor probe, sensor probe tersebit akan mengukur besaran nilai ion H3O + pada suatu larutan sehingga dapat mengetahui kadar PH pada suatu larutan/cairan[8]. Elektroda sensor pada sensor PH air terbentuk dari bahan lapisan kaca yang sensitif dengan impendasi yang kecil oleh sebab itu dapat mendapatkan hasil pembacaaan dan penilaian yang stabil dan cepat pada suhu cairan/larutan tinggi maupun rendah. Hasil dari pembacaan nilai sensor PH bisa didapatkan oleh mikrokontroler dengan menggunakan antarmuka PH 2.0 yang sudah ada pada modul sensor PH air. Sensor PH air ini sangat baik untuk digunakan dalam melakukan pembacaan kadar PH cairan dengan interval waktu yang lama.Grafik respon sensor PH adalah :
Sensor pH adalah sensor yang digunakan untuk mengetahui derajat keasaman. pH meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan larutan. Prinsip utama kerja pH meter adalah terletak pada sensor probe berupa elektroda kaca (glass electrode) dengan jalan mengukur jumlah ion H30+ di dalam larutan. Dalam penggunaannya, sensor pH perlu dikalibrasi berkala agar keakuratannya dapat terjaga. Beberapa produsen sensor pH pada umumnya menyertakan instrumen untuk melakukan kalibrasi secara manual. Jika sensor pH dihubungjan dengan Arduino Uno, kalibrasi dapat dilakukan melalui program antarmuka kalibrasi sensor pH (pengembangan dari library sensor pH yang sudah tersedia). Hasil kalibrasi tersebut kemudian disimpan dalam EEPROM agar dapat digunakan untuk pengukuran normal.
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
Prinsip kerja sensor pH Prinsip kerja utama sensor pH adalah terletak pada
sensor probe berupa elektroda kaca (glass elektroda)
dengan jalan mengukur jumlah ion H3O+ di dalam
larutan. Ujung elektroda kaca adalah lapisan kaca setebal
0,1 mm yang berbentuk bulat (bulb). Bulb ini
dipasangkan dengan silinder kaca non-konduktor atau
plastik memanjang, yang selanjutnya diisi dengan
larutan HCL (0,1 mol/dm3
). Di dalam larutan HCL,
terendam sebuah kawat elektroda panjang berbahan
perak yang pada permukaannya terbentuk senyawa
setimbang AgCl. Konstantanya jumlah larutan HCl pada
sistem ini membuat elektroda Ag/AgCl memiliki nilai
potensial stabil.
Inti sensor pH terdapat pada permukaan bulb kaca
yang memiliki kemampuan untuk bertukar ion positif
(H+) dengan larutan terukur. Kaca tersusun atas molekul
silicon dioksida dengan sejumlah ikatan logam alkali.
Pada saat bulb kaca ini terekspos air, ikatan SiO akan
terprontonasi membentuk membran tipis HSiO+
sesuai
dengan reaksi berikut :
SiO + H3O+ HSiO+ + H2O
Seperti pada ilustrasi di atas bahwa pada
permukaan bulb terbentuk semacam lapisan “gel”
sebagai tempat pertukaran ion H+
. Jika larutan bersifat
asam, maka ion H+
akan terikat ke permukaan bulb. Hal
ini menimbulkan muatan positif terakumulasi pada
lapisan “gel”. Sedangkan jika larutan bersifat basa, maka
ion H+ dari dinding bulb terlepas untuk bereaksi dengan
larutan tadi. Hal ini menghasilkan muatan negative pada
dinding bulb.
Pertukaran ion hydronium (H+
) yang terjadi antara
permukaan bulb kaca dengan larutan sekitarnya inilah
yang menjadi kunci pengukuran jumlah ion H3O+ di
dalam larutan. Kesetimbangan pertukaran ion yang
terjadi di antara fase dinding kaca bulb dengan larutan,
menghasilkan beda potensial di antara keduanya.
Edinding kaca/larutan |RT/2,303F loga(H3O+
)|........….Eq.1
Dimana R adalah konstanta molar gas (8.314 J/mol
K), T untuk temperature (Kelvin), F adalah konstanta
Faraday 96485.3 C/mol, 2.303 adalah angka konversi
antara logaritma alami dengan umum, dan a(H3O+
)
adalah aktivitas dari hydronium (bernilai rendah jika
konsentrasinya rendah). Pada temperatur 250C nilai
dari RT/2.303Fmendekati angka 59.16 mV. Angka 59.16
mV ini menjadi bilangan penting karena pada suhu
konstan larutan 250C, setiap perubahan 1 satuan pH,
terjadi perubahan beda potensial elektroda kaca sebesaar
59.16 mV.
Perhitungan nilai aktivitas hidronium (a(H3O+
)) pada
persamaan di atas memiliki rentang yang sangat lebar
yakni antara 10 hingga 10-15 mol/dm3
. sehingga untuk
meringkas persamaan, maka lahirlah pH dengan
persamaan sebagai berikut:
Tanda negatif adalah untuk membuat sesuatu nilai
pH dari berbagai larutan, kecuali larutan yang bersifat
sangat ekstrim asam, menjadi bernilai positif.
Seperti yang telah kita bahas diatas, bulb kaca
berisi larutan HCL yang merendam sebuah elektroda
perak. HCl ini memiliki pH konstan karena ia berada
pada system yang terisolasi. Karena pH konstan inilah
maka ia menciptakan beda potensial yang konstan pada
temperature yang konstan pula.sebut saja potensial
tersebut E’, maka persamaan (Eq.1) diatas bersama
dengan persamaan (Eq.2) didapatkan persamaan beda
potensial total dari elektroda kaca :
Eelektroda kaca= E’ – RT/2.303F pH……………..Eq.3
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.
Elektroda kaca pada sensor pH bekerja berdasarkan prinsip elektrokimia yang melibatkan potensial ion hidrogen (H+) dalam larutan. Elektroda kaca pada sensor pH merupakan sel elektrokimia yang memungkinkan pengukuran potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan tingkat pH dalam larutan. Proses ini terjadi di antarmuka antara elektroda kaca dan larutan yang diukur.
Elektroda kaca pada sensor pH memiliki lapisan khusus yang sangat peka terhadap ion hidrogen. Pada ujung elektroda kaca, terdapat larutan HCl yang berperan penting dalam membentuk potensial elektrokimia. Ketika elektroda kaca direndam dalam larutan, reaksi kimia antara HCl pada elektroda dan ion hidrogen (H+) dalam larutan menghasilkan perbedaan potensial.
Perbedaan potensial elektrokimia ini bersifat responsif terhadap konsentrasi ion hidrogen dalam larutan, yang pada gilirannya mencerminkan tingkat pH larutan. Larutan asam, dengan tingkat pH rendah, memiliki konsentrasi ion hidrogen yang tinggi, sehingga menghasilkan perbedaan potensial yang tinggi pada elektroda kaca. Sebaliknya, larutan basa, dengan tingkat pH tinggi, memiliki konsentrasi ion hidrogen yang rendah, sehingga perbedaan potensial elektrokimia akan berkurang.
Penting untuk dicatat bahwa potensial elektrokimia tidak selalu berubah secara linear seiring dengan perubahan pH. Oleh karena itu, seringkali diperlukan kalibrasi untuk mengonversi perubahan potensial tersebut menjadi nilai pH yang akurat. Proses kalibrasi melibatkan pengukuran pada larutan standar dengan pH yang diketahui untuk menghasilkan kurva kalibrasi.
Secara keseluruhan, elektroda kaca pada sensor pH berperan sebagai transduser yang mengubah perubahan karakteristik kimia (khususnya konsentrasi ion hidrogen) menjadi sinyal listrik yang dapat diukur, memberikan informasi yang berguna tentang tingkat keasaman atau kebasaan dalam larutan.
21. Sensor Kelembapan
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.
Prinsip Kejra
Sensor suhu merupakan perangkat pengukur suhu yang umumnya menggunakan prinsip kerja termokopel. Termokopel adalah suatu rangkaian yang terdiri dari dua logam dengan koefisien muai panjang yang berbeda, dihubungkan pada ujung-ujungnya. Saat terdapat perbedaan suhu di kedua titik hubung logam tersebut, terjadi beda potensial yang menghasilkan arus listrik. Prinsip ini dimanfaatkan dalam sensor suhu untuk mengukur suhu pada berbagai kondisi, baik tinggi maupun rendah.
Dalam kalibrasi sensor suhu, logam A dan logam B sebagai bahan termokopel disambungkan, dengan ujung yang satu ditempatkan pada suhu dingin dan ujung lainnya pada suhu panas. Tegangan yang dihasilkan setara dengan suhu yang terukur, memungkinkan penggunaan sensor suhu ini dalam industri untuk mengukur suhu ekstrem. Keuntungan utama termokopel adalah kemampuannya mengukur suhu tinggi dan rendah.
Prinsip kerja sensor suhu dapat dijelaskan melalui pemuaian logam saat dipanaskan, yang mempengaruhi pergerakan atom atau elektron. Logam dengan kecepatan muai yang berbeda menyebabkan beda potensial dan timbulnya tegangan listrik. Sensor suhu, khususnya termokopel, sering digunakan sebagai termometer digital karena menghasilkan output berupa arus listrik yang dapat dikonversi secara digital.
Sensor suhu dapat dihubungkan secara seri untuk membentuk termopile, meningkatkan tegangan dan memungkinkan penggunaan pada tegangan yang lebih tinggi. Meskipun sensor suhu mengukur perbedaan suhu, bukan suhu absolut, penggunaan sambungan dingin tiruan membantu mengurangi gradiasi suhu di antara ujung-ujungnya.
Dalam kesimpulan, sensor suhu, terutama yang berbasis termokopel, memiliki peran penting dalam pengukuran suhu di berbagai aplikasi. Kemampuannya untuk mengatasi suhu ekstrem membuatnya sangat berguna dalam industri dan laboratorium. Meskipun memiliki kelemahan, seperti gradiasi suhu, penggunaan teknik seperti sambungan dingin tiruan membantu meningkatkan akurasi pengukuran.
Sensor suhu NTC Thermistor adalah resistor yang sensitiv secara temial dimana tahanannya akan menurun dengan kenaikan suhu lingkungannya. Sensor ini mempunyai dimensi kecil, murah dan akurat namun menunjukkan ketidak linearan yang tinggi sehingga memerlukan kalibrasi untuk memperoleh akurasi yang moderat. Umumnya sensor NTC terbuat dari keramik elektronik seperti Barium Titanat sehingga memiliki koefisien suhu dari tahanan yang sangat besar. Jika tahanan temnistor terukur pada suhu
referensi To disebut Ro maka perubahan penurunan eksponensiai dari suhu sebagai fungsi dari suhu lingkungan T dapat dinyatakan sebagai (Portland, 2003).
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.
Sensor pH adalah sensor yang digunakan untuk mengetahui derajat keasaman. pH meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan larutan. Prinsip utama kerja pH meter adalah terletak pada sensor probe berupa elektroda kaca (glass electrode) dengan jalan mengukur jumlah ion H30+ di dalam larutan. Dalam penggunaannya, sensor pH perlu dikalibrasi berkala agar keakuratannya dapat terjaga. Beberapa produsen sensor pH pada umumnya menyertakan instrumen untuk melakukan kalibrasi secara manual. Jika sensor pH dihubungjan dengan Arduino Uno, kalibrasi dapat dilakukan melalui program antarmuka kalibrasi sensor pH (pengembangan dari library sensor pH yang sudah tersedia). Hasil kalibrasi tersebut kemudian disimpan dalam EEPROM agar dapat digunakan untuk pengukuran normal.
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
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.
Elektroda kaca pada sensor pH bekerja berdasarkan prinsip elektrokimia yang melibatkan potensial ion hidrogen (H+) dalam larutan. Elektroda kaca pada sensor pH merupakan sel elektrokimia yang memungkinkan pengukuran potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan tingkat pH dalam larutan. Proses ini terjadi di antarmuka antara elektroda kaca dan larutan yang diukur.
Elektroda kaca pada sensor pH memiliki lapisan khusus yang sangat peka terhadap ion hidrogen. Pada ujung elektroda kaca, terdapat larutan HCl yang berperan penting dalam membentuk potensial elektrokimia. Ketika elektroda kaca direndam dalam larutan, reaksi kimia antara HCl pada elektroda dan ion hidrogen (H+) dalam larutan menghasilkan perbedaan potensial.
Perbedaan potensial elektrokimia ini bersifat responsif terhadap konsentrasi ion hidrogen dalam larutan, yang pada gilirannya mencerminkan tingkat pH larutan. Larutan asam, dengan tingkat pH rendah, memiliki konsentrasi ion hidrogen yang tinggi, sehingga menghasilkan perbedaan potensial yang tinggi pada elektroda kaca. Sebaliknya, larutan basa, dengan tingkat pH tinggi, memiliki konsentrasi ion hidrogen yang rendah, sehingga perbedaan potensial elektrokimia akan berkurang.
Penting untuk dicatat bahwa potensial elektrokimia tidak selalu berubah secara linear seiring dengan perubahan pH. Oleh karena itu, seringkali diperlukan kalibrasi untuk mengonversi perubahan potensial tersebut menjadi nilai pH yang akurat. Proses kalibrasi melibatkan pengukuran pada larutan standar dengan pH yang diketahui untuk menghasilkan kurva kalibrasi.
Secara keseluruhan, elektroda kaca pada sensor pH berperan sebagai transduser yang mengubah perubahan karakteristik kimia (khususnya konsentrasi ion hidrogen) menjadi sinyal listrik yang dapat diukur, memberikan informasi yang berguna tentang tingkat keasaman atau kebasaan dalam larutan.
Kelembaban merupakan salah satu hal yang bisa mempengaruhi kondisi cuaca
terhadap suatu daerah. Sensor kelembaban merupakan alat
pengukur untuk mendefinisikan suatu kelembaban uap air yang terkandung di dalam
udara. Ada dua jenis kelembaban yang akan diukur, yaitu :
1. Kelembaban Absolut
Kelembaban absolut menjadi sebuah bilangan yang merujuk pada hitungan gram
uap air yang tertampung pada 1 meter kubik udara.
2. Kelembaban Relatif
Kelembaban relatif merupakan bilangan untuk menunjukkan seberapa persen
perbandingan antara uap air yang tersedia di dalam udara pada saat pengukuran
dan volume uap air maksimal yang akan tertampung oleh udaranya.
Jenis - jenis Humidity Sensor
1. Sensor Kapasitif (Capacitive Sensors)
Sensor kapasitif dirancang khusus untuk mengukur jenis kelembaban
relatif karena uap yang ada di dalam atmosfer bisa merubah permivitas elektrik
udara. Dalam pengukuran uap air yang menggunakan sensor kapasitif akan
ditentukan oleh rumus berikut ini :
• T = ketentuan suhu (dalam K)
• P = merupakan tekanan udara basah (dalam mHg)
• Ps = berupa tekanan saturasi uap air pada
temperature T (dalam mHg)
• H = merupakan sebuah kelembaban relatif (dalam %)
Artinya, beberapa rumus
tersebut akan menunjukkan konstanta pada elektrik dari udara basah. Sehingga
kapasitansi menjadi setara dengan kelembaban relatif. Adapun mengenai ruang
antara plat kapasitornya bisa diisi dengan isolator yang memiliki konstanta
pada elektrik, dimana akan berubah secara signifikan sesuai dengan waktu dan
tingkat kelembaban.
Prinsip Kerja Sensor Kapasitif
Sensor kelembaban bekerja dengan
memanfaatkan adanya perubahan kapasitif. Nantinya
perubahan posisi bahan dielektrik akan terjadi diantara kedua keping tersebut.
Pergeseran posisi pada salah satu keping dan luas keping yang akan langsung
saling berhadapan, sehingga akan terjadi perubahan jarak diantara kedua keping.
Jadi, sebuah sensor kelembaban film tipis bisa dibuat pada sebuah substrat
silikon berupa lapisan dari SiO2 3000 A thick yang akan diletakkan pada suatu
substrat n-Si dan terdapat dua material metal elektroda yang ditempatkan di
lapisan SiO2 tersebut.
Selanjutnya, beberapa metal tersebut akan dibuat
dari berbagai bahan seperti aluminium, phosphor, chromium yang dicampur dengan
polysilicon. Sehingga
tingkat kerapatan pada metal elektroda berkisar 2000 hingga 5000 A.
Sederhananya, elektroda tadi akan dibuat dalam bentuk pola integritas. Jadi,
sensor yang terbaik akan dilapisi dengan lapisan dielektrik sehingga bisa
bekerja pada rating temperature sesuai dengan kebutuhan.
Rangkaian elektronik terkait pada sensor kemudian mengukur perubahan tersebut, dan nilai resistansi atau tegangan yang terbaca diinterpretasikan sebagai tingkat kelembapan. Proses ini memungkinkan penggunaan sensor kelembapan resistif untuk menghasilkan data yang mencerminkan kadar air dalam udara atau bahan tertentu. Kelebihan dari sensor ini termasuk respons yang cepat terhadap perubahan kelembapan, meskipun pengguna perlu memperhatikan potensi kontaminasi atau pengaruh kondisi lingkungan terhadap akurasi pengukuran.
Karakteristik Sensor Kapasitif
• Bisa bekerja pada rating
temperatur mulai dari 0°C hingga 50°C
• Bisa bekerja pada rating
kelembaban mulai dari 20% hingga 100% RH
• Memiliki tegangan kerja AC
yang mencapai 1 Vrms
• Memiliki frekuensi kerja
mulai dari 50 Hz hingga mencapai 1 Hz
• Biasanya akan mengonsumsi
daya sebesar 0,3 mW
• Adanya perubahan temperatur
dengan peningkatan 5 derajat celcius, maka kurva karakteristiknya menjadi
bergeser yang berbanding terbalik dengan perubahan impedansi.
Intinya, sensor
kapasitif akan bekerja dengan mendeteksi seberapa besar tingkat
kelembaban relatif udara yang ada disekitar sensornya. Setelah terdeteksi,
nantinya sensor akan merubah frekuensi oscillator dan mengirimkan data ke
mikrokontroler serta mikro slave sehingga nantinya akan dilanjutkan ke mikro
master untuk menganalisa data yang diperlukan.
2. Electrical Conductivity Sensors
Electrical Conductivity Sensors atau yang biasa disebut dengan Pope Element terdiri
dari polystyrene. Pada umumnya, sensor ini akan dilakukan dengan asam sulfir
untuk memperoleh karakteristik surface-resistivitas yang dibutuhkan. Tidak
hanya itu, masih ada lagi material lainnya yang bisa digunakan dalam pembuatan
sebuah film untuk sensor konduktivitas.
Material yang dimaksud berupa solidaritas, dikarenakan
konduktivitas elektrik pada bahan tersebut sangat bervariasi dan bisa
mempengaruhi terhadap tingkat kelembaban. Sistem kerja pada sensor ini
terdiri dari film berukuran tipis yang berbahan polimer dan oksida logam
diantara dua elektroda konduktif. Bagian sensornya telah dilapisi dengan logam
yang memiliki pori-pori elektroda untuk memberikan perlindungan dari kontaminasi
seperti kaca, keramik hingga silikon. Jadi, perubahan di dalam konstanta
dielektrik sensor kelembaban kapasitifnya hampir sama dengan kelembaban relatif
di lingkungan sekitarnya.
3. Thermal Conductivity Sensors
Penggunaan thermal conductivity sensors akan
memanfaatkan gas untuk mengukur tingkat kelembaban melalui sensor thermistor.
Prinsip kerja pada sensor ini terdiri dari dua ruang dengan masing-masing
memiliki sebuah sensor yang identik dengan konduktivitas termal. Salah satu
ruangnya ditutup kemudian diisi dengan gas referensi, sedangkan ruang satunya
lagi bertugas sebagai penerima gas sampel. Artinya, perbedaan konduktivitas
termal dari sampel gas referensi akan didefinisikan ke dalam angka konsentrasi
oleh sirkuit mikroprosesor yang terdapat pada unit elektronik.
Soil Moisture Sensor merupakan module untuk mendeteksi kelembaban tanah, yang dapat diakses menggunakan microcontroller seperti arduino.Sensor kelembaban tanah ini dapat dimanfaatkan pada sistem pertanian, perkebunan, maupun sistem hidroponik mnggunakan hidroton.
Soil Moisture Sensor dapat digunakan untuk sistem penyiraman otomatis atau untuk memantau kelembaban tanah tanaman secara offline maupun online. Sensor yang dijual pasaran mempunyai 2 module dalam paket penjualannya, yaitu sensor untuk deteksi kelembaban, dan module elektroniknya sebagai amplifier sinyal.
BAGIAN BAGIAN PIN SENSOR
Jika menggunakan pin Digital Output maka keluaran hanya bernilai 1 atau 0 dan harus inisalisasi port digital sebagai Input (pinMode(pin, INPUT)). Sedangkan jika menggunkan pin Analog Output maka keluaran yang akan muncul adalah sebauah angka diantara 0 sampai 1023 dan inisialisasi hanya perlu menggunkan analogRead(pin).
CARA KERJA SENSOR
Pada saat diberikan catudaya dan disensingkan pada tanah, maka nilai Output Analog akan berubah sesuai dengan kondisi kadar air dalam tanah.Pada saat kondisi tanah :- Basah : tegangan output akan turun
- Kering : tegangan output akan naik
Tegangan tersebut dapat dicek menggunakan voltmeter DC. Dengan pembacaan pada pin ADC pada microcontroller dengan tingkat ketelitian 10 bit, maka akan terbaca nilai dari range 0 – 1023. Sedangkan untuk Output Digital dapat diliat pada nyala led Digital output menyala atau tidak dengan mensetting nilai ambang pada potensiometer.- Kelembaban tanah melebihi dari nilai ambang maka led akan padam
- Kelembaban tanah kurang dari nilai ambang maka led akan menyala
grafik sensor kwlwmbapan:
Blog diagram:
21. IC 4026
.jpg)
IC 4026 adalah 16-pin CMOS 7-segmen counter dari seri 4000. Jika input clock diberikan pulsa maka akan menghasilkan output dalam bentuk yang dapat ditampilkan pada layar 7-segmen. IC ini untuk menyederhanakan penggunaan dekoder desimal ke biner atau 7-segmen decoder pada rangkaian counter/pencacah, tetapi hanya terbatas digunakan untuk menampilkan (desimal) digit 0-9. Output dari 7 segmen adalah active ‘high” sehingga dibutuhkan 7 segmen yang komon katoda (negatif).Sedangkan tabel berikut menggambarkan output yang diberikan oleh IC saat diberikan pulsa clock :
22. IC 4511 (Dekoder BCD Ke 7 Segmen CMOS 4511) CD4511 adalah dekoder BCD ke 7-segmen. Artinya butuh angka dalam bentuk biner sebagai input, lalu tampilkan angka ini pada 7-segmen ditampilkan menggunakan outputnya.
Kelembaban merupakan salah satu hal yang bisa mempengaruhi kondisi cuaca
terhadap suatu daerah. Sensor kelembaban merupakan alat
pengukur untuk mendefinisikan suatu kelembaban uap air yang terkandung di dalam
udara. Ada dua jenis kelembaban yang akan diukur, yaitu :
1. Kelembaban Absolut
Kelembaban absolut menjadi sebuah bilangan yang merujuk pada hitungan gram
uap air yang tertampung pada 1 meter kubik udara.
2. Kelembaban Relatif
Kelembaban relatif merupakan bilangan untuk menunjukkan seberapa persen
perbandingan antara uap air yang tersedia di dalam udara pada saat pengukuran
dan volume uap air maksimal yang akan tertampung oleh udaranya.
Jenis - jenis Humidity Sensor
1. Sensor Kapasitif (Capacitive Sensors)
Sensor kapasitif dirancang khusus untuk mengukur jenis kelembaban
relatif karena uap yang ada di dalam atmosfer bisa merubah permivitas elektrik
udara. Dalam pengukuran uap air yang menggunakan sensor kapasitif akan
ditentukan oleh rumus berikut ini :
• T = ketentuan suhu (dalam K)
• P = merupakan tekanan udara basah (dalam mHg)
• Ps = berupa tekanan saturasi uap air pada
temperature T (dalam mHg)
• H = merupakan sebuah kelembaban relatif (dalam %)
Artinya, beberapa rumus
tersebut akan menunjukkan konstanta pada elektrik dari udara basah. Sehingga
kapasitansi menjadi setara dengan kelembaban relatif. Adapun mengenai ruang
antara plat kapasitornya bisa diisi dengan isolator yang memiliki konstanta
pada elektrik, dimana akan berubah secara signifikan sesuai dengan waktu dan
tingkat kelembaban.
Prinsip Kerja Sensor Kapasitif
Sensor kelembaban bekerja dengan
memanfaatkan adanya perubahan kapasitif. Nantinya
perubahan posisi bahan dielektrik akan terjadi diantara kedua keping tersebut.
Pergeseran posisi pada salah satu keping dan luas keping yang akan langsung
saling berhadapan, sehingga akan terjadi perubahan jarak diantara kedua keping.
Jadi, sebuah sensor kelembaban film tipis bisa dibuat pada sebuah substrat
silikon berupa lapisan dari SiO2 3000 A thick yang akan diletakkan pada suatu
substrat n-Si dan terdapat dua material metal elektroda yang ditempatkan di
lapisan SiO2 tersebut.
Selanjutnya, beberapa metal tersebut akan dibuat
dari berbagai bahan seperti aluminium, phosphor, chromium yang dicampur dengan
polysilicon. Sehingga
tingkat kerapatan pada metal elektroda berkisar 2000 hingga 5000 A.
Sederhananya, elektroda tadi akan dibuat dalam bentuk pola integritas. Jadi,
sensor yang terbaik akan dilapisi dengan lapisan dielektrik sehingga bisa
bekerja pada rating temperature sesuai dengan kebutuhan.
Rangkaian elektronik terkait pada sensor kemudian mengukur perubahan tersebut, dan nilai resistansi atau tegangan yang terbaca diinterpretasikan sebagai tingkat kelembapan. Proses ini memungkinkan penggunaan sensor kelembapan resistif untuk menghasilkan data yang mencerminkan kadar air dalam udara atau bahan tertentu. Kelebihan dari sensor ini termasuk respons yang cepat terhadap perubahan kelembapan, meskipun pengguna perlu memperhatikan potensi kontaminasi atau pengaruh kondisi lingkungan terhadap akurasi pengukuran.
Karakteristik Sensor Kapasitif
• Bisa bekerja pada rating
temperatur mulai dari 0°C hingga 50°C
• Bisa bekerja pada rating
kelembaban mulai dari 20% hingga 100% RH
• Memiliki tegangan kerja AC
yang mencapai 1 Vrms
• Memiliki frekuensi kerja
mulai dari 50 Hz hingga mencapai 1 Hz
• Biasanya akan mengonsumsi
daya sebesar 0,3 mW
• Adanya perubahan temperatur
dengan peningkatan 5 derajat celcius, maka kurva karakteristiknya menjadi
bergeser yang berbanding terbalik dengan perubahan impedansi.
Intinya, sensor
kapasitif akan bekerja dengan mendeteksi seberapa besar tingkat
kelembaban relatif udara yang ada disekitar sensornya. Setelah terdeteksi,
nantinya sensor akan merubah frekuensi oscillator dan mengirimkan data ke
mikrokontroler serta mikro slave sehingga nantinya akan dilanjutkan ke mikro
master untuk menganalisa data yang diperlukan.
2. Electrical Conductivity Sensors
Electrical Conductivity Sensors atau yang biasa disebut dengan Pope Element terdiri
dari polystyrene. Pada umumnya, sensor ini akan dilakukan dengan asam sulfir
untuk memperoleh karakteristik surface-resistivitas yang dibutuhkan. Tidak
hanya itu, masih ada lagi material lainnya yang bisa digunakan dalam pembuatan
sebuah film untuk sensor konduktivitas.
Material yang dimaksud berupa solidaritas, dikarenakan
konduktivitas elektrik pada bahan tersebut sangat bervariasi dan bisa
mempengaruhi terhadap tingkat kelembaban. Sistem kerja pada sensor ini
terdiri dari film berukuran tipis yang berbahan polimer dan oksida logam
diantara dua elektroda konduktif. Bagian sensornya telah dilapisi dengan logam
yang memiliki pori-pori elektroda untuk memberikan perlindungan dari kontaminasi
seperti kaca, keramik hingga silikon. Jadi, perubahan di dalam konstanta
dielektrik sensor kelembaban kapasitifnya hampir sama dengan kelembaban relatif
di lingkungan sekitarnya.
3. Thermal Conductivity Sensors
Penggunaan thermal conductivity sensors akan
memanfaatkan gas untuk mengukur tingkat kelembaban melalui sensor thermistor.
Prinsip kerja pada sensor ini terdiri dari dua ruang dengan masing-masing
memiliki sebuah sensor yang identik dengan konduktivitas termal. Salah satu
ruangnya ditutup kemudian diisi dengan gas referensi, sedangkan ruang satunya
lagi bertugas sebagai penerima gas sampel. Artinya, perbedaan konduktivitas
termal dari sampel gas referensi akan didefinisikan ke dalam angka konsentrasi
oleh sirkuit mikroprosesor yang terdapat pada unit elektronik.
- Basah : tegangan output akan turun
- Kering : tegangan output akan naik
- Kelembaban tanah melebihi dari nilai ambang maka led akan padam
- Kelembaban tanah kurang dari nilai ambang maka led akan menyala
.jpg)
CD4511 Pin Configuration
Pin no.
Pin name
Description
1,2,6,7
B,C,D,A
BCD input of the IC
3
Display test/Lamp test
To test the display LEDs
4
Blank input
To turn-off the LEDs of the display
5
Store
Store or strobe a BCD code
8
Gnd
Ground
9,10,11,12,13,14,15
e,d,c,b,a,g,f
7-segment outputs
16
Vcc
Positive supply input
Pin no. | Pin name | Description |
1,2,6,7 | B,C,D,A | BCD input of the IC |
3 | Display test/Lamp test | To test the display LEDs |
4 | Blank input | To turn-off the LEDs of the display |
5 | Store | Store or strobe a BCD code |
8 | Gnd | Ground |
9,10,11,12,13,14,15 | e,d,c,b,a,g,f | 7-segment outputs |
16 | Vcc | Positive supply input |
3. Dasar Teori[kembali]
- RESISTOR
Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor memiliki simbol seperti gambar dibawah ini :
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 :
Seri : Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Paralel: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
- Dioda
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).
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. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.
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. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.
C. Kondisi tegangan negatif (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. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.
3. Rumus
Transistor NPN
Rumus dari Transitor adalah :
hFE = iC/iB
dimana, iC = perubahan arus kolektor
iB = perubahan arus basis
hFE = arus yang dicapai
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
- OP-AMP
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
- Gerbang NOT (IC 7404)
Gerbang NOT atau disebut juga "NOT GATE" atau Inverter (Gerbang Pembalik) adalah jenis gerbang logika yang hanya memiliki satu input (Masukan) dan satu output (keluaran). Dikatakan Inverter (gerbang pembalik) karena gerbang ini akan menghasilkan nilai ouput yang berlawanan dengan nilai inputnya . Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan tabel kebenaran gerbang NOT berikut.
Pada gerbang logika NOT, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NOT adalah tanda minus (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas.
Perhatikan tabel kebenaran gerbang NOT. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NOT akan menghasilkan output (keluaran) logika 1 bila variabel input (masukan) bernilai logika 0" sebalikanya "Gerbang NOT akan menghasilkan keluaran logika 0 bila input (masukan) bernilai logika 1"
- Decoder (IC 7447)
IC BCD 7447 merupakan IC yang bertujuan mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi suatu data keluaran untuk seven segment. IC 7447 yang bekerja pada tegangan 5V ini khusus untuk menyalakan seven segment dengan konfigurasi common anode. Sedangkan untuk menyalakan tampilan seven segment yang bekerja pada konfigurasi common cathode menggunakan IC BCD 7448.
IC ini sangat membantu untuk meringkas masukan seven segmen dengan jumlah 7 pin, sedangkan jika menggunakan BCD cukup dengan 4 bit masukan. IC BCD bisa juga disebut dengan driver seven segment. Berikut konfigurasi Pin IC 7447.
Konfigurasi Pin Decoder:
a. Pin Input IC BCD, memiliki fungsi sebagai masukan IC BCD yang terdiri dari 4 Pin, nama pin masukan BCD dilangkan dengan huruf kapital yaitu A, B, C dan D. Pin input berkeja dengan logika High=1.
b. Pin Ouput IC BCD, memiliki fungsi untuk mengaktifkan seven segmen sesuai data yang diolah dari pin input. Pin output berjumlah 7 pin yang namanya dilambangkan dengan aljabar huruf kecil yaitu, b, c, d, e, f dan g. Pin Output bekerja dengan logika low=0. Karena itulah IC 7447 digunakan untuk seven segment common anode.
c. Pin LT (Lamp Test) memiliki fungsi untuk mengaktifkan semua output menjadi aktif low, sehingga semua led pada seven segmen menyala dan menampilkan angka 8. Pin LT akan aktif jika diberi logika low. Pin ini juga digunakan untuk mengetes kondisi LED pada seven segment.
d. Pin RBI (Ripple Blanking Input) memiliki fungsi untuk menahan data input (disable input), pin RBI akan aktif jika diberi logika low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.
e. Pin RBO (Ripple blanking Output) memiliki fungsi untuk menahan data output (disable output), pin RBO ini akan aktif jika diberikan logika Low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.
Pada aplikasi IC dekoder 7447, ketiga pin (LT, RBI dan RBO) harus diberi logika HIGH=1 agar tidak aktif. Baik IC 7447 atau 7448 pada bagian output perlu dipasang resistor untuk membatasi arus yang keluar sehingga led pada seven segment bekerja secara optimal. Berikut ini rangkaian IC dekoder 7448 untuk konfigurasi seven segment common cathode.
- Encoder 74147
- 7 Segment Anoda
Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.
Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.
Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.
Tabel Pengaktifan Seven Segment Display
- Light Emitting Code (LED)
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah 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.
Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.
- Light Emitting Code (LED)
Simbol dan Bentuk LED (Light Emitting Diode)
Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya.
Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya.
- 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.
- 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.
- Voltmeter
Volt meter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.
- Ground
Ground Berfungsi sebagai untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian
- Baterai
- Power Supply
- Sensor Sentuh (TOUCH SENSOR)
JENIS-JENIS SENSOR SENTUH
Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.
(Gambar 18. jenis touch sensor)
Sensor Kapasitif
Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.
Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.
Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.
Sensor Resistif
Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.
Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).
Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.
- Water sensor adalah controller yang bisa mendeteksi volume air, tinggi air, serta kualitas air di dalam tangki, sungai, danau, dan sejenisnya dengan akurat dan mudah. Sensor ini merupakan perangkat yang bisa mematikan atau mengobarkan pompa air secara otomatis andai air mulai berakhir atau sudah nyaris penuh.
Jumlah Pin pada Sensor ini berjumlah 3 Yaitu :
- Pin Negatif (-)
- Pin Positif (+)
- Pin Data (S)
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.
. 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.
. 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.
Spesifikasi LM35 :
· Dikalibrasi Langsung dalam Celcius (Celcius)
· Faktor Skala Linear + 10-mV / ° C
· 0,5 ° C Pastikan Akurasi (pada 25 ° C)
· Dinilai untuk Rentang Penuh −55 ° C hingga 150 ° C
· Cocok untuk Aplikasi Jarak Jauh
· Biaya Rendah Karena Pemangkasan Tingkat Wafer
· Beroperasi Dari 4 V hingga 30 V
· Pembuangan Arus Kurang dari 60-μA
· Pemanasan Mandiri Rendah, 0,08 ° C di Udara Diam
· Hanya Non-Linearitas ± ¼ ° C Tipikal
· Output Impedansi Rendah, 0,1 Ω untuk Beban 1-mA
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.
 |
| Source: |
Diagram sirkuit ditunjukkan di atas. Secara singkat, ada dua transistor di tengah gambar. Yang satu memiliki sepuluh kali luas emitor yang lain. Ini berarti ia memiliki sepersepuluh dari kerapatan arus, karena arus yang sama mengalir melalui kedua transistor. Ini menyebabkan tegangan melintasi resistor R1 yang sebanding dengan suhu absolut, dan hampir linier melintasi rentang yang kita pedulikan. Bagian "hampir" ditangani oleh sirkuit khusus yang meluruskan grafik tegangan versus suhu yang sedikit melengkung.
- 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.
0 komentar:
Posting Komentar