fisika(Pengontrol level air dan suhu pada tanaman hidroponik)
1. Tujuan
[Back]
Mengetahui prinsip kerja dari sensor yang digunakan
Mampu membuat rangkaian dengan mengaplikasikan sensor
- LM 393
- Resistor
- Battery
- Transistor
- Relay
- Motor DC
- Led
- LogicState
- Op amp
Resistor
Resistor atau dalam bahasa Indonesia sering disebut dengan Hambatan atau Tahanan dan biasanya disingkat dengan Huruf “R”. Satuan Hambatan atau Resistansi Resistor adalah OHM (Ω). Sebutan “OHM” ini diambil dari nama penemunya yaitu Georg Simon Ohm yang juga merupakan seorang Fisikawan Jerman.
Untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika, Resistor bekerja berdasarkan Hukum Ohm.
Fixed Resistor
Fixed Resistor adalah jenis Resistor yang memiliki nilai resistansinya tetap. Nilai Resistansi atau Hambatan Resistor ini biasanya ditandai dengan kode warna ataupun kode Angka.
Bentuk dan Simbol Fixed Resistor :
Yang tergolong dalam Kategori Fixed Resistor berdasarkan Komposisi bahan pembuatnya diantaranya adalah :
Carbon Composition Resistor (Resistor Komposisi Karbon)
Resistor jenis Carbon Composistion ini terbuat dari komposisi karbon halus yang dicampur dengan bahan isolasi bubuk sebagai pengikatnya (binder) agar mendapatkan nilai resistansi yang diinginkan. Semakin banyak bahan karbonnya semakin rendah pula nilai resistansi atau nilai hambatannya.
Nilai Resistansi yang sering ditemukan di pasaran untuk Resistor jenis Carbon Composistion Resistor ini biasanya berkisar dari 1Ω sampai 200MΩ dengan daya 1/10W sampai 2W.
Carbon Film Resistor (Resistor Film Karbon)
Resistor Jenis Carbon Film ini terdiri dari filem tipis karbon yang diendapkan Subtrat isolator yang dipotong berbentuk spiral. Nilai resistansinya tergantung pada proporsi karbon dan isolator. Semakin banyak bahan karbonnya semakin rendah pula nilai resistansinya. Keuntungan Carbon Film Resistor ini adalah dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah dan juga rendahnya kepekaan terhadap suhu jika dibandingkan dnegan Carbon Composition Resistor.
Nilai Resistansi Carbon Film Resistor yang tersedia di pasaran biasanya berkisar diantara 1Ω sampai 10MΩ dengan daya 1/6W hingga 5W. Karena rendahnya kepekaan terhadap suhu, Carbon Film Resistor dapat bekerja di suhu yang berkisar dari -55°C hingga 155°C.
Metal Film Resistor (Resistor Film Logam)
Metal Film Resistor adalah jenis Resistor yang dilapisi dengan Film logam yang tipis ke Subtrat Keramik dan dipotong berbentuk spiral. Nilai Resistansinya dipengaruhi oleh panjang, lebar dan ketebalan spiral logam.
Secara keseluruhan, Resistor jenis Metal Film ini merupakan yang terbaik diantara jenis-jenis Resistor yang ada (Carbon Composition Resistor dan Carbon Film Resistor).
o Cara menghitung nilai Resistor berdasarkan Kode Warna
nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor:
Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :
Contoh :
Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :
Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :
1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Berikut ini adalah gambar bentuk Rangkaian Paralel :
· Kapasitor
Kapasitor (Capacitor) atau disebut juga dengan Kondensator (Condensator) adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad. Satuan Kapasitor tersebut diambil dari nama penemunya yaitu Michael Faraday (1791 ~ 1867) yang berasal dari Inggris. Namun Farad adalah satuan yang sangat besar, oleh karena itu pada umumnya Kapasitor yang digunakan dalam peralatan Elektronika adalah satuan Farad yang dikecilkan menjadi pikoFarad, NanoFarad dan MicroFarad.
Konversi Satuan Farad adalah sebagai berikut :
1 Farad = 1.000.000µF (mikro Farad)
1µF = 1.000nF (nano Farad)
1µF = 1.000.000pF (piko Farad)
1nF = 1.000pF (piko Farad)
Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah. Dalam Rangkaian Elektronika, Kapasitor disingkat dengan huruf “C”.
Menghitung Nilai Kapasitor Seri Paralel
· IC Op-amp
· LF351 Op-Amp
Op-amp IC LF351 adalah JFET-Junction Field Effect Transistor. Op-amp ini memiliki input berkecepatan sangat tinggi, dan merupakan IC yang paling umum tersedia di pasaran karena fitur-fiturnya seperti biaya rendah serta karakteristik bertindak yang baik. IC ini memberikan hasil bandwidth gain tinggi meskipun membutuhkan supply arus yang sangat rendah. Op-amp ini akan menggabungkan dua keadaan teknologi analog pada IC monolitik saja. Teknologi JFET menawarkan bandwidth yang cukup; input daya mengimbangi arus, laju perubahan tegangan cepat oleh arus bias input rendah, & arus supply.
Op-amp LF351 pada dasarnya adalah input IC JFET. Ini adalah IC berbiaya rendah dan memberikan karakteristik kinerja tinggi. IC ini memberikan laju perubahan tegangan tinggi & produk bandwidth tinggi, bahkan dengan bekerja dengan catu daya rendah
Selain itu, ia secara internal mengkompensasi tegangan off-set input daya, impedansi input daya tinggi, supply arus kecil, waktu penyelesaian yang cepat, dan distorsi yang kurang harmonis. Penerapan IC ini terutama mencakup rangkaian S&H (sample dan hold), DAC (digital to analog converter), integrator kecepatan, dll.
Fitur utama Op-amp LF351 termasuk yang berikut ini.
Pemanfaatan daya rendah
Keamanan konsleting output day
Tingkat perubahan tegangan tinggi -16 V/us
Arus offset rendah & bias input
Proses bebas latch-up
o Spesifikasi Op-amp LF351
Supply tegangan ± 18V
Diferensial tegangan input daya: ± 30V
Kisaran supply input daya adalah ± 15V
Timbal suhu 260℃
Suhu persimpangan adalah 115℃
Tegangan Offset input daya adalah 5mV
Pemborosan daya adalah 670mW
Kompensasi Frekuensi Interior
Nomor Pin | Nama Pin | Deskripsi |
1. | Offset Null 1 | Pin digunakan untuk melepas tegangan offset dan tegangan input keseimbangan. |
2. | Inverting Input | Membalik masukan sinyal |
3. | Input Non-inverting | Input sinyal non-Inverting |
4. | VEE | Input Pasokan Negatif (Ground) |
5. | Offset Null 2 | Pin digunakan untuk melepas tegangan offset dan tegangan input keseimbangan. |
6. | Keluaran | Output dari op amp |
7. | VCC | Input Pasokan Positif |
8. | NC | Tidak terhubung |
Peringkat maksimum IC ini tercantum dalam bentuk tabel berikut.
Parameter | Nilai |
Tegangan Supply (VCC) | ± 18 V |
Tegangan Input Diferensial (VI(DIFF)) | 30 V |
Rentang Tegangan Input (VI) | ± 15 V |
Output Durasi Konsleting | Kontinu |
Disipasi Daya (PD) | 500 mW |
Suhu Operasional (TOPR) | 0 ~ +70°C |
Kisaran Suhu Penyimpanan (TSTG) | -65 ~ +150°C |
Rumus :
Vout : Tegangan output (v)
Rf : Resistansi referensi (Ω)
Rin : Resistansi input (Ω)
Vin : Tegangan Input (v)
· LM393 - Low Offset Voltage Dual Comparator IC
IC Komparator atau IC pembanding adalah sebuah IC yang berfungsi untuk membandingkan dua macam tegangan yang terdapat pada kedua inputnya. Komparator memiliki 2 buah input dan sebuah output. Inputnya yaitu input(+) dan input (-). berikut skemanya
Lm 393 dalam satu kemasannya mempunyai dua buah komparator didalamnya. IC ini memiliki fitur sebagai berikut:
IC komparator LM 393 memiliki fitur-fitur sebagai berikut:
o Dapat bekerja dengan single supply 2V sampai 36V
o Dapat bekerja dengan tegangan input -3V sampai +36V
o Dapat bekerja dengan segala macam bentuk gelombang logic
o Dapat membandingkan tegangan yang mendekati ground.
Dalam aplikasinya output dari komparator LM 393, membutuhkan resistor pullup dengan tegangan V+ yaitu untuk menjaga tegangan output supaya memiliki logika satu ketika kondisi idle.
Cara Kerja Komparator:
komparator bekerja berdasarkan tegangan yang masuk pada kedua pin inputnya.
>> jika tegangan pada pin(+) > tegangan pada pin(-) maka output komparator akan berayun kearah V+
>> jika tegangan pada pin(+) < tegangan pada pin(-) maka output komparator akan berayun kearah V-
Dalam aplikasinya biasanya salah satu pin input dari komparator sebagai tegangan reverensi sedangkan pin input lainya sebagai tegangan yang akan dibandingkan. Seperti pada rangkaian berikut.
pada rangkaian tersebut tegangan referensinya diperoleh dari sebuah VR (Variable Resistor) dan tegangan yang akan dibandingkan berasal dari sensor cahaya fotodioda yang dirangkai menjadi rangkaian pembagi tegangan. Dengan tegangan reverensi dari VR maka output dari komparator dapat diatur "pada intensitas cahaya berapa output dari regulator akan bernilai nol".
Output LM393
·
Modul Sensor Kelembaban Tanah
Prinsip kerja Sensor PIR
Modul Sensor Kelembaban ini terdiri dari Sensor Kelembaban, Resistor, Kapasitor, Potensiometer, IC Pembanding LM393, LED Daya dan Status dalam rangkaian terintegrasi.
IC LM393
IC Komparator LM393 digunakan sebagai pembanding tegangan pada modul sensor kelembaban ini. Pin 2 LM393 dihubungkan ke Preset (Pot 10KΩ) sedangkan pin 3 dihubungkan ke pin sensor Moisture. IC komparator akan membandingkan tegangan ambang batas yang ditetapkan menggunakan preset (pin2) dan pin sensor (pin3).
Sensor Kelembaban
Sensor kelembaban terdiri dari dua probe yang digunakan untuk mendeteksi kelembaban tanah . Probe sensor kelembaban dilapisi dengan emas imersi yang melindungi Nikel dari oksidasi. Kedua probe ini digunakan untuk melewatkan arus melalui tanah dan kemudian sensor membaca resistansi untuk mendapatkan nilai kelembaban.
Preset (Pot pemangkas)
Dengan menggunakan prasetel onboard, Anda dapat mengatur ambang (sensitivitas) keluaran digital
Cara Menggunakan Modul Sensor Kelembaban Tanah
Modul sensor kelembaban terdiri dari empat buah pin yaitu VCC, GND, DO, AO. Pin keluaran digital dihubungkan ke pin keluaran IC komparator LM393 sedangkan pin analog dihubungkan ke sensor Kelembaban. Diagram Sirkuit internal modul sensor Kelembaban diberikan di bawah ini.
Cara menggunakan modul sensor kelembaban dengan mikrokontroler sangatlah mudah. Hubungkan pin Analog / Digital Output modul ke pin Analog / Digital Mikrokontroler. Hubungkan pin VCC dan GND ke pin 5V dan GND Mikrokontroler. Setelah itu masukkan probe ke dalam tanah. Ketika ada lebih banyak air di dalam tanah, itu akan menghantarkan lebih banyak listrik yang berarti resistansi akan rendah dan tingkat kelembaban akan tinggi.
Aplikasi Sensor Kelembaban Tanah
Perkebunan
Sistem irigasi
· LM35
Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .
Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan. Maka dapat disimpulkan prinsip kerja sensor LM35 sebagai berikut:
• Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu
• Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output.
Pada seri LM35
Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan output s ebesar 10mV
Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah saya lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah (saya naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut berubah.
Memang secara logika hal ini sepertinya benar, tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah untuk kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang demikian ini tidak dapat digunakan.
· Active Passsive Buzzer
Prinsip Kerja Motor DC
Pada dasarnya, prinsip kerja dari buzzer elektronika hampir sama dengan loud speaker dimana buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang secara diafragma. Ketika kumparan tersebut dialiri listrik maka akan menjadi elektromagnet sehingga mengakibatkan kumparan tertarik ke dalam ataupun ke luar tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya. Karena kumparan dipasang secara diafragma maka setiap kumparan akan menggerakkan diafragma tersebut secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara.
FUNGSI BUZZER ELEKTRONIKA
Pada dasarnya Buzzer Elektronika menyerupai loud speaker namun memiliki fungsi-fungsi yang lebih sederhana. Berikut adalah beberapa fungsi buzzer elektronika :
Sebagai bel rumah
Alarm pada berbagai peralatan
Peringatan mundur pada truk
Komponen rangkaian anti maling
Indikator suara sebagai tanda bahaya atau yang lainnya
Timer
Dan lain-lain
menggerakkan speaker agar menghasilkan suara yang dapat didengar oleh manusia.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar