Tugas Besar

[menuju akhir]

 1. Pendahuluan [kembali]

    Banjir bandang merupakan bencana alam yang sering terjadi secara tiba-tiba dan berdampak besar terhadap keselamatan jiwa serta kerusakan infrastruktur. Di wilayah rawan seperti daerah lereng pegunungan dan aliran sungai kecil yang curam, mitigasi bencana menjadi sangat penting. Untuk mengatasi hal tersebut, dibutuhkan sistem deteksi dan kontrol dini yang andal dan responsif. Salah satu pendekatan yang digunakan dalam pengembangan sistem peringatan dini adalah penerapan rangkaian kontrol berbasis sensor. Dalam tugas besar ini, dirancang suatu sistem kontrol banjir bandang yang terdiri dari berbagai jenis sensor, yaitu sensor getar untuk mendeteksi potensi longsor atau pergerakan tanah, sensor air untuk memantau tinggi muka air sungai, sensor infrared untuk deteksi aliran cepat atau benda bergerak dalam air, sensor hujan untuk mengukur intensitas curah hujan, serta sensor jarak untuk mengukur perubahan jarak air terhadap permukaan atau struktur penghalang. Kombinasi dari berbagai sensor ini memungkinkan sistem untuk mendeteksi potensi banjir secara real-time dan memberikan sinyal peringatan sebelum bencana terjadi. Dengan pemrosesan data yang tepat, sistem ini dapat meningkatkan efektivitas mitigasi banjir bandang dan memberikan waktu evakuasi yang lebih cepat bagi masyarakat terdampak.

 2. Tujuan [kembali]

·  Merancang sistem kontrol banjir bandang yang mampu mendeteksi potensi bencana secara dini menggunakan berbagai jenis sensor.

·  Mengintegrasikan sensor-sensor seperti sensor getar, sensor air, sensor infrared, sensor hujan, dan sensor jarak ke dalam satu sistem pemantauan yang terpadu.

·  Mendeteksi perubahan lingkungan secara real-time, seperti peningkatan curah hujan, tinggi muka air, getaran tanah, dan aliran deras yang menjadi indikator awal banjir bandang.

·  Memberikan peringatan dini kepada masyarakat atau pihak terkait melalui sistem alarm atau sinyal otomatis ketika parameter mencapai ambang batas bahaya.

·  Meningkatkan efektivitas mitigasi risiko bencana alam dengan menyediakan waktu reaksi yang cukup untuk evakuasi atau pengamanan aset.

·  Mengembangkan sistem yang hemat energi dan efisien, sehingga dapat digunakan di daerah rawan dengan keterbatasan infrastruktur listrik.

·  Menguji dan mengevaluasi kinerja sistem kontrol melalui simulasi atau pengujian lapangan untuk memastikan keandalan dan akurasi deteksi.

 3. Alat dan Bahan [kembali]

ALAT

a.) DC Voltmeter
DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.
 


Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter







  
b.) Baterai


Spesifikasi

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


Bahan

    a) Resistor
Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). 
Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna

Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Spesifikasi

 b. Dioda




Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

c. Transistor

Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.
Spesifikasi :
    • Bi-Polar Transistor
    • DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
    • Continuous Collector current (IC) is 100mA
    • Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
    • Base Current(IB) is 5mA maximum

d. OP -AMP



Konfigurasi PIN LM741

Spesifikasi:


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

Komponen Input

a. Button





Button adalah saklar tekan yang berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik.

Technical Specifications

  • Mode of Operation: Tactile feedback
  • Power Rating: MAX 50mA 24V DC
  • Insulation Resistance: 100Mohm at 100v
  • Operating Force: 2.55±0.69 N
  • Contact Resistance: MAX 100mOhm
  • Operating Temperature Range: -20 to +70 
  • Storage Temperature Range: -20 to +70 ℃

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






c. Water Level Sensor

Water level sensor berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air.

Konfigurasi pin water level sensor

"S" stand for signal input
"+" stand for power supply
"-" stand for GND

Spesifikasi water level sensor

1. Tegangan kerja: 5V

2. Bekerja Saat Ini: <20ma br=""> 3. Antarmuka: Analog

4. Lebar deteksi: 40mm × 16mm

5. Suhu Kerja: 10 ℃ ~ 30 ℃

6. Berat: 3g

7. Ukuran: 65mm × 20mm × 8mm

8. Antarmuka yang kompatibel dengan Arduino

9. Konsumsi daya rendah

10. Sensitivitas tinggi

11. Sinyal tegangan keluaran: 0 ~ 4.2V

Aplikasi water level sensor

1. Mendeteksi curah hujan Rainfall detecting

2. Kebocoran cairan

3. Kepenuhan tank air


Grafik respon water level sensor


d.Rain Sensor

                                    

Rain sensor berfungsi untuk mendeteksi kebocoran dari tank air.

Konfigurasi pin rain sensor

                                     


Spesifikasi rain sensor

1. Konsumsi daya sangat sedikit

2. Sensor ini bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5cm x 4cm berlapis nikel dan dengan kualitas tinggi pada kedua sisinya

3. Pada lapisan module mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi

4. Tegangan kerja masukan sensor 3.3V – 5V

5. Menggunakan IC comparator LM393 yang stabil

6. Output dari modul comparator dengan kualitas sinyal bagus lebih dari 15mA

7. Dilengkapi lubang baut untuk instalasi dengan modul lainnya

8. Terdapat potensiometer yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas sensor

9. Terdapat 2 Output yaitu digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)

10. Dimensi PCB yaitu 3.2 cm x 1.4 cm

 

Grafik respon rain sensor


e.Sensor GP2D120

                                     


        Sensor infrared ranger Sharp GP2D120 memiliki kemampuan membaca jarak 4-30 cm. Namun, hasil konversi A/D tidak linier. Artinya, tegangan output sensor tidak berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

Spesifikasi :
Nama lengkap: Sharp GP2D120 Analog Distance Sensor
Tipe sensor: Sensor jarak inframerah (Infrared Proximity Sensor)
Jarak deteksi:
  • Minimum: 4 cm
  • Maksimum: 30 cm
Tegangan kerja: 4.5V – 5.5V DC
Output:
  • Analog voltage (tegangan berubah tergantung jarak)
  • Output non-linear terhadap jarak objek
Konsumsi arus: Sekitar 30 mA
Waktu respons: Sekitar 39 ms
Sudut deteksi: Sekitar ±5°
Tegangan output maksimum: Sekitar 2.6V (saat objek sangat dekat)
Tegangan output minimum: Sekitar 0.4V (saat objek jauh, sekitar 30 cm)
Antarmuka: Analog, dapat dibaca langsung oleh ADC mikrokontroler (misalnya Arduino, STM32, dsb.)

f.Sensor Infrared
            
            Sensor Infrared merupakan komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Ketika tidak ada benda yang menghalangi sinar inframerah, sensor akan berada dalam logika "0". Sebaliknya, ketika ada benda yang menghalangi sinar inframerah, sensor akan beralih ke logika "1". Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar yang akan mengirimkan sinyal inframerah. Pada bagian penerima sensor inframerah, biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau modul inframerah yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.
            Spesifikasi sensor infrared:

g. Sensor Vibration

            Sensor getaran adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sensor ini juga dikenal sebagai sensor casings measurement. Salah satu jenis sensor getaran yang umum digunakan adalah seismic transducer, yang dapat mengukur baik kecepatan (velocity) maupun percepatan (acceleration) getaran.
    Dalam konteks logika elektronik, sensor getaran dapat diinterpretasikan sebagai berikut: ketika tidak ada getaran yang terdeteksi, sensor akan menghasilkan sinyal listrik yang mengindikasikan keadaan "tidak aktif" atau "0". Sebaliknya, ketika sensor mendeteksi adanya getaran, maka sinyal listrik yang dihasilkannya akan mengindikasikan keadaan "aktif" atau "1".
            Spesifikasi sensor vibration:

h.Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. 

Komponen Output

a. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).




b. LED-red dan LED-yellow




Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju.  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. 





c. Motor
Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

Spesifikasi

Pinout

d. Relay

Spesifikasi 




Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.

  • Konfigurasi pin Relay dihubungkan ke 5V
  • GND dihubungkan ke GND
  • IN1/Data dihubungkan ke pin 2
Pinout














 4. Dasar Teori [kembali]

1.Battery







        Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).



        Baterai dalam sistem PV mengalami berulang kali siklus pengisian dan pengosongan selama umur pakainya. Siklus hidup (cycle life) baterai adalah banyaknya pengisian dan pengosongan hingga kapasitas baterai turun (melemah) dan tersisa 80% dari kapasitas nominalnya. Pabrik baterai biasanya mencantumkan siklus hidup pada spesifikasi teknis baterai. Mencantumkan satu nilai siklus hidup (cycle life) sebenarnya terlalu menyederhanakan informasi, karena siklus hidup baterai juga tergantung pada suhu baterai.

        Dari grafik di atas, terlihat pada suhu operasional baterai yang lebih rendah, siklus hidup baterai lebih lama. Siklus hidup baterai juga tergantung dari DoD, artinya baterai yang dikosongkan hanya 50% dari kapasitasnya, berumur lebih lama jika dikosongkan hingga 80%, namun membuat sistem menjadi lebih mahal, karena membutuhkan kapasitas baterai lebih besar untuk mengakomodasi kebutuhan yang sama.

battery capacity vs temperature

    Jika pada suhu operasional lebih rendah, umur baterai lebih lama,  namun ada efek negatif berkaitan dengan kapasitas baterai. Pada suhu  yang lebih rendah, kapasitas baterai menjadi lebih rendah. Hal ini disebabkan karena pada suhu yang lebih tinggi, reaksi kimia yang terjadi pada baterai bergerak lebih aktif/cepat, sehingga kapasitas baterai cenderung lebih tinggi.

    Terkadang, pada suhu yang lebih tinggi, kapasitas baterai justru dapat lebih besar dari angka nominalnya, meskipun pada suhu tinggi, elemen baterai terlalu aktif, juga berakibat buruk pada kesehatan baterai.

2. Relay





Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

   
Kapasitas Pengalihan Maksimum:



3. 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.



Tabel. Warna dan Material LED

Warna
Panjanggelombang [nm]
Material semikonduktor

Infrared
λ > 760
Gallium arsenide (GaAs)Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)

Red
610 < Î» < 760
Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)

Orange
590 < Î» < 610
Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)

Yellow
570 < Î» < 590
Gallium arsenide phosphide (GaAsP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III) phosphide (GaP)

Green
500 < Î» < 570
Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN)Gallium(III) phosphide (GaP)Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)Aluminium gallium phosphide (AlGaP)

Blue
450 < Î» < 500
Zinc selenide (ZnSe)Indium gallium nitride (InGaN)

Violet
400 < Î» < 450
Indium gallium nitride (InGaN)

Purple
multiple types
Dual blue/red LEDs,
blue with red phosphor,
or white with purple plastic

Ultraviolet
λ < 400
Diamond (235 nm) Boron nitride (215 nm) Aluminium nitride (AlN) (210 nm) Aluminium gallium nitride (AlGaN)Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) – (down to 210 nm)

Pink
multiple types
Blue with one or two phosphor layers:
yellow with red, orange or pink phosphor added afterwards,
or white with pink pigment or dye.

White
Broad spectrum
Blue/UV diode with yellow phosphor



4. Motor

       
     Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu


5.Resistor
Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). 
Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna

Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Spesifikasi

6.Dioda




Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

7. Transistor NPN

Pinout: 



Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide.

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

  • Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
  • Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
  • Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolekto

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. 

 



Rumus-rumus transistor:

Konfigurasi Transistor:


Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT.  Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor  dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan  Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

 Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 Pemberian bias 
        Ada beberapa macam rangkaian pemberian bias, yaitu: 





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.

8. Transistor PNP


Pin Out :


Karakteristik






Transistor PNP adalah salah satu jenis transistor bipolar (Bipolar Junction Transistor/BJT) yang terdiri dari dua lapisan semikonduktor tipe-P yang mengapit satu lapisan semikonduktor tipe-N. Ketiga terminal pada transistor PNP disebut emitter (E), base (B), dan collector (C). Pada transistor jenis ini, arus utama mengalir dari emitter ke collector, dan arus basis mengalir ke luar dari terminal basis, berlawanan arah dengan arus pada transistor NPN. Transistor PNP aktif (ON) jika tegangan basis lebih rendah dari tegangan emitter sekitar 0,7 volt. Dalam kondisi ini, junction emitter-base dalam keadaan forward bias, sedangkan junction collector-base reverse bias, memungkinkan aliran arus dari emitter ke collector. Transistor PNP sering digunakan dalam konfigurasi rangkaian sebagai saklar atau penguat, tergantung pada kebutuhan aplikasi. Salah satu keunggulan transistor PNP adalah kemampuannya untuk mengalirkan arus saat sinyal kontrol pada basis berada pada level tegangan yang lebih rendah dari emitter, yang berguna dalam sistem dengan logika tegangan negatif atau untuk mengontrol beban yang terhubung ke sisi positif catu daya.

9. Relay




Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau swirch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Berikut adalah simbol dari komponen relay.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

  1. Electromagnet (Coil)
  2. Armature
  3. Switch Contact Point (Saklar)
  4. Spring
 Gambar dari bagian-bagian relay 

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

  • Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)

  • Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Konfigurasi: 



10.Op Amp

Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas.

 Simbol 

  Konfigurasi pin:

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 



Voltage Flowers

    Voltage Flower

      Detektor Non Inverting 
     Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 78.

     Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V1 dan +Vref = V2 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( V o (max) = ± V sat = (V1-V2)) dengan simulasi multisim adalah seperti gambar 79

    Detektor Inverting

    Rumus:


Komparator


Rumus:


Differential Amplifier

Rumus:



Bentuk Gelombang


11.Sensor Infrared

Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

Prinsip Kerja Sensor Infrared

Ilustrasi prinsip kerja sensor infrared

Grafik Respon Sensor Infrared

Gambar 4. Grafik respon sensor infrared

Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.

12. Sensor Jarak GP2D120


    Penggunaan sensor GP2D12 ini tidak ada perlakuan khusus dalam  proses pembacaannya, sehingga apabila ada mikrokontroler yang sudah terdapat  ADC (Seperti Atmega8535) di dalam maka sensor jarak ini tinggal dihubungkan dan dibaca tegangan keluarannya. ATmega8535 merupakan salah satu jenis dari mikrokontroler AVR buatan ATMEL yang mempunyai 8 channel ADC (Analog to Digital Converter) dengan  resolusi 10bit. Maksudnya adalah mikrokontroler ini mampu untuk diberi masukan tegangan analog sampai 8 saluran secara bersamaan dengan ketelitian  sampai 10 bit, sehingga pemakaian sensor jarak GP2D12 pada mikrokontroler  ini maksimal adalah 8 buah.

    Adapun prinsip kerja sensor sharp GP2D12 ini menggunakan prinsip pantulan sinar infra merah. Dalam aplikasi ini nilai tegangan keluran dari sensor yang berbanding terbalik dengan hasil pembacaan jarak dikomparasi dengan tegangan referensi komparator. Prinsip kerja dari rangkaian komparator sensor sharp GP2D12 adalah jika sensor mengeluarkan  tegangan melebihi tegangan referensi, maka keluaran dari komparator akan  berlogika rendah. Jika tegangan referensi lebih besar dari tegangan sensor maka  keluaran dari komparator akan berlogika tinggi. Selain menggunakan komparator,  untuk mengakases sensor jarak sharp GP2D12 dapat dengan menggunakan prinsip  ADC, atau dengan kata lain mengolah sinyal analog dari pembacaan sensor sharp  GP2D12 ke bentuk digital dengan bantuan pemrograman.

    GP2D12 (Infrared Range Detector) adalah sensor jarak yang berbasikan  infra red, sensor ini dapat mendeteksi obyek dengan jarak 8 sampai 80 cm. Output  dari GP2D12 adalah berupa tegangan analog. Agar GP2D12 dapat berhubungan  dengan mikrokontroller di perlukan ADC ( Analog to Digital conventer ) yang  berfungsi untuk mengkonversi output dari GP2D12 yang berupa analog menjadi digital.

Grafik respon sensor GP2D12:




Sensor GP2D120 adalah sensor jarak berbasis inframerah (infrared distance sensor) buatan Sharp yang digunakan untuk mengukur jarak objek dari sensor dengan prinsip pantulan cahaya inframerah.

Sensor ini sangat populer dalam proyek robotik dan sistem otomatisasi karena dapat mendeteksi objek pada rentang jarak 4 cm hingga 30 cm dengan output analog yang proporsional terhadap jarak.


  • Sensor GP2D120 menggunakan metode trigonometri pantulan cahaya inframerah (triangulasi optik).

  • Modul memancarkan sinar inframerah melalui LED IR.

  • Sinar inframerah akan dipantulkan kembali oleh objek yang berada di depannya.

  • Pantulan ini diterima oleh photodiode array yang menghasilkan tegangan analog (VO) sesuai sudut dan posisi pantulan.

  • Semakin dekat objek, semakin tinggi tegangan keluarannya, namun hubungan antara jarak dan tegangan tidak linear.



13.Water Sensor


Water Sensor WATER2 digunakan untuk mendeteksi adanya air atau mengukur ketinggian air secara sederhana. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip konduktivitas listrik air, sehingga ketika air menyentuh jalur konduktif pada sensor, maka akan terjadi perubahan resistansi yang menghasilkan sinyal listrik.

Sensor ini terdiri dari serangkaian jalur konduktif paralel yang terbuka di permukaannya. Ketika air berada di antara jalur-jalur tersebut, ia menjadi media penghantar arus listrik, sehingga memungkinkan arus mengalir antara jalur positif dan negatif. Semakin tinggi tingkat air, semakin banyak jalur yang terhubung oleh air, dan semakin besar pula sinyal yang terbaca oleh sistem.

Sensor ini biasanya terhubung dengan komparator (seperti IC LM393) yang mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital (HIGH atau LOW), tergantung dari ambang batas yang telah ditentukan.

Komponen Utama

  1. Jejak Konduktif (Copper Traces)

    • Berfungsi sebagai elektroda untuk mendeteksi air.

    • Semakin banyak jejak yang terkena air, semakin besar sinyal keluarannya.

  2. Komparator (IC LM393)

    • Menganalisis tegangan dari jejak konduktif dan membandingkan dengan ambang batas.

    • Mengubah sinyal analog menjadi digital (1 atau 0).

  3. Potensiometer (Variable Resistor)

    • Mengatur sensitivitas sensor terhadap jumlah air yang terdeteksi.

  4. LED Indikator

    • Memberikan sinyal visual (biasanya menyala saat air terdeteksi).

  5. Pin Output (OUT, GND, VCC)

    • VCC: Tegangan kerja (biasanya 3.3V – 5V).

    • GND: Ground.

    • OUT: Output sinyal digital ke mikrokontroler.

"S" stand for signal input
"+" stand for power supply
"-" stand for GND

Spesifikasi water level sensor

1. Tegangan kerja: 5V

2. Bekerja Saat Ini: <20ma br=""> 3. Antarmuka: Analog

4. Lebar deteksi: 40mm × 16mm

5. Suhu Kerja: 10 ℃ ~ 30 ℃

6. Berat: 3g

7. Ukuran: 65mm × 20mm × 8mm

8. Antarmuka yang kompatibel dengan Arduino

9. Konsumsi daya rendah

10. Sensitivitas tinggi

11. Sinyal tegangan keluaran: 0 ~ 4.2V

Aplikasi water level sensor

1. Mendeteksi curah hujan Rainfall detecting

2. Kebocoran cairan

3. Kepenuhan tank air


Grafik respon water level sensor




14.Vibration Sensor

Sensor getar SW-420 merupakan salah satu jenis sensor yang dirancang untuk mendeteksi getaran atau guncangan pada permukaan tempat sensor dipasang. Sensor ini sangat cocok digunakan dalam sistem peringatan dini bencana alam, seperti deteksi gempa kecil, longsor, atau pergerakan tanah yang dapat menjadi pemicu banjir bandang.

Sensor getar SW-420 bekerja berdasarkan prinsip perubahan posisi elemen mekanis di dalamnya. Di dalam sensor terdapat pegas dan silinder logam yang akan bergerak apabila terjadi getaran. Ketika sensor mengalami getaran melebihi ambang batas tertentu, jalur konduktif di dalam sensor akan bersentuhan dan menghasilkan sinyal digital (HIGH atau LOW), tergantung pada keadaan getar.

Beberapa komponen penting pada modul SW-420 meliputi:

  • Sensor getar mekanik: Komponen utama yang merespons getaran fisik.

  • Komparator (biasanya LM393): Digunakan untuk membandingkan tegangan dari sensor dengan tegangan referensi. Komparator ini akan menghasilkan output digital yang dapat dibaca mikrokontroler.

  • Potensiometer: Digunakan untuk mengatur sensitivitas sensor terhadap getaran.

  • LED indikator: Menyala ketika sensor mendeteksi getaran.

  • Konektor pin (OUT, GND, Vcc): Untuk menghubungkan sensor ke sistem mikrokontroler seperti Arduino.

Sensor ini biasanya dihubungkan ke sistem mikrokontroler (seperti Arduino, ESP32, dsb.) melalui pin OUT (output digital). Pin ini akan mengeluarkan sinyal HIGH (logika 1) ketika getaran terdeteksi, dan LOW (logika 0) saat tidak ada getaran. Tegangan kerja sensor umumnya 3.3V hingga 5V.

  • Vibration Sensor
            Vibration Sensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik.

                                                    Sensor-Getaran

Grafik Sensor Vibration : 


 

See the source image


Sensor getaran dibagi menjadi dua macam yaitu :

A. Kontak

Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan adalah sensor seismic   transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan percepatan. Untuk mengukur kecepatan menggunakan velocity probe dan velomitor probe, sedangkan untuk mengukur percepatan menggunakan sensor acceleration probe.

a. Velocity probe

1) Pengertian

    Ujung sensor ini akan bersentuhan langsung dengan benda yang akan diukur fibrasinya, sensor ini berfungsi untuk mengukur getaran dari suatu alat atau mesin menggunakan kecepatan sebagai parameternya.

Adapun konstruksinya adalah sbb :

  1. Massa
  2. Kumparan
  3. Pegas
  4. Magnet permanen
  5. Damper Connector
  6. Cassing velocity probe

2) Prinsip Kerja

  Prinsip kerja velocity probe sesuai dengan hukum fisika yaitu apabila suatu konduktor/kumparan yang dikelilingi oleh medan magnet kemudian koduktor bergerak terhadap medan magnet atau medan magnet bergerak terhadap konduktor maka akan menimbulkan suatu tegangan induksi pada konduktor. Apabila transducer ini ditempatkan pada bagian mesin yang bergetar, maka tranduser inipun akan ikut bergetar, sehingga kumparan yang ada di dalamnya akan bergerak relatif terhadap medan magnet sehingga akan menghasilkan tegangan listrik pada ujung kawat kumparannya. Dengan mengolah sinyal listrik dan transdusernya, maka getaran dapat diukur.

b. Acceleration Probe

1) Pengertian

    Termasuk sensor kontak yang berfungsi untuk mengukur getaran dengan mengukur kecepatan dari mesin tersebut

2) Prinsip kerja

Pada acceleration probe terdapat Case insulator yang berkontak langsung dengan mesin yang hendak diperiksa, Case Insulator ini berfungsi sebagai transmitter atau yang menstransmisikan getaran dari mesin menuju piezoelectric sehingga piezoelectric mengalami tekanan yang sebanding dengan getaran yang diterima dari mesin. Getaran mekanis yang menimbulkan gaya akan mengenai bahan piezoelectric tersebut sehingga bahan piezoelectric tersebut menghasilkan muatan listrik. Tetapi arus listrik yang dihasilkan oleh piezoelectric ini sangat kecil, sehingga diperlukan alat lain agar menghasilkan muatan  listrik yang standard. Karena muatan listrik yang ditimbulkan oleh piezoelectrik sangat kecil maka didalamnya dipasang rangkaian electronik/amplifier yang dapat membangkitkan muatan agar muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan piezoelectric menjadi lebih besar. Besar muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan piezo electric sebesar picocoulombs per g. Sedangkan besarnya sinyal yang dihasilkan setelah didalamnya dipasang penguat, mempunyai sensitivitas 50 mv per g.

3) Kelebihan

  • Ukuran sangat kecil dan ringan, sehingga cocok untuk dibawa kemana-mana dan bisa dibawa ke tempat kerja yang sempit
  • Sangat sensitive terhadap frekuensi tinggi, karena accelerator probe memiliki range frekuensi yang tinggi sebesar lebih dari 20 KHz
  • Dapat digunakan pada temperatur tinggi, yaitu sampai temperature kurang lebih 500 derajat C
  • Harganya lebih murah dibanding velocity dan displacement probe

B. Non – Kontak

Sensor non-kontak biasanya disebut Shaft Relative Measurement. Sensor yang digunakan adalah proximity probe (Eddy current probe). Untuk proxymity probe, yang diukur adalah perpindahannya. Untuk sensor non-kontak, probe dan mesin atau media tidak bersentuhan langsung. Untuk menggunakan sensor proximity probe ada beberapa syarat yang harus terpenuhi agar dapat menghasilkan pengukuran yang presisi, diantaranya adalah

  • Roundness (kelingkaran) dari mesin yang akan diukur harus bagus untuk menghasilan bacaan yang bagus pula
  • Run out

 Spesifikasi sensor getar :


 

15.Rain Sensor


Rain sensor atau sensor hujan adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan air hujan di lingkungan sekitar. Sensor ini bekerja dengan prinsip perubahan konduktivitas atau resistansi akibat kehadiran air pada permukaan sensor.

Rain sensor umumnya terdiri dari dua bagian utama:

  • Modul sensor pendeteksi air hujan, biasanya berupa papan dengan jalur konduktif terbuka (seperti grid logam).

  • Modul kontrol (driver board) yang mengolah sinyal dari sensor dan menghasilkan output digital maupun analog.

Cara kerjanya:

  • Saat permukaan sensor terkena air hujan, air bertindak sebagai penghantar yang menghubungkan jalur konduktif pada sensor.

  • Terjadinya konduksi ini menyebabkan penurunan resistansi dan perubahan tegangan.

  • Perubahan ini diolah oleh komparator pada driver board dan diterjemahkan menjadi sinyal digital (HIGH/LOW) atau analog (0–5 V).

  • Sinyal ini dapat digunakan untuk mengaktifkan aktuator seperti buzzer, relay, LED, atau sistem kendali lainnya.

  • Digital Output: Menunjukkan keadaan "hujan/tidak hujan" (biasanya LOW saat hujan terdeteksi).

  • Analog Output: Memberikan tegangan proporsional terhadap banyaknya air pada sensor.

                              

Rain sensor berfungsi untuk mendeteksi kebocoran dari tank air.

Konfigurasi pin rain sensor

                                     


Spesifikasi rain sensor

1. Konsumsi daya sangat sedikit

2. Sensor ini bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5cm x 4cm berlapis nikel dan dengan kualitas tinggi pada kedua sisinya

3. Pada lapisan module mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi

4. Tegangan kerja masukan sensor 3.3V – 5V

5. Menggunakan IC comparator LM393 yang stabil

6. Output dari modul comparator dengan kualitas sinyal bagus lebih dari 15mA

7. Dilengkapi lubang baut untuk instalasi dengan modul lainnya

8. Terdapat potensiometer yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas sensor

9. Terdapat 2 Output yaitu digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)

10. Dimensi PCB yaitu 3.2 cm x 1.4 cm

 

Grafik respon rain sensor





5. Percobaan [kembali]

 a. Prosedur [kembali]

1. Buka dan Siapkan Project

  • Buka Proteus (ISIS).

  • Buat project baru dan buka mode Schematic Capture.

  • Siapkan area kerja.

2. Ambil dan Tempatkan Komponen Utama

  • Sensor-Sensor:

    • Rain Sensor (YL-83) – untuk mendeteksi hujan.

    • Water Level Sensor – untuk tinggi air.

    • Infrared Sensor – mendeteksi halangan atau benda terapung.

    • Vibration Sensor – mendeteksi getaran tanah atau aliran deras.

    • Ultrasonic Sensor (jarak) – sebagai pengukur ketinggian permukaan air dari sensor.

  • Penguat dan Transistor:

    • Op-Amp IC (LM358) – digunakan untuk menguatkan sinyal sensor.

    • Transistor NPN/PNP – untuk pengendalian aktuator atau output.

  • Output:

    • LED – sebagai indikator level bahaya.

    • Motor atau relay – untuk mengontrol pintu bendungan otomatis.

    • Buzzer – untuk peringatan banjir.

3. Rancang Sirkuit Tiap Sensor

  • Rain Sensor:

    • Hubungkan YL-83 ke pembagi tegangan dan ke basis transistor.

    • Tambahkan indikator LED untuk mendeteksi saat hujan turun.

  • Water Level Sensor:

    • Gunakan sensor level (atau pelampung simulasi).

    • Output sensor dihubungkan ke penguat (Op-Amp).

    • Hasilnya mengontrol LED atau transistor untuk membuka pintu air jika level tinggi.

  • Infrared Sensor:

    • Output IR sensor masuk ke komparator.

    • Digunakan untuk mendeteksi objek tersangkut atau terbawa air.

  • Vibration Sensor:

    • Sinyal masuk ke amplifier (Op-Amp) untuk menguatkan sinyal.

    • Output-nya dikondisikan untuk mendeteksi getaran tinggi.

  • Sensor Jarak (Ultrasonic):

    • Dipasang di atas bendungan.

    • Outputnya menunjukkan ketinggian air, digunakan untuk membuka pintu bendungan otomatis saat nilai ambang terlampaui.

4. Koneksi Transistor dan Output

  • Gunakan NPN dan PNP transistor sebagai switch untuk:

    • Mengaktifkan buzzer.

    • Menyalakan LED indikator status (hijau, kuning, merah).

    • Mengontrol gerakan motor pintu bendungan.

5. Hubungkan Sumber Daya

  • Sambungkan semua sensor dan komponen ke VCC (5V) dan Ground.

  • Gunakan sumber daya dari virtual terminal atau baterai virtual.

6. Tambahkan Gambar/Simbol Tambahan

  • (Opsional) Tambahkan gambar bendungan dan sensor seperti pada desain untuk memperjelas dokumentasi.

7. Simulasi

  • Klik tombol Run Simulation.

  • Lakukan simulasi skenario banjir:

    • Simulasikan hujan → rain sensor aktif.

    • Simulasikan kenaikan air → water level sensor aktif.

    • Getaran → vibration sensor aktif.

    • Objek terbawa air → IR sensor aktif.

    • Jarak air mendekati ambang → ultrasonic aktif.

  • Amati LED, buzzer, dan pintu bendungan (motor) bekerja otomatis sesuai logika.



 b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]



Prinsip Kerja:

1. Sensor Rain (Sensor Hujan)

  • Mendeteksi keberadaan air hujan yang mengenai permukaan sensor.

  • Saat terkena hujan, tegangan output turun → transistor aktif.

  • Menyebabkan indikator LED menyala dan memicu sistem untuk bersiap banjir.

2. Sensor Water Level (Tinggi Permukaan Air)

  • Mendeteksi ketinggian air menggunakan probe atau pelampung (bisa juga dengan ultrasonik).

  • Saat air menyentuh titik batas:

    • Output sensor memicu Op-Amp komparator.

    • Hasilnya digunakan untuk menyalakan indikator (LED) dan sistem buka pintu bendungan.

3. Sensor Infrared (IR)

  • Mendeteksi benda yang terbawa arus atau menyumbat aliran air.

  • Jika terdeteksi objek:

    • Output IR akan tinggi.

    • Memicu non-inverting amplifier untuk memperkuat sinyal.

    • Mengaktifkan kontrol transistor → membuka pintu bendungan sebagai respon.

4. Sensor Vibration (Getaran)

  • Mendeteksi getaran tanah yang menandakan aliran air besar atau longsor.

  • Sinyal getaran diperkuat oleh non-inverting amplifier (Op-Amp).

  • Output dari amplifier mengaktifkan transistor untuk memicu LED/warning dan sistem mekanik pintu.

5. Sensor Jarak (Ultrasonik)

  • Mengukur jarak antara sensor ke permukaan air (biasanya dipasang di atas bendungan).

  • Jika jarak terlalu pendek (air naik), maka:

    • Sensor memberikan sinyal ke komparator.

    • Komparator mengaktifkan rangkaian pengendali pintu otomatis dan alarm.

6. Sistem Pintu Bendungan

  • Terdiri dari beberapa motor atau aktuator yang dikendalikan transistor.

  • Transistor NPN dan PNP bekerja sebagai saklar untuk membuka dan menutup pintu air.

  • Sistem ini diaktifkan oleh sinyal dari sensor (satu atau kombinasi beberapa sensor).

7. Indikator dan Alarm

  • LED Hijau = kondisi aman (semua sensor normal).

  • LED Kuning = kondisi siaga (rain sensor dan water level aktif sebagian).

  • LED Merah dan Buzzer = kondisi darurat (banyak sensor aktif, banjir potensial).

  • Semua LED dan buzzer dikendalikan berdasarkan logika level ancaman dari sensor.
Prinsip kerja :

  • Sensor Soil

 Sensor  soil berfungsi untuk mendeteksi kelembaban keadaan tanah. Letaknya menancap pada tanah. Ketika potensiometer nya <= 70% yakni tanah dalam keadaan basah maka tidak akan ada arus yang mengalir hal ini menandakan lembab  sehingga tanaman tidak perlu disiram. Ketika soil sensor sensor aktif ( tanah kering) ditandai dengan potensiometer >70%maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar +3,53V lalu di umpankan ke kaki non inverting OPAMP dan dibandingkan dengan kaki inverting karena tegangan pada kaki non inverting lebih besar maka output OPAMP plus saturasi(+) ,V referensi didapat dari Vref = Persentase potensiomneter X tegangan pada potensiometer . Rangkaian ini adalah detector non inverting dengan Vout = Aol (V1-V2). AOL untuk Op-amp 1458 sama seperti op amp lainnya, dimana terjadi penguatan yang tak terhingga kira kira 100.000 kali. Maka berlakulah rumus Vsaturasi = Vs-2.  lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,85 V dengan begitu maka transistor jadi ON ,dengan ON nya transistor maka ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground dengan adanya arus yang mengaliri relay sehingga relay menjadi ON ,sehingga switch relay bergeser dari kanan ke kiri lalu ke batrai 12V dan motor bergerak sehingga pompa hidup dan tanah disiram. 


  • Sensor Rain

 Sensor rain berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak. Letaknya berada di atas atap teras.  Ketika air hujan jatuh ke atas atap maka sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor hujan. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R1 sebesar 10kohm menuju ke basis transistor. Terbaca tegangan pada basis transistor (VBE) sebesar +0,83V artinya transistor telah memenuhi syarat aktiv > 0,7V.  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 100. Arus tadi akan mengalir melewati R7 dan sumber tegangan +9V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , melewati R6 dan ke ground. Dikarenakan transistor dan relay aktiv maka switch akan berpindah dari kanan ke kiri. Arus akan mengalir menuju batrai 12V dimana terdapat 2 percabangan. Cabang 1 mengalir menuju R2 yang fungsinya untuk menghidupkan LED biru. Cabang 2 mengalir ke motor sehingga motor berputar yang mengakibatkan pintu teras tertutup sehingga hujan tidak membanjiri teras tanaman.


  • Sensor Touch

Sensor Touch  berfungsi untuk mendeteksi terjadinya ada atau tidaknya sentuhan. Letaknya berada di dalam ruangan. Ketika ada seseorang yang menyentuh maka teras tanaman tadi akan terbuka, sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor hujan. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R3  sebesar 1kohm menuju ke basis transistor. Terbaca tegangan pada basis transistor (VBE) sebesar +0,83V artinya transistor telah memenuhi syarat aktiv > 0,7V.  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 100. Arus tadi akan mengalir melewati R14 dan sumber tegangan +15V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , dan ke ground. Dikarenakan transistor daktiv maka relay akan berpindah dari bawah ke atas yang menghubungan rangkaian antara sensor rain dan touch. 


  • Water sensor

Water sensor berfungsi untuk mendeteksi tangki air dalam keadaan kosong atau penuh. Letaknya pada tangki air. Ketika potensiometer nya <= 80% yakni air tinggi/penuh maka tidak akan ada arus yang mengalir hal ini menandakan tangki dalam keadaan penuh sehingga tidak perlu diisi. Ketika water level sensor aktif ( air rendah ) ditandai dengan potensiometer >80%maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 4,02 lalu di umpankan ke kaki non inverting OPAMP dan dibandingkan dengan kaki inverting karena tegangan pada kaki non inverting lebih besar maka output OPAMP plus saturasi(+) ,V referensi didapat dari Vref = Persentase potensiomneter X tegangan pada potensiometer . Rangkaian ini adalah detector non inverting dengan Vout = Aol (V1-V2). AOL untuk Op-amp 3403 sama seperti op amp lainnya, dimana terjadi penguatan yang tak terhingga kira kira 100.000 kali. Maka berlakulah rumus Vsaturasi = Vs-2.  lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,85 V dengan begitu maka transistor jadi ON ,dengan ON nya transistor maka ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground ,dengan adanya arus yang mengaliri relay sehingga relay menjadi ON ,sehingga switch relay bergeser dari kanan ke kiri lalu ke batrai 12V dan motor bergerak sehingga pompa air hidup dan air terisi.


  • Vibration Sensor

Sensor Vibration berfungsi untuk mendeteksi ada atau tidaknya getaran (Gempa). Letaknya berada di tangki air.  Ketika terdeteksi terjadinya getaran berupa gempa maka sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor vibriation. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R25 sebesar 10kohm menuju ke basis transistor. .  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 10kohm. Arus tadi akan mengalir melewati R27 dan sumber tegangan +15V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , melewati R26 dan ke ground. Dikarenakan transistor dan relay aktiv maka switch akan berpindah dari kanan ke kiri. Arus akan mengalir menuju batrai 9V lalu menggerakkan motor dan pipa akan tertutup secara otomatis sehingga menghindari terjadinya kebocoran pada tangki. 


  • Sensor GP2D120

Letaknya berada di tepi taman yang berfungsi untuk mendeteksi ketika hewan mendekat. Ketika jarak <7m maka arus dari sumber tegangan sebesar +8V akan masuk ke sensor GP2D120. Sehingga arus mengalir menuju ke kaki non inverting op-amp. Tegangan yang terbaca pada kaki non inverting op-amp sebesar +2,08V. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian detector non inverting dimana terdapat tegangan referensi(Vref) dan tegangan input(Vin) untuk menentukan Voutputnya. Rumus mencari Vref = Persentase potensiometer dikali sumber tegangan potensiometer sebesar +5V. Jika persentase pada  potensiometernya 40% makan Vref = 2V. Terdapat 2 kondisi., yang mana di saat Vin > Vref maka dari detector yang keluar adalah Vs += 15V. Sedangkan saat Vref>vin maka dari detector yang keluar adalah Vs = -15V.  Rumus Vout = AOL (V1-V2). Diketahui Aol untuk Op amp 741 sebesdar 200.000. Vout yang didapat terlalu besar sehingga berlaku Vout = Vs-2. Vs nya +15V-2 = +13V. Hampir mendekati +14V pada rangkaian. Lalu arus mengalir melewati R12 sebesar 10kohm menuju ke kaki basis transistor. Dapat dilihat VBE atau tegangan pada kaki basis transistor sebesar 0,9 V, ini sudah memenuhi syarat sebuah transistor aktiv yaknik harus > 0,7 V. Pada transistor ini memakai fixed bias karena ada resistor sebesar 220k yang terhubung dengan sumber tegangan sebesar +12V. Karena transistor telah aktiv maka arus dari sumber tegangan sebesar +12V akan mengalir menuju relay lalu ke kolektor, emitor dan ground. Karena transistor aktiv makan relay juga aktiv dan switch akan berpindah dari kanan ke kiri. lalu arus mengalir menuju batrai sebesar 12V yang akan menggerakkan motor. Dengan geraknya motor tadi maka telah terdeteksi hewan yang mendekat taman sehingga pagar akan tertutup untuk melindungi tanaman dari hewan.


c. Video Simulasi [kembali]






6. Download File [kembali]


[menuju awal]

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)

    BAHAN PRESENTASI UNTUK MATAKULIAH ELEKTRONIKA 2024 Oleh : MUHAMMAD IKHSAN DEPUTRA NIM. 2310952003   Dosen Pengampu : Dr. Darwison, S. T....

  • (tanpa judul)
        BAHAN PRESENTASI UNTUK MATAKULIAH ELEKTRONIKA 2024 Oleh : MUHAMMAD IKHSAN DEPUTRA NIM. 2310952003   Dosen Pengampu : Dr. Darwison, S. T....