TUGAS BESAR

KONTROL PASTEURISASI SUSU UNTA


1. Pendahuluan[Kembali]

Pasteurisasi susu merupakan proses pemanasan susu hingga suhu tertentu dalam waktu tertentu untuk membunuh mikroorganisme patogen yang dapat membahayakan kesehatan manusia, tanpa merusak kandungan gizi dalam susu. Proses ini sangat penting untuk menjaga kualitas dan keamanan produk susu yang akan dikonsumsi masyarakat.

Namun, dalam praktik konvensional, pasteurisasi sering kali dilakukan secara manual, yang menyebabkan risiko ketidakkonsistenan suhu, ketidaktepatan waktu, serta kontaminasi karena minimnya pengawasan otomatis. Oleh karena itu, dibutuhkan sistem otomasi yang mampu memantau dan mengendalikan proses pasteurisasi secara presisi dan real-time.

Dalam sistem otomasi ini, beberapa sensor digunakan untuk menjamin efisiensi dan keamanan proses:

  • Sensor suhu (temperature sensor): Mengontrol suhu pemanasan agar sesuai dengan standar pasteurisasi (biasanya 63°C selama 30 menit atau 72°C selama 15 detik).

  • Sensor infrared: Mendeteksi keberadaan botol atau wadah sebelum pengisian atau pemanasan dilakukan.

  • Load cell: Mengukur berat susu di dalam tangki atau wadah untuk memastikan volume yang diproses sesuai takaran.

  • Sensor water level: Memantau ketinggian air dalam tangki pemanas untuk menjaga kestabilan proses pemanasan.

  • Sensor pH: Mengontrol kestabilan keasaman susu setelah dipasteurisasi, karena perubahan pH dapat mengindikasikan adanya kontaminasi atau kerusakan produk.

Dengan memanfaatkan sistem otomasi berbasis mikrokontroler dan sensor-sensor tersebut, proses pasteurisasi susu dapat berjalan lebih efisien, aman, dan higienis, serta mengurangi keterlibatan manusia secara langsung yang dapat menimbulkan kesalahan atau kontaminasi.

2. Tujuan[Kembali]

  1. Merancang dan mengimplementasikan sistem otomasi proses pasteurisasi susu berbasis mikrokontroler yang dilengkapi dengan sensor-sensor pendukung.

  2. Mengontrol suhu pemanasan secara otomatis sesuai dengan standar pasteurisasi menggunakan sensor suhu.

  3. Mendeteksi kehadiran botol/wadah secara otomatis menggunakan sensor infrared sebelum proses pengisian atau pemanasan dimulai.

  4. Memastikan volume susu yang diproses tepat dengan menggunakan sensor load cell sebagai pengukur berat.

  5. Memantau level air dalam tangki pemanas untuk menjamin kestabilan proses pemanasan menggunakan sensor water level.

  6. Mengontrol kualitas hasil pasteurisasi melalui pengukuran nilai pH susu setelah proses selesai.

  7. Meningkatkan efisiensi dan keamanan proses pasteurisasi susu secara menyeluruh melalui pendekatan otomasi.

3. Alat dan Bahan[Kembali] 

A.Alat

  • Voltmeter
    Volt meter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik. Jika tegangan berupa tegangan DC maka pengalinya di set pada bagian DC, dan jika AC maka diset pada bagian AC. Hasil pada layar akan dikali dengan pengalinya terlebih dahulu, maka akan muncul nilai tegangan pada rangkaian.

Spesifikasi dan Pinout Voltmeter :


Generator Daya
  • Baterai
    Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan sebagai sumber daya oleh suatu perangkat elektronik.

Spesifikasi dan Pinout Baterai : 
  • Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
  • Output voltage: dc 1~35v
  • Max. Input current: dc 14a
  • Charging current: 0.1~10a
  • Discharging current: 0.1~1.0a
  • Balance current: 1.5a/cell max
  • Max. Discharging power: 15w
  • Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
  • Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
  • Ukuran: 126x115x49mm
  • Berat: 460gr
  • Generator Supply
    Power Supply (Catu Daya) adalah sebuah komponen yang digunakan untuk memasok atau menyediakan daya listrik ke sebuah atau lebih perangkat. Power supply saat ini telah dirancang sedemikian rupa untuk mampu mengubah bahan dasar energi semisal energi matahari, angin, hingga kimia menjadi energi listrik.

B.Bahan
  • Resistor 
    Resistor merupakan suatu komponen elektronik yang memiliki dua pin dan nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur tegangan listrik dan arus listrik. (V=I.R)
Cara menghitung nilai resistor :
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 : 

  • Kapasitas Pompa Air
Kapasitor berfungsi untuk start atau memutar rotor untuk pertama kali.
Spesifikasi kapasitor pompa air :
  • Dioda
Spesifikasi Dioda :
1. arus searah jangka panjang maksimum pada 75 ° C - 1.0 A
2. arus pulsa maksimum dengan durasi pulsa 3,8 ms - 30 A
3. drop tegangan melintasi dioda pada arus 1,0A - 1,1 V
4. kisaran suhu operasi - -65 ... + 175 ° С
5. frekuensi kerja maksimum - 1 MHz
  • Transistor Bipolar BC547
Transistor BC547 merupakan transistor jenis NPN. Prinsip kerja dari transistor NPN adalah: arus akan mengalir dari kolektor ke emitor jika basisnya dihubungkan ke ground (negatif). Arus yang mengalir dari basis harus lebih kecil daripada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor, oleh sebab itu maka ada baiknya jika pada pin basis dipasang sebuah resistor.
Konfigurasi pin transistor BC547 :
Spesifikasi transistor BC547 :
1. DC current gain maksimal 800
2. Arus Collector kontinu (Ic) 100mA
3. Tegangan Base-Emitter (Vbe) 6V
4. Arus Base maksimal 5mA
  • Induktor

Induktor berfungsi untuk menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya.
Spesifikasi induktor :
  • Op Amp LM358
    IC LM358 berungisi sebagai rangkaian detektor inveting untuk membandingkan dua keadaan.
Konfigurasi pin Op Amp, Gelombang I/O Op Amp dan Spesifikasi Op Amp :
  • Ground
    Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika dan berfungsi sebagai pelindung ke seluruh sistem.
  • Logicstate
    Logicstate berfungsi untuk menunjukkan keadaan logika o dan logika 1. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid.

Komponen Input
  • 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 :

  • NTC

    NTC berfungsi sebagai sensor pada rangkaian elektronika yang berhubungan dengan Suhu (Temperature).

Spesifikasi sensor NTC :
1. Resistance pada 25DegC = 10 Ohm
2. Max Steady State Current = 7A
3. Approx.R @ Max.Cur =0.130 Ohm
4. Dissipation factor ()(mW/) = 32
5. Thermal time constant (s) = 150

Grafik respon sensor NTC :
1. Voltmeter

2. Baterai

     Digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.
  Konfigurasi pin

     Spesifikasi

2.2 Bahan
1. Resistor

Spesifikasi resistor yang digunakan:

a. Resistor 10 ohm

b. Resistor 220 ohm

c. Resistor 10k ohm


            Datasheet resistor

 

2. Logic State

     


3. Transistor NPN


             

    Spesifikasi dan konfigurasi pin:

Spesifikasi

4. Relay



Spesifikasi tipe relay: 5VDC-SL-C
Tegangan coil: DC 5V
Struktur: Sealed type
Sensitivitas coil: 0.36W
Tahanan coil: 60-70 ohm
Kapasitas contact: 10A/250VAC, 10A/125VAC, 10A/30VDC, 10A/28VDC
Ukuran: 196154155 mm
Jumlah pin: 5

Konfigurasi Pin

 Datasheet Relay


5. Dioda





6. LED
                         
 

7. OP-AMP



 


8. Motor DC


Konfigurasi Pin

 Pin 1 : Terminal 1

 Pin 2 : Terminal 2

                Spesifikasi Motor DC


  9. Buzzer

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
 10.  Switch 

Features 
• Constant ON resistance for signals ±10V and 100 kHz connection diagram
 • tOFF < tON. break before make action
 • Open switch isolation at 1.0 MHz -50 dB
 • < 1.0 nA leakage in OFF state • TTL. DTL. RTL direct drive compatibility
 • Single disable pin turns all sWitches in package OFF  


11. POWER SUPPLY

    Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi :
    Input voltage: 5V-12V
    Output voltage: 5V
    Output Current: MAX 3A
    Output power:15W
    conversion efficiency: 96%

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:

Data Sheet Decoder:

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

B. Konfigurasi Pin

IC 74147 Pin Diagram, pin diagram of IC 74147



You can see there is a total of 16 pins.
  • 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

15.  POT- HG


A. Spesifikasi
  • 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

B. Konfigurasi PIN

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

                 Konfigurasi potentiometer:


Komponen Output
  • Relay
    Relay berfungsi untuk menyambung dan memutuskan arus listrik dalam sebuah rangkaian.
Konfigurasi pin relay :
Spesifikasi relay :
  • LED
LED berfungsi sebagai indikator.
Spesifikasi pin LED :
Konfigurasi pin LED :
  • Heater
Heater adalah komponen yang membuat aliran listrik menjadi panas.
  • Motor  DC
Motor DC berfungsi sebagai motor penggerak pompa air dan pendingin air.
Konfigurasi motor DC :
Spesifikasi motor DC :
1. Stepper motor tipe bipolar yang bekerja pada tegangan 9V.
2. Tipe: bipolar.
3. Kondisi: refurbished, sudah diuji @ 9V.
4. Tegangan kerja: 12V (new-rated), 259mA.
5. Resolusi: 7,5º/step (full step).
6. Torsi: 38,2 mN.m (new-rated).
  • Buzzer
Buzzer berfungsi sebagai peringatan bahwa tank air mengalami kebocoran.
Konfigurasi pin buzzer :
Spesfikasi Buzzer :


20  Sensor pH
        
 spesifikasi sebagai berikut : 
 Daya Modul : 5V
 Ukuran Modul : 43mm x 32mm
 Jarak pengukuran : 0-14.0 pH
 Pengukuran Suhu : 0-60 ºC
 Akurasi : ± 0.1pH (25ºC)
 Waktu tanggap : < 1 menit
 Ph Sensor dengan Kabel BNC
 Antarmuka pH 2.0 3 pin
 LED Indikator Data

21. IC 4026

Output yang diberikan oleh IC saat diberikan pulsa clock :


22. IC 4511 (Dekoder BCD Ke 7 Segmen CMOS 4511)
          

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



4. 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 :


Simbol Resistor

      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 :


Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan.

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :



Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :
1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi
2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.
3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

Rumus Resistor:

Seri : Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R1 = Resistor ke-1
R2 = Resistor ke-2
R3 = Resistor ke-3
Rn = Resistor ke-n

Paralel: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R1 = Resistor ke-1
R2 = Resistor ke-2
R3 = Resistor ke-3
Rn = Resistor ke-n

  • Dioda

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

A. Kondisi tanpa tegangan

        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.

cara kerja dioda

B. Kondisi tegangan positif (Forward-bias)

    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.

dioda tanpa tegangan

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.

kondisi tegangan negatif

3. Rumus

rumus

  • Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini:
Simbol Transistor NPN BC547


Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:

Rumus dari Transitor adalah :

hFE = iC/iB

dimana, iC = perubahan arus kolektor 

iB = perubahan arus basis 

hFE = arus yang dicapai


Rumus dari Transitor adalah :

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

Simbol 
 
Berfungsi sebagai penguat atau pembanding tegangan input dengan output.

 

 

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


 Rumus:

NonInverting

 Rumus:

Komparator

Rumus:

Adder

Rumus:

Bentuk Gelombang

  • 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


    IC 74147 adalah IC encoder digital yang mengkodekan 9 jalur input menjadi 4 jalur output. Ini juga dikenal sebagai encoder prioritas Desimal ke BCD. Istilah encoder prioritas digunakan karena menyediakan pengkodean untuk jalur data urutan tertinggi sebagai prioritas pertama. Itu dibuat menggunakan teknologi Transistor-Transistor Logic (TTL). Ini adalah IC encoder 10 hingga 4. Pada artikel ini, kita akan melihat Diagram Pin IC 74147, Diagram Sirkuit Internal IC 74147, dan tabel Truth atau tabel fungsi IC 74147.

Here, you can see the truth table of IC 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.

Simbol dan Bentuk LED (Light Emitting Diode)Bentuk dan Simbol LED (Light Emitting Diode)


Cara Kerja 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).

Cara kerja LED (Light Emitting Diode)

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



    Gerbang logika atau logic State adalah suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Gerbang Logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner yaitu bilangan yang hanya memiliki 2 kode simbol yakni 0 dan 1 dengan menggunakan Teori Aljabar Boolean.

    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

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 simbol seperti gambar di bawah ini:

Gambar Simbol Baterai

  • Power Supply
    Power supply atau pencatu daya adalah sebuah alat elektronik yang berfungsi memberikan tegangan dan arus listrik pada komponen-komponen lainnya. Pada dasarnya power supply membutuhkan sumber listrik yang kemudian diubah menjadi sumber daya yang dibutuhkan oleh berbagai perangkat elektronik lainnya. Arus listrik yang disalurkan oleh power supply ini adalah jenis arus bolak-balik (AC). Namun karena kelebihan dari power supply ini, maka alat ini juga dapat mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Power supply memiliki simbol sebagai berikut :
Gambar simbol power supply
  • Sensor Sentuh (TOUCH SENSOR)

(Gambar 17. Touch sensor)
    Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.
    

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.

Pengertian SENSOR SENTUH dan jenis-jenisnya (KAPASITIF DAN RESISTIF)
(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.

        Dalam keadaan IDLE output yang dihasilkan adalah LOW (konsumsi daya sangat kecil) sedangkan saat ada jari yang menyentuh modul ini output yang dihasilkan adalah HIGH. Jika tidak ada aktifitas lebih dari 12 detik maka modul otomatis akan kembali ke mode IDLE (hemat daya).

        Modul dapat dipasang di belakang permukaan plastik, kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu, jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.
Ketika jari menyentuh bagian sensor, modul menghasilkan sinyal high.
a. Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V): 8mA
b. Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V): 4mA
c. Waktu respon (low power mode): max 220ms
1. Dalam keadaan normal, modul menghasilkan sinyal low (hemat daya).
d. Waktu respon (touch mode): max 60ms Cara kerja:
4. Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan
3. Jika tidak disentuh lagi selama 12 detik kembali ke mode hemat energi.
Kelebihan: - Konsumsi daya yang rendah
- Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional
- Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V D
Rumus Tegangan sentuh maksimal  

𝐸𝑆 = 𝐼𝑘( 𝑅𝑘 + 1.5 𝜌𝑠)

Ket:    𝐼𝑘 = Arus fibrilasi
          𝑅𝑘 = Nilai tahanan pada badan manusia 
          𝜌𝑠 = Tahanan Jenis tanah 



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 :

    1. Pin Negatif (-)
    2. Pin Positif (+)
    3. Pin Data (S)

Sensor pH 

        pH merupakan suatu parameter yang digunakan untuk menyatakan tingkat
keasaman atau basa yang dimiliki oleh suatu zat, larutan atau benda. Kadar pH
diukur pada skala 0 sampai 14.

       Dapat dilihat pada gambar diatas skala pH netral memiliki sifat basa sedangkan
nilai pH netral memiliki nilai pH , bila nilai pH >7 menunjukan zat tersebut
memiliki sifat basa sedangkan nilai pH < 7 menunjukan derajat kebasaan
tertinggi. 

Spesifikasi Sensor Asam 
       Pada perencanaa sensor pH yang akan digunakan adalah jenis Elektroda
(SKU : SEN0161) dari DF Robot dengan spesifikasi sebagai berikut : 
 Daya Modul : 5V
 Ukuran Modul : 43mm x 32mm
 Jarak pengukuran : 0-14.0 pH
 Pengukuran Suhu : 0-60 ºC
 Akurasi : ± 0.1pH (25ºC)
 Waktu tanggap : < 1 menit
 Ph Sensor dengan Kabel BNC
 Antarmuka pH 2.0 3 pin
 LED Indikator Data


Prinsip Kerja Sensor Ph 

    Prinsip kerja utama sensor pH meter terletak pada probe elektroda kaca (glass electrode) dengan jalan mengukur jumlah ion H3O+ di dalam larutan. Ujung elektroda kaca setebal 0,1 mm yang berbentuk bulat (bulb). Bulb ini dipasangkan dengan silinder kaca non-konduktor atau plastic memanjang diisi dengan larutan HCL. Didalam larutan HCL, terendam sebuah kawat elektrode panjang berbahan perak yang pada permukaannya terbentuk senyawa setimbang AgCL,kostantannya jumlah larutan HCL pada sistem ini membuat electrode Ag/AgCL memiliki nilai potemsial stabil.




        Inti sensor pH pada permukaan bulbkaca 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 berprotonasi membentuk tipis HsiO+ sesuai dengan
reaksi tersebut. 

SENSOR SUHU


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.

        Sensor suhu ini terkalibrasi dalam satuan celcius dan mampu membaca nilai suhu dari 0˚C100˚C dan memiliki paraeter bahwa setiap kenaikan 1˚C tegangan keluaran naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5V pada suhu 150˚C. Pada perancangan menggunakan mikrokontroler ATmega8535, ADC yang digunakan adalah 10 bit, artinya data yang dihasilkan dari konversi adalah 0-1023. Untuk mengeluarkan output ADC dari mikrokontroler menggnakan rumus sebagai berikut : Hasil konversi ADC = (Vin*1024)/Vref Hasil output sensor kemudian akan diolah oleh mikrokontroler ATmega8535 yang kemudian nilainya akan ditampilkan pada layar lcd. Pada perancangan kakikakinya, kaki 1 terhubung power (0-5V), pin 2 sebagai output sensor yang akan terhubung dengan mikrokontroller ATmega8535, sedangkan pin 3 terhubung dengan ground.
    
                                            

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 

Cara Kerja Sensor Suhu LM35 
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.

Blok Diagram LM35
Source:
LM35 Datasheet

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.

Penguat di bagian atas memastikan bahwa tegangan di dasar transistor kiri (Q1) sebanding dengan suhu absolut (PTAT) dengan membandingkan keluaran kedua transistor. Amplifier di sebelah kanan mengubah suhu absolut (diukur dalam Kelvin) menjadi Fahrenheit atau Celsius, tergantung pada bagiannya (LM34 atau LM35). Lingkaran kecil dengan "i" di dalamnya adalah rangkaian sumber arus konstan. Kedua resistor dikalibrasi di pabrik untuk menghasilkan sensor suhu yang sangat akurat.  

5. Percobaan[Kembali]

A. Langkah Percobaan

    prompt AI

1. buka AI yakni chatgpt

2. masukkan promtp "Rangkaian 'Kontrol pasteurisasi susu unta', buatkan tabel dengan nama kolomnya yaitu nomor, sensor, Parameter yang Dikontrol, Sinyal Sensor, Op-Amp (Penempatan & Fungsi), Jenis Op-Amp, Transistor Driver (Penempatan), Jenis Bias Transistor, IC komponen Sistem Digital (aritmetik, Counter/shit register, memori & ADDA Converter), Output/Aktuator, dan Cara Kerja Singkat, tambahkan kolom seri transistor"

3. buat rangkaian berdasarkan hasil prompt di proteus

hasil screenshoot tabel hasil prompt di AI

   Prosedur Percobaan
1. Buka aplikasi proteus
2. Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan komponen led, buzzer, water level sensor, taouch sensor, NTC, rain sensor, relay, transistor bipolar dan mosfet, resistor, kapasitor, induktor, baterai
3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
5. Jalankan simulasi rangkaian.
    

           Gambar Rangkaian 






    Pada percobaan ini dilakukan dengan prosedur sebagai berikut :

  • Untuk membuat rangkaian ini, pertama, minta prompt pada AI seperti berikut "Rangkaian 'Kontrol pasteurisasi susu unta', buatkan tabel dengan nama kolomnya yaitu nomor, sensor, Parameter yang Dikontrol, Sinyal Sensor, Op-Amp (Penempatan & Fungsi), Jenis Op-Amp, Transistor Driver (Penempatan), Jenis Bias Transistor, IC komponen Sistem Digital (aritmetik, Counter/shit register, memori & ADDA Converter), Output/Aktuator, dan Cara Kerja Singkat, tambahkan kolom seri transistor
  • siapkan semua alat dan komponen yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
  • Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
  • Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
  • Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 
  • Lalu mencoba menjalankan rangkaian, jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja
B. Gambar Rangkaian dan Prinsip Kerja

1. WATER SENSOR
Prinsip kerja pada bagian sensor level air ini dimulai ketika permukaan susu di dalam tangki menyentuh bilah-bilah konduktif modul Water Sensor, sehingga menghasilkan perubahan tegangan analog yang dilewatkan ke komponen filter LC (induktor L1 1mH dan kapasitor C1 1000 mikroF) untuk menyaring noise frekuensi tinggi dan meredam fluktuasi akibat guncangan riak cairan. Tegangan analog yang telah stabil ini kemudian masuk ke kaki Inverting (pin 2) Op-Amp LM741 (U2) yang bekerja sebagai Detektor Inverting untuk dibandingkan dengan tegangan referensi fisis (Vref=4,44V) hasil pengaturan dari potensiometer RV6 pada kaki Non-Inverting (pin 3). Ketika ketinggian susu masih rendah (Vin<Vref), output Op-Amp U2 berada pada kondisi saturasi positif (+Vsat atau logika HIGH) untuk mengirim bit data biner masuk ke pin A1 pada IC Full Adder 7482 (U5), yang setelah dijumlahkan bersama status sensor lain, hasilnya didekodekan oleh IC 74LS47 untuk menampilkan angka status pada display Seven Segment Common Anode, sekaligus dalam kondisi ini mengalirkan arus bias menuju basis transistor BC547 (Q4) dengan konfigurasi Self Bias untuk mengaktifkan Relay RL1 dan menyalakan Pompa Air pengisi tangki secara otomatis hingga volume susu menyentuh ambang batas >=90% yang seketika membalik output Op-Amp menjadi saturasi negatif (-Vsat atau logika LOW) untuk memutus kinerja pompa.
gambar rangkaian:



2. LM35 (SENSOR SUHU)
Prinsip kerja pada bagian pengondisian suhu ini dimulai ketika sensor suhu (diletakkan di pipa) mendeteksi temperatur susu dan mengeluarkan tegangan analog yang linear terhadap perubahan suhu, di mana sinyal ini diumpankan secara paralel ke dua buah Op-Amp komparator analog untuk mendeteksi batas ambang atas dan bawah. Komparator pertama dikonfigurasi sebagai Detektor Non-Inverting untuk mendeteksi kondisi suhu panas, di mana jika suhu terdeteksi naik melewati batas referensi potensiometer (>25 C), output Op-Amp akan melompat ke kondisi saturasi positif (logika HIGH) untuk dikirim ke salah satu input gerbang logika AND atas. Sementara komparator kedua dikonfigurasi sebagai Detektor Inverting untuk mendeteksi kondisi suhu dingin, di mana jika suhu drop di bawah batas referensi potensiometer (<20 C), output Op-Amp akan bernilai saturasi positif (logika HIGH) untuk dikirim menuju gerbang logika AND bawah. Output dari kedua gerbang AND tersebut dipadukan bersama sinyal syarat fungsional dari sensor berat melalui sistem interlock digital, sehingga jika suhu panas (>25 C), arus bias maju akan mengalir menuju transistor driver dengan konfigurasi Fixed Bias untuk mengaktifkan relay penggerak Motor Pendingin Susu, dan sebaliknya jika suhu dingin (<20 C), transistor driver bawah akan menjenuhkan relay untuk menyalakan Motor Pemanas Susu agar suhu susu kembali stabil ke zona aman (20 C - 25 C) di mana kedua aktuator akan mati (deadband).
gambar rangkaian: 



3. SENSOR PH
Prinsip kerja pada bagian pengkondisian kualitas susu ini dimulai ketika probe pH Meter V1.0 mendeteksi tingkat keasaman cairan di dalam tangki susu pasca pasteurisasi dan mengeluarkan tegangan analog yang linear terhadap nilai pH, lalu dilewatkan menuju kapasitor filter C2 1000mikroF untuk meminimalkan riak derau tegangan. Sinyal analog tersebut diumpankan ke kaki Non-Inverting (pin 3) Op-Amp LM741 (U1) yang dikonfigurasi sebagai Detektor Non-Inverting untuk dibandingkan dengan tegangan ambang batas aman (Vref=3,05V) yang ditentukan melalui potensiometer kalibrasi RV2 pada kaki Inverting (pin 2). Jika kualitas susu menurun atau mendeteksi nilai keasaman yang abnormal di luar rentang standar sehingga tegangan sensor melewati batas referensi (Vin>=Vref), output Op-Amp U1 seketika melompat ke kondisi saturasi positif ($+V_{sat}$ atau logika HIGH) yang dikirim langsung menuju input biner B1 pada IC Full Adder 7482 untuk pemrosesan logika tampilan digital. Di saat yang sama, sinyal HIGH tersebut dibalik oleh gerbang NOT (U3) menjadi logika LOW untuk memicu rangkaian pengunci, namun lewat percabangan logika sistem, ketika kondisi error terpenuhi, tegangan bias maju akan mengalir melewati resistor pembagi R21 10 kOhm menuju basis transistor BC547 (Q7) dengan konfigurasi Fixed Bias untuk menjenuhkannya, sehingga Relay RL3 aktif terpicu dan menyalakan aktuator Buzzer (BUZ1) sebagai alarm suara bahaya tanda proses pasteurisasi mengalami kendala kualitas.
gambar rangkaian:



4. SENSOR INFRARED
Prinsip kerja pada bagian sensor infrared ini dimulai ketika photodiode pada modul sensor menangkap pantulan cahaya inframerah dari botol susu yang melintas, lalu mengubahnya menjadi perubahan tegangan analog yang kemudian dilewatkan ke Op-Amp U11 (Voltage Follower) sebagai buffer penyangga untuk menstabilkan impedansi sinyal agar tidak mengalami drop voltage. Sinyal tersebut selanjutnya dibalik logikanya oleh gerbang NOT untuk memicu transistor PNP Q8 (Voltage Divider Bias) yang bertindak sebagai saklar elektronik penggerak koil Relay RL9, di mana kontak mekanis relay ini menghasilkan pulsa clock yang masuk ke pin CPU pada IC cascading counter 74LS192 (U9 dan U10) untuk mencacah jumlah botol, lalu dikonversi oleh IC Decoder 7448 menuju display Seven Segment hijau, sementara output biner dari counter dipantau secara serempak oleh gerbang logika kombinasi AND (U16) dan OR (U12) yang berfungsi sebagai sistem proteksi otomatis (interlock) untuk memicu transistor NPN Q1 (Self Bias) membunyikan alarm speaker (LS1) sekaligus mematikan motor konveyor (treadmill) secara otomatis jika hitungan botol telah melewati batas aman (>90).
5. Sensor Loadcell
Prinsip kerja pada bagian penimbangan kemasan ini dimulai ketika perubahan beban fisis pada wadah pengemasan meregangkan jembatan Wheatstone dari komponen Load Cell, sehingga menghasilkan diferensial tegangan mili-volt (mV) analog yang sangat kecil dan linear terhadap berat objek. Sinyal mikro-volt yang sangat lemah ini pertama-tama diumpankan ke Op-Amp Non-Inverting Amplifier untuk diperkuat nilai tegangannya menggunakan rumus penguatan biner agar levelnya cukup besar untuk dibaca oleh sistem analog berikutnya. Tegangan analog yang telah diperkuat ini kemudian dimasukkan ke kaki Inverting Op-Amp kedua yang dikonfigurasi sebagai Detektor Inverting untuk dibandingkan dengan tegangan ambang batas overload hasil kalibrasi potensiometer referensi pada kaki Non-Inverting. Jika massa produk yang ditimbang normal (berat <11 kg), output komparator akan bernilai saturasi positif yang diumpankan ke IC Adder 7482 dan decoder digital untuk menampilkan status angka aman pada display Seven Segment, namun jika berat kemasan susu telah mencapai batas kritis (>=11 kg), output komparator langsung berbalik jatuh ke saturasi negatif (logika LOW) yang melalui gerbang logika pembalik (NOT) akan berubah menjadi HIGH untuk memicu sistem pengunci biner, sehingga mengalirkan arus menuju transistor driver dengan konfigurasi Self Bias untuk mengaktifkan Relay Kontrol Utama yang seketika memutus total jalur daya sistem konveyor dan pengisian demi menjaga keselamatan operasi mekanis.
gambar rangkaian:



VIDEO PERCOBAAN

6. Example

Example 1

Kondisi:

Susu unta di dalam bak penampung utama berada di bawah batas minimum (level air < 90%).

Proses:

  • Water level sensor mendeteksi bahwa permukaan susu unta berada di bawah ambang batas referensi potensiometer RV6 (Vin < Vref).

  • Op-Amp U2 bekerja pada mode Detektor Inverting dan menghasilkan output saturasi positif (+Vsat/ Logika HIGH).

  • Sinyal HIGH memicu basis transistor NPN BC547 (Q4) masuk ke kondisi jenuh (saturation).

  • Koil Relay RL1 mendapatkan arus sehingga kontak mekanisnya terhubung untuk menyalakan pompa pengisi bak.

Hasil:

Pompa aktif dan susu unta otomatis mengisi bak penampung utama hingga level mencapai 90%.

Example 2

Kondisi:

Suhu susu unta pada pipa proses meningkat tajam melewati batas aman akibat cuaca atau durasi pemanasan berlebih (suhu > 25°C).

Proses:

  • Sensor suhu LM35 mendeteksi kenaikan temperatur cairan dan mengirimkan kenaikan tegangan analog ke kaki input Op-Amp.

  • Op-Amp U15 selaku Detektor Non-Inverting mendeteksi tegangan sensor melampaui batas referensi referensi (Vin > Vref).

  • Output Op-Amp U15 berubah menjadi saturasi positif dan mengirim sinyal biner HIGH ke gerbang logika AND atas.

  • Transistor driver pendingin menerima arus bias maju dan mengaktifkan saklar mekanis relay pendingin.

Hasil:

Motor pendingin susu aktif secara otomatis untuk menurunkan suhu susu unta kembali ke zona stabil.

Example 3

Kondisi:

Tingkat keasaman susu unta pasca proses pasteurisasi terbaca abnormal (terlalu asam) yang mengindikasikan penurunan kualitas atau kontaminasi.

Proses:

  • Probe pH Meter V1.0 membaca penurunan kualitas pH dan mengirimkan output tegangan yang melewati ambang batas kalibrasi potensiometer RV2.

  • Op-Amp U1 (Detektor Non-Inverting) mendeteksi pergeseran kondisi analog tersebut dan melompat ke output saturasi positif (+Vsat).

  • Bit data biner dikirimkan menuju pin input IC Full Adder 7482 untuk pembaruan data sistem digital.

  • Aliran arus melewati pembagi tegangan R21 untuk memicu basis transistor BC547 (Q7) hingga relay RL3 aktif terhubung.

Hasil:

Aktuator Buzzer (BUZ1) berbunyi mengeluarkan alarm suara peringatan bahaya bahwa kualitas susu unta tidak memenuhi standar.

Example 4

Kondisi:

Wadah penampung akhir pada bagian pengemasan telah terisi penuh hingga mencapai batas bobot maksimal (berat >= 11 kg / Overload).

Proses:

  • Komponen Load Cell menerima tekanan fisis dan mengirimkan sinyal diferensial milivolt (mV) ke komponen Non-Inverting Amplifier (U22).

  • Tegangan hasil penguatan masuk ke pin Inverting Op-Amp U21 yang bekerja sebagai Detektor Inverting Overload.

  • Karena berat melampaui batas referensi, output Op-Amp U21 jatuh ke nilai saturasi negatif (logika LOW).

  • Sinyal LOW dibalik menjadi HIGH oleh gerbang NOT untuk menjenuhkan transistor driver utama sistem dengan konfigurasi Self Bias.

Hasil:

Relay kontrol utama (RL2) aktif memutuskan total jalur daya sistem konveyor dan pengisian demi keselamatan kerja mesin pengemasan.


7. Problem

Berikut adalah 3 contoh soal kasus beserta penjelasan (tipe Problem) dan 3 soal pilihan ganda yang disesuaikan dengan konteks Sistem Kontrol Pasteurisasi Susu Unta menggunakan format yang sama persis seperti contoh Anda:

Bagian 1: Soal Kasus (Problem)

Problem 1

Diketahui:

Suhu pada pipa pemanasan pasteurisasi susu unta melonjak hingga mencapai 28°C dan sensor suhu mengirimkan sinyal analog yang melewati ambang batas referensi.

Pertanyaan:

Aktuator mana yang akan diaktifkan oleh sistem dan apa tujuannya?

Jawaban:

Aktuator yang diaktifkan adalah motor pendingin susu.

Penjelasan:

Karena suhu terdeteksi naik melebihi batas aman atas (> 25°C), Op-Amp U15 selaku Detektor Non-Inverting mendeteksi lonjakan tegangan analog tersebut dan mengeluarkan sinyal saturasi positif (+Vsat). Sinyal biner HIGH ini menjenuhkan transistor driver untuk mengaktifkan relay penggerak motor pendingin guna menurunkan suhu susu kembali ke zona stabil.

Problem 2

Diketahui:

Susu unta pasca pasteurisasi memiliki tingkat keasaman yang sangat tinggi di luar rentang standar normal, dan probe pH meter mengirimkan tegangan analog Vin >= Vref ke komparator U1.

Pertanyaan:

Kondisi apa yang terjadi pada output Op-Amp U1 dan bagaimana dampaknya pada indikator keselamatan?

Jawaban:

Output Op-Amp U1 akan berada pada kondisi saturasi positif (+Vsat atau logika HIGH) dan menyalakan alarm buzzer.

Penjelasan:

Ketika kualitas pH susu memburuk dan tegangan sensor melewati batas referensi potensiometer RV2 Vin >= Vref, Op-Amp U1 yang dikonfigurasi sebagai Detektor Non-Inverting akan memaksa outputnya melompat ke saturasi positif. Tegangan HIGH ini didistribusikan ke IC Full Adder 7482 dan mengalirkan arus bias menuju transistor Q7 untuk memicu relay RL3, sehingga aktuator buzzer (BUZ1) langsung berbunyi sebagai peringatan kegagalan kualitas.

Problem 3

Diketahui:

Wadah pada bagian akhir pengemasan susu unta terus terisi hingga timbangan Load Cell membaca total berat produk mencapai 12 kg.

Pertanyaan:

Berapa status logika yang dikeluarkan oleh Detektor Inverting Overload (U21) dan bagaimana status operasional mesin konveyor?

Jawaban:

Status logika yang dikeluarkan adalah LOW (0) dan mesin konveyor akan mati total.

Penjelasan:

Karena berat wadah telah melebihi ambang batas kritis (>=11 kg), sinyal milivolt (mV) hasil penguatan masuk ke kaki Inverting Op-Amp U21 melampaui batas referensi kaki Non-Inverting. Hal ini menyebabkan output komparator langsung jatuh ke nilai saturasi negatif (logika LOW). Sinyal LOW tersebut kemudian dibalik oleh gerbang NOT menjadi HIGH untuk mengaktifkan relay kontrol utama (RL2) yang memutus total daya konveyor demi keamanan kerja.

Bagian 2: Soal Pilihan Ganda (Multiple Choice)

Soal 1

Pada subsistem Water Level, jika volume susu unta di dalam bak penampung masih sangat rendah (level air < 90%), maka kondisi output Op-Amp U2 selaku Detektor Inverting dan kondisi pompa pengisi adalah...

A. Output -Vsat (LOW), pompa mati

B. Output +Vsat (HIGH), pompa hidup

C. Output 0 Volt, pompa hidup

D. Output +Vsat (HIGH), pompa mati

Kunci Jawaban: B Pembahasan: Karena masukan sensor lebih kecil dari referensi (Vin < Vref), komparator jenis inverting akan menghasilkan output saturasi positif (+Vsat / HIGH). Sinyal HIGH ini memberikan bias maju ke transistor driver untuk mengaktifkan relay sehingga pompa hidup mengisi bak.

Soal 2

Komponen Induktor (L1) dan Kapasitor (C1) yang dipasang tepat setelah modul Water Sensor sebelum masuk ke pin masukan Op-Amp berfungsi sebagai...

A. Penguat tegangan analog agar sinyal menjadi milivolt (mV)

B. Pembagi tegangan untuk menghasilkan nilai referensi fisis

C. Filter Low-Pass LC untuk menyaring noise dan meredam fluktuasi riak cairan

D. Saklar elektronik untuk memutus arus koil relay secara otomatis

Kunci Jawaban: C Pembahasan: Kombinasi seri L1 dan paralel C1 membentuk filter lolos rendah (Low-Pass Filter) yang memblokir noise frekuensi tinggi serta menghaluskan fluktuasi tegangan akibat guncangan permukaan susu unta di dalam tangki.

Soal 3

Perhatikan rumusan kerja komparator suhu berikut: ketika suhu susu unta berada di dalam zona aman (deadband) yaitu antara 20°C hingga 25°C, keadaan aktuator pemanas dan pendingin yang benar adalah...

A. Motor pendingin hidup, motor pemanas mati

B. Motor pendingin mati, motor pemanas hidup

C. Kedua motor aktuator aktif secara serempak

D. Kedua motor aktuator dalam kondisi mati

Kunci Jawaban: D Pembahasan: Rentang 20°C hingga 25°C merupakan zona stabil (deadband). Pada kondisi ini, tegangan sensor tidak memicu Detektor Non-Inverting atas (> 25°C) maupun Detektor Inverting bawah (< 20°C), sehingga kedua transistor driver tidak mendapatkan arus bias dan kedua aktuator tetap mati.

8. Download File[Kembali]

file rangkaian [KLIK DISINI]

library sensor magnetik [KLIK DISINI]

library sensor sound [KLIK DISINI] 

library sensor infrared [KLIK DISINI] 

library sensor touch  [KLIK DISINI]  

datasheet sensor magnetik [KLIK DISINI]

datasheet sensor infrared [KLIK DISINI]

datasheet sensor sound [KLIK DISINI]

datasheet sensor touch [KLIK DISINI]

datasheet resistor [KLIK DISINI]

datasheet transtor BC547 [KLIK DISINI]

datasheet op-amp [KLIK DISINI]

datasheet LED [KLIK DISINI]

datasheet motor DC [KLIK DISINI]

datasheet buzzer [KLIK DISINI]

datasheet IC 7448[KLIK DISINI]

datasheet IC 7483 [KLIK DISINI]

datasheet relay [KLIK DISINI]

datasheet baterai [KLIK DISINI]

datasheet switch [KLIK DISINI]


Komentar

Posting Komentar