Aplikasi kolam ikan cerdas




1. Tujuan [Kembali]
  1. Memahami karakteristik sensor flex, sensor touch dan sensor torch.
  2. Membuat rangkaian sistem kolam ikan cerdas menggunakan sensor flex, sensor touch, dan sensor torch.
  3. Menjalankan dan menganalisa rangkaian sistem kolam ikan cerdas.
2. Alat dan Bahan [Kembali]

    2.1 Alat [Kembali]

        1. Baterai


                Baterai berfungsi sebagai sumber tegangan DC.  Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.

    Datasheet Battery:



        2. Power Supply DC

        Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik atau elektronika lainnya.

 

        2.2 Bahan [Kembali]

1. Resistor



Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Pada rangkaian ini resistor juga berfungsi untuk mencari frekuensi pada IC.

Pin Out :


Spesifikasi :
                


                

        
        2. LED 
    LED ialah suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya. LED (Ligth-Emitting Diode) memiliki fungsi utama dalam dunia elektronika sebagai indikator atau sinyal indikator/lampu indikator. Contohnya dapat kita jumpai pada rangkaian-rangkaian elektronika led digunakan sebagai indikator ON/OFF.


                        Spesifikasi:


   3. Ground

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal  bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.

     4. Transistor Unipolar



 Transistor yang memiliki satu sambungan kutub, yang terbagi menjadi dua yaitu FET ( Field Effect Transistor ) memiliki JFET kanal P dan N, dan MOSFET memilki kanal P dan N. Fungsinya membuat N – Channe JFET menjadi sebuah versi solid – state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda antara grid dan katode. Keduanya bekerja di “depletion mode”, dan juga memilki impedansi input tinggi dan menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input.

FET (Field Effect Transistor )
Terbuat dari bahan semikonduktor, mempunyai kaki yaitu gerbang (gate), sumber (source), dan cerat (drain). FET terbagi menjadi dua macam yaitu FET Kanal dan FET Kanal N. FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dan tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET menghantar listrik. Dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkan source, sedangkan dalam enhancement mode gate adalah positif. Jika gate lebih positif maka aliran arus diantara source dan aliran meningkat. Sebagian besar IGFET adalah tipe enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe depletion mode.
Cara Kerja Transistor Unipolar
Hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET ). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal. Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan.

  • MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah Transistor Efek Medan yang menggunakan Isolator (biasanya menggunakan Silicon Dioksida atau SiO2) diantara Gerbang (Gate) dan Kanalnya. MOSFET ini juga terdiri dua jenis konfigurasi yaitu MOSFET Depletion dan MOSFET Enhancement yang masing-masing jenis MOSFET ini juga terbagi menjadi MOSFET Kanal-P (P-channel) dan MOSFET Kanal-N (N-channel). MOSFET terdiri dari tiga kaki terminal yaitu Gate (G), Drain (D) dan Source (S).

Depletion Mode:

Ketika tidak ada tegangan pada Gate maka kondusi channel berada pada kondisi maksimum. Karena tegangan pada gerbang positif atau negative konduksi pada channel menurun.



Tujuan dari MOSFET adalah mengontrol Tegangan dan Arus melalui antara Source dan Drain. Komponen ini hampir seluruh nya sebagai switch. Kerja MOSFET bergantung pada kapasitas MOS. Kapasitas MOS adalah bagian utama dari MOSFET. Permukaan semikonduktor pada lapisan oksida di bawah yang terletak di antara terminal sumber dan saluran pembuangan. Hal ini dapat dibalik dari tipe-p ke n-type dengan menerapkan tegangan gerbang positif atau negatif masing-masing. Ketika kita menerapkan tegangan gerbang positif, lubang yang ada di bawah lapisan oksida dengan gaya dan beban yang menjijikkan didorong ke bawah dengan substrat.

Daerah penipisan dihuni oleh muatan negatif terikat yang terkait dengan atom akseptor. Elektron mencapai saluran terbentuk. Tegangan positif juga menarik elektron dari sumber n dan mengalirkan daerah ke saluran. Sekarang, jika voltase diterapkan antara saluran pembuangan dan sumber, arus mengalir bebas antara sumber dan saluran pembuangan dan tegangan gerbang mengendalikan elektron di saluran. Alih-alih tegangan positif jika kita menerapkan tegangan negatif, saluran lubang akan terbentuk di bawah lapisan oksida.



 5. Relay


                    Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan  komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).

Fitur:

1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V

2. Arus pemicu 70mA

3. Maksimum beban AC 10A @250/125V

4. Maksimum beban DC 10A @30/28V

5. Switching maksimum 300 operasi/menit

        Konfigurasi pin :




                Spesifikasi :



    6. Motor DC


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.

Tegangan Terukur 5V DC                        

 Spesifikasi item:

 o   Tanpa kecepatan beban 12000 ± 15% rpm

 o   Tidak ada arus beban =280mA 

 o   Tegangan operasi 1.5-9V DC

 o   Mulai Torsi =250g.cm (menurut blade yang dikembangkan sendiri) 

 o   mulai saat ini =5A

 o   Resistansi Isolasi di atas 10O antara casing dan terminal DV 100V

 o   Arah Rotasi CW: Terminal [+] terhubung ke catu daya positif, terminal [-] terhubung     ke nagative 

 o   daya, searah jarum jam dianggap oleh arah poros keluaran

 o   celah poros 0,05-0,35mm

Grafik  Motor DC:


            Datasheet Motor DC:


7. Sensor torch



Sensor yang digunakan untuk menangkap cahaya disekitarnya. Sensor yang menghidupkan dan mematikan led.
 

8. Kapacitor
    
Capasitor pada rangkaian berfungsi untuk menyimpan muatan listrik sementara. Cara menghitung Nilai Kapasitor berdasarkan kode tersebut adalah sebagai berikut :
Kode : 473Z
Nilai Kapasitor = 47 x 103
Nilai Kapasitor = 47 x 1000
Nilai Kapasitor = 47.000pF atau 47nF atau 0,047µF
\
Huruf dibelakang angka menandakan Toleransi dari Nilai Kapasitor tersebut, Berikut adalah daftar Nilai Toleransinya :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G= 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%
473Z = 47,000pF +80% dan -20% atau berkisar antara 37.600 pF ~ 84.600 pF.

Jika di badan badan Kapasitor hanya bertuliskan 2 angka, Contohnya 47J maka perhitungannya adalah sebagai berikut :
Kode : 47J
Nilai Kapasitor = 47 x 100
Nilai Kapasitor = 47 x 1
Nilai Kapasitor = 47pF
Jadi Nilai Kapasitor yang berkode 47J adalah 47 pF ±5% yaitu berkisar antara 44,65pF ~ 49,35pF

Jika di badan Kapasitor tertera 222K maka nilai Kapasitor tersebut adalah :
Kode : 222K
Nilai Kapasitor = 22 x 102
Nilai Kapasitor = 22 x 100
Nilai Kapasitor = 2200pF
Toleransinya adalah 5% :
Nilai Kapasitor = 2200 – 10% = 1980pF
Nilai Kapasitor = 2200 + 10% = 2420pF

Jadi Nilai Kapasitor dengan Kode 222K adalah berkisar antara 1.980 pF ~ 2.420 pF. 

        9. Sensor Flex


F     Flex sensor adalah sensor yang memiliki perubahan resistansi akibat adanya perubahan lekukan pada bagian sensor. Sensor ini memiliki output berupa resistansi. Sensor ini membutuhkan tegangan sebesar +5V agar bisa bekerja. Output resistansi ini akan diberikan tegangan yang nantinya akan dibaca oleh mikrokontroler. Sensor ini digunakan untuk mendeteksi pergerakan lari tangan pada manusia / bagian lekukan lainya. Mikrokontroler mengkonversi data menggunakan ADC (analog to digital converter), dimana data masukkannya didapat dari tegangan yang sudah terkena resistansi



10. Sensor sentuh (Touchpad Sensor)

Digital Touch Sensor merupakan sebuah modul sensor yang berfungsi seperti tombol/saklar, namun cara penggunaanya hanya perlu dengan menyentuhnya menggunakan jari kita. Pada saat disentuh oleh jari, sensor akan mendeteksi aliran arus listrik pada tubuh manusia karena tubuh manusia dapat mengalirkan listrik.

        11. Dioda
    Dioda fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

    
 
3. Prinsip Kerja Rangkaian [Kembali]



    Saat sensor flex berlogika 0, maka sensor tidak menghasilkan tegangan output. Kemudian relay tidak hidup/tidak bergeser ke kiri dan baterai menghidupkan motor yang diindikasikan sebagai pincuran air dan pembuangan air. Pada saat sensor flex tertekuk atau berlogika 1, sensor menghasilkan tegangan  output sebesar 5 volt. Kemudian arus menuju ke resistor dan ke kaki gate transistor sehingga transistor unipolar aktif. Setelah itu, vcc menghasilkan tegangan yang menuju ke kumparan relay sehingga relay bergeser ke kiri. Arus menuju ke kaki drain transistor dan ke kaki source berakhir di ground. Saat kumparan bergeser ke kiri mengakibatkan motor pompa air berputar sehingga kolam tersisi dengan air sesuai batas yang telah ditentukan. 
 
        Pada saat sensor touch berlogika 1, maka tegangan dari sensor sebesar 5 volt mengalir ke r4, masuk ke kaki trigger ic 555 dan ke kaki reset ic 555. Ic 555 disini berfungsi sebagai pewaktu untuk pemberian makan ikan. Tegangan vcc sebesar 5 volt ke kaki vcc ic 555 menuju kaki Q dan ke kaki r5. Percabangan  satu lagi dari vcc menuju ke kaki r3 bertemu di titik percabangan dan masuk ke kaki gate transistor mosfet. Kemudian arus mengalir dari s2 menuju ke kumparan relay, switch relay bergeser ke kiri. Arus mengalir ke kaki drain, kaki source dan berakhir pada ground. Setelah itu, tegangan dari baterai menghidupkan motor yang diindikasikan sebagai pemberi makan ikan. Makan ikan yang diberikan lamanya akan tergantung pada resistor 3 yang mana apabila nilainya semakin besar, maka makan ikan yang diberikan juga semakin banyak.


Pada saat torch sensor tidak menangkap cahaya yang berada disekitarnya, maka led yang dipasang ditepi kolam akan hidup. Arus mengalir dari baterai menuju ke r7 masuk ke kaki gate transistor. Kemudian arus dari percabangan satu lagi mengalir ke relay sehingga switch relay tidak  bergeser ke kiri karena tidak terdapat sumber. Arus dari relay mengalir ke kaki drain transistor unipolar, ke kaki source berlanjut ke ground. Led sekeliling kolam menyimpan tegangan sehingga lampunya menjadi hidup.  

    

Pada saat sensor torch menangkap sedikit cahaya membuat led tidak hidup. Kemudian terdapat arus yang mengalir ke kumparan relay sehingga membuat switch relay bergeser ke kiri. Setelah itu, tegangan bernilai 0 volt dan membuat led tidak aktif.



 
    Sensor sentuh pada dasarnya adalah saklar dengan berbagai macam variasi bentuknya, penggunaan sensor sentuh disini digunakan untuk menutup garasi. Cara kerja sensor sentuh adalah active low, karena rangkaian ini mengggunakan resistor, resistor pulp up dan pulp down, rangkaian pulp up berisfat active low mengeluarkan sinyal 1 kecuali saat saklar aktif, namun sebaliknya resistor pulp down akan akrif jika mengeluarkan sinyal 0 kecuali saat saklar tidak aktif.
     Jika rangkaian mengeluarkan sinyal 1 saat tombol tidak ditekan, namun jika sungut tertekan maka sinyal output akan menjadi 0 karena dihubungkan dengan ground. Sensor sentuh pada dasarnya adalah saklar limit switch dan microswitch( saklar spdt) dengan berbagai macam bentuk variasinya, sensor sentuh biasanya digunakan yaitu transistor pulp up bersifat active low yang berarti rangkaian mengeluarkan sinyal 1 kecuali saklar aktif, saklar down yaitu bersifat kebalikan dari saklar pulp up yaitu bersifat active low yaitu rangkaian mengeluarkan sinyal 0 kecuali saat saklar aktif, nilai resistor pada pulp down bekisar antara 1-10kq.

 

4. Percobaan [Kembali]

     4.1 Prosedur Percobaan [Kembali]
  1. Buka aplikasi Proteus 
  2. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan untuk membuat rangkaian
  3. Disarankan agar membaca datasheet tiap komponen terlebih dahulu
  4. Pasang Logicstate, Sensor flex, Sensor Sentuh, resistor, transistor unipolar mosfet, relay, led, kapasitor, motor, ground, , Dioda, switch, vsine, ic 555, torch sensor, baterai dan power supply DC 
  5. Atur logicstate, nilai Kapasitor, nilai baterai dan nilai resistor
  6. Coba dijalankan rangkaian apabila ouput hidup (led,  motor) menyala maka rangkaian bisa digunakan

    4.2 Bentuk Rangkaian [Kembali]


Gambar saat kontrol air kolam ikan membuang air dan led sekeliling kolam hidup karena torch sensor tidak menangkap adanya cahaya.


Gambar rangkaian saat pompa air kolam hidup atau sensor flex tertekuk dan touch sensor memberi makan ikan.
    4.3 Dasar Teori [Kembali]

 
    Sensor flex adalah sensor yang berfungsi untuk mendeteksi suatu kelengkungan Prinsip kerjanya sama seperti potensio. Untuk menggunakan sensor flex kita membutuhkan rangkaian pembagi tegangan. Sensor flex dapat di aplikasikan pada beberapa perangkat, biasanya digunakan sebagai pengontrol game pada sarung tangan pengendali. Selain pada aplikasi game sensor flex juga biasa digunakan untuk pengontrolan robot, sebagai pembaca isarat tangan digital.
         Sensor fleksibel adalah perangkat dua terminal. Sensor Flex tidak memiliki terminal terpolarisasi seperti dioda. Jadi tidak ada yang positif dan negatif.
Untuk memahami penggunaan FLEX SENSOR pertimbangkan:

Kasus1: Di mana Anda ingin memeriksa apakah permukaan perangkat atau benda diratakan atau tidak. Katakanlah Anda ingin perangkat memeriksa apakah jendela atau pintu terbuka atau tidak. Saat itu sensor Flex dapat digunakan. Sensor dapat dipasang di tepi pintu dan ketika pintu terbuka, sensor Flex akan tertekuk. Dengan sensor yang dilenturkan, parameternya berubah yang dapat dirancang untuk memberikan peringatan.

Kasus2: Jika Anda ingin mengukur perubahan FLEX atau BENT atau ANGLE instrumen atau perangkat apa pun. Hambatan internal FLEX SENSOR berubah hampir secara linier dengan sudut lenturnya. Jadi dengan menempelkan sensor ke instrumen kita dapat memiliki sudut fleksibel dalam parameter hambatan listrik.

    Digital Touch Sensor inilah salah satu saklar modern. Digital Touch Sensor merupakan sebuah modul sensor yang berfungsi seperti tombol/saklar, namun cara penggunaanya hanya perlu dengan menyentuhnya menggunakan jari kita. Pada saat disentuh oleh jari, sensor akan mendeteksi aliran arus listrik pada tubuh manusia karena tubuh manusia dapat mengalirkan listrik. Data akan berlogika 1 (HIGH) saat disentuh oleh jari dan akan berlogika 0 (LOW) saat tidak disentuh. Digital touch sensor dapat digunakan untuk switching suatu alat atau sistem. Seperti untuk menghidupkan lampu, menghidupkan motor, menyalakan sistem keamanan, dan lain-lain.

      Dari datasheet kita lihat performance dari IC ini bisa di gunakan untuk tegangan kerja VCC baik 3.3volt ataupun 5volt DC dan memiliki prinsip capacitance. Dan kelebihan lain kita bisa setting ouput pin active high atau active low pada kondisi awal pada pin AHLB.   Digital touch sensor dapat digunakan untuk switching suatu alat atau sistem. Seperti untuk menghidupkan lampu, menghidupkan motor, menyalakan sistem keamanan, dan lain-lain.
 Grafik sensor sentuh:
     
Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar.


     4.4 Video Rangkaian [Kembali]
 



     4.5 Link Download [Kembali]
         
         Datasheet Flex Sensor klik disini
File Rangkaian klik disini
Video Rangkaian klik disini
File HMTL klik disini 
Datasheet Touch Sensor klik disini
Datasheet Torch sensor klik disini
Datasheet mosfet klik disini
Library Sensor Flex klik disini
Library Touch Sensor klik disini

 

 

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)