KONTROL IRIGASI SAWAH

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Link Download

1. Pendahuluan[Kembali]

Kontrol Irigasi Sawah merupakan proses pengendalian dan pengaturan distribusi air ke lahan pertanian, khususnya sawah. Sistem kontrol irigasi yang efisien sangat penting untuk memastikan tanaman mendapatkan pasokan air yang optimal sesuai kebutuhan pertumbuhannya. Dengan demikian, produktivitas pertanian dapat meningkat dan penggunaan air menjadi lebih hemat.

Dalam proyek ini, kami akan menggunakan beberapa jenis sensor, yaitu sensor hujan (rain sensor), sensor air (water sensor), sensor pH , sensor kelembaban tanah (soil), dan sensor suhu . Setiap sensor memiliki peran spesifik dalam memastikan kondisi ideal bagi ikan di dalam kolam.

Dengan memanfaatkan kelima sensor ini, kita dapat mengembangkan sistem kontrol irigasi sawah otomatis yang cerdas. Sistem ini akan mampu memantau kondisi lingkungan secara real-time dan mengambil tindakan yang diperlukan untuk menyuplai air secara efisien.

Integrasi teknologi sensor dalam sistem irigasi tidak hanya meningkatkan efisiensi penggunaan air, tetapi juga mendukung praktik pertanian presisi yang berkelanjutan dan ramah lingkungan. Hal ini membantu petani menghemat waktu, tenaga, dan sumber daya, serta meningkatkan hasil panen secara signifikan.

2. Tujuan[Kembali]

• Mengetahui dan Memahami penggunaan Aplikasi Dioda, Transistor Bipolar, Transistor, Unipolar, dan Op-Amp dalam suatu rangkaian
• Dapat membuat simulasi tugas besar dengan judul "Kontrol Irigasi Sawah"
• Mampu menjelaskan prinsip kerja dari Kontrol Irigasi Sawah 

 

3. Alat dan Bahan[Kembali]

  1. Baterai

Baterai adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik.

Pinout dari baterai :

 

      2. 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. Rumus hukum ohm (V=IR).

Untuk mengetahui nilai resistansi dari suatu resistor, dapat dilihat dari tabel berikut:

 

        Contoh  lain cara membaca resistor  :

        Gelang ke 1 : Merah  = 2

        Gelang ke 2 : Merah  = 2

        Gelang ke 3 : Coklat  = 1 (angka 1 menjadi pangkat dari angka 10 = 10¹

        Gelang ke 4 : Emas    = Toleransi 5%

        Maka nilai resistor tersebut adalah 22 * 10¹= 220 Ohm dengan toleransi 5%

             3. Ground

      Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik baliknya arus listrik atau beda potensialnya bernilai 0 (nol). Fungsi Ground adalah memberi perlidungan pada peggunaan peralatan listrik.

            4.  Dioda

      Dioda adalah komponen elektronik yang digunakan untuk melewatkan arus. Dioda hanya dapat melewatkan arus listrik dalam satu arah saja.

            5. Power Supply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi rangkaian.

             6. Kapasitor

 

         Kapasitor merupakan komponen elektronika yang terdiri dari dua konduktor. Dimana keduanya dipisahkan oleh dua penyekat yang disebut dengan keping. Sederhanannya fungsi utama kapasitor adalah untuk menyimpan energi listrik, namun masih banyak lagi fungsi-fungsi kapasitor yang harus kamu ketahui.

 

Cara menentukan:

Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF

Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.

Cara menghitung nilai kapasitor :

1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.

2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.

3. Satuan kapasitor dalam piko farad.

4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

 

Daftar nilai toleransi kapasitor :

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% 

 

Pinout:

Spesifikasi:

            7. DC Voltmeter 

 

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

 

          8. DC Amperemeter

    DC Amperemeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar arus pada suatu komponen. Cara pemakaiannya dengan memposisikan kaki Amperemeter secara seri dengan komponen yang akan diuji besar kuat arusnya.

       9. Operational Amplifier 

                        

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Rangkaian dasar Op-Amp

Op Amp IC 741 adalah sirkuit terpadu monolitik, yang terdiri dari Penguat Operasional tujuan umum. Ini pertama kali diproduksi oleh semikonduktor Fairchild pada tahun 1963. Angka 741 menunjukkan bahwa IC penguat operasional ini memiliki 7 pin fungsional, 4 pin yang mampu menerima input dan 1 pin output.

Op Amp IC 741 dapat memberikan penguatan tegangan tinggi dan dapat dioperasikan pada rentang tegangan yang luas, yang menjadikannya pilihan terbaik untuk digunakan dalam integrator, penguat penjumlahan, dan aplikasi umpan balik umum. Ini juga dilengkapi perlindungan hubung singkat dan sirkuit kompensasi frekuensi internal yang terpasang di dalamnya.

            10. Transistor

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.

1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

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:

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

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.

 

Spesifikasi:

          11. Relay

 

Spesifikasi

Konfigurasi Pin

          12.  Motor DC

 

Spesifikasi :

• Built-in gearbox
• Vsuplai : Dc 12V
• Arus : 2 A
• Speed : 400 rpm
• Torsi : 6.5 Kg.cm
• Ratio gear : 1:21
• Dimensi body : panjang 5 cm x diameter 2,5 cm
• Dimensi shaft : panjang 1 cm x diameter 4 mm
• Berat : 0,2 Kg

 

Pinout

Grafik respon

 

• 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

        

 13. LED

Light Emitting Diode atau yang sering disingkat LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.

Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

• Infra merah : 1,6 V.
• Merah : 1,8 V – 2,1 V.
• Oranye : 2,2 V.
• Kuning : 2,4 V.
• Hijau : 2,6 V.
• Biru : 3,0 V – 3,5 V.
• Putih : 3,0 – 3,6 V.
• Ultraviolet : 3,5 V.

Komponen Input

•  Sensor Soil Moisture

 

  Spesifikasi dari Sensor Soil Moisture : 

• Tegangan Operasi: 3.3V hingga 5V DC
• Operasi Saat Ini: 15mA
• Output Digital - 0V hingga 5V, Level pemicu yang dapat disesuaikan dari preset
• Output Analog - 0V hingga 5V berdasarkan radiasi infra merah dari nyala api yang jatuh pada sensor
• LED menunjukkan keluaran dan daya
• Ukuran PCB: 3,2 cm x 1,4 cm
• Desain berbasis LM393
• Mudah digunakan dengan Mikrokontroler atau bahkan dengan IC Digital / Analog normal
•  Kecil, murah, dan mudah didapat

Konfigurasi Sensor Soil Moisture  :

• 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 

 

•  Rain Sensor

                                    

Rain sensor berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan.

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

 

• Sensor LM35 (Suhu)

Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92  seperti terlihat pada gambar dibawah.

 

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.

Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah : 

• 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 seperti terlihat pada gambar 2.2. 
• 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 IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/°C. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC. 

Tegangan output sensor suhu IC LM35 dapat diformulasikan sebagai berikut :

Vout LM35 = Temperature º x 10 mV

Sensor suhu IC LM 35 terdapat dalam beberapa varian sebagai berikut : 

• LM35, LM35A memiliki range pengukuran temperature  -55ºC hingga +150ºC. 
• LM35C, LM35CA memiliki range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC. 
• LM35D memiliki range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.  LM35 

Kelebihan dari sensor suhu IC LM35 antara lain : 

• Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC 
• Low self-heating, sebesar 0.08 ºC 
• Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V 
• Rangkaian menjadi sederhana 
• Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

Berikut grafik kinerja sensor LM35

Untuk lebih lengkap nya dapat dilihat pada datasheet yang ada di link download

Datasheet LM35 

 

• Sensor pH mater

 

pH meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman dan kebasaan suatu larutan. Apakah larutan tersebut tergolong asam, basa, atau netral.

 

Spesifikasi

• Tegangan Inpur Modul : 5.0V
• Ukuran Modul : 43mm×32mm
• Pengukuran : 0 – 14PH
• Akurasi : ± 0.1pH (25 ℃
• Response Time :  ≤ 1min
• Konektor PH Sensor (pH Electrode) : BNC konektor
• Output konektor modul: PH2.0 3 Pin
• Gain Adjustment Potentiometer
• Led untuk Indikator Tegangan Input
• Panjang Kabel Sensor ke konektor BNC : 660mm

 

4. Dasar Teori[Kembali]

• Sensor Soil Moisture

Soil Moisture Sensor merupakan module untuk mendeteksi kelembaban tanah, yang dapat diakses menggunakan microcontroller seperti arduino. Sensor kelembaban tanah ini dapat dimanfaatkan pada sistem pertanian, perkebunan, maupun sistem hidroponik menggunakan hidroton.

Soil Moisture Sensor dapat digunakan untuk sistem penyiraman otomatis atau untuk memantau kelembaban tanah tanaman secara offline maupun online. Sensor yang dijual pasaran mempunyai 2 module dalam paket penjualannya, yaitu sensor untuk deteksi kelembaban, dan module elektroniknya sebagai amplifier sinyal.

 

Logo Sensor Soil Moisture di proteus: 

 

                                                     

• Rain Sensor

Rain Sensor adalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan dalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari – hari.

Prinsip kerja dari modul sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.

Pada sensor hujan ini terdapat ic komparator yang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (on atau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan pula. Sehingga dapat dikoneksikan ke pin khusus Arduino yaitu Analog Digital Converter. Dengan singkat kata, sensor ini dapat digunakan untuk memantau kondisi ada tidaknya hujan di lingkungan luar yang dimana output dari sensor ini dapat berupa sinyal analog maupun sinyal digital.

                                     

Grafik sensor hujan 

 

• Suhu Sensor (LM35)

Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92  seperti terlihat pada gambar dibawah.

 

 

 

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.

Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah : 

• 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 seperti terlihat pada gambar 2.2. 
• 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 IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/°C. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC. 

Tegangan output sensor suhu IC LM35 dapat diformulasikan sebagai berikut :

Vout LM35 = Temperature º x 10 mV

Sensor suhu IC LM 35 terdapat dalam beberapa varian sebagai berikut : 

• LM35, LM35A memiliki range pengukuran temperature  -55ºC hingga +150ºC. 
• LM35C, LM35CA memiliki range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC. 
• LM35D memiliki range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.  LM35 

Kelebihan dari sensor suhu IC LM35 antara lain : 

• Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC 
• Low self-heating, sebesar 0.08 ºC 
• Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V 
• Rangkaian menjadi sederhana 
• Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

Berikut grafik kinerja sensor LM35

Datasheet LM35

 

 

• pH Sensor

 

Elektroda Pengukuran pH:

Elektroda ini sangat sensitif terhadap ion hidrogen (H+) dan digunakan untuk mengukur pH suatu larutan. Elektroda ini terdiri dari tabung gelas yang berisi larutan netral dengan pH tetap, disebut larutan Buffer. Larutan ini digunakan sebagai referensi untuk mengukur pH larutan lainnya.

Elektroda Referensi:

Elektroda ini digunakan sebagai standar referensi untuk mengukur potensial elektroda ukur. Elektroda referensi memiliki potensial yang tetap dan digunakan untuk mengkoreksi potensial elektroda ukur agar hasil pengukuran lebih akurat.

Alat Ukur Impedansi Tinggi:

Alat ini digunakan untuk mengukur impedansi antara elektroda ukur dan referensi. Impedansi tinggi ini memungkinkan pengukuran pH secara akurat dan stabil.

Prinsip Kerja:

pH meter bekerja dengan cara mengukur potensial elektroda ukur terhadap larutan yang akan diukur. Potensial ini kemudian dikonversi menjadi nilai pH menggunakan rumus pH = -log[H+]. Hasil pengukuran ditampilkan melalui LCD atau aplikasi LabVIEW yang diproses melalui mikrokontroler seperti Arduino Uno.

Sensor pH Air:

Sensor pH air digunakan untuk mengukur pH air. Sensor ini terdiri dari inti sensor pH yang dapat bertukar ion hidrogen dengan larutan terukur. Sensor ini dipasangkan dengan silinder kaca non-konduktor atau plastik memanjang untuk memastikan akurasi pengukuran.

Penggunaan dalam Sistem IoT:

pH meter juga dapat diintegrasikan dengan sistem IoT menggunakan platform seperti Arduino dan aplikasi Telegram. Sistem ini memungkinkan pengukuran pH air secara real-time dan pengiriman data ke perangkat Android atau lainnya.

Dengan demikian, pH meter sensor menggunakan prinsip elektrolit/konduktivitas larutan dan terdiri dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama untuk mengukur pH suatu larutan dengan akurasi yang tinggi.

 

karakteristik ph;

grafik pada ph meter

    

• Water Sensor 

            Fungsi utama dari water sensor adalah untuk menyimpan air untuk kebutuhan sehari-hari, terutama jika ada masalah kekurangan pasokan air, seperti listrik padam. Secara umum, toren air secara otomatis dikendalikan oleh mekanisme pengatur yang mengisi air ketika air di dalam toren hampir penuh.

 

 

 

                            

•   NPN

 Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.

Rumus dari Transitor adalah :

h_FE = iC/iB

dimana, iC = perubahan arus kolektor 

iB = perubahan arus basis 

h_FE = arus yang dicapai

 

Simbol NPN di proteus :

 

• 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:

Simbol Relay di Proteus:

                                                        

           

• Battery

Baterai (Battery) adalah sebuah sumber energi yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan seperti perangkat elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti handphone, laptop, dan maianan remote control menggunakan baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya baterai, sehingga tidak perlu menyambungkan kabel listrik ke terimanal untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Setiap baterai terdiri dari terminal positif (Katoda) dan terminal negatif (Anoda) serta elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output arus listrik dari baterai adalah arus searah atau disebut juga dengan arus DC (Direct Current). Pada umumnya, baterai terdiri dari 2 jenis utama yakni baterai primer yang hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan baterai sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery).

Simbol battery di proteus:      

• Resistor

 Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya. Semua nilai yang berkaitan dengan resistor tersebut penting untuk diketahui dalam perancangan suatu rangkaian elektronika oleh karena itu pabrikan resistor selalu mencantumkan dalam kemasan resistor tersebut

Rumus Resistor:

Seri : R_total = R₁ + R₂ + R₃ + ….. + R_n

Dimana :

Rtotal = Total Nilai Resistor

R₁ = Resistor ke-1

R₂ = Resistor ke-2

R₃ = Resistor ke-3

R_n = Resistor ke-n

Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ….. + 1/R_n

Dimana :

R_total = Total Nilai Resistor

R₁ = Resistor ke-1

R₂ = Resistor ke-2

R₃ = Resistor ke-3

R_n = Resistor ke-n 

Simbol Resistor:

 

• LED

LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronik yang tidak asing lagi di kehidupan manusia saat ini. LED saat ini sudah banyak dipakai, seperti untuk penggunaan lampu permainan anak-anak, untuk rambu-rambu lalu lintas, lampu indikator peralatan elektronik hingga ke industri, untuk lampu emergency, untuk televisi, komputer, pengeras suara (speaker), hard disk eksternal, proyektor, LCD, dan berbagai perangkat elektronik lainnya sebagai indikator bahwa sistem sedang berada dalam proses kerja, dan biasanya berwarna merah atau kuning. LED ini banyak digunakan karena komsumsi daya yang dibutuhkan tidak terlalu besar dan beragam warna yang ada dapat memperjelas bentuk atau huruf yang akan ditampilkan. dan banyak lagi

Pada dasarnya LED itu merupakan komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memencarkan cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

   Rumus mencari resistor pada LED:

            R = (V_S – V_L) / I

Dimana :

R   = Nilai Resistor yang diperlukan (dalam Ohm (Ω))

V_S = Tegangan Input (dalam Volt (V))

V_L = Tegangan LED (dalam Volt (V))

I    = Arus Maju LED (dalam Ampere (A))

                

 Simbol LED di Proteus:

   Ground             

Ground adalah suatu sistem instalasi listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah sehingga istilah sehari hari yang sering digunakan yaitu pentanahan atau arde.

Simbol ground di proteus :

         

 

 

• Motor DC

Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/directunidirectional.

Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.

      

Simbol motor DC di proteus:

 

    Logic Toggle

berfungsi sebagai untuk memutuskan alur energi yg menyambung ke IC, atau untuk menghubungkannya. Jadi logic toggle pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus alur.

 

5. Percobaan[Kembali]

• Prosedur percobaan

            1. Buka aplikasi proteus

            2. Siapkan alat dan bahan pada library proteus rangkaian ini

            3. Rangkai setiap komponen 

            4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

            5. Jalankan simulasi rangkaian

 

• Rangkaian keseluruhan   

• Rangkaian dengan Soil Moisture Sensor

• Rangkaian dengan Rain Sensor dan Water Sensor

• Rangkaian dengan pH sensor 

• Rangkaian dengan Suhu Sensor

Prinsip kerja :

• Sensor Soil

 Sensor  soil berfungsi untuk mendeteksi kelembaban keadaan tanah. Letaknya menancap pada tanah. Ketika potensiometer nya <= 80% 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. 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.

 

• 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.

• Suhu sensor

Sensor suhu digunakan untuk memantau atau mendeteksi suhu air dalam sistem irigasi, sensor suhu air ditempatkan di tangki air. Setiap kali pompa air siap menyiram sensor terlebih dahulu membaca suhu air jika suhu air berada di rentang 25°C - 30°C, dimana jika air disuhu 25°C maka air akan mengalir tetapi jika suhu nya >30°C maka irigasi tertunda. 

 

• pH sensor

ph meter berfungsi saat mendeteksi tingkat kenetralan air mulai menurun dan keasaman pada air disawah mulai naik. lalu motor pada ph meter akan mulai bergerak untuk membuka katup air sehingga air akan berganti dengan air yang baru agar air kembali netral untuk memenuhi kebutuhan sawah, untuk mengerakkan motor dc tengangan harus >0.7v jika tidak maka motor dc tidak akan bergerak.

6. Link Download[Kembali]

Rangkaian Proteus Kontrol Irigasi Sawah [unduh]

Datasheet Op-Amp [unduh]

Datasheet LED [unduh]

Datasheet LDR [unduh]

Datasheet Batterai [unduh]

Datasheet Speaker [unduh]

Datasheet Motor DC [unduh]

Datasheet Relay [unduh]

Datasheet Resistor [unduh]

Datasheet Diode [unduh]

Datasheet Buzzer [unduh]

Datasheet Flame Sensor [unduh]

Datasheet Voltmeter [unduh]

Datasheet Transistor NPN [unduh]

Datasheet ph meter sensor [unduh]

Datasheet LM35 [Klik Disini]