MODUL 4

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

MODUL 4

Pengeringan Pakan Ikan Lele

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

1. Prosedur Percobaan
2. Hardware
3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
4. Flowchart
5. Video Demo
6. Download File

1. Pendahuluan[Kembali]

        Proses pengeringan pakan ikan lele merupakan tahap penting untuk menjaga kualitas pakan sebelum disimpan atau diberikan kepada ikan. Jika proses pengeringan tidak dilakukan dengan baik, pakan akan mudah lembap, berjamur, dan mengalami penurunan kualitas nutrisi. Metode tradisional seperti menjemur pakan di bawah sinar matahari sering kali tidak efektif karena sangat bergantung pada kondisi cuaca, sehingga waktu pengeringan menjadi tidak menentu dan hasil yang diperoleh kurang merata.

        Untuk meningkatkan efisiensi dan menjaga kualitas pakan, dibuatlah sistem pengeringan pakan ikan lele otomatis yang memanfaatkan sensor suhu LM35 dan sensor infrared sebagai komponen utama. Sensor LM35 berfungsi untuk memonitor suhu ruang pengering secara terus-menerus dan mengatur kinerja heater agar proses pengeringan berjalan optimal. Ketika suhu mencapai batas maksimum yaitu 70°C, sistem akan mengaktifkan buzzer sebagai peringatan, dan sensor suhu akan memerintahkan heater untuk berhenti bekerja atau menurunkan intensitas pemanasan sehingga suhu kembali stabil. Pengaturan otomatis ini mencegah pakan mengalami overheat yang dapat merusak kualitasnya.

        Selain itu, sistem dilengkapi dengan sensor infrared yang berfungsi mendeteksi adanya pakan yang masuk ke dalam ruang pengering. Ketika sensor infrared mendeteksi keberadaan pakan, sensor akan langsung mengaktifkan heater sehingga proses pengeringan dapat dimulai secara otomatis tanpa perlu pengaturan manual. Fitur ini memastikan heater hanya bekerja saat dibutuhkan, sehingga proses lebih efisien, hemat energi, dan aman digunakan.

    Secara keseluruhan, penerapan sistem pengeringan otomatis berbasis sensor LM35 dan sensor infrared ini mampu meningkatkan kualitas hasil pengeringan, mempercepat proses, serta mengurangi ketergantungan pada kondisi cuaca dan tenaga kerja. Dengan pengaturan suhu yang stabil dan deteksi otomatis kehadiran pakan, alat ini menghasilkan pakan ikan lele yang lebih kering, higienis, dan tahan lama sehingga siap digunakan untuk menunjang proses budidaya secara lebih optimal.

2. Tujuan[Kembali]

1. Membuat prototipe alat pengering pakan ikan lele otomatis berbasis sensor suhu LM35 dan sensor infrared.
2. Mengimplementasikan sistem pengaturan heater otomatis yang dikendalikan oleh sensor LM35 serta aktivasi pemanas berdasarkan deteksi pakan oleh sensor infrared.
3. Meningkatkan efisiensi proses pengeringan sehingga pakan ikan lele dapat kering lebih cepat, merata, dan tetap terjaga kualitasnya.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. OP AMP (TL 082)

        

        Op-Amp TL082 adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik (operational amplifier) yang digunakan untuk memperkuat sinyal input menjadi sinyal output dengan nilai yang lebih besar. Komponen TL082 ini diproduksi oleh Texas Instruments dan termasuk dalam keluarga dual operational amplifier dengan teknologi input JFET. TL082 memiliki keunggulan berupa impedansi input yang tinggi, arus bias input yang sangat kecil, serta kecepatan respon yang tinggi. Selain itu, TL082 juga memiliki tingkat kebisingan rendah dan linieritas yang baik, sehingga sangat cocok digunakan dalam berbagai aplikasi seperti penguat sinyal sensor, rangkaian filter aktif, serta sistem kendali analog tanpa memerlukan penyetelan yang rumit.

2. TRANSISTOR (D882)

          Transistor D882 adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penguat arus maupun saklar elektronik dalam suatu rangkaian. Komponen ini termasuk jenis transistor NPN silikon daya menengah yang mampu menangani arus kolektor hingga 3 ampere dan tegangan kolektor-emitor maksimum sebesar 30 volt. Transistor D882 memiliki gain arus tinggi, respon switching cepat, serta stabilitas termal yang baik, sehingga mudah digunakan pada berbagai rangkaian kendali dan penguat daya. Dengan kemasan TO-126, transistor ini sering diaplikasikan pada penguat audio, pengendali relay, serta rangkaian power amplifier sederhana, karena kinerjanya yang stabil dan tidak memerlukan penyetelan tambahan yang rumit.

3. POTENSIOMETER

        Potensiometer adalah resistor variabel yang dapat diubah nilai hambatannya dengan memutar knob. Komponen ini digunakan untuk mengatur level tegangan atau sensitivitas pada berbagai rangkaian elektronik.

4. RELAY 5V

        Relay 5V adalah komponen saklar elektrik yang dikendalikan oleh sinyal tegangan 5 volt. Komponen ini memungkinkan rangkaian berarus kecil seperti mikrokontroler untuk mengendalikan beban yang bertegangan atau berarus lebih besar, misalnya motor, lampu, atau heater. Relay bekerja dengan mengaktifkan kumparan elektromagnet saat menerima tegangan 5V, sehingga saklar internal berpindah posisi (ON/OFF). 

5. MODUL LM 35 

      Modul LM35 adalah sensor suhu analog yang digunakan untuk mendeteksi perubahan temperatur pada rangkaian. Pada rangkaian pengering, berfungsi memantau suhu di dalam sistem agar heater dapat bekerja pada batas temperatur yang aman dan stabil

 6. SENSOR INFRARED

        Sensor infrared adalah sensor yang mendeteksi keberadaan objek menggunakan sinar inframerah. Pada rangkaian pengering, sensor ini digunakan untuk mengetahui apakah pakan masuk sehingga sistem dapat mengaktifkan heater secara otomatis.

       

7. LED PUTIH

           LED putih digunakan sebagai indikator visual pada rangkaian, berfungsi menunjukkan bahwa sistem atau bagian tertentu sedang aktif atau mendapatkan aliran listrik.

8. COMPARATOR LM393

        Comparator LM393 adalah komponen komparator yang berfungsi membandingkan dua sinyal tegangan dan menghasilkan keluaran digital (HIGH atau LOW). IC ini memiliki dua komparator di dalamnya (dual comparator) dan bekerja dengan tegangan rendah serta konsumsi daya kecil. LM393 umum digunakan untuk rangkaian sensor seperti sensor infrared, sensor cahaya, dan sistem deteksi karena responsnya cepat, stabil, dan mampu menghasilkan sinyal output yang bersih untuk mikrokontroler.

9.RESISTOR (220, 10k, 51k)

           Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). 

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan spesifikasi

10. JUMPER

            Jumper adalah kabel penghubung pada breadboard atau modul elektronik yang digunakan untuk menyambungkan titik-titik rangkaian tanpa solder. Jumper tersedia dalam beberapa jenis seperti male-to-male, male-to-female, dan female-to-female sesuai kebutuhan koneksi.

11. POWER SUPPLY 

Power supply adalah sumber tegangan DC yang digunakan untuk menyuplai daya utama pada rangkaian pengering pakan, terutama untuk mengaktifkan heater, relay, dan komponen lain yang membutuhkan tegangan lebih besar dari mikrokontroler.

12. MANCIS 

Mancis sebagai heater adalah elemen pemanas sederhana yang menghasilkan panas. 

13. ADAPTER 12V

            Adapter 12V adalah perangkat yang mengubah listrik AC dari PLN menjadi tegangan DC 12 volt untuk memberi daya pada rangkaian.

14. BREAD BOARD 

            Breadboard adalah papan tempat merakit rangkaian elektronik tanpa solder, sehingga komponen dan kabel dapat dipasang atau dilepas dengan mudah saat percobaan.

15. COVERTER DC (STEP DOWN)

            Converter DC step down adalah modul yang berfungsi menurunkan tegangan DC dari sumber yang lebih tinggi (misalnya 12V) menjadi tegangan yang lebih rendah (misalnya 5V) untuk menyalakan komponen seperti sensor atau modul lain yang tidak bisa menerima tegangan besar.

16. BUZZER

            Buzzer adalah komponen yang menghasilkan bunyi sebagai indikator atau alarm, digunakan pada rangkaian untuk memberi peringatan ketika suhu mencapai batas tertentu.

17. WADAH PLASTIK

4. Dasar Teori [Kembali]

A. SENSOR INFRARED

        Sensor infrared adalah jenis sensor yang memanfaatkan sinar inframerah untuk mendeteksi keberadaan objek di sekitarnya. Sensor ini bekerja dengan memancarkan sinar IR melalui LED infrared dan menerima pantulannya melalui fotodioda atau fototransistor. Ketika ada objek yang berada pada area deteksi, sinar IR akan dipantulkan dan diterima kembali oleh sensor, sehingga menghasilkan perubahan sinyal pada bagian penerima.

            Sensor infrared banyak digunakan pada sistem otomatisasi karena memiliki respons yang cepat, konsumsi daya rendah, dan mampu bekerja tanpa kontak fisik dengan objek. Pada sistem pengering pakan ikan lele, sensor infrared berfungsi sebagai pendeteksi pakan. Ketika pakan terdeteksi masuk ke ruang pengering, sensor memberikan sinyal ke rangkaian kontrol untuk mengaktifkan heater, sehingga proses pengeringan dapat berjalan otomatis sesuai kondisi aktual. 

Grafik responsi sensor :

 

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

B. MODUL LM35

Sensor modul LM35 adalah rangkaian modulasi dari sensor suhu LM35 yang telah dipasang pada sebuah PCB kecil lengkap dengan komponen pendukung seperti resistor, penguat sederhana, serta pin header sehingga lebih mudah digunakan. Modul ini tetap menggunakan IC LM35 sebagai elemen utamanya, yang berfungsi mengubah besaran suhu menjadi tegangan analog dengan karakteristik keluaran linear. Dibandingkan LM35 biasa, modul LM35 lebih praktis karena tidak memerlukan rangkaian tambahan untuk stabilisasi maupun koneksi, sehingga cocok digunakan pada berbagai proyek elektronika dan sistem kendali suhu.

Modul LM35 memiliki keluaran yang stabil, impedansi rendah, serta tingkat linieritas yang tinggi, sehingga mudah dihubungkan dengan mikrokontroler, op-amp, maupun rangkaian pembanding. Karena sudah dibuat dalam bentuk modul, sensor menjadi lebih tahan terhadap noise, lebih mudah dipasang, dan lebih cepat dalam proses integrasi. Sama seperti IC aslinya, modul LM35 tidak memerlukan proses kalibrasi eksternal karena sudah dikalibrasi pabrik, dengan tingkat ketelitian sekitar ±0,25°C pada suhu ruang. Sensor ini bekerja dalam rentang suhu mulai dari −55°C hingga 150°C, serta memiliki konsumsi arus yang sangat rendah, sehingga panas internal hampir tidak mempengaruhi hasil pengukuran. 

Spesifikasi :

- Menggunakan IC LM35 yang dikalibrasi langsung dalam satuan °C
- Faktor skala: 10 mV / °C
- Akurasi sekitar ±0,5°C pada 25°C
- Rentang kerja suhu: −55°C hingga 150°C
- Konsumsi arus sangat kecil (< 60 μA)
- Pemanasan internal sangat rendah (< 0,1°C)
- Output memiliki impedansi rendah sehingga stabil untuk beban hingga 1 mA
- Mudah dihubungkan ke mikrokontroler atau rangkaian analog
- Modul PCB sudah dilengkapi resistor pendukung agar output lebih stabil
- Memiliki pin VCC–OUT–GND sehingga pemasangan sangat praktis

Grafik respon

 

C. RESISTOR

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R). 

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

 

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 10^5 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 

D. OP-AMP

    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

 

 

1. Detektor Non-Inverting

    Detektor non-inverting adalah rangkaian penguat operasional (op-amp) yang digunakan untuk mendeteksi dan memperkuat sinyal input tanpa membalik fasa sinyal tersebut. Artinya, polaritas sinyal keluaran tetap sama dengan sinyal masukan, tidak mengalami pembalikan seperti pada konfigurasi inverting.

    Dalam konfigurasi ini, sinyal masukan diberikan ke terminal non-inverting (+) op-amp, sedangkan terminal inverting (–) digunakan sebagai umpan balik (feedback). Rangkaian ini mampu memperkuat sinyal kecil menjadi lebih besar dengan gain positif, sehingga sering digunakan pada sensor, detektor sinyal, dan sistem penguat otomatis.

 

Gelombang Input dan Output

 

Fungsi Detektor Non Inverting

    Detektor non-inverting berfungsi untuk memperkuat sinyal input tanpa mengubah polaritas atau fasa sinyal tersebut. Rangkaian ini digunakan untuk mendeteksi perubahan tegangan dari sensor atau sumber sinyal lain dengan cepat dan akurat. Karena memiliki impedansi input yang tinggi dan output yang searah dengan input, detektor non-inverting mampu menjaga kestabilan serta keaslian bentuk sinyal. Komponen ini banyak diterapkan dalam sistem sensor dan kontrol otomatis sebagai penguat deteksi yang mengaktifkan aktuator berdasarkan perubahan sinyal masukan.

Prinsip Kerja

    Prinsip kerja detektor non-inverting adalah ketika sinyal input diberikan ke terminal non-inverting (+) pada op-amp, tegangan output akan mengikuti perubahan sinyal input tanpa membalik polaritasnya. Jika tegangan input melebihi tegangan referensi pada terminal inverting (–), maka output akan berubah ke tegangan maksimum positif, dan sebaliknya jika lebih rendah, output menjadi tegangan minimum (negatif). Proses ini memungkinkan detektor mengenali dan memperkuat perubahan sinyal input dengan cepat tanpa pembalikan fasa, sehingga sering digunakan dalam sistem pendeteksi level atau pembanding tegangan.

Kurva Karakteristik I/O

 

2. Detektor Inverting

    Detektor inverting adalah rangkaian elektronika yang menggunakan konfigurasi op-amp dengan sinyal input dimasukkan ke terminal inverting (–), sedangkan terminal non-inverting (+) dihubungkan ke tegangan referensi. Rangkaian ini berfungsi untuk mendeteksi perubahan sinyal masukan dengan menghasilkan keluaran yang berlawanan fasa (terbalik polaritasnya) terhadap sinyal input. Artinya, ketika tegangan input meningkat, output justru menurun, dan sebaliknya. Detektor inverting banyak digunakan dalam sistem kontrol dan penguat sinyal untuk menghasilkan respon kebalikan dari sinyal masukan.

Prinsip Kerja:

    Prinsip kerja detektor inverting yaitu ketika sinyal input diberikan pada terminal inverting (–) op-amp, maka output akan berubah dengan polaritas berlawanan terhadap sinyal masukan. Jika tegangan input lebih besar dari tegangan referensi pada terminal non-inverting (+), output akan menjadi negatif (−V_sat), sedangkan jika tegangan input lebih kecil, output berubah menjadi positif (+V_sat). Dengan demikian, detektor inverting bekerja dengan membalik fasa sinyal masukan dan menghasilkan keluaran yang menunjukkan kondisi perbandingan antara tegangan input dan referensi.

Bentuk Gelombang Input/Output

Karakteristik I/O