Laporan Akhir Modul 4

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

APLIKASI KONTROL AKUARIUM OTOMATIS

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Video

6. Download File

 1. Tujuan Perancangan [kembali]

• Untuk mengetahui tingkat kejernihan air dan ketinggian air dengan mudah. 

• Merancang dan membuat alat yang dapat memberi tahu pemilik bahwa air akuarium harus diganti, mengisi air di dalam akuarium secara otomatis, dan mengatur suhu pada akuarium.

• Untuk memenuhi tugas demo proyek modul 4       

2. Alat dan Bahan [kembali]

    a. Alat

        1). Baterai

    b. Bahan

        1). Resistor

                

           

        2). MOSFET

        3). Relay Module 1 channel

          

        4). Trimpot

                                

     

        5). Motor DC (Pompa dan Kipas)

        6). Photodioda

ter level sensor

    7) Water level sensor

    8) Arduino UNO

    9) Thermistor NTC 10K

                                                                                                                                                                                        

    10) LED

 

    11) Buzzer 

    12) LCD

3. Dasar Teori [kembali]

1) Arduino UNO

Arduino uno merupakan single-board mikrokontroler yang dibuat untuk keperluan proyek elektronika multi disiplin agar lebih mudah diwujudkan. Desain dari hardware Arduino terdiri dari 8-bit Atmel AVR mikrokontroler, atau 32-bit Atmel ARM dimana desain tersebut bersifat terbuka (open-source hardware). Arduino uno software terdiri dari compiler bahasa pemrograman standar dan sebuah boot  loader yang dieksekusi dalam mikrokontroler. Software Arduino yang digunakan adalah IDE. IDE (Integrated Development Environment) adalah suatu    program khusus untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino.

Bagian-bagian arduino uno:

-Power USB

Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.

-Power jack

Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan tipe Jack. Input DC 5 - 12 V.

-Crystal Oscillator

Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak jantung pada Arduino. Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.

-Reset

    Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.

-Digital Pins I / O

    Papan Arduino UNO memiliki 14 Digital Pin. Berfungsi untuk memberikan nilai logika ( 0 atau 1 ). Pin berlabel " ~ " adalah pin-pin PWM ( Pulse Width Modulation ) yang dapat digunakan untuk menghasilkan PWM.

-Analog Pins

Papan Arduino UNO memiliki 6 pin analog A0 sampai A5. Digunakan untuk membaca sinyal atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu dsb, dan mengubahnya menjadi nilai digital.

-LED Power Indicator

Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.

Bagian - bagian pendukung:

-RAM

RAM (Random Access Memory) adalah tempat penyimpanan sementara pada komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap, tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori atau acak. Secara umum ada 2 jenis RAM yaitu SRAM (Static Random Acces Memory) dan DRAM (Dynamic Random Acces Memory).

-ROM

ROM (Read-only Memory) adalah perangkat keras pada computer yang dapat menyimpan data secara permanen tanpa harus memperhatikan adanya sumber listrik. ROM terdiri dari Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM.

2) Komunikasi UART

Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) adalah metode komunikasi serial yang memungkinkan dua komponen perangkat yang berbeda untuk berinteraksi satu sama lain tanpa clock.

Cara kerja dari UART adalah UART yang akan mengirimkan data akan menerima data dari bus jaringan. Bus data digunakan oleh komputer lain seperti CPU, memori, atau mikrokontroler untuk mengirim data ke UART. Data dilewatkan secara paralel dari bus data ke transmitter UART. Setelah UART mentransmisikan data paralel dari bus jaringan, paket data dibangkitkan dengan memasukkan bit awal, bit paritas, dan bit stop. Pertama, pin Tx mengeluarkan paket data secara serial, sedikit demi sedikit. UART penerima pada pin Rx-nya membaca paket data sedikit demi sedikit. Kemudian Receiver UART mengubah data kembali menjadi bentuk paralel, menghilangkan bit awal, bit paritas, dan bit stop. Receiver UART akhirnya melewati paket data paralel ke ujung penerima bus data.

 

3) 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.

Simbol resistor sebagai berikut :

Resistor dalam suatu teori dan penulisan formula yang berhubungan dengan resistor disimbolkan dengan huruf “R”. Kemudian pada desain skema elektronika resistor tetap disimbolkan dengan huruf “R”, resistor variabel disimbolkan dengan huruf “VR” dan untuk resistorjenis potensiometer ada yang disimbolkan dengan huruf “VR” dan “POT”.

Kapasitas Daya Resistor

Kapasitas daya pada resistor merupakan nilai daya maksimum yang mampu dilewatkan oleh resistor tersebut. Nilai kapasitas daya resistor ini dapat dikenali dari ukuran fisik resistor dan tulisan kapasitas daya dalamsatuan Watt untuk resistor dengan kemasan fisik besar. Menentukan kapasitas daya resistor ini penting dilakukan untuk menghindari resistor rusak karena terjadi kelebihan daya yang mengalir sehingga resistor terbakar dan sebagai bentuk efisiensi biaya dan tempat dalam pembuatan rangkaian elektronika.

Nilai Toleransi Resistor

Toleransi resistor merupakan perubahan nilai resistansi dari nilai yang tercantum pada badan resistor yang masih diperbolehkan dan dinyatakan resistor dalam kondisi baik. Toleransi resistor merupakan salah satu perubahan karakteristik resistor yang terjadi akibat operasional resistor tersebut. Nilai torleransi resistor ini ada beberapa macam yaitu resistor dengan toleransi kerusakan 1% (resistor 1%), resistor dengan toleransi kesalahan 2% (resistor2%), resistor dengan toleransi kesalahan 5% (resistor 5%) dan resistor dengan toleransi 10% (resistor 10%).

Nilai toleransi resistor ini selalu dicantumkan di kemasan resistor dengan kode warna maupun kode huruf. Sebagai contoh resistor dengan toleransi 5% maka dituliskan dengan kode warna pada cincin ke 4 warna emas atau dengan kode huruf J pada resistor dengan fisik kemasan besar. Resistor yang banyak dijual dipasaran pada umumnya resistor 5% dan resistor 1%.

Jenis-Jenis Resistor

Berdasarkan jenis dan bahan yang digunakan untuk membuat resistor dibedakan menjadi resistor kawat, resistor arang dan resistor oksida logam atau resistor metal film.

1. Resistor Kawat (Wirewound Resistor)

Resistor kawat atau wirewound resistor merupakan resistor yang dibuat dengan bahat kawat yang dililitkan. Sehingga nilai resistansiresistor ditentukan dari panjangnya kawat yang dililitkan. Resistor jenis ini pada umumnya dibuat dengan kapasitas daya yang besar.

2. Resistor Arang (Carbon Resistor)

Resistor arang atau resistor karbon merupakan resistor yang dibuat dengan bahan utama batang arang atau karbon. Resistor karbon ini merupakan resistor yang banyak digunakan dan banyak diperjual belikan. Dipasaran resistor jenis ini dapat kita jumpai dengan kapasitas daya 1/16 Watt, 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt, 1 Watt, 2 Watt dan 3 Watt.

3. Resistor Oksida Logam (Metal Film Resistor)

Resistor oksida logam atau lebih dikenal dengan nama resistor metal film merupakan resistor yang dibuah dengan bahan utama oksida logam yang memiliki karakteristik lebih baik. Resistor metal film ini dapat ditemui dengan nilai tolerasni 1% dan 2%. Bentuk fisik resistor metal film ini mirip denganresistor kabon hanya beda warna dan jumlah cicin warna yang digunakan dalam penilaian resistor tersebut. Sama seperti resistorkarbon, resistor metal film ini juga diproduksi dalam beberapa kapasitas daya yaitu 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt. Resistor metal film ini banyak digunakan untuk keperluan pengukuran, perangkat industri dan perangkat militer.

Kemudian berdasarkan nilai resistansinya resistor dibedakan menjadi 2 jenis yaitu resistor tetap (Fixed Resistor) dan resistor tidak tetap (Variable Resistor)

1. Resistor Tetap(Fixed Resistor)

Resistor tetap merupakan resistor yang nilai resistansinya tidap dapat diubah atau tetap. Resistor jenis ini biasa digunakan dalam rangkaian elektronika sebagai pembatas arus dalam suatu rangkaian elektronika. Resistor tetap dapat kita temui dalam beberpa jenis, seperti :

• Metal Film Resistor
• Metal Oxide Resistor
• Carbon Film Resistor
• Ceramic Encased Wirewound
• Economy Wirewound
• Zero Ohm Jumper Wire
• S I P Resistor Network

2. Resistor Tidak Tetap (Variable Resistor)

Resistor tidak tetap atau variable resistor terdiridari 2 tipe yaitu :

• Pontensiometer, tipe variable resistor yang dapat diatur nilai resistansinya secara langsung karena telah dilengkapi dengan tuas kontrol. Potensiometer terdiri dari 2 jenis yaitu Potensiometer Linier dan Potensiometer Logaritmis
• Trimer Potensiometer, yaitu tipe variable resistor yang membutuhkan alat bantu (obeng) dalam mengatur nilai resistansinya. Pada umumnya resistor jenis ini disebut dengan istilah “Trimer Potensiometer atau VR”
• Thermistor, yaitu tipe resistor variable yangnilairesistansinya akan berubah mengikuti suhu disekitar resistor. Thermistor terdiri dari 2 jenis yaitu NTC dan PTC. Untuk lebih detilnya thermistor akan dibahas dalam artikel yang lain.
• LDR (Light Depending Resistor), yaitu tipe resistor variabel yang nilai resistansinya akan berubah mengikuti cahaya yang diterima oleh LDR tersebut.

Jenis-jenis resistor tetap dan variable diatas akan dibahas lebih detil dalam artikel yang lain.

Menghitung Nilai Resistor

Nilai resistor dapat diketahui dengan kode warna dan kode huruf pada resistor. Resistor dengan nilai resistansi ditentukan dengan kode warna dapat ditemukan pada resistor tetap dengan kapasitas daya rendah, sedangkan nilai resistor yang ditentukan dengan kode huruf dapat ditemui pada resistor tetap daaya besar dan resistor variable.

Kode Warna Resistor

Cicin warna yang terdapat pada resistor terdiri dari 4 ring 5 dan 6 ring warna. Dari cicin warna yang terdapat dari suatu resistor tersebut memiliki arti dan nilai dimana nilai resistansi resistor dengan kode warna yaitu :

1. Resistor Dengan 4 Cincin Kode Warna

Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4 menunjukan nilai toleransi resistor.

2. Resistor Dengan 5 Cincin Kode Warna

Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5 menunjukan nilai toleransi resistor.

3. Resistor Dengan 6 Cincin Warna

Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6 menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang diijinkan untuk resistor tersebut.

Kode Huruf Resistor

Resistor dengan kode huruf dapat kita baca nilai resistansinya dengan mudah karenanilia resistansi dituliskan secara langsung. Pad umumnya resistor yang dituliskan dengan kode huruf memiliki urutan penulisan kapasitas daya, nilai resistansi dan toleransi resistor. Kode huruf digunakan untuk penulisan nilai resistansi dan toleransi resistor.

Kode Huruf Untuk Nilai Resistansi :

• R, berarti x1 (Ohm)
• K, berarti x1000 (KOhm)
• M, berarti x 1000000 (MOhm)

Kode Huruf Untuk Nilai Toleransi :

• F, untuk toleransi 1%
• G, untuk toleransi 2%
• J, untuk toleransi 5%
• K, untuk toleransi 10%
• M, untuk toleransi 20%

Rumus 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

Mencari resistansi total dalam rangkaian dapat menggunakan :

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

        

4). MOSFET

    MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah sebuah perangkat semionduktor yang secara luas di gunakan sebagai switch dan sebagai penguat sinyal pada perangkat elektronik. MOSFET adalah inti dari sebuah IC ( integrated Circuit ) yang di desain dan di fabrikasi dengan single chip karena ukurannya yang sangat kecil. MOSFET memiliki empat gerbang terminal antara lain adalah Source (S), Gate (G), Drain (D) dan Body(B).

    MOSFET bekerja secara elektonik memvariasikan sepanjang jalur pembawa muatan ( electron atau hole ). Muatan listrik masuk melalui Saluran pada Source dan keluar melalui Drain. Lebar Saluran di kendalikan oleh tegangan pada electrode yang di sebut dengan Gate atau gerbang yang terletak antara Source dan Drain. ini terisolasi dari saluran di dekat lapisan oksida logam yang sangat tipis. Kapasitas MOS pada komponen ini adalah bagian Utama nya.

    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). 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.

Tabel water temperature sensor

6). 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). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Berdasarkan gambar komponen relay tersebut, kita dapat memahami bahwa relay dapat bekerja karena adanya gaya elektromagnetik. Ini tercipta dari inti besi yang dililitkan kawat kumparan dan dialiri aliran listrik.

Saat kumparan dialiri listrik, maka otomatis inti besi akan jadi magnet dan menarik penyangga sehingga kondisi yang awalnya tertutup jadi terbuka (Open). Sementara pada saat kumparan tak lagi dialiri listrik, maka pegas akan menarik ujung penyangga dan menyebabkan kondisi yang awalnya terbuka jadi tertutup (Close).

Secara umum kondisi atau posisi pada relay terbagi menjadi dua, yaitu:

• NC (Normally Close), adalah kondisi awal atau kondisi dimana relay dalam posisi tertutup karena tak menerima arus listrik.

• NO (Normally Open), adalah kondisi dimana relay dalam posisi terbuka karena menerima arus listrik.

      

Berdasarkan gambar skematik relay di atas, berikut ini adalah keterangan dari ketiga pin yang sangat perlu kamu ketahui:

• COM (Common), adalah pin yang wajib dihubungkan pada salah satu dari dua ujung kabel yang hendak digunakan.

• NO (Normally Open), adalah pin tempat menghubungkan kabel yang satunya lagi bila menginginkan kondisi posisi awal yang terbuka atau arus listrik terputus.

• NC (Normally Close), adalah pin tempat menghubungkan kabel yang satunya lagi bila menginginkan kondisi posisi awal yang tertutup atau arus listrik tersambung.

  

7). 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.

                                                   

8). LCD

    Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah peralatan elektronik yang berfungsi untuk menampilkan output sebuah sistem dengan cara membentuk suatu citra atau gambaran pada sebuah layar. Secara garis besar komponen penyusun LCD terdiri dari kristal cair (liquid crystal) yang diapit oleh 2 buah elektroda transparan dan 2 buah filter polarisasi (polarizing filter).

Gambar Penampang komponen penyusun LCD

Keterangan:

1. Film dengan polarizing filter vertical untuk memolarisasi cahaya yang masuk.

2. Glass substrate yang berisi kolom-kolom elektroda Indium tin oxide (ITO).

3. Twisted nematic liquid crystal (kristal cair dengan susunan terpilin).

4. Glass substrate yang berisi baris-baris elektroda Indium tin oxide (ITO).

5. Film dengan polarizing filter horizontal untuk memolarisasi cahaya yang masuk.

6. Reflektor cahaya untuk memantulkan cahaya yang masuk LCD kembali ke mata pengamat.

Sebuah citra dibentuk dengan mengombinasikan kondisi nyala dan mati dari pixel-pixel yang menyusun layar sebuah LCD. Pada umumnya LCD yang dijual di pasaran sudah memiliki integrated circuit tersendiri sehingga para pemakai dapat mengontrol tampilan LCD dengan mudah dengan menggunakan mikrokontroler untuk mengirimkan data melalui pin-pin input yang sudah tersedia.

Kaki-kaki yang terdapat pada LCD

9). LED

  LED (Light Emitting Diode) merupakan komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju.. 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. 

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. 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).

    

Untuk mengetahui polaritas terminal Anoda (+) dan Katoda (-) pada LED. Kita dapat melihatnya secara fisik berdasarkan gambar diatas. Ciri-ciri Terminal Anoda pada LED adalah kaki yang lebih panjang dan juga Lead Frame yang lebih kecil. Sedangkan ciri-ciri Terminal Katoda adalah Kaki yang lebih pendek dengan Lead Frame yang besar serta terletak di sisi yang Flat.

    

10) Photodioda

    Photodioda adalah komponen elektronik dari keluarga dioda yang dapat digunakan untuk mendeteksi cahaya. Photodioda dapat mengubah cahaya menjadi arus listrik. Photodioda merupakan komponen elektronik aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan termasuk suatu jenis dioda yang resistansinya dapat berubah-ubah jika terdapat intensitas cahaya yang jatuh mengenai dioda tersebut. 

Photodioda yang dibuat dari semikonduktor dengan bahan-bahan yang populer digunakan seperti silicon, germanium, dan lainnya. Menggunakan bahan tersebut photodioda dibuat sedemikian rupa sehingga photodioda terdiri dari satu lapisan tipis semikonduktor tipe-N yang memiliki kelebihan elektron dan satu lapisan tebal semikonduktor tipe-P yang memiliki kelebihan hole. Ketika photodioda terkena cahaya, partikel terkecil sebuah cahaya yaitu photon akan menembus lapisan semikonduktor tipe-N dan memasuki lapisan semikonduktor tipe-P. Photon-photon yang menembus lapisan semikonduktor tersebut mengakibatkan terjadinya tabrakan dengan elektron-elektron yang terikat sehingga elektron tersebut terpisah dari intinya dan menghasilkan hole.

 

Elektron yang terpisah akibat tabrakan dan berada dekat persimpangan semikonduktor P-N akan menyeberangi persimpangan tersebut dan berpindah ke daerah semikonduktor tipe-N. Akibatnya jumlah elektron pada semikonduktor tipe-N bertambah sedangkan pada semikonduktor tipe-P memiliki kelebihan hole. Dengan demikian, secara terus-menerus akan terjadi perbedaan potensial pada persimpangan antara semikonduktor tipe-N sebagai katoda dan semikonduktor tipe-P sebagai anoda. Ketika dihubungkan beban atau kabel pada kaki terminal katoda dan anoda, maka elektron akan mengalir dari katoda menuju anoda melalui beban atau kabel tersebut. Kondisi ini sering disebut juga dengan aliran arus listrik.

11) Buzzer

    Buzzer listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangakaian anti-maling, alarm pada jam tangan, bel rumah, peringatan mundur pada truk, pada perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan buzzer piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah dan relative lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke rangkaian elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.

12) Thermistor NTC 10K

    NTC adalah singkatan dari Negative Temperature Coefficient, yang berarti koefisien temperatur negatif. Secara sederhana, thermistor NTC adalah jenis thermistor yang akan mengalami penurunan nilai resistansi ketika terjadi peningkatan suhu lingkungan. Thermistor NTC memiliki hubungan resistansi listrik terhadap suhu (R/T) negatif. Respon negatif yang relatif besar dari thermistor NTC berarti bahwa perubahan suhu yang kecil pun dapat menyebabkan perubahan yang signifikan pada hambatan listriknya. Ini membuatnya ideal untuk pengukuran dan kontrol suhu yang akurat.

 

Oleh karena thermistor NTC adalah perangkat resistif, berdasarkan hukum Ohm, jika kita memberikan arus melalui NTC, akan dihasilkan tegangan drop. Thermistor NTC merupakan perangkat yang pasif, maka membutuhkan sinyal eksitasi untuk operasinya, setiap perubahan nilai resistansi sebagai akibat dari perubahan suhu dapat dikonversi menjadi perubahan nilai tegangan.

 

 

 

Cara paling mudah untuk mengukur tegangan adalah dengan membuat NTC sebagai bagian dari pembagi tegangan. Tegangan sumber yang konstan dialirkan melalui rangkaian thermistor NTC lalu tegangan drop nya pun dapat dengan mudah didapatkan. Ketika terjadi perubahan nilai resistansi NTC karena terjadi perubahan suhu, tegangan dropnya pun akan berubah. Dari perubahan nilai tegangan ini dapat digunakan untuk mengukur suhu lingkungan.

13) Trimpot

    

    Trimpot atau Trimmer Potensiometer adalah potensiometer kecil yang digunakan untuk penyesuaian, penyetelan, dan kalibrasi di sirkuit. Trimpot termasuk ke dalam jenis resistor variabel atau rheostat dan ada juga yang menyebutnya dengan resistor preset. Trimpot atau preset biasanya dipasang pada PCB dan untuk pengoperasiannya menggunakan obeng.

Bahan yang digunakan trimpot sebagai trek resistif memang bervariasi, yang paling umum adalah komposisi karbon atau cermet. Trimpot dirancang untuk dapat penyesuaian sesekali, tetapi juga dapat untuk mencapai resolusi tinggi saat menggunakan pengaturan sekrup multi-putaran. Pada saat trimpot digunakan sebagai pengganti potensiometer maka harus dilakukan perawatan, karena pada umumnya masa pakai trimpot dirancang seringkali hanya 200 siklus.

Trimpot terbagi menjadi dua jenis, yaitu single turn trimpot dan multi-turn trimpot. Berikut adalah penjelasannya.

Single Turn Trimpot

Single turn trimpot (putaran tunggal) adalah jenis trimpot yang paling umum untuk digunakan. Single turn trimpot hanya memiliki resolusi cukup satu putaran saja. Single turn trimpot merupakan resistor variabel yang paling hemat biaya sehingga tidak heran jika banyak yang menggunakan.

Multi-Turn Trimpot

Multi-Turn Trimpot (Multi-putaran) adalah jenis trimpot yang digunakan untuk resolusi penyesuaian yang lebih tinggi. Jumlah putaran pada multi-turn trimpot bervariasi kira-kira antara 5 hingga 25. Namun, yang paling umum digunakan adalah 5, 12, atau 25 putaran. Multi-turn trimpot sering dibangun menggunakan mekanisme worm-gear (rotary track) atau lead screw (linear track) untuk dapat mencapai resolusi tinggi. Karena konstruksi dan pembuatannya yang lebih kompleks, membuat trimpot ini lebih mahal daripada single turn trimpot.

4. Percobaan [kembali]

    4.1 Prosedur Percobaan

• Siapkan komponen-komponen yang diperlukan
• Letakkan komponen tersebut, seperti gambar rangkaian
• Rangkai komponen tersebut
• Jalankan simulasinya

    4.2 Listing Program

//MASTER

#include <LiquidCrystal.h> //include library LCD

LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7);

int PhotodiodaPin = A1;

int ThermistorPin = A0;

int Vo;

float R1 = 10000;

float logR2, R2, T, Tc, Tf;

float c1 = 1.009249522e-03, c2 = 2.378405444e-04, c3 = 2.019202697e-07;

void setup()        //Semua kode dalam fungsi ini dieksekusi sekali

{

  pinMode(A0,INPUT); //thermistor

  pinMode(A1,INPUT); //photodioda

  pinMode(10,OUTPUT); // motor

  Serial.begin(9600); //Set baud rate 9600

}

void loop()         //Semua kode dalam fungsi ini dieksekusi berulang

{

    //Thermistor

  Vo = analogRead(ThermistorPin);

  R2 = R1 * (1023.0 / (float)Vo - 1.0);

  logR2 = log(R2);

  T = (1.0 / (c1 + c2*logR2 + c3*logR2*logR2*logR2));

  Tc = T - 273.15;

  Tf = (Tc * 9.0)/ 5.0 + 32.0; 

  //Serial.print("Temperature: "); 

  //Serial.print(Tc);

  //Serial.println(" C");   

 delay(100);

if (Tc > 31)

  {

    analogWrite(10,255);

  }

  else if((Tc>= 30)&&(Tc<=31))

  {

    analogWrite(10,150);

  }

   else

  {

    analogWrite(10,0);

  }

 delay(2);

  lcd.begin(16, 2);

  lcd.setCursor(0, 0);

  lcd.print("Suhu air = ");

  lcd.print(Tc); //menampilkan data suhu

  lcd.print(" C");

  delay(2500);

  lcd.clear();

  

      //Photodioda

  int photo = analogRead(PhotodiodaPin);

  //Serial.println(photo);

  lcd.setCursor(0, 0);

  lcd.print("photo = ");

  lcd.print(photo);

  delay(2500);

  

  if (photo < 15)

    {

      Serial.print("1");

    }

    else

    {

      Serial.print("2");

    }

  delay(200);

}

//SLAVE

#define buzzer 12

void setup()    //Semua kode dalam fungsi ini dieksekusi sekali

{

  pinMode (A0,INPUT); 

  pinMode (12,OUTPUT); 

  pinMode(9, OUTPUT); 

  Serial.begin(9600);           

  delay(100);

}

void loop()                          

{

    //waterlevel

  int wvalue=analogRead(A0);

  //Serial.println(wvalue);

  if (wvalue < 500)

  {

    digitalWrite(9,LOW);

  }

  else

  {

    digitalWrite(9,HIGH);

  }

  delay(500);

    //Photodioda

  if (Serial.available() > 0)       // thermistor

  {

    int data = Serial.read();

    if (data == '1') //Jika data yang dikirimkan berlogika

    {

      digitalWrite(buzzer, HIGH); //buzzer menyala

      delay(200);

    }

    else

    {

      digitalWrite(buzzer, LOW); //buzzer mati

      delay(200);

    }

  }

}

4.3 Flowchart

    Master

    Slave

    4.4 Rangkaian Simulasi

• Foto Rangkaian

• Prinsip Kerja

    Kontrol akuarium otomatis ini memakai 3 buah sensor, yaitu sensor suhu dengan menggunakan thermistor NTC 10K, photodioda sebagai pendeteksi kekeruhan air, dan sensor water level untuk mendeteksi ketinggian air di akuarium. Untuk kontrol akuarium otomatis ini digunakan 2 buah Arduino UNO dengan menggunakan komunikasi UART. Arduino satu bertindak sebagai master, sedangkan arduino lainnya akan bertindak sebagai slave. 

Kontrol suhu akuarium menggunakan thermistor NTC 10k, yang akan mendeteksi perubahan suhu air. Apabila suhu besar sama 30 derajat celcius, maka kipas akan menyala secara otomatis. Kecepatan putar kipas tergantung kepada besar suhu yang terdeteksi oleh thermistor. Ketika suhu berkisar antara 30 - 31, kecepatan kipas akan menjadi sedang. Ketika suhu lebih besar dari 31, kecepatan kipas akan menjadi maksimal, sedangkan suhu kecil dari 30, kipas tidak akan menyala. Suhu akan ditampilkan dengan menggunakan LCD, sehingga besar suhu akan diketahui.

Kontrol ketinggian air di akuarium akan digunakan sensor water level, dimana pompa akan hidup ketika sensor water level mendeteksi ketinggian air kurang dari 30% ketinggian sensor. Pompa akan terus mengisi akuarium dengan air sampai sensor water level mendeteksi ketinggian air akuarium mencapai 30% ketinggian sensor.

Kontrol kekeruhan air menggunakan photodioda yang dipasang LED untuk pendeteksian intensitas cahaya oleh photodioda. Apabila air menjadi keruh, intensitas cahaya yang dideteksi oleh photodioda akan berkurang, berkurangnya intensitas cahaya akibat air keruh akan mengaktifkan buzzer sebagai peringatan bahwa air akuarium harus diganti.

    4.5 Hardware

    

5. Video [kembali]   

    5.1 Video Simulasi

    5.2 Video Projek Demo

6. Download File [kembali]

   

   Download HTML [klik]

    Download File Rangkaian [klik]

    Download Video Rangkaian [klik]

    Download Datasheet Resistor [klik]

    Download Datasheet Trimpot [klik]

    Download Datasheet LED [klik]

    Download Datasheet Relay [klik]

    Download Datasheet Motor DC [klik]

    Download Datasheet Baterai [klik]

    Download Datasheet Mosfet [klik]

    Download Datasheet water sensor [klik]

    Download Datasheet Thermistor NTC [klik]

    Download Datasheet photodioda [klik]

    Download Datasheet LCD [klik]

    Download Datasheet water sensor [klik]

    Download Datasheet Arduino UNO [klik]

    Download Library Arduino UNO [klik] 

    Download library sensor water [klik]    

    

[menuju awal]