Aplikasi Pompa Air Otomatis
DAFTAR ISI
1) Mendesain rangkaian Pompa Air Otomatis
2) Menjelaskan cara kerja rangkaian Pompa Air Otomatis
3) Melakukan simulasi rangkaian Pompa Air Otomatis
Alat yang digunakan dalam rangkaian kali ini adalah :
2.1.1 Voltmeter
Voltmeter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik.
2.1.2 Ampermeter
Amperemeter adalah salah satu alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur seberapa besar kuat arus listrik yang terdapat pada sebuah rangkaian
Voltmeter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik.
2.1.2 Ampermeter
Amperemeter adalah salah satu alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur seberapa besar kuat arus listrik yang terdapat pada sebuah rangkaian
Bahan yang digunakan dalam rangkaian kali ini adalah :
2.2.1 Baterai
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).
gambar 1. Baterai di proteus gambar 2. Contoh Baterai
2.2.2 Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromekanikal 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.
2.2.3 Resistor
*Resistor 1k Ohm
Konfigurasi Pin
Spesifikasi
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromekanikal 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.
2.2.3 Resistor
Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan berfungsi untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian.
Potensiometer merupakan jenis Variable Resistor yang nilai resistansinya dapat berubah-ubah dengan cara memutar porosnya melalui sebuah tuas.
Datasheet Resistor
ctt: SFR16S(biru muda); SFR25(hijau muda); SFR25H(merah kecoklatan).
Datasheet Potensiometer
Potensiometer merupakan jenis Variable Resistor yang nilai resistansinya dapat berubah-ubah dengan cara memutar porosnya melalui sebuah tuas.
Datasheet Resistor
ctt: SFR16S(biru muda); SFR25(hijau muda); SFR25H(merah kecoklatan).
Datasheet Potensiometer
2.2.4 LED
Berfungsi untuk lampu indikator ketinggian air pada rangkaian.
Datasheet LED
Datasheet LED
2.2.4 Transistor NPN (BC548/BC547)
Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Pada rangkaian water level sensor ini transistor hanya digunakan sebagai saklar, dengan adanya arus di base maka transistor akan "on" sehingga akan ada arus dari kolektor ke emitor.
Fitur:
1. DC Current gain(hfe) maksimal 800
2. Arus Collector kontinu(Ic) 100mA
3. Tegangan Base-Emitter(Vbe) 6V
4. Arus Base(Ib) maksimal 5mA
Datasheet Transistor BC548 dan BC547
Fitur:
1. DC Current gain(hfe) maksimal 800
2. Arus Collector kontinu(Ic) 100mA
3. Tegangan Base-Emitter(Vbe) 6V
4. Arus Base(Ib) maksimal 5mA
Datasheet Transistor BC548 dan BC547
Transistor NPN terdiri dari selapis semikonduktor tipe-p diantara dua lapis tipe-n. Arus kecil yang memasuki basis pada tunggal emittor dikuatkan di keluaran kolektor. Tanda panah dari simbol diletakkan di kaki emittor dan menuju keluar. Transistor sebagai saklar penyambung, pemutus dan penguat sinyal. Digunakan sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya.
2.2.5 Rain Sensor
Berfungsi untuk mendeteksi adanya air hujan.
Fitur:
1. Tegangan kerja 5V.
2. Anti-oxidation, anti-conductivity, with long use time.
3. Output format: Digital switching output (0 and 1), and analog voltage output AO.
4. Potentiometer adjust the sensitivity.
5. Uses a wide voltage LM393 comparator.
6. Comparator output signal clean waveform is good, driving ability, over 15mA
Datasheet Sensor Hujan
Fitur:
1. Tegangan kerja 5V.
2. Anti-oxidation, anti-conductivity, with long use time.
3. Output format: Digital switching output (0 and 1), and analog voltage output AO.
4. Potentiometer adjust the sensitivity.
5. Uses a wide voltage LM393 comparator.
6. Comparator output signal clean waveform is good, driving ability, over 15mA
Datasheet Sensor Hujan
2.2.6. Gerbang Logika AND
Contoh : IC 7408
IC TTL adalah IC yang banyak digunakan dalam rangkaian digital karena menggunakan sumber tegangan (VS) antara 4,75 Volt sampai 5,25 Volt. Komponen pembangun IC TTL(transistor-transistor logic) adalah sesuai dengan namanya IC ini berisi beberapa transistor yang digabungkan sehingga membentuk dua keadaan (ON/FF).
Spesifikasi IC 7408:
Konfiugurasi pin:
Pin 1, A Input Gate 1
Pin 2, B Input Gate 1
Pin 3, Y Output Gate 1
Pin 4, A Input Gate 2
Pin 5, B Input Gate 2
Pin 6, Y Output Gate 2
Pin 7, Ground
Pin 8, Y Output Gate 3
Pin 9, B Input Gate 3
Pin 10, A Input Gate 3
Pin 11, Y Output Gate 4
Pin 12, B Input Gate 4
Pin 13, A Input Gate 4
Pin 14, Vcc – Positive Supply
IC TTL adalah IC yang banyak digunakan dalam rangkaian digital karena menggunakan sumber tegangan (VS) antara 4,75 Volt sampai 5,25 Volt. Komponen pembangun IC TTL(transistor-transistor logic) adalah sesuai dengan namanya IC ini berisi beberapa transistor yang digabungkan sehingga membentuk dua keadaan (ON/FF).
Spesifikasi IC 7408:
Konfiugurasi pin:
Pin 1, A Input Gate 1
Pin 2, B Input Gate 1
Pin 3, Y Output Gate 1
Pin 4, A Input Gate 2
Pin 5, B Input Gate 2
Pin 6, Y Output Gate 2
Pin 7, Ground
Pin 8, Y Output Gate 3
Pin 9, B Input Gate 3
Pin 10, A Input Gate 3
Pin 11, Y Output Gate 4
Pin 12, B Input Gate 4
Pin 13, A Input Gate 4
Pin 14, Vcc – Positive Supply
3. Dasar Teori [kembali]
3.1 Resistor
Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. 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.
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n), ini merupakan nilai toleransi dari resistor.
3.2 LED
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
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).
Tegangan Maju LED
3.4 Transistor NPN (BC548 dan BC547)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).
Tegangan Maju LED
Transistor PNP
Pada transistor PNP, semikonduktor tipe-N diapit oleh dua semikonduktor tipe-P. Transistor PNP juga dapat dibentuk dengan menghubungkan katoda dari dua dioda sebagai base dan anoda sebagai kolektor dan emitor. Hubungan emitter-base foward bias sementara collector-base reverse bias. Jadi, arus mengalir dari emitor ke kolektor karena potensial emitor lebih besar daripada base dan kolektor.
Pada transistor NPN, semikonduktor tipe-P diapit oleh dua semikonduktor tipe-N. Transistor NPN juga dapat dibentuk dengan menghubungkan anoda dari dua dioda sebagai base dan katoda sebagai kolektor dan emitor. Arus mengalir dari kolektor ke emitor karena potensial kolektor lebih besar daripada base dan emitor.
Transistor sebagai saklar
Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titk jenuh (saturasi). Pada titk 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. Nilai resistor terhubung ke base (Rb) dapat dihitung dengan;
Rb = Vbe / Ib
Transistor sebagai penguat
Transistor sebagai penguat jika bekerja dalam daerah aktif. Tegangan, arus, dan daya dapat diperkuat dengan beberapa konfigurasi seperti common emitter, common colector, dan common base.
DC Current Gain = Collector Current (Ic) / Base Current (Ib)
Pada transistor PNP, semikonduktor tipe-N diapit oleh dua semikonduktor tipe-P. Transistor PNP juga dapat dibentuk dengan menghubungkan katoda dari dua dioda sebagai base dan anoda sebagai kolektor dan emitor. Hubungan emitter-base foward bias sementara collector-base reverse bias. Jadi, arus mengalir dari emitor ke kolektor karena potensial emitor lebih besar daripada base dan kolektor.
Pada transistor NPN, semikonduktor tipe-P diapit oleh dua semikonduktor tipe-N. Transistor NPN juga dapat dibentuk dengan menghubungkan anoda dari dua dioda sebagai base dan katoda sebagai kolektor dan emitor. Arus mengalir dari kolektor ke emitor karena potensial kolektor lebih besar daripada base dan emitor.
Transistor sebagai saklar
Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titk jenuh (saturasi). Pada titk 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. Nilai resistor terhubung ke base (Rb) dapat dihitung dengan;
Rb = Vbe / Ib
Transistor sebagai penguat
Transistor sebagai penguat jika bekerja dalam daerah aktif. Tegangan, arus, dan daya dapat diperkuat dengan beberapa konfigurasi seperti common emitter, common colector, dan common base.
DC Current Gain = Collector Current (Ic) / Base Current (Ib)
3.5 Relay
3.6 Motor DC
3.7 Rain Sensor
Gerbang AND mempunyai dua atau lebih sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Gerbang AND mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin HIGH (1) maka semua sinyal masukan harus dalam keadaan HIGH (1). Jika ada salah satu input bernilai 0, maka output akan 0.
Pengertian AND Logic gate,simbol dan tabel kebenaran
Gambar 2. Data sheet IC 74HC08 Quad two Input AND gate ( 4 gerbang AND 2 input)
Seperti terlihat di gambar 2 datasheet IC 74HC08 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC08 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.
Gambar 3.Analogi gerbang AND pada rangkaian listrik
Analogi dari gerbang AND menggunakan rangkaian listrik adalah seperti ini...
Kondisi OPEN = logika 0 ( Off )
Kondisi CLOSE = logika 1 ( On )
S1, S2 = Saklar On/Off
Saat saklar S1 dan S2 Open (logika 0) atau kedua input berlogika 0 maka lampu akan Off. Jika salah satu atau kedua saklar S1 atau S2 Open (logika 0) maka Lampu akan menyala (Off)
Kesimpulan...
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.
Terdapat besi atau yang disebut dengan nama iron core dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga ketika kumparan coil diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik armature untuk pindah posisi dari normally close ke normally open. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru normally open yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normally close.
Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Maksimum beban AC 10A @ 250/125V
4. Maksimum baban DC 10A @ 30/28V
5. Switching maksimum 300 operasi/menit
Terdapat besi atau yang disebut dengan nama iron core dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga ketika kumparan coil diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik armature untuk pindah posisi dari normally close ke normally open. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru normally open yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normally close.
Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Maksimum beban AC 10A @ 250/125V
4. Maksimum baban DC 10A @ 30/28V
5. Switching maksimum 300 operasi/menit
3.6 Motor DC
Untuk membuatnya berputar hubungkan saja sisi positif (+) baterai ke satu terminal dan tanda Negatif (-) baterai ke ujung lainnya dan motor akan berputar. Jika ingin membalik kecepatan motor cukup tukar terminal dan arahnya juga akan dibalik. Untuk mengontrol kecepatan motor variasikan tegangan yang disuplai ke Motor, cara termudah untuk melakukannya adalah menggunakan Potensiometer.
Cara kerja motor DC
Cara kerja motor DC
3.7 Rain Sensor
Prinsip kerja dari sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun 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. Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan analog. Sensor ini dapat digunakan untuk memantau kondisi ada tidaknya hujan di lingkungan luar yang dimana output dari sensor ini dapat berupa sinyal analog maupun digital.
Alur tembaga pada pad sensor bertindak seperti potensiometer dimana resistansinya bervariasi berdasarkan jumlah air yang terdeteksi di permukaannya. Jika terdapat banyak air pada permukaan sensor maka konduktivitasnya akan meningkat sehingga resistansinya menurun. Sedangkan jik sedikit air yang terdeteksi pada permukaan sensor maka konduktivitasnya buruk sehingga resistansinya meningkat.
Gambar perubahan resistansi sensor.
Alur tembaga pada pad sensor bertindak seperti potensiometer dimana resistansinya bervariasi berdasarkan jumlah air yang terdeteksi di permukaannya. Jika terdapat banyak air pada permukaan sensor maka konduktivitasnya akan meningkat sehingga resistansinya menurun. Sedangkan jik sedikit air yang terdeteksi pada permukaan sensor maka konduktivitasnya buruk sehingga resistansinya meningkat.
Gambar perubahan resistansi sensor.
3.8 Gerbang logika AND
Contoh Komponen elektronika dari gerbang AND adalah IC 74HC08, sebuah chip yang didalamnya terdapat 4 gerbang AND dengan 2 input. Variannya cukup banyak, ada yang DIP,DIL dan SMD.
Oiya, dipasaran, IC 74HC08 bisa jadi sebutannya beda-beda, ada 7408 aja, ada SN7408, ada 74LS08. Kesemuanya sama fungsinya, yang membedakan adalah segi fisik, range tegangan, dan yang pasti pabrik pembuatnya.
Seperti terlihat di gambar 2 datasheet IC 74HC08 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC08 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.
Analogi gerbang logika AND terhadap rangkaian listrik
Analogi dari gerbang AND menggunakan rangkaian listrik adalah seperti ini...
Kondisi OPEN = logika 0 ( Off )
Kondisi CLOSE = logika 1 ( On )
S1, S2 = Saklar On/Off
Saat saklar S1 dan S2 Open (logika 0) atau kedua input berlogika 0 maka lampu akan Off. Jika salah satu atau kedua saklar S1 atau S2 Open (logika 0) maka Lampu akan menyala (Off)
Kesimpulan...
Lampu akan ON jika Saklar S1 dan S2 Close (On = 1). Kata kuncinya DAN (AND)
1) Buka Aplikasi Proteus
2) Ambil komponen yang dibutuhkan seperti alat dan bahan diatas
3) Rangkai setiap komponen
4) Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
5) Tambahkan Voltmeter pada rangkaian untuk mengetahui besar tegangan di rangkaian
6) Jalankan rangkaian
Prinsip kerja dari rangkaian level air ini cukup sederhana yakni mengkondisikan supaya air selalu tersedia didalam bak penampungan air dengan menyalakan pompa pada saat air akan habis dan mematikan pompa pada saat bak penampungan telah penuh
Download Datasheet LED
