Tugas Besar
- Memahami prinsip dasar input dan output pada mikrokontroler
- Mengetahui komponen yang digunakan dalam membuat rangkaian pada Kontrol Aquarium Ikan Mas Koki
Alat :
1. Power Supply
Generator
- Baterai
Bahan :
- Arduino Uno
Spesifikasi :
- Resistor
Spesifikasi :
.png)
- Dioda
- Kapasitor
- ESR: 6mΩ to 70mΩ
- Voltage: 2V to 16V
- Capacitance: 6.8µF to 470µF
- Operating Temperature: -55°C to 125°C
- Polymer cathode technology
- High frequency capacitance retention
- Non-ignition failure mode
- 100% accelerated steady state aging
- 100% surge current tested
- Volumetric efficiency
- Self-healing mechanism
- EIA standard case sizes
- Induktor
• 11.2 x 11.2 x 9.0mm maximum surface mount package
• Ferrite core material
• High current carrying capacity, low core losses
• Controlled DCR tolerance for sensing circuits
• Inductance range from 205nH to 950nH
• Current range from 11.5 to 69 amps
• Frequency range up to 2MHz
• Storage temperature range (component): -40 °C to +125 °C
• Operating temperature range: -40 °C to +125 °C (ambient plus self-temperature rise)
- Lampu
- Turbidity Sensor
Spesifikasi dari Turbidity Sensor (Kekeruhan Air) SEN0189 :
- Tegangan Operasional : 5 VDC
- Arus Operasional : 40 mA (Max)
- Waktu Respons : < 500 mS
- Output Analog : 0 - 4,5 Volt
- Rentang Temperature : 5 derajat Celcius s/d 90 derajat Celcius
- Storage Temperature : - 10 derajat Celcius s/d 90 derajat Celcius
- Berat : 30 g
- Dimensi : 38 mm x 28 mm x 10 mm
- Water Sensor
Spesifikasi :
- Sensor pH
Spesifikasi:
- Catu Daya 5V
- Ukuran Modul: 43 mm x 32 mm
- Jangkauan Pengukuran: 0 - 14 pH
- Temperatur Kerja: 0°C - 60°C
- Akurasi: ± 0.1 pH (25°C)
- Respon Waktu: = 1 menit
- Jenis Konektor: BNC
- Antarmuka: PH 2.0
- Gain Adjustment: Potensiometer
- Sensor LM35
Spesifikasi:
- Tegangan kerja berkisar 4 Volt DC - 30 Volt DC.
- Output linier dengan kenaikan tegangan 10mV (0.01V) untuk setiap kenaikan suhu sebesar 1 derajat celcius.
- Arus kerja yang rendah yaitu kurang dari 60mikro Ampere.
- Dapar mengukur suhu dengan range -55 sampai 150 celcius.
- Akurasi kuranglebih 0.5 derajat celcius pada suhu ruangan.
- Sensor UV
Pinout
Spesifikasi
Grafik Respon Sensor
- Motor DC
- Standard 130 Type DC motor
- Operating Voltage: 4.5V to 9V
- Recommended/Rated Voltage: 6V
- Current at No load: 70mA (max)
- No-load Speed: 9000 rpm
- Loaded current: 250mA (approx)
- Rated Load: 10g*cm
- Motor Size: 27.5mm x 20mm x 15mm
- Weight: 17 grams
- LCD
- Tegangan operasi LCD ini adalah 4.7V-5.3V
- Ini mencakup dua baris di mana setiap baris dapat menghasilkan 16 karakter.
- Pemanfaatan arus adalah 1mA tanpa lampu latar
- Setiap karakter dapat dibangun dengan kotak 5×8 piksel
- Alfanumerik LCD alfabet & angka
- Apakah tampilan dapat bekerja pada dua mode seperti 4-bit & 8-bit
- Ini dapat diperoleh dalam Lampu Latar Biru & Hijau
- Ini menampilkan beberapa karakter yang dibuat khusus
- Relay
- Potensiometer
- Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.
- Kapasitor
Rumus Kapasitas Kapasitor
Rumus Kapasitor Keping Sejajar (Udara)
Rumus Kapasitor Keping Sejajar (Medium)
Rumus Kapasitas Kapasitor Bentuk Bola
- Induktor
Kemampuan Induktor atau Coil dalam menyimpan Energi Magnet disebut dengan Induktansi yang satuan unitnya adalah Henry (H). Satuan Henry pada umumnya terlalu besar untuk Komponen Induktor yang terdapat di Rangkaian Elektronika. Oleh Karena itu, Satuan-satuan yang merupakan turunan dari Henry digunakan untuk menyatakan kemampuan induktansi sebuah Induktor atau Coil. Satuan-satuan turunan dari Henry tersebut diantaranya adalah milihenry (mH) dan microhenry (µH). Simbol yang digunakan untuk melambangkan Induktor dalam Rangkaian Elektronika adalah huruf “L”.
Simbol Induktor
Berikut ini adalah Simbol-simbol Induktor :
Simbol Induktor di proteus :
Nilai Induktansi sebuah Induktor (Coil) tergantung pada 4 faktor, diantaranya adalah :
- Jumlah Lilitan, semakin banyak lilitannya semakin tinggi Induktasinya
- Diameter Induktor, Semakin besar diameternya semakin tinggi pula induktansinya
- Permeabilitas Inti, yaitu bahan Inti yang digunakan seperti Udara, Besi ataupun Ferit.
- Ukuran Panjang Induktor, semakin pendek inductor (Koil) tersebut semakin tinggi induktansinya.
- Air Core Inductor – Menggunakan Udara sebagai Intinya
- Iron Core Inductor – Menggunakan bahan Besi sebagai Intinya
- Ferrite Core Inductor – Menggunakan bahan Ferit sebagai Intinya
- Torroidal Core Inductor – Menggunakan Inti yang berbentuk O Ring (bentuk Donat)
- Laminated Core Induction – Menggunakan Inti yang terdiri dari beberapa lapis lempengan logam yang ditempelkan secara paralel. Masing-masing lempengan logam diberikan Isolator.
- Variable Inductor – Induktor yang nilai induktansinya dapat diatur sesuai dengan keinginan. Inti dari Variable Inductor pada umumnya terbuat dari bahan Ferit yang dapat diputar-putar.
Fungsi Induktor (Coil) dan Aplikasinya
Fungsi-fungsi Induktor atau Coil diantaranya adalah dapat menyimpan arus listrik dalam medan magnet, menapis (Filter) Frekuensi tertentu, menahan arus bolak-balik (AC), meneruskan arus searah (DC) dan pembangkit getaran serta melipatgandakan tegangan.
Berdasarkan Fungsi diatas, Induktor atau Coil ini pada umumnya diaplikasikan :
- Sebagai Filter dalam Rangkaian yang berkaitan dengan Frekuensi
- Transformator (Transformer)
- Motor Listrik
- Solenoid
- Relay
- Speaker
- Microphone
- Diode
Cara Kerja Dioda:
Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).
a. tanpa tegangan
Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p.
b. kondisi forward bias
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif.
c. kondisi reverse bias
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub.
- Arduino Uno
Adapun spesifikasi dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :
-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. 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.
Block Diagram Mikrokontroler ATMega 328P pada Arduino UNO
Adapun block diagram mikrokontroler ATMega 328P dapat dilihat pada gambar berikut:
Pin-pin ATMega 328P:
- 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.
Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.
Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V
4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V
5. Switching maksimum
- Turbidity Sensor
Sensor kekeruhan atau turbidity sensor adalah perangkat yang dirancang untuk mengukur sejauh mana air atau cairan lainnya menghalangi atau menyebabkan dispersi cahaya yang melewatinya. Tingkat kekeruhan air dapat memberikan indikasi tentang jumlah partikel padat, lumpur, mikroorganisme, atau zat lain yang terlarut di dalamnya. Informasi ini penting dalam berbagai aplikasi, termasuk pemantauan kualitas air, sistem pengolahan air, akuarium, dan lingkungan lainnya.
Turbidity Sensor (Kekeruhan Air) digunakan untuk mendeteksi kualitas air dengan cara mengukur tingkat kekeruhannya. Sensor ini menggunakan cahaya untuk mendeteksi partikel yang tertahan didalam air dengan cara mengukur transmisi cahaya dan tingkat penghamburan cahaya yang berubah sesuai dengan jumlah TTS (Total Suspended Solids). Dengan meningkatnya TTS, maka tingkat kekeruhan cairan juga meningkat.
Terdapat dua mode keluaran dari Turbidity Sensor (Kekeruhan Air) SEN0189, yaitu keluaran digital dan keluaran analog. Berdasarkan datasheet, berikut ini spesifikasi dari Turbidity Sensor (Kekeruhan Air) SEN0189 :
- Tegangan Operasional : 5 VDC
- Arus Operasional : 40 mA (Max)
- Waktu Respons : < 500 mS
- Output Analog : 0 - 4,5 Volt
- Rentang Temperature : 5 derajat Celcius s/d 90 derajat Celcius
- Storage Temperature : - 10 derajat Celcius s/d 90 derajat Celcius
- Berat : 30 g
- Dimensi : 38 mm x 28 mm x 10 mm
Sensor kekeruhan total padatan padat/tersuspensi menggunakan cahaya yang dihamburkan ke belakang, terdiri dari dua detektor cahaya dan lampu LED yang diposisikan pada sudut 90° dan 135°.Kekeruhan larutan dan jumlah TSS yang ada dihitung ketika detektor menerima jumlah cahaya yang dihamburkan, yang kemudian ditampilkan oleh pemancar dalam satuan yang diinginkan (biasanya g/L atau %TS).Partikel padat apa pun dalam larutan akan menyebabkan cahaya yang dipancarkan oleh lampu LED tersebar secara efektif.
Sensor turbidity bekerja dengan prinsip penghambatan cahaya. Cahaya yang dipancarkan oleh LED akan dihamburkan oleh partikel-partikel padat yang terkandung dalam air. Semakin banyak partikel padat yang terkandung dalam air, semakin besar cahaya yang dihamburkan, dan semakin kecil cahaya yang mencapai fotodioda.
Tegangan yang dihasilkan oleh fotodioda berbanding lurus dengan intensitas cahaya yang mencapainya. Jadi, semakin kecil cahaya yang mencapai fotodioda, semakin rendah tegangan yang dihasilkan.
Oleh karena itu, ketika kekeruhan meningkat, tegangan akan menurun. Hal ini karena semakin banyak partikel padat yang terkandung dalam air, semakin kecil cahaya yang mencapai fotodioda, dan semakin rendah tegangan yang dihasilkan.
Cara Kerja:
- Umumnya, turbidity sensor bekerja dengan mengirimkan cahaya ke dalam sampel air dan mengukur sejauh mana cahaya tersebut tersebar atau diserap oleh partikel-partikel di dalam air. Semakin tinggi kekeruhannya, semakin banyak cahaya yang tersebar atau diserap.
- Terdapat dua jenis prinsip dasar yang sering digunakan dalam turbidity sensor: metode hamburan (scattering method) dan metode absorbsi (absorption method). Metode hamburan melibatkan pengukuran cahaya yang tersebar, sedangkan metode absorbsi mengukur seberapa banyak cahaya yang diserap oleh partikel-partikel tersebut.
Secara singkat, ppm sama dengan TDS. PPM adalah singkatan dari "parts per million", yang merupakan unit pengukuran yang menunjukkan jumlah suatu zat terlarut dalam suatu larutan. TDS adalah singkatan dari "total dissolved solids", yang merupakan jumlah keseluruhan zat terlarut dalam suatu larutan.
Secara teknis, TDS adalah ukuran massa zat terlarut dalam suatu larutan, sedangkan ppm adalah ukuran konsentrasi zat terlarut dalam suatu larutan.
- Sensor LDR dipasang pada bagian atas aquarium.
- Sebuah lampu LED dipasang di depan sensor LDR.
- Mikrokontroler digunakan untuk membaca nilai resistansi dari sensor LDR.
- TDS Sensor
- Water Level Sensor
Jumlah Pin pada Sensor ini berjumlah 3 Yaitu :
- Pin Negatif (-)
- Pin Positif (+)
- Pin Data (S).
- Sensor LM35
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
LM35 adalah sensor suhu linier analog yang tegangan keluarannya bervariasi secara linier dengan perubahan suhu. LM35 adalah sensor suhu linier tiga terminal dari semikonduktor Nasional. Sensor ini dapat mengukur suhu dari -55 derajat celcius hingga +150 derajat celcius. Output tegangan dari LM35 meningkat 10mV per derajat Celcius kenaikan suhu. LM35 dapat dioperasikan dari catu daya 5V dan arus siaga kurang dari 60uA. Pin keluar dari LM35 ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Bekerja
Dalam praktiknya proses antarmuka sensor LM35 dapat dikatakan sangat mudah. Pada IC sensor LM35 ini terdapat tiga buah pin kaki yakni Vs, Vout dan pin ground. Dalam pengoperasiannya pin Vs dihubungkan dengan tegangan sumber sebesar antara 4 – 20 volt sementara pin Ground dihubungkan dengan ground dan pin Vout merupakan keluaran yang akan mengalirkan tegangan yang besarnya akan sesuai dengan suhu yang diterimanya dari sekitar.
Prinsip kerja alat pengukur suhu ini, adalah sensor suhu difungsikan untuk mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dengan kata lain panas yang ditangkap oleh LM35 sebagai sensor suhu akan diubah menjadi tegangan.
Sensor LM35 menggunakan prinsip dasar dioda, di mana ketika suhu meningkat, tegangan di dioda meningkat pada tingkat yang diketahui, dengan memperkuat perubahan tegangan secara tepat, mudah untuk menghasilkan sinyal analog yang berbanding lurus dengan suhu.
Ada dua transistor di tengah rangkaian. Yang satu memiliki area emitor sepuluh kali lipat dari yang lain. Ini berarti ia memiliki sepersepuluh dari kerapatan arus, karena arus yang sama mengalir melalui kedua transistor. Hal ini menyebabkan tegangan pada resistor R1 sebanding dengan suhu absolut, dan hampir linier pada rentang yang kita pedulikan. Bagian "hampir" diurus oleh sirkuit khusus yang meluruskan grafik tegangan versus suhu yang agak melengkung.
Penguat di bagian atas memastikan bahwa tegangan pada basis transistor kiri (Q1) sebanding dengan suhu absolut (PTAT) dengan membandingkan output dari kedua transistor.
Penguat di sebelah kanan mengubah suhu absolut (diukur dalam Kelvin) menjadi Fahrenheit atau Celcius, tergantung pada bagiannya (LM34 atau LM35). Lingkaran kecil dengan huruf "i" di dalamnya adalah rangkaian sumber arus konstan.
Kedua resistor dikalibrasi di pabrik untuk menghasilkan sensor suhu yang sangat akurat. Sirkuit terintegrasi memiliki banyak transistor di dalamnya - dua di tengah, beberapa di setiap penguat, beberapa di sumber arus konstan, dan beberapa di sirkuit kompensasi kelengkungan. Semua itu dimasukkan ke dalam kemasan mungil dengan tiga kabel
Rumus perhitungan:
Rumus umum untuk menghitung suhu dari sensor LM35:
LM35 adalah sensor suhu berdaya rendah, berbiaya rendah, dan berpresisi tinggi yang dirancang dan diproduksi oleh Texas Instruments. IC ini memberikan output tegangan yang secara linier sebanding dengan perubahan suhu.
Sensor LM35 cukup presisi dan konstruksinya yang kuat membuatnya cocok untuk berbagai kondisi lingkungan. Selain itu, Anda tidak memerlukan komponen eksternal untuk mengkalibrasi sirkuit ini dan memiliki akurasi tipikal ± 0,5 ° C pada suhu kamar dan ± 1 ° C pada rentang suhu -55 ° C hingga +155 ° C. Sensor ini memiliki tegangan operasi 4V hingga 30V dan mengkonsumsi arus 60-uA saat sedang bekerja, ini juga membuatnya sempurna untuk aplikasi bertenaga baterai.
Ada dua kelemahan dari sensor ini. Kerugian besar pertama dari sensor ini adalah tidak dapat mengukur suhu negatif, untuk itu Anda harus membiaskannya dengan suplai polaritas ganda. Jika proyek Anda membutuhkan pengukuran suhu negatif, Anda dapat memilih sensor LM36. Kerugian kedua dari sensor ini adalah sensor ini sangat sensitif terhadap kebisingan karena mengeluarkan data dalam format analog. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang sensor ini, Anda dapat melihat Lembar Data IC Sensor Suhu LM35.
Sensor suhu LM35 menggunakan prinsip dasar dioda untuk mengukur nilai suhu yang diketahui. Seperti yang kita ketahui dari fisika semikonduktor, saat suhu meningkat, tegangan di dioda akan meningkat dengan kecepatan yang diketahui. Dengan memperkuat perubahan tegangan secara akurat, kita dapat dengan mudah menghasilkan sinyal tegangan yang berbanding lurus dengan suhu di sekitarnya. Tangkapan layar di bawah ini menunjukkan skema internal IC sensor suhu LM35 menurut lembar data.
In practice, this diode that they are using to measure the temperature is not actually a PN Junction diode but its a diode-connected transistor. That is why the relationship between the forward voltage and the transistor is so linear. The temperature coefficient vs collector current graph below gives you a better understanding of the process.
Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
- 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
- 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 LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control.Sensor suhu LM35 mampu melakukan pengukuran suhu dari suhu -55ºC hingga +150ºC dengan toleransi kesalahan pengukuran ±0.5ºC.
Dilihat dari tipenya range suhu dapat dilihat sebagai berikut :- LM35, LM35A -> range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC.
- LM35C, LM35CA -> range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
- LM35D -> range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.
Kelebihan LM 35 :- Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
- Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
- Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
- Tidak memerlukan pengkondisian sinyal
Kekurangan LM 35:- Membutuhkan tegangan untuk beroperasi.
Grafik akurasi LM35 terhadap suhu
Blog diagram sensor suhu
LM35 adalah sensor suhu linier analog yang tegangan keluarannya bervariasi secara linier dengan perubahan suhu. LM35 adalah sensor suhu linier tiga terminal dari semikonduktor Nasional. Sensor ini dapat mengukur suhu dari -55 derajat celcius hingga +150 derajat celcius. Output tegangan dari LM35 meningkat 10mV per derajat Celcius kenaikan suhu. LM35 dapat dioperasikan dari catu daya 5V dan arus siaga kurang dari 60uA. Pin keluar dari LM35 ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Bekerja
Prinsip kerja alat pengukur suhu ini, adalah sensor suhu difungsikan untuk mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dengan kata lain panas yang ditangkap oleh LM35 sebagai sensor suhu akan diubah menjadi tegangan.
Sensor LM35 menggunakan prinsip dasar dioda, di mana ketika suhu meningkat, tegangan di dioda meningkat pada tingkat yang diketahui, dengan memperkuat perubahan tegangan secara tepat, mudah untuk menghasilkan sinyal analog yang berbanding lurus dengan suhu.
Ada dua transistor di tengah rangkaian. Yang satu memiliki area emitor sepuluh kali lipat dari yang lain. Ini berarti ia memiliki sepersepuluh dari kerapatan arus, karena arus yang sama mengalir melalui kedua transistor. Hal ini menyebabkan tegangan pada resistor R1 sebanding dengan suhu absolut, dan hampir linier pada rentang yang kita pedulikan. Bagian "hampir" diurus oleh sirkuit khusus yang meluruskan grafik tegangan versus suhu yang agak melengkung.
Penguat di bagian atas memastikan bahwa tegangan pada basis transistor kiri (Q1) sebanding dengan suhu absolut (PTAT) dengan membandingkan output dari kedua transistor.
Penguat di sebelah kanan mengubah suhu absolut (diukur dalam Kelvin) menjadi Fahrenheit atau Celcius, tergantung pada bagiannya (LM34 atau LM35). Lingkaran kecil dengan huruf "i" di dalamnya adalah rangkaian sumber arus konstan.
Kedua resistor dikalibrasi di pabrik untuk menghasilkan sensor suhu yang sangat akurat. Sirkuit terintegrasi memiliki banyak transistor di dalamnya - dua di tengah, beberapa di setiap penguat, beberapa di sumber arus konstan, dan beberapa di sirkuit kompensasi kelengkungan. Semua itu dimasukkan ke dalam kemasan mungil dengan tiga kabel
Rumus perhitungan:
Rumus umum untuk menghitung suhu dari sensor LM35:
LM35 adalah sensor suhu berdaya rendah, berbiaya rendah, dan berpresisi tinggi yang dirancang dan diproduksi oleh Texas Instruments. IC ini memberikan output tegangan yang secara linier sebanding dengan perubahan suhu.
Sensor LM35 cukup presisi dan konstruksinya yang kuat membuatnya cocok untuk berbagai kondisi lingkungan. Selain itu, Anda tidak memerlukan komponen eksternal untuk mengkalibrasi sirkuit ini dan memiliki akurasi tipikal ± 0,5 ° C pada suhu kamar dan ± 1 ° C pada rentang suhu -55 ° C hingga +155 ° C. Sensor ini memiliki tegangan operasi 4V hingga 30V dan mengkonsumsi arus 60-uA saat sedang bekerja, ini juga membuatnya sempurna untuk aplikasi bertenaga baterai.
Ada dua kelemahan dari sensor ini. Kerugian besar pertama dari sensor ini adalah tidak dapat mengukur suhu negatif, untuk itu Anda harus membiaskannya dengan suplai polaritas ganda. Jika proyek Anda membutuhkan pengukuran suhu negatif, Anda dapat memilih sensor LM36. Kerugian kedua dari sensor ini adalah sensor ini sangat sensitif terhadap kebisingan karena mengeluarkan data dalam format analog. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang sensor ini, Anda dapat melihat Lembar Data IC Sensor Suhu LM35.
Sensor suhu LM35 menggunakan prinsip dasar dioda untuk mengukur nilai suhu yang diketahui. Seperti yang kita ketahui dari fisika semikonduktor, saat suhu meningkat, tegangan di dioda akan meningkat dengan kecepatan yang diketahui. Dengan memperkuat perubahan tegangan secara akurat, kita dapat dengan mudah menghasilkan sinyal tegangan yang berbanding lurus dengan suhu di sekitarnya. Tangkapan layar di bawah ini menunjukkan skema internal IC sensor suhu LM35 menurut lembar data.
In practice, this diode that they are using to measure the temperature is not actually a PN Junction diode but its a diode-connected transistor. That is why the relationship between the forward voltage and the transistor is so linear. The temperature coefficient vs collector current graph below gives you a better understanding of the process.
Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
- 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
- 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.
- LM35, LM35A -> range pengukuran temperature -55ºC hingga +150ºC.
- LM35C, LM35CA -> range pengukuran temperature -40ºC hingga +110ºC.
- LM35D -> range pengukuran temperature 0ºC hingga +100ºC.
- Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150ºC
- Low self-heating, sebesar 0.08 ºC
- Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V
- Tidak memerlukan pengkondisian sinyal
- Membutuhkan tegangan untuk beroperasi.
- Sensor UV
- Sensor PH
Spesifikasi:
- Catu Daya 5 V- Ukuran Modul: 43 mm x 32 mm
- Jangkauan Pengukuran: 0 - 14 pH
- Temperatur Kerja: 0°C - 60°C
- Akurasi: ± 0.1 pH (25°C)
- Respon Waktu: = 1 menit
- Jenis Konektor: BNC
- Antarmuka: PH 2.0
- LCD
- begin() Untuk begin() digunakan dalam inisialisasi interface ke LCD dan mendefinisikan ukuran kolom dan baris LCD. Pemanggilan begin() harus dilakukan terlebih dahulu sebelum memanggil instruksi lain dalam library LCD. Untuk syntax penulisan instruksi begin() ialah sebagai berikut. lcd.begin(cols,rows) dengan lcd ialah nama variable, cols jumlah kolom LCD, dan rows jumlah baris LCD.
- clear() Instruksi clear() digunakan untuk membersihkan pesan text. Sehingga tidak ada tulisan yang ditapilkan pada LCD.
- setCursor() 19 Instruksi ini digunakan untuk memposisikan cursor awal pesan text di LCD. Penulisan syntax setCursor() ialah sebagai berikut. lcd.setCursor(col,row) dengan lcd ialah nama variable, col kolom LCD, dan row baris LCD.
- print() Sesuai dengan namanya, instruksi print() ini digunakan untuk mencetak, menampilkan pesan text di LCD. Penulisan syntax print() ialah sebagai berikut.lcd.print(data) dengan lcd ialah nama variable, data ialah pesan yang ingin ditampilkan.
- Motor DC
- Battery
Spesifikasi battery : 12 V
Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel. Kutub yang bertanda positif menandakan bahwa memiliki energi potensial yang lebih tinggi daripada kutub bertanda negatif. Kutub bertanda negatif adalah sumber elektron yang ketika disambungkan dengan rangkaian eksternal akan mengalir dan memberikan energi ke peralatan eksternal. Ketika baterai dihubungkan dengan rangkaian eksternal, elektrolit dapat berpindah sebagai ion didalamnya, sehingga terjadi reaksi kimia pada kedua kutubnya. Perpindahan ion dalam baterai akan mengalirkan arus listrik keluar dari baterai sehingga menghasilkan kerja. Meski sebutan baterai secara teknis adalah alat dengan beberapa sel, sel tunggal juga umumnya disebut baterai.
a. Prosedur [Kembali]
- Prosedur percobaan:
- Siapakan komponen yang dibutuhkan
- Susun rangkaian sebagaimana yang dibutuhkan
- Inputkan codingan Arduino
- Jalankan rangkaian
- Lakukan koreksi jika terjadi error, jika tidak terjadi error maka rangkaian berhasil dan selesai.
b. Hardware dan Diagram Blok [Kembali]
- Hardware
- Arduino Uno
- Sensor Turbidity
- Sensor UV
- Sensor Water Level
- Sensor pH
- Sensor LM35
- Motor DC
- Lampu
- Heater
- LCD
- Diagram Blok
4. Prosedur Percobaan [Kembali]
4. Rangkaian Simulasi Dan Prinsip Kerja [Kembali]
- Rangkaian Simulasi
- Prinsip Kerja
Jadi suhu normal untu aquarium ikan mas koki berada diantara 25°-30°C. pada kondisi ini output dari sensor baik kipas maupun heater tidak akan hidup karna suhu air aquarium berada pada suhu normal dan menampilkan kondisi "suhu: normal" pada LCD.
Apabila sensor LM35 yang disambungkan pada pin A4 dari arduino ini mendeteksi suhu <25° maka output dari sensor ini yaitu motor yang merupakan indikator dari kipas akan berputar untuk menormalkan suhu aquarium kembali dan menampilkan kondisi "suhu: dingin" pada LCD.
Lalu apabila sensor ini mendeteksi suhu >30° maka output dari sensor ini yaitu heater yang merupakan indikator pemanas akan hidup dan menormalkan suhu aquarium menjadi normal kembali dan menampilkan kondisi "suhu: panas" pada LCD.
Sensor UV diletakan diatas aquarium untuk mendeteksi dan mengkontrol pencahayaan pada aquarium. Normalnya lampu aquarium hidup 8 jam per hari dimana output dari sensor ini yaitu lampu akan hidup jika sensor UV tidak mendeteksi cahaya matahari atau tegangan yang di deteksi sensor ini kurang dari 2,5V. Sebalikanya jika sensor ini mendeteksi adanya cahaya matahari atau tegangan yang di deteksi sensor >= 2,5 V makan lampu aquarium akan di matikan secara otomatis.
- d. Flowchart dan Listing Program
- Flowchart
- Listing Program
#include <LiquidCrystal.h> | Mengimpor library LiquidCrystal untuk mengendalikan LCD. |
| Mendefinisikan pin analog dan digital untuk sensor dan aktuator yang akan digunakan. |
LiquidCrystal lcd(7,6,5,4,3,2); | Membuat objek lcd dari kelas LiquidCrystal dengan pin RS, E, D4, D5, D6, dan D7 yang terhubung ke pin Arduino. |
void setup() { lcd.begin(16,1); Serial.begin(9600); pinMode (water1, INPUT); pinMode (turbidity, INPUT); pinMode (ph, INPUT); pinMode (uv, INPUT); pinMode (suhu, INPUT); pinMode (penguras, OUTPUT); pinMode (keran, OUTPUT); pinMode (pupuk, OUTPUT); pinMode (kipas, OUTPUT); pinMode (heater, OUTPUT); pinMode (lampu, OUTPUT); } | Fungsi ini berisi pengaturan awal seperti Menginisialisasi LCD, Serial, dan menetapkan mode pin (INPUT atau OUTPUT) untuk sensor dan aktuator. |
void loop() { int sturbidity = analogRead(turbidity); int swater1 = analogRead(water1); int sph = analogRead(ph); int ssuhu = analogRead(suhu); int suv = analogRead(uv); | Membaca nilai sensor turbidity, water, pH, suhu, dan UV. |
Serial.println(swater1); | Mencetak nilai sensor water1 ke Serial Monitor. |
if (sturbidity > 1000 || sph > 670){ lcd.clear(); lcd.println("air: Keruh"); delay(100); lcd.clear(); lcd.print("air: terkuras"); delay(100); digitalWrite(penguras, 1); } else{ lcd.clear(); lcd.print("air: normal "); delay(100); digitalWrite(penguras, 0); } | Membaca nilai turbidity dan pH, kemudian menampilkan state dari sensor tersebut pada Serial Monitor dan LCD. Jika nilai sensor turbidity lebih dari 1000 atau nilai sensor pH lebih dari 670, menampilkan pesan "air: Keruh" di LCD dan mengaktifkan motor penguras (penguras dinyalakan). Jika tidak, maka akan menampilkan pesan "air: normal" dan mematikan motor penguras air. |
if (swater1 < 615){ digitalWrite(keran, 1); } else if(swater1 > 615){ digitalWrite(keran, 0); } | Membaca nilai dari sensor water dan mengontrol motor keran air. Jika nilai sensor yang mendeteksi air kurang dari 615, mengaktifkan keran (keran dinyalakan). Jika nilai sensor yang mendeteksi air lebih dari 615, maka secara otomatis akan mematikan keran. |
if (sph < 506){ lcd.clear(); lcd.print("ph: kurang"); delay(100); digitalWrite(pupuk, 1); } else if (sph > 506 && sph < 670){ lcd.clear(); lcd.print("ph: normal "); delay(100); digitalWrite(pupuk, 0); } else if (sph > 670){ lcd.clear(); lcd.print("ph: berlebih"); delay(100); digitalWrite(penguras, 1); } | Membaca nilai dari sensor pH dan menampilkan pesan di LCD berdasarkan nilai tersebut. Jika nilai sensor pH kurang dari 506, maka akan mengaktifkan motor soda bikarbonat untuk menstabilkan pH dan menampilkan "pH:kurang" pada LCD. pH normal jika nilai sensor berada antara 506 dan 670, pada kondisi ini motor pupuk dan penguras akan mati dan menampilkan "pH:normal" pada LCD. Jika nilai sensor pH lebih dari 670, maka akan mengaktifkan motor penguras dan menampilkan "pH:berlebih" pada LCD. |
if(ssuhu < 50){ lcd.clear(); lcd.print("suhu: dingin"); delay(100); digitalWrite(kipas, 0); digitalWrite(heater, 1); } else if(ssuhu > 60){ lcd.clear(); lcd.print("suhu: panas"); delay(100); digitalWrite(kipas, 1); digitalWrite(heater, 0); } else{ lcd.clear(); lcd.print("suhu: normal"); delay(100); digitalWrite(kipas, 0); digitalWrite(heater, 0); } | Memeriksa nilai suhu. Menampilkan pesan di LCD dan mengontrol kipas dan heater sesuai dengan kondisi suhu. Jika nilai sensor suhu kurang dari 50, maka akan mengaktifkan heater untuk menstabilkan suhu aquarium dan menampilkan "suhu: dingin" pada LCD. Jika nilai sensor suhu lebih dari 60, maka akan mengaktifkan motor kipas untuk menstabilkan suhu aquarium dan menampilkan "suhu: panas" pada LCD. Jika nilai sensor suhu berada antara 50-60, maka heater dan motor kipas tidak akan hidup dan menampilkan "suhu: normal" pada LCD. |
if (suv < 500){ digitalWrite(lampu, 1); } else{ digitalWrite(lampu, 0); } } | Memeriksa nilai UV.
Jika nilai sensor uv kurang dari 500 maka akan mengaktifkan lampu aquarium. Jika nilai sensor UV lebih dari 500 maka akan mematikan lampu aquarium. Selesai loop. Kode di dalam loop akan terus dijalankan secara berulang. |
#include <LiquidCrystal.h>
#define water1 A1
#define turbidity A0
#define ph A3
#define uv A5
#define suhu A4
#define penguras 13
#define keran 12
#define pupuk 11
#define kipas 10
#define heater 9
#define lampu 8
LiquidCrystal lcd(7,6,5,4,3,2);
void setup() {
lcd.begin(16,1);
Serial.begin(9600);
pinMode (water1, INPUT);
pinMode (turbidity, INPUT);
pinMode (ph, INPUT);
pinMode (uv, INPUT);
pinMode (suhu, INPUT);
pinMode (penguras, OUTPUT);
pinMode (keran, OUTPUT);
pinMode (pupuk, OUTPUT);
pinMode (kipas, OUTPUT);
pinMode (heater, OUTPUT);
pinMode (lampu, OUTPUT);
}
void loop() {
int sturbidity = analogRead(turbidity);
int swater1 = analogRead(water1);
int sph = analogRead(ph);
int ssuhu = analogRead(suhu);
int suv = analogRead(uv);
Serial.println(swater1);
if (sturbidity > 1000 || sph > 670){
lcd.clear();
lcd.println("air: Keruh");
delay(100);
lcd.clear();
lcd.print("air: terkuras");
delay(100);
digitalWrite(penguras, 1);
}
else{
lcd.clear();
lcd.print("air: normal ");
delay(100);
digitalWrite(penguras, 0);
}
if (swater1 < 615){
digitalWrite(keran, 1);
}
else if(swater1 > 615){
digitalWrite(keran, 0);
}
if (sph < 506){
lcd.clear();
lcd.print("ph: kurang");
delay(100);
digitalWrite(pupuk, 1);
}
else if (sph > 506 && sph < 670){
lcd.clear();
lcd.print("ph: normal ");
delay(100);
digitalWrite(pupuk, 0);
}
else if (sph > 670){
lcd.clear();
lcd.print("ph: berlebih");
delay(100);
digitalWrite(penguras, 1);
}
if(ssuhu < 50){
lcd.clear();
lcd.print("suhu: dingin");
delay(100);
digitalWrite(kipas, 0);
digitalWrite(heater, 1);
}
else if(ssuhu > 60){
lcd.clear();
lcd.print("suhu: panas");
delay(100);
digitalWrite(kipas, 1);
digitalWrite(heater, 0);
}
else{
lcd.clear();
lcd.print("suhu: normal");
delay(100);
digitalWrite(kipas, 0);
digitalWrite(heater, 0);
}
if (suv < 500){
digitalWrite(lampu, 1);
}
else{
digitalWrite(lampu, 0);
}
}
Komentar
Posting Komentar