Mulai (Start)
Sistem penyiram tanaman otomatis diaktifkan dan siap bekerja.
Deteksi Siang atau
Malam (Sensor LDR)
Jika malam
hari, sensor cahaya (LDR) akan memberikan logika 0, sehingga semua sistem reset
(pompa dan counter tidak aktif).
Jika siang
hari, sistem lanjut membaca kondisi air dan tanah.
Sensor Ketinggian
Air Tangki
Jika air
tangki habis, maka pompa sumur menyala untuk mengisi air.
Jika air
masih cukup, lanjut ke pembacaan sensor kelembaban tanah.
Sensor Kelembaban
Tanah
Sensor
mendeteksi kelembaban tanah.
Jika
nilai kelembaban < 30% (kering), maka pompa penyiram tanaman aktif.
Jika
kelembaban > 30% (lembab), pompa penyiram mati.
Counter Penyiraman
(IC 4026 dan 7-Segment Display)
Setiap
kali pompa penyiram aktif, sistem menghitung jumlah penyiraman menggunakan
counter 4026.
Ketika
jumlah penyiraman mencapai 5 kali, sistem berhenti otomatis dan akan reset
pada malam hari.
Reset Malam Hari
Ketika
malam datang, sensor cahaya memicu sinyal reset.
Counter
kembali ke 0, pompa penyiram dan pompa sumur mati, sistem menunggu hingga
pagi.
Sistem Siaga
(Standby)
Pada
malam hari sistem tidak aktif dan menunggu kondisi siang untuk beroperasi
kembali.
RANGKAIAN SIMULASI DAN PRINSIP KERJA
angkaian ini terbagi menjadi tiga bagian utama:
Kontrol Pompa Air Sumur (Pengisian Tangki)
Deteksi Siang/Malam Hari dan Kontrol Pompa Air Sumur (Kondisi Siang/Malam)
Kontrol Pompa Air Penyiraman Tanaman dan Penghitung Siklus Kelembaban
1. Kontrol Pompa Air Sumur (Pengisian Tangki)
Bagian ini berfungsi untuk mengisi air ke dalam tangki (WATER_TANK)
secara otomatis ketika air di dalamnya habis (kosong).
Komponen
Utama:
Sensor
ketinggian air (D): Terletak di bagian bawah tangki, berfungsi sebagai
input logika.
Tangki
Air (WATER_TANK): Wadah penyimpanan air.
Gerbang
Logika (U4.A dan U4.C): Gerbang OR (U4.A) dan Gerbang AND (U4.C).
Relay
(RL1) dan Transistor (Q1): Mengendalikan Pompa air sumur.
Pompa
air sumur: Bertugas mengisi air ke tangki.
Prinsip
Kerja:
Kondisi
Tangki Kosong (Air Habis):
Sensor
ketinggian air (D) akan memberikan logika HIGH (1).
Logika
HIGH (1) ini masuk ke Gerbang OR (U4.A) dan Gerbang AND (U4.C).
Kondisi
Pompa Hidup:
Ketika
air di tangki habis (D=1), output Gerbang AND (U4.C) akan menjadi HIGH
(1) (asumsi input dari deteksi siang/malam juga 1, yang akan dijelaskan
di poin 2).
Logika
HIGH (1) ini akan mengaktifkan Transistor Q1.
Transistor
Q1 yang aktif akan mengalirkan arus ke Relay RL1.
Relay
RL1 akan menutup saklar dan mengaktifkan Pompa air sumur.
Kondisi
Pompa Mati:
Pompa
akan terus bekerja mengisi air hingga sensor ketinggian air (D) tidak
lagi mendeteksi kondisi air habis (misalnya air sudah mencapai
ketinggian tertentu), sehingga input dari sensor air habis menjadi LOW
(0).
Logika
LOW (0) pada input Gerbang AND (U4.C) akan mematikan output,
menonaktifkan Transistor Q1, membuka Relay RL1, dan mematikan Pompa air
sumur.
Pernyataan
Kunci:
"Jika air pada tangki habis maka pompa air sumur hidup.
Tangki air habis ditandai dengan logika 1."
Deteksi Siang/Malam Hari dan Kontrol Pompa Air Sumur
(Kondisi Siang/Malam)
Bagian ini menentukan kondisi waktu (siang atau malam) dan
mengatur apakah pompa air sumur diizinkan untuk menyala (khususnya untuk
pengisian yang terhubung ke tangki).
Komponen
Utama:
Sensor
cahaya (LDR1): Mendeteksi intensitas cahaya.
Resistor
Variabel (RV2): Untuk mengatur titik batas perbandingan (referensi
tegangan).
Komparator
Inverting (U2.A - Op-Amp): Membandingkan tegangan dari LDR dengan
tegangan referensi.
Seven
Segment Display: Menampilkan waktu (siang/malam) dan kondisi reset.
Prinsip
Kerja:
Deteksi
Siang/Malam:
LDR1
dan R3 membentuk pembagi tegangan.
Siang
Hari (Banyak Cahaya): Hambatan LDR1 akan sangat rendah,
menyebabkan tegangan di kaki inverting Vin komparator menjadi rendah.
Malam
Hari (Sedikit Cahaya): Hambatan LDR1 akan sangat tinggi,
menyebabkan tegangan di kaki inverting Vin komparator menjadi tinggi.
Komparator
Inverting (U2.A):
Tegangan
referensi ($V_{ref}$) di kaki non-inverting ($V_{i+}$) diatur oleh RV2.
Siang
Hari: Vin < Vs. Output komparator U2.A menjadi HIGH (1)
(mendekati Vsat).
Malam
Hari: Vin> Vs. Output komparator U2.A menjadi LOW (0)
(mendekati V0 Ground).
Kontrol
Pompa Air Sumur Berdasarkan Waktu:
Output
U2.A yang menandakan Siang atau Malam menjadi salah satu input pada
Gerbang Logika (U4.C) yang mengendalikan pompa air sumur.
Pernyataan
Kunci: "Pompa air sumur tidak dapat difungsikan ketika malam
hari."
Ini
berarti, pompa air sumur hanya BISA diaktifkan saat Siang Hari
(Output U2.A = 1).
Reset
Seven Segment:
Output
komparator U2.A (kondisi Siang Hari = 1, Malam Hari = 0) juga digunakan
sebagai sinyal RESET untuk Seven Segment Display.
Pernyataan
Kunci: "Mendeteksi Siang/Malam Hari. Jika malam hari seven
segment akan reset 0..."
Ini
berarti, ketika Malam Hari (Output U2.A = 0), sinyal RESET
yang terhubung ke Counter (U5) akan aktif, memaksa Seven Segment Display
untuk menunjukkan angka 0.
3. Kontrol Pompa Air Penyiraman Tanaman dan Penghitung
Siklus Kelembaban
Bagian ini berfungsi untuk mengukur kelembaban tanah,
mengaktifkan pompa penyiraman jika tanah kering, dan menghitung berapa kali
siklus penyiraman tersebut terjadi.
Komponen
Utama:
Sensor
kelembaban tanah (SOIL1): Memberikan output berupa tegangan
berdasarkan kelembaban tanah.
Resistor
Variabel (RV3): Mengatur titik batas kelembaban Vref.
Relay
(RL4) dan Transistor (Q2): Mengendalikan Pompa air penyiraman
tanaman.
Pompa
air penyiraman tanaman: Bertugas menyiram tanaman.
Counter
(U5) dan Seven Segment Display: Menghitung dan menampilkan siklus
penyiraman.
Prinsip
Kerja - Kontrol Penyiraman:
Deteksi
Kelembaban:
Tegangan
dari sensor kelembaban tanah Vin masuk ke kaki inverting komparator
U2.B.
Tegangan
referensi Vref dari RV3 masuk ke kaki non-inverting Vs.
Pernyataan
Kunci: "Jika sensor mendeteksi kelembaban tanah < 30% atau Vin
maka pompa air penyiram tanaman aktif."
Kondisi
Tanah Kering (Perlu Siram):
Kelembaban
rendah berarti tegangan sensor Vin rendah.
Jika
Vin output komparator U2.B akan menjadi HIGH (1) (Non-Inverting).
Kondisi
Pompa Penyiraman Aktif:
Output
HIGH (1) dari U2.B akan melalui Gerbang Logika (U1.A dan U1.B) dan
mengaktifkan Transistor Q2.
Transistor
Q2 mengalirkan arus ke Relay RL4.
Relay
RL4 menutup saklar dan mengaktifkan Pompa air penyiraman tanaman.
Kondisi
Pompa Penyiraman Mati:
Ketika
tanah menjadi lembab, tegangan sensor Vs akan naik.
Jika
Vs output U2.B menjadi LOW (0), mematikan pompa.
Prinsip
Kerja - Penghitung Siklus Kelembaban:
Output
HIGH (1) dari komparator U2.B (saat pompa menyiram) juga menjadi sinyal CLOCK
yang melalui Gerbang Logika (U1.B dan U6.A) dan masuk ke Counter U5.
Setiap
kali pompa penyiraman aktif, sinyal CLOCK akan naik, dan Counter U5
akan menghitung naik (menginkremen) satu siklus.
Hasil
hitungan dari Counter U5 ditampilkan pada Seven Segment Display.
Pernyataan
Kunci: "Menghitung berapa banyak terjadi kelembaban tanah dan
akan berhenti pada angka 5, dan pompa penyiram tanaman tidak
dapat difungsikan dan akan riset ke 0 pada malam hari."
Batasan
Siklus (Angka 5): Rangkaian logika tambahan (Gerbang U5.B, U6.A,
U1.B) digunakan untuk mendeteksi ketika hitungan mencapai angka 5. Saat
hitungan mencapai 5, logika akan mencegah sinyal CLOCK lebih lanjut atau
menonaktifkan input ke pompa penyiraman (melalui U1.A/U1.B) hingga
counter di-reset.
Reset
Malam Hari: Sinyal reset dari Deteksi Siang/Malam (poin 2) juga
terhubung ke Counter U5. Ketika Malam Hari (Sinyal Reset = 1),
Counter U5 akan direset kembali ke 0, dan pompa penyiraman dapat
mulai menghitung siklus dari awal lagi di hari berikutnya.
HARDWERE
Sistem ini terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu sensor kelembapan tanah yang ditanam di pot tanaman, dua buah pompa mini DC untuk mengalirkan air dari wadah penampung ke tanaman, serta rangkaian kontrol berbasis sistem digital yang mengatur kerja pompa sesuai kondisi kelembapan tanah. Ketika sensor mendeteksi tanah dalam keadaan kering, sinyal akan dikirim ke rangkaian kontrol untuk mengaktifkan pompa air, sehingga tanaman disiram secara otomatis. Setelah kelembapan mencapai batas tertentu, pompa akan berhenti. Rangkaian juga dilengkapi tampilan digital dan indikator LED untuk menunjukkan status sistem. Alat ini berfungsi untuk menjaga kelembapan tanah secara otomatis, sehingga sangat membantu dalam perawatan tanaman seperti kaktus tanpa perlu penyiraman manual.
PROSEDUR
1. Persiapan Komponen
Sebelum merakit, siapkan seluruh komponen utama berikut:
Sensor
Cahaya (LDR) — mendeteksi siang/malam.
Sensor
Kelembaban Tanah (Soil Moisture Sensor) — mendeteksi kadar air dalam
tanah.
Sensor
Ketinggian Air (Water Level Sensor / Float Sensor) — mendeteksi volume air
pada tangki.
Op-Amp
(LM358) — digunakan sebagai komparator untuk mendeteksi batas tegangan
dari sensor.
Transistor
(NPN, misal BC547 atau 2N2222) — sebagai driver untuk mengaktifkan pompa
atau LED indikator.
Dioda
(1N4007) — sebagai proteksi arus balik dari motor pompa.
Pompa
Air Mini DC 12V — untuk mengalirkan air dari sumur ke tangki dan dari
tangki ke tanaman.
IC
4026 dan 7-Segment Display — untuk menghitung dan menampilkan jumlah
penyiraman.
IC
Logic (gerbang AND, NOT, OR) — untuk kombinasi sinyal kontrol dan reset.
Power
Supply 12V DC dan regulator 5V (7805) untuk bagian logika.
Kabel
jumper, resistor, kapasitor, breadboard atau PCB.
2. Perancangan Skematik
Rangkaian
Rancang
blok sensor LDR
Hubungkan
LDR ke pembagi tegangan dengan resistor.
Output
LDR masuk ke salah satu input op-amp LM358 sebagai komparator.
Output
komparator menghasilkan logika 1 untuk siang dan 0 untuk malam, digunakan
untuk mengaktifkan/reset sistem.
Rancang
blok sensor ketinggian air
Gunakan
water level sensor atau float switch di dalam tangki.
Saat
tangki kosong → output logika 1 untuk menghidupkan pompa sumur.
Saat
tangki penuh → output logika 0 untuk mematikan pompa sumur.
Rancang
blok sensor kelembaban tanah
Output
analog dari sensor kelembaban masuk ke input non-inverting (+) op-amp
LM358.
Pin
inverting (–) diberi tegangan referensi (Vref) ≈ 30% kelembaban.
Jika
kelembaban < 30% → output op-amp HIGH (logika 1) → aktifkan pompa
penyiram tanaman.
Jika
kelembaban > 30% → output LOW → pompa mati.
Rancang
driver pompa
Gunakan
transistor NPN sebagai saklar pengendali pompa.
Kolektor
ke beban (pompa), emitor ke ground, dan basis dikontrol oleh sinyal
output dari komparator.
Pasang
dioda paralel (1N4007) untuk melindungi dari lonjakan arus induktif.
Rancang
bagian counter (IC 4026)
Hubungkan
pin CLOCK (pin 1) ke sinyal pulsa dari pompa penyiram (satu pulsa setiap
kali pompa aktif).
Pin RESET
(pin 15) dikontrol oleh sensor LDR → akan reset ke 0 saat malam hari.
Output
a–g dihubungkan ke 7-segment display untuk menampilkan jumlah penyiraman.
Tambahkan
logika pembatas (Hitungan = 5)
Gunakan
output segmen IC 4026 (misal kombinasi segmen a, f, g, c, d aktif) untuk
mendeteksi angka 5.
Kombinasikan
dengan gerbang logika (AND, NOT) untuk menghasilkan sinyal “STOP” yang
mematikan pompa penyiram setelah penyiraman ke-5.
Gabungkan
semua blok
Hubungkan
output dari setiap blok (sensor → op-amp → transistor driver → pompa → IC
4026).
Pastikan
semua ground terhubung bersama.
Tambahkan
LED indikator untuk menunjukkan status:
Pompa
sumur ON
Pompa
penyiram ON
Siang/Malam
(indikator LDR)
Sistem
Reset
3. Perakitan Rangkaian
di Breadboard / PCB
Susun
komponen sesuai skematik.
Pastikan
arah pin IC dan transistor benar.
Gunakan
kabel jumper pendek untuk menghindari noise.
Gunakan
breadboard untuk percobaan awal, dan setelah berhasil baru pindahkan ke
PCB.
4. Pengujian Rangkaian
Uji
sensor cahaya: tutup LDR → sistem harus reset dan semua pompa mati.
Uji
sensor air: kosongkan tangki → pompa sumur hidup dan mati setelah tangki
penuh.
Uji
sensor kelembaban tanah: turunkan kadar air tanah → pompa penyiram hidup
otomatis.
Periksa
counter IC 4026: pastikan angka bertambah setiap kali pompa penyiram
bekerja.
Pastikan
reset malam bekerja: saat gelap, angka pada 7-segmen kembali ke 0.
5. Penyempurnaan dan
Kalibrasi
Atur tegangan
referensi (Vref) op-amp agar sesuai dengan batas kelembaban tanah yang
diinginkan.
Kalibrasi
sensor cahaya agar sistem tidak salah mendeteksi siang/malam.
Tambahkan
relay atau MOSFET jika pompa menggunakan arus besar.
Pastikan
semua sambungan kuat dan terlindung dari air saat digunakan di lapangan.
Kebutuhan akan sistem penyiraman tanaman yang efisien dan otomatis semakin meningkat seiring dengan perkembangan teknologi dan kesadaran masyarakat terhadap pentingnya efisiensi air serta perawatan tanaman yang berkelanjutan. Pada umumnya, proses penyiraman tanaman masih dilakukan secara manual oleh manusia, yang sering kali tidak teratur baik dari segi waktu maupun jumlah air yang digunakan. Hal ini dapat menyebabkan tanaman menjadi terlalu kering atau justru terlalu basah, sehingga pertumbuhannya tidak optimal.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut, diperlukan sebuah sistem kontrol penyiraman tanaman otomatis yang mampu bekerja secara mandiri dengan memanfaatkan berbagai sensor. Sistem ini menggunakan sensor soil moisture (sensor kelembaban tanah) untuk mendeteksi kondisi kelembaban tanah. Apabila tanah terdeteksi kering, maka sistem akan mengaktifkan pompa air untuk menyiram tanaman, dan pompa akan berhenti ketika kelembaban sudah mencapai batas tertentu.
Selain itu, sistem juga dilengkapi sensor water level (sensor water tank) yang berfungsi untuk memantau ketinggian air dalam tangki. Dengan adanya sensor ini, pengisian air tangki dapat dilakukan secara otomatis ketika volume air berkurang, sehingga pasokan air untuk penyiraman selalu terjaga tanpa perlu pengisian manual.
S ementara itu, sensor LDR (Light Dependent Resistor) digunakan untuk mendeteksi kondisi cahaya di sekitar sistem. Sensor ini berfungsi untuk menonaktifkan pompa air saat malam hari agar penyiraman hanya dilakukan pada siang hari ketika intensitas cahaya cukup tinggi dan proses fotosintesis tanaman berlangsung optimal.
Dengan menggabungkan ketiga sensor tersebut, sistem ini mampu mengatur penyiraman tanaman secara otomatis, efisien, dan cerdas. Selain meminimalisir pemborosan air, sistem ini juga mengurangi ketergantungan terhadap tenaga manusia serta menjaga tanaman tetap dalam kondisi ideal untuk tumbuh dengan baik.
DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.
Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter
2. Ampermeter
Ampermeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur besar arus listrik (I) yang mengalir pada suatu rangkaian. Satuan yang digunakan adalah Ampere (A), sesuai dengan hukum Ohm dan konsep dasar arus listrik.
Agar pembacaan akurat, ampermeter harus disusun secara seri dengan beban sehingga seluruh arus yang mengalir ke beban juga melewati ampermeter.
Spesifikasi:
Fungsi utama
Mengukur kuat arus listrik dalam satuan Ampere (A).
Jenis arus yang diukur
Arus searah (DC) dan arus bolak-balik (AC) — tergantung tipe alat.
Skala pengukuran
Umumnya dari µA (mikroampere), mA (miliampere), hingga A (ampere). Misalnya: 0–1 A, 0–5 A, 0–10 A, dll.
Tegangan jatuh (burden voltage)
Harus kecil (biasanya < 0,2 V) agar tidak mengganggu rangkaian.
Umumnya antara ±0,5% hingga ±2% dari pembacaan penuh skala (full scale).
Jenis tampilan
Analog (jarum) atau digital (tampilan LCD/LED).
Sumber daya (untuk digital)
Biasanya menggunakan baterai 9 V atau catu daya eksternal 5–12 V DC.
Kisaran suhu operasi
Biasanya 0 °C – 50 °C (tergantung merek dan tipe).
Frekuensi kerja (untuk AC meter)
45 Hz – 65 Hz (standar daya listrik AC).
3. Lem Tembak
4. Gerndra
5. Pembuka/Pemasang Baut
Bahan :
1. Sensor Water Tank
2. Soil Moisture Sensor
3. LDR Sensor
4. 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 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
Spesifikasi
5. IC 7404
Pin Out :
Spesifikasi :
6. Transistor NPN 2n2222
Pin Out :
Spesifikasi :
7. IC 7408 ( Gerbang And)
Pin Out :
Pin 14 → VCC (tegangan catu +5V)
Pin 7 → GND (0 V)
Pin 1 & 2 → Input A & B dari Gate 1; Pin 3 → Output Y dari Gate 1
Pin 4 & 5 → Input A & B dari Gate 2; Pin 6 → Output Y dari Gate 2
Pin 10 & 9 → Input A & B dari Gate 3; Pin 8 → Output Y dari Gate 3
Pin 13 & 12 → Input A & B dari Gate 4; Pin 11 → Output Y dari Gate 4
Spesifikasi:
Tegangan catu (VCC) yang direkomendasikan: 4,75 V hingga 5,25 V (standar ≈ +5 V)
Tegangan catu absolut maksimum: ±7 V (jangan digunakan terus-menerus pada batas ini)
Tegangan input untuk logika HIGH (VIH): minimum ~2 V
Tegangan input untuk logika LOW (VIL): maksimum ~0,8 V
Arus output ketika output LOW (IOL): ~16 mA (maks)
Arus output ketika output HIGH (IOH): ~-0,8 mA (maks)
Waktu propagasi (delay) dari input ke output: misalnya ~10-30 ns tergantung kondisi dan varian.
Rentang suhu operasi untuk tipe DM7408: 0 °C hingga +70 °C; untuk varian DM5408: -55 °C hingga +125 °C
8. IC 7400 (Gerbang Nand)
Tegangan catu rekomendasi (VCC): 4.75 V hingga 5.25 V (tekanan: sekitar +5 V)
Tegangan input HIGH (VIH) minimal ≈ 2.0 V
Tegangan input LOW (VIL) maksimal ≈ 0.8 V
Arus output: ketika LOW (IOL) dapat mencapai ~16 mA (maks)
Arus output ketika HIGH (IOH) sangat kecil atau negatif (karena sumber kecil) misalnya ~–0.4 mA (maks)
Waktu propagasi (delay) tergantung versi — misalnya generasi TTL standar ~10-50 ns untuk kondisi tertentu.
Rentang temperatur operasi untuk versi standar: 0 °C hingga +70 °C (untuk tipe SN7400)
Tegangan maksimum absolut: Supply hingga ~7 V, input hingga ~5.5 V (untuk kondisi “absolute maximum ratings”)
9. IC LM358
10. IC 4026
Konfigurasi Pinout
Pin 1: Ini adalah pin input Jam, di mana sinyal jam eksternal harus diterapkan.
Pin 2: Ini adalah pin penghambat clock. Menghubungkan pin ini ke +Vcc menyebabkan IC menolak input clock. Ketika terhubung ke GND, hal ini menyebabkan IC menerima pulsa clock input.
Pin 3: Ini adalah pin pengaktif/penonaktif tampilan. Ketika terhubung ke +Vcc, pin ini mengaktifkan 7 pin segmen (A hingga G) sehingga menjadi aktif. Ketika terhubung ke GND, pin ini menonaktifkan semua pin tampilan.
Pin 5: Pin ini bekerja dalam mode bagi 10 atau carry-out. Pin ini diatur ke tinggi untuk setiap pulsa input ke- 10 . Pinout ini berguna ketika sejumlah IC 4026 dirangkai sedemikian rupa sehingga 2 digit atau lebih dapat digunakan pada output.
Pin 6, 7, 9, 10, 11, 12,13: Semua pinout ini adalah pin keluaran untuk tampilan 7 segmen katoda umum (A hingga G).
Pin 16 dan 8 masing-masing adalah +Vcc dan GND.
Pin 15: Pin ini adalah pin Reset. Ketika pin ini terhubung ke catu daya positif, proses penghitungan akan direset ke nol. Agar IC dapat beroperasi secara normal, pin ini harus di-ground.
Peringkat Maksimum Mutlak:
Tegangan Suplai (Vdd): 18V
Tegangan Input (Semua input): -0,5V hingga Vdd + 0,5V
Tegangan Output (Semua output): -0,5V hingga Vdd + 0,5V
Kisaran Suhu Operasional: -55°C hingga 125°C
Kisaran Suhu Penyimpanan: -65°C hingga 150°C
Karakteristik Listrik:
Rentang Tegangan Suplai: 3V hingga 15V
Arus Suplai (Diam): 5uA tipikal, maks. 10uA.
Arus Suplai (Aktif): 3,5mA tipikal, maks. 10mA.
Rentang Frekuensi Jam: DC hingga 5MHz
Tegangan Keluaran (Tinggi): 90% dari Vdd min.
Tegangan Keluaran (Rendah): 10% dari Vdd maks.
Waktu Tunda Propagasi: tipikal 70 ns, maks. 100 ns.
Aplikasi:
Penghitung digital
Driver tampilan 7-segmen
Pengatur waktu dan jam
Pembagi frekuensi
Penghitung dekade
12. Relay 5 V
Pin Out :
Spesifikasi :
13. Battrei
Baterai yang pada rangkaian ini digunakan sebagai sumber energi listrik atau sumber tegangan untuk menjalankan rangkaian. Baterai merupakan sebuah benda yang dapat atau bisa mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan oleh baterai tersebut sama seperti akumulator, yakni listrik searah dikatakan DC. Jumlah listrik yang dihasilkan tersebut tergantung dari seberapa besar baterai tersebut
Spesifikasi
14. Potensiometer 100k
Spesifikasi :
15. PCB
15. Pompa Air 12 Volt
Spesifikasi :
16. Sevent Segment
Pin Out :
17. 4 Wadah
18. Besi Panjang Berongga
19. Triplex
20. Air
21. Tanaman
22.Selang Mili meter
23. LED
Spesifikasi :
* Superior weather resistance * 5mm Round Standard Directivity * UV Resistant Eproxy * Forward Current (IF): 30mA * Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V * Reverse Voltage: 5V * Operating Temperature: -30℃ to +85℃ * Storage Temperature: -40℃ to +100℃ * Luminous Intensity: 20mcd
Water level float
sensor atau sensor pelampung air adalah sensor yang digunakan
untuk mendeteksi ketinggian atau volume air di dalam suatu wadah,
seperti tangki, sumur, atau reservoir. Prinsip kerjanya didasarkan
pada gaya apung (Archimedes), di mana pelampung akan naik atau turun
mengikuti permukaan air. Perubahan posisi pelampung ini digunakan
untuk mengaktifkan atau menonaktifkan saklar listrik (switch) yang
ada di dalam sensor.
Sensor ini sering digunakan
dalam sistem otomatisasi pengisian atau pembuangan air, seperti:
Tangki air rumah tangga,
Sistem irigasi otomatis,
Pengendali banjir miniatur,
Rangkaian kontrol penyiram tanaman otomatis, dan
lain-lain.
Float sensor bekerja
berdasarkan perubahan posisi pelampung akibat naik turunnya permukaan air.
Di dalam sensor
terdapat pelampung (float) yang berisi magnet, serta reed
switch (saklar magnetik) yang tertanam di tabung atau pipa sensor.
Ketika air naik dan pelampung mendekati reed switch, medan magnet dari
pelampung akan menutup kontak saklar, sehingga mengubah kondisi output
dari OPEN ke CLOSE atau sebaliknya.
Kondisi ini bisa diterjemahkan oleh sistem mikrokontroler (misalnya Arduino)
sebagai logika HIGH atau LOW.
Jika pelampung turun (air
habis) → saklar terbuka → output HIGH → pompa aktif untuk mengisi tangki.
Grafik respon sensor :
Soil Mosture Sensor
Soil moisture
sensor atau sensor kelembaban tanah adalah alat elektronik yang
digunakan untuk mengukur kadar air (kelembaban) yang terkandung di
dalam tanah. Sensor ini banyak digunakan dalam bidang pertanian cerdas
(smart farming), otomasi penyiraman tanaman, serta penelitian tanah
dan lingkungan, karena mampu memberikan informasi seberapa basah atau kering
tanah tersebut.
Dalam sistem otomatisasi, nilai
kelembaban tanah digunakan sebagai dasar pengendalian pompa air atau
sistem irigasi, sehingga penyiraman hanya dilakukan ketika tanah benar-benar
kering, dan berhenti ketika kelembaban tanah sudah cukup.
Sensor kelembaban tanah bekerja
berdasarkan konduktivitas listrik tanah — yaitu kemampuan tanah
menghantarkan arus listrik.
Tanah yang lembab mengandung
banyak air, sehingga daya hantar listriknya tinggi (resistansinya rendah).
Sebaliknya, tanah yang kering memiliki daya hantar listrik
rendah (resistansinya tinggi) karena air yang bersifat konduktor
berkurang.
Sensor ini biasanya terdiri
dari dua elektroda logam (probe) yang dimasukkan ke dalam tanah.
Ketika tegangan diberikan di antara kedua probe tersebut, arus listrik yang
mengalir tergantung pada kadar air tanah. Sinyal listrik ini kemudian diubah
menjadi tegangan analog (0–5 V) yang mewakili tingkat kelembaban.
Tanah basah → resistansi kecil →
tegangan output rendah
Tanah kering → resistansi besar →
tegangan output tinggi
Soil Moisture Sensor merupakan module untuk mendeteksi kelembaban tanah, yang dapat diakses menggunakan microcontroller seperti arduino.Sensor kelembaban tanah ini dapat dimanfaatkan pada sistem pertanian, perkebunan, maupun sistem hidroponik mnggunakan hidroton.
Soil Moisture Sensor dapat digunakan untuk sistem penyiraman otomatis atau untuk memantau kelembaban tanah tanaman secara offline maupun online. Sensor yang dijual pasaran mempunyai 2 module dalam paket penjualannya, yaitu sensor untuk deteksi kelembaban, dan module elektroniknya sebagai amplifier sinyal.
Jika menggunakan pin Digital Output maka keluaran hanya bernilai 1 atau 0 dan harus inisalisasi port digital sebagai Input (pinMode(pin, INPUT)). Sedangkan jika menggunkan pin Analog Output maka keluaran yang akan muncul adalah sebauah angka diantara 0 sampai 1023 dan inisialisasi hanya perlu menggunkan analogRead(pin).
CARA KERJA SENSOR
Pada saat diberikan catudaya dan disensingkan pada tanah, maka nilai Output Analog akan berubah sesuai dengan kondisi kadar air dalam tanah.
Pada saat kondisi tanah :
Basah : tegangan output akan turun
Kering : tegangan output akan naik
Tegangan tersebut dapat dicek menggunakan voltmeter DC. Dengan pembacaan pada pin ADC pada microcontroller dengan tingkat ketelitian 10 bit, maka akan terbaca nilai dari range 0 – 1023. Sedangkan untuk Output Digital dapat diliat pada nyala led Digital output menyala atau tidak dengan mensetting nilai ambang pada potensiometer.
Kelembaban tanah melebihi dari nilai ambang maka led akan padam
Kelembaban tanah kurang dari nilai ambang maka led akan menyala
Pinout:
Grafik Respon:
LDR Sensor
LDR (Light Dependent Resistor) atau fotoresistor adalah
salah satu jenis sensor cahaya yang nilai resistansinya berubah
sesuai dengan intensitas cahaya yang diterimanya.
Ketika cahaya
terang (siang hari) → resistansi LDR menurun.
Ketika gelap
(malam hari) → resistansi LDR meningkat.
Prinsip kerja LDR didasarkan pada efek
fotokonduktivitas — yaitu kemampuan material semikonduktor untuk mengubah
resistansi listriknya saat terkena cahaya.
Saat
terkena cahaya:
Foton dari cahaya memberikan energi kepada elektron di dalam bahan
semikonduktor (biasanya kadmium sulfida, CdS), sehingga elektron bebas
berpindah dari pita valensi ke pita konduksi.
Akibatnya, jumlah elektron konduksi meningkat, dan resistansi
turun drastis.
Saat
gelap:
Tidak ada energi foton yang cukup untuk menggerakkan elektron ke pita
konduksi, sehingga resistansi menjadi sangat tinggi (puluhan
kilo-ohm hingga mega-ohm)
Spesifikasi :
Grafik respon
Relay
Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.
Kapasitas Pengalihan Maksimum:
Motor DC
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu
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 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
Transistor
Transistor adalah komponen semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Transistor Bipolar adalah salah satu jenis transistor yang terbentuk dari 2 dioda sehingga memiliki polaritas atau sisi positif dan sisi negatif. Biasanya transistor Bipolar atau disebut dengan BJT (Basis Junction Transistor) memiliki 2 jenis, diantaranya yaitu Transistor PNP dan Transistor NPN. Transistor ini memiliki 3 polaritas yang biasa disebut B (Basis), E (Emiter), C (Collector). Basis berfungsi sebagai base atau tempat berkumpulnya kumpulan aliran arus yang masuk ke transistor, Emiter dan Collector sebagai aliran arus masuk dan keluar.
Lambang Transistor BJT
Sudah jelas seperti gambar di atas bahwa transistor PNP memiliki simbol yang arah panahnya masuk dan sebaliknya untuk NPN arah panah dari emiter mengarah keluar.
Bentuk aliran arus pada sebuah transistor dapat dirumuskan dengan hukum KCL ( Kirchoff Current Law) Atau hukum Kirchoff I, yang dirumuskan sebagai berikut.
Pada Transistor BJT nilai arus Ib relatif sangat kecil terhadap Ic, maka Ib ini dapat diabaikan. Sehingga persamaan diatas bisa berubah menjadi
Ie = Ic
Keterangan : Ie = Arus Emitter Ic = Arus Collector
Karakteristik input merupakan karakteristik dari tegangan base dan emitter (VBE) sebagai fungsi arus base (IB) dengan VCE dalam keadaan konstan. Karakteristik ini merupakan karakteristik dari junction emitter-base dengan forward bias atau sama dengan karakteristik diode pada forward bias. Pada BJT seluruh pembawa muatan akan melewati junction Base-Emittor menuju Collector maka arus pada basis menjadi jauh lebih kecil dari diode P-N dengan adanya faktor hfe. Penambahan nilai VCE megakibatkan arus IB akan berkurang. Arus IB akan mengalir jika tegangan VBE > 0,7 V
Karakteristik output merupakan karakteristik dengan tegangan emitter (VCE) sebagai fungsi arus kolektor (IC) terhadap arus base (IB) yang tetap seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Pada saat IB=0, arus IC yang mengalir adalah arus bocor ICB0 (pada umumnya diabaikan), sedangkan pada saat IB ≠ 0 untuk VCE kecil (<< 0,2 V), pembawa muatan di basis tidak efisien dan transistor dikatakan dalam keadaan saturasi dengan IB > IC / hfe . Pada saat VCE diperbesar IC pun naik hingga melewati level tegangan VCE saturasi (0,2 -1 V) hingga transistor bekerja dalam daerah aktif dengan IB = IC / hfe. Pada saat ini kondisi arus IC relatif konstan terhadap variasi tegangan VCE.
Gelombang input dan output transistor
Jenis-jenis transistsor yang digunakan
1. Fixed Bias
Fixed bias pada transistor BJT adalah metode yang sangat sederhana di mana tegangan basis transistor ditetapkan oleh sumber tegangan eksternal melalui sebuah resistor basis (RB). Konfigurasi dasar rangkaian ini melibatkan tegangan suplai (VCC), resistor kolektor (RC), dan resistor basis yang terhubung ke sumber tegangan bias (VBB). Kelebihan dari metode ini adalah kesederhanaannya, namun kelemahannya adalah stabilitas yang rendah. Fixed bias sangat sensitif terhadap variasi parameter transistor seperti β (gain) dan perubahan suhu, sehingga titik kerja transistor dapat mudah bergeser.
Gambar Rangkaian Fixed Bias
Rumus Untuk Rangkaian Fixed Bias
2. Self Bias
Self bias meningkatkan stabilitas dengan menambahkan resistor emitor (RE) yang memberikan umpan balik negatif. Dalam konfigurasi self bias, tegangan basis diatur melalui resistor basis (RB) dan tegangan pada emitor yang dikendalikan oleh arus emitor (IE) yang mengalir melalui RE. Ini membantu menstabilkan arus kolektor (IC) karena perubahan dalam arus kolektor akan mempengaruhi tegangan emitor dan, pada gilirannya, menyesuaikan tegangan basis-emitor (VBE). Metode ini menawarkan stabilitas yang lebih baik dibandingkan fixed bias, tetapi masih relatif sederhana.
Gambar Rangkaian Self Bias
Rumus untuk Rangkaian Self Bias
3. Emitter Bias
Emitter bias menggabungkan pembagi tegangan untuk basis dan resistor emitor untuk mencapai stabilitas yang lebih tinggi. Konfigurasi ini melibatkan dua resistor pembagi tegangan (RB1 dan RB2) yang menetapkan tegangan basis, serta resistor emitor (RE) yang menyediakan umpan balik negatif. Pembagi tegangan memastikan tegangan basis tetap stabil meskipun ada perubahan dalam tegangan suplai atau parameter transistor. Sementara itu, resistor emitor menambah stabilitas termal dengan mengurangi efek perubahan suhu pada arus kolektor. Emitter bias adalah metode yang sangat stabil dan cocok untuk aplikasi yang memerlukan titik kerja yang sangat stabil.
Gambar Rangkaian Emitter Bias
Rumus untuk Rangkaian Emitter Bias
Detektor non inverting Vref= +
Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 69
Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V2 dan Vref = V1 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( .( ) 1 2 (max) Vo AOL V V ) yang dihasilkan adalah seperti gambar 70
Gambar 70 Bentuk gelombang input dan gelombang output Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 71. Dengan Vi > Vref maka Vo = -Vsat dan sebaliknya bila Vi < Vref maka Vo = +Vsat.
2. Detektor Non Inverting dengan vref =+
Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 78
Gambar 78 Rangkaian detektor non inverting Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V1 dan +Vref = V2 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( .( ) 1 2 (max) Vo Vsat AOL V V ) yang dihasilkan dengan simulasi multisim adalah seperti
Detektor Inverting
Gerbang AND
Gambar Rangkaian Dasar dan Simbol Gerbang AN
Tabel Kebenaran Gerbang AND
A
B
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Gerbang AND merupakan gerbang logika yang menggunakan operasi perkalian. Bisa dilihat pada tabel diatas bahwa keluaran akan bernilai 1 jikasemua nilai input adalah 1, dan jika salah satu atau lebih input ada yang bernilai nol maka output akan bernilai nol.
Gerbang Inverter
Gambar Rangkaian Sederhana dan Simbol Inverter
Tabel Kebenaran Inverter
A
Y
0
1
1
0
GerbangNOTmerupakangerbangyangdimanakeluarannyaakan selalu berlawanan dengan masukannya.
Gerbang NAND
A
B
Y
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Gerbang NAND adalah gerbang AND yang keluarannya disambungkan ke inverter. Dan nilai dari tabel kebenarannya merupakan kebalikan dari tabel kebenaran dari gerbang AND.
IC 4026
IC 4026 terdiri dari penghitung dekade Johnson 5-tahap dan dekoder keluaran yang mengubah kode Johnson menjadi keluaran dekode 7-segmen untuk menggerakkan tampilan numerik 7-segmen tunggal. Perangkat ini menawarkan keunggulan signifikan dalam aplikasi tampilan yang mengutamakan disipasi daya rendah dan/atau jumlah paket rendah.
Kedua sisi IC 4026 memiliki masukan umum, termasuk CLOCK, RESET, dan CLOCK INHIBIT, sementara keluaran umum mencakup CARRY OUT dan tujuh keluaran yang didekodekan (a, b, c, d, e, f, g). CD4026 juga dilengkapi masukan dan keluaran tambahan, seperti masukan DISPLAY ENABLE dan keluaran DISPLAY ENABLE serta keluaran "C-SEGMENT" UNGATED.
Ketika sinyal RESET tinggi diterapkan, penghitung dekade direset ke hitungan nol. Penghitung maju satu hitungan pada transisi positif sinyal clock, asalkan sinyal CLOCK INHIBIT rendah. Kemajuan penghitung melalui jalur clock terhambat ketika sinyal CLOCK INHIBIT tinggi.
Sinyal CLOCK INHIBIT dapat berfungsi sebagai clock tepi negatif ketika garis clock dipertahankan tinggi. Penghitung JOHNSON memiliki gerbang anti-lock, yang memastikan urutan penghitungan yang tepat.
Sinyal CARRY-OUT (Cout) menyelesaikan satu siklus setiap sepuluh siklus CLOCK INPUT, dan digunakan untuk mencatat waktu dekade berikutnya secara langsung dalam rantai penghitungan multi-dekade.
Tujuh keluaran yang didekodekan (a, b, c, d, e, f, g) mengaktifkan segmen yang sesuai dalam perangkat tampilan tujuh segmen yang digunakan untuk merepresentasikan angka desimal 0 hingga 9. Keluaran CD4026 hanya diaktifkan saat DISPLAY ENABLE IN tinggi.
Tipe seri IC 4026 tersedia dalam bentuk paket plastik dual-in-line 16-kabel (akhiran E), paket small-outline 16-kabel (akhiran NSR), dan paket small-outline thin shrink 16-kabel (akhiran PW dan PWR).
Timing Diagram
IC CD4026 adalah CMOS Decade Counter yang menghitung dari 0
hingga 9 (10 keadaan logika) dan langsung menampilkan hasil hitungan ke
7-segmen display melalui decoder BCD to 7-segment internal.
IC ini termasuk dalam keluarga 4000 series CMOS, dan sangat
populer digunakan dalam rangkaian penghitung (counter) seperti:
Penghitung
digital,
Stopwatch,
Timer
digital,
Penghitung
langkah,
Display
penghitung frekuensi, dan sebagainya.
Fungsi utamanya ada dua, yaitu:
Sebagai
penghitung (Counter):
Menghitung pulsa input dari 0 sampai 9 (modulus 10 / decade counter).
Sebagai
decoder BCD ke 7-segmen:
Mengubah keluaran hitungan BCD menjadi sinyal yang bisa langsung
menyalakan 7-segment display (common cathode).
Prinsip kerjanya cukup sederhana:
Setiap
pulsa yang diberikan ke pin Clock (pin 1) menyebabkan IC menghitung satu
langkah naik.
Pulsa
pertama → menampilkan angka 1
Pulsa
kedua → menampilkan angka 2
...
hingga angka 9, lalu kembali ke 0.
Output
dari hitungan dikonversi otomatis ke sinyal untuk 7-segment (A–G).
Pin
Reset (15) dapat digunakan untuk mengembalikan tampilan ke 0 kapan saja.
Pin
Carry Out (14) akan mengeluarkan satu pulsa setelah IC mencapai 9 →
digunakan untuk menghubungkan ke IC 4026 berikutnya (untuk dua digit atau
lebih).
Sevent Segment
Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.
Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.
Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.
Tabel Pengaktifan Seven Segment Display
7-Segment Display adalah komponen penampil angka (0–9) yang tersusun dari 7 buah LED (Light Emitting Diode) berbentuk huruf “8”.
Setiap LED disebut segmen, diberi nama a, b, c, d, e, f, g, dan dapat dinyalakan secara kombinasi untuk menampilkan angka tertentu.
Pada 7-segment Common Cathode, setiap LED menyala jika:
Katoda
dihubungkan ke GND (0V)
Anoda
segmen diberi logika HIGH (+5V)
Misalnya, untuk menyalakan segmen “a”, cukup beri logika 1
ke pin “a”.
Counter digital (IC
4026, 74LS90 + 74LS47)
Display penghitung
langkah atau waktu
Sistem kontrol
penyiram tanaman otomatis (seperti milikmu)
→ IC 4026 menghitung jumlah penyiraman dan menampilkannya pada 7-segment Common
Cathode.
.jpeg)
.jpg)
