KONTROL BANJIR BANDANG

[menuju akhir]

 1. Pendahuluan [kembali]

    Banjir bandang merupakan bencana alam yang sering terjadi secara tiba-tiba dan berdampak besar terhadap keselamatan jiwa serta kerusakan infrastruktur. Di wilayah rawan seperti daerah lereng pegunungan dan aliran sungai kecil yang curam, mitigasi bencana menjadi sangat penting. Untuk mengatasi hal tersebut, dibutuhkan sistem deteksi dan kontrol dini yang andal dan responsif. Salah satu pendekatan yang digunakan dalam pengembangan sistem peringatan dini adalah penerapan rangkaian kontrol berbasis sensor. Dalam tugas besar ini, dirancang suatu sistem kontrol banjir bandang yang terdiri dari berbagai jenis sensor, yaitu sensor getar untuk mendeteksi potensi longsor atau pergerakan tanah, sensor air untuk memantau tinggi muka air sungai, sensor infrared untuk deteksi aliran cepat atau benda bergerak dalam air, sensor hujan untuk mengukur intensitas curah hujan, serta sensor jarak untuk mengukur perubahan jarak air terhadap permukaan atau struktur penghalang. Kombinasi dari berbagai sensor ini memungkinkan sistem untuk mendeteksi potensi banjir secara real-time dan memberikan sinyal peringatan sebelum bencana terjadi. Dengan pemrosesan data yang tepat, sistem ini dapat meningkatkan efektivitas mitigasi banjir bandang dan memberikan waktu evakuasi yang lebih cepat bagi masyarakat terdampak.

 2. Tujuan [kembali]

·  Merancang sistem kontrol banjir bandang yang mampu mendeteksi potensi bencana secara dini menggunakan berbagai jenis sensor.

·  Mengintegrasikan sensor-sensor seperti sensor getar, sensor air, sensor infrared, sensor hujan, dan sensor jarak ke dalam satu sistem pemantauan yang terpadu.

·  Mendeteksi perubahan lingkungan secara real-time, seperti peningkatan curah hujan, tinggi muka air, getaran tanah, dan aliran deras yang menjadi indikator awal banjir bandang.

·  Memberikan peringatan dini kepada masyarakat atau pihak terkait melalui sistem alarm atau sinyal otomatis ketika parameter mencapai ambang batas bahaya.

·  Meningkatkan efektivitas mitigasi risiko bencana alam dengan menyediakan waktu reaksi yang cukup untuk evakuasi atau pengamanan aset.

·  Mengembangkan sistem yang hemat energi dan efisien, sehingga dapat digunakan di daerah rawan dengan keterbatasan infrastruktur listrik.

·  Menguji dan mengevaluasi kinerja sistem kontrol melalui simulasi atau pengujian lapangan untuk memastikan keandalan dan akurasi deteksi.

 3. Alat dan Bahan [kembali]

- Vibration Sensor


Mendeteksi getaran pintu bendungan saat aliran air meningkat. Dipasang di pintu bendungan.


- Water Sensor


Mendeteksi Ketinggian Air. Dipasang pada dinding bendungan.

Zona aman <= 80% pintu bendungan tertutup

Zona bahaya > 80% pintu bendungan terbuka


- Infrared Sensor


Mendeteksi lebar sungai. Dipasang di tiang pagar besi bendungan.


- Rain Sensor


Mendeteksi air yang melimpah. Dipasang pada pinggiran sungai.


- Proximity Sensor


Mendeteksi Sampah atau ranting kayu. Dipasang di bawah jembatan bendungan.

On pada rentang 15-20 cm.


- Resistor



Menghambat aliran arus listrik sehingga tidak terjadi short circuit. mempunyai resistansi yang berbeda beda sesuai kebutuhan. 


- Op Amp


                                

Berfungsi sebagai penguat atau amplifier multiguna yang diwujudkan dalam sebuah IC op-amp.

- Voltmeter

                                                


mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.


- Power

                                            

Berfungsi untuk memberikan tegangan sumber pada rangkaian.


- Transistor NPN

                                                      

komponen elektronika yang terdiri dari dua semikonduktor tipe-n yang mengapit semikonduktor. Ketika sinyal kecil diberikan pada lapisan basis transistor, maka transistor NPN akan mengalirkan arus listrik dari lapisan kolektor ke lapisan emitor. Arus listrik yang mengalir melalui transistor dapat dikendalikan oleh sinyal kecil yang diberikan pada lapisan basis.


- Potensiometer

mengukur dan mengontrol tegangan listrik dalam suatu rangkaian. Potensiometer sering digunakan sebagai pengatur volume pada perangkat audio, pengatur kecerahan lampu, dan dalam berbagai aplikasi lain yang memerlukan kontrol variabel terhadap tegangan atau arus listrik.


- Motor DC
                                      


perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion).

 4. Dasar Teori [kembali]

- Vibration Sensor

Sensor getar SW-420 merupakan salah satu jenis sensor yang dirancang untuk mendeteksi getaran atau guncangan pada permukaan tempat sensor dipasang. Sensor ini sangat cocok digunakan dalam sistem peringatan dini bencana alam, seperti deteksi gempa kecil, longsor, atau pergerakan tanah yang dapat menjadi pemicu banjir bandang.

Sensor getar SW-420 bekerja berdasarkan prinsip perubahan posisi elemen mekanis di dalamnya. Di dalam sensor terdapat pegas dan silinder logam yang akan bergerak apabila terjadi getaran. Ketika sensor mengalami getaran melebihi ambang batas tertentu, jalur konduktif di dalam sensor akan bersentuhan dan menghasilkan sinyal digital (HIGH atau LOW), tergantung pada keadaan getar.

Beberapa komponen penting pada modul SW-420 meliputi:

  • Sensor getar mekanik: Komponen utama yang merespons getaran fisik.

  • Komparator (biasanya LM393): Digunakan untuk membandingkan tegangan dari sensor dengan tegangan referensi. Komparator ini akan menghasilkan output digital yang dapat dibaca mikrokontroler.

  • Potensiometer: Digunakan untuk mengatur sensitivitas sensor terhadap getaran.

  • LED indikator: Menyala ketika sensor mendeteksi getaran.

  • Konektor pin (OUT, GND, Vcc): Untuk menghubungkan sensor ke sistem mikrokontroler seperti Arduino.

Sensor ini biasanya dihubungkan ke sistem mikrokontroler (seperti Arduino, ESP32, dsb.) melalui pin OUT (output digital). Pin ini akan mengeluarkan sinyal HIGH (logika 1) ketika getaran terdeteksi, dan LOW (logika 0) saat tidak ada getaran. Tegangan kerja sensor umumnya 3.3V hingga 5V.

  • Vibration Sensor
            Vibration Sensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk mendeteksi adanya getaran dan akan diubah dalam ke dalam sinyal listrik.

                                                    Sensor-Getaran

Grafik Sensor Vibration : 


 

See the source image


Sensor getaran dibagi menjadi dua macam yaitu :

A. Kontak

Sensor ini disebut juga cassing measurement. Sensor yang digunakan adalah sensor seismic   transduser, yaitu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan dan percepatan. Untuk mengukur kecepatan menggunakan velocity probe dan velomitor probe, sedangkan untuk mengukur percepatan menggunakan sensor acceleration probe.

a. Velocity probe

1) Pengertian

    Ujung sensor ini akan bersentuhan langsung dengan benda yang akan diukur fibrasinya, sensor ini berfungsi untuk mengukur getaran dari suatu alat atau mesin menggunakan kecepatan sebagai parameternya.

Adapun konstruksinya adalah sbb :

  1. Massa
  2. Kumparan
  3. Pegas
  4. Magnet permanen
  5. Damper Connector
  6. Cassing velocity probe

2) Prinsip Kerja

  Prinsip kerja velocity probe sesuai dengan hukum fisika yaitu apabila suatu konduktor/kumparan yang dikelilingi oleh medan magnet kemudian koduktor bergerak terhadap medan magnet atau medan magnet bergerak terhadap konduktor maka akan menimbulkan suatu tegangan induksi pada konduktor. Apabila transducer ini ditempatkan pada bagian mesin yang bergetar, maka tranduser inipun akan ikut bergetar, sehingga kumparan yang ada di dalamnya akan bergerak relatif terhadap medan magnet sehingga akan menghasilkan tegangan listrik pada ujung kawat kumparannya. Dengan mengolah sinyal listrik dan transdusernya, maka getaran dapat diukur.

b. Acceleration Probe

1) Pengertian

    Termasuk sensor kontak yang berfungsi untuk mengukur getaran dengan mengukur kecepatan dari mesin tersebut

2) Prinsip kerja

Pada acceleration probe terdapat Case insulator yang berkontak langsung dengan mesin yang hendak diperiksa, Case Insulator ini berfungsi sebagai transmitter atau yang menstransmisikan getaran dari mesin menuju piezoelectric sehingga piezoelectric mengalami tekanan yang sebanding dengan getaran yang diterima dari mesin. Getaran mekanis yang menimbulkan gaya akan mengenai bahan piezoelectric tersebut sehingga bahan piezoelectric tersebut menghasilkan muatan listrik. Tetapi arus listrik yang dihasilkan oleh piezoelectric ini sangat kecil, sehingga diperlukan alat lain agar menghasilkan muatan  listrik yang standard. Karena muatan listrik yang ditimbulkan oleh piezoelectrik sangat kecil maka didalamnya dipasang rangkaian electronik/amplifier yang dapat membangkitkan muatan agar muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan piezoelectric menjadi lebih besar. Besar muatan listrik yang dihasilkan oleh bahan piezo electric sebesar picocoulombs per g. Sedangkan besarnya sinyal yang dihasilkan setelah didalamnya dipasang penguat, mempunyai sensitivitas 50 mv per g.

3) Kelebihan

  • Ukuran sangat kecil dan ringan, sehingga cocok untuk dibawa kemana-mana dan bisa dibawa ke tempat kerja yang sempit
  • Sangat sensitive terhadap frekuensi tinggi, karena accelerator probe memiliki range frekuensi yang tinggi sebesar lebih dari 20 KHz
  • Dapat digunakan pada temperatur tinggi, yaitu sampai temperature kurang lebih 500 derajat C
  • Harganya lebih murah dibanding velocity dan displacement probe

B. Non – Kontak

Sensor non-kontak biasanya disebut Shaft Relative Measurement. Sensor yang digunakan adalah proximity probe (Eddy current probe). Untuk proxymity probe, yang diukur adalah perpindahannya. Untuk sensor non-kontak, probe dan mesin atau media tidak bersentuhan langsung. Untuk menggunakan sensor proximity probe ada beberapa syarat yang harus terpenuhi agar dapat menghasilkan pengukuran yang presisi, diantaranya adalah

  • Roundness (kelingkaran) dari mesin yang akan diukur harus bagus untuk menghasilan bacaan yang bagus pula
  • Run out

 Spesifikasi sensor getar :


 





- Water Sensor


Water Sensor WATER2 digunakan untuk mendeteksi adanya air atau mengukur ketinggian air secara sederhana. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip konduktivitas listrik air, sehingga ketika air menyentuh jalur konduktif pada sensor, maka akan terjadi perubahan resistansi yang menghasilkan sinyal listrik.

Sensor ini terdiri dari serangkaian jalur konduktif paralel yang terbuka di permukaannya. Ketika air berada di antara jalur-jalur tersebut, ia menjadi media penghantar arus listrik, sehingga memungkinkan arus mengalir antara jalur positif dan negatif. Semakin tinggi tingkat air, semakin banyak jalur yang terhubung oleh air, dan semakin besar pula sinyal yang terbaca oleh sistem.

Sensor ini biasanya terhubung dengan komparator (seperti IC LM393) yang mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital (HIGH atau LOW), tergantung dari ambang batas yang telah ditentukan.

Komponen Utama

  1. Jejak Konduktif (Copper Traces)

    • Berfungsi sebagai elektroda untuk mendeteksi air.

    • Semakin banyak jejak yang terkena air, semakin besar sinyal keluarannya.

  2. Komparator (IC LM393)

    • Menganalisis tegangan dari jejak konduktif dan membandingkan dengan ambang batas.

    • Mengubah sinyal analog menjadi digital (1 atau 0).

  3. Potensiometer (Variable Resistor)

    • Mengatur sensitivitas sensor terhadap jumlah air yang terdeteksi.

  4. LED Indikator

    • Memberikan sinyal visual (biasanya menyala saat air terdeteksi).

  5. Pin Output (OUT, GND, VCC)

    • VCC: Tegangan kerja (biasanya 3.3V – 5V).

    • GND: Ground.

    • OUT: Output sinyal digital ke mikrokontroler.

"S" stand for signal input
"+" stand for power supply
"-" stand for GND

Spesifikasi water level sensor

1. Tegangan kerja: 5V

2. Bekerja Saat Ini: <20ma br=""> 3. Antarmuka: Analog

4. Lebar deteksi: 40mm × 16mm

5. Suhu Kerja: 10 ℃ ~ 30 ℃

6. Berat: 3g

7. Ukuran: 65mm × 20mm × 8mm

8. Antarmuka yang kompatibel dengan Arduino

9. Konsumsi daya rendah

10. Sensitivitas tinggi

11. Sinyal tegangan keluaran: 0 ~ 4.2V

Aplikasi water level sensor

1. Mendeteksi curah hujan Rainfall detecting

2. Kebocoran cairan

3. Kepenuhan tank air


Grafik respon water level sensor

 - Infrared Sensor


Sensor inframerah IR1 digunakan untuk mendeteksi keberadaan objek atau penghalang di depan sensor. Dalam konteks sistem kontrol banjir, sensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi permukaan air atau benda padat yang terbawa arus air banjir.

Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip pemantulan cahaya inframerah. Sensor memiliki dua komponen utama:

  • Pemancar IR (LED hitam) yang memancarkan sinyal cahaya inframerah.

  • Penerima IR (photodiode putih) yang menangkap cahaya yang dipantulkan dari objek.

Ketika tidak ada objek di depan sensor, cahaya IR tidak terpantul kembali ke photodiode. Namun, saat ada objek atau permukaan di depan sensor, cahaya IR dipantulkan dan diterima oleh photodiode. Intensitas pantulan ini dikonversi menjadi sinyal listrik dan diproses oleh rangkaian elektronik untuk menghasilkan sinyal digital (HIGH atau LOW).

Komponen Utama

  1. IR LED (Pemancar)

    • Memancarkan cahaya inframerah ke arah depan sensor.

  2. Photodiode (Penerima)

    • Mendeteksi cahaya inframerah yang dipantulkan oleh objek di depan sensor.

  3. IC Komparator (LM393 atau sejenisnya)

    • Mengolah sinyal dari photodiode dan mengubahnya menjadi sinyal digital.

  4. Potensiometer

    • Digunakan untuk mengatur jarak sensitivitas deteksi.

  5. Resistor dan Kapasitor Pendukung

    • Menstabilkan sinyal dan mendukung kerja rangkaian.

  6. LED Indikator

    • Memberikan tanda visual (biasanya menyala saat objek terdeteksi).

  7. Pin Output

    • VCC: Tegangan kerja (3.3V – 5V)

    • GND: Ground

    • OUT: Output digital ke mikrokontroler (HIGH saat objek terdeteksi)


    Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

Prinsip Kerja Sensor Infrared

 



Gambar 1. Ilustrasi prinsip kerja sensor infrared

    Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.


Gambar 2. Rangkaian dasar sensor infrared common emitter yang menggunakan led infrared dan fototransistor 



    Prinsip kerja rangkaian sensor infrared berdasarkan pada gambar 2. Adalah ketika cahaya infra merah diterima oleh fototransistor maka basis fototransistor akan mengubah energi cahaya infra merah menjadi arus listrik sehingga basis akan berubah seperti saklar (swith closed) atau fototransistor akan aktif (low) secara sesaat seperti gambar 3:



Gambar 3. Keadaan Basis Mendapat Cahaya Infra Merah dan Berubah Menjadi Saklar (Switch Close) Secara Sesaat


Grafik Respon Sensor Infrared

 

Gambar 4. Grafik respon sensor infrared

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

- Rain Sensor


Rain sensor atau sensor hujan adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan air hujan di lingkungan sekitar. Sensor ini bekerja dengan prinsip perubahan konduktivitas atau resistansi akibat kehadiran air pada permukaan sensor.

Rain sensor umumnya terdiri dari dua bagian utama:

  • Modul sensor pendeteksi air hujan, biasanya berupa papan dengan jalur konduktif terbuka (seperti grid logam).

  • Modul kontrol (driver board) yang mengolah sinyal dari sensor dan menghasilkan output digital maupun analog.

Cara kerjanya:

  • Saat permukaan sensor terkena air hujan, air bertindak sebagai penghantar yang menghubungkan jalur konduktif pada sensor.

  • Terjadinya konduksi ini menyebabkan penurunan resistansi dan perubahan tegangan.

  • Perubahan ini diolah oleh komparator pada driver board dan diterjemahkan menjadi sinyal digital (HIGH/LOW) atau analog (0–5 V).

  • Sinyal ini dapat digunakan untuk mengaktifkan aktuator seperti buzzer, relay, LED, atau sistem kendali lainnya.

  • Digital Output: Menunjukkan keadaan "hujan/tidak hujan" (biasanya LOW saat hujan terdeteksi).

  • Analog Output: Memberikan tegangan proporsional terhadap banyaknya air pada sensor.

                              

Rain sensor berfungsi untuk mendeteksi kebocoran dari tank air.

Konfigurasi pin rain sensor

                                     


Spesifikasi rain sensor

1. Konsumsi daya sangat sedikit

2. Sensor ini bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5cm x 4cm berlapis nikel dan dengan kualitas tinggi pada kedua sisinya

3. Pada lapisan module mempunyai sifat anti oksidasi sehingga tahan terhadap korosi

4. Tegangan kerja masukan sensor 3.3V – 5V

5. Menggunakan IC comparator LM393 yang stabil

6. Output dari modul comparator dengan kualitas sinyal bagus lebih dari 15mA

7. Dilengkapi lubang baut untuk instalasi dengan modul lainnya

8. Terdapat potensiometer yang berfungsi untuk mengatur sensitifitas sensor

9. Terdapat 2 Output yaitu digital (0 dan 1) dan analog (tegangan)

10. Dimensi PCB yaitu 3.2 cm x 1.4 cm

 

Grafik respon rain sensor

- Proximity Sensor


Sensor GP2D120 adalah sensor jarak berbasis inframerah (infrared distance sensor) buatan Sharp yang digunakan untuk mengukur jarak objek dari sensor dengan prinsip pantulan cahaya inframerah.

Sensor ini sangat populer dalam proyek robotik dan sistem otomatisasi karena dapat mendeteksi objek pada rentang jarak 4 cm hingga 30 cm dengan output analog yang proporsional terhadap jarak.


  • Sensor GP2D120 menggunakan metode trigonometri pantulan cahaya inframerah (triangulasi optik).

  • Modul memancarkan sinar inframerah melalui LED IR.

  • Sinar inframerah akan dipantulkan kembali oleh objek yang berada di depannya.

  • Pantulan ini diterima oleh photodiode array yang menghasilkan tegangan analog (VO) sesuai sudut dan posisi pantulan.

  • Semakin dekat objek, semakin tinggi tegangan keluarannya, namun hubungan antara jarak dan tegangan tidak linear.


5. Percobaan [kembali]

 a. Prosedur [kembali]

1. Buka dan Siapkan Project

  • Buka Proteus (ISIS).

  • Buat project baru dan buka mode Schematic Capture.

  • Siapkan area kerja.

2. Ambil dan Tempatkan Komponen Utama

  • Sensor-Sensor:

    • Rain Sensor (YL-83) – untuk mendeteksi hujan.

    • Water Level Sensor – untuk tinggi air.

    • Infrared Sensor – mendeteksi halangan atau benda terapung.

    • Vibration Sensor – mendeteksi getaran tanah atau aliran deras.

    • Ultrasonic Sensor (jarak) – sebagai pengukur ketinggian permukaan air dari sensor.

  • Penguat dan Transistor:

    • Op-Amp IC (LM358) – digunakan untuk menguatkan sinyal sensor.

    • Transistor NPN/PNP – untuk pengendalian aktuator atau output.

  • Output:

    • LED – sebagai indikator level bahaya.

    • Motor atau relay – untuk mengontrol pintu bendungan otomatis.

    • Buzzer – untuk peringatan banjir.

3. Rancang Sirkuit Tiap Sensor

  • Rain Sensor:

    • Hubungkan YL-83 ke pembagi tegangan dan ke basis transistor.

    • Tambahkan indikator LED untuk mendeteksi saat hujan turun.

  • Water Level Sensor:

    • Gunakan sensor level (atau pelampung simulasi).

    • Output sensor dihubungkan ke penguat (Op-Amp).

    • Hasilnya mengontrol LED atau transistor untuk membuka pintu air jika level tinggi.

  • Infrared Sensor:

    • Output IR sensor masuk ke komparator.

    • Digunakan untuk mendeteksi objek tersangkut atau terbawa air.

  • Vibration Sensor:

    • Sinyal masuk ke amplifier (Op-Amp) untuk menguatkan sinyal.

    • Output-nya dikondisikan untuk mendeteksi getaran tinggi.

  • Sensor Jarak (Ultrasonic):

    • Dipasang di atas bendungan.

    • Outputnya menunjukkan ketinggian air, digunakan untuk membuka pintu bendungan otomatis saat nilai ambang terlampaui.

4. Koneksi Transistor dan Output

  • Gunakan NPN dan PNP transistor sebagai switch untuk:

    • Mengaktifkan buzzer.

    • Menyalakan LED indikator status (hijau, kuning, merah).

    • Mengontrol gerakan motor pintu bendungan.

5. Hubungkan Sumber Daya

  • Sambungkan semua sensor dan komponen ke VCC (5V) dan Ground.

  • Gunakan sumber daya dari virtual terminal atau baterai virtual.

6. Tambahkan Gambar/Simbol Tambahan

  • (Opsional) Tambahkan gambar bendungan dan sensor seperti pada desain untuk memperjelas dokumentasi.

7. Simulasi

  • Klik tombol Run Simulation.

  • Lakukan simulasi skenario banjir:

    • Simulasikan hujan → rain sensor aktif.

    • Simulasikan kenaikan air → water level sensor aktif.

    • Getaran → vibration sensor aktif.

    • Objek terbawa air → IR sensor aktif.

    • Jarak air mendekati ambang → ultrasonic aktif.

  • Amati LED, buzzer, dan pintu bendungan (motor) bekerja otomatis sesuai logika.



 b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]



Prinsip Kerja:

1. Sensor Rain (Sensor Hujan)

  • Mendeteksi keberadaan air hujan yang mengenai permukaan sensor.

  • Saat terkena hujan, tegangan output turun → transistor aktif.

  • Menyebabkan indikator LED menyala dan memicu sistem untuk bersiap banjir.

2. Sensor Water Level (Tinggi Permukaan Air)

  • Mendeteksi ketinggian air menggunakan probe atau pelampung (bisa juga dengan ultrasonik).

  • Saat air menyentuh titik batas:

    • Output sensor memicu Op-Amp komparator.

    • Hasilnya digunakan untuk menyalakan indikator (LED) dan sistem buka pintu bendungan.

3. Sensor Infrared (IR)

  • Mendeteksi benda yang terbawa arus atau menyumbat aliran air.

  • Jika terdeteksi objek:

    • Output IR akan tinggi.

    • Memicu non-inverting amplifier untuk memperkuat sinyal.

    • Mengaktifkan kontrol transistor → membuka pintu bendungan sebagai respon.

4. Sensor Vibration (Getaran)

  • Mendeteksi getaran tanah yang menandakan aliran air besar atau longsor.

  • Sinyal getaran diperkuat oleh non-inverting amplifier (Op-Amp).

  • Output dari amplifier mengaktifkan transistor untuk memicu LED/warning dan sistem mekanik pintu.

5. Sensor Jarak (Ultrasonik)

  • Mengukur jarak antara sensor ke permukaan air (biasanya dipasang di atas bendungan).

  • Jika jarak terlalu pendek (air naik), maka:

    • Sensor memberikan sinyal ke komparator.

    • Komparator mengaktifkan rangkaian pengendali pintu otomatis dan alarm.

6. Sistem Pintu Bendungan

  • Terdiri dari beberapa motor atau aktuator yang dikendalikan transistor.

  • Transistor NPN dan PNP bekerja sebagai saklar untuk membuka dan menutup pintu air.

  • Sistem ini diaktifkan oleh sinyal dari sensor (satu atau kombinasi beberapa sensor).

7. Indikator dan Alarm

  • LED Hijau = kondisi aman (semua sensor normal).

  • LED Kuning = kondisi siaga (rain sensor dan water level aktif sebagian).

  • LED Merah dan Buzzer = kondisi darurat (banyak sensor aktif, banjir potensial).

  • Semua LED dan buzzer dikendalikan berdasarkan logika level ancaman dari sensor.
Prinsip kerja :

  • Sensor Soil

 Sensor  soil berfungsi untuk mendeteksi kelembaban keadaan tanah. Letaknya menancap pada tanah. Ketika potensiometer nya <= 70% yakni tanah dalam keadaan basah maka tidak akan ada arus yang mengalir hal ini menandakan lembab  sehingga tanaman tidak perlu disiram. Ketika soil sensor sensor aktif ( tanah kering) ditandai dengan potensiometer >70%maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar +3,53V lalu di umpankan ke kaki non inverting OPAMP dan dibandingkan dengan kaki inverting karena tegangan pada kaki non inverting lebih besar maka output OPAMP plus saturasi(+) ,V referensi didapat dari Vref = Persentase potensiomneter X tegangan pada potensiometer . Rangkaian ini adalah detector non inverting dengan Vout = Aol (V1-V2). AOL untuk Op-amp 1458 sama seperti op amp lainnya, dimana terjadi penguatan yang tak terhingga kira kira 100.000 kali. Maka berlakulah rumus Vsaturasi = Vs-2.  lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,85 V dengan begitu maka transistor jadi ON ,dengan ON nya transistor maka ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground dengan adanya arus yang mengaliri relay sehingga relay menjadi ON ,sehingga switch relay bergeser dari kanan ke kiri lalu ke batrai 12V dan motor bergerak sehingga pompa hidup dan tanah disiram. 


  • Sensor Rain

 Sensor rain berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak. Letaknya berada di atas atap teras.  Ketika air hujan jatuh ke atas atap maka sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor hujan. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R1 sebesar 10kohm menuju ke basis transistor. Terbaca tegangan pada basis transistor (VBE) sebesar +0,83V artinya transistor telah memenuhi syarat aktiv > 0,7V.  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 100. Arus tadi akan mengalir melewati R7 dan sumber tegangan +9V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , melewati R6 dan ke ground. Dikarenakan transistor dan relay aktiv maka switch akan berpindah dari kanan ke kiri. Arus akan mengalir menuju batrai 12V dimana terdapat 2 percabangan. Cabang 1 mengalir menuju R2 yang fungsinya untuk menghidupkan LED biru. Cabang 2 mengalir ke motor sehingga motor berputar yang mengakibatkan pintu teras tertutup sehingga hujan tidak membanjiri teras tanaman.


  • Sensor Touch

Sensor Touch  berfungsi untuk mendeteksi terjadinya ada atau tidaknya sentuhan. Letaknya berada di dalam ruangan. Ketika ada seseorang yang menyentuh maka teras tanaman tadi akan terbuka, sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor hujan. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R3  sebesar 1kohm menuju ke basis transistor. Terbaca tegangan pada basis transistor (VBE) sebesar +0,83V artinya transistor telah memenuhi syarat aktiv > 0,7V.  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 100. Arus tadi akan mengalir melewati R14 dan sumber tegangan +15V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , dan ke ground. Dikarenakan transistor daktiv maka relay akan berpindah dari bawah ke atas yang menghubungan rangkaian antara sensor rain dan touch. 


  • Water sensor

Water sensor berfungsi untuk mendeteksi tangki air dalam keadaan kosong atau penuh. Letaknya pada tangki air. Ketika potensiometer nya <= 80% yakni air tinggi/penuh maka tidak akan ada arus yang mengalir hal ini menandakan tangki dalam keadaan penuh sehingga tidak perlu diisi. Ketika water level sensor aktif ( air rendah ) ditandai dengan potensiometer >80%maka sensor akan mengeluarkan tegangan sebesar 4,02 lalu di umpankan ke kaki non inverting OPAMP dan dibandingkan dengan kaki inverting karena tegangan pada kaki non inverting lebih besar maka output OPAMP plus saturasi(+) ,V referensi didapat dari Vref = Persentase potensiomneter X tegangan pada potensiometer . Rangkaian ini adalah detector non inverting dengan Vout = Aol (V1-V2). AOL untuk Op-amp 3403 sama seperti op amp lainnya, dimana terjadi penguatan yang tak terhingga kira kira 100.000 kali. Maka berlakulah rumus Vsaturasi = Vs-2.  lalu arus mengalir ke resistor lalu ke kaki base trasintor sehingga tegangan pada kaki base transistor sebesar 0,85 V dengan begitu maka transistor jadi ON ,dengan ON nya transistor maka ada nya arus yang mengalir dari supply menuju relay lalu ke kaki kolektor lalu ke emitor lalu ke ground ,dengan adanya arus yang mengaliri relay sehingga relay menjadi ON ,sehingga switch relay bergeser dari kanan ke kiri lalu ke batrai 12V dan motor bergerak sehingga pompa air hidup dan air terisi.


  • Vibration Sensor

Sensor Vibration berfungsi untuk mendeteksi ada atau tidaknya getaran (Gempa). Letaknya berada di tangki air.  Ketika terdeteksi terjadinya getaran berupa gempa maka sensor akan berlogika 1. Arus dari sumber tegangan sebesar +7V masuk ke sensor vibriation. Sehingga arus mengalir melewati resistor 10kohm dan masuk ke kaki non inverting amplifier. Rangkaian ini berjenis non inverting amplifier yang mana pada kaki non invertingnya terbaca Vin sebesar +5V dan pada kaki invertingnya terdapat RF dan RI. Yang mana rumus dari Vout = (Rf/Ri + 1) Vi. Vout = (10/10 + 1) 5 = 10V. Arus mengalir melewati R25 sebesar 10kohm menuju ke basis transistor. .  Transistor ini memakai Emiter bias karena ada resistor di kaki emiternya sebesar 10kohm. Arus tadi akan mengalir melewati R27 dan sumber tegangan +15V. Setelah itu arus akan menuju relay, lalu ke kaki kolektor, emitor , melewati R26 dan ke ground. Dikarenakan transistor dan relay aktiv maka switch akan berpindah dari kanan ke kiri. Arus akan mengalir menuju batrai 9V lalu menggerakkan motor dan pipa akan tertutup secara otomatis sehingga menghindari terjadinya kebocoran pada tangki. 


  • Sensor GP2D120

Letaknya berada di tepi taman yang berfungsi untuk mendeteksi ketika hewan mendekat. Ketika jarak <7m maka arus dari sumber tegangan sebesar +8V akan masuk ke sensor GP2D120. Sehingga arus mengalir menuju ke kaki non inverting op-amp. Tegangan yang terbaca pada kaki non inverting op-amp sebesar +2,08V. Rangkaian yang dipakai adalah rangkaian detector non inverting dimana terdapat tegangan referensi(Vref) dan tegangan input(Vin) untuk menentukan Voutputnya. Rumus mencari Vref = Persentase potensiometer dikali sumber tegangan potensiometer sebesar +5V. Jika persentase pada  potensiometernya 40% makan Vref = 2V. Terdapat 2 kondisi., yang mana di saat Vin > Vref maka dari detector yang keluar adalah Vs += 15V. Sedangkan saat Vref>vin maka dari detector yang keluar adalah Vs = -15V.  Rumus Vout = AOL (V1-V2). Diketahui Aol untuk Op amp 741 sebesdar 200.000. Vout yang didapat terlalu besar sehingga berlaku Vout = Vs-2. Vs nya +15V-2 = +13V. Hampir mendekati +14V pada rangkaian. Lalu arus mengalir melewati R12 sebesar 10kohm menuju ke kaki basis transistor. Dapat dilihat VBE atau tegangan pada kaki basis transistor sebesar 0,9 V, ini sudah memenuhi syarat sebuah transistor aktiv yaknik harus > 0,7 V. Pada transistor ini memakai fixed bias karena ada resistor sebesar 220k yang terhubung dengan sumber tegangan sebesar +12V. Karena transistor telah aktiv maka arus dari sumber tegangan sebesar +12V akan mengalir menuju relay lalu ke kolektor, emitor dan ground. Karena transistor aktiv makan relay juga aktiv dan switch akan berpindah dari kanan ke kiri. lalu arus mengalir menuju batrai sebesar 12V yang akan menggerakkan motor. Dengan geraknya motor tadi maka telah terdeteksi hewan yang mendekat taman sehingga pagar akan tertutup untuk melindungi tanaman dari hewan.


c. Video Simulasi [kembali]






6. Download File [kembali]


[menuju awal]

at

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)

SOAL 1

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] Bantal Pencegah Ngorok dan Anti Sakit Leher DAFTAR ISI 1.Tujuan 2. Alat dan Bahan 3. Dasar Teori ...

  • TUGAS BESAR
    [ menuju akhir ] [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan bahan 4. Dasar Teori 5. Percob...
  • Modul 2 Transistor
    Modul 2 [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Pe...
  • Fixed Bias
    [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Hardware 2. Prosedur Percobaan 3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja 4. Kondisi ...