RANGKAIAN SIMULASI DAN PRINSIP KERJA

angkaian ini terbagi menjadi tiga bagian utama:

1. Kontrol Pompa Air Sumur (Pengisian Tangki)

2. Deteksi Siang/Malam Hari dan Kontrol Pompa Air Sumur (Kondisi Siang/Malam)

3. 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:

1. 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).
2. 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.
3. 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:

1. 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.
2. 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).
3. 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).
4. 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.
• Komparator Non-Inverting (U2.B - Op-Amp): Membandingkan tegangan sensor dengan tegangan referensi.
• 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:

1. 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."
2. Kondisi Tanah Kering (Perlu Siram):
• Kelembaban rendah berarti tegangan sensor Vin rendah.
• Jika Vin output komparator U2.B akan menjadi HIGH (1) (Non-Inverting).
3. 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.
4. 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:

1. 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.
2. Setiap kali pompa penyiraman aktif, sinyal CLOCK akan naik, dan Counter U5 akan menghitung naik (menginkremen) satu siklus.
3. Hasil hitungan dari Counter U5 ditampilkan pada Seven Segment Display.
4. 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."
5. 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.
6. 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.