Modul 4 Prak EC Aplikasi

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

MODUL 4

APLIKASI : GREEN HOUSE (PENGERINGAN BIJI KOPI)

DAFTAR ISI

Percobaan ...

1. Pendahuluan[Kembali]

Proses pengeringan biji kopi merupakan salah satu tahapan penting dalam pascapanen yang berpengaruh besar terhadap kualitas akhir kopi. Pada umumnya, pengeringan dilakukan secara manual dengan cara menjemur biji kopi di bawah sinar matahari langsung. Metode tradisional ini sangat bergantung pada kondisi cuaca, sehingga waktu pengeringan menjadi tidak menentu dan hasilnya sering kali kurang merata. Ketika cuaca mendung atau hujan, proses pengeringan dapat terganggu bahkan terhenti sama sekali, yang berpotensi menyebabkan pertumbuhan jamur dan menurunkan mutu biji kopi. Selain itu, pengeringan manual juga memerlukan tenaga kerja yang cukup banyak untuk membalik biji secara berkala agar kering secara merata.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut dan meningkatkan efisiensi proses, dirancanglah sistem pengeringan biji kopi otomatis yang ditempatkan di dalam greenhouse. Sistem ini dirancang agar dapat bekerja secara otomatis dengan memanfaatkan sensor suhu LM35 sebagai input utama. Sensor LM35 berfungsi mendeteksi suhu di dalam ruang pengering dan memberikan data suhu aktual kepada mikrokontroler. Berdasarkan data tersebut, sistem akan secara otomatis mengatur kerja heater (pemanas) dan kipas sesuai dengan suhu yang diinginkan. Jika suhu di bawah batas minimum, heater akan menyala untuk meningkatkan suhu ruangan, sedangkan ketika suhu melebihi batas maksimum, kipas akan aktif untuk menurunkan suhu dan menjaga kondisi tetap stabil.

Selain bekerja secara otomatis, sistem ini juga dilengkapi dengan sensor touch sebagai kontrol manual. Fungsi dari sensor ini adalah memberikan kemudahan bagi operator untuk menyalakan atau mematikan sistem, serta beralih antara mode otomatis dan manual tanpa harus membuka panel kontrol secara fisik. Dengan adanya fitur ini, operator memiliki fleksibilitas dalam mengoperasikan alat sesuai kebutuhan, misalnya saat melakukan perawatan atau pengujian fungsi sistem.

Secara keseluruhan, penerapan sistem pengeringan otomatis berbasis sensor LM35 dan sensor touch ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi waktu, mengurangi ketergantungan pada cuaca, dan menghasilkan biji kopi yang kering secara lebih merata. Selain itu, penggunaan greenhouse juga membantu melindungi biji kopi dari debu, kotoran, dan kelembapan berlebih dari lingkungan luar. Dengan demikian, hasil akhir pengeringan menjadi lebih berkualitas, stabil, dan siap untuk diproses ke tahap berikutnya seperti pengupasan atau penyangraian.

2. Tujuan[Kembali]

Tujuan dari pembuatan aplikasi pengeringan biji kopi adalah sebagai berikut:

Membuat prototipe pengering biji kopi otomatis di greenhouse berbasis sensor LM35.
Mengimplementasikan kontrol heater dan kipas otomatis serta kontrol manual lewat sensor touch.
Meningkatkan efisiensi pengeringan dan menghasilkan biji kopi yang kering lebih merata.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

Bahan

1. OP AMP (TL 082)

Op-Amp TL082 adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik (operational amplifier) yang digunakan untuk memperkuat sinyal input menjadi sinyal output dengan nilai yang lebih besar. Komponen TL082 ini diproduksi oleh Texas Instruments dan termasuk dalam keluarga dual operational amplifier dengan teknologi input JFET. TL082 memiliki keunggulan berupa impedansi input yang tinggi, arus bias input yang sangat kecil, serta kecepatan respon yang tinggi. Selain itu, TL082 juga memiliki tingkat kebisingan rendah dan linieritas yang baik, sehingga sangat cocok digunakan dalam berbagai aplikasi seperti penguat sinyal sensor, rangkaian filter aktif, serta sistem kendali analog tanpa memerlukan penyetelan yang rumit.

2. TRANSISTOR (D882)

Transistor D882 adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penguat arus maupun saklar elektronik dalam suatu rangkaian. Komponen ini termasuk jenis transistor NPN silikon daya menengah yang mampu menangani arus kolektor hingga 3 ampere dan tegangan kolektor-emitor maksimum sebesar 30 volt. Transistor D882 memiliki gain arus tinggi, respon switching cepat, serta stabilitas termal yang baik, sehingga mudah digunakan pada berbagai rangkaian kendali dan penguat daya. Dengan kemasan TO-126, transistor ini sering diaplikasikan pada penguat audio, pengendali relay, serta rangkaian power amplifier sederhana, karena kinerjanya yang stabil dan tidak memerlukan penyetelan tambahan yang rumit.

3. TRIMPOT

Trimpot adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai resistor variabel yang dapat diatur tingkat resistansinya sesuai kebutuhan rangkaian. Komponen ini biasanya digunakan untuk kalibrasi atau penyetelan nilai tegangan dan arus pada suatu sistem agar mencapai performa yang diinginkan. Trimpot memiliki tiga terminal, yaitu dua terminal untuk resistansi tetap dan satu terminal geser (wiper) yang dapat diubah posisinya menggunakan obeng kecil. Dengan memutar porosnya, nilai resistansi dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan. Trimpot banyak digunakan pada rangkaian sensor, pengatur gain amplifier, pengatur kontras display, serta sistem kendali otomatis, karena kemampuannya dalam memberikan penyesuaian yang presisi dan stabil dalam jangka waktu lama.

4. RELAY

Relay adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai saklar elektromekanis yang dikendalikan oleh arus listrik. Komponen ini bekerja dengan memanfaatkan medan magnet yang dihasilkan oleh lilitan kawat (koil) untuk menggerakkan saklar mekanik di dalamnya. Ketika arus listrik mengalir melalui koil, medan magnet yang terbentuk akan menarik tuas logam (kontak), sehingga menghubungkan atau memutuskan arus pada rangkaian lain. Dengan prinsip kerja tersebut, relay dapat digunakan untuk mengendalikan beban bertegangan atau berarus besar menggunakan sinyal berarus kecil, seperti dari mikrokontroler atau sensor. Relay banyak digunakan pada sistem otomatisasi, rangkaian pengendali motor, proteksi listrik, serta rangkaian switching, karena kemampuannya untuk memberikan isolasi antara rangkaian kendali dan rangkaian daya serta bekerja secara andal dalam berbagai kondisi operasi.

5. SENSOR LM 35

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 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.

6. SENSOR TOUCH

Sensor touch adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mendeteksi sentuhan manusia pada permukaannya dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan kapasitansi atau resistansi yang terjadi ketika jari manusia menyentuh area sensornya. Ketika sentuhan terjadi, muatan listrik tubuh manusia memengaruhi medan listrik pada permukaan sensor, sehingga rangkaian internal mendeteksinya sebagai sinyal aktif. Sensor touch banyak digunakan pada sistem kendali otomatis, seperti saklar sentuh, panel kontrol, perangkat IoT, dan sistem keamanan, karena cara kerjanya yang praktis, sensitif, serta tidak memerlukan tekanan mekanis. Selain itu, sensor ini memiliki daya tahan tinggi dan umur pemakaian yang lama, karena tidak memiliki bagian bergerak seperti tombol mekanik pada umumnya.

7.RESISTOR (1/4 WATT)

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 spesifikasi

8. JUMPER

9. POWER SUPPLY

Power supply adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai sumber daya listrik bagi berbagai rangkaian atau perangkat elektronik. Komponen ini mengubah tegangan listrik dari sumber utama (seperti listrik PLN atau baterai) menjadi tegangan DC yang stabil sesuai kebutuhan rangkaian. Power supply umumnya terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu transformator, penyearah (dioda), filter (kapasitor), dan regulator tegangan yang bekerja bersama untuk menghasilkan keluaran yang bersih dan konstan. Dalam penerapannya, power supply digunakan untuk memberikan tegangan kerja pada sensor, mikrokontroler, rangkaian penguat, maupun sistem kendali otomatis. Selain itu, power supply memiliki peranan penting dalam menjaga stabilitas dan keandalan sistem elektronik, karena gangguan pada sumber daya dapat memengaruhi kinerja seluruh rangkaian.

10. POWER SUPPLY BREAD BOARD

11. HEATER 100 WATT

12. FAN 5 V

13. BREAD BOARD

14. BOX BENING

15. PCB

16. Dioda

Dioda adalah komponen elektronik dua terminal yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik hanya dalam satu arah, yaitu dari anoda ke katoda. Dioda terbuat dari bahan semikonduktor, biasanya silikon atau germanium, yang dibentuk dengan persambungan antara tipe P dan tipe N (P-N junction).

Fungsi utama dioda adalah sebagai penyearah arus (rectifier) dalam rangkaian listrik, mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Selain itu, dioda juga digunakan dalam berbagai aplikasi seperti penstabil tegangan, pelindung polaritas terbalik, detektor sinyal, serta rangkaian logika elektronik.

Prinsip Kerja:

Prinsip kerja dioda didasarkan pada sifat persambungan P-N (P-N junction) yang hanya memungkinkan arus mengalir dalam satu arah. Berikut penjelasannya secara ringkas:

Bias Maju (Forward Bias), Ketika terminal positif sumber tegangan dihubungkan ke anoda dan terminal negatif ke katoda, elektron dari sisi N bergerak menuju sisi P, dan arus listrik dapat mengalir melalui dioda.
Bias Mundur (Reverse Bias), Jika polaritas sumber tegangan dibalik (positif ke katoda dan negatif ke anoda), elektron tertarik menjauh dari daerah sambungan, sehingga arus hampir tidak mengalir.
Daerah Deplesi, Pada sambungan P-N terdapat daerah deplesi, yaitu area tanpa pembawa muatan bebas. Daerah ini menentukan apakah dioda menghantarkan atau menahan arus tergantung pada arah tegangan yang diberikan.

4. Dasar Teori [Kembali]

A. SENSOR TOUCH

Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

Grafik responsi sensor :

B. SENSOR SUHU LM35

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari –55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indikator tampilan catu daya terbelah. IC LM35 dapat dialiri arus 60 μA dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0°C di dalam suhu ruangan. Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.

Spesifikasi :

- Dikalibrasi Langsung dalam Celcius (Celcius)
- Faktor Skala Linear + 10-mV / ° C
- 0,5 ° C Pastikan Akurasi (pada 25 ° C)
- Dinilai untuk Rentang Penuh −55 ° C hingga 150 ° C
- Cocok untuk Aplikasi Jarak Jauh
- Biaya Rendah Karena Pemangkasan Tingkat Wafer
- Beroperasi Dari 4 V hingga 30 V
- Pembuangan Arus Kurang dari 60-μA
- Pemanasan Mandiri Rendah, 0,08 ° C di Udara Diam
- Hanya Non-Linearitas ± ¼ ° C Tipikal
- Output Impedansi Rendah, 0,1 Ω untuk Beban 1-mA

Grafik respon

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).

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 * 10^5 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

C. OP-AMP

Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:

a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)

b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)

c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)

d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Rangkaian dasar Op-Amp

1. Detektor Non-Inverting

Detektor non-inverting adalah rangkaian penguat operasional (op-amp) yang digunakan untuk mendeteksi dan memperkuat sinyal input tanpa membalik fasa sinyal tersebut. Artinya, polaritas sinyal keluaran tetap sama dengan sinyal masukan, tidak mengalami pembalikan seperti pada konfigurasi inverting.

Dalam konfigurasi ini, sinyal masukan diberikan ke terminal non-inverting (+) op-amp, sedangkan terminal inverting (–) digunakan sebagai umpan balik (feedback). Rangkaian ini mampu memperkuat sinyal kecil menjadi lebih besar dengan gain positif, sehingga sering digunakan pada sensor, detektor sinyal, dan sistem penguat otomatis.

Gelombang Input dan Output

Fungsi Detektor Non Inverting

Detektor non-inverting berfungsi untuk memperkuat sinyal input tanpa mengubah polaritas atau fasa sinyal tersebut. Rangkaian ini digunakan untuk mendeteksi perubahan tegangan dari sensor atau sumber sinyal lain dengan cepat dan akurat. Karena memiliki impedansi input yang tinggi dan output yang searah dengan input, detektor non-inverting mampu menjaga kestabilan serta keaslian bentuk sinyal. Komponen ini banyak diterapkan dalam sistem sensor dan kontrol otomatis sebagai penguat deteksi yang mengaktifkan aktuator berdasarkan perubahan sinyal masukan.

Prinsip Kerja

Prinsip kerja detektor non-inverting adalah ketika sinyal input diberikan ke terminal non-inverting (+) pada op-amp, tegangan output akan mengikuti perubahan sinyal input tanpa membalik polaritasnya. Jika tegangan input melebihi tegangan referensi pada terminal inverting (–), maka output akan berubah ke tegangan maksimum positif, dan sebaliknya jika lebih rendah, output menjadi tegangan minimum (negatif). Proses ini memungkinkan detektor mengenali dan memperkuat perubahan sinyal input dengan cepat tanpa pembalikan fasa, sehingga sering digunakan dalam sistem pendeteksi level atau pembanding tegangan.

Kurva Karakteristik I/O

2. Detektor Inverting

Detektor inverting adalah rangkaian elektronika yang menggunakan konfigurasi op-amp dengan sinyal input dimasukkan ke terminal inverting (–), sedangkan terminal non-inverting (+) dihubungkan ke tegangan referensi. Rangkaian ini berfungsi untuk mendeteksi perubahan sinyal masukan dengan menghasilkan keluaran yang berlawanan fasa (terbalik polaritasnya) terhadap sinyal input. Artinya, ketika tegangan input meningkat, output justru menurun, dan sebaliknya. Detektor inverting banyak digunakan dalam sistem kontrol dan penguat sinyal untuk menghasilkan respon kebalikan dari sinyal masukan.

Prinsip Kerja:

Prinsip kerja detektor inverting yaitu ketika sinyal input diberikan pada terminal inverting (–) op-amp, maka output akan berubah dengan polaritas berlawanan terhadap sinyal masukan. Jika tegangan input lebih besar dari tegangan referensi pada terminal non-inverting (+), output akan menjadi negatif (−V_sat), sedangkan jika tegangan input lebih kecil, output berubah menjadi positif (+V_sat). Dengan demikian, detektor inverting bekerja dengan membalik fasa sinyal masukan dan menghasilkan keluaran yang menunjukkan kondisi perbandingan antara tegangan input dan referensi.

Bentuk Gelombang Input/Output

Karakteristik I/O

Cari Blog Ini

Muhammad Faiz N