PROJECT M4
MODUL 4
Perkembangan teknologi sistem kendali otomatis memberikan kontribusi besar dalam meningkatkan efisiensi dan keandalan proses kerja di berbagai bidang, termasuk pada sistem pengisian air di depot air minum. Proses pengisian galon yang masih dilakukan secara manual memiliki beberapa kelemahan, seperti ketergantungan pada operator, risiko pengisian berlebih, serta kurangnya akurasi dalam pencatatan jumlah galon yang telah dilayani. Oleh karena itu, diperlukan suatu sistem kontrol otomatis yang mampu bekerja secara mandiri, presisi, dan konsisten.
Kontrol depot air otomatis merupakan solusi yang dirancang untuk mengatasi permasalahan tersebut dengan memanfaatkan sensor dan rangkaian elektronika. Pada sistem ini, sensor inframerah digunakan untuk mendeteksi keberadaan galon pada area pengisian, sehingga proses dapat berjalan tanpa harus diaktifkan secara manual. Setiap galon yang terdeteksi akan dihitung secara otomatis menggunakan rangkaian counter, dan hasil pencacahan ditampilkan melalui seven segment display sebagai indikator jumlah galon yang telah terisi.
Selain pendeteksian galon, sistem ini juga dilengkapi dengan sensor water level yang berfungsi untuk mengontrol proses pengisian air ke dalam galon. Sensor water level bekerja dengan mendeteksi ketinggian air dan mengubahnya menjadi sinyal tegangan yang meningkat seiring bertambahnya volume air. Tegangan ini kemudian dibandingkan dengan tegangan referensi tertentu sehingga sistem dapat menentukan batas maksimum pengisian. Dengan demikian, pengisian air dapat dihentikan secara otomatis ketika galon telah mencapai kondisi penuh.
Penerapan kontrol depot air otomatis ini diharapkan mampu meningkatkan efisiensi operasional, mengurangi risiko kesalahan manusia, serta menjaga konsistensi volume pengisian air. Selain itu, sistem ini juga menjadi contoh penerapan integrasi sensor, rangkaian analog, dan sistem digital dalam sebuah aplikasi nyata, sehingga dapat dijadikan sebagai media pembelajaran dalam bidang elektronika dan sistem kendali.
Tujuan dari pembuatan proyek Kontrol Depot Otomatis ialah sebagai berikut:
- Merancang dan merealisasikan sistem kontrol depot air otomatis yang mampu mendeteksi keberadaan galon serta menjalankan proses pengisian air tanpa pengoperasian manual.
- Mengimplementasikan sistem pencacahan galon menggunakan sensor inframerah dan counter digital yang hasilnya ditampilkan melalui seven segment display.
- Mengendalikan proses pengisian air secara otomatis berdasarkan ketinggian air menggunakan sensor water level, sehingga pengisian berhenti saat galon telah penuh.
- Meningkatkan efisiensi, ketelitian, dan keamanan proses pengisian air serta menerapkan konsep integrasi sensor, rangkaian analog, dan sistem digital dalam aplikasi nyata.
1. Sensor Infrared
1. Sensor Infrared
Sensor IR (Infrared) adalah sensor yang bekerja dengan menggunakan sinar inframerah untuk mendeteksi keberadaan atau jarak suatu objek. Sensor ini banyak digunakan dalam berbagai sistem otomatisasi karena kemampuannya mendeteksi benda tanpa kontak langsung.
Sensor infrared (IR) merupakan komponen elektronik yang berfungsi untuk mendeteksi keberadaan suatu objek dengan memanfaatkan prinsip kerja pemantulan sinar inframerah. Sensor ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu LED inframerah sebagai pemancar dan photodiode atau phototransistor sebagai penerima. Ketika tidak ada objek di depan sensor, sinar inframerah yang dipancarkan tidak akan mengenai penerima sehingga output sensor berada pada kondisi rendah (LOW). Sebaliknya, jika terdapat objek di depan sensor, sinar inframerah akan dipantulkan kembali ke penerima dan menyebabkan output sensor berubah menjadi tinggi (HIGH). Perubahan tegangan inilah yang kemudian dijadikan sinyal digital untuk dikirim ke rangkaian berikutnya.
2. Sensor Water
Sensor ini termasuk ke dalam tipe sensor konduktif dimana perubahan resistansi yang terjadi akan mempengaruhi keluaran tegangan. Perubahan nilai resistansi tergantung pada ketinggian air yang menutupi permukaan sensor. Semakin tinggi air yang mengenai permukaan modul sensor, maka resistansinya semakin kecil dan begitu juga sebaliknya. Jika tinggi air semakin rendah, maka resistansi akan semakin besar yang menyebabkan nilai keluaran tegangan juga semakin kecil.
Berikut ini adalah spesifikasi dari Water Level Sensor K-0135 :
Tegangan Kerja : 3-5 VDC
Arus : < 20 mA
Output : Analog
Area Pendeteksian : 40 mm x 16 mm
Suhu Operasi : 10 - 30 derajat celcius
Kelembaban : 10% - 90% non-condensing
Berat : 3,5 Gram
Dimensi : 62 mm x 20 mm x 8 mm
3. Motor DC (Waterpump)
Sebagai keluaran (output) yang menyatakan rangkaian jalan ketika motor hidup.
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
Potensiometer (sering disingkat “pot”) adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi sebagai pengatur resistansi (hambatan listrik) secara variabel (dapat diubah-ubah).
Potensiometer termasuk dalam jenis resistor variabel, di mana nilai hambatannya dapat diatur dengan memutar tuas, menggeser slider, atau memutar knob.
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
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.
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. Tahanan dalam (internal resistance) Sangat kecil (mendekati nol), umumnya beberapa mΩ (mili-ohm) sampai beberapa Ω tergantung jenisnya. Tingkat ketelitian (accuracy class) 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).
| 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. |
| Tahanan dalam (internal resistance) | Sangat kecil (mendekati nol), umumnya beberapa mΩ (mili-ohm) sampai beberapa Ω tergantung jenisnya. |
| Tingkat ketelitian (accuracy class) | 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). |
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.
Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.
Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V
4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V
5. Switching maksimum
14. Inverter ( Gerbang NOT )
Komentar
Posting Komentar