Inkubator Telur Otomatis
- Latar Belakang
Proses pengeraman telur oleh induk ayam secara alami memang telah berlangsung sejak lama, namun metode ini memiliki berbagai keterbatasan yang menyebabkan efisiensi penetasan telur menjadi rendah. Salah satu permasalahan utama adalah ketergantungan terhadap kondisi suhu incubator yang tidak selalu stabil. Suhu dan kelembaban yang dibutuhkan untuk mendukung perkembangan embrio telur sering kali tidak dapat dijaga secara konstan oleh induk ayam, terutama ketika terjadi perubahan cuaca ekstrem atau gangguan dari lingkungan sekitar.
Selain itu, induk ayam hanya mampu mengerami dalam jumlah terbatas, dan sangat rentan terhadap stres yang dapat mengganggu proses pengeraman. Ketika induk terganggu oleh suara bising, predator, atau aktivitas manusia, ia cenderung meninggalkan sarangnya dan menghentikan pengeraman, yang pada akhirnya berdampak pada kegagalan penetasan. Pengeraman alami juga tidak memungkinkan proses pemantauan secara menyeluruh terhadap kondisi telur, seperti suhu optimal, kelembaban udara, atau potensi kegagalan akibat kerusakan fisik pada telur.
Berdasarkan permasalahan tersebut, diperlukan suatu inovasi teknologi untuk menciptakan sistem penetasan telur yang efisien, stabil, dan dapat di monitor secara real-time. Oleh karena itu, penulis mencetuskan ide alat "incubator telur otomatis", sebuah mesin tetas telur berbasis close house yang dirancang dengan sistem kontrol otomatis dan pemantauan cerdas menggunakan berbagai sensor analog maupun digital
Gambar 1. Incubator Telur Ayamdimana pada perancangan kali ini incubator ini menggunakan beberapa sesor analog maupun digital yang akan mengontrol suhu dan memantau perkembangan incubator itu sendiri dengan menggunakan sensor lm35 untuk pengontrol suhu di dalam incubator tersebut dan ada kipas yang digunakan untuk menstabilkan suhu ruangan tersebut dan ada juga led yang menggantikan lampu pijar untuk mengontrol suhu dalam incubator tersebut selanjutnya ada sensor pir dimana sesor pir ini akan mendeteksi seberapa sering incubator tersebut akan di cek agar data dan hasil dari incubator tersebut sesuai dengan target yang diinginkan ini dapat membantu pemilik industri untuk mengontrol incubator ini dalam skala besar nantinya
- Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam proyek ini adalah sebagai berikut:
Bagaimana merancang dan membangun sistem inkubator telur ini agar bisa dijalankan sesuai kriteria penetasan telur yang baik
Bagaimana mengintegrasikan berbagai sensor (LM35, PIR, KIPAS) untuk mendeteksi dan menjaga kestabilan suhu, kelembapan, pencahayaan
Bagaimana merancang atau merakit alat sedemikian rupa agar menjadi sebuah prototipe incubator telur yang nyata
Bagaimana merancang dan membangun sistem inkubator telur ini agar bisa dijalankan sesuai kriteria penetasan telur yang baik
Bagaimana mengintegrasikan berbagai sensor (LM35, PIR, KIPAS) untuk mendeteksi dan menjaga kestabilan suhu, kelembapan, pencahayaan
Bagaimana merancang atau merakit alat sedemikian rupa agar menjadi sebuah prototipe incubator telur yang nyata
Tujuan dari proyek incubator telur ini adalah:
Merancang dan mengembangkan sistem inkubator telur ayam menggunakan sensor analog dan digital
Membangun sistem pemantauan lingkungan inkubator menggunakan sensor LM35,PIR dengan nyata
menerapkan sistem kontrol dengan sesor PIR untuk mementau pengecekan telur ayam tersebut
Menerapkan sistem kontrol otomatis terhadap ventilasi, kipas, dan pencahayaan dengan menggunakan Kipas dan Led
merangkai rangkaian agar bisa di aplikasikan ke sebuat prototipe nyata
Menampilkan informasi pengecekan kondisi inkubator ke seven segment
Merancang dan mengembangkan sistem inkubator telur ayam menggunakan sensor analog dan digital
Membangun sistem pemantauan lingkungan inkubator menggunakan sensor LM35,PIR dengan nyata
menerapkan sistem kontrol dengan sesor PIR untuk mementau pengecekan telur ayam tersebut
Menerapkan sistem kontrol otomatis terhadap ventilasi, kipas, dan pencahayaan dengan menggunakan Kipas dan Led
merangkai rangkaian agar bisa di aplikasikan ke sebuat prototipe nyata
Menampilkan informasi pengecekan kondisi inkubator ke seven segment
Adapun manfaat yang diharapkan dari pengembangan proyek ini meliputi:
Meningkatkan efisiensi dan keberhasilan penetasan telur dengan menciptakan lingkungan inkubasi yang stabil dan terkendali.
Mengurangi ketergantungan terhadap induk ayam dalam proses pengeraman, sehingga dapat meningkatkan kapasitas produksi.
Memberikan solusi otomatisasi yang cerdas dan terjangkau bagi peternak kecil hingga menengah dalam mengembangkan sistem penetasan mandiri.
Menjadi sarana pembelajaran teknologi embedded system dan Internet of Things (IoT) dalam dunia peternakan modern.
Mendeteksi secara dini kondisi abnormal, seperti kenaikan suhu ekstrem, penurunan suhu ekstrem, maupun gangguan dari luar incubator tersebut
Meningkatkan efisiensi dan keberhasilan penetasan telur dengan menciptakan lingkungan inkubasi yang stabil dan terkendali.
Mengurangi ketergantungan terhadap induk ayam dalam proses pengeraman, sehingga dapat meningkatkan kapasitas produksi.
Memberikan solusi otomatisasi yang cerdas dan terjangkau bagi peternak kecil hingga menengah dalam mengembangkan sistem penetasan mandiri.
Menjadi sarana pembelajaran teknologi embedded system dan Internet of Things (IoT) dalam dunia peternakan modern.
Mendeteksi secara dini kondisi abnormal, seperti kenaikan suhu ekstrem, penurunan suhu ekstrem, maupun gangguan dari luar incubator tersebut
Tujuan dari proyek incubator telur ini adalah:
Merancang dan mengembangkan sistem inkubator telur ayam menggunakan sensor analog dan digital
Membangun sistem pemantauan lingkungan inkubator menggunakan sensor LM35,PIR dengan nyata
menerapkan sistem kontrol dengan sesor PIR untuk mementau pengecekan telur ayam tersebut
Menerapkan sistem kontrol otomatis terhadap ventilasi, kipas, dan pencahayaan dengan menggunakan Kipas dan Led
merangkai rangkaian agar bisa di aplikasikan ke sebuat prototipe nyata
Menampilkan informasi pengecekan kondisi inkubator ke seven segment
1.LM35
.jpg)
Sensor LM35 adalah sensor suhu analog yang digunakan untuk mengukur temperatur dalam satuan derajat Celcius (°C). Sensor ini termasuk dalam keluarga IC linear temperature sensor, yang berarti keluaran tegangannya berbanding lurus (linear) dengan suhu yang diukur
Parameter | Nilai / Keterangan |
Tipe Sensor | Sensor suhu analog linier |
Tegangan Kerja (Vcc) | 4V – 30V DC |
Rentang Suhu Operasional | -55°C hingga +150°C |
Sensitivitas | 10 mV/°C |
Tegangan Output pada 25°C | 250 mV (0.25 V) |
Akurasi | ±0.5°C pada suhu 25°C |
Arus Kerja (typical) | 60 µA |
Tipe Output | Tegangan analog |
Impedansi Output | Rendah (< 0.1 Ω) |
Kalibrasi | Sudah dikalibrasi dalam °C |
Waktu Respon | Sekitar 0,5 s hingga 1 s |
Bentuk Kemasan Umum | TO-92 (seperti transistor kecil), SOIC-8, atau TO-220 |
2.PIR
.jpg)
Sensor PIR (Passive Infrared Sensor) adalah sensor pendeteksi gerakan yang bekerja berdasarkan perubahan radiasi inframerah (IR) yang dipancarkan oleh benda di sekitarnya, khususnya tubuh manusia atau hewan berdarah panas.
Parameter | Nilai / Keterangan |
Nama Sensor | PIR Motion Sensor (HC-SR501) |
Tegangan Kerja (Vcc) | 4.5V – 20V DC |
Arus Kerja (Idle) | < 50 µA |
Tegangan Output | 0V (LOW) / 3.3V (HIGH) |
Jarak Deteksi | 3 – 7 meter (dapat disesuaikan) |
Sudut Deteksi | ±110° (horizontal) |
Waktu Penundaan (Delay Time) | 0.3 – 300 detik (dapat diatur dengan potensiometer) |
Sensitivitas | Dapat diatur (melalui potensiometer) |
Waktu Stabilitas Awal (Warm-up Time) | ±30 detik setelah dinyalakan |
Tipe Output | Sinyal digital (HIGH/LOW) |
Sensor Utama | Dual Element Pyroelectric Infrared Sensor |
Lensa | Lensa Fresnel |
Jarak Optimal Deteksi Gerak | Sekitar 5 meter |
Ukuran Modul | 32 mm × 24 mm (rata-rata) |
3.VAN/KIPAS
.jpg)
Kipas (Fan atau Van) adalah alat elektromekanis yang berfungsi untuk menghasilkan aliran udara atau gas melalui putaran bilah (sudu) yang digerakkan oleh motor listrik.
Tujuan utama dari kipas adalah untuk mengalirkan, mendinginkan, atau menggantikan udara pada suatu sistem atau ruangan.
Parameter | Keterangan / Nilai Umum |
Jenis Motor | Motor DC atau Motor AC |
Tegangan Kerja (V) | 5V, 12V, 24V (DC Fan) / 110V – 220V (AC Fan) |
Daya (Power) | 1W – 100W (tergantung ukuran dan penggunaan) |
Kecepatan Putaran (RPM) | 1000 – 5000 RPM |
Debit Udara (Air Flow) | Diukur dalam CFM (Cubic Feet per Minute) |
Tekanan Statis | 0.1 – 2.0 inH₂O (tergantung desain) |
Sudut Bilah (Blade Angle) | 15° – 45° |
Material Bilah | Plastik ABS, aluminium, atau logam ringan |
Diameter Kipas | 30 mm – 300 mm (tergantung aplikasi) |
Kebisingan (Noise Level) | 20 – 60 dB |
Arah Aliran Udara | Sejajar (axial) atau tegak lurus (centrifugal) terhadap poros kipas |
Umur Pemakaian (Lifespan) | 30.000 – 60.000 jam (tergantung motor dan lingkungan) |
.jpg)
Transistor 2N2222 adalah salah satu jenis transistor bipolar junction transistor (BJT) yang paling populer dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian elektronika, terutama untuk aplikasi penguatan (amplifier) dan switching (saklar elektronik). Transistor ini termasuk dalam jenis NPN transistor, artinya arus utama mengalir dari kolektor (C) ke emitor (E) ketika arus kecil masuk ke basis (B).
Transistor 2N2222 berfungsi sebagai penguat sinyal arus atau tegangan, dan juga dapat digunakan sebagai saklar elektronik untuk mengontrol beban seperti LED, relay, atau motor kecil.
Transistor ini memiliki karakteristik gain (penguatan arus) yang cukup besar serta kemampuan menangani arus hingga 800 mA, menjadikannya ideal untuk rangkaian driver, sensor, dan mikrokontroler.
Jenis Transistor | - | NPN | Arus mengalir dari kolektor ke emitor |
Tegangan maksimum kolektor–emitor | VCEO | 40 V | Tegangan maksimum antara kolektor dan emitor |
Tegangan maksimum kolektor–basis | VCBO | 75 V | Tegangan maksimum antara kolektor dan basis |
Tegangan maksimum emitor–basis | VEBO | 6 V | Tegangan maksimum antara emitor dan basis |
Arus kolektor maksimum | IC | 800 mA | Arus maksimum yang dapat melewati kolektor |
Daya disipasi maksimum | Ptot | 500 mW | Daya maksimum yang dapat dibuang tanpa merusak transistor |
Penguatan arus DC (hFE) | - | 100 – 300 | Rasio penguatan arus antara kolektor dan basis |
Frekuensi transisi | fT | 250 MHz | Frekuensi maksimum di mana transistor masih berfungsi sebagai penguat |
Tipe kemasan | - | TO-18 (logam) / TO-92 (plastik) | Bentuk fisik transistor |
.jpg)
IC 74LS32 berfungsi untuk melakukan operasi logika OR, yaitu menghasilkan output HIGH (1) jika salah satu atau kedua input bernilai HIGH (1).
Parameter | Keterangan / Nilai Tipikal |
Jenis Gerbang | 4 gerbang OR dua-input |
Tegangan kerja (Vcc) | 4,75 V – 5,25 V (nominal 5 V) |
Tegangan input HIGH minimum (Vih) | 2 V |
Tegangan input LOW maksimum (Vil) | 0,8 V |
Tegangan output HIGH minimum (Voh) | 2,7 V |
Tegangan output LOW maksimum (Vol) | 0,5 V |
Arus output HIGH (Ioh) | -0,4 mA |
Arus output LOW (Iol) | 8 mA |
Waktu propagasi | Sekitar 10 ns (nanodetik) |
Jumlah pin | 14 pin (DIP-14 package) |
Tipe teknologi | TTL (Low Power Schottky) |
Suhu operasi | 0°C – 70°C |
Daya konsumsi | Rendah (Low Power) |
6.LM358
.jpg)
IC LM358 adalah op-amp (operational amplifier) yang berisi dua penguat operasional independen dalam satu kemasan.
IC ini dirancang untuk bekerja menggunakan sumber daya tunggal (single power supply) atau ganda (dual power supply), sehingga sangat fleksibel digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika seperti:
- penguat sinyal sensor,
- pembanding (comparator),
- filter aktif,
- rangkaian kontrol otomatis, dan sebagainya.
- konsumsi arusnya rendah,
- dapat bekerja dengan tegangan rendah,
- dan memiliki harga yang murah serta mudah didapat.
Spesifikasi
Jenis IC | Dual Operational Amplifier (2 op-amp dalam satu chip) |
Tegangan kerja (Vcc) | 3V – 32V (single supply) atau ±1.5V – ±16V (dual supply) |
Arus bias input | Maksimum 250 nA |
Arus input offset | Maksimum 20 nA |
Tegangan offset input | Maksimum 2 mV |
Arus keluaran maksimum | Sekitar 20 mA |
Rentang tegangan input | 0V hingga (Vcc - 1.5V) |
Frekuensi gain bandwidth | 1 MHz |
Slew rate | 0.3 V/µs |
Tipe paket | DIP-8, SOIC-8, TSSOP-8 |
Suhu operasi | 0°C – 70°C (LM358N standar) |
7.SEVENSEGMEN
.jpg)
7 segmen (seven segment display) adalah komponen elektronik penampil angka (display numeric) yang terdiri dari tujuh buah LED (Light Emitting Diode) yang disusun dalam bentuk angka “8”.
Setiap LED disebut segmen, diberi label dari a sampai g, dan dapat menyala secara terpisah atau bersamaan untuk menampilkan angka 0–9 serta beberapa huruf tertentu (seperti A, b, C, d, E, F).
Parameter | Nilai / Keterangan |
Tipe Display | LED (Light Emitting Diode) |
Jumlah Segmen | 7 segmen + 1 titik desimal (DP) |
Jenis | Common Anode / Common Cathode |
Tegangan kerja (Vf) | 1.8 – 2.2 V per segmen (LED merah) |
Arus kerja (If) | 5 – 20 mA per segmen |
Warna tampilan | Merah (umum), hijau, biru, kuning |
Ukuran fisik | Umumnya 0.36”, 0.56”, 0.8”, 1” |
Material display | Epoxy resin atau plastik transparan |
Pin | 10 pin (untuk 1 digit 7 segmen) |
Titik desimal (DP) | Satu buah di sisi kanan bawah |
.jpg)
Fungsi utama IC 4026 adalah:
- Menghitung pulsa masukan (clock pulse),
- Mengonversi hasil hitungan biner menjadi kode desimal,
- Menampilkan hasilnya langsung ke display 7-segmen tanpa perlu dekoder tambahan
Spesifikasi | Keterangan |
Tegangan kerja (VDD) | 3V – 15V (umumnya digunakan pada 5V atau 9V) |
Jenis IC | CMOS Counter + Decoder 7-segmen |
Jumlah digit yang dapat dihitung | 0 – 9 (modulus 10) |
Jenis keluaran | Untuk display 7-segmen common cathode |
Frekuensi maksimum clock | Sekitar 2 MHz (pada 5V) |
Arus keluaran per segmen | ±1 mA (tergantung tegangan dan beban) |
Tipe IC | DIP-16 (Dual Inline Package, 16 pin) |
Suhu operasi | -55°C hingga +125°C |
.jpg)
IC 7805 adalah regulator tegangan linear yang termasuk dalam keluarga seri 78xx, di mana angka "xx" menunjukkan besarnya tegangan keluaran.
Pada 7805, angka 05 berarti tegangan keluarannya adalah +5 volt DC tetap.
IC ini digunakan untuk menstabilkan tegangan dari sumber listrik (misalnya adaptor atau baterai) agar tetap konstan di 5V, walaupun tegangan masuknya berubah-ubah.
IC 7805 sering digunakan untuk menyupply daya pada mikrokontroler, sensor, dan rangkaian digital lainnya yang membutuhkan 5V.
Fungsi Utama
- Mengubah tegangan DC yang lebih tinggi (misalnya 9V, 12V, atau 15V) menjadi tegangan DC stabil 5V.
- Melindungi rangkaian dari fluktuasi tegangan yang dapat merusak komponen elektronik sensitif.
- Dapat memberikan perlindungan arus lebih (overcurrent protection) dan panas berlebih (thermal shutdown).
Parameter | Keterangan |
Jenis IC | Regulator tegangan positif |
Tegangan keluaran (Vout) | +5 Volt DC |
Tegangan masukan (Vin) | 7V hingga 35V DC |
Arus keluaran maksimum (Iout) | 1A (biasanya 1A – 1.5A tergantung pendingin) |
Tegangan dropout | Sekitar 2V (berarti Vin harus minimal 7V untuk hasil 5V stabil) |
Perlindungan | Overload, Short-circuit, dan Thermal shutdown |
Tipe kemasan umum | TO-220 (dengan pendingin logam di belakang) |
Efisiensi | Sekitar 50% (karena tipe linear, tidak efisien untuk selisih tegangan besar) |
Suhu kerja | 0°C hingga 125°C |
.jpg)
Button atau tombol adalah komponen input elektronik atau mekanik yang digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan arus listrik sementara dalam suatu rangkaian. Saat tombol ditekan, rangkaian akan tertutup (ON), dan ketika dilepaskan, rangkaian kembali terbuka (OFF).
Fungsinya sangat umum digunakan pada sistem kontrol, seperti menyalakan atau mematikan perangkat, memberi perintah ke mikrokontroler, atau mengatur fungsi tertentu dalam sistem elektronik.
Jenis-Jenis Button
- Push Button (momentary switch):
Hanya aktif saat ditekan. Contohnya tombol reset, tombol bel, atau tombol input pada mikrokontroler. - Push Lock Button (latching switch):
Akan tetap aktif setelah ditekan pertama kali, dan baru nonaktif setelah ditekan lagi. - Emergency Stop Button:
Digunakan pada sistem industri untuk menghentikan mesin secara darurat.
Parameter | Spesifikasi Umum |
Jenis | Push Button (Momentary) |
Jumlah Kaki | 2 atau 4 kaki |
Tegangan Kerja | 3V – 24V DC (tergantung aplikasi) |
Arus Maksimum | 50 mA – 3A (tergantung ukuran dan fungsi) |
Tipe Kontak | NO (Normally Open) atau NC (Normally Closed) |
Material Kontak | Logam (biasanya tembaga berlapis nikel) |
Ukuran Fisik | Bervariasi (contoh: 12x12 mm untuk push button kecil) |
Umur Operasi | ±100.000 – 1.000.000 kali tekan |
Warna Cap | Merah, hijau, biru, hitam, putih, dll |
Fungsi Tambahan (opsional) | LED indikator, waterproof, atau tombol emergency besar |
.jpg)
Switch atau saklar adalah komponen elektromechanical yang berfungsi untuk menghubungkan (menutup) atau memutuskan (membuka) aliran arus listrik dalam suatu rangkaian.
Dengan kata lain, switch digunakan untuk mengontrol apakah arus listrik boleh mengalir atau tidak. Saklar bekerja secara manual (ditekan, digeser, diputar) maupun otomatis (dikendalikan sensor atau sistem kontrol).
Fungsi Switch Switch merupakan salah satu komponen penting dalam berbagai perangkat elektronik, mulai dari lampu rumah, peralatan listrik industri, hingga sistem otomasi berbasis mikrokontroler.
Menghidupkan dan mematikan perangkat listrik.
Mengalihkan arah atau sumber arus listrik.
Mengatur mode kerja sistem (misalnya: mode manual/otomatis).
Memberi sinyal input ke sistem kontrol elektronik.
Parameter
Spesifikasi Umum
Tegangan Kerja (Voltage Rating)
3V – 250V (AC/DC)
Arus Maksimum (Current Rating)
50 mA – 15A
Jenis Kontak
SPST, SPDT, DPDT (Single/Double Pole & Throw)
Jumlah Terminal
2, 3, 4, atau lebih
Mekanisme Operasi
Tekan, geser, putar, atau otomatis
Bahan Kontak
Logam (tembaga, perak, nikel)
Umur Operasi
±10.000 – 1.000.000 kali operasi
Tahanan Kontak (Contact Resistance)
< 50 mΩ
Tipe Proteksi
Waterproof, Dustproof (misalnya IP65, IP67)
Ukuran Fisik
Bervariasi (miniatur hingga heavy-duty)
11.LED
.jpg)
LED (Light Emitting Diode) adalah komponen elektronik semikonduktor yang dapat memancarkan cahaya ketika dialiri arus listrik searah (DC).LED bekerja berdasarkan prinsip elektroluminesensi, yaitu kemampuan bahan semikonduktor untuk mengeluarkan cahaya saat elektron dan hole (muatan positif) bergabung pada sambungan p-n junction.
Fungsi LEDBerbeda dengan lampu pijar yang menghasilkan cahaya dari panas, LED menghasilkan cahaya langsung dari energi listrik, sehingga lebih hemat energi, tahan lama, dan tidak mudah panas.
LED banyak digunakan pada indikator alat elektronik, penerangan, display digital, hingga sistem otomasi berbasis mikrokontroler seperti Arduino, Raspberry Pi Pico, dan STM32.
Menghidupkan dan mematikan perangkat listrik.
Mengalihkan arah atau sumber arus listrik.
Mengatur mode kerja sistem (misalnya: mode manual/otomatis).
Memberi sinyal input ke sistem kontrol elektronik.
Parameter | Spesifikasi Umum |
Tegangan Kerja (Voltage Rating) | 3V – 250V (AC/DC) |
Arus Maksimum (Current Rating) | 50 mA – 15A |
Jenis Kontak | SPST, SPDT, DPDT (Single/Double Pole & Throw) |
Jumlah Terminal | 2, 3, 4, atau lebih |
Mekanisme Operasi | Tekan, geser, putar, atau otomatis |
Bahan Kontak | Logam (tembaga, perak, nikel) |
Umur Operasi | ±10.000 – 1.000.000 kali operasi |
Tahanan Kontak (Contact Resistance) | < 50 mΩ |
Tipe Proteksi | Waterproof, Dustproof (misalnya IP65, IP67) |
Ukuran Fisik | Bervariasi (miniatur hingga heavy-duty) |
.jpg)
Berbeda dengan lampu pijar yang menghasilkan cahaya dari panas, LED menghasilkan cahaya langsung dari energi listrik, sehingga lebih hemat energi, tahan lama, dan tidak mudah panas.
LED banyak digunakan pada indikator alat elektronik, penerangan, display digital, hingga sistem otomasi berbasis mikrokontroler seperti Arduino, Raspberry Pi Pico, dan STM32.
Sebagai indikator status (ON/OFF, power, sinyal, error).
Sebagai penerangan (lampu LED rumah, senter, lampu lalu lintas).
Sebagai penampil (pada seven segment display, layar LED, papan informasi).
Sebagai komponen sensorik (misal pada optocoupler dan remote control inframerah).
Parameter
Nilai Umum / Rentang
Keterangan
Jenis Komponen
Dioda Semikonduktor
Mengeluarkan cahaya
Tegangan Maju (Forward Voltage)
1,8V – 3,5V
Tergantung warna LED
Arus Maju (Forward Current)
10 – 30 mA
Arus ideal untuk nyala terang
Tegangan Balik Maksimum
< 5V
LED rusak bila polaritas terbalik
Daya (Power Dissipation)
0,05 – 0,25 W
Untuk LED indikator kecil
Sudut Pancaran Cahaya
15° – 120°
Menentukan arah dan sebaran cahaya
Warna Cahaya
Merah, Kuning, Hijau, Biru, Putih, RGB
Berdasarkan bahan semikonduktor
Umur Operasi
50.000 – 100.000 jam
Tergantung suhu dan arus kerja
Polaritas Kaki
Anoda (+) lebih panjang, Katoda (–) lebih pendek
Menentukan arah arus
Tegangan Sumber (dengan resistor)
3V – 12V DC
Biasanya menggunakan resistor seri
Sebagai indikator status (ON/OFF, power, sinyal, error).
Sebagai penerangan (lampu LED rumah, senter, lampu lalu lintas).
Sebagai penampil (pada seven segment display, layar LED, papan informasi).
Sebagai komponen sensorik (misal pada optocoupler dan remote control inframerah).
Parameter | Nilai Umum / Rentang | Keterangan |
Jenis Komponen | Dioda Semikonduktor | Mengeluarkan cahaya |
Tegangan Maju (Forward Voltage) | 1,8V – 3,5V | Tergantung warna LED |
Arus Maju (Forward Current) | 10 – 30 mA | Arus ideal untuk nyala terang |
Tegangan Balik Maksimum | < 5V | LED rusak bila polaritas terbalik |
Daya (Power Dissipation) | 0,05 – 0,25 W | Untuk LED indikator kecil |
Sudut Pancaran Cahaya | 15° – 120° | Menentukan arah dan sebaran cahaya |
Warna Cahaya | Merah, Kuning, Hijau, Biru, Putih, RGB | Berdasarkan bahan semikonduktor |
Umur Operasi | 50.000 – 100.000 jam | Tergantung suhu dan arus kerja |
Polaritas Kaki | Anoda (+) lebih panjang, Katoda (–) lebih pendek | Menentukan arah arus |
Tegangan Sumber (dengan resistor) | 3V – 12V DC | Biasanya menggunakan resistor seri |
Dasar Teori
A. Resistor
Simbol:
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%.
Perhitungan Resistansi:
Spesifikasi:
A.
220 Ohm
B.
1k Ohm
C.
10k Ohm
B. Dioda
Dioda adalah
komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk
menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari
arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan
semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini
digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion
layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N
memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain
membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar
di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.
Ketika tegangan
positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda
dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan
memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa
lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang
sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan
untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.
Jika tegangan
negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan
dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa
lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan
lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih
besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi
ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap
dapat mengalir pada bias terbalik dioda.
Spesifikasi :
Dioda dapat dibagi menjadi
beberapa jenis:
1. Dioda
Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus
AC ke arus DC.
2. Dioda
Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil
tegangan.
3. Dioda
LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
4. Dioda
Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
5. Dioda
Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.
Untuk menentukan arus dioda biasa berlaku
persamaan:
Dimana :
i = Arus yang mengalir melalui
dioda
Is = Arus saturasi terbalik atau
gelap (Nilai tipikal untuk silikon adalah 10⁻¹² Ampere)
e = Dasar logaritma netral
(2,71828)
q = Muatan elektron (1,602 × 10⁻¹⁹)
dalam coulomb (Nilai mutlak muatan elektron).
v = Tegangan yang diterapkan pada
dioda
k = Konstanta Boltzmann (1,380 x
10⁻²³
joule/Kelvin)
T = Suhu mutlak dalam Kelvin (Suhu
ruangan tipikal adalah 300 Kelvin)
Pada grafik
terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse)
sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini
disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan
tidak menghambat.
Kemudian pada
level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area
tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak
mengalirkan arus listrik.
C.
Transistor
Transistor NPN
Fungsi-fungsi
Transistor diantaranya adalah :
·
sebagai Penyearah,
·
sebagai Penguat tegangan dan daya,
·
sebagai Stabilisasi tegangan,
·
sebagai Mixer,
·
sebagai Osilator
·
sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)
Struktur Dasar
Transistor:
Pada dasarnya,
Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan
Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang
disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf
“B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”.
Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari
sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi
2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga
dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam
membawa arus listrik.
NPN merupakan
singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari
Positif-Negatif-Positif.
Jenis konfigurasi
transistor yang digunakan dalam rangkaian Inkubator Telur ini antara lain:
1. Fixed
Bias
Fixed bias
yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati
tahanan R seperti gambar dibawah:
maka,
dimana,
dan
D. OP-AMP
LM358
Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi
sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor,
Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga
memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang
frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier
sering disebut juga dengan Penguat Operasional.
Jenis - jenis konfigurasi op amp yang digunakan pada rangkaian Inkubator
telur ini adalah:
1.
Non-Inverting
Comparator
Non-Inverting Comparator adalah
konfigurasi pembanding yang outputnya akan berada dalam kondisi HIGH ketika sinyal masukan (Vin) lebih
besar dari tegangan referensi (Vref). Dalam rangkaian ini, sinyal masukan (Vin)
dihubungkan ke terminal non-inverting
(+), sedangkan tegangan referensi (Vref) dihubungkan ke terminal inverting (-). Karena sinyal masukan
berada di pin (+), logika outputnya searah (tidak terbalik) dengan input: jika V_in
(di pin +) > Vref (di pin -), maka output = HIGH. Sebaliknya, jika Vin < Vref,
maka output = LOW.
2.
Inverting
Comparator
Inverting Comparator adalah
konfigurasi pembanding yang outputnya akan berada dalam kondisi LOW ketika sinyal masukan (Vin) lebih
besar dari tegangan referensi (Vref). Rangkaian ini merupakan kebalikan dari
non-inverting, di mana sinyal masukan (V_in) dihubungkan ke terminal inverting (-), dan tegangan referensi
(Vref) dihubungkan ke terminal non-inverting
(+). Karena sinyal masukan berada di pin (-), logika outputnya terbalik:
jika V_in (di pin -) > V_ref (di pin +), maka output = LOW. Sebaliknya, jika
Vin < Vref, maka output = HIGH.
E. SENSOR
SUHU LM35
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 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.
Gambar Rangkaian
Sensor 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 indicator tampilan catu daya
terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A 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.
Rumus :
Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
·
Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
·
Lineritas +10 mV/ º C.
·
Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
·
Range +2 º C – 150 º C.
·
Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
·
Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
Grafik Sensor Suhu
LM35
Tabel Tegangan keluaran sensor LM35
F. PIR
Sensor
Sensor PIR atau
disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk
mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan
namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan
sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari
luar.
Sensor PIR sendiri memiliki dua
slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus
-PIR (Passive Infrared Receiver)
merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor
-PIR ini terdapat bagianbagian
yang mempunyai perannya masingmasing,
yaitu Fresnel Lens, IR Filter,
Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
Pancaran infra
merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena
sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan
menghasilkan arus listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan
dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh
penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu
Untuk manusia sendiri memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran
infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4
mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR.
(Secara umum
sensor PIR memang dirancang untuk mendeteksi manusia) dimana sensor ini
membutuhkan tegangan masukan sebesar 5 Vdc The PIR sensor sendiri memiliki dua
slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus PIR (Passive Infrared
Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor
PIR ini terdapat bagianbagian yang mempunyai perannya masingmasing, yaitu
Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
Seperti terlihat pada gambar 2 dibawahini. sensor PIR pada saat berlogika
1 dan 0. Pengujian ini juga diperlukan untuk mengetahui nilai tegangan
output sensor passive infrared (PIR) ketika mendeteksi gerakan manusia dan
tidak mendeteksi gerakan manusia.
Cara melakukan pengujian ini
adalah sensor harus mendapat tegangan input sebesar 5 Vdc
Grafik Respon
terhadap arah, jarak, dan kecepatan:
Rumus mencari
kecepatan deteksi sensor,
V = S / t
Tabel keluaran
sensor PIR
G. LED
Light Emitting Diode atau sering disingkat
dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya
monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang
terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED
tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat
memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering
kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik
lainnya.
Tabel warna dan material LED
H. 74LS32
(Quad 2-Input OR Gate)
IC 74LS32 adalah salah satu komponen
sirkuit terpadu (Integrated Circuit) digital yang sangat umum digunakan.
Komponen ini termasuk dalam keluarga logika TTL (Transistor-Transistor Logic) seri 74xx.
Singkatan
"LS" pada namanya berarti Low-power
Schottky. Ini mengindikasikan bahwa IC ini dirancang untuk mengonsumsi
daya yang lebih rendah dan memiliki kecepatan switching (perpindahan logika)
yang lebih cepat dibandingkan dengan seri 74 standar (tanpa LS).
Fungsi utama dari 74LS32 adalah
sebagai "Quad 2-Input OR
Gate". Ini berarti:
·
Quad:
Terdapat empat unit gerbang
logika yang identik dan independen di dalam satu chip.
·
2-Input:
Setiap gerbang logika tersebut memiliki dua
saluran masukan (input).
·
OR Gate:
Jenis gerbang logika yang diimplementasikan adalah gerbang OR.
2. Fungsi Logika: Gerbang OR (OR Gate)
Inti dari IC
74LS32 adalah operasinya sebagai gerbang OR. Prinsip dasar gerbang OR adalah:
·
Output (Keluaran) akan bernilai TINGGI (HIGH / Logika 1) jika salah satu atau kedua inputnya (Masukan) bernilai
TINGGI.
·
Output hanya akan bernilai RENDAH (LOW / Logika 0) jika dan hanya
jika semua inputnya bernilai
RENDAH.
Ekspresi Boolean
Ekspresi Boolean untuk gerbang OR
dengan input A dan B serta output Y adalah:
Y = A + B
Tabel Kebenaran (Truth Table)
Tabel kebenaran berikut
mendeskripsikan perilaku gerbang OR 2-input:
Input A
Input B
Output Y (A+B)
0 (LOW)
0 (LOW)
0 (LOW)
0 (LOW)
1 (HIGH)
1 (HIGH)
1 (HIGH)
0 (LOW)
1 (HIGH)
1 (HIGH)
1 (HIGH)
1 (HIGH)
3. Konfigurasi Pin (Pinout)
IC 74LS32 umumnya hadir dalam
paket DIP (Dual In-line Package)
14-pin. Untuk dapat menggunakannya, sangat penting untuk mengetahui konfigurasi
pinnya.
Berikut adalah deskripsi standar
14 pin tersebut:
·
Pin 1
(1A): Input A untuk Gerbang 1
·
Pin 2
(1B): Input B untuk Gerbang 1
·
Pin 3
(1Y): Output Y untuk Gerbang 1
·
Pin 4
(2A): Input A untuk Gerbang 2
·
Pin 5
(2B): Input B untuk Gerbang 2
·
Pin 6
(2Y): Output Y untuk Gerbang 2
·
Pin 7
(GND): Ground (Catu daya negatif, 0V)
·
Pin 8
(3Y): Output Y untuk Gerbang 3
·
Pin 9
(3A): Input A untuk Gerbang 3
·
Pin 10
(3B): Input B untuk Gerbang 3
·
Pin 11
(4Y): Output Y untuk Gerbang 4
·
Pin 12
(4A): Input A untuk Gerbang 4
·
Pin 13
(4B): Input B untuk Gerbang 4
·
Pin 14
(VCC): Catu daya positif (Umumnya +5V untuk keluarga TTL)
Keempat gerbang (Gerbang 1, 2, 3,
dan 4) di dalamnya beroperasi secara independen satu sama lain.
I. Kipas
DC
Kipas DC 12V
(12V DC Fan) adalah
sebuah perangkat elektromekanis yang berfungsi untuk mengubah energi listrik
(DC 12V) menjadi energi mekanik dalam bentuk gerakan rotasi (putaran). Putaran
ini digunakan untuk menggerakkan baling-baling (blades) yang terpasang, yang
pada gilirannya menciptakan aliran udara (airflow).
Fungsi
utamanya adalah untuk pendinginan atau ventilasi. Kipas ini
sangat umum digunakan dalam perangkat elektronik seperti komputer (sebagai
pendingin CPU, casing, dan power supply), power amplifier, dan berbagai
peralatan industri yang memerlukan manajemen termal untuk menjaga komponen
beroperasi pada suhu yang aman.
J. IC 4026
IC 4026 merupakan sebuah sirkuit
terpadu (Integrated Circuit) monolitik dari keluarga logika CMOS (Complementary
Metal-Oxide-Semiconductor) seri 4000. Perangkat ini dirancang spesifik untuk
aplikasi pencacahan dan tampilan. Fungsionalitas utamanya adalah
mengintegrasikan dua blok sirkuit: sebuah Johnson Decade Counter
(pencacah dekade 0-9) dan sebuah 7-Segment Decoder/Driver. Integrasi ini
memungkinkan IC 4026 untuk tidak hanya melakukan pencacahan, tetapi juga secara
langsung mengendalikan 7-segment display tipe Common Cathode (Katoda
Bersama) tanpa memerlukan sirkuit dekoder BCD (Binary-Coded Decimal)
eksternal.
Prinsip operasi pencacahan pada IC
4026 dipicu oleh sinyal masukan pada pin CLOCK (CLK). Counter internal
akan menambah (increment) nilai hitungannya setiap kali mendeteksi adanya transisi
tepi naik (rising edge), yaitu perubahan logika dari RENDAH (LOW) ke TINGGI
(HIGH), pada pin CLK. Setelah mencapai hitungan '9', pulsa clock berikutnya
akan menyebabkan counter kembali (wrap-around) ke '0'. Proses pencacahan ini
dapat dikendalikan melalui dua pin masukan: CLOCK INHIBIT (CLKE), yang
bila diberi logika TINGGI akan menghentikan (menahan) proses pencacahan, dan RESET
(RST), yang bila diberi logika TINGGI akan memaksa nilai pencacah kembali
ke '0' secara asinkron.
Untuk aplikasi yang memerlukan
tampilan multi-digit, IC 4026 menyediakan mekanisme cascading (sambungan
seri) melalui pin keluaran CARRY OUT (CO). Pin ini akan menghasilkan
satu pulsa keluaran (logika TINGGI) setiap kali counter menyelesaikan satu
siklus penuh, yaitu saat transisi dari '9' kembali ke '0'. Dengan menghubungkan
pin CO dari IC 4026 tahap pertama (digit satuan) ke pin CLK IC 4026 tahap kedua
(digit puluhan), sebuah sistem pencacah bertingkat dapat direalisasikan.
K. Seven Segment
Seven
segment adalah komponen display (penampil) elektronik yang
digunakan untuk menampilkan angka digital 0–9 dan beberapa huruf
tertentu. Seven segment terdiri dari 7 buah segmen LED yang disusun
membentuk angka, dan masing-masing segmen diberi nama dari a sampai g.
L. Regulator Tegangan (IC 7805)
IC 7805 adalah sebuah regulator
tegangan linier positif tiga terminal dari seri 78xx, yang dirancang untuk
menyediakan tegangan keluaran (output) DC yang tetap dan stabil pada +5 Volt.
Perangkat ini beroperasi dengan mengambil tegangan masukan (input) DC yang
lebih tinggi dan tidak teregulasi (minimal 7V hingga 7.5V) pada pin Input
(Vin), dan meregulasinya menjadi +5V pada pin Output (Vout), dengan Ground
(GND) sebagai referensi bersama.
Secara internal, 7805 berfungsi
sebagai regulator seri. Ia menggunakan sirkuit penguat galat (error amplifier)
untuk secara kontinu membandingkan tegangan keluaran dengan referensi tegangan
internal yang presisi. Hasil perbandingan ini digunakan untuk mengendalikan
transistor pass internal, yang bertindak sebagai resistansi variabel.
Resistansi ini secara dinamis menyesuaikan diri untuk menyerap selisih tegangan
(Vin - Vout), sehingga memastikan tegangan keluaran tetap konstan di 5V
meskipun terjadi fluktuasi pada input atau perubahan beban.
Karakteristik fundamental dari
regulator linier ini adalah disipasi daya. Selisih tegangan antara input dan
output dikalikan dengan arus beban (PD = (Vin - Vout) \times Iload) diubah
menjadi panas. Oleh karena itu, penggunaan heatsink (pendingin)
seringkali diperlukan, terutama pada beban arus tinggi atau selisih tegangan
yang besar. Untuk keandalannya, IC 7805 dilengkapi dengan proteksi internal,
termasuk pembatas arus (short-circuit protection) dan proteksi kelebihan suhu
(thermal overload protection).
4. Percobaan
A. Prosedur
a. menyiapkan Komponen Utama Daftar Komponen Inkubator Telur
# Komponen Elektronik Utama1. 2N2222 - Transistor NPN (untuk switching)2. 7SEG-COM-CATHODE - Seven Segment Common Cathode (display counter)3. 74LS32 - IC Logic Gate OR4. 4026 - IC Counter Decade with 7-Segment Display Driver5. 7805 - Voltage Regulator 5V (untuk stabilisasi tegangan)
# Komponen Input/Output1. BUTTON - Tombol tekan (untuk reset counter)2. CAP - Kapasitor (untuk filtering/timing)3. DIODE - Dioda (untuk proteksi rangkaian)4. FAN-DC - Kipas DC (untuk sirkulasi udara/pendinginan)5. LED-RED - LED Merah (indikator pemanas aktif)
# Komponen Sensor & Aktuator1. LM35 - Sensor Suhu (mendeteksi suhu inkubator)2. LM359 - Operational Amplifier (untuk penguat sinyal sensor)3. PIR SENSOR - Passive Infrared Sensor (mendeteksi gerakan tangan)
# Komponen Pemanas1. POT-HG - Potensiometer (pengatur suhu/kalibrasi)2. RESISTOR - Resistor (berbagai nilai untuk rangkaian)3. SWITCH - Saklar (On/Off sistem)
Fungsi dalam Sistem:- LM35 membaca suhu inkubator- PIR SENSOR mendeteksi gerakan tangan yang masuk- 4026 + 7SEG menampilkan hitungan counter- LED-RED indikator pemanas aktif (suhu < 38°C)- FAN-DC pendingin aktif (suhu > 38°C)- MOTOR ROTATE untuk membalik telur secara berkala- BUTTON untuk reset counter
b. perancangangan skematik rangkaian
Rangkaian Regulator Tegangan dengan IC 7805- Siapkan sumber daya +12V- Pasang kapasitor C3 (0.47µF) paralel antara jalur +12V dan ground- Hubungkan pin 1 (Vi) IC 7805 ke jalur +12V- Hubungkan pin 2 (GND) IC 7805 ke ground- Pasang kapasitor C1 (1µF) paralel antara pin 3 dan ground- Pin 3 (Vo) menghasilkan output 5V stabilFungsi:- C3: Filter input untuk meredam noise- IC 7805: Mengatur tegangan 12V menjadi 5V- C1: Filter output untuk menghaluskan tegangan 5V
Output: Tegangan DC stabil 5V untuk supply rangkaian inkubator
Rangkaian Detektor Suhu Inkubator
A. Koneksi Sensor Suhu LM35- Pin 3 IC 7805 (output 5V) dihubungkan ke pin 1 LM35 (Vcc)- Pin 3 LM35 dihubungkan ke ground- Pin 2 LM35 (output suhu) dihubungkan ke kedua op-amp LM358B. Rangkaian Komparator LM358Non-Inverting Detector (Ambang Atas) - U11A:- Pin 3 (+) LM358 dihubungkan ke pin 2 LM35- Pin 2 (-) LM358 dihubungkan ke potensiometer RV2 (1kΩ) yang seri dengan resistor R10 (10kΩ), ujung bawah potensiometer ke ground- Pin 4 LM358 dihubungkan ke ground- Pin 8 LM358 dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)- Pin 1 LM358 sebagai output
Inverting Detector (Ambang Bawah) - U11B:- Pin 6 (-) LM358 dihubungkan ke pin 2 LM35- Pin 5 (+) LM358 dihubungkan ke potensiometer RV4 (1kΩ) yang seri dengan resistor R13 (10kΩ), ujung bawah potensiometer ke ground- Pin 4 LM358 dihubungkan ke ground- Pin 8 LM358 dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)- Pin 7 LM358 sebagai output
C. Rangkaian Driver Kipas (Non-Inverting Output)- Pin 1 output LM358 dihubungkan ke resistor R6 (1kΩ)- Output resistor dihubungkan ke basis transistor Q3 (2N2222)- Emitor Q3 dihubungkan ke ground- Kolektor Q3 dihubungkan ke rangkaian paralel dioda D1 dan kipas DC- Ujung lain kipas dan dioda dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)
D. Rangkaian Driver LED (Inverting Output + Gate OR)- Pin 7 output LM358 dihubungkan ke pin 1 IC 74LS32 (input OR gate)- Pin 2 IC 74LS32 dihubungkan ke switch, ujung switch ke ground- Pin 3 IC 74LS32 (output) dihubungkan ke resistor R5 (1kΩ)- Output resistor dihubungkan ke basis transistor Q2 (2N2222)- Emitor Q2 dihubungkan ke ground- Kolektor Q2 dihubungkan ke katoda LED merah- Anoda LED dihubungkan ke resistor R4 (220Ω)- Output resistor dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)
Prinsip Kerja:- Suhu < 38°C: Output inverting tinggi → LED menyala, Kipas mati- Suhu > 38°C: Output non-inverting tinggi → Kipas menyala, LED mati
Rangkaian Counter dengan PIR Sensor
A. Koneksi PIR Sensor- Pin VCC PIR sensor dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)- Pin GND PIR sensor dihubungkan ke ground- Pin OUT PIR sensor dihubungkan ke pin CLK (pin 1) IC 4026 pertamaB. IC 4026 Pertama (Digit Satuan)- Pin 15 (VDD) dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)- Pin 8 (VSS) dihubungkan ke ground- Pin 2 (CLK) dihubungkan ke pin OUT PIR sensor- Pin 5 (INH) dihubungkan ke ground- Pin 3 (DEI) dihubungkan ke VCC (5V)- Pin 15 (MR/Reset) dihubungkan ke tombol reset, sisi lain tombol ke VCC (5V)- Pin a, b, c, d, e, f, g (output) dihubungkan ke seven segment pertama- Pin 5 (CO/Carry Out) dihubungkan ke pin CLK IC 4026 keduaC. IC 4026 Kedua (Digit Puluhan)- Pin 15 (VDD) dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)- Pin 8 (VSS) dihubungkan ke ground- Pin 2 (CLK) dihubungkan ke pin CO IC 4026 pertama- Pin 5 (INH) dihubungkan ke ground- Pin 3 (DEI) dihubungkan ke VCC (5V)- Pin 15 (MR/Reset) dihubungkan ke tombol reset yang sama dengan IC 4026 pertama- Pin a, b, c, d, e, f, g (output) dihubungkan ke seven segment keduaD. Seven Segment Display- Pin common pada kedua seven segment dihubungkan ke ground
Prinsip Kerja:- Deteksi gerakan: PIR sensor mengirim pulsa ke IC 4026 pertama- Counter +1: Setiap pulsa menambah hitungan (00, 01, 02, ... 99)- Reset: Tombol reset mengembalikan counter ke 00
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.
Langkah-Langkah Pengujian dan Kalibrasi Rangkaian InkubatorA. Persiapan Awal- Pastikan semua komponen terpasang sesuai skema- Periksa jalur koneksi untuk menghindari short circuit- Siapkan korek api dan termometer referensi- Hubungkan sumber daya 12VB. Pengujian Regulator Tegangan- Nyalakan rangkaian, pastikan IC 7805 tidak overheat- Periksa semua komponen mendapat daya dengan baikC. Pengujian Sensor Suhu LM35- Nyalakan rangkaian, biarkan sensor pada suhu ruang- Nyalakan korek api, dekatkan ke sensor LM35 (jarak ±5 cm)- Amati perubahan output: LED atau kipas harus bereaksi terhadap panas- Jauhkan korek api, sistem harus kembali ke kondisi semula- Bandingkan dengan termometer referensi untuk akurasi
Kriteria Lulus:- Sensor responsif terhadap perubahan suhu- Sistem bereaksi sesuai logika kontrol
D. Kalibrasi Komparator (Ambang Suhu 38°C)Kalibrasi LED (Ambang Bawah):- Pada suhu ruang (±27°C), LED harus menyala- Panaskan sensor dengan korek api secara perlahan- Putar potensiometer RV4 hingga LED padam saat suhu mencapai ±38°C- Dinginkan sensor, LED harus menyala kembaliKalibrasi Kipas (Ambang Atas):- Pada suhu ruang, kipas harus mati- Panaskan sensor dengan korek api- Putar potensiometer RV2 hingga kipas menyala saat suhu ±38°C- Dinginkan sensor, kipas harus mati kembali
Kriteria Lulus:- LED menyala saat suhu < 38°C, padam saat ≥ 38°C- Kipas menyala saat suhu > 38°C, mati saat ≤ 38°C- Tidak ada kondisi LED dan kipas menyala bersamaan
E. Pengujian Counter PIR- Pastikan seven segment menampilkan "00"- Gerakkan tangan di depan PIR sensor- Counter harus bertambah: 01, 02, 03, dst- Tekan tombol reset, seven segment kembali ke "00"- Uji hingga angka 99 untuk cek digit puluhanKriteria Lulus:- Counter akurat menghitung setiap gerakan- Reset berfungsi dengan baik- Carry over ke digit puluhan bekerja
F. Pengujian Integrasi SistemSkenario 1: Suhu DinginKondisi: Suhu ruang (< 38°C)Hasil: LED menyala, kipas mati, counter bekerjaSkenario 2: Suhu PanasKondisi: Panaskan sensor dengan korek api (> 38°C)Hasil: LED mati, kipas menyala, counter bekerjaSkenario 3: Fluktuasi SuhuPanaskan dan dinginkan sensor secara bergantianSistem harus switch antara LED dan kipas dengan smoothTidak ada oscillating (bergantian terlalu cepat)
G. Fine-TuningPenyesuaian Sensitivitas PIR:- Putar potensiometer pada PIR sensor- Atur jarak deteksi optimal (20-30 cm)- Hindari false triggerPenyesuaian Hysteresis:- Jika LED dan kipas bergantian terlalu cepat- Buat selisih ambang bawah dan atas lebih besar- Ideal: LED padam di 37.5°C, kipas nyala di 38.5°C
I. Uji Daya Tahan- Jalankan sistem selama 2-4 jam- Periksa suhu komponen (IC, transistor) tidak overheat- Pastikan sistem stabil dan konsisten- Counter tidak mengalami errorKriteria Lulus:- Sistem stabil tanpa komponen overheat- Akurasi sensor konsisten- Counter akurat
B. Hardware
C. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
A. Rangkaian Detektor Suhu & Kipas InkubatorRangkaian Detektor Suhu & Kipas Inkubator adalah sistem kontrol otomatis yang berfungsi untuk memantau dan mengatur suhu di dalam inkubator. Rangkaian ini menggunakan sensor suhu untuk mendeteksi kondisi termal, kemudian mengaktifkan pemanas (LED) atau pendingin (kipas) sesuai dengan ambang batas suhu yang telah ditentukan (38°C).Komponen Utama:-IC 7805 - Voltage Regulator untuk menstabilkan tegangan 12V menjadi 5V-LM35 - Sensor suhu untuk mendeteksi suhu inkubator-LM358 - Dual Op-Amp sebagai komparator (2 rangkaian: inverting dan non-inverting)-Potensiometer RV2 & RV4 (1kΩ) - Pengatur ambang batas suhu-Resistor R10 & R13 (10kΩ) - Pembagi tegangan untuk referensi komparator-IC 74LS32 - Logic Gate OR untuk kontrol LED-Switch - Tombol manual untuk LED-Transistor 2N2222 (Q2 & Q3) - Driver untuk LED dan kipas-Resistor R4 (220Ω) - Pembatas arus LED-Resistor R5 & R6 (1kΩ) - Resistor basis transistor-LED Merah - Indikator pemanas aktif-Kipas DC - Pendingin inkubator-Dioda D1 - Proteksi back-EMF kipas-Kapasitor C1 & C3 - Filter tegangan regulator
B. Rangkaian CounterRangkaian Counter adalah sistem penghitung otomatis yang berfungsi untuk mencatat jumlah frekuensi tangan masuk ke dalam inkubator. Rangkaian ini menggunakan sensor PIR untuk mendeteksi gerakan, kemudian menampilkan jumlah hitungan pada seven segment display dalam format dua digit (00-99).Komponen Utama:-PIR Sensor - Sensor gerak inframerah untuk mendeteksi pergerakan tangan-IC 4026 (2 buah) - Decade Counter dengan driver seven segment (digit satuan dan puluhan)-Seven Segment Display (2 buah) - Penampil angka counter (00-99)-Button Reset - Tombol untuk mengembalikan counter ke 00-Resistor - Untuk pull-up/pull-down button
Prinsip Kerja Sistem Secara Berurutan1. Sistem Power Supply-Sumber daya 12V DC masuk ke rangkaian-IC 7805 mengatur tegangan menjadi 5V stabil-Kapasitor C3 (0.47µF) menyaring noise input-Kapasitor C1 (1µF) menghaluskan output 5V-Tegangan 5V mendistribusikan daya ke semua komponen2. Sistem Deteksi Suhu-Sensor LM35 menerima supply 5V dari IC 7805-LM35 mendeteksi suhu inkubator secara real-time-Output LM35 (pin 2) menghasilkan tegangan proporsional: 10mV per 1°C-Sinyal tegangan ini dikirim ke kedua komparator LM3583. Sistem Komparator (Pengolahan Sinyal)Non-Inverting Detector (Ambang Atas - Kipas):-Tegangan sensor masuk ke pin 3 (+) LM358-Potensiometer RV2 dan resistor R10 membuat tegangan referensi di pin 2 (-)Jika tegangan sensor > referensi (suhu > 38°C): -Output pin 1 menjadi HIGHJika tegangan sensor < referensi (suhu < 38°C): -Output pin 1 menjadi LOWInverting Detector (Ambang Bawah - LED):-Tegangan sensor masuk ke pin 6 (-) LM358-Potensiometer RV4 dan resistor R13 membuat tegangan referensi di pin 5 (+)-Jika tegangan sensor < referensi (suhu < 38°C): -Output pin 7 menjadi HIGH-Jika tegangan sensor > referensi (suhu > 38°C): -Output pin 7 menjadi LOW
4. Sistem Aktuator Kipas-Output non-inverting detector (pin 1 LM358) masuk ke resistor R6-Resistor R6 membatasi arus ke basis transistor Q3Jika suhu > 38°C: -Basis transistor Q3 mendapat tegangan HIGH-Transistor Q3 saturasi (ON)-Arus mengalir dari VCC → Kipas → Kolektor Q3 → Emitor → Ground-Kipas berputar (pendinginan aktif)-Dioda D1 melindungi dari back-EMF kipasJika suhu < 38°C: -Transistor Q3 cut-off (OFF)-Kipas mati
5. Sistem Aktuator LED (dengan Gate OR)-Output inverting detector (pin 7 LM358) masuk ke pin 1 IC 74LS32-Switch manual terhubung ke pin 2 IC 74LS32-Gate OR memproses kedua input: Jika salah satu input HIGH → output HIGHJika kedua input LOW → output LOW-Output IC 74LS32 (pin 3) masuk ke resistor R5-Resistor R5 membatasi arus ke basis transistor Q2Jika suhu < 38°C ATAU switch ditekan: -Basis transistor Q2 mendapat tegangan HIGH-Transistor Q2 saturasi (ON)-Arus mengalir dari VCC → R4 → LED → Kolektor Q2 → Emitor → Ground-LED menyala (pemanas aktif)Jika suhu > 38°C DAN switch tidak ditekan: -Transistor Q2 cut-off (OFF)-LED mati
6. Sistem Counter (PIR Sensor)-PIR Sensor menerima supply 5V dari IC 7805-PIR Sensor mendeteksi radiasi inframerah dari pergerakan tanganSaat ada gerakan: -Output PIR menjadi HIGH (pulsa)-Pulsa dikirim ke pin CLK (Clock) IC 4026 pertama
7. Sistem IC 4026 Digit Satuan-IC 4026 pertama menerima pulsa clock dari PIR-Setiap pulsa clock, counter internal bertambah 1-Output pin a, b, c, d, e, f, g mengaktifkan seven segment-Seven segment menampilkan angka: 0 → 1 → 2 → ... → 9Saat counter mencapai 9: -Pin CO (Carry Out) mengirim pulsa ke IC 4026 kedua-Counter kembali ke 0
8. Sistem IC 4026 Digit Puluhan-IC 4026 kedua menerima pulsa dari CO IC 4026 pertama-Setiap 10 hitungan, digit puluhan bertambah 1-Output pin a, b, c, d, e, f, g mengaktifkan seven segment kedua-Seven segment menampilkan angka: 0 → 1 → 2 → ... → 9-Counter total menampilkan: 00 → 01 → ... → 99
9. Sistem Reset Counter-Tombol reset terhubung ke pin MR (Master Reset) kedua IC 4026Saat tombol ditekan: -Pin MR menerima tegangan HIGH (5V)-Kedua IC 4026 direset-Counter kembali ke 00-Seven segment menampilkan "00"Saat tombol dilepas: -Sistem siap menghitung kembali
Interaksi Sistem Secara KeseluruhanKondisi Normal Operasi:-Regulator 5V menyuplai semua komponen-Sensor LM35 terus memantau suhu-Komparator membandingkan dengan ambang 38°C-LED atau kipas aktif sesuai kondisi suhu-PIR sensor standby menunggu gerakan-Counter menampilkan jumlah akses ke inkubator
Skenario Lengkap:-T = 0 detik: Sistem dinyalakan, counter "00", suhu 35°C-LED menyala (suhu < 38°C), kipas mati-T = 10 detik: Tangan masuk inkubator pertama kali-PIR mendeteksi, counter menjadi "01"-T = 30 detik: Suhu naik menjadi 39°C-LED padam, kipas menyala (pendinginan)-T = 60 detik: Tangan masuk lagi-Counter menjadi "02"-T = 120 detik: Suhu turun ke 37°C-Kipas mati, LED menyala (pemanasan)-T = 180 detik: Tombol reset ditekan-Counter kembali ke "00"-Sistem beroperasi kontinu dan otomatis untuk menjaga suhu optimal inkubasi telur
D. Flowchart
Komponen Utama:
Kontrol Suhu - Sensor suhu membaca suhu inkubator secara kontinu:
Jika suhu < 38°C → LED menyala, Kipas matiJika suhu ≥ 38°C → LED mati, Kipas menyala
Counter Gerakan - Menghitung setiap pergerakan tangan:
Sensor gerakan mendeteksi pergerakan → Counter bertambah 1Hasil ditampilkan di seven segment (01, 02, 03, dst.)
Reset Counter - Tombol reset untuk mengembalikan counter ke 00
Flowchart ini menunjukkan sistem yang beroperasi secara kontinu, di mana sensor suhu terus memantau suhu inkubator, sementara sensor gerakan menghitung setiap kali ada tangan yang masuk ke inkubator. Counter dapat direset kapan saja dengan menekan tombol reset.E. Video Demo
E. Download File
- datasheet lm35 [link]- datasheet pir sensor [link]- datasheet fan DC [link]- datasheet 2n2222 [link]- datasheet 74ls32 [link]- datasheet lm358 [link]- datasheet 4026 [link]- datasheet 7805 [link]
Dasar Teori
A. Resistor
Simbol:
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%.
Perhitungan Resistansi:
Spesifikasi:
A.
220 Ohm
B.
1k Ohm
C.
10k Ohm
B. Dioda
Dioda adalah
komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk
menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari
arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan
semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini
digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion
layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N
memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain
membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar
di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.
Ketika tegangan
positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda
dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan
memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa
lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang
sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan
untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.
Jika tegangan
negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan
dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa
lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan
lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih
besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi
ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap
dapat mengalir pada bias terbalik dioda.
Spesifikasi :
Dioda dapat dibagi menjadi
beberapa jenis:
1. Dioda
Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus
AC ke arus DC.
2. Dioda
Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil
tegangan.
3. Dioda
LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.
4. Dioda
Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
5. Dioda
Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.
Untuk menentukan arus dioda biasa berlaku
persamaan:
Dimana :
i = Arus yang mengalir melalui
dioda
Is = Arus saturasi terbalik atau
gelap (Nilai tipikal untuk silikon adalah 10⁻¹² Ampere)
e = Dasar logaritma netral
(2,71828)
q = Muatan elektron (1,602 × 10⁻¹⁹)
dalam coulomb (Nilai mutlak muatan elektron).
v = Tegangan yang diterapkan pada
dioda
k = Konstanta Boltzmann (1,380 x
10⁻²³
joule/Kelvin)
T = Suhu mutlak dalam Kelvin (Suhu
ruangan tipikal adalah 300 Kelvin)
Pada grafik
terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse)
sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini
disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan
tidak menghambat.
Kemudian pada
level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area
tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak
mengalirkan arus listrik.
C.
Transistor
Transistor NPN
Fungsi-fungsi
Transistor diantaranya adalah :
·
sebagai Penyearah,
·
sebagai Penguat tegangan dan daya,
·
sebagai Stabilisasi tegangan,
·
sebagai Mixer,
·
sebagai Osilator
·
sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)
Struktur Dasar
Transistor:
Pada dasarnya,
Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan
Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang
disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf
“B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”.
Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari
sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi
2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga
dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam
membawa arus listrik.
NPN merupakan
singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari
Positif-Negatif-Positif.
Jenis konfigurasi
transistor yang digunakan dalam rangkaian Inkubator Telur ini antara lain:
1. Fixed
Bias
Fixed bias
yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati
tahanan R seperti gambar dibawah:
maka,
dimana,
dan
D. OP-AMP
LM358
Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi
sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor,
Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga
memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang
frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier
sering disebut juga dengan Penguat Operasional.
Jenis - jenis konfigurasi op amp yang digunakan pada rangkaian Inkubator
telur ini adalah:
1.
Non-Inverting
Comparator
Non-Inverting Comparator adalah
konfigurasi pembanding yang outputnya akan berada dalam kondisi HIGH ketika sinyal masukan (Vin) lebih
besar dari tegangan referensi (Vref). Dalam rangkaian ini, sinyal masukan (Vin)
dihubungkan ke terminal non-inverting
(+), sedangkan tegangan referensi (Vref) dihubungkan ke terminal inverting (-). Karena sinyal masukan
berada di pin (+), logika outputnya searah (tidak terbalik) dengan input: jika V_in
(di pin +) > Vref (di pin -), maka output = HIGH. Sebaliknya, jika Vin < Vref,
maka output = LOW.
2.
Inverting
Comparator
Inverting Comparator adalah
konfigurasi pembanding yang outputnya akan berada dalam kondisi LOW ketika sinyal masukan (Vin) lebih
besar dari tegangan referensi (Vref). Rangkaian ini merupakan kebalikan dari
non-inverting, di mana sinyal masukan (V_in) dihubungkan ke terminal inverting (-), dan tegangan referensi
(Vref) dihubungkan ke terminal non-inverting
(+). Karena sinyal masukan berada di pin (-), logika outputnya terbalik:
jika V_in (di pin -) > V_ref (di pin +), maka output = LOW. Sebaliknya, jika
Vin < Vref, maka output = HIGH.
E. SENSOR
SUHU LM35
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 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.
Gambar Rangkaian
Sensor 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 indicator tampilan catu daya
terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A 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.
Rumus :
Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
·
Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
·
Lineritas +10 mV/ º C.
·
Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
·
Range +2 º C – 150 º C.
·
Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
·
Arus yang mengalir kurang dari 60 μA
Grafik Sensor Suhu
LM35
Tabel Tegangan keluaran sensor LM35
F. PIR
Sensor
Sensor PIR atau
disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk
mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan
namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan
sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari
luar.
Sensor PIR sendiri memiliki dua
slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus
-PIR (Passive Infrared Receiver)
merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor
-PIR ini terdapat bagianbagian
yang mempunyai perannya masingmasing,
yaitu Fresnel Lens, IR Filter,
Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
Pancaran infra
merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena
sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan
menghasilkan arus listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan
dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh
penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu
Untuk manusia sendiri memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran
infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4
mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR.
(Secara umum
sensor PIR memang dirancang untuk mendeteksi manusia) dimana sensor ini
membutuhkan tegangan masukan sebesar 5 Vdc The PIR sensor sendiri memiliki dua
slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus PIR (Passive Infrared
Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor
PIR ini terdapat bagianbagian yang mempunyai perannya masingmasing, yaitu
Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.
Seperti terlihat pada gambar 2 dibawahini. sensor PIR pada saat berlogika
1 dan 0. Pengujian ini juga diperlukan untuk mengetahui nilai tegangan
output sensor passive infrared (PIR) ketika mendeteksi gerakan manusia dan
tidak mendeteksi gerakan manusia.
Cara melakukan pengujian ini
adalah sensor harus mendapat tegangan input sebesar 5 Vdc
Grafik Respon
terhadap arah, jarak, dan kecepatan:
Rumus mencari
kecepatan deteksi sensor,
V = S / t
Tabel keluaran
sensor PIR
G. LED
Light Emitting Diode atau sering disingkat
dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya
monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang
terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED
tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat
memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering
kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik
lainnya.
Tabel warna dan material LED
H. 74LS32
(Quad 2-Input OR Gate)
IC 74LS32 adalah salah satu komponen
sirkuit terpadu (Integrated Circuit) digital yang sangat umum digunakan.
Komponen ini termasuk dalam keluarga logika TTL (Transistor-Transistor Logic) seri 74xx.
Singkatan
"LS" pada namanya berarti Low-power
Schottky. Ini mengindikasikan bahwa IC ini dirancang untuk mengonsumsi
daya yang lebih rendah dan memiliki kecepatan switching (perpindahan logika)
yang lebih cepat dibandingkan dengan seri 74 standar (tanpa LS).
Fungsi utama dari 74LS32 adalah
sebagai "Quad 2-Input OR
Gate". Ini berarti:
·
Quad:
Terdapat empat unit gerbang
logika yang identik dan independen di dalam satu chip.
·
2-Input:
Setiap gerbang logika tersebut memiliki dua
saluran masukan (input).
·
OR Gate:
Jenis gerbang logika yang diimplementasikan adalah gerbang OR.
2. Fungsi Logika: Gerbang OR (OR Gate)
Inti dari IC
74LS32 adalah operasinya sebagai gerbang OR. Prinsip dasar gerbang OR adalah:
·
Output (Keluaran) akan bernilai TINGGI (HIGH / Logika 1) jika salah satu atau kedua inputnya (Masukan) bernilai
TINGGI.
·
Output hanya akan bernilai RENDAH (LOW / Logika 0) jika dan hanya
jika semua inputnya bernilai
RENDAH.
Ekspresi Boolean
Ekspresi Boolean untuk gerbang OR
dengan input A dan B serta output Y adalah:
Y = A + B
Tabel Kebenaran (Truth Table)
Tabel kebenaran berikut
mendeskripsikan perilaku gerbang OR 2-input:
|
Input A |
Input B |
Output Y (A+B) |
|
0 (LOW) |
0 (LOW) |
0 (LOW) |
|
0 (LOW) |
1 (HIGH) |
1 (HIGH) |
|
1 (HIGH) |
0 (LOW) |
1 (HIGH) |
|
1 (HIGH) |
1 (HIGH) |
1 (HIGH) |
3. Konfigurasi Pin (Pinout)
IC 74LS32 umumnya hadir dalam
paket DIP (Dual In-line Package)
14-pin. Untuk dapat menggunakannya, sangat penting untuk mengetahui konfigurasi
pinnya.
Berikut adalah deskripsi standar
14 pin tersebut:
·
Pin 1
(1A): Input A untuk Gerbang 1
·
Pin 2
(1B): Input B untuk Gerbang 1
·
Pin 3
(1Y): Output Y untuk Gerbang 1
·
Pin 4
(2A): Input A untuk Gerbang 2
·
Pin 5
(2B): Input B untuk Gerbang 2
·
Pin 6
(2Y): Output Y untuk Gerbang 2
·
Pin 7
(GND): Ground (Catu daya negatif, 0V)
·
Pin 8
(3Y): Output Y untuk Gerbang 3
·
Pin 9
(3A): Input A untuk Gerbang 3
·
Pin 10
(3B): Input B untuk Gerbang 3
·
Pin 11
(4Y): Output Y untuk Gerbang 4
·
Pin 12
(4A): Input A untuk Gerbang 4
·
Pin 13
(4B): Input B untuk Gerbang 4
·
Pin 14
(VCC): Catu daya positif (Umumnya +5V untuk keluarga TTL)
Keempat gerbang (Gerbang 1, 2, 3,
dan 4) di dalamnya beroperasi secara independen satu sama lain.
I. Kipas
DC
Kipas DC 12V
(12V DC Fan) adalah
sebuah perangkat elektromekanis yang berfungsi untuk mengubah energi listrik
(DC 12V) menjadi energi mekanik dalam bentuk gerakan rotasi (putaran). Putaran
ini digunakan untuk menggerakkan baling-baling (blades) yang terpasang, yang
pada gilirannya menciptakan aliran udara (airflow).
Fungsi
utamanya adalah untuk pendinginan atau ventilasi. Kipas ini
sangat umum digunakan dalam perangkat elektronik seperti komputer (sebagai
pendingin CPU, casing, dan power supply), power amplifier, dan berbagai
peralatan industri yang memerlukan manajemen termal untuk menjaga komponen
beroperasi pada suhu yang aman.
J. IC 4026
IC 4026 merupakan sebuah sirkuit
terpadu (Integrated Circuit) monolitik dari keluarga logika CMOS (Complementary
Metal-Oxide-Semiconductor) seri 4000. Perangkat ini dirancang spesifik untuk
aplikasi pencacahan dan tampilan. Fungsionalitas utamanya adalah
mengintegrasikan dua blok sirkuit: sebuah Johnson Decade Counter
(pencacah dekade 0-9) dan sebuah 7-Segment Decoder/Driver. Integrasi ini
memungkinkan IC 4026 untuk tidak hanya melakukan pencacahan, tetapi juga secara
langsung mengendalikan 7-segment display tipe Common Cathode (Katoda
Bersama) tanpa memerlukan sirkuit dekoder BCD (Binary-Coded Decimal)
eksternal.
Prinsip operasi pencacahan pada IC
4026 dipicu oleh sinyal masukan pada pin CLOCK (CLK). Counter internal
akan menambah (increment) nilai hitungannya setiap kali mendeteksi adanya transisi
tepi naik (rising edge), yaitu perubahan logika dari RENDAH (LOW) ke TINGGI
(HIGH), pada pin CLK. Setelah mencapai hitungan '9', pulsa clock berikutnya
akan menyebabkan counter kembali (wrap-around) ke '0'. Proses pencacahan ini
dapat dikendalikan melalui dua pin masukan: CLOCK INHIBIT (CLKE), yang
bila diberi logika TINGGI akan menghentikan (menahan) proses pencacahan, dan RESET
(RST), yang bila diberi logika TINGGI akan memaksa nilai pencacah kembali
ke '0' secara asinkron.
Untuk aplikasi yang memerlukan
tampilan multi-digit, IC 4026 menyediakan mekanisme cascading (sambungan
seri) melalui pin keluaran CARRY OUT (CO). Pin ini akan menghasilkan
satu pulsa keluaran (logika TINGGI) setiap kali counter menyelesaikan satu
siklus penuh, yaitu saat transisi dari '9' kembali ke '0'. Dengan menghubungkan
pin CO dari IC 4026 tahap pertama (digit satuan) ke pin CLK IC 4026 tahap kedua
(digit puluhan), sebuah sistem pencacah bertingkat dapat direalisasikan.
K. Seven Segment
Seven
segment adalah komponen display (penampil) elektronik yang
digunakan untuk menampilkan angka digital 0–9 dan beberapa huruf
tertentu. Seven segment terdiri dari 7 buah segmen LED yang disusun
membentuk angka, dan masing-masing segmen diberi nama dari a sampai g.
L. Regulator Tegangan (IC 7805)
IC 7805 adalah sebuah regulator
tegangan linier positif tiga terminal dari seri 78xx, yang dirancang untuk
menyediakan tegangan keluaran (output) DC yang tetap dan stabil pada +5 Volt.
Perangkat ini beroperasi dengan mengambil tegangan masukan (input) DC yang
lebih tinggi dan tidak teregulasi (minimal 7V hingga 7.5V) pada pin Input
(Vin), dan meregulasinya menjadi +5V pada pin Output (Vout), dengan Ground
(GND) sebagai referensi bersama.
Secara internal, 7805 berfungsi
sebagai regulator seri. Ia menggunakan sirkuit penguat galat (error amplifier)
untuk secara kontinu membandingkan tegangan keluaran dengan referensi tegangan
internal yang presisi. Hasil perbandingan ini digunakan untuk mengendalikan
transistor pass internal, yang bertindak sebagai resistansi variabel.
Resistansi ini secara dinamis menyesuaikan diri untuk menyerap selisih tegangan
(Vin - Vout), sehingga memastikan tegangan keluaran tetap konstan di 5V
meskipun terjadi fluktuasi pada input atau perubahan beban.
Karakteristik fundamental dari regulator linier ini adalah disipasi daya. Selisih tegangan antara input dan output dikalikan dengan arus beban (PD = (Vin - Vout) \times Iload) diubah menjadi panas. Oleh karena itu, penggunaan heatsink (pendingin) seringkali diperlukan, terutama pada beban arus tinggi atau selisih tegangan yang besar. Untuk keandalannya, IC 7805 dilengkapi dengan proteksi internal, termasuk pembatas arus (short-circuit protection) dan proteksi kelebihan suhu (thermal overload protection).
4. Percobaan
D. Flowchart
E. Video Demo
E. Download File
Tidak ada komentar:
Posting Komentar