1. Modul Deteksi Lingkungan
(Siang/Malam) dan Pengaturan Waktu
Modul ini menetapkan batasan kapan
sistem boleh beroperasi.
A. Sensor Cahaya dan Komparator
(U2:A - LM358)
Sensor Cahaya (LDR), bersama dengan
resistor dan potensio (RV2), membentuk pembagi tegangan. Tegangan output LDR (Vin)
dibandingkan dengan tegangan referensi tetap (Vref) menggunakan Op-Amp
sebagai Komparator (LM358).
Siang
Hari: Cahaya terang menyebabkan resistansi LDR rendah,
menghasilkan Vin > Vref. Output komparator U2:A menjadi Logika
Tinggi (HIGH).
Malam
Hari: Cahaya gelap menyebabkan resistansi LDR tinggi,
menghasilkan Vin < Vref. Output komparator U2:A menjadi Logika
Rendah (LOW).
B. Pengaruh Logika Malam Hari
Sinyal Logika Rendah (Malam Hari)
memiliki dua peran penting:
Menonaktifkan
Pengisian Tangki: Sinyal ini disalurkan ke Gerbang Logika yang
mengontrol Pompa Air Sumur untuk memastikan pompa tidak hidup pada malam
hari.
Reset
Counter: Sinyal Malam Hari (LOW) disalurkan ke Gerbang U5:A, yang
kemudian ke pin MR (Master Reset/Clear) pada IC Counter (U3
- 74193). Ini memastikan bahwa setiap malam, penghitung siklus penyiraman
di-reset kembali ke Angka 0 pada tampilan 7-Segment (U7),
memulai siklus penghitungan dari awal untuk keesokan harinya.
2. Modul Kontrol Pengisian Tangki
(Pompa Air Sumur)
Modul ini menjamin ketersediaan air
di tangki hanya pada waktu yang diizinkan.
A. Kondisi Pengaktifan
Pompa Air Sumur (digambarkan
dikontrol oleh transistor Q4 dan relay RL1) hanya akan aktif jika kedua kondisi
berikut terpenuhi secara simultan (fungsi Gerbang AND):
Tangki
Habis: Sensor Ketinggian Air menghasilkan Logika 1.
Siang
Hari: Output Komparator Cahaya yang sudah diolah logikanya
menunjukkan BUKAN Malam (Siang).
B. Proses Logika
Sinyal
"Tangki Habis" (Logika 1) disalurkan ke salah satu input Gerbang
U1:C (NAND).
Sinyal
"Siang/Malam" dari U2:A dilewatkan melalui Inverter U4:A terlebih
dahulu. Tujuannya adalah membalik logika: Logika HIGH (Siang) menjadi
LOW, dan Logika LOW (Malam) menjadi HIGH.
Output
dari kedua kondisi tersebut diolah oleh gerbang logika untuk menghasilkan
sinyal yang menggerakkan basis transistor Q4, yang kemudian mengaktifkan
relay RL1 untuk menyalakan Pompa Air Sumur. Logika ini secara efektif
memastikan bahwa pengisian hanya terjadi saat air habis DAN saat
Siang Hari.
3. Modul Kontrol Penyiraman dan
Batasan Siklus
Modul ini adalah inti dari kontrol
irigasi, menentukan kapan penyiraman terjadi dan membatasi frekuensinya.
A. Deteksi Kekeringan Tanah
Sensor Kelembaban Tanah menghasilkan
tegangan analog yang berbanding terbalik dengan kelembaban. Tegangan ini
dibandingkan dengan Vref oleh Komparator U1:A (LM358).
Tanah
Kering: Kelembaban rendah menghasilkan Vin < Vref. Output
komparator U1:A menjadi Logika HIGH (1).
Sinyal
Logika 1 (Tanah Kering) ini menjadi salah satu pemicu utama untuk
mengaktifkan Pompa Penyiram.
B. Pengaturan Batas Siklus
Penyiraman
Counter
(U3 - 74193): IC ini berfungsi sebagai pencacah naik (Up Counter). Ia
menerima sinyal clock setiap kali kondisi penyiraman terpenuhi (tanah
kering, bukan malam).
Decoder
(U6 - 7447): Mengubah data BCD dari 74193 menjadi sinyal yang sesuai
untuk ditampilkan pada 7-Segment Display (U7), menunjukkan berapa
kali penyiraman telah terjadi.
Logika
Penghentian: IC 74193 akan terus menghitung selama penyiraman terjadi
(misalnya 0, 1, 2). Ketika mencapai Angka 3 (ditentukan oleh
output Q0 dan Q1 yang menghasilkan Logika 1 pada
Gerbang U5:B), Gerbang Logika ini akan menghasilkan sinyal yang menonaktifkan (disable)
Pompa Penyiram Tanaman.
Pompa
Penyiram Tanaman (dikontrol oleh Q2 dan relay RL4) hanya aktif jika:
Tanah
Kering (Logika 1) DAN
BUKAN
Malam Hari DAN
Counter
Belum Mencapai Angka 3 (Logika Penghalang dari U5:B adalah LOW/0).
Kebutuhan
akan sistem penyiraman tanaman yang efisien dan otomatis semakin
meningkat seiring dengan perkembangan teknologi dan kesadaran masyarakat
terhadap pentingnya efisiensi air serta perawatan tanaman yang
berkelanjutan. Pada umumnya, proses penyiraman tanaman masih dilakukan
secara manual oleh manusia, yang sering kali tidak teratur baik dari
segi waktu maupun jumlah air yang digunakan. Hal ini dapat menyebabkan
tanaman menjadi terlalu kering atau justru terlalu basah, sehingga
pertumbuhannya tidak optimal.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut, diperlukan sebuah sistem kontrol penyiraman tanaman otomatis yang mampu bekerja secara mandiri dengan memanfaatkan berbagai sensor. Sistem ini menggunakan sensor soil moisture (sensor kelembaban tanah)
untuk mendeteksi kondisi kelembaban tanah. Apabila tanah terdeteksi
kering, maka sistem akan mengaktifkan pompa air untuk menyiram tanaman,
dan pompa akan berhenti ketika kelembaban sudah mencapai batas tertentu.
Selain itu, sistem juga dilengkapi sensor water level (sensor water tank)
yang berfungsi untuk memantau ketinggian air dalam tangki. Dengan
adanya sensor ini, pengisian air tangki dapat dilakukan secara otomatis
ketika volume air berkurang, sehingga pasokan air untuk penyiraman
selalu terjaga tanpa perlu pengisian manual.
S ementara itu, sensor LDR (Light Dependent Resistor)
digunakan untuk mendeteksi kondisi cahaya di sekitar sistem. Sensor ini
berfungsi untuk menonaktifkan pompa air saat malam hari agar penyiraman
hanya dilakukan pada siang hari ketika intensitas cahaya cukup tinggi
dan proses fotosintesis tanaman berlangsung optimal.
Dengan menggabungkan ketiga sensor tersebut, sistem ini mampu mengatur penyiraman tanaman secara otomatis, efisien, dan cerdas.
Selain meminimalisir pemborosan air, sistem ini juga mengurangi
ketergantungan terhadap tenaga manusia serta menjaga tanaman tetap dalam
kondisi ideal untuk tumbuh dengan baik.
DC
Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan
pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2
Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.
Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter
2. 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.
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).
3. Lem Tembak
4. Gerndra
5. Pembuka/Pemasang Baut
Bahan :
1. Sensor Water Tank
2. Soil Moisture Sensor
3. LDR Sensor
4. 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).
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%.
Spesifikasi
5. IC 7404
Pin Out :
Spesifikasi :
6. Transistor NPN 2n2222
Pin Out :
Spesifikasi :
7. IC 7408 ( Gerbang And)
Pin Out :
Pin 14 → VCC (tegangan catu +5V)
Pin 7 → GND (0 V)
Pin 1 & 2 → Input A & B dari Gate 1; Pin 3 → Output Y dari Gate 1
Pin 4 & 5 → Input A & B dari Gate 2; Pin 6 → Output Y dari Gate 2
Pin 10 & 9 → Input A & B dari Gate 3; Pin 8 → Output Y dari Gate 3
Pin 13 & 12 → Input A & B dari Gate 4; Pin 11 → Output Y dari Gate 4
Spesifikasi:
Tegangan catu (VCC) yang direkomendasikan: 4,75 V hingga 5,25 V (standar ≈ +5 V)
Tegangan catu absolut maksimum: ±7 V (jangan digunakan terus-menerus pada batas ini)
Tegangan input untuk logika HIGH (VIH): minimum ~2 V
Tegangan input untuk logika LOW (VIL): maksimum ~0,8 V
Arus output ketika output LOW (IOL): ~16 mA (maks)
Arus output ketika output HIGH (IOH): ~-0,8 mA (maks)
Waktu propagasi (delay) dari input ke output: misalnya ~10-30 ns tergantung kondisi dan varian.
Rentang suhu operasi untuk tipe DM7408: 0 °C hingga +70 °C; untuk varian DM5408: -55 °C hingga +125 °C
8. IC 7400 (Gerbang Nand)
Tegangan catu rekomendasi (VCC): 4.75 V hingga 5.25 V (tekanan: sekitar +5 V)
Tegangan input HIGH (VIH) minimal ≈ 2.0 V
Tegangan input LOW (VIL) maksimal ≈ 0.8 V
Arus output: ketika LOW (IOL) dapat mencapai ~16 mA (maks)
Arus output ketika HIGH (IOH) sangat kecil atau negatif (karena sumber kecil) misalnya ~–0.4 mA (maks)
Waktu propagasi (delay) tergantung versi — misalnya generasi TTL standar ~10-50 ns untuk kondisi tertentu.
Rentang temperatur operasi untuk versi standar: 0 °C hingga +70 °C (untuk tipe SN7400)
Tegangan maksimum absolut: Supply hingga ~7 V, input hingga ~5.5 V (untuk kondisi “absolute maximum ratings”)
9. IC LM358
10. IC 4026
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
12. Relay 5 V
Pin Out :
Spesifikasi :
13. Battrei
Baterai yang pada rangkaian ini digunakan sebagai sumber
energi listrik atau sumber tegangan untuk menjalankan rangkaian. Baterai
merupakan sebuah benda yang dapat atau bisa mengubah energi kimia
menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan oleh baterai
tersebut sama seperti akumulator, yakni listrik searah dikatakan DC.
Jumlah listrik yang dihasilkan tersebut tergantung dari seberapa besar
baterai tersebut
Spesifikasi
14. Potensiometer 100k
Spesifikasi :
15. PCB
15. Pompa Air 12 Volt
Spesifikasi :
16. Sevent Segment
Pin Out :
17. 4 Wadah
18. Besi Panjang Berongga
19. Triplex
20. Air
21. Tanaman
22.Selang Mili meter
23. LED
Spesifikasi :
* Superior weather resistance * 5mm Round Standard Directivity * UV Resistant Eproxy * Forward Current (IF): 30mA * Forward Voltage (VF): 1.8V to 2.4V * Reverse Voltage: 5V * Operating Temperature: -30℃ to +85℃ * Storage Temperature: -40℃ to +100℃ * Luminous Intensity: 20mcd
Water level float
sensor atau sensor pelampung air adalah sensor yang digunakan
untuk mendeteksi ketinggian atau volume air di dalam suatu wadah,
seperti tangki, sumur, atau reservoir. Prinsip kerjanya didasarkan
pada gaya apung (Archimedes), di mana pelampung akan naik atau turun
mengikuti permukaan air. Perubahan posisi pelampung ini digunakan
untuk mengaktifkan atau menonaktifkan saklar listrik (switch) yang
ada di dalam sensor.
Sensor ini sering digunakan
dalam sistem otomatisasi pengisian atau pembuangan air, seperti:
Tangki air rumah tangga,
Sistem irigasi otomatis,
Pengendali banjir miniatur,
Rangkaian kontrol penyiram tanaman otomatis, dan
lain-lain.
Float sensor bekerja
berdasarkan perubahan posisi pelampung akibat naik turunnya permukaan air.
Di dalam sensor
terdapat pelampung (float) yang berisi magnet, serta reed
switch (saklar magnetik) yang tertanam di tabung atau pipa sensor.
Ketika air naik dan pelampung mendekati reed switch, medan magnet dari
pelampung akan menutup kontak saklar, sehingga mengubah kondisi output
dari OPEN ke CLOSE atau sebaliknya.
Kondisi ini bisa diterjemahkan oleh sistem mikrokontroler (misalnya Arduino)
sebagai logika HIGH atau LOW.
Jika pelampung turun (air
habis) → saklar terbuka → output HIGH → pompa aktif untuk mengisi tangki.
Grafik respon sensor :
Soil Mosture Sensor
Soil moisture
sensor atau sensor kelembaban tanah adalah alat elektronik yang
digunakan untuk mengukur kadar air (kelembaban) yang terkandung di
dalam tanah. Sensor ini banyak digunakan dalam bidang pertanian cerdas
(smart farming), otomasi penyiraman tanaman, serta penelitian tanah
dan lingkungan, karena mampu memberikan informasi seberapa basah atau kering
tanah tersebut.
Dalam sistem otomatisasi, nilai
kelembaban tanah digunakan sebagai dasar pengendalian pompa air atau
sistem irigasi, sehingga penyiraman hanya dilakukan ketika tanah benar-benar
kering, dan berhenti ketika kelembaban tanah sudah cukup.
Sensor kelembaban tanah bekerja
berdasarkan konduktivitas listrik tanah — yaitu kemampuan tanah
menghantarkan arus listrik.
Tanah yang lembab mengandung
banyak air, sehingga daya hantar listriknya tinggi (resistansinya rendah).
Sebaliknya, tanah yang kering memiliki daya hantar listrik
rendah (resistansinya tinggi) karena air yang bersifat konduktor
berkurang.
Sensor ini biasanya terdiri
dari dua elektroda logam (probe) yang dimasukkan ke dalam tanah.
Ketika tegangan diberikan di antara kedua probe tersebut, arus listrik yang
mengalir tergantung pada kadar air tanah. Sinyal listrik ini kemudian diubah
menjadi tegangan analog (0–5 V) yang mewakili tingkat kelembaban.
Tanah basah → resistansi kecil →
tegangan output rendah
Tanah kering → resistansi besar →
tegangan output tinggi
Soil
Moisture Sensor merupakan module untuk mendeteksi kelembaban tanah,
yang dapat diakses menggunakan microcontroller seperti arduino.Sensor
kelembaban tanah ini dapat dimanfaatkan pada sistem pertanian,
perkebunan, maupun sistem hidroponik mnggunakan hidroton.
Soil
Moisture Sensor dapat digunakan untuk sistem penyiraman otomatis atau
untuk memantau kelembaban tanah tanaman secara offline maupun online.
Sensor yang dijual pasaran mempunyai 2 module dalam paket penjualannya,
yaitu sensor untuk deteksi kelembaban, dan module elektroniknya sebagai
amplifier sinyal.
Jika
menggunakan pin Digital Output maka keluaran hanya bernilai 1 atau 0
dan harus inisalisasi port digital sebagai Input (pinMode(pin, INPUT)).
Sedangkan jika menggunkan pin Analog Output maka keluaran yang akan
muncul adalah sebauah angka diantara 0 sampai 1023 dan inisialisasi
hanya perlu menggunkan analogRead(pin).
CARA KERJA SENSOR
Pada
saat diberikan catudaya dan disensingkan pada tanah, maka nilai Output
Analog akan berubah sesuai dengan kondisi kadar air dalam tanah.
Pada saat kondisi tanah :
Basah : tegangan output akan turun
Kering : tegangan output akan naik
Tegangan
tersebut dapat dicek menggunakan voltmeter DC. Dengan pembacaan pada
pin ADC pada microcontroller dengan tingkat ketelitian 10 bit, maka akan
terbaca nilai dari range 0 – 1023. Sedangkan untuk Output Digital dapat
diliat pada nyala led Digital output menyala atau tidak dengan
mensetting nilai ambang pada potensiometer.
Kelembaban tanah melebihi dari nilai ambang maka led akan padam
Kelembaban tanah kurang dari nilai ambang maka led akan menyala
Pinout:
Grafik Respon:
LDR Sensor
LDR (Light Dependent Resistor) atau fotoresistor adalah
salah satu jenis sensor cahaya yang nilai resistansinya berubah
sesuai dengan intensitas cahaya yang diterimanya.
Ketika cahaya
terang (siang hari) → resistansi LDR menurun.
Ketika gelap
(malam hari) → resistansi LDR meningkat.
Prinsip kerja LDR didasarkan pada efek
fotokonduktivitas — yaitu kemampuan material semikonduktor untuk mengubah
resistansi listriknya saat terkena cahaya.
Saat
terkena cahaya:
Foton dari cahaya memberikan energi kepada elektron di dalam bahan
semikonduktor (biasanya kadmium sulfida, CdS), sehingga elektron bebas
berpindah dari pita valensi ke pita konduksi.
Akibatnya, jumlah elektron konduksi meningkat, dan resistansi
turun drastis.
Saat
gelap:
Tidak ada energi foton yang cukup untuk menggerakkan elektron ke pita
konduksi, sehingga resistansi menjadi sangat tinggi (puluhan
kilo-ohm hingga mega-ohm)
Spesifikasi :
Grafik respon
Relay
Relay
adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk
menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar
elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya
dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor
akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet
yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda
dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual
tanpa perlu arus listrik.
Kapasitas Pengalihan Maksimum:
Motor DC
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu
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).
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%.
Transistor
Transistor
adalah komponen semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai
sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,
modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi
semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau
tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat
akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Transistor Bipolar adalah salah satu jenis transistor yang terbentuk
dari 2 dioda sehingga memiliki polaritas atau sisi positif dan sisi
negatif. Biasanya transistor Bipolar atau disebut dengan BJT (Basis
Junction Transistor) memiliki 2 jenis, diantaranya yaitu Transistor PNP
dan Transistor NPN. Transistor ini memiliki 3 polaritas yang biasa
disebut B (Basis), E (Emiter), C (Collector). Basis berfungsi sebagai
base atau tempat berkumpulnya kumpulan aliran arus yang masuk ke
transistor, Emiter dan Collector sebagai aliran arus masuk dan keluar.
Lambang Transistor BJT
Sudah
jelas seperti gambar di atas bahwa transistor PNP memiliki simbol yang
arah panahnya masuk dan sebaliknya untuk NPN arah panah dari emiter
mengarah keluar.
Bentuk
aliran arus pada sebuah transistor dapat dirumuskan dengan hukum KCL (
Kirchoff Current Law) Atau hukum Kirchoff I, yang dirumuskan sebagai
berikut.
Pada Transistor BJT nilai arus Ib relatif sangat kecil terhadap Ic, maka Ib ini dapat diabaikan. Sehingga persamaan diatas bisa berubah menjadi
Ie = Ic
Keterangan : Ie = Arus Emitter Ic = Arus Collector
Karakteristik input merupakan karakteristik dari tegangan base
dan emitter (VBE) sebagai fungsi arus base (IB) dengan VCE dalam
keadaan konstan. Karakteristik ini merupakan karakteristik dari junction
emitter-base dengan forward bias atau sama dengan karakteristik diode pada
forward bias. Pada BJT seluruh pembawa muatan akan melewati junction
Base-Emittor menuju Collector maka arus pada basis menjadi jauh lebih
kecil dari diode P-N dengan
adanya faktor hfe. Penambahan nilai VCE megakibatkan arus IB akan
berkurang. Arus IB akan mengalir jika tegangan VBE > 0,7 V
Karakteristik output merupakan
karakteristik dengan tegangan emitter (VCE) sebagai fungsi arus
kolektor (IC) terhadap arus base (IB) yang tetap seperti ditunjukkan
pada Gambar 4. Pada saat IB=0, arus IC yang mengalir adalah arus bocor
ICB0 (pada umumnya diabaikan), sedangkan pada saat IB ≠ 0 untuk VCE
kecil (<< 0,2 V), pembawa muatan di basis tidak efisien dan
transistor dikatakan dalam keadaan saturasi dengan IB > IC / hfe .
Pada saat VCE diperbesar IC pun naik hingga melewati level tegangan VCE
saturasi (0,2 -1 V) hingga transistor bekerja dalam daerah aktif dengan
IB = IC / hfe. Pada saat ini kondisi arus IC relatif konstan terhadap
variasi tegangan VCE.
Gelombang input dan output transistor
Jenis-jenis transistsor yang digunakan
1. Fixed Bias
Fixed
bias pada transistor BJT adalah metode yang sangat sederhana di mana
tegangan basis transistor ditetapkan oleh sumber tegangan eksternal
melalui sebuah resistor basis (RB). Konfigurasi dasar rangkaian ini
melibatkan tegangan suplai (VCC), resistor kolektor (RC), dan resistor
basis yang terhubung ke sumber tegangan bias (VBB). Kelebihan dari
metode ini adalah kesederhanaannya, namun kelemahannya adalah stabilitas
yang rendah. Fixed bias sangat sensitif terhadap variasi parameter
transistor seperti β (gain) dan perubahan suhu, sehingga titik kerja
transistor dapat mudah bergeser.
Gambar Rangkaian Fixed Bias
Rumus Untuk Rangkaian Fixed Bias
2. Self Bias
Self
bias meningkatkan stabilitas dengan menambahkan resistor emitor (RE)
yang memberikan umpan balik negatif. Dalam konfigurasi self bias,
tegangan basis diatur melalui resistor basis (RB) dan tegangan pada
emitor yang dikendalikan oleh arus emitor (IE) yang mengalir melalui RE.
Ini membantu menstabilkan arus kolektor (IC) karena perubahan dalam
arus kolektor akan mempengaruhi tegangan emitor dan, pada gilirannya,
menyesuaikan tegangan basis-emitor (VBE). Metode ini menawarkan
stabilitas yang lebih baik dibandingkan fixed bias, tetapi masih relatif
sederhana.
Gambar Rangkaian Self Bias
Rumus untuk Rangkaian Self Bias
3. Emitter Bias
Emitter
bias menggabungkan pembagi tegangan untuk basis dan resistor emitor
untuk mencapai stabilitas yang lebih tinggi. Konfigurasi ini melibatkan
dua resistor pembagi tegangan (RB1 dan RB2) yang menetapkan tegangan
basis, serta resistor emitor (RE) yang menyediakan umpan balik negatif.
Pembagi tegangan memastikan tegangan basis tetap stabil meskipun ada
perubahan dalam tegangan suplai atau parameter transistor. Sementara
itu, resistor emitor menambah stabilitas termal dengan mengurangi efek
perubahan suhu pada arus kolektor. Emitter bias adalah metode yang
sangat stabil dan cocok untuk aplikasi yang memerlukan titik kerja yang
sangat stabil.
Gambar Rangkaian Emitter Bias
Rumus untuk Rangkaian Emitter Bias
Detektor non inverting Vref= +
Rangkaian
detektor inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga
dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 69
Dengan
menggunakan persamaan (1) maka Vi = V2 dan Vref = V1 sehingga bentuk
gelombang tegangan output Vo ( .( ) 1 2 (max) Vo AOL V V ) yang
dihasilkan adalah seperti gambar 70
Gambar
70 Bentuk gelombang input dan gelombang output Adapun kurva
karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 71. Dengan Vi >
Vref maka Vo = -Vsat dan sebaliknya bila Vi < Vref maka Vo = +Vsat.
2. Detektor Non Inverting dengan vref =+
Rangkaian
detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang
segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar
78
Gambar
78 Rangkaian detektor non inverting Dengan menggunakan persamaan (1)
maka Vi = V1 dan +Vref = V2 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo
( .( ) 1 2 (max) Vo Vsat AOL V V ) yang dihasilkan dengan
simulasi multisim adalah seperti
Detektor Inverting
Gerbang AND
Gambar Rangkaian Dasar dan Simbol Gerbang AN
Tabel Kebenaran Gerbang AND
A
B
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Gerbang
AND merupakan gerbang logika yang menggunakan operasi perkalian. Bisa
dilihat pada tabel diatas bahwa keluaran akan bernilai 1 jikasemua nilai input adalah 1, dan jika salah satu atau lebih input ada yang bernilai nol maka output akan bernilai nol.
Gerbang Inverter
Gambar Rangkaian Sederhana dan Simbol Inverter
Tabel Kebenaran Inverter
A
Y
0
1
1
0
GerbangNOTmerupakangerbangyangdimanakeluarannyaakan selalu berlawanan dengan masukannya.
Gerbang NAND
A
B
Y
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Gerbang
NAND adalah gerbang AND yang keluarannya disambungkan ke inverter. Dan
nilai dari tabel kebenarannya merupakan kebalikan dari tabel kebenaran
dari gerbang AND.
IC 4026
IC
4026 terdiri dari penghitung dekade Johnson 5-tahap dan dekoder
keluaran yang mengubah kode Johnson menjadi keluaran dekode 7-segmen
untuk menggerakkan tampilan numerik 7-segmen tunggal. Perangkat ini
menawarkan keunggulan signifikan dalam aplikasi tampilan yang
mengutamakan disipasi daya rendah dan/atau jumlah paket rendah.
Kedua
sisi IC 4026 memiliki masukan umum, termasuk CLOCK, RESET, dan CLOCK
INHIBIT, sementara keluaran umum mencakup CARRY OUT dan tujuh keluaran
yang didekodekan (a, b, c, d, e, f, g). CD4026 juga dilengkapi masukan
dan keluaran tambahan, seperti masukan DISPLAY ENABLE dan keluaran
DISPLAY ENABLE serta keluaran "C-SEGMENT" UNGATED.
Ketika
sinyal RESET tinggi diterapkan, penghitung dekade direset ke hitungan
nol. Penghitung maju satu hitungan pada transisi positif sinyal clock,
asalkan sinyal CLOCK INHIBIT rendah. Kemajuan penghitung melalui jalur
clock terhambat ketika sinyal CLOCK INHIBIT tinggi.
Sinyal
CLOCK INHIBIT dapat berfungsi sebagai clock tepi negatif ketika garis
clock dipertahankan tinggi. Penghitung JOHNSON memiliki gerbang
anti-lock, yang memastikan urutan penghitungan yang tepat.
Sinyal
CARRY-OUT (Cout) menyelesaikan satu siklus setiap sepuluh siklus CLOCK
INPUT, dan digunakan untuk mencatat waktu dekade berikutnya secara
langsung dalam rantai penghitungan multi-dekade.
Tujuh
keluaran yang didekodekan (a, b, c, d, e, f, g) mengaktifkan segmen
yang sesuai dalam perangkat tampilan tujuh segmen yang digunakan untuk
merepresentasikan angka desimal 0 hingga 9. Keluaran CD4026 hanya
diaktifkan saat DISPLAY ENABLE IN tinggi.
Tipe
seri IC 4026 tersedia dalam bentuk paket plastik dual-in-line 16-kabel
(akhiran E), paket small-outline 16-kabel (akhiran NSR), dan paket
small-outline thin shrink 16-kabel (akhiran PW dan PWR).
Sevent Segment
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.
.jpeg)
.jpg)
