modul 3

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

Percobaan

Percobaan

a. Prosedur

b. Handware

c. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

d. Flowchart dan Listing Program

e. Video Simulasi

f. Download File

Rangkaian Kontrol dan Monitoring Kolam Ikan Lele

Pendahuluan [KEMBALI]

Budidaya ikan lele memainkan peran penting dalam ketahanan pangan, dan untuk meningkatkan efisiensi dan produktivitasnya, penggunaan sistem kontrol kolam ikan lele menjadi krusial. Melibatkan sensor suhu, oksigen terlarut, pH, dan faktor lingkungan lainnya, sistem ini memungkinkan pemantauan real-time yang akurat untuk mengoptimalkan kondisi lingkungan bagi pertumbuhan dan kesehatan ikan lele. Dengan integrasi teknologi sensor terkini, para petani dapat merespons cepat terhadap perubahan kondisi kolam, mencegah potensi penyakit, dan meningkatkan efisiensi pemanfaatan sumber daya, yang pada akhirnya berkontribusi pada keberlanjutan budidaya ikan lele.

TUJUAN [KEMBALI]

Memenuhi tugas Mikrroprosesor dan Mikrokontroler
Menjelaskan prinsip kerja Sensor PH,NTC, dan water level sensor
Mensimulasikan rangkaian Sensor PH,NTC, dan water level sensor

ALAT DAN BAHAN [KEMBALI]

1. Alat

1. Power Supply

2. Voltmeter DC

2. Bahan

1. Arduino

Spesifikasi :

2. Sensor PH

Spesifikasi :

3. Water level sensor

Spesifikasi :

3. LCD

Spesifikasi :

4. Ground

Ground Berfungsi sebagai untuk meniadakan beda potensial dengan mengalirkan arus sisa dari kebocoran tegangan atau arus pada rangkaian

5. Potensiometer

Spesifikasi :

Type: Rotary a.k.a Radio POT
Available in different resistance values like 500Ω, 1K, 2K, 5K, 10K, 22K, 47K, 50K, 100K, 220K, 470K, 500K, 1 M.
Power Rating: 0.3W
Maximum Input Voltage: 200Vdc
Rotational Life: 2000K cycles

6. Jumper

7. Relay 3V

Spesifikasi :

8. Motor DC

Spesifikasi :

Standard 130 Type DC motor
Operating Voltage: 4.5V to 9V
Recommended/Rated Voltage: 6V
Current at No load: 70mA (max)
No-load Speed: 9000 rpm
Loaded current: 250mA (approx)
Rated Load: 10g*cm
Motor Size: 27.5mm x 20mm x 15mm
Weight: 17 grams

9. NTC

Spesifikasi :

10. RTC DS 1307

Spesifikasi

11. 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

12. Switch Rot 3

Spesifikasi

Alpha 3 Pole Rotary Switch with adjustable stop position tab for use as a 2 to 4 position switch.
Contact rating is 150mA @ 240VAC
Shaft Length 35mm Shaft Diameter 1/4" 6.35mm
Hole size for panel mounting 10mm.

13. IC 4555

Spesifikasi

DASAR TEORI [KEMBALI]

1. Arduino

Kontruksi

Arduino adalah platform perangkat keras (hardware) yang dirancang untuk memudahkan pengembangan dan prototyping proyek-proyek elektronik. Ini terdiri dari papan sirkuit cetak berukuran kecil yang dilengkapi dengan mikrokontroler dan sejumlah pin input/output yang dapat digunakan untuk menghubungkan sensor, aktuator, dan komponen elektronik lainnya.

Mikrokontroler pada papan Arduino adalah otak utama yang mengontrol berbagai komponen yang terhubung dengannya. Papan Arduino biasanya dilengkapi dengan berbagai macam varian mikrokontroler dari berbagai produsen, seperti ATmega yang diproduksi oleh Microchip Technology. Meskipun demikian, Arduino lebih sering dikaitkan dengan platform open-source yang dikelola oleh Arduino.cc.

Arduino memiliki beberapa komponen utama yang membentuk papan sirkuit mikrokontroler. Berikut adalah penjelasan tentang komponen-komponen utama Arduino:

Mikrokontroler: Ini adalah otak utama dari Arduino yang melakukan semua operasi pengolahan data dan kontrol. Arduino menggunakan mikrokontroler sebagai pusat kendali, yang berfungsi untuk membaca input, menjalankan kode program, dan mengontrol output. Beberapa varian Arduino menggunakan mikrokontroler dari berbagai produsen, seperti ATmega yang diproduksi oleh Microchip Technology.
Pin I/O: Arduino memiliki sejumlah pin input/output (I/O) yang digunakan untuk menghubungkan sensor, aktuator, dan komponen lainnya. Pin ini bisa berfungsi sebagai input untuk membaca data dari sensor atau output untuk mengontrol aktuator. Ada pin digital dan pin analog. Pin digital dapat berupa input atau output dengan nilai logika 0 (LOW) atau 1 (HIGH), sementara pin analog digunakan untuk membaca nilai analog seperti sensor suhu atau cahaya.
Papan Sirkuit: Papan Arduino adalah substrat fisik tempat semua komponen terhubung. Papan ini biasanya terbuat dari bahan tahan lama dan dilengkapi dengan jalur tembaga yang menghubungkan komponen-komponen elektronik.
Konektor USB: Banyak varian Arduino dilengkapi dengan konektor USB. Ini memungkinkan Anda untuk menghubungkan papan Arduino ke komputer, sehingga Anda dapat mengunggah kode program ke mikrokontroler dan berkomunikasi dengan papan melalui koneksi serial.
Catu Daya: Arduino memerlukan catu daya untuk beroperasi. Ini bisa berasal dari komputer melalui kabel USB atau dari sumber daya eksternal seperti baterai atau adaptor listrik. Beberapa papan Arduino memiliki regulator tegangan yang memungkinkan papan menerima berbagai tingkat tegangan masukan.
Konektor Listrik: Arduino umumnya memiliki pin header atau konektor yang memungkinkan Anda untuk menghubungkan kabel atau kawat ke pin I/O. Ini memudahkan Anda dalam menghubungkan sensor, aktuator, dan komponen lainnya ke papan Arduino.
Kristal Osilator: Kristal osilator digunakan untuk menghasilkan sinyal osilasi yang diperlukan oleh mikrokontroler untuk menjalankan perhitungan waktu dan operasi lainnya.
Tombol Reset: Tombol reset memungkinkan Anda untuk mengulang proses booting papan Arduino atau menghentikan eksekusi program yang sedang berjalan.
Indikator LED: Beberapa varian Arduino memiliki indikator LED yang terhubung ke pin tertentu. LED ini dapat diatur dalam kode program untuk memberi tahu status atau kondisi papan, seperti aktif atau dalam mode tidur.

Semua komponen ini bekerja bersama-sama untuk menciptakan platform Arduino yang kuat dan serbaguna untuk mengembangkan berbagai proyek elektronik dan pemrograman.

2. Sensor PH

Sensor pH adalah perangkat elektronik yang dirancang khusus untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan (pH) suatu larutan. Dalam konteks akuakultur, sensor pH sangat penting karena tingkat pH air dapat mempengaruhi kesehatan dan kelangsungan hidup ikan. Sensor pH biasanya terdiri dari elektroda pH yang responsif terhadap ion hidrogen dalam larutan. Ketika elektroda terkena larutan, perubahan potensial elektrokimia terjadi, dan ini diukur sebagai nilai pH. Keakuratan sensor pH diperlukan untuk menjaga kondisi lingkungan air kolam ikan pada tingkat pH yang optimal sesuai dengan kebutuhan spesies ikan tertentu. Sensor pH juga penting dalam proses manajemen kualitas air, membantu petani ikan mengidentifikasi dan mengoreksi perubahan pH yang mungkin merugikan bagi ikan. Dengan memantau dan mengontrol tingkat pH, petani ikan dapat menciptakan lingkungan yang sesuai untuk pertumbuhan, reproduksi, dan kesehatan ikan secara keseluruhan. Pin yang terdapat pada sensor PH :

VCC (Voltage Common Collector): Ini adalah pin yang menyediakan daya untuk sensor pH. Biasanya dihubungkan dengan sumber tegangan yang sesuai, seperti 5V pada mikrokontroler atau perangkat lainnya.
GND (Ground): Pin ini merupakan ground atau tanah, dan harus dihubungkan dengan ground pada sistem atau mikrokontroler.
OUT atau SIGNAL: Ini adalah pin keluaran yang memberikan sinyal atau tegangan analog atau digital yang berkaitan dengan nilai pH yang diukur. Keluaran ini akan dihubungkan ke pin input pada mikrokontroler atau perangkat pemantauan.
Reference (REF): Beberapa sensor pH mungkin memiliki pin referensi yang digunakan untuk menetapkan nilai referensi untuk pengukuran pH. Ini membantu dalam kalibrasi sensor.
Temperature (Temp): Beberapa sensor pH dilengkapi dengan sensor suhu terintegrasi, dan pin ini digunakan untuk menghubungkan sensor suhu dengan sistem untuk mengkompensasi pengukuran pH berdasarkan suhu air.

Prinsip kerja Sensor PH

Sensor pH beroperasi berdasarkan prinsip elektrokimia, dimana elektroda pH responsif terhadap ion hidrogen (H+) dalam larutan. Elektroda pH menghasilkan perubahan potensial elektrokimia yang terkait dengan konsentrasi ion hidrogen dalam larutan. Referensi elektroda membantu memberikan nilai referensi yang stabil selama pengukuran. Perubahan potensial antara elektroda pH dan referensi dicatat sebagai hasil pengukuran, yang kemudian dikonversi menjadi nilai pH yang dapat dibaca. Beberapa sensor pH juga dilengkapi dengan sensor suhu untuk mengkompensasi efek suhu pada pengukuran pH. Kompensasi suhu penting karena pH larutan dapat berubah seiring dengan perubahan suhu. Hasil pengukuran perlu dikalibrasi menggunakan larutan buffer pH yang diketahui secara berkala untuk memastikan akurasi sensor. Oleh karena itu, prinsip kerja sensor pH mencakup interaksi elektrokimia, kompensasi suhu, dan konversi sinyal untuk memberikan pemahaman yang akurat terkait tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan. Gambar grafik respon sensor untuk sensor PH

3. Water Level Sensor

Water level sensor, atau sensor ketinggian air, adalah perangkat elektronik yang dirancang untuk mendeteksi tingkat ketinggian air dalam suatu wadah atau tempat. Beberapa menggunakan teknologi float yang bergerak seiring perubahan ketinggian air, sedangkan yang lain menggunakan prinsip ultrasonik atau tekanan untuk mengukur jarak antara sensor dan permukaan air. Informasi yang diberikan oleh sensor ini penting untuk berbagai aplikasi, termasuk pengelolaan sumber daya air, pemantauan banjir, dan kontrol otomatis dalam tangki penyimpanan. Water level sensor membantu memastikan efisiensi penggunaan air, mencegah kelebihan atau kekurangan air, dan memberikan pemahaman yang akurat terkait tingkat air dalam lingkungan tertentu. Pin yang terdapat pada water level sensor :

VCC atau VDD (Voltage Common Collector atau Voltage Direct Drive): Ini adalah pin yang menyediakan daya untuk sensor. Biasanya, dihubungkan dengan sumber daya positif seperti 5V pada mikrokontroler atau modul pembaca sensor.
GND (Ground): Ini adalah pin ground atau tanah, yang dihubungkan dengan ground pada sistem atau mikrokontroler.
OUT atau SIGNAL: Ini adalah pin keluaran yang memberikan sinyal yang berubah tergantung pada tingkat ketinggian air. Sinyal ini dapat berupa sinyal analog atau digital dan dihubungkan ke pin input pada mikrokontroler atau perangkat pemantauan.
Referensi (REF): Beberapa water level sensors memiliki pin referensi yang digunakan untuk menetapkan nilai referensi tertentu, terutama jika sensor mendukung pengaturan ambang batas tertentu.
Temperature (Temp): Beberapa sensor juga dilengkapi dengan sensor suhu terintegrasi, dan pin ini digunakan untuk menghubungkan sensor suhu ke sistem untuk mengkompensasi efek suhu pada pengukuran tingkat air.

Prinsip kerja water level sensor

Water level sensors beroperasi dengan berbagai prinsip deteksi untuk mengukur atau mendeteksi tingkat ketinggian air dalam suatu tempat atau wadah. Salah satu prinsip kerja umumnya melibatkan penggunaan pelampung yang mengapung di permukaan air; ketika air naik atau turun, posisi pelampung berubah, dan perubahan ini diubah menjadi sinyal listrik. Teknologi ultrasonik menggunakan gelombang suara untuk mengukur jarak antara sensor dan permukaan air, sedangkan sensor tekanan mengukur tekanan air pada kedalaman tertentu. Ada juga sensor yang menggunakan prinsip optik, mengirimkan sinar cahaya ke permukaan air dan mendeteksi pantulan cahaya untuk mengukur tingkat ketinggian air. Sensor kapasitif mengukur perubahan kapasitansi yang terjadi ketika ada kontak atau perubahan dielektrik antara elektroda dan air. Prinsip kerja ini memberikan informasi yang akurat tentang tingkat ketinggian air, dan pemilihan teknologi tertentu tergantung pada kebutuhan aplikasi spesifik serta kondisi lingkungan.

grafik respon water level sensor

3. LCD

LCD (Liquid Crystal Display) adalah jenis tampilan visual yang menggunakan kristal cair untuk menghasilkan gambar. LCD bekerja berdasarkan sifat optis dari kristal cair yang dapat dikendalikan untuk memblokir atau mengizinkan cahaya melalui mereka.Layar LCD terdiri dari sel-sel piksel yang dapat mengubah orientasi kristal cairnya untuk mengatur jumlah cahaya yang melewati setiap piksel.Banyak LCD memerlukan sumber cahaya belakang (backlight) untuk membuat gambar terlihat. Backlight dapat menggunakan lampu fluoresen atau lampu LED.

Prinsip kerja LCD

Liquid Crystal Display (LCD) berfungsi berdasarkan prinsip perubahan sifat optik dari bahan kristal cair yang dikontrol oleh medan listrik. LCD terdiri dari lapisan-lapisan bahan polarisasi dan lapisan bahan kristal cair di antara dua substrat kaca. Ketika tegangan diterapkan pada lapisan bahan kristal cair, medan listrik mengubah orientasi molekul-molekul dalam kristal cair, mengubah arah polarisasi cahaya yang melewati mereka. Ini memungkinkan atau memblokir cahaya dari lampu belakang LCD yang melewati piksel-piksel tertentu, menciptakan tampilan dengan karakter atau gambar yang diinginkan. Dengan kontrol tegangan yang tepat pada piksel-piksel yang sesuai, LCD mampu menampilkan teks, grafik, atau gambar dalam berbagai resolusi dan warna, menjadikannya teknologi tampilan yang luas digunakan dalam perangkat-perangkat elektronik seperti ponsel, monitor, dan televisi.

4. Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close. Fitur: 1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V 2. Arus pemicu 70mA 3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V 4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V 5. Switching maksimum

5. RTC DS 1307

RTC DS1307 (Real-Time Clock DS1307) adalah sebuah IC (Integrated Circuit) yang dirancang khusus untuk memberikan fungsi jam waktu nyata (RTC) pada berbagai perangkat elektronik. DS1307 mampu menyimpan dan mengatur informasi waktu, termasuk tahun, bulan, tanggal, jam, menit, dan detik dengan akurasi tinggi. IC ini sering digunakan dalam mikrokontroler dan sistem tertanam untuk menyediakan catatan waktu yang akurat dalam berbagai aplikasi, seperti jam digital, sistem log data, dan kontrol waktu untuk berbagai perangkat. DS1307 dapat diakses melalui antarmuka I2C (Inter-Integrated Circuit), memungkinkan komunikasi mudah dengan mikrokontroler atau perangkat lainnya. Fitur-fitur tambahan seperti deteksi daya cadangan (backup power) memastikan bahwa data waktu tetap terjaga bahkan saat sumber daya utama tidak tersedia, sehingga menjadikannya pilihan yang handal untuk berbagai aplikasi yang membutuhkan akurasi waktu.

Kaki Pin

1.VCC (Pin 8): Menyediakan daya untuk IC. Biasanya terhubung ke sumber daya positif, seringkali 5V. 2.GND (Pin 4): Ground atau koneksi ke tanah, yang terhubung ke sumber daya negatif. 3.SQW/OUT (Pin 7): Keluaran gelombang persegi atau Square Wave Output. Pin ini dapat dihubungkan ke mikrokontroler atau perangkat lain untuk sinkronisasi waktu atau pembangkit sinyal jam. 4.SCL (Pin 6): Serial Clock Line. Terhubung ke pin SCL pada bus I2C dan digunakan untuk sinkronisasi pengiriman data. 5.SDA (Pin 5): Serial Data Line. Terhubung ke pin SDA pada bus I2C dan digunakan untuk mentransfer data antara DS1307 dan perangkat lain. 6.X1 (Pin 1) dan X2 (Pin 2): Konektor kristal. Dihubungkan dengan kristal eksternal untuk membentuk osilator yang diperlukan untuk mengukur waktu dengan akurat. 7.BAT (Pin 3): Baterai cadangan. Digunakan untuk memberikan daya cadangan ke RTC sehingga waktu dapat tetap terjaga bahkan saat daya utama terputus. Umumnya dihubungkan dengan baterai lithium.

Prinsip Kerja

RTC DS1307 bekerja berdasarkan prinsip penggunaan osilator kristal eksternal yang menghasilkan pulsa jam yang presisi. Kristal ini terhubung ke pin X1 dan X2, membentuk osilator yang menghasilkan pulsa jam yang digunakan untuk menghitung waktu dalam format BCD (Binary-Coded Decimal), termasuk detik, menit, jam, tanggal, bulan, dan tahun. DS1307 mampu menyimpan dan memperbarui informasi waktu ini secara terus-menerus. Dengan antarmuka I2C, RTC dapat berkomunikasi dengan perangkat lain, seperti mikrokontroler, yang memungkinkan pembacaan dan penulisan data waktu. Penggunaan baterai cadangan pada pin BAT memastikan keberlanjutan pemeliharaan waktu bahkan saat daya utama terputus. RTC DS1307 juga dilengkapi dengan fitur seperti alarm dan output gelombang persegi yang dapat diatur sesuai kebutuhan aplikasi, menjadikannya pilihan yang populer untuk mengintegrasikan fungsi jam waktu nyata pada berbagai sistem elektronika.

6. LED

LED merupakan singkatan dari Light Emitting Diode, merupakan salah satu perangkat semikonduktor yang mengeluarkan cahaya ketika arus listrik melewatinya, dan digunakan sebagai indikator keluaran (output). Tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

Infra merah : 1,6 V. Merah : 1,8 V – 2,1 V. Oranye : 2,2 V. Kuning : 2,4 V. Hijau : 2,6 V. Biru : 3,0 V – 3,5 V. Putih : 3,0 – 3,6 V. Ultraviolet : 3,5 V.

6. NTC

Sensor NTC (Negative Temperature Coefficient) merupakan suatu jenis sensor suhu yang mengandalkan perubahan resistansi bahan semikonduktor NTC dengan perubahan suhu. Prinsip kerja sensor NTC didasarkan pada karakteristik bahwa resistansi dari semikonduktor tersebut berkurang seiring dengan kenaikan suhu, dan sebaliknya, resistansinya meningkat saat suhu turun. Saat suhu meningkat, energi termal menggerakkan elektron-elektron dalam bahan semikonduktor, menyebabkan perubahan dalam mobilitas elektron dan celah pita energi. Akibatnya, resistansi bahan semikonduktor menurun. Pin yang terdapat pada sensor NTC :

Pin Sensitive (Atau Resistance Pin): Pin ini terhubung ke elemen resistif atau bahan semikonduktor NTC yang merespons terhadap perubahan suhu.
Common Pin (Ground Pin atau Reference Pin): Pin ini adalah ground atau referensi untuk sirkuit. Dalam banyak kasus, pin ini terhubung ke ujung tetap dari elemen resistif NTC.

Rumus yang digunakan

Keterangan :

T : suhu ruangan (Kelvin), nilai yang digunakan 298,15 Kelvin.

B : konstanta reinhart hart , nilai yang digunakan 3950.

R0 : batas termistor (batas 10k ohm)

R : resistansi termistor saat suhu T

Prinsip kerja sensor NTC

Prinsip kerja sensor NTC (Negative Temperature Coefficient) didasarkan pada perubahan resistansi bahan semikonduktor NTC dengan perubahan suhu. NTC memiliki sifat bahwa resistansinya berkurang seiring dengan peningkatan suhu, dan sebaliknya, resistansinya meningkat ketika suhu menurun. Sensor ini umumnya terdiri dari elemen resistif atau semikonduktor NTC yang terhubung ke dua pin. Saat suhu berubah, resistansi pada sensor NTC juga berubah sesuai dengan karakteristiknya. Oleh karena itu, dengan mengukur resistansi pada sensor NTC, kita dapat menentukan suhu lingkungan di sekitar sensor. Prinsip ini membuat sensor NTC banyak digunakan dalam berbagai aplikasi pengukuran suhu, seperti di termometer digital, sistem pengendalian suhu, atau perangkat elektronik lain yang memerlukan pemantauan suhu yang akurat.

Grafik respon sensor dari NTC :

7. Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator)dan Brushes (kuas/sikat arang).

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

8. IC 4555

IC 4555 adalah sebuah integrated circuit (IC) yang sering digunakan dalam aplikasi elektronika sebagai penguat audio. IC ini memiliki struktur internal yang dirancang khusus untuk memberikan daya penguatan yang tinggi pada sinyal audio, sehingga cocok untuk digunakan dalam sistem audio seperti amplifier. Dengan kemampuan operasi pada berbagai tegangan daya, IC 4555 dapat diaplikasikan secara fleksibel dalam berbagai skenario desain elektronika. Keunggulan utamanya melibatkan kemudahan penggunaan dan konfigurasi, serta kinerja audio yang handal, menjadikannya pilihan yang populer di kalangan pengembang elektronika.

Prinsip kerja

IC 4555 bekerja sebagai penguat audio terintegrasi dengan prinsip dasar penguatan sinyal listrik. Pada dasarnya, IC ini menerima sinyal audio dari input dan melalui serangkaian transistors dan komponen elektronik internal, menghasilkan salinan yang diperkuat dari sinyal tersebut pada output. Prinsip penguatan terjadi dengan mengendalikan arus dan tegangan dalam rangkaian internal, memungkinkan IC untuk memberikan penguatan yang dapat diatur sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Selain itu, IC ini sering dilengkapi dengan fitur-fitur tambahan seperti proteksi termal dan perlindungan dari arus berlebih, untuk memastikan keandalan operasinya.

Truth Table

pada IC 4555 ini digunakan sebagai demux. diamana demux ini suatu perangkat dalam elektronika digital yang berfungsi untuk memisahkan satu sinyal masukan menjadi beberapa keluaran yang sesuai dengan pola biner atau kode tertentu. Demux merupakan kebalikan dari multiplexer (mux) yang menggabungkan beberapa sinyal masukan menjadi satu keluaran. Demux memiliki dua masukan utama, yaitu data input dan sinyal pemilih (select line). Sinyal pemilih menentukan saluran keluaran mana yang akan aktif. Misalnya, jika demux memiliki 2^n keluaran, pemilihnya harus menerima n bit input untuk menentukan salah satu dari 2^n keluaran aktif. Demux sangat berguna dalam implementasi pemisahan data pada saluran komunikasi atau dalam desain rangkaian pemrosesan sinyal digital di dunia elektronika dan komputer.

PERCOBAAN [KEMBALI]

a) Prosedur

Download library yang diperlukan pada bagian download dalam blog.
Buka proteus yang sudah diinstal untuk membuat rangkaian.
Tambahkan komponen seperti Arduino, sensor, dan perangkat lainnya lalu susun menjadi rangkaian.
Buka Arduino IDE yang sudah diinstal.
Di Arduino IDE, pergi ke menu "File" > "Preferences".Pastikan opsi
"Show verbose during compile" dicentang untuk mendapatkan informasi detail saat kompilasi.
Salin kode program Arduino pada blog kemudian tempelkan program tadi ke Arduino IDE.
Kompilasikan kode dengan menekan tombol "Verify" di Arduino IDE.
Cari dan salin path file HEX yang dihasilkan selama proses kompilasi.
Kembali ke Proteus dan pilih Arduino yang telah Anda tambahkan di rangkaian.
Buka opsi "Program File" dan tempelkan path HEX yang telah Anda salin dari Arduino IDE.
Jalankan simulasi di Proteus.

b) Diagram blok

c) Rangkaian Simulasi dan Prinsip kerja

Rangkaian saat mati

Rangkaian Saat hidup

Kondisi 1

Kondisi 2

Kondisi 3

Prinsip Kerja Rangkaian

Dalam rangkaian terdapat water sensor dimana nantinya berfungsi untuk menghidupkan motor yang nantinya motor ini berputar akan membuka dan menutup katup air nantinya untuk kolam ikan lele. Sensor PH disini digunakan untuk mengecek tingkat ph dalam air dimana diindikatorkan dengan LED dimana asam diindikatorkan dengan led berwarna kuning, netral diindikatorkan dengan led berwarna hijau,dan basa diindikatorkan dengan led berwarna biru. Apabila sensor Ph mendeteksi tingkat ph dalam kolam asam maka led kuning akan menyala lalu water sensor akan membuka katup air yang nantinya akan mengalir air yang nantinya akan menetralkan ph dalam kolam ikan. Sensor suhu disini untuk mengukur suhu pada kolam ikan lele dan juga nantinya akan menghidupkan motor untuk aerator dimana aerator disini akan menghasilkan gelembung supaya suhu pada kolam akan dingin atau suhu pada kolam tetap terjaga. RTC disini nantinya digunakan untuk menghidupkan motor, motor dihidupkan yang nantinya untuk memberi makan pada ikan lele pada jam yang telah ditentukan yaitu jam 8 pagi, jam 1 siang, jam 8 malam.

d) Flowchart dan Program

Flowchart

Setup Flowchart

Loop Flowchart

Pin value Flowchart

H SW Flowchart

Listing code

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal.h>
#include <RTClib.h>

RTC_DS1307 rtc;

const int waterLevelSensorPin = A0;
const int phSensorPin = A1;
const int ntcSensorPin = A2;
const int logicSwitchPin = A3;
const int ledPin01 = 9;   // LED warna hijau
const int ledPin02 = 8;  // LED warna kuning
const int transistorPin10 = 10;   // LED warna biru
const int transistorPin11 = 11;  // Pin transistor untuk suhu > 30°C
const int transistorPin12 = 12;  // Pin transistor untuk jam tertentu
const int transistorPin13 = 13;  // Pin transistor untuk water level > 80%

const double R1 = 10000.0;    // Resistance at 25°C in ohms
const double T1 = 25.0 + 273.15;  // Temperature at 25°C in Kelvin
const double Vref = 5.0;  // Reference voltage (replace with the actual reference voltage)

const int rs = 7, en = 6, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

unsigned long previousTransistor7Millis = 0;
const int transistor7Interval = 10000; // Interval waktu dalam milidetik (10 detik)

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  if (!rtc.begin()) {
    Serial.println("Couldn't find RTC");
    while (1);
  }

  if (!rtc.isrunning()) {
    Serial.println("RTC is NOT running!");
    rtc.adjust(DateTime(F(_DATE), F(TIME_)));
  }

  lcd.begin(20, 4);
  
  pinMode(logicSwitchPin,INPUT);
  pinMode(ledPin01, OUTPUT);
  pinMode(ledPin02, OUTPUT);
  pinMode(transistorPin10, OUTPUT);
  pinMode(transistorPin11, OUTPUT);
  pinMode(transistorPin12, OUTPUT);
  pinMode(transistorPin13, OUTPUT);
}

void loop() {
  float waterLevel = analogRead(waterLevelSensorPin);
  float pHValue = analogRead(phSensorPin);
  float ntcValue = analogRead(ntcSensorPin);
  float logicSwitchValue = analogRead(logicSwitchPin);


  double logicSwitchVoltage = logicSwitchValue * (Vref / 1023.0);
  double thermistorVoltage = ntcValue * (Vref / 1023.0);
  double R = (Vref / thermistorVoltage - 1) * R1;
  // Calculate temperature using the Steinhart-Hart equation
  double A = 1.0 / T1;
  double B = 3950.0;  // B-value for the NTC thermistor (replace with the actual B-value)
  double Ta = A + (1 / B) * log(R / R1);
  double temperatureKelvin = 1 / Ta;
  double temperatureCelsius = temperatureKelvin - 273.15;
  int mappedPh = map(pHValue, 0, 1023, 0, 14);

  DateTime now = rtc.now();

  if(logicSwitchVoltage > 4.8){
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Water Level: ");
    lcd.print(map(waterLevel, 0, 1023, 0, 100));
    lcd.print("%");

    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("pH Value: ");
    lcd.print(mappedPh); // Adjust the mapping based on your pH sensor specifications

    lcd.setCursor(0, 2);
    lcd.print("Temp : ");
    lcd.print(temperatureCelsius); // Adjust the mapping based on your NTC sensor specifications
    lcd.print("C");

    lcd.setCursor(0, 3);
    lcd.print("Time: ");
    lcd.print(now.hour(), DEC);
    lcd.print(':');
    lcd.print(now.minute(), DEC);

    // Control LED based on pH value
    if (mappedPh >= 6 && mappedPh <= 8) {
      digitalWrite(ledPin01, LOW);
      digitalWrite(ledPin02, HIGH);
      digitalWrite(transistorPin10, LOW);

    } else if (mappedPh < 6) {
      digitalWrite(ledPin01, HIGH);
      digitalWrite(ledPin02, HIGH);
      digitalWrite(transistorPin10, HIGH);
    } else {
      digitalWrite(ledPin01, HIGH);
      digitalWrite(ledPin02, LOW);
      digitalWrite(transistorPin10, HIGH);

    }

    // Control transistor based on time
    if ((now.hour() == 8 || now.hour() == 13 || now.hour() == 20) && now.minute() >= 0 && now.minute() <= 1) {
      digitalWrite(transistorPin12, HIGH);  // Aktifkan transistor pada pin 7
      previousTransistor7Millis = millis(); // Perbarui waktu terakhir transistor aktif
    } else {
      // Matikan transistor pada pin 7 setelah interval tertentu
      if (millis() - previousTransistor7Millis >= transistor7Interval) {
        digitalWrite(transistorPin12, LOW);
      }
    }

    // Control transistor based on temperature
    if (temperatureCelsius > 30) {
      digitalWrite(transistorPin11, HIGH);  // Aktifkan transistor pada pin 6
    } else {
      digitalWrite(transistorPin11, LOW);   // Matikan transistor pada pin 6
    }

    // Control transistor based on water level
    if (map(waterLevel, 0, 1023, 0, 100) > 80) {
      digitalWrite(transistorPin13, HIGH);  // Aktifkan transistor pada pin 13
    } else {
      digitalWrite(transistorPin13, LOW);   // Matikan transistor pada pin 13
    }

    delay(1000); // Anda dapat menyesuaikan delay berdasarkan kebutuhan Anda
  }
  else if(logicSwitchVoltage >= 2.4 && logicSwitchVoltage <= 2.6){
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("================");


    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Motor Testing mode");

    lcd.setCursor(0, 2);
    lcd.print("================");

    lcd.setCursor(0, 3);
    lcd.print("Time: ");
    lcd.print(now.hour(), DEC);
    lcd.print(':');
    lcd.print(now.minute(), DEC);

    digitalWrite(transistorPin10, HIGH);  
    digitalWrite(transistorPin11, HIGH);  
    digitalWrite(transistorPin12, HIGH);  
    digitalWrite(transistorPin13, HIGH);  

    delay(100); // Anda dapat menyesuaikan delay berdasarkan kebutuhan Anda

  }

  else if(logicSwitchVoltage < 0.2){
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("================");


    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Cleaning mode");

    lcd.setCursor(0, 2);
    lcd.print("================");

    lcd.setCursor(0, 3);
    lcd.print("Time: ");
    lcd.print(now.hour(), DEC);
    lcd.print(':');
    lcd.print(now.minute(), DEC);

    digitalWrite(transistorPin10, LOW);  
    digitalWrite(transistorPin11, LOW);  
    digitalWrite(transistorPin12, LOW);  
    digitalWrite(transistorPin13, LOW);  

    delay(100); // Anda dapat menyesuaikan delay berdasarkan kebutuhan Anda

  }
  
}

e) Kondisi

kondisi 1 : normal mode -- > mengukur dan melakukan kontrol terhadap kolam ikan lele.

kondisi 2 : motor testing mode --> memastikan tidak adanya motor yang rusak dengan menghidupkan semua motor sedangkan pada sensor tidak input karna data tidak diambil hanya sebagai pengecekan.

kondisi 3 : cleaning mode --> mematikan semua sensor dan motor untuk maintenance / cleaning pada kolam ikan lele.

VIDEO [KEMBALI]

video simulasi rangkaian