PROJECT APLIKASI

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan:

1. a) Prosedur
2. b) Hardware
3. c) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
4. d) Flowchart
5. e) Video Demo
6. f) Download File

MODUL 4

KONTROL PENYIRAM TANAMAN

1. Pendahuluan [Kembali]

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.

Sementara 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.

2. Tujuan [Kembali]

1. Mengatur pengisian air tangki secara otomatis menggunakan sensor water tank.

2. Mendeteksi siang dan malam dengan sensor LDR untuk menonaktifkan pompa saat malam hari.

3. Mengukur kelembaban tanah menggunakan sensor soil untuk menyiram tanaman saat tanah kering.                                                                       

3. Alat dan Bahan [Kembali]

Alat :

1. Voltmeter

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.
Tahanan dalam (internal resistance)	Sangat kecil (mendekati nol), umumnya beberapa mΩ (mili-ohm) sampai beberapa Ω tergantung jenisnya.
Tingkat ketelitian (accuracy class)	Umumnya antara ±0,5% hingga ±2% dari pembacaan penuh skala (full scale).
Jenis tampilan	Analog (jarum) atau digital (tampilan LCD/LED).
Sumber daya (untuk digital)	Biasanya menggunakan baterai 9 V atau catu daya eksternal 5–12 V DC.
Kisaran suhu operasi	Biasanya 0 °C – 50 °C (tergantung merek dan tipe).
Frekuensi kerja (untuk AC meter)	45 Hz – 65 Hz (standar daya listrik AC).

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

11. Dioda 1n4007

Dioda 1N4007 adalah jenis dioda penyearah (rectifier diode) yang umum digunakan dalam rangkaian elektronik untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Dioda ini termasuk dalam seri 1N400x dan memiliki kemampuan menahan tegangan balik maksimum hingga 1000 volt dengan arus maju maksimum 1 ampere.

12. Relay 5 V

Pin Out :

Spesifikasi :

13. Power Bank

 Power bank berfungsi sebagai sumber tegangan 5V untuk menyalakan rangkaian kontrol penyiram tanaman.

Spesifikasi:

• Product: Power Bank
• Capacity: 10.000 mAh
• Type C Input: 5V-2.1A
• USB 1 Output: 5V-1.0A
• USB 2 Output: 5V-2.1A

14. Potensiometer 100k

Spesifikasi :

15. PCB

PCB (Printed Circuit Board) adalah papan sirkuit tercetak yang berfungsi sebagai media untuk menghubungkan dan menopang komponen-komponen elektronik secara teratur dan permanen. Pada PCB, jalur-jalur konduktor (biasanya terbuat dari tembaga) dicetak pada permukaan papan isolator untuk membentuk lintasan arus listrik yang menghubungkan setiap komponen sesuai dengan rancangan rangkaian.

16. Pompa Air 12 Volt

Spesifikasi :

17. Sevent Segment

Pin Out :

18. Wadah 

19. Besi Panjang Berongga 

20. Triplex

21. Air

22. Tanaman

23.Selang Mili meter

4. Dasar Teori [Kembali]

Water Level Fload Sensor

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 naik (air penuh) → saklar tertutup → output LOW → pompa berhenti.

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.

Ie = Ic + Ib  

Keterangan : 
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector
Ib = Arus Basis

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

1. 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 

OP AMP Komparator

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.

Komparator

Rumus:

Kedua rangkaian Op-Amp pada gambar, baik yang terhubung ke Sensor cahaya maupun ke Sensor kelembaban tanah, beroperasi sebagai komparator tegangan.

Cara Kerja

• Komparator adalah rangkaian Op-Amp yang membandingkan dua tegangan input dan menghasilkan output yang bergantung pada input mana yang lebih besar.

• Jika tegangan input non-pembalik (Vref) lebih besar dari tegangan input pembalik (Vs-), output Op-Amp akan menjadi tinggi (mendekati Vcc atau logika 1).

• Jika tegangan input non-pembalik ($V_+$) lebih kecil dari tegangan input pembalik ($V_-$), output Op-Amp akan menjadi rendah (mendekati $V_{ee}$ atau logika 0).

Rangkaian Sensor Cahaya

• Op-Amp ini membandingkan tegangan dari Sensor Cahaya (LDR) (yang terhubung ke salah satu input) dengan tegangan referensi $V_{Ref}$ (yang terhubung ke input lainnya).

• Output-nya digunakan untuk mengontrol logika waktu siang/malam.

Rangkaian Sensor Kelembaban Tanah

• Op-Amp ini membandingkan tegangan dari Sensor Kelembaban Tanah dengan tegangan referensi $V_{Ref}$.

• Output-nya digunakan untuk mengaktifkan/menonaktifkan Pompa penyiram tanaman.

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 jika semua 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

 Gerbang NOT merupakan gerbang yang di mana keluarannya akan 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.

Tabel Pengaktifan Seven Segment Display