Aplikasi Kontrol Inkubator dengan Input Sensor Kelembaban, Sensor Suhu & Sensor Optocoupler dan Output Motor Fan DC & LED
1. Tujuan
- Memahami prinsip kerja dari rangkaian sensor kelembaban, sensor suhu, dan sensor optocoupler.
- Memahami prinsip kerja dari rangkaian sensor kelembaban, sensor suhu, dan sensor optocoupler.
- Membuat sebuah rangkaian sensor kelembaban, sensor suhu, dan sensor optocoupler.
2. Alat dan Bahan
- Baterai DC 12 Volt;
- Sensor Kelembaban (DHT 11);
- Sensor Suhu (LM35);
- Sensor Optocoupler;
- Potensiometer;
- Kapasitor;
- Dioda;
- LED;
- Resistor;
- Transistor;
- Motor Fan DC;
- Op-Amp;
- Relay.
3. Dasar Teori
Apa itu Sensor Kelembaban (DHT 11) ?
Spesifikasi sensor :
- Tegangan masukan : 5 Vdc
- Rentang temperatur :0-50 ° C kesalahan ± 2 ° C
- Kelembaban :20-90% RH ± 5% RH error
Grafik Output Sensor DHT 11
Apa itu Sensor Suhu LM35 ?
Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi National Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperatur suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperatur yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperatur menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92 seperti terlihat pada gambar dibawah.
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.
Karakteristik sensor LM35 :
- Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
- Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
- Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
- Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
- Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
- Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
- Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Sensor suhu IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/°C. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC.
Grafik Output Sensor LM35
4. Prinsip Kerja
Berikut ini akan dijelaskan prinsip kerja dari rangkaian simulasi dibawah ini :
Ketika sensor kelembaban dan suhu diberikan masukan maka, sensor-sensor tersebut akan mengeluarkan tegangan keluaran. Tegangan keluaran tersebut akan menuju komparator untuk dibandingkan nilainya dengan tegangan referensi yang terdapat di komparator. Tegangan referensi diatur menggunakan potensiometer dan jika tegangan keluaran sensor lebih besar daripada tegangan referensi maka, tegangan keluaran akan menuju LED dan Optocoupler. Setelah Optocoupler menerima tegangan masukan maka Optocoupler akan mengeluarkan tegangan keluaran dan menuju basis transistor. Basis transistor yang menerima arus dari Optocoupler akan mengaktifkan transistor serta mengaktifkan relay yang berfungsi sebagai switching yang akan mengaktfikan LED dan Motor Fan DC.
5. Rangkaian Simulasi
Berikut ini adalah rangkaian simulasi dari pengaplikasian sensor DHT 11, sensor LM35, dan sensor Optocoupler :
6. Video Tutorial
Berikut ini adalah video tutorial dari rangkaian simulasi dari pengaplikasian sensor Infrared dan Sensor PIR :
7. Link Download
Berikut ini adalah link download untuk mengunduh berkas-berkas di dalam tugas ini :
Rangkaian Simulasi : DOWNLOAD
Video Tutorial : DOWNLOAD
Datasheet Sensor DHT 11 : DOWNLOAD
Datasheet Sensor LM35 : DOWNLOAD
Datasheet Sensor Optocoupler : DOWNLOAD
File HTML : DOWNLOAD
- Baterai DC 12 Volt;
- Sensor Kelembaban (DHT 11);
- Sensor Suhu (LM35);
- Sensor Optocoupler;
- Potensiometer;
- Kapasitor;
- Dioda;
- LED;
- Resistor;
- Transistor;
- Motor Fan DC;
- Op-Amp;
- Relay.
3. Dasar Teori
Apa itu Sensor Kelembaban (DHT 11) ?
Sensor DHT11 adalah sensor yang berfungsi untuk mendeteksi objek suhu dan kelembaban yang memiliki output tegangan analog dan dapat diolah lebih lanjut menggunakan mikrokontroler. Modul sensor ini tergolong kedalam elemen resistif seperti perangkat pengukur suhu seperti contohnya yaitu NTC. Kelebihan dari modul sensor ini dibanding modul sensor lainnya yaitu dari segi kualitas pembacaan data deteksi yang lebih responsif yang memliki kecepatan dalam hal deteksi objek suhu dan kelembaban, dan data yang terbaca tidak mudah terinterverensi.
Sensor DHT11 pada umumya memiliki fitur kalibrasi nilai pembacaan suhu dan kelembaban yang cukup akurat. Penyimpanan data kalibrasi tersebut terdapat pada memori program OTP yang disebut juga dengan nama koefisien kalibrasi. Sensor ini memiliki 4 kaki pin, dan terdapat juga sensor DHT11 dengan breakout PCB yang terdapat hanya memilik 3 kaki pin seperti gambar dibawah ini.
Spesifikasi sensor :
- Tegangan masukan : 5 Vdc
- Rentang temperatur :0-50 ° C kesalahan ± 2 ° C
- Kelembaban :20-90% RH ± 5% RH error
Grafik Output Sensor DHT 11
Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi National Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperatur suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperatur yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperatur menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92 seperti terlihat pada gambar dibawah.
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.
Karakteristik sensor LM35 :
- Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
- Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
- Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
- Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
- Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
- Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
- Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Sensor suhu IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/°C. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC.
Grafik Output Sensor LM35
Apa itu Sensor Optocoupler ?
Sensor Optocoupler adalah suatu komponen yang terdiri dari 2 bagian yaitu transmitter dan receiver, yaitu antara bagian cahaya dengan bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya Optocoupler digunakan sebagai saklar elektrik yang bekerja secara otomatis.
Optocoupler merupakan komponen penghubung (coupling) yang bekerja dengan picu cahaya optik, Optocoupler terdiri dari dua bagian :
- Pada transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika dibandingkan dengan menggunakan LED biasa. LED infra merah memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal cahaya tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra merah tidak terlihat oleh mata.
- Pada bagian receiver dibangun dengan dasar komponen phototransistor. Phototransistor merupakan suatu transistor yang peka terhadap tenaga cahaya. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu pula dengan spektrum infra merah. Karena spektrum infra merah mempunyai efek panas yang lebih besar dari cahaya tampak maka, phototransistor lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah.
Prinsip Kerja Sensor Optocoupler ?
Pada prinsipnya, Optocoupler dengan kombinasi LED-Phototransistor adalah Optocoupler yang terdiri dari sebuah komponen LED (Light Emitting Diode) yang memancarkan cahaya infra merah (IR LED) dan sebuah komponen semikonduktor yang peka terhadap cahaya (Phototransistor) sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi cahaya infra merah yang dipancarkan oleh IR LED.
Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa arus listrik yang mengalir melalui IR LED akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya Infra merahnya. Intensitas Cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir pada IR LED tersebut. Kelebihan Cahaya Infra Merah adalah pada ketahanannya yang lebih baik jika dibandingkan dengan Cahaya yang tampak. Cahaya Infra Merah tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.
Cahaya Infra Merah yang dipancarkan tersebut akan dideteksi oleh Phototransistor dan menyebabkan terjadinya hubungan atau Switch ON pada Phototransistor. Prinsip kerja Phototransistor hampir sama dengan Transistor Bipolar biasa, yang membedakan adalah Terminal Basis (Base) Phototransistor merupakan penerima yang peka terhadap cahaya.
Grafik Output Sensor Optocoupler
4. Prinsip Kerja
Berikut ini akan dijelaskan prinsip kerja dari rangkaian simulasi dibawah ini :
Ketika sensor kelembaban dan suhu diberikan masukan maka, sensor-sensor tersebut akan mengeluarkan tegangan keluaran. Tegangan keluaran tersebut akan menuju komparator untuk dibandingkan nilainya dengan tegangan referensi yang terdapat di komparator. Tegangan referensi diatur menggunakan potensiometer dan jika tegangan keluaran sensor lebih besar daripada tegangan referensi maka, tegangan keluaran akan menuju LED dan Optocoupler. Setelah Optocoupler menerima tegangan masukan maka Optocoupler akan mengeluarkan tegangan keluaran dan menuju basis transistor. Basis transistor yang menerima arus dari Optocoupler akan mengaktifkan transistor serta mengaktifkan relay yang berfungsi sebagai switching yang akan mengaktfikan LED dan Motor Fan DC.
5. Rangkaian Simulasi
Berikut ini adalah rangkaian simulasi dari pengaplikasian sensor DHT 11, sensor LM35, dan sensor Optocoupler :
6. Video Tutorial
Berikut ini adalah video tutorial dari rangkaian simulasi dari pengaplikasian sensor Infrared dan Sensor PIR :
Berikut ini adalah link download untuk mengunduh berkas-berkas di dalam tugas ini :
Rangkaian Simulasi : DOWNLOAD
Video Tutorial : DOWNLOAD
Datasheet Sensor DHT 11 : DOWNLOAD
Datasheet Sensor LM35 : DOWNLOAD
Datasheet Sensor Optocoupler : DOWNLOAD
File HTML : DOWNLOAD
