Aplikasi pendeteksi hujan dengan IC555
PENDETEKSI HUJAN DENGAN IC 555
1.Untuk mengetahui cara pembuatan sensor hujan pada proteus
2.Untuk memenuhi tugas Mata kuliah kimia
3.Dapat mensimulasikan Rangkaian sensor hujan
4.Mengetahui prinsip kerja aplikasi hujan
2. Komponen [back]
ALAT
| No | Nama Alat | Spesifikasi | Jumlah |
| 1 | Gambar layout komponen | Rangkaian pendeteksi air hujan | 1 set |
| 2 | Layout pada kertas kalender | Jalur rangkaian | 1 set |
| 3 | Setrika | 1 buah | |
| 4 | Solder | 1 buah | |
| 5 | Penyedot timah | 1 buah | |
| 6 | Tang potong | 1 buah | |
| 7 | Tang lancip | 1 buah | |
| 8 | Mistar baja | 1 buah | |
| 9 | Landasan solder | 1 buah | |
| 10 | Mata bor | 1 buah |
BAHAN
- Resistor
Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri.
klik disini untuk mengetahui cara menghitung resistor
- LED
- LED
Transistor
Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator dan lain sebagainya. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak ditemukan dalam rangkaian-rangkaian elektronika. Boleh dikatakan bahwa hampir semua perangkat elektronik menggunakan Transistor untuk berbagai kebutuhan dalam rangkaiannya. Perangkat-perangkat elektronik yang dimaksud tersebut seperti Televisi, Komputer, Ponsel, Audio Amplifier, Audio Player, Video Player, konsol Game, Power Supply dan lain-lainnya.
Switch
Saklar(switch) pada dasarnya merupakan perangkat mekanik yang terdiri dari dua atau lebih terminal yang terhubung secara internal ke bilah atau kontak logam yang dapat dibuka dan ditutup oleh penggunanya. Aliran listrik akan mengalir apabila suatu kontak dihubungkan dengan kontak lainnya. Sebaliknya, aliran listrik akan terputus apabila hubungan tersebut dibuka atau dipisahkan. Selain sebagai komponen untuk menghidupkan (ON) dan mematikan (OFF) perangkat elektronik, Saklar sering juga difungsikan sebagai pengendali untuk mengaktifkan fitur-fitur tertentu pada suatu rangkaian listrik. Contohnya seperti pengatur tegangan pada pencatu daya, Sebagai pengatur Volume di Ponsel ataupun sebagai pengatur.
[klik disini untuk mengetahui lebih jelas tentang switch]Kapasitor 0.5pF
Kapasitor atau disebut juga dengan Kondensator adalah merupakan salah satu Komponen Elektronika Pasif yang paling banyak digunakan dalam rangkaian peralatan elektronika. Fungsi Kapasitor yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara membuatnya menjadi Komponen Elektronika yang penting
IC NE555
IC Timer atau IC Pewaktu adalah jenis IC yang digunakan untuk berbagai Rangkaian Elektronika yang memerlukan fungsi Pewaktu dan multivibrator didalamnya. Beberapa rangkaian yang memerlukan IC Timer diantaranya seperti Waveform Generator, Frequency Meter, Jam Digital, Counter dan lain sebagainya. IC Timer atau IC Pewaktu yang paling populer saat ini adalah IC 555 yang dikembangkan oleh Hans R. Camenzind yang bekerja untuk Signetic Corporation pada tahun 1970-an. Pada dasarnya, IC Timer 555 merupakan IC Monolitik pewaktu yang menghasilkan Osilasi (Oscilation) dan Waktu Penundaan (Delay Time) dengan keakuratan dan kestabilan.IC timer 555 diperkenalkan pada tahun 1970 oleh Signetic Corporation dan memberi nama SE / NE 555 timer. IC 555 adalah rangkaian waktu monolitik yang menghasilkan penundaan waktu atau osilasi yang akurat dan sangat stabil. Jika dibandingkan dengan aplikasi op-amp di area yang sama, IC 555 juga sama-sama andal dan murah dalam hal biaya. Terlepas dari aplikasinya sebagai multivibrator monostable ataupun sebagai multivibrator astable, timer 555 juga dapat digunakan sebagai konverter dc-dc, probe logika digital, generator gelombang, meter frekuensi analog dan takometer, pengukuran suhu dan perangkat kontrol, pengatur suhu dll.
Pengatur waktu IC diatur agar berfungsi dalam salah satu dari dua mode yaitu mode one shot atau monostable atau sebagai multivibrator yang berjalan bebas atau mode astable. Adapaun untuk SE 555 dapat digunakan untuk rentang suhu antara -55°C hingga 125°C sedangkana untuk NE 555 dapat digunakan untuk kisaran suhu antara 0°C hingga 70°C.
Fitur Penting Pada IC 555
- Beroperasi dari berbagai rentang power supply mulai dari +5Volts hingga +18 volt tegangan pasokan.
- Sumber arus beban sebesar 200 mA
- Komponen eksternal harus dipilih dengan benar sehingga interval waktu dapat dibuat menjadi beberapa menit bersama dengan frekuensi melebihi beberapa ratus kilohertz.
- Output dari timer 555 dapat menggerakkan transistor-transistor logic (TTL) karena output arusnya yang tinggi.
- IC 555 memiliki stabilitas suhu 50 ppm per derajat perubahan suhu Celcius, atau setara dengan 0,005% / °C.
- Siklus tugas timer dapat disesuaikan.
- Pemborosan daya maksimum per-paket adalah 600 mW dan input pemicu serta resetnya memiliki kompatibilitas logika.
- Adapaun fitur lainnya tercantum dalam lembar data, yang dapat kamu download dibagian bawah
Konfigurasi Pin IC 555
IC Timer 555 tersedia sebagai 8-pin logam, DIP (Dual-In-Package) tersedia dalam mini 8-pin DIP dan 14-pin DIP , berikut gambar konfigurasi pin IC 555
IC jenis ini terdiri dari 23 transistor, 2 dioda dan 16 resistor. Penggunaan setiap pin di IC 555 dijelaskan di bawah ini. Nomor pin yang digunakan pada gambar diatas mengacu pada paket 8-pin DIP dan 8-pin metal. Adapun penjelasan setiap pin dijelaskan dibawah ini
Pin 1: Terminal Ground
Semua tegangan yang diukur terkait dengan terminal Ground.
Pin 2: Terminal Trigger
Pin pemicu digunakan untuk memberi makan (feed) input pemicu ketika IC 555 diatur sebagai multivibrator yang monostable. Pin ini adalah input pembalik dari pembanding dan bertanggung jawab untuk transisi flip-flop dari set to reset.
Output dari timer tergantung pada amplitudo pulsa pemicu eksternal yang diterapkan pada pin ini. Pulsa negatif dengan level dc lebih besar dari Vcc/3 diterapkan pada terminal ini. Di tepi negatif, ketika pemicu melewati Vcc/3, output dari komparator yang lebih rendah menjadi tinggi dan komplemen dari Q menjadi nol.
Dengan demikian output IC 555 mendapatkan tegangan tinggi, selain itu juga keadaan semu yang stabil.
Pin 3: Terminal Output
Output dari timer disediakan oleh pin terminal ini. Ada dua cara dimana suatu beban dapat dihubungkan ke terminal output. Salah satunya adalah dengan menghubungkan antara pin output (pin 3) dan pin ground (pin 1) atau antara pin 3 dan pin supply (pin 8).
Beban yang terhubung antara pin output dan ground supply disebut beban normal "normally on load" dan yang terhubung antara pin output dan ground disebut beban mati normal "normally off load".
Pin 4: Terminal Reset
Setiap kali IC timer disetel ulang atau dinonaktifkan, pulsa negatif diterapkan ke pin 4, dari hal inilah dinamakan terminal reset.
Output diatur ulang tanpa mempedulikan kondisi input. Ketika pin ini tidak digunakan untuk tujuan reset, pin ini harus terhubung ke +VCC untuk menghindari kemungkinan pemicu palsu.
Pin 5: Terminal Control Voltage
Tingkat ambang dan pemicu dikontrol menggunakan pin ini. Lebar pulsa dari bentuk gelombang output dapat ditentukan dengan menghubungkan POT atau membawa tegangan eksternal ke pin ini. Tegangan eksternal yang dipakai pada pin ini juga dapat digunakan untuk memodulasi bentuk gelombang output.
Dengan demikian, jumlah tegangan yang diterapkan di terminal ini akan memutuskan kapan komparator akan diaktifkan, disamping itu juga mengubah lebar pulsa output. Ketika pin ini tidak digunakan, pin tersebut harus di-bypass ke ground melalui 0,01 mikro Farad untuk menghindari masalah kebisingan.
Pin 6: Terminal Threshold
Ini adalah terminal input non-pembalik dari komparator 1, yang membandingkan tegangan yang dipakai ke terminal dengan tegangan referensi 2/3 Vcc.
Amplitudo tegangan yang diterapkan ke terminal ini bertanggung jawab untuk mengatur keadaan flip-flop. Ketika tegangan yang diterapkan di terminal ini lebih besar dari 2/3 Vcc, komparator atas berpindah ke +Vsat dan output akan diatur ulang.
Pin 7: Terminal Discharge
Pin ini terhubung secara internal ke kolektor transistor dan sebagian besar kapasitor terhubung antara terminal dan ground.
Terminal pin ini disebut terminal discharge (melepaskan) karena ketika transistor jenuh, kapasitor dilepaskan melalui transistor. Ketika transistor dalam mode cut-off, kapasitor mengisi daya dengan laju yang ditentukan oleh resistor eksternal dan kapasitornya.
Pin 7: Terminal Supply
Tegangan suplai dari +5 V sampai +18 V digunakan pada terminal ini yang mana terkait dengan Ground (pin 1).
Buzzer
Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.
Battery
Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).
3.Dasar Teori [back]
Ketika hujan jatuh mengenai piringan acrylic maka load cell akan tertekan. Strain gauge akan mengelami deformasi sehingga resistansi menjadi berubah. Dengan menggunakan rangkaian jembatan wheatstone dan rangkaian instrument amplifier maka perubahan kecil resistansi strain gauge akan menghasilkan perubahan tegangan yang signifikan. Nilai dari tegangan ini akan dikonversi menjadi nilai massa. Oleh karena itu, agar dapat melakukan proses konversi tersebut maka diperlukan pengujian untuk mengetahui hubungan antara nilai massa dan nilai tegangan keluaran load cell. Nilai massa yang sudah diukur ini akan dikonversi menjadi nilai curah hujan dalam satuan mm. Rumus utama dalam menghitung curah hujan dapat dilihat pada persamaan 1[9].
πΆ=π/πΏ .............(1)
Dimana:
C = Curah hujan (mm)
V = Volume air hujan (mm3)
L = Luas penampang jatuh hujan (mm2)
Sensor curah hujan yang dibuat, bentuk penampang jatuh hujan berbentuk lingkaran, sehingga luas dapat dicari menggunakan persamaan 2. Jika nilai massa air hujan dapat diperoleh, maka untuk mencari volume air hujan yang jatuh dapat diketahui menggunakan persamaan 3.
πΏ=ππ^2 ......(2)
π=ππ ........(3)
Dimana:
L = Luas penampang jatuh hujan (mm2)
π = 3.14
r = Jari-jari penampang jatuh hujan (mm)
V = Volume air hujan (mm3)
m = Massa air hujan (mm)
π = Massa jenis air (g/mm3)
Jika diketahui massa jenis air sebesar 0.001 g/mm3 dan jari-jari penampang jatuh hujan sebesar 20 cm maka dengan memasukkan persamaan 2 dan 3 ke dalam persamaan 1 maka didapat persamaan 4.
πΆ=π/πππ2=π/125.6 ........(4)
Proses konversi ini akan dilakukan oleh mikrokontroler dengan tipe ATmega 16. Nilai curah hujan yang telah dihitung oleh mikrokontroler akan disimpan dalam sebuah memory card dan akan ditampilkan pada sebuah LCD. Pengukuran ini akan dilakukan secara terus menerus dengan jeda waktu sampling sebesar 1 detik. Di dalam rangkaian ini juga terdapat rangkaian real time clock (RTC) untuk mengetahui waktu sehingga intensitas curah hujan dapat dihitung. Secara ringkas, cara kerja sensor curah hujan ini dapat dilihat secara jelas pada blok diagram pada Gambar 2.
Gambar 2. Blok Diagram Sensor Curah Hujan
Setelah pembuatan sensor curah hujan ini, maka dilakukan pengujian kembali yaitu meletakkan air diatas piringan acrylic dengan massa yang sudah diukur sebelumnya. Dari sini dapat dilihat eror pengukuran yang dihasilkan oleh sensor hujan model baru yang telah dibuat pada penelitian ini.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam pembuatan sensor curah hujan ini, ada 2 pengujian. Pengujian pertama adalah mencari hubungan antara nilai massa air hujan dengan tegangan yang dihasilkan oleh load cell. Pengujian dilakukan dengan cara meletakkan sejumlah air dengan massa tertentu sehingga menghasilkan nilai tegangan yang spesifik. Nilai tegangan ini dicatat dalam sebuah tabel. Data nilai tegangan tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Data Pengujian Ke-1
Data ke- Tegangan Massa Air
Sensor (V) (gram)
1 1.35 0
2 1.37 6.72
3 1.39 11.53
4 1.41 17.63
5 1.43 23.75
6 1.45 30.21
7 1.47 34.51
8 1.49 41.67
9 1.51 47.14
10 1.53 52.96
Setalah mengetahui data tersebut maka selanjutnya adalah membuat grafik pada sebuah sumbu Cartesian. Data pada Tabel 1 dibuat plot dengan sumbu-x adalah tegangan sensor dan sumbu-y-adalah massa air. Dengan melakukan proses regresi linier maka didapat grafik garis lurus seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Grafik Hubungan antara Massa Air dan Tegangan Keluaran Load Cell
Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 3, maka hubungan antara nilai massa air dengan tegangan yang dihasilkan oleh load cell dirumuskan dengan persamaan 5.
π=290.22π£−391.33.........(5)
Dimana:
m = Massa air hujan (g)
V = Tegangan keluaran load cell (volt)
Persamaan 5 dimasukkan ke persamaan 4 sehingga didapat persamaan akhir 6.
290.22π£−391.33
πΆ= δΈδΈδΈδΈδΈδΈ ........(6)
125.6
Pada pengujian kedua, melakukan tes pada sensor curah hujan tersebut dengan meletakkan massa air yang telah diketahui sebelumnya diatas piringan acrylic. Percobaan ini dilakukan beberapa kali dan dicatat seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Data Massa Massa Curah Curah Eror
ke- Air di alat (gram) hujan di alat(mm) (%)
fakta (gram) Air fakta (mm) Hujan
1 58.69 58.17 0.4673 0.4631 0.8988
2 65.22 63.97 0.5193 0.5093 1.9257
3 69.45 69.77 0.5529 0.5555 0.4702
4 76.11 75.57 0.6060 0.6017 0.7096
5 81.35 81.37 0.6477 0.6479 0.0309
6 87.31 87.17 0.6951 0.6940 0.1583
7 92.67 92.97 0.7378 0.7402 0.3253
8 99.58 98.77 0.7928 0.7864 0.8073
Rata-Rata Eror Pengukuran 0.6657
Dari Tabel 2, dapat dilihat bahwa eror pengukuran yang dihasilkan oleh sensor curah hujan yang telah dibuat, sebesar 0.6657 %
KESIMPULAN
Penelitian ini menghasilkan sensor curah hujan model baru dengan menggunakan load cell sebagai komponen sensornya. Alat ini tidak memiliki sistem penakar sehingga pengukuran dapat langsung dilakukan di bawah rintikan air hujan. Dari pengujian-pengujian yang telah dilakukan, terlihat bahwa sensor ini memiliki eror pengukuran sebesar 0.6657%. Dari nilai ini maka didapat kesimpulan bahwa sensor curah hujan yang telah dibuat pada penelitian ini cukup baik digunakan untuk mengukur curah hujan yang terjadi di suatu tempat.
4.Prinsip Rangkaian [back]
Prinsip kerja alat ini adalah sensor akan mengirim sinyal ketika hujan. Sebagai indicator bila sensor tersebut mendeteksi adanya perubahan cuaca maka rangkaian ini akan memberikan sinyal output berupa bunyi buzzer dan lampu LED akan berkedip. Ketika semua output mulai aktif karena hujan, maka alat ini akan memberiitahukan bahwa terjadinya hujan kepada orang lain
5.Langkah Percobaan[back]
Step 1:SUSUN dan SIAPKAN KOMPONEN
Step 2:RANGKAI KOMPONEN
Step 3: BUAT SIMULASI PADA PROTEUS
7.Video Simulasi [back]
8. Link Download [back]
download video di sini
download file rangkaian di sini
download datasheet IC 555 di sini
download html di sini
download file rangkaian di sini
download datasheet IC 555 di sini
download html di sini
donwload teori rain sensor disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar