TUGAS BESAR: Kontrol Hidroponik pada tanaman Selada

 TUGAS BESAR: Kontrol Hidroponik pada tanaman Selada 

By : Rahmad Fajril Ilhami

2210951016

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Download File

1.Tujuan[kembali]

Latar Belakang

Budidaya bayam merupakan kegiatan pertanian yang telah dilakukan secara luas di berbagai belahan dunia. Bayam (Amaranthus spp.) dikenal sebagai tanaman sayuran yang kaya akan nutrisi dan memiliki kandungan gizi yang bermanfaat bagi kesehatan manusia. Latar belakang budidaya bayam dapat ditelusuri dari sejarahnya sebagai salah satu tanaman yang telah lama dikonsumsi dan ditanam oleh berbagai budaya di seluruh dunia.

Salah satu alasan utama di balik popularitas budidaya bayam adalah kemampuannya untuk tumbuh dengan cepat dan relatif mudah dikelola. Bayam termasuk tanaman yang adaptif terhadap berbagai kondisi iklim dan tanah, sehingga dapat ditanam di berbagai wilayah geografis. Selain itu, bayam juga memiliki siklus hidup yang singkat, memungkinkan petani untuk memanen hasil panen dalam waktu yang relatif singkat.

Keunggulan gizi bayam, yang kaya akan zat besi, kalsium, vitamin A, vitamin C, dan serat, membuatnya menjadi pilihan yang populer dalam menyusun pola makan sehat. Oleh karena itu, budidaya bayam tidak hanya berkontribusi pada aspek ekonomi petani, tetapi juga mendukung upaya peningkatan gizi masyarakat.

Dengan semakin berkembangnya kesadaran akan pentingnya pola makan sehat, budidaya bayam menjadi relevan dalam konteks pertanian modern yang berorientasi pada keberlanjutan dan keseimbangan ekologi. Pemanfaatan teknologi pertanian yang inovatif, seperti metode hidroponik atau organik, turut mendukung efisiensi dalam budidaya bayam. Sebagai tanaman sayuran yang serbaguna, budidaya bayam terus menjadi fokus bagi para petani dan peneliti yang berkomitmen pada produksi pangan yang berkualitas dan berkelanjutan.

Tujuan

- Untuk memenuhi tugas matakuliah uP & uC
- Sebagai media untuk mendalami dan menerapkan konsep serta prinsip kerja dari  Mikroprosessor 8086 dan komponen pendukung dalam sistem kebun tanaman bayam.

2. Alat dan Bahan [kembali]

A. Alat

Instrument

1) DC 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

Generator Daya

1) Baterai

 

Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya atau.

Spesifikasi dan Pinout Baterai

• Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
• Output voltage: dc 1~35v
• Max. Input current: dc 14a
• Charging current: 0.1~10a
• Discharging current: 0.1~1.0a
• Balance current: 1.5a/cell max
• Max. Discharging power: 15w
• Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
• Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
• Ukuran: 126x115x49mm
• Berat: 460gr

    

2) Power Suply

Berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor ataupun rangkaian. Spesifikasi :

Input voltage: 5V-12V
Output voltage: 5V
Output Current: MAX 3A
Output power:15W
conversion efficiency: 96%

B. Bahan:

1. 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%.

Specifications
Resistance (Ohms)	10K, 500K
Power (Watts)	0.25W, 1/4W
Tolerance	±5%
Packaging	Bulk
Composition	Carbon Film
Temperature Coefficient	350ppm/°C
Lead Free Status	Lead Free
RoHS Status	RoHS Compliant

Data sheet resistor:

2. Dioda 1N4001

A. Spesifikasi :

• Package Type: Available in DO-41 & SMD Packages
• Diode Type: Silicon Rectifier General Usage Diode
• Max Repetitive Reverse Voltage is: 1000 Volts
• Average Fwd Current: 1000mA
• Non-repetitive Max Fwd Current: 30A
• Max Power Dissipation is: 3W
• Max Storage & Operating temperature Should Be: -55 to +175 Centigrade

B.  Konfigurasi Pin:

Nomor Pin	Nama Pin	Deskripsi
1	Anoda	Arus selalu Masuk melalui Anoda
2	Katoda	Arus selalu Keluar melalui Katoda

Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.

 

Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.

2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.

3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.

4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.

5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan:

Keterangan:

Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

3. Transistor NPN BC547

A. Konfigurasi Pin

1. Collector

2. Base

3. Emitter

B. Spesifikasi :

Transistor Type : NPN

Voltage – Collector Emitter Breakdown (Max) : 45 V

Current- Collector (Ic) (Max) : 100mA

Power – Max : 625 mW

DC Current Gain (hFE) (Min) @ Ic, Vce : 110 @ 2mA, 5V

Vce Saturation (Max) @ Ib Ic : 300mV, @ 5mA, 100mA

Frequency – Transition : 300MHz

Current- Collector Cutoff (Max) : -

Mounting Type : Through Hole

Package / Case : TO-226-3, TO-92-3 (TO-226AA) Formed Leads

Packaging : Tape & Box (TB

Lead Free Status : Lead Free

RoHs Status : RoHs Compliant

Data Sheet Transistor

Grafik Respon:

4. OP AMP LS741

A. konfigurasi pin

Pin-1 dan pin-8 adalah o / p dari komparator

Pin-2 dan pin-6 adalah pembalik i / id

Pin-3 dan pin-5 adalah non inverting i / id

Pin-4 adalah terminal GND

Pin-8 adalah VCC +

B. spesifikasi 

• Ini terdiri dari dua op-amp internal dan frekuensi dikompensasi untuk gain kesatuan
• Gain tegangan besar adalah 100 dB
• Lebar pita lebar adalah 1MHz
• Jangkauan pasokan listrik yang luas termasuk pasokan listrik tunggal dan ganda
• Rentang catu daya tunggal adalah dari 3V ke 32V
• Jangkauan pasokan listrik ganda adalah dari + atau -1.5V ke + atau -16V
• Penyaluran arus pasokan sangat rendah, yaitu 500 μA
• 2mV tegangan rendah i / p offset
• Mode umum rentang tegangan i / p terdiri dari ground
• Tegangan catu daya dan diferensial i / p tegangan serupa ayunan tegangan o / p besar

5. Decoder 74LS138

Tabel fungsi

Spesifikasi

7V

e

0

°

C to

+

70

°

C

Range

−

65

°

C to

+

150

°

C

Komponen Input

1. Sensor Ultraviolet (APDS – 9002)

Sensor yang mendeteksi adanya cahaya terang dan gelap.

Pinout

Spesifikasi

Grafik Respon Sensor

4. Sensor Rain

Rain sensor, atau sensor hujan, adalah perangkat elektronik yang dirancang untuk mendeteksi atau mengukur kehadiran air hujan. Sensor ini umumnya digunakan dalam berbagai aplikasi, terutama dalam sistem otomatisasi rumah, sistem irigasi, kendaraan bermotor, dan peralatan lain yang dapat terpengaruh oleh kondisi cuaca.

Cara kerja rain sensor bervariasi tergantung pada desain dan jenisnya. Beberapa menggunakan prinsip konduktivitas listrik, di mana kehadiran air hujan menyebabkan perubahan dalam nilai resistansi atau konduktivitas listrik. Ada juga sensor yang menggunakan prinsip kapasitansi, di mana air yang menyentuh permukaan sensor menyebabkan perubahan dalam kapasitansi.

Spesifikasi Sensor : 

• 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 suhu25ºC  
• 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.

6. Sensor Soil moisture

Sensor yang dapat mengukur dua parameter lingkungan sekaligus, yakni suhu dan kelembaban udara (humidity). Dalam sensor ini terdapat sebuah thermistor tipe NTC (Negative Temperature Coefficient) untuk mengukur suhu, sebuah sensor kelembaban tipe resisitif dan sebuah mikrokontroller 8-bit yang mengolah kedua sensor tersebut dan mengirim hasilnya ke pin output dengan format single-wire bi-directional (kabel tunggal dua arah).

Spesifikasi :

• Output analog
• Sensor kelembaban relatif
• Akurasi kelembaban: ± 3% rh.
• Pasokan 2,7 vdc sampai 5,5 vdc.
• Smd.tertutup, dengan / tanpa filter hidrofobik

Pinout

Grafik Respons Sensor

7. Water level Sensor

Water Level sensor adalah sensor yang bisa mendeteksi tinggi air di dalam tangki dengan akurat dan mudah. Sensor ini merupakan perangkat yang bisa mematikan atau mengaktifkan pompa air secara otomatis jika air mulai habis.





Jumlah Pin pada Sensor ini berjumlah 3 Yaitu :
1. Pin Negatif (-)
2. Pin Positif (+)
3. Pin Data (S).


Water Level Sensor adalah alat yang digunakan untuk memberikan signal kepada alarm / automation panel bahwa permukaan air telah mencapai level tertentu. Sensor akan memberikan signal dry contact (NO/NC) ke panel. Detector ini bermanfaat untuk memberikan alert atau untuk menggerakkan perangkat automation lainnya. Water sensor ini telah dilengkapi dengan built-in buzzer yang berbunyi pada saat terjadi trigger. Sensor ketinggian air biasanya digunakan untuk menghitung ketinggian air di sungai, danau, atau tangki air. Sensor ini sangat mudah untuk dibuat karena bahan - bahanya sederhana.



Grafik Water Level Sensor

Komponen Output

1. LED

A. 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

B. Konfigurasi Pin :  

• Pin 1 : Positive terminal of LED
• Pin 2 : Negative terminal of LED

2. Relay

 pinout:

    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). 

 

spesifikasi:

3. Motor DC 

      

Motor DC adalah Motor listrik yang membutuhkan suplai tegangan arus searah atau arus DC (Direct Current) pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik.

 

pinout:

 

spesifikasi:

Grafik Respon:

4. Buzzer 

Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara.

 

pinout:

 

spesifikasi:

5. Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.

Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).

pinout:

Spesifikasi:

6. 7 Segment Anoda

A. Spesifikasi

• Available in two modes Common Cathode (CC) and Common Anode (CA)
• Available in many different sizes like 9.14mm,14.20mm,20.40mm,38.10mm,57.0mm and 100mm (Commonly used/available size is 14.20mm)
• Available colours: White, Blue, Red, Yellow and Green (Res is commonly used)
• Low current operation
• Better, brighter and larger display than conventional LCD displays.
• Current consumption : 30mA / segment
• Peak current : 70mA

B. Konfigurasi pin

Pin Number	Pin Name	Description
1	e	Controls the left bottom LED of the 7-segment display
2	d	Controls the bottom most LED of the 7-segment display
3	Com	Connected to Ground/Vcc based on type of display
4	c	Controls the right bottom LED of the 7-segment display
5	DP	Controls the decimal point LED of the 7-segment display
6	b	Controls the top right LED of the 7-segment display
7	a	Controls the top most LED of the 7-segment display
8	Com	Connected to Ground/Vcc based on type of display
9	f	Controls the top left LED of the 7-segment display
10	g	Controls the middle LED of the 7-segment display

4.Percobaan [kembali]

DASAR TEORI

• Tanaman Bayam

    Bayam (Amaranthus) adalah tumbuhan yang biasa ditanam untuk dikonsumsi daunnya sebagai sayuran hijau. Tumbuhan ini berasal dari Amerika tropik namun sekarang tersebar ke seluruh dunia. Tumbuhan ini dikenal sebagai sayuran sumber zat besi yang penting bagi tubuh.

• RESISTOR 

Resistor merupakan komponen elektronika dasar yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya, resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Resistor memiliki simbol seperti gambar dibawah ini :

Simbol Resistor

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan.

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :

Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :

1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi

2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.

3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

Rumus Resistor:

Seri : R_total = R₁ + R₂ + R₃ + ….. + R_n

Dimana :
Rtotal = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

Paralel: 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ….. + 1/R_n

Dimana :
R_total = Total Nilai Resistor
R₁ = Resistor ke-1
R₂ = Resistor ke-2
R₃ = Resistor ke-3
R_n = Resistor ke-n

• Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.Dioda memiliki simbol sebagai berikut :

Gambar Simbol Dioda

Cara Kerja Dioda

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

A. Kondisi tanpa tegangan

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.

B. Kondisi tegangan positif (Forward-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.

C. Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

3. Rumus

• Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. 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. Kapasitor NPN memiliki simbol seperti gambar di bawah ini:

Simbol Transistor NPN BC547

Terdapat rumus rumus dalam mencari transistor seperti rumus di bawah ini:

Rumus dari Transitor adalah :

h_FE = iC/iB

dimana, iC = perubahan arus kolektor 

iB = perubahan arus basis 

h_FE = arus yang dicapai

Rumus dari Transitor adalah :

Karakteristik Input

Transistor adalah komponen aktif yang menggunakan aliran electron sebagai prinsip kerjanya didalam bahan. Sebuah transistor memiliki tiga daerah doped yaitu daerah emitter, daerah basis dan daerah disebut kolektor. Transistor ada dua jenis yaitu NPN dan PNP. Transistor memiliki dua sambungan: satu antara emitter dan basis, dan yang lain antara kolektor dan basis. Karena itu, sebuah transistor seperti dua buah dioda yang saling bertolak belakang yaitu dioda emitter-basis, atau disingkat dengan emitter dioda dan dioda kolektor-basis, atau disingkat dengan dioda kolektor.

Bagian emitter-basis dari transistor merupakan dioda, maka apabila dioda emitter-basis dibias maju maka kita mengharapkan akan melihat grafik arus terhadap tegangan dioda biasa. Saat tegangan dioda emitter-basis lebih kecil dari potensial barriernya, maka arus basis (Ib) akan kecil. Ketika tegangan dioda melebihi potensial barriernya, arus basis (Ib) akan naik secara cepat.

 Karakteristik Output

Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah aktif, daerah saturasi, daerah cutoff, dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada rangkaian digital, transistor biasanya beroperasi pada daerah saturasi dan cutoff. Daerah breakdown biasanya dihindari karena resiko transistor menjadi hancur terlalu besar.

Gelombang I/O Transistor

• OP-AMP

Simbol 

 

 

Berfungsi sebagai penguat atau pembanding tegangan input dengan output.

 

 

Karakteristik IC OpAmp

• Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
• Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
• Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
• Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
• Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
• Karakteristik tidak berubah dengan suhu

                                                                           

Karakteristik IC OpAmp

• Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
• Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
• Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
• Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
• Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
• Karakteristik tidak berubah dengan suhu
  

Inverting Amplifier

 Rumus:

NonInverting

 Rumus:

Komparator

Rumus:

Adder

Rumus:

Bentuk Gelombang

• Gerbang AND

Gerbang AND

Gambar 1.1 (a) Rangkaian dasar gerbang AND (b) Simbol gerbang AND 

Tabel 1.1 Tabel Kebenaran Logika AND

Bisa dilihat 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.

• Decoder (IC 7447)




    IC BCD 7447 merupakan IC yang bertujuan mengubah data BCD (Binary Coded Decimal) menjadi suatu data keluaran untuk seven segment. IC 7447 yang bekerja pada tegangan 5V ini khusus untuk menyalakan seven segment dengan konfigurasi common anode. Sedangkan untuk menyalakan tampilan seven segment yang bekerja pada konfigurasi common cathode menggunakan IC BCD 7448. 

    IC ini sangat membantu untuk meringkas masukan seven segmen dengan jumlah 7 pin, sedangkan jika menggunakan BCD cukup dengan 4 bit masukan. IC BCD bisa juga disebut dengan driver seven segment. Berikut konfigurasi Pin IC 7447.

Konfigurasi Pin Decoder:



a. Pin Input IC BCD, memiliki fungsi sebagai masukan IC BCD yang terdiri dari 4 Pin, nama     pin masukan BCD dilangkan dengan huruf kapital yaitu A, B, C  dan D. Pin input berkeja    dengan logika High=1.

b. Pin Ouput IC BCD, memiliki fungsi untuk mengaktifkan seven segmen sesuai data yang    diolah dari pin input. Pin output berjumlah 7 pin yang namanya dilambangkan dengan    aljabar huruf kecil yaitu, b, c, d, e, f dan g. Pin Output bekerja dengan logika low=0. Karena itulah IC 7447 digunakan untuk seven segment common anode.

c. Pin LT (Lamp Test) memiliki fungsi untuk mengaktifkan semua output menjadi aktif low,        sehingga semua led pada seven segmen menyala dan menampilkan angka 8. Pin LT akan aktif jika diberi logika low. Pin ini juga digunakan untuk mengetes kondisi LED pada seven segment.

d. Pin RBI (Ripple Blanking Input) memiliki fungsi untuk menahan data input (disable input), pin RBI akan aktif jika diberi logika low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

e. Pin RBO (Ripple blanking Output) memiliki fungsi untuk menahan data output (disable output), pin RBO ini akan aktif jika diberikan logika Low. Sehingga seluruh pin output akan berlogika High, dan seven segment tidak aktif.

Pada aplikasi IC dekoder 7447, ketiga pin (LT, RBI dan RBO) harus diberi logika HIGH=1 agar tidak aktif. Baik IC 7447 atau 7448 pada bagian output perlu dipasang resistor untuk membatasi arus yang keluar sehingga led pada seven segment bekerja secara optimal. Berikut ini rangkaian IC dekoder 7448 untuk konfigurasi seven segment common cathode.




- Sensor Ultraviolet (APDS – 9002)




Sensor Ultraviolet adalah perangkat yang dirancang untuk mendeteksi radiasi ultraviolet (UV) dalam lingkungan sekitarnya. Prinsip kerja sensor ini didasarkan pada sifat penyerapan UV oleh bahan sensitif di dalam sensor.







Fotodioda pada sensor UV

Fotodioda terdiri dari semikonduktor type-N dan type-P dan di tengahnya terdapat PN-junction. Daerah type-P mayoritas terdiri dari hole sedangkan type-N mayoritas terdiri dari elektron. Sebagian elektron dari type-N yang berada di dekat PN-junction memiliki kecenderungan berpindah ke arah hole pada type-P dekat PN-junction sehingga terbentuklah depletion region. Depletion region ini akan menghalangi perpindahan elektron.


Ketika cahaya menembus fotodioda, foton menabrak elektron yang berada pada depletion region, sehingga elektron terpisah dari hole nya. Saat diberi reverse bias (Vcc dihubungkan ke kaki negatif (-) fotodioda), seharusnya tidak ada arus yang mengalir, tetapi karena ada elektron yang terlepas pada depletion area maka akan ada arus yang mengalir yang besarnya bergantung pada jumlah elektron yang terlepas pada depletion area. Semakin tinggi intensitas cahaya, semakin banyak elektron yang terlepas dari hole pada depletion area, maka semakin besar pula arus listrik yang dihasilkannya.

                                                      

Fotodioda tidak memakai forward bias karena forward bias menyebabkan depletion area menyempit yang menyebabkan arus yang mengalir maksimal, sehingga tidak ada pengaruh intensitas UV terhadap besarnya arus. Padahal yang diinginkan adalah besarnya arus dipengaruhi oleh intensitas cahaya UV. Maka dari itu dipakailah reverse bias agar depletion area melebar, sehingga pada kondisi tidak ada sinar UV maka tidak ada arus yang mengalir, dan besar arus yang mengalir dapat ditentukan oleh intensitas cahaya UV.

























Sensor Ultraviolet APDS-9002 biasanya dilengkapi dengan filter optik yang disesuaikan untuk memastikan sensitivitas terhadap rentang panjang gelombang UV tertentu. Filter ini membantu mencegah penetrasi cahaya tampak dan inframerah yang tidak diinginkan, sehingga memastikan respons sensor yang akurat terhadap radiasi UV.

Hasil pengukuran arus listrik dari fotodioda kemudian diteruskan ke suatu rangkaian perekam atau pengolah sinyal. Data ini dapat diinterpretasikan untuk memberikan informasi tentang tingkat paparan UV dalam lingkungan.


Rangkaian & Pinout






Spesifikasi






Grafik Respon Sensor




























• Sensor Kelembapan Tanah
        Sensor kelembapan tanah adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mengukur kadar air atau kelembaban dalam tanah. Prinsip dasar yang melandasi kinerja sensor kelembapan tanah didasarkan pada perubahan dalam konduktivitas listrik tanah yang berkorelasi dengan kandungan airnya. Ketika tanah lebih basah, konduktivitas listriknya meningkat karena adanya elektrolit (air). Hal ini disebabkan oleh kemampuan air untuk menghantarkan listrik. Sebaliknya, ketika tanah lebih kering, konduktivitasnya menurun karena kurangnya air yang berfungsi sebagai penghantar listrik. Sensor kelembapan tanah umumnya terdiri dari dua elektroda yang ditanam di dalam tanah. Ketika tanah menghantarkan listrik dengan berbagai tingkat, sensor ini mengukur resistansi atau konduktivitas tanah. Nilai yang diukur kemudian diubah menjadi pembacaan kelembapan yang dapat dipahami oleh pemakai. Selain itu, karakteristik tanah seperti jenis, tekstur, dan komposisi juga dapat memengaruhi tingkat akurasi pembacaan sensor kelembapan tanah sehingga perlu kalibrasi khusus sesuai dengan lingkungan tanam yang dimaksud. Keakuratan sensor kelembapan tanah menjadi krusial dalam pengelolaan irigasi yang efisien serta pengelolaan tanaman yang optimal dalam berbagai kondisi pertanian.


Prinsip kerja:
Sensor kelembapan tanah beroperasi berdasarkan perubahan konduktivitas listrik yang terjadi dalam tanah seiring dengan perubahan kadar airnya. Prinsip kerjanya didasarkan pada pengukuran resistansi atau konduktivitas tanah. Ketika tanah lebih basah, kandungan airnya meningkatkan konduktivitas listrik karena air bertindak sebagai penghantar listrik yang baik. Sensor kelembapan tanah umumnya terdiri dari dua elektroda yang ditanam dalam tanah, membentuk sebuah sirkuit. Ketika tanah lebih kering, konduktivitas listrik menurun karena kurangnya air yang berfungsi sebagai penghantar. Elektroda sensor ini mendeteksi perubahan resistansi atau konduktivitas ini, menghasilkan pembacaan yang menunjukkan tingkat kelembapan tanah. Dengan memonitor perubahan dalam konduktivitas tanah, sensor ini memberikan informasi yang berguna bagi petani atau pengelola tanaman untuk mengatur pola irigasi atau memberikan air pada tanaman sesuai kebutuhan, mengoptimalkan pertumbuhan tanaman dan mencegah masalah akibat kelebihan atau kekurangan air.


Grafik respon sensor kelembapan tanah:

• 
  
  




- Sensor pH


        pH merupakan suatu parameter yang digunakan untuk menyatakan tingkat
keasaman atau basa yang dimiliki oleh suatu zat, larutan atau benda. Kadar pH
diukur pada skala 0 sampai 14.





       Dapat dilihat pada gambar diatas skala pH netral memiliki sifat basa sedangkan
nilai pH netral memiliki nilai pH , bila nilai pH >7 menunjukan zat tersebut
memiliki sifat basa sedangkan nilai pH < 7 menunjukan derajat kebasaan
tertinggi. 


Spesifikasi Sensor Asam 
       Pada perencanaa sensor pH yang akan digunakan adalah jenis Elektroda
(SKU : SEN0161) dari DF Robot dengan spesifikasi sebagai berikut : 
Daya Modul : 5V
Ukuran Modul : 43mm x 32mm
Jarak pengukuran : 0-14.0 pH
Pengukuran Suhu : 0-60 ºC
Akurasi : ± 0.1pH (25ºC)
Waktu tanggap : < 1 menit
Ph Sensor dengan Kabel BNC
Antarmuka pH 2.0 3 pin
LED Indikator Data




Prinsip Kerja Sensor Ph 


   Prinsip kerja utama sensor pH adalah terletak pada sensor probe berupa elektroda kaca (glass elektroda) dengan jalan mengukur jumlah ion H3O+ di dalam larutan. Ujung elektroda kaca adalah lapisan kaca setebal 0,1 mm yang berbentuk bulat (bulb). Bulb ini dipasangkan dengan silinder kaca non-konduktor atau plastik memanjang, yang selanjutnya diisi dengan larutan HCL (0,1 mol/dm3 ). Di dalam larutan HCL, terendam sebuah kawat elektroda panjang berbahan perak yang pada permukaannya terbentuk senyawa setimbang AgCl. Konstantanya jumlah larutan HCl pada sistem ini membuat elektroda Ag/AgCl memiliki nilai potensial stabil.


Inti sensor pH terdapat pada permukaan bulb kaca yang memiliki kemampuan untuk bertukar ion positif (H+) dengan larutan terukur. Kaca tersusun atas molekul silicon dioksida dengan sejumlah ikatan logam alkali. Pada saat bulb kaca ini terekspos air, ikatan SiO akan terprontonasi membentuk membran tipis HSiO+ sesuai dengan reaksi berikut : SiO + H3O+ HSiO+ + H2O



Seperti pada ilustrasi di atas bahwa pada permukaan bulb terbentuk semacam lapisan “gel” sebagai tempat pertukaran ion H+ . Jika larutan bersifat asam, maka ion H+ akan terikat ke permukaan bulb. Hal ini menimbulkan muatan positif terakumulasi pada lapisan “gel”. Sedangkan jika larutan bersifat basa, maka ion H+ dari dinding bulb terlepas untuk bereaksi dengan larutan tadi. Hal ini menghasilkan muatan negative pada dinding bulb. Pertukaran ion hydronium (H+ ) yang terjadi antara permukaan bulb kaca dengan larutan sekitarnya inilah yang menjadi kunci pengukuran jumlah ion H3O+ di dalam larutan. Kesetimbangan pertukaran ion yang terjadi di antara fase dinding kaca bulb dengan larutan, menghasilkan beda potensial di antara keduanya. Edinding kaca/larutan |RT/2,303F loga(H3O+ )|........….Eq.1 Dimana R adalah konstanta molar gas (8.314 J/mol K), T untuk temperature (Kelvin), F adalah konstanta Faraday 96485.3 C/mol, 2.303 adalah angka konversi antara logaritma alami dengan umum, dan a(H3O+ ) adalah aktivitas dari hydronium (bernilai rendah jika konsentrasinya rendah). Pada temperatur 250C nilai dari RT/2.303Fmendekati angka 59.16 mV. Angka 59.16 mV ini menjadi bilangan penting karena pada suhu konstan larutan 250C, setiap perubahan 1 satuan pH,


terjadi perubahan beda potensial elektroda kaca sebesaar 59.16 mV. Perhitungan nilai aktivitas hidronium (a(H3O+ )) pada persamaan di atas memiliki rentang yang sangat lebar yakni antara 10 hingga 10-15 mol/dm3 . sehingga untuk meringkas persamaan, maka lahirlah pH dengan persamaan sebagai berikut:

Tanda negatif adalah untuk membuat sesuatu nilai pH dari berbagai larutan, kecuali larutan yang bersifat sangat ekstrim asam, menjadi bernilai positif. Seperti yang telah kita bahas diatas, bulb kaca berisi larutan HCL yang merendam sebuah elektroda perak. HCl ini memiliki pH konstan karena ia berada pada system yang terisolasi. Karena pH konstan inilah maka ia menciptakan beda potensial yang konstan pada temperature yang konstan pula.sebut saja potensial tersebut E’, maka persamaan (Eq.1) diatas bersama dengan persamaan (Eq.2) didapatkan persamaan beda potensial total dari elektroda kaca : Eelektroda kaca= E’ – RT/2.303F pH……………..Eq.3





Sensor pH In-Situ menggunakan potensial listrik untuk mengukur pH dari suatu larutan. Sensor ini bekerja dengan membandingkan potensial listrik dari suatu sistem yang peka terhadap pH dengan potensial dari suatu sistem referensi yang stabil.
 
Sistem pendeteksian menggunakan bola kaca yang peka terhadap pH dan mengubah tegangan sebanding dengan konsentrasi ion hidrogen. Elektroda pendeteksi mengukur potensial dari bola kaca tersebut. Sensor diisi dengan larutan kalium klorida (KCl) yang menghantarkan listrik antara kaca peka pH dan elektroda pendeteksi.
 
Sistem referensi terpisah dari sistem pendeteksian. Alih-alih menggunakan bola kaca peka pH, sistem referensi menggunakan sambungan referensi yang dapat diganti dan memberikan kontak listrik dengan sampel sambil melindungi sistem internal. Berbeda dengan bola kaca peka pH, sambungan referensi tidak mengubah potensial dengan perubahan pH. Elektroda referensi mengukur potensial larutan. Sistem referensi diisi dengan larutan perak/klorida perak (Ag/AgCl) yang menghantarkan listrik antara sambungan referensi dan elektroda referensi.



Alat membaca sinyal dari elektroda pH, elektroda referensi, dan suhu, kemudian menghitung pH menggunakan persamaan Nernst:
Em = Eo + (2.3RT/nF) log [H+]
dimana:
Em adalah potensial dari elektroda pH,
Eo berkaitan dengan potensial elektroda referensi,
R adalah konstanta Hukum Gas,
F adalah konstanta Faraday,
T adalah suhu dalam Kelvin,
n adalah muatan ion (+1 untuk Hidrogen), dan
[H+] adalah konsentrasi ion hidrogen dalam mol/L.
Elektroda kaca pada sensor pH bekerja berdasarkan prinsip elektrokimia yang melibatkan potensial ion hidrogen (H+) dalam larutan. Elektroda kaca pada sensor pH merupakan sel elektrokimia yang memungkinkan pengukuran potensial listrik sebagai respons terhadap perubahan tingkat pH dalam larutan. Proses ini terjadi di antarmuka antara elektroda kaca dan larutan yang diukur.
Elektroda kaca pada sensor pH memiliki lapisan khusus yang sangat peka terhadap ion hidrogen. Pada ujung elektroda kaca, terdapat larutan HCl yang berperan penting dalam membentuk potensial elektrokimia. Ketika elektroda kaca direndam dalam larutan, reaksi kimia antara HCl pada elektroda dan ion hidrogen (H+) dalam larutan menghasilkan perbedaan potensial.
Perbedaan potensial elektrokimia ini bersifat responsif terhadap konsentrasi ion hidrogen dalam larutan, yang pada gilirannya mencerminkan tingkat pH larutan. Larutan asam, dengan tingkat pH rendah, memiliki konsentrasi ion hidrogen yang tinggi, sehingga menghasilkan perbedaan potensial yang tinggi pada elektroda kaca. Sebaliknya, larutan basa, dengan tingkat pH tinggi, memiliki konsentrasi ion hidrogen yang rendah, sehingga perbedaan potensial elektrokimia akan berkurang.
Penting untuk dicatat bahwa potensial elektrokimia tidak selalu berubah secara linear seiring dengan perubahan pH. Oleh karena itu, seringkali diperlukan kalibrasi untuk mengonversi perubahan potensial tersebut menjadi nilai pH yang akurat. Proses kalibrasi melibatkan pengukuran pada larutan standar dengan pH yang diketahui untuk menghasilkan kurva kalibrasi.
Secara keseluruhan, elektroda kaca pada sensor pH berperan sebagai transduser yang mengubah perubahan karakteristik kimia (khususnya konsentrasi ion hidrogen) menjadi sinyal listrik yang dapat diukur, memberikan informasi yang berguna tentang tingkat keasaman atau kebasaan dalam larutan.

Diagram Blok






Sensor PIR
    Sensor PIR atau Passive Infra Red adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu objek. Sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah yang lain misal dinding, maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.



Pin out





Spesifikasi


• Vin : dc 5v 9v.
• Radius : 180 derajat.
• Jarak deteksi : 5 7 meter.
• Output : digital ttl.
• Memiliki setting sensitivitas.
• Memiliki setting time delay.
• Dimensi : 3,2 cm x 2,4 cm x 2,3 cm.
• Berat : 10 gr.


Grafik Sensor PIR

Sensor Rain

Sensor hujan adalah jenis sensor yang berfungsi untuk mendeteksi terjadinya hujan atau tidak, yang dapat difungsikan  dalam segala macam aplikasi dalam kehidupan sehari – hari. Prinsip kerja dari sensor ini yaitu pada saat ada air hujan turun dan mengenai panel sensor maka akan terjadi proses elektrolisasi oleh air hujan. Dan karena air hujan termasuk dalam golongan cairan elektrolit yang dimana cairan tersebut akan menghantarkan arus listrik.

Pada sensor hujan ini terdapat ic komparator yang dimana output dari sensor ini dapat berupa logika high dan low (on atau off). Serta pada modul sensor ini terdapat output yang berupa tegangan pula.  Sensor hujan juga mampu mengatur kecepatan wiper saat menyeka air hujan di kaca mobil, mulai dari posisi low, intermittent, hingga high speed. Pengaturan tersebut tergantung dari curah hujan yang menerpa kaca mobil.

Komponen Sensor Hujan

1. Sensor hujan bermaterial dari FR-04 dengan dimensi 5 centimeter (cm) x 4 cm berlapis nikel.
2. Lapisan modul pada sensor mempunyai sigar oksidasi sehingga tahan terhadap korosi.
3. IC komputer.
4. Terdapat potensiometer yang berfungsi mengatur sensifitas sensor.
5. Dua output digital dan analog.

- ADC 0801

ADC 0801 adalah IC analog-to-digital converter (ADC) 8-bit yang dirancang untuk bekerja dengan tegangan sumber +5 volt DC. IC ini memiliki 16 pin, dengan 8 pin untuk input data analog (A0-A7), 8 pin untuk output data digital (D0-D7), dan 2 pin untuk kontrol (EOC dan SCK).

Prinsip kerja ADC 0801 adalah berdasarkan prinsip ADC tangga. Dalam ADC tangga, input analog akan diubah menjadi data digital dengan cara membandingkannya dengan tangga tegangan digital. Pada ADC 0801, input analog akan dibandingkan dengan tangga tegangan digital yang terdiri dari 256 tingkat. Setiap tingkat tangga tegangan digital memiliki tegangan yang berbeda. Pada saat input analog lebih besar dari tegangan pada tingkat tangga digital tertentu, output ADC akan berubah dari 0 menjadi 1.

Spesifikasi dari ADC0801:

Arsitektur: SAR

Bit: 8 bit

Kanal: 1

Frekuensi operasi: 0 hingga 10 MHz

Kekuatan: 5 V

Proses pembuatan: NMOS

Konfigurasi PIN :

Pinout IC ADC0801

• Pin 1: VCC, tegangan sumber +5 volt DC
• Pin 2: GND, tegangan nol (ground)
• Pin 3: A0, input data analog bit 0
• Pin 4: A1, input data analog bit 1
• Pin 5: A2, input data analog bit 2
• Pin 6: A3, input data analog bit 3
• Pin 7: A4, input data analog bit 4
• Pin 8: A5, input data analog bit 5
• Pin 9: A6, input data analog bit 6
• Pin 10: A7, input data analog bit 7
• Pin 11: D0, output data digital bit 0
• Pin 12: D1, output data digital bit 1
• Pin 13: D2, output data digital bit 2
• Pin 14: D3, output data digital bit 3
• Pin 15: D4, output data digital bit 4
• Pin 16: D5, output data digital bit 5
• Pin 17: D6, output data digital bit 6
• Pin 18: D7, output data digital bit 7
• Pin 19: EOC, end of conversion
• Pin 20: SCK, clock

        Pin /CS digunakan untuk memilih ADC0801 yang akan diakses. Pin /RD digunakan untuk membaca data dari ADC0801. Pin /WR digunakan untuk menulis data ke ADC0801. Pin /DRDY menunjukkan bahwa data telah siap untuk dibaca. Pin AGND adalah ground untuk input analog. Pin VIN adalah input analog. Pin /C adalah clock untuk konversi ADC. Pin /RESET digunakan untuk me-reset ADC0801.

- Prossesor 8086

    Intel 8086 adalah mikroprosesor yang diproduksi oleh Intel Corporation pada tahun 1979. 8086 adalah versi 8-bit dari mikroprosesor 8086 yang lebih canggih. 8088 memiliki 16-bit register dan bus alamat, tetapi bus data 8-bit. 8088 digunakan dalam berbagai komputer pribadi, termasuk IBM PC dan kompatibelnya. 8088 juga digunakan dalam berbagai perangkat elektronik lainnya, seperti mesin pencetak dan pemindai.

Spesifikasi dari Prossesor 8088:

Arsitektur: 16-bit

Register:

8 general purpose registers (AX, BX, CX, DX, SP, BP, SI, DI)

6 segment registers (CS, DS, SS, ES, FS, GS)

1 flag register (FLAGS)

Data bus: 16 bit

Alamat bus: 20 bit

Frekuensi operasi: 5 MHz hingga 10 MHz

Kekuatan: 5 V

Proses pembuatan: NMOS

Konfigurasi PIN

Fungsi masing-masing pin dari mikroposessor 8088 adalah: 

1. AD0 – AD7 adalah Bus address - data 

Jalur yang dimultipleks untuk menyalurkan data pada saat ALE aktif (1) atau byte rendah address pada saat ALE tidak aktif (0) 

 2. A8 – A15 adalah Bus address 

Bit – bit dimana A8 – A15 ada selama siklus bus 

 3. A19/S6, A18/S5, A17/S4, A16/S3 adalah Address / Status 

Kaki – kaki yang multiplek yang digunakan untuk bus address bit A16 – A19 pada saat ALE berlevel logika 1 dan untuk sisa silkus bus lainnya digunakan bit – bit status S3 – S6. Bit status S6 selalu berlogika 0, bit S5 menandakan kondisi dari bit flag I dan bit S3 san S4 yang mendakan segmen yang diakses selama siklus bus yang sedang berlangsung.

4. RD adalah Read 

Sinyal kontrol yang akan berlevel logika 0 pada saat data bus siap menerima data dari memori atau I/O yang diteruskan ke mikroprosesor. 

5. WR adalah Read 

Sinyal kontrol yang akan berlevel logika 0 pada saat data bus siap menerima data dari mikroprosesor yang diteruskan ke memori atau I/O 

6. READY adalah Ready Input ini diperiksa oleh 8088 pada akhir dari siklus T2. Jika dalam kondisi logika 0, maka siklus pembacaan atau penulisan data akan diperpanjang sampai input ini kembali ke logika 1. 

7. INTR adalah Interrup Request 

Satu dari dua kali yang digunakan untuk menerima interupt hard-ware. Jika INTR diberi logika 1 pada saat flag 1 set, 8088 masuk ke siklus interupt acknowledge (INTA aktif) setelah intruksi yang sedang berlangsung selesai. 

8. TEST adalah Test 

Diperiksa oleh intruksi WAIT. Jika TEST berlogika 0, maka instruksi WAIT akan meneruskan ke instruksi selanjutnya, jika TEST ‘1’, WAIT akan menunggu sampai TEST ‘0’. 

9. NMI adalah Nonmaskable Interrupt 

Input yang mengaktifkan interrupt tipe 2 pada akhir dari instruksi yang sedang dilaksanakan. 

10.RESET adalah Reset 

Kaki yang jika diberi level logika 1 untuk minimum 4 clock, akan mereset 8088. Pada saat 8088 reset, 8088 mulai melaksanakan instruksi pada address memori FFFF0H. Dan menon-aktifkan interupsi dengan mereset flag 1. 

11.CLK adalah Clok 

Sebuah input yang menyediakan pewaktu dasar untuk 8088. Clok ini terus ber-duty-cycle 33 persen untuk memberikan pewaktu yang benar ke 8088. 

12.VCC adalah Vcc 

Input tegangan pencatu +5V 

13.GND adalah Ground 

Hubungan ke ground 

14.MN/-MX adalah Mode Minimum / Maksimun 

Pin yang digunakan untuk memilih mode operasi minimum jika dihubungkan ke +5V dan mode maksimum jika dihubungkan ke ground. 

15.IO/-M adalah Input/Output atau Memori 

Pin yang menunjukkan isi dari bus address adalah informasi pengaddress memori atau I/O 21 

16.INTA adalah Interrupt Acknowledge 

Respon untuk INTR. Selama permintaan interupsi, pin INTA akan berlogika 0 untuk menunjukkan bahwa bus 8088 menunggu vector-number. 

17.ALE adalah Addres Latch Enable Pin yang digunakan untuk menunjukkan bahwa bus address berisi address memori atau alamat port I/O 

18.DT/-R adalah Transmite/ - Receive Pin yang digunakan untuk mengendalikan arah aliran data melewati buffer data. 

19.–DEN adalah Data Bus Enable Pin yang aktif bila bus data telah berisi data

        Mikroprosesor 8088 diset pada mode minimum dengan memberi logika HIGH pada pin 33 dan logika LOW jika difungsikan dalam mode maksimum. Untuk pengaddressan memori, mikroprosesor 8088 menyediakan 20 bit address yang 8 diantaranya dimultipleks dengan data yaitu AD0-AD7. Sedangkan A16-A19 dimultipleks dengan sinyal kontrol S3-S6. 

        Untuk pengaddressan I/O port dan memori, 8088 menggunakan pin 28, jika pin 28 dalam kondisi HIGH maka address yang dikirim adalah address untuk I/O port dan jika dalam kondisi LOW maka address yang difungsikan adalah address dari memori. Selain itu 8088 juga dapat mengirimkan sinyal RD dan WR (keduanya aktif low) yang bertujuan untuk membaca dan menulis di memori atau I/O Port.

         Misalkan sistem minimum menggunakan dua buah macam memori yaitu EPROM 27128 berkapasitas 16 K Bytes dan RAM statis 6116 yang berkapasitas 2 K Bytes. Setelah tombol RESET ditekan maka mikroprosesor akan menunjuk pertama kali pada address FFFF0h sehingga address tersebut harus sudah ada instruksi lompat ke awal program. Oleh karena itu EPROM diletakkan pada bagian terakhir memori sedangkan RAM diletakkan pada bagian awal memori 22 karena untuk penggunaan interrupt, 8088 memakai address 00000h003FFh sebagai tabel vector interrupt.

 Mikroprosessor 8088 memiliki empat kelompok register 16-bit, yaitu : 

- Data Register 

- Pointer dan Index Register 

- Flag Register dan Instruction Pointer 

- Segment Register

8088 adalah mikroprosesor yang penting dalam sejarah komputer pribadi. 8088 membantu menjadikan komputer pribadi terjangkau dan populer.

Berikut adalah beberapa fitur utama dari 8088:

• Register 16-bit: 8088 memiliki 16-bit register, yang memungkinkannya untuk menangani angka dan alamat yang lebih besar daripada mikroprosesor 8-bit.
• Bus alamat 16-bit: Bus alamat 16-bit memungkinkan 8088 untuk mengakses hingga 64 KB memori.
• Bus data 8-bit: Bus data 8-bit membatasi kinerja 8088, tetapi memungkinkannya untuk digunakan dengan komponen 8-bit yang lebih murah.
• Instruksi 242: 8088 memiliki 242 instruksi, yang memberinya kemampuan untuk menjalankan berbagai tugas.
• Memori 1 MB: 8088 dapat mengakses hingga 1 MB memori, yang cukup untuk menjalankan sistem operasi dan aplikasi yang kompleks.

8088 adalah mikroprosesor yang penting dalam sejarah komputer pribadi. 8088 membantu menjadikan komputer pribadi terjangkau dan populer.

- IC 8255A

        IC 8255A adalah IC programmable peripheral interface (PPI) yang dirancang untuk bekerja dengan tegangan sumber +5 volt DC. IC ini memiliki 24 pin, dengan 16 pin untuk input/output, empat pin untuk kontrol, dan empat pin untuk sumber daya.

Spesifikasi dari IC 8255A:

Arsitektur: 8 bit

Port: 3 buah port 8 bit

Mode operasi: 3 mode

Frekuensi operasi: 0 hingga 10 MHz

Kekuatan: 5 V

Proses pembuatan: NMOS

Konfigurasi PIN

Konfigurasi PIN :

Pin 1-4: VCC (tegangan suplai) 

Pin 5-6: GND (tegangan nol) 

Pin 7: RESET (reset) 

Pin 8: CS (chip select) 

Pin 9-10: A0-A1 (alamat bus)

Pin 11-18: D0-D8 (data bus)

Pin 19: INT (interrupt) 

Pin 20: MODE (mode) 

Pin 21: INH (input enable) 

Pin 22: OBF (output buffer full) 

Pin 23: IBF (input buffer full) 

Pin 24: WR (write) 

Pin 25: RD (read) 

Pin 27-30: PA0-PA7 (port A)

Pin 31-36: PB0-PB7 (port B)

Pin 37-40: PC0-PC7 (port C)

Prinsip kerja IC 8255A adalah berdasarkan prinsip PPI. Dalam PPI, data input dapat diubah menjadi data output, atau data input dapat digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik.

Pada IC 8255A, data input/output dapat dikonfigurasi ke dalam berbagai mode, seperti:

• Mode Input: Mode Input memungkinkan data input dari peralatan elektronik untuk dibaca oleh mikroprosesor.
• Mode Output: Mode Output memungkinkan data output dari mikroprosesor untuk ditulis ke peralatan elektronik.
• Mode Bidirectional: Mode Bidirectional memungkinkan data input/output dikonfigurasikan secara dinamis.

Penggunaan IC 8255A

IC 8255A dapat digunakan untuk berbagai keperluan, antara lain:

• Membangun rangkaian input/output
• Mengontrol peralatan elektronik
• Membangun rangkaian logika

Berikut adalah beberapa contoh penggunaan IC 8255A:

• Dalam sebuah sistem penghitung, IC 8255A dapat digunakan untuk membaca data dari sensor atau mengontrol peralatan elektronik.
• Dalam sebuah mesin pengukur, IC 8255A dapat digunakan untuk menampilkan data ke layar atau mengontrol motor.
• Dalam sebuah rangkaian logika, IC 8255A dapat digunakan untuk membangun rangkaian logika yang lebih kompleks.

PERCOBAAN

Prosedur percobaan 

    

    1. Siapkan komponen yang akan digunakan

    2. Posisikan komponen sesuai pada gambar

    3. Rangkai semua komponen dengan benar dan tepat

    4. Untuk sensor jangan lupa memasukkan code hex, agar sensor dapat berfungsi

    5. tekan tombol play untuk menjalankan rangkaian

Gambar Rangkaian

PRINSIP KERJA RANGKAIAN 

1. Sensor Kelembapan Tanah

 Untuk sensor ini memakai alamat memori 000 H dan terhubung ke PPI-0. Sensor kelembapan berfungsi untuk mengukur tingkat kelembapan tanah di sekitar tanaman. Untuk sensor ini memakai alamat memori 000 H dan terhubung ke PPI-0. Rentang kelembapan ideal untuk tanaman bayam adalah antara 40-60%. Jika tingkat kelembapan turun di bawah 40%, sistem akan mengaktifkan penyempot air untuk meningkatkan kelembapan. Sebaliknya, jika tingkat kelembapan mencapai atau melebihi 40%, penyemprot air tidak aktif. Dengan menggunakan sensor kelembapan, sistem secara otomatis menjaga kondisi lingkungan yang sesuai dengan kebutuhan tanaman bayam, memberikan solusi efisien untuk meningkatkan hasil panen.

2. Sensor PIR

 Untuk sensor ini memakai alamat memori 080 H dan terhubung ke PPI-3. Sensor PIR pada kebun tanaman bayam berfungsi untuk mendeteksi adanya babi yang menerobos pagar kebun. Saat sensor PIR mendeteksi babi maka akan mengaktifkan buzzer dan LED sebagai indikator adanya babi yang menerobos pagar.

3. Sensor Ultraviolet

 Untuk sensor ini memakai alamat memori 040 H dan terhubung ke PPI-2. Sensor UV pada kebun bayam berfungsi untuk mendeteksi intensitas cahaya matahari. Jika sensor UV mendeteksi adanya cahaya matahari yang berarti hari siang maka alampu fotosintesis tidak aktif. Jika tidak ada sinar matahari maka hari malam dan lampu fotosintesis aktif.

4. Sensor Rain

 Untuk sensor ini memakai alamat memori 020 H dan terhubung ke PPI-1. Sensor rain digunakan untuk mendeteksi adanya hujan atau tidak. Jika sensor mendeteksi adanya hujan maka output sensor berlogika 1. Maka kaki ready pada ic8086 berlogika 1 yang menyebabkan motor penutup saluran tandon membuka tutup saluran tandon. jika tidak ada hujan maka output sensor berlogika 0 dan motor menutup saluran tandon air.

5. SENSOR PH

 Untuk sensor ini memakai alamat memori 060 H dan terhubung ke PPI-4. sensor ph akan mendeteksi ph normal, basa dan asam pada tanaman bayam dimana saat ph normal berkisar antara 6 sampai 7, dan PH asam dibawah 6 dan ph basa di atas 7. ketika ph yang terukur oleh sensor besar dari 7 berarti basa maka sensor akan mengeluarkan tegangan output sebesar 6,8 V dimana sensor ini berupa analog maka output sensor  akan di konversikan oleh  rangkaian ADC. singkat nya setalah terjadi konversi dari analog menjadi digital maka ph yang beasr dari 7 tadi membuat motor menyala yang menandakan ada penyemprotan cairan asam pada tanaman sawi. begitu juga jika ph dibawah 6 berarti asam maka akan membuat motor menyala dan memyemprotkan cairan basa.   

    Prinsip kerja dari rangkaian di atas adalah, pertama mikrokontroler mengirimkan alamat untuk mengakses I/O IC 8255 melewati A0-A15, kemudian masuk ke IC 74273 D0-D7. Alamat tersebut akan dilewatkan dari D0-D7 ke Q0-Q7 apabila sinyal kontrol alih dikeluarkan oleh pin ALE mikroprosesor dan diinverterkan sebelum diumpankan ke CLK IC 74273. Apabila telah aktif sinyal CLK, maka alamat akan ditahan di Q0-Q7 IC 74273. kemudian jika Q1-Q5 IC 74273 yang membawa alamat dari AD9-AD11 dihubungkan dengan decoder 74154. maka ketika nilai AD9-AD11 ini berlogika 0 semua dan E1 E1 IC ini juga berlogika 0, maka pin 0 IC 75154 akan berlogika nol yang kemudian pin ini dihubingkan dengan CS pada IC 8255. sehingga alamat yang dikirimkan adalah untuk akses IC 8255. Kemudian untuk mengirim data dari Mikroprosesor 8086 ke IC I/O 8255, pin AD0-AD7 mikroprosesor dihubungkan dengan pin D0-D7 IC 8255. PORTA IC 8255 menjadi output bagi mikroprosesor untuk kemudian dihubungkan dengan output dan PORTB pada IC ini dihubungkan dengan input serta PORTC pada IC ini sebagai output yang dihubungkan dengan 7-Segment.

Video Simulasi

5.Download File [kembali]

1. Download HTML [disini]

2. Download Rangkaian [disini]

    Download Excel alamat memori [disini]

3. Download Vidio Rangkaian [disini]

4. Download Datasheet Sensor: 

• datasheet Sensor Rain [disini]
• datasheet Sensor Soil moisture [disini] 
• datasheet Sensor UV [disini]
• datasheet Sensor PIR [disini]
  
• datasheet Sensor PH [disini]

5. Download datasheet Seven Segment[disini]

6. Download datasheet Relay[disini]

7. Download datasheet Motor [disini]

8. Download datasheet Led [disini]

9. Download datasheet Op Amp [disini]

10. Download datasheet IC 8086[disini]

11. Download datasheet IC 8255 [disini]

12. Download datasheet IC 74HC373 [disini]

13. Download datasheet IC 74ALS138 [disini]

14. Download datasheet ADC 0804 [disini]

15. Download datasheet Potensiometer [disini]

16. Download datasheet Resistor [disini]

[menuju awal]