Tugas Besar: Sistem Irigasi Pintar untuk Budidaya Raspberry pada Greenhouse Mini

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

a) Prosedur

b) Rangkaian simulasi

c) Video Simulasi

5. Download File

1. Pendahuluan [kembali]

Greenhouse merupakan lingkungan budidaya yang dirancang untuk mengontrol faktor-faktor pertumbuhan tanaman, termasuk suhu, kelembaban, dan terutama kebutuhan air. Pada tanaman raspberry, penyiraman yang tepat sangat penting agar pertumbuhan dan produksi buah tetap optimal. Sistem penyiraman manual sering menyebabkan ketidakteraturan, sehingga diperlukan otomatisasi yang akurat dan efisien.

Mikrokontroler STM32 digunakan sebagai pengendali utama karena memiliki kemampuan pemrosesan cepat dan mendukung penggunaan interrupt eksternal. Pada tugas ini, sensor waterflow digunakan untuk mengukur laju aliran air secara real-time melalui sinyal pulsa yang dihitung oleh STM32. Data tersebut digunakan untuk mengontrol relay yang mengaktifkan pompa air secara otomatis sesuai kebutuhan tanaman.

2. Alat dan Bahan [kembali]

1. STM32

STM32F103C8T6 atau yang dikenal sebagai STM32 Bluepill adalah modul mikrokontroler berbasis arsitektur ARM Cortex-M3 yang menawarkan performa tinggi, konsumsi daya rendah, serta kelengkapan periferal yang sangat baik untuk aplikasi sistem tertanam. Mikrokontroler ini bekerja pada frekuensi hingga 72 MHz dan dilengkapi dengan memori Flash 64 KB serta RAM 20 KB, sehingga mampu menjalankan proses komputasi secara cepat dan efisien. Selain itu, STM32 Bluepill memiliki banyak pin General Purpose Input Output (GPIO) yang mendukung berbagai fungsi seperti komunikasi serial (UART, SPI, dan I2C), pembacaan sinyal analog melalui ADC 12-bit, pengaturan sinyal PWM menggunakan timer, serta fitur External Interrupt (EXTI) untuk respon cepat terhadap sinyal eksternal. Modul ini beroperasi pada tegangan 3.3 V dan dikenal stabil serta fleksibel untuk digunakan dalam berbagai proyek elektronika dan kendali. Kombinasi antara kemampuan pemrosesan yang cepat, ketersediaan periferal yang lengkap, serta kemudahan pemrograman melalui STM32CubeIDE menjadikan STM32 Bluepill sebagai pilihan yang sangat cocok untuk aplikasi kontrol, monitoring, maupun otomasi berbasis mikrokontroler.

2. Soil Moisture Sensor

Soil moisture sensor berfungsi sebagai alat ukur kelembapan tanah yang menjadi indikator utama dalam proses penyiraman otomatis. Sensor ini menyediakan data real-time kepada Arduino untuk menentukan kapan pompa perlu dinyalakan atau dimatikan agar tanaman raspberry tetap terjaga kelembapannya.
3. Water Flow Sensor

Water flow sensor berfungsi untuk mendeteksi dan mengukur laju aliran air pada sistem penyiraman otomatis. Sensor ini memberikan pulsa digital kepada Arduino untuk memastikan bahwa air benar-benar mengalir saat pompa diaktifkan. Jika tidak ada aliran air, Arduino akan memberikan alarm dan menghentikan pompa sebagai langkah keamanan.

4. WCM1600 Sensor

Sensor WCM1600 adalah sensor kelembapan yang digunakan untuk mengukur kadar air pada tanah atau media tanam. Sensor ini bekerja dengan prinsip kapasitif, yaitu mendeteksi perubahan kapasitansi yang terjadi ketika kadar air di dalam tanah berubah. Semakin basah tanah, kapasitansi meningkat dan tegangan keluarannya menjadi lebih tinggi; sebaliknya pada tanah kering nilai tegangan menurun. Sensor WCM1600 memiliki output analog yang dapat dibaca melalui ADC mikrokontroler seperti STM32. Keunggulan sensor ini adalah lebih tahan lama dan tidak mudah korosi dibanding sensor resistif, sehingga cocok digunakan untuk sistem irigasi otomatis dan monitoring kelembapan tanaman di greenhouse.

5. Motor DC

Motor DC pada rangkaian berfungsi sebagai penggerak pompa air yang bertugas melakukan penyiraman tanaman secara otomatis. Motor dikendalikan oleh Arduino berdasarkan pembacaan sensor kelembapan tanah, sehingga sistem penyiraman bekerja hanya ketika diperlukan dan berhenti saat kondisi tanah sudah kembali lembap.

Spesifikasi motor DC:

6. Buzzer

Buzzer pada rangkaian berfungsi sebagai alat peringatan yang menghasilkan suara alarm ketika terjadi gangguan pada sistem penyiraman, terutama ketika pompa menyala tetapi tidak ada aliran air. Dengan adanya buzzer, pengguna dapat mengetahui masalah lebih cepat sehingga sistem greenhouse menjadi lebih aman dan terpantau.

Spesifikasi buzzer:

7. 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 = IR)

Cara menghitung nilai resistor:

8. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menyimpan dan melepaskan energi dalam bentuk muatan listrik. Komponen ini terdiri dari dua pelat konduktor yang dipisahkan oleh bahan isolator (dielektrik), sehingga mampu menampung perbedaan muatan ketika diberi tegangan listrik. Dalam rangkaian elektronik, kapasitor memiliki beberapa peran penting, antara lain sebagai penyaring (filter) untuk meredam noise atau ripple pada catu daya, sebagai kopling dan pemisah sinyal AC pada rangkaian penguat, serta sebagai penstabil tegangan dalam sistem yang membutuhkan suplai energi sementara. Selain itu, kapasitor juga digunakan untuk mengatur waktu (timing) pada rangkaian osilator atau timer bersama dengan resistor. Nilai kapasitasnya dinyatakan dalam satuan farad (F) dan biasanya memiliki nilai kecil pada kisaran mikrofarad (µF) atau pikofarad (pF) sesuai kebutuhan aplikasi. Dengan kemampuannya dalam menstabilkan aliran listrik dan menjaga kualitas sinyal, kapasitor menjadi salah satu komponen penting dalam perancangan sistem elektronik agar rangkaian dapat bekerja secara lebih stabil, efisien, dan bebas gangguan.

9. Induktor

Induktor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi menyimpan energi dalam bentuk medan magnet ketika arus listrik mengalir melaluinya. Komponen ini biasanya terdiri dari kawat konduktor yang dililitkan membentuk kumparan, sehingga menghasilkan induktansi yang dinyatakan dalam satuan henry (H). Ketika arus berubah, induktor akan menimbulkan gaya gerak listrik (GGL) yang berlawanan arah dengan perubahan arus tersebut, sehingga induktor efektif dalam menahan fluktuasi arus dan meredam gangguan listrik (noise) pada rangkaian. Karena sifat ini, induktor sering digunakan pada rangkaian filter, catu daya switching, konverter DC-DC, serta rangkaian penyaring gelombang elektromagnetik. Selain itu, induktor juga berperan dalam rangkaian resonansi bersama kapasitor untuk menghasilkan frekuensi tertentu pada aplikasi radio maupun komunikasi. Dengan kemampuannya dalam menjaga kestabilan arus dan membentuk karakteristik filter, induktor menjadi komponen penting dalam berbagai sistem elektronik yang memerlukan pengaturan energi magnetik dan pengendalian perubahan arus secara presisi.

3. Dasar Teori [kembali]

A. STM32

Mikrokontroler STM32 merupakan keluarga mikrokontroler 32-bit berbasis arsitektur ARM Cortex-M yang dikembangkan oleh STMicroelectronics dan dirancang khusus untuk aplikasi embedded yang menuntut performa tinggi, efisiensi energi, serta kelengkapan periferal. Salah satu varian yang paling banyak digunakan adalah STM32F103C8T6 yang umumnya ditemui dalam modul Bluepill. Mikrokontroler ini menggunakan inti prosesor ARM Cortex-M3 dengan arsitektur Harvard dan pipeline tiga tingkat sehingga mampu bekerja pada frekuensi hingga 72 MHz. Dengan memori Flash sebesar 64 KB dan SRAM 20 KB, STM32 mampu menjalankan program yang cukup kompleks dan melakukan pengolahan data secara cepat dalam berbagai aplikasi kontrol dan monitoring.

Secara internal, STM32 dilengkapi beragam periferal yang menjadikannya sangat fleksibel untuk berbagai kebutuhan sistem. Mikrokontroler ini memiliki modul ADC (Analog-to-Digital Converter) 12-bit yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi data digital. Selain itu, terdapat timer presisi yang mendukung fungsi input capture, output compare, dan PWM (Pulse Width Modulation), sehingga sangat berguna untuk pengendalian motor, aktuator, serta pembentukan sinyal dengan frekuensi tertentu. Fasilitas komunikasi seperti UART, I2C, dan SPI juga tersedia untuk mempermudah interaksi mikrokontroler dengan sensor, modul komunikasi, atau perangkat eksternal lainnya. Tidak hanya itu, STM32 juga mendukung fitur External Interrupt (EXTI) yang memungkinkan mikrokontroler merespon sinyal eksternal secara cepat, misalnya dari sensor berbasis pulsa atau perubahan kondisi pada input digital.

Prinsip Kerja STM32

Prinsip kerja STM32 secara umum adalah menerima input, memproses data melalui unit pemrosesan utama (Cortex-M3), lalu menghasilkan output sesuai instruksi yang tertanam dalam program. Proses dimulai ketika mikrokontroler diberi catu daya, kemudian melakukan proses inisialisasi perangkat keras, menjalankan rutin startup, dan akhirnya masuk ke program utama (main loop). Pada saat berjalan, STM32 membaca data dari pin-pin GPIO baik secara digital maupun analog melalui ADC. Data yang diterima kemudian diproses menggunakan algoritma yang ditulis pengguna, misalnya penghitungan, pembandingan, filtering, atau logika keputusan. Hasil pemrosesan tersebut selanjutnya dikirimkan kembali ke dunia luar berupa sinyal output digital, PWM, komunikasi serial, atau instruksi pengendalian perangkat eksternal seperti motor, pompa, atau indikator.

Selain prinsip kerja dasar, STM32 bekerja secara optimal berkat sistem manajemen interrupt yang efisien. Ketika terjadi perubahan pada pin tertentu, seperti pulsa dari sensor atau sinyal trigger lainnya, modul NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller) akan mengatur prioritas interrupt sehingga mikrokontroler dapat merespon kejadian tertentu meskipun sedang menjalankan proses lain. Hal ini memungkinkan STM32 bekerja secara real-time dan sangat cocok digunakan pada sistem kendali otomatis yang membutuhkan waktu respon cepat. Di sisi lain, timer internal juga membantu STM32 menghasilkan sinyal PWM untuk keperluan pengendalian kecepatan motor, durasi pengaktifan pompa, atau pembentukan sinyal dengan presisi waktu tertentu.

Karakteristik Umum STM32

Secara umum, STM32 memiliki beberapa karakteristik penting yang membuatnya unggul dibanding mikrokontroler 8-bit seperti AVR:

Prosesor 32-bit dengan clock tinggi, mendukung pengolahan data dan eksekusi instruksi yang lebih cepat.
Konsumsi daya rendah, sehingga cocok untuk aplikasi portabel maupun sistem yang berjalan dalam waktu lama.
GPIO yang serbaguna, dapat digunakan sebagai input digital, output digital, fungsi PWM, komunikasi serial, dan interrupt.
Dukungan periferal lengkap, termasuk ADC resolusi tinggi, berbagai protokol komunikasi, dan timer multifungsi.
Lingkungan pemrograman modern, seperti STM32CubeIDE dengan library HAL untuk mempermudah konfigurasi perangkat keras.

Peran STM32 dalam Sistem Elektronik

Dalam perancangan sistem elektronik modern, STM32 memegang peranan sebagai pusat kendali yang menangani akuisisi data sensor, pengolahan sinyal, serta pengendalian aktuator. Struktur internal yang terorganisir dan fasilitas interfacing yang lengkap membuat STM32 dapat digunakan di berbagai aplikasi, mulai dari sistem irigasi pintar, robotika, pengendalian motor, perangkat IoT, instrumentasi, hingga sistem industri berskala menengah. Dengan kemampuan pemrosesan yang cepat, manajemen interrupt yang efisien, serta konsumsi daya yang rendah, STM32 menjadi salah satu platform mikrokontroler yang paling andal dan banyak digunakan dalam pengembangan sistem tertanam.

B. Soil Moisture Sensor

Soil moisture sensor adalah sensor yang digunakan untuk mengukur tingkat kelembapan tanah, yaitu seberapa banyak air yang terkandung dalam media tanam. Sensor ini merupakan salah satu komponen penting dalam sistem irigasi otomatis, karena mampu memberikan informasi real-time mengenai kondisi tanah sehingga sistem dapat menentukan kapan tanaman membutuhkan penyiraman.

Pada dasarnya, soil moisture sensor bekerja dengan memanfaatkan perubahan konduktivitas listrik atau kapasitansi tanah. Karakteristik tanah yang mengandung air akan memiliki kemampuan penghantaran listrik yang berbeda dibandingkan tanah kering. Dengan memanfaatkan perbedaan inilah sensor dapat mengukur tingkat kelembapan tanah.

1. Prinsip Kerja Soil Moisture Sensor

Terdapat dua jenis prinsip kerja yang umum digunakan pada sensor kelembapan tanah:

a. Metode Resistif

Sensor resistif menggunakan dua probe logam yang ditancapkan ke tanah. Ketika tanah kering, resistansi antar probe tinggi karena sedikitnya partikel air yang menghantarkan listrik. Sebaliknya, ketika tanah lembap, resistansi menurun akibat meningkatnya daya hantar listrik tanah yang mengandung air. Sensor kemudian mengirimkan sinyal analog berdasarkan perubahan resistansi tersebut. Kekurangan metode ini adalah probe mudah korosi karena terjadi elektrolisis.

b. Metode Kapasitif

Sensor kapasitif bekerja dengan mengukur perubahan kapasitansi akibat variasi kadar air dalam tanah. Air memiliki konstanta dielektrik lebih tinggi dibanding tanah, sehingga ketika kadar air meningkat, nilai kapasitansi sensor juga meningkat. Sensor jenis ini lebih tahan lama karena tidak menggunakan probe konduktif secara langsung sehingga tidak mengalami korosi. Sinyal yang dihasilkan berupa tegangan analog yang stabil dan lebih akurat.

2. Karakteristik Soil Moisture Sensor

Beberapa karakteristik umumnya meliputi:

a. Tegangan operasi sekitar 3.3–5V

b. Keluaran berupa sinyal analog (A0) atau digital (D0 tergantung modul)

c. Sensitivitas dapat diatur via potensiometer (untuk modul digital)

d. Rentang pembacaan meningkat seiring kelembapan

Nilai analog yang terbaca mikrokontroler biasanya:

a. 0–300 → tanah basah

b. 300–700 → tanah normal

c. 700–1023 → tanah kering

Rentang ini dapat disesuaikan dengan kalibrasi lapangan.

3. Fungsi Soil Moisture Sensor dalam Sistem Irigasi Pintar

Dalam aplikasi irigasi otomatis, soil moisture sensor berfungsi sebagai masukan utama untuk menentukan kapan tanaman perlu disiram. Sensor memberikan data real-time tentang kondisi tanah, kemudian mikrokontroler membandingkannya dengan nilai ambang batas. Bila kelembapan tanah berada di bawah threshold, mikrokontroler akan mengaktifkan pompa air atau katup irigasi. Dengan demikian, sensor ini memungkinkan penggunaan air lebih efisien sekaligus menjaga kondisi tanaman tetap optimal.

4. Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan:

a. Mudah dipasang dan diintegrasikan dengan mikrokontroler

b. Biaya rendah

c. Memberikan pembacaan kelembapan secara real-time

Kekurangan:

a. Sensor resistif rentan korosi

b. Membutuhkan kalibrasi sesuai jenis tanah

c. Error dapat muncul karena variasi mineral atau keasaman tanah

C. Water Flow Sensor

Water Flow Sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur laju aliran air dalam suatu pipa atau sistem irigasi. Sensor ini bekerja dengan mendeteksi jumlah pulsa yang dihasilkan oleh putaran impeller ketika air mengalir melewatinya. Semakin besar debit air, semakin cepat impeller berputar dan semakin banyak pulsa yang dihasilkan. Informasi ini kemudian dikonversi menjadi data laju aliran (flow rate) ataupun volume total air yang telah melewati sensor.

1. Struktur dan Komponen Water Flow Sensor

Water flow sensor YF-S201 umumnya terdiri dari tiga bagian utama:

a. Bodi plastik dengan jalur aliran air

Tempat air mengalir sekaligus melindungi komponen internal.

b. Impeller (kincir air)

Berputar sesuai kecepatan aliran air.

c. Hall Effect Sensor

Komponen elektronik yang mendeteksi perubahan medan magnet akibat putaran impeller dan mengubahnya menjadi sinyal pulsa digital.

Ketika impeller berputar, magnet kecil di dalamnya melewati Hall sensor, sehingga menghasilkan pulsa digital yang dapat dibaca mikrokontroler seperti STM32.

2. Prinsip Kerja Water Flow Sensor (Hall Effect)

Prinsip kerja utama sensor ini berbasis Efek Hall, yaitu fenomena ketika medan magnet yang berubah menimbulkan tegangan listrik pada material semikonduktor. Pada YF-S201, setiap satu putaran impeller menghasilkan sejumlah pulsa yang konstan.

Alur kerja sensor:

a. Air mengalir melalui bodi sensor.

b. Aliran air mendorong impeller sehingga berputar.

c. Setiap putaran impeller menghasilkan pulsa melalui Hall Effect Sensor.

d. Mikrokontroler menghitung jumlah pulsa per detik.

e. Nilai pulsa dikonversi menjadi laju aliran air (L/min) atau volume air (mL/L).

Secara umum, persamaan dasar YF-S201 adalah:

Konstanta 7.5 dapat sedikit berbeda berdasarkan spesifikasi pabrik dan dapat dikalibrasi ulang untuk akurasi maksimal.

3. Karakteristik Water Flow Sensor YF-S201

a. Tegangan kerja: 5 V

b. Output: sinyal pulsa digital

c. Diameter pipa: 1/2 inch

d. Rentang aliran: 1—30 L/min

e. Akurasi: sekitar ±10%

f. Tipe sensor: Hall Effect

4. Peran Water Flow Sensor dalam Sistem Irigasi Pintar

Dalam proyek irigasi otomatis, YF-S201 berfungsi untuk:

a. Mengukur laju aliran air dari pompa menuju tanaman

b. Menghitung volume air yang diberikan

c. Menjadi umpan balik (feedback) agar sistem dapat mengatur jumlah air secara presisi

Dengan adanya sensor ini:

a. Penyiraman tidak berlebihan (over-irrigation)

b. Tanaman mendapatkan air sesuai kebutuhan

c. Penggunaan air lebih efisien dan terkontrol

Sensor ini dapat bekerja bersama soil moisture sensor untuk menghasilkan sistem irigasi yang akurat dan responsif terhadap kebutuhan tanaman.

5. Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan:

a. Mudah digunakan dan kompatibel dengan mikrokontroler

b. Memiliki output digital yang stabil terhadap noise

c. Aplikasi luas untuk berbagai sistem berbasis air

Kekurangan:

a. Akurasi dipengaruhi oleh tekanan air dan posisi pemasangan

b. Membutuhkan kalibrasi untuk hasil yang lebih presisi

c. Tidak cocok untuk cairan kental atau kotor karena dapat menghambat putaran impeller

D. WCM1600 Sensor

Sensor WCM1600 (Water Content Meter 1600) adalah sensor yang digunakan untuk mengukur kadar air atau kelembapan pada suatu media, seperti tanah, substrat tanaman, atau larutan nutrisi. Sensor ini bekerja berdasarkan perubahan kapasitansi yang terjadi akibat variasi kadar air dalam media. Nilai keluaran sensor berupa sinyal analog yang dapat dibaca oleh mikrokontroler seperti STM32, Arduino, maupun sistem otomatisasi lainnya.

1. Prinsip Kerja Sensor WCM1600

Sensor WCM1600 menggunakan prinsip kapasitif (capacitive sensing) untuk mendeteksi kelembapan. Pada sensor ini terdapat dua pelat elektroda yang berfungsi sebagai kapasitor. Media tanah atau air yang berada di antara elektroda akan bertindak sebagai bahan dielektrik. Ketika kadar air meningkat, konstanta dielektrik media juga meningkat, sehingga nilai kapasitansi sensor bertambah. Perubahan kapasitansi kemudian dikonversi menjadi perubahan tegangan analog. Nilai tegangan yang dihasilkan umumnya:

a. Tinggi → kondisi sangat basah

b. Menengah → kondisi sedang

c. Rendah → kondisi kering

Metode kapasitif membuat sensor ini lebih stabil dan lebih tahan lama dibanding sensor resistif, karena komponen pengukurnya tidak langsung bersentuhan dengan tanah secara konduktif sehingga tidak mudah korosi.

2. Keluaran dan Karakteristik WCM1600

Karakteristik umum sensor WCM1600:

a. Tegangan kerja: 3.3V – 5V

b. Sinyal keluaran: Analog (0–3.3V atau 0–5V, tergantung catu daya)

c. Metode membaca: ADC pada mikrokontroler

d. Jenis pengukuran: kelembapan tanah berbasis kapasitansi

e. Rentang sensitivitas: dapat disesuaikan berdasarkan media tanam yang digunakan

Sensor ini memberikan hasil pembacaan yang relatif stabil, tidak sensitif terhadap mineral atau pH tanah, dan cocok untuk penggunaan jangka panjang.

3. Fungsi Sensor WCM1600 dalam Sistem Irigasi

Dalam sistem irigasi otomatis atau smart greenhouse, WCM1600 berfungsi sebagai indikator utama untuk mengetahui kondisi kelembapan media tanaman. Mikrokontroler membaca nilai ADC dari sensor, kemudian membandingkannya dengan nilai ambang batas (threshold). Jika nilai kelembapan lebih rendah dari batas yang ditentukan, sistem akan:

a. mengaktifkan pompa air,

b. membuka valve irigasi, atau

c. mengirimkan notifikasi monitoring.

Dengan cara ini, penyiraman dilakukan secara otomatis dan efisien tanpa bergantung pada perkiraan manual.

4. Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan:

a. Tidak mudah korosi karena tidak menggunakan metode resistif

b. Hasil pengukuran stabil dan akurat

c. Konsumsi daya rendah

d. Cocok untuk penggunaan jangka panjang

Kekurangan:

a. Perlu kalibrasi awal karena setiap jenis tanah memiliki karakteristik dielektrik berbeda

b. Rentan terhadap gangguan elektromagnetik jika kabel terlalu panjang

c. Akurasi dapat menurun apabila sensor tertimbun lumpur yang sangat padat

E. Motor DC

Motor listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai motor arus searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya.

Prinsip Kerja Motor DC:

Terdapat dua bagian utama pada sebuah motor listrik DC, yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan rotor adalah bagian yang berputar, terdiri dari kumparan jangkar. Pada prinsipnya motor DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan sebaliknya. Karena kutub utara dan selatan kumparan bertemu maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

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

F. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara.

G. 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. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor 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 (V = I.R ).

Cara menghitung nilai resistor:

Gambar 19. Tabel warna resistor

Perhitungan untuk resistor dengan 4 gelang warna :

Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)
Gelang ke 4 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut

Perhitungan untuk resistor dengan 5 gelang warna :

Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)
Gelang ke 5 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut.

Rumus:

5. Percobaan [kembali]

a) Prosedur [kembali]

Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
Jalankan rangkaian dan hidupkan masing masing sensor secara betahap , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja

b) Rangkaian simulasi [kembali]

1. Sensor Infrared

Prinsip kerja:

Sensor infrared memiliki kemampuan untuk mendeteksi perubahan suhu atau pergerakan objek di depannya. Ketika seseorang atau objek bergerak di area yang tercakup oleh sensor, perubahan suhu atau pola inframerah yang terdeteksi akan mengindikasikan adanya kegiatan yang mencurigakan

Sensor infrared berfungsi untuk mendeteksi ketika maling menutupi CCTV ruangan atm , sensor ini terdapat pada CCTV ruangan mesin ATM. Ketika maling menutupi CCTV lawan ATM dengan benda semacamnya lalu infrared akan mendeteksi dan berlogika 1 sehingga ada tegangan yang keluar dari vcc nya, voutnya masuk ke R2 lalu masuk ke op amp di op AMP di sini menggunak non inverting amplifier terjadi penguatan dua kali yang mana rumusnya itu adalah rf/ri di tambah satu dikali tn-nya di mana kita dapat vi-nya di sini 5 volt maka RF nya itu 10.000 ohm dan ri-nya 10.000 ohm 10.000 per 10 ribu sama dengan 1 ditambah 1 sama dengan 2 * 5 = 10 Volt. karna adanya tegangan 10 V yang diumpankan ke R8 terus ke transistor maka transistor akan on karena tegangan VBE nya lebih dari 0.7 atau sebesar dioda on, maka ada arus mengalir dari suplay 4,58 V mengalir arus ke relay terus ke kolektor Q1 emitor Q1 terus ground dengan adanya arus mengalir ya relay maka switch relaynya akan berubah berpindah dari kanan ke kiri sehingga loopnya aktif dan memicu aktifnya buzzer atau alaram keamanan atm tersebut.

2. Sensor Vibration

Prinsip kerja:

Sensor getaran/vibration akan terus memantau dan mendeteksi adanya getaran di sekitar mesin ATM. Sensor ini sensitif terhadap perubahan getaran atau pola getaran yang tidak normal. Ketika terjadi getaran yang mencurigakan, sensor akan merespons dengan mengidentifikasi adanya ancaman dan mengambil tindakan yang telah diprogram sebelumnya. Vibration sensor ini posisinya pada mesin atm, sehingga ketika mesin atm dibuka secara paksa maka vibration sensor berlogika 1 maka akan mengeluarkan arus pada output yang dialirkan menuju op-amp dikaki non inverting amplifier. Tegangan keluaran adalah hasil penguatan 2 kali dan dialirkan menuju ke kaki basis transistor. Karena kaki basis transistor mendapatkan arus, maka arus akan mengalir dari kaki kolektor ke kaki emitor, sehingga relay mendapatkan tegangan dan switch relaynya akan berubah berpindah dari kanan ke kiri sehingga loopnya aktif dan memicu aktifnya buzzer atau alaram keamanan atm tersebut.

3. Sensor suara

Prinsip kerja:

Sensor bunyi sensitif terhadap suara-suara tertentu atau pola suara yang diatur sebelumnya. Sensor ini mendengarkan lingkungan sekitar mesin ATM untuk mendeteksi adanya suara-suara yang mencurigakan, seperti suara pukulan, gergaji, atau alat lain yang digunakan untuk merusak ATM dan sensor ini terletak di dekat pintu ruangan atm.

Sound sensor akan mendeteksi adanya suara yang dihasilkan buzzer dan membuat sound sensor mengeluarkan tegangan pada output yang besarnya 5 V lalu memasuki kaki Op-Amp, disini tidak terjadi penguatan karena menggunakan Rangkaian buzzer dimana Acl = Vo/Vi =1. Arus keluaran adalah 5 V dialirkan menuju motor sebagai pengunci tuas pintu otomatis.

4. Sensor Magnetic Reed Switch

Prinsip kerja:

Sensor magnet seperti sensor Hall Effect atau sensor magnetoresistive dipasang di dekat magnet atau di sekitar area yang tercakup oleh medan magnet yang dihasilkan oleh magnet tersebut. Sensor ini mendeteksi perubahan medan magnet yang dihasilkan ketika magnet dipindahkan, dihapus, atau diubah posisinya. Ketika sensor mendeteksi perubahan medan magnet yang melebihi ambang batas yang ditentukan, tindakan yang telah diprogram sebelumnya akan diambil. Magnetik sensor ini posisinya pada pintu atm, sehingga ketika pintu atm dipaksa dibuka maka magnetic sensor berlogika 1 maka akan mengeluarkan arus pada output yang dialirkan menuju op-amp dikaki non inverting amplifier. Tegangan keluaran adalah hasil penguatan 2 kali dan dialirkan menuju ke kaki basis transistor. Karena kaki basis transistor mendapatkan arus, maka arus akan mengalir dari kaki kolektor ke kaki emitor, sehingga relay mendapatkan tegangan dan akan switch ke kiri. Perpindahan/switch relay tersebut akan membuat rangkaian tertutup sehingga akan menghidupkan motor (pelepas gas carbon monoksida).

5. Sensor Gas

Prinsip kerja:

Sensor gas bekerja dengan cara mendeteksi perubahan konsentrasi gas dalam udara sekitar ATM. Sensor ini dapat mendeteksi gas-gas berbahaya seperti gas karbon monoksida (CO), gas hidrogen sulfida (H2S), atau gas lainnya yang dapat menjadi ancaman terhadap keselamatan.

Sensor ini dipasang pada gagang pintu dalam atm dengan output alat kejut listrik untuk berjaga seandainya maling tidak pingsan saat diberi gas carbon monoksida, sensor akan mendeteksi gas carbon monoksida yang dikeluarkan ,, ketika gas terdeteksi maka sensor berlogika 1 maka akan mengeluarkan arus pada output yang dialirkan menuju op-amp dikaki non inverting amplifier. Tegangan keluaran adalah hasil penguatan 2 kali dan dialirkan menuju ke kaki basis transistor. Karena kaki basis transistor mendapatkan arus, maka arus akan mengalir dari kaki kolektor ke kaki emitor, sehingga relay mendapatkan tegangan dan switch relaynya akan berubah berpindah dari kanan ke kiri sehingga loopnya aktif dan memicu motor menjadi aktif yang berfungsi sebagai alat kejut listrik.

6. Sensor suhu

Prinsip kerja:

Ketika suhu diatas 40 derajat celcius, sensor suhu akan mendeteksi suhu yang tinggi tersebut, hal ini akan membuat adanya tegangan keluaran dari sensor suhu ini, dimana diatur untuk setiap 1 derajat celcius akan menghasilkan tegangan 0.1V, tegangan keluaran ini yang akan menjadi Vinput pada op amp. Op amp yang digunakan adalah detektor non inverting dengan Vref tidak nol, dimana Vo sama dengan +- saturasi, didapatkan dari: Vo=Aol(Vi-Vref). Karena adanya tegangan output, maka akan ada arus yang mengalir ke R31 lalu mengalir ke kaki basis, mengalir ke kaki emitter, melewati tahanan R22 dan ke ground. disini digunakan transistor dengan pembiasan self bias, ketika Vbe sudah berada diatas 0.7V, berarti transistor berada pada daerah aktif, dan karena ada arus pada kaki basis, maka akan ada arus kolektor yang mengalir melalui tegangan 5V, melewati tahanan R5, melewati relay, mengalir ke kaki kolektor, ke kaki emitter, mengalir melewati tahanan R22 dan ke ground.

Ketika ada arus yang mengalir melalui relay yang berupa kumparan, maka akan muncul medan magnet yang akan menarik switch ke kanan dan membuat rangkaian di sebelah kiri terhubung. Karena rangkaian terhubung, maka akan ada arus yang mengalir melalui baterai 5V dan mengalir melewati motor dan led, sehingga motor akan berjalan dan led akan menyala.

c) Video Simulasi [kembali]

1. Sensor Infrared