Teknik Elektro: Kontrol Irigasi Sawah

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

6. Download

Pendahuluan

Kontrol irigasi sawah otomatis merupakan solusi inovatif yang dirancang untuk meningkatkan efisiensi dalam pertanian padi. Dengan memanfaatkan teknologi otomatisasi, sistem ini dapat mengoptimalkan penyiraman tanaman berdasarkan kebutuhan airnya, meningkatkan produktifitas dan kualitas hasil panen.

Salah satu tantangan utama dalam pertanian padi adalah pengelolaan air irigasi yang efisien. Banyak petani yang masih mengandalkan metode tradisional dalam penyiraman tanaman, yang seringkali kurang presisi dan membuang-buang air. Dengan adanya kontrol irigasi sawah otomatis, sistem dapat secara otomatis mendeteksi ph tanah, ketinggian air, dan kebutuhan tanaman untuk menentukan kapan dan seberapa banyak air yang harus diberikan.

Teknologi otomatisasi ini tidak hanya berpotensi mengurangi biaya operasional dan tenaga kerja, tetapi juga mendukung prinsip pertanian berkelanjutan dengan meminimalkan dampak negatif terhadap lingkungan, seperti penurunan permukaan air tanah dan degradasi lahan.

Dengan mengintegrasikan penggunaan mikroprosesor, perancangan kontrol irigasi sawah otomatis dapat membantu para petani dalam pengelolaan lahan sehingga mendukung pertumbuhan sektor pertanian yang berkelanjutan dan produktif di masa depan.

Diharapkan dengan implementasi teknologi ini, petani dapat memperoleh hasil panen yang lebih baik, meningkatkan pendapatan, dan pada akhirnya, menciptakan sistem pertanian yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan.

1. Tujuan [Kembali]

a. Mengetahui rangkaian simulasi aplikasi kontrol irigasi sawah

b. Memenuhi tugas besar mata kuliah mikroprosesor dan mikrokontroller.

2. Komponen [Kembali]

a. 8086

b. 8255

c. 74HC373

d. 74LS245

e. 74LS138

f. 6116 (RAM)

g. 27128 (ROM)

h. ADC0804

i. DAC0808

J. OP-AMP

k. Induktor

l. Transistor

m. dioda

n. kapasitor

o. resistor

p. relay

q. Ph meter

r. touch sensor

s. water sensor

3. Dasar Teori [Kembali]

a. Mikroprosesor

   Mikroprosesor 8088 adalah mikroprosesor yang mempunyai dua pilihan operasi yaitu dalam sistem minimum atau sistem maksimum. Perbedaan utama dalam dua pilihan ini adalah mikroprosesor pada sistem minimum tidak menggunakan IC co-processor 8087 dan sebaliknya mikroprosesor pada sistem maksimum memakai IC co-processor 8087. Sistem minimum 8088 selain perangkat hardware juga memerlukan perangkat software untuk menjalankan sejumlah instruktur program dan data.
Mikroprosesor 8088 merupakan prosesor dengan register internal 16 bit yang dapat menangani peripheral 8 bit.    Pada saat mikroprosesor 8088 diproduksi dengan kemampuan peripheral 8 bit dan sesuai kebutuhan pasar industri saat itu yang baru membutuhkan peripheral 8 bit sehingga mikroprosesor 8088 lebih dikenal daripada mikroproses 8086.
   Mikroprosessor 8088 maupun 8086 mempunyai kelebihan dibandingkan prosesor lainnya seperti Zilog, Motorola dan lain-lain karena memiliki instruksi transfer data yang jauh lebih lengkap dan dapat mengakses memori sebesar 1 Mega byte. Selain itu, setiap instruksi pada 8088 dapat dilaksanakan pada 8086 dan sampai mikroprosesor saat ini yang banyak dipakai di PC yang berstandardkan prosesor Intel tanpa ada perubahan sama sekali.

Adapun perangkat sistem minimum 8088 yaitu:
a. Unit CPU ( Central Processing Unit ) yaitu tempat pengolahan data berupa operasi logika maupun operasi arithmatik yang dilakukan dalam register-register 16 bit, antara lain register dasar AX,BX, CX, DX; register Pointer dan Index SI, DI, SP,BP; Register Segment CS, DS, SE, SS dan Register Flag IP. Rangkaian mikroprosesor 8088 dilengkapi dengan:
a. IC 8284 yang merupakan Generator Sinyal Persegi dan rangkaian kristal serta rangkaian Reset.
b. Rangkaian Buffer menggunakan IC 74LS240 yang berfungsi menaikkan Fan-out bus data receiver maupun transmiter untuk dibebani ke rangkaian aplikasi atau slot-slot pengembangan.
c. Rangkaian Latch menggunakan IC 74LS373 yang berfungsi untuk menahan bit-bit address A7 – A0 yang multipleks dengan data.
d. Rangkaian dekoder untuk sinyal kontrol RD & WR menggunakan IC 74LS138 yang menghasilkan sinyal kontrol memori MEMR & MEMW dan sinyal kontrol I-O IOR & IOW.
e. Unit Memori (RAM dan ROM) yaitu ROM 2716, 2732, 2764 atau 27128 digunakan sebagai tempat penyimpanan data / program secara permanan dan RAM 6116 6232, 6264, atau 62128 digunakan sebagai tempat penyimpanan data sementara selama CPU tidak diReset atau tegangan supply tidak putus. Untuk saat ini, ROM bersifat EEPROM yaitu data / program dapat ditulis dan dihapus dengan memberikan suatu tegangan tertentu ke IC tersebut. Unit memori dilengkapi dengan rangkaian dekoder IC 74LS139 atau 74LS138 untuk menghasilkan sinyal kontrol CS (chip select) bagi RAM dan ROM.
f. Unit Input Output (PPI 8255, PIT 8253, PIC 8259 maupun AD/DA Converter) yaitu digunakan mikroprosesor untuk dapat berhubungan dengan peripheral luar seperti switch, keypad, 7-segment, Dot-matrik, LCD, motor DC dan lain-lain. Unit I-O dilengkapi dengan rangkaian dekoder IC 74LS139 atau 74LS138 untuk menghasilkan sinyal kontrol CS (chip select) I/O.
Sedangkan perangkat lunak (software) adalah berupa program yang terdiri dari instruksi dan data. Untuk mikroprosesor 8088 menggunakan program assembler 8088 versi DOS atau dapat menggunakan versi baru yaitu versi windows simulator asm86.
Aplikasi utama sistem minimum 8088 yang akan dibahas di buku ini adalah kontrol suhu ruangan menggunakan komponen aplikasi seperti sensor suhu dengan display dot-matrik disamping komponen yang sudah dibahas di buku teknik Interface
Adapun diagram blok sistem minimum mikroprosesor 8088 adalah seperti gambar dibawah. Dari gambar ini terlihat bahwa kapasitas memori maksimum adalah 1 Mbyte atau dapat dihitung dari kombinasi pin address sejumlah 20 bit (A0 s/d A19).

b. 8255

PPI (Programmable periperal interface) 8255 itu sendiri adalah chip yang dirancang khusus untuk keperluan antarmuka (interface) pada sistem komputer yang menggunakan mikroprosesor intel. Istilah antarmuka di sini mengandung arti jembatan atau penghubung. Menghubungkan sebuah mikroprosesor dengan sebuah piranti luar (periperal) misalnya dengan keyboard, mouse, layar monitor, printer, dan lain-lain.PPI 8255 hanyalah satu jenis yang dapat diprogram untuk beberapa keperluan tertentu.Chip PPI 8255 memiliki 40 buah pin, yang konfigurasi pin-pinnya diperlihatkan pada gambar diatas. PPI 8255 (perhatikan gambar 2.12 ) memiliki 3 buah port (port A,B dan C) dan sebuah bus data 8-bit. Bus data adalah penghubung antara mikroprosesor dengan PPI 8255, sedangkan port A,B dan C adalah penghubung antara PPI 8255 dengan rangkaian kendali/piranti luar.

Karena bus data pada PPI 8255 hanya satu buah sedangkan port PPI ada 3 buah, bus data tidak dapat terhubung dengan ketiga port pada waktu yang bersamaan. Oleh karenanya, untuk menghubungkan bus data dengan salah satu port dapat dilakukan dengan memberikan kombinasi data tertentu pada pin A0 dan A1 sebagai berikut.

PPI-8255 mempunyai 24 pin I/O yang terdiri dari 3 port, yaitu:

–     Port A (8 pin) disebut atau ditandai PA0-PA7

–     Port B (8 pin) disebut atau ditandai PB0-PB7

–     Port C (8 pin) disebut atau ditandai PC0-PC7

Ketiga port ini dapat berfungsi sebagai port keluaran (untuk mengeluarkan data)dan sebagai port masukan (untuk menerima data). Ketiga port tersebut dikelompokkan dalam 2 group A dan B dimana:

–     Group A

Port A (PA0-PA7) dan Port C Upper (PC0-PC4)

–     Group B

Port B (PB0-PB7) dan Port C lower (PC5-PC7)

Untuk mengatur (mendefinisikan) fungsi masing-masing port dapat dilakukan dengan memberikan kata kendali (control word) berupa 8 angka biner pada pin D0,D1,.. D7 (bus data). Selain itu untuk mendefinisikan fungsi ketiga port, kendali port ini juga berfungsi untuk mendefinisikan mode, bit set, bit reset, dan lain-lain. Untuk lebih jelasnya, dapat kita lihat pada gambar 2.14 ini adalah format data kendali beserta maksudnya

PPI-8255 dapat dioperasikan dalam 3 mode:

Mode 0 : Port A, Port B, dan Port C bekerja sebagai port I/O sederhana,yaitu tanpa hubungan dengan perangkat keras

Mode 1 : Port A dan Port B bekerja sebagai port I/O yang dilengkapi dengan hubungan otomatis, yaitu dengan menggunakan sebagian dari pin – pin untuk port C.

Mode 2 : Port A, dapat dibuat bekerja sebagai port I/O dua arah, sekaligus untuk menerima masukan dan mengeluarkan data, dilengkapi dengan hubungan.

Dari ketiga mode yang tersedia tersebut, yang akan kita gunakan adalah mode 0, mode yang paling sederhana untuk keperluan antarmuka.

(-)Peta alamat I/O

Dalam menentukan alamat I/O maka harus dipilih alamat Yang kosong (reserved) sehingga tidak mengganggu device yang lain yang telah ada sebelumnya. Untuk itu maka dipilih alamat 03E0H – 03E3H untuk keperluan PPI-8255.

Pada rancangan kartu PPI 8255 yang diperlihatkan pada gambar diatas digunakan sebuah saklar 8-bit yang kombinasinya dapat di set sedemikian rupa untuk menjaga agar daerah kerja kartu berada pada alamat 0300H-031FH. Kedelapan saklar tersebut dihubungkan dengan A2-A9 pada slot ekspansi. Pada rangkaian ini, digunakan pula sebuah komparator 74LS688, yang akan selalu membandingkan alamat dari CPU dengan alamat daerah kerja kartu PPI. Bila hasil perbandingan oleh komparator sama, akan dikirimkan sebuh sinyal yang mengaktifkan CS (mengaktifkan CS berarti mengaktifkan PPI 8255).

Karena daerah kerja kartu berada pada alamat 0300H-031FH, dari 20-bit alamat yang dimiliki oleh slot ekspansi, hanya 10-bit alamat yang digunakan. Pada tabel dibawah terdapat alamat yang digunakan untuk kartu PPI tersebut.

Dari tabel diatas, bila kita akan memilih daerah kerja kartu PPI, kita dapat melakukannya dengan mengubah bit-bit pada A2,A3 dan A4.

Slot ISA

ISA (Industrial Standard Architecture) adalah salah satu slot yang tersedia pada suatu komputer untuk mentransfer data. Piranti I/O atau interface card dapat dipasang pada slot ISA untuk dapat menghubungkan komputer dengan peralatan I/O. Slot ISA yang terpasang pada motherboard komputer bisa dipakai untuk 8-bit yang merupakan subset dari ISA 16-bit. Slot ISA merupakan suatu tempat piranti tambahan yang dipasang pada komputer sehingga pada motherboard disediakan tempat yang bisa digunakan untuk memasang piranti tersebut. Ada 2 macam slot yaitu ISA dan PCI yang kegunaannya disesuaikan dengan piranti yang akan dipasang.

Fungsi pin-pin pada slot ISA IBM PC

- D0 – D7 (Data 0 – Data 7): Data bus uP8088, 8 bit, bidirectional.

- MEMR (MEMory Read) dan MEMW (MEMory Write) yang menandakan µP sedang melakukan pembacaan / penulisan memori.

- IOR (I/O Read) dan IOW (I/O Write) yang menandakan µP sedang melakukan pembacaan / penulisan rangkaian I/O.

- ALE ( Address Latch Enable ) adalah Menandakan AD0 – AD7 dan A8 – A19 µP 8088 berisi A0 – A19.

- AEN (Address Enable) adalah Setiap mikroprosesor mengirimkan Address maka sinyal kontrol AEN diaktifkan.

c. IC 74LS138

IC 74138 adalah sebuah aplikasi demultiplexer. Demultiplexer adalah perangkat elektronik yang berfungsi untuk memilih salah satu data dari banyak data menggunakan suatu data input. Demultiplexer sering disebut sebagai perangkat dengan sedikit input dan banyak output ic ini cocok untuk pengguna mikrokontroler yang membutuhkan output.

d. Analog to Digital Converter

Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi bentuk sinyal digital. IC ADC 0804 dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. IC jenis ini bekerja secara cermat dengan menambahkan sedikit komponen sesuai dengan spesifikasi yang harus diberikan dan dapat mengkonversikan secara cepat suatu masukan tegangan.

Diagram konfigurasi pin ADC0804 ditunjukkan pada gambar, Pin 11 sampai 18 (keluaran digital) adalah keluaran tiga keadaan, yang dapat dihubungkan langsung dengan bus data bilamana diperlukan. Apabila CS (pin 1) atau RD (pin2) dalam keadaan high (“1”), pin 11 sampai 18 akan mengambang (high impedanze), apabila CS dan RD rendah keduanya, keluaran digital akan muncul pada saluran keluaran. Sinyal mulai konversi pada WR (pin 3). Untuk memulai suatu konversi, CS harus rendah. Bilamana WR menjadi rendah, konverter akan mengalami reset, dan ketika WR kembali kepada keadaan high, konversi segera dimulai.

Pin No	Function	Name
1	Activates ADC; Active low	Chip select
2	Input pin; High to low pulse brings the data from internal registers to the output pins after conversion	Read
3	Input pin; Low to high pulse is given to start the conversion	Write
4	Clock Input pin; to give external clock.	Clock IN
5	Output pin; Goes low when conversion is complete	Interrupt
6	Analog non-inverting input	Vin(+)
7	Analog inverting Input; normally ground	Vin(-)
8	Ground(0V)	Analog Ground
9	Input pin; sets the reference voltage for analog input	Vref/2
10	Ground(0V)	Digital Ground
11	8 bit digital output pins	D7
12		D6
13		D5
14		D4
15		D3
16		D2
17		D1
18		D0
19	Used with Clock IN pin when internal clock source is used	Clock R
20	Supply voltage; 5V	Vcc

Konversi detak konverter harus terletak dalam daereh frekuensi 100 sampai 800kHz. CLK IN ( pin 4) dapat diturunkan dari detak mikrokontroller, sebagai kemungkinan lain, kita dapat mempergunakan pembangkit clock internal dengan memasang rangkaian RC antara CLN IN ( pin 4) dan CLK R ( pin 19). Pin 5 adalah saluran yang digunakan untuk INTR, sinyal selesai konversi. INTR akan menjadi tinggi pada saat memulai konversi, dan akan aktif rendah bila konversi telah selesai. Tepi turun sinyal INTR dapat dipergunakan untuk menginterupsi sistem mikrokontroller, supaya mikrokontroller melakukan pencabangan ke subrutine pelayanan yang memproses keluaran konverter. Pin 6 dan 7 adalah masukan diferensial bagi sinyal analog. A/D ini mempunyai dua ground, A GND (pin 8) dan D GND ( pin10). Kedua pin ini harus dihubungkan dengan ground. Pin 20 harus dihubungkan dengan catu daya +5V. Pada A/D 0804 merupakan tegangan referensi yang digunakan untuk offset suatu keluaran digital maksimum

Rangkaian ADC adalah untuk merubah besaran analog menjadi besaran digital, misalnya masukan analog berupa besaran listrik

e. Digital to Analog Converter (DAC)

Fungsi DAC (Digital to Analog Converter) adalah mengubah (mengkonversi) sinyal digital menjadi sinyal analog. DAC (Digital to Analog Convertion) adalah perangkat atau rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah suatu isyarat digital (kode-kode biner) menjadi isyarat analog (tegangan analog) sesuai harga dari isyarat digital tersebut. DAC (digital to Analog Convertion) dapat dibangun menggunakan penguat penjumlah inverting dari sebuah operasional amplifier (Op-Amp) yang diberikan sinyal input berupa data logika digital (0 dan 1). Blok diagram DAC ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

DAC 0808 adalah DAC yang mempunyai 8 bit input, dengan metode konversi rangkaian R-2R Ladder, dengan ketelitian (1/256). Tegangan output DAC tergantung pada nilai yang diberikan pada pin Vref(+) dan pin Vref(-). Dalam gambar berikut merupakan konfigurasi dasar dari DAC 0808.

Digital To Analog Converter (DAC) adalah pengubah kode/ bilangan digital menjadi tegangan keluaran analog. DAC banyak digunakan sebagai rangkaian pengendali (driver) yang membutuhkan input analog; seperti motor AC maupun DC, tingkat kecerahan pada lampu, Pemanas (Heater) dan sebagainya. Umumnya DAC digunakan untuk mengendalikan peralatan aktuator. Dari dua jenis DAC diatas, sudah banyak terdapat DAC yang terintegrasi menjadi suatu serpih (IC) yang mudah dalam penggunaannya. Contohnya adalah National Semiconductor DAC 0808 yang menggunakan prinsip R-2R.

Tabel pin pada DAC 0808

DAC 0808 sering digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, termasuk sistem kontrol dan pemrosesan sinyal.

Rangkaian Memori dan decoder memori

Rangkaian Memori dan decoder memori

Mikroprosesor yang akan berhubungan dengan RAM atau ROM dipisahkan oleh rangkaian decoder IC 74LS138. Jika mikroprosesor berhubungan dengan RAM maka mikroprosesor akan mengeluarkan address RAM yang masuk ke IC decoder 74LS138 dan decoder akan meng-output-kan Y0 aktif (sesuai rancangan, address A17, A18, A19 di-input-kan ke A, B, C dari IC decoder) rendah ke –CS RAM 6116 seperti terlihat pada gambar . Dan sebaliknya jika mikroprosesor berhubungan dengan ROM maka mikroprosesor akan mengeluarkan address ROM yang masuk ke IC decoder 74LS138 dan decoder akan meng-output-kan Y7 aktif (sesuai rancangan, address A17, A18, A19 di-input-kan ke A, B, C dari IC decoder) rendah ke –CS ROM 27128

Rangkaian Lacth Dan Buffer

Adapun Rangkaian latch dan buffer adalah seperti gambar. Untuk menghubungkan address ke memori atau I-O maka diperlukan pemisahan address rendah yang multiplek dengan data dengan memakai rangkaian latch dan buffer. Rangkaian latch akan selalu aktif dengan terhubungnya ke ground kaki LE maka untuk bekerjanya IC latch ini diperlukan sinyal kontrol yang di-input-kan ke kaki –OE. Pin -OE mendapat input dari pin ALE yang merupakan sinyal kontrol yang artinya pin ini akan aktif setiap mikroprosesor meng-output-kan address. Sedangkan untuk memisahkan data dengan address maka dipakai IC buffer. IC buffer diaktifkan melewati pin –E yang mendapat sinyal kontrol DEN yang artinya mikroprosesor melakukan akses data (Read atau Write). Sesudah itu IC buffer akan bekerja dengan menerima sinyal kontrol DT/-R dari mikroprosesor. Apabila mendapatkan sinyal kontrol DT yang berlogika 1 ke pin DIR dari IC buffer maka data dilewatkan dari mikrorposesor ke memori atau I-O dan sebaliknya jika sinyal kontrol –R yang berlogika 0 ke pin DIR dari IC buffer maka data dilewatkan dari memori atau I-O ke mikroprosesor.

Rangkaian Lacth Dan Buffer

f. Resistor

Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan berfungsi untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, diantaranya resistor nilai tetap (fixed resistor), resistor variabel (variabel resistor), thermistor, dan LDR.

Cara membaca nilai resistor yaitu dengan menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n).
5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor

g. Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Bayangkan kapasitor seperti sebuah baterai kecil yang bisa diisi dan dikosongkan dengan sangat cepat.
Kapasitor terdiri dari dua pelat konduktor (biasanya terbuat dari logam) yang dipisahkan oleh bahan isolator (dielektrik). Ketika tegangan listrik diberikan pada kedua pelat, muatan listrik akan terkumpul pada masing-masing pelat, membentuk medan listrik di antara keduanya. Semakin besar tegangan yang diberikan, semakin banyak muatan yang tersimpan.

Kapasitor memiliki berbagai fungsi dalam rangkaian elektronik, antara lain:

- Penyimpanan Energi: Kapasitor dapat menyimpan energi listrik untuk digunakan kemudian, misalnya pada rangkaian flash kamera atau untuk meratakan tegangan.

- Penghalang Arus Searah (DC): Kapasitor bersifat seperti penghalang bagi arus searah, tetapi dapat melewatkan arus bolak-balik (AC). Hal ini berguna untuk menyaring sinyal atau memblokir komponen DC dalam suatu rangkaian.

- Penstabil Tegangan: Kapasitor dapat membantu menstabilkan tegangan dalam suatu rangkaian dengan menyerap fluktuasi tegangan yang terjadi.

- Pembentukan Waktu (Timing): Kapasitor bersama dengan resistor dapat membentuk rangkaian pengatur waktu (timer).

- Penyaringan Sinyal: Kapasitor digunakan dalam filter untuk memisahkan sinyal frekuensi tinggi dan rendah.

h. PH meter sensor

PH Snsor

Spesifikasi :

Tegangan Inpur Modul : 5.0V
Ukuran Modul : 43mm×32mm
Pengukuran : 0 – 14PH
Akurasi : ± 0.1pH (25 ℃
Response Time : ≤ 1min
Konektor PH Sensor (pH Electrode) : BNC konektor
Output konektor modul: PH2.0 3 Pin
Gain Adjustment Potentiometer
Led untuk Indikator Tegangan Input
Panjang Kabel Sensor ke konektor BNC : 660mm

PH sensor adalah perangkat atau sensor yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan. pH adalah ukuran yang digunakan untuk menunjukkan tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan, di mana pH 7 dianggap netral, pH di bawah 7 menunjukkan larutan asam, dan pH di atas 7 menunjukkan larutan basa.

PH sensor biasanya terdiri dari elektroda yang sensitif terhadap ion hidrogen (H+). Elektroda tersebut terhubung dengan perangkat pengukur atau pengontrol yang menghasilkan pembacaan pH. Proses pengukuran pH melibatkan reaksi kimia antara elektroda pH dengan larutan yang diukur.

Cara kerja pH sensor dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Elektroda pH: Terdapat dua jenis elektroda pH yang umum digunakan, yaitu elektroda kaca dan elektroda referensi. Elektroda kaca menghasilkan respons terhadap ion hidrogen di dalam larutan, sedangkan elektroda referensi memberikan titik referensi atau perbandingan untuk mengukur pH secara akurat. Elektroda pH memiliki membran khusus yang memungkinkan hanya ion hidrogen yang berinteraksi dengan elektroda.

2. Proses pengukuran: Elektroda pH dicelupkan ke dalam larutan yang akan diukur pH-nya. Elektroda kaca menerima ion hidrogen dari larutan dan menghasilkan potensial listrik sebagai respons terhadap konsentrasi ion hidrogen. Elektroda referensi memberikan titik referensi untuk perbandingan potensial dan mengkompensasi perubahan suhu serta pengaruh ion-ion lainnya di dalam larutan.

3. Pembacaan pH: Perangkat pengukur pH menerima sinyal potensial dari elektroda pH dan mengubahnya menjadi pembacaan pH yang dapat dibaca. Umumnya, pembacaan pH ditampilkan pada layar perangkat pengukur atau dapat dihubungkan ke sistem kontrol untuk pengendalian pH.

PH sensor digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk industri makanan dan minuman, industri farmasi, pertanian, pemantauan kualitas air, dan laboratorium kimia. Informasi tentang tingkat pH larutan sangat penting karena dapat mempengaruhi reaksi kimia, kesehatan manusia, serta keberhasilan proses atau produk tertentu. Dengan menggunakan pH sensor, pengguna dapat memonitor dan mengontrol tingkat keasaman atau kebasaan larutan dengan akurat dan efisien.

grafik pH sensor

i. Water Level Sensor

Water level sensor
Spesifikasi:
- Vin : DC 3V-5V
- Arus : <20mA
- Output : Analog
- Sensing area : 40mm x 16mm
- Working temperature: 10'C~30'C.
- Dimensi : Panjang 6cm x lebar 2.1cm
- Berat : 20 gram

Water sensor adalah controller yang bisa mendeteksi volume air, tinggi air, serta kualitas air di dalam tangki, sungai, danau, dan sejenisnya dengan akurat dan mudah. Sensor ini merupakan perangkat yang bisa mematikan atau mengobarkan pompa air secara otomatis andai air mulai berakhir atau sudah nyaris penuh.

Tabel water temperature sensor

j. Touch sensor

Merupakan sensor yang mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil.

Pin Out

Spesifikasi

Seperti namanya, Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

Cara Kerja dan Komponennya

Setelah memahami Pengertian Sensor Sentuh (Touch Sensor), selanjutnya layar sentuh bekerja dengan mengombinasikan beberapa komponen utama, yaitu sensor sentuh, driver perangkat lunak, dan pengendali.

Berikut adalah penjelasan lebih detail mengenai cara kerja dan komponen-komponen tersebut:

1. Sensor Sentuh

Sensor sentuh merupakan komponen utama pada layar sentuh yang berfungsi untuk mendeteksi sentuhan atau tekanan yang diberikan pada permukaan layar. Sensor ini biasanya terdiri dari beberapa teknologi, seperti resistive, kapasitif, inframerah, atau ultrasonik.

Sensor resistive menggunakan lapisan pelindung yang terdiri dari dua lapisan tipis yang terpisah oleh ruang hampa udara. Ketika layar ditekan, dua lapisan ini bersentuhan dan mengubah aliran listrik yang membantu menentukan lokasi sentuhan.
Sensor kapasitif bekerja dengan mendeteksi perubahan kapasitansi yang terjadi ketika benda yang memiliki muatan listrik (seperti jari) menyentuh permukaan layar. Perubahan kapasitansi ini diubah menjadi sinyal yang menunjukkan posisi sentuhan.
Sensor inframerah dan ultrasonik menggunakan gelombang inframerah atau ultrasonik untuk mendeteksi sentuhan. Ketika objek mendekati layar, gelombang ini terhalang dan menyebabkan perubahan sinyal yang digunakan untuk menentukan lokasi sentuhan.

2. Driver Perangkat Lunak

Driver perangkat lunak merupakan perangkat lunak yang memungkinkan komunikasi antara layar sentuh dan komputer atau perangkat lainnya.

Driver ini menginterpretasikan sinyal yang diterima dari sensor sentuh dan menerjemahkannya menjadi perintah atau informasi yang dapat dipahami oleh sistem operasi (Operating System) dan aplikasi yang berjalan pada komputer.

Driver ini memastikan bahwa input dari layar sentuh dapat diakui dan digunakan dengan benar oleh perangkat yang terhubung.

3. Pengendali (Controller)

Pengendali atau controller merupakan komponen yang menghubungkan sensor sentuh dengan komputer atau perangkat lainnya.

Pengendali ini bertanggung jawab untuk mengumpulkan data dari sensor sentuh dan mengirimkannya ke driver perangkat lunak.

Pengendali juga memastikan koneksi yang tepat antara layar sentuh dan perangkat yang sedang digunakan, baik melalui kabel atau teknologi nirkabel.

Secara keseluruhan, komponen-komponen ini bekerja secara terkoordinasi untuk mengenali dan menangkap input sentuhan pada layar, menerjemahkannya menjadi perintah atau tindakan yang sesuai, dan mengirimkannya ke perangkat yang terhubung, sehingga pengguna dapat berinteraksi dengan antarmuka layar sentuh tersebut.

k. Soil moisture sensor

Soil Moisture Sensor merupakan module untuk mendeteksi kelembaban tanah, yang dapat diakses menggunakan microcontroller seperti arduino.Sensor kelembaban tanah ini dapat dimanfaatkan pada sistem pertanian, perkebunan, maupun sistem hidroponik mnggunakan hidroton.

Soil Moisture Sensor dapat digunakan untuk sistem penyiraman otomatis atau untuk memantau kelembaban tanah tanaman secara offline maupun online. Sensor yang dijual pasaran mempunyai 2 module dalam paket penjualannya, yaitu sensor untuk deteksi kelembaban, dan module elektroniknya sebagai amplifier sinyal.

Jika menggunakan pin Digital Output maka keluaran hanya bernilai 1 atau 0 dan harus inisalisasi port digital sebagai Input (pinMode(pin, INPUT)). Sedangkan jika menggunkan pin Analog Output maka keluaran yang akan muncul adalah sebauah angka diantara 0 sampai 1023 dan inisialisasi hanya perlu menggunkan analogRead(pin).

CARA KERJA SENSOR

Pada saat diberikan catudaya dan disensingkan pada tanah, maka nilai Output Analog akan berubah sesuai dengan kondisi kadar air dalam tanah.

Pada saat kondisi tanah :

Basah : tegangan output akan turun
Kering : tegangan output akan naik

Tegangan tersebut dapat dicek menggunakan voltmeter DC. Dengan pembacaan pada pin ADC pada microcontroller dengan tingkat ketelitian 10 bit, maka akan terbaca nilai dari range 0 – 1023. Sedangkan untuk Output Digital dapat diliat pada nyala led Digital output menyala atau tidak dengan mensetting nilai ambang pada potensiometer.

Kelembaban tanah melebihi dari nilai ambang maka led akan padam
Kelembaban tanah kurang dari nilai ambang maka led akan menyala

Pinout:

Grafik Respon:

l. Rain sensor

Sensor Hujan FC-37 ini bilamana terkena hujan maka akan meningkatkan resistansinya sehingga tegangan output yang dikeluarkan oleh sensor ini akan semakin kecil bila tingkat intensitas hujan semakin tinggi.

Rain Sensor ini memiliki teori mendasar yang diambil dari Resistive Humadity Sensor, dimana sensor ini tersusun secara paralel dari konduktor-konduktor yang diletakan pada sebuah papan film pada jarak tertentu, dengan kata lain dengan tersusunnya konduktor-konduktor tersebut pada jarak yang telah ditentukan maka seolah-olah kita memberikan resistansi yang besar bagi arus listrik yang mengalir pada konduktor-konduktor tersebut, berdasarkan rumus V = IR, kita dapat memainkan tegangan dengan resistasi yang berubah-ubah tersebut. Bentuk gambar papan film seperti berikut :

Prinsip kerja dari Film board ini

Ketika konduktor-konduktor yang tersusun secara paralel tersebut terkena mengenai air, maka arus listrik yang mengalir akan lebih mudah dibandingkan tidak ada air, karena celah-celah yang diberikan kepada konduktor-konduktor tersebut berkurang sehingga resistanis yang awalnya cukup besar menjadi berkurang sesuai dengan kadar air yang tersentuh konduktor-konduktor papan film tersebut

Semakin banyak air yang tersentuh oleh konduktor-konduktor papan film tersebut, maka semakin kecil pula resistansinya, sehingga berdasarkan Hukum Khirchoff :

V = I . R
Tegangan yang dihasilkan semakin kecil, dan begitu sebaliknya.

Grafik Sensor

Grafik diatas merupakan invers output dari sensor hujan sebelum masuk ke converter digital

Grafik diatas menunjukkan bahwa Output dari sensor yang telah dikonversikan ke sinyal digital, pada hujan ringan dengan 400cc/menit dan untuk hujan biasa berupa 900cc/menit.

Apabila tingkat intensitas tegangan hujan semakin kecil, maka resistansinya meningkat dan tegangan ouput semakin besar.

m. water flow sensor

Prinsip Kerja Water Flow Sensor

Water flow sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur laju aliran air dalam pipa. Prinsip kerjanya didasarkan pada penggunaan komponen mekanis dan elektronik untuk mendeteksi dan mengukur jumlah air yang melewati sensor.

Komponen Utama:

Rotor atau Turbin
- Terdapat baling-baling kecil (rotor) di dalam sensor yang akan berputar ketika air mengalir melewati sensor.
Magnet
- Pada baling-baling terdapat magnet kecil yang menghasilkan medan magnet saat rotor berputar.
Hall Effect Sensor
- Hall effect sensor mendeteksi perubahan medan magnet akibat rotasi baling-baling dan mengubahnya menjadi sinyal listrik.
Elektronika Pengolah Sinyal
- Sinyal listrik dari Hall effect sensor diproses oleh rangkaian elektronika untuk menghasilkan keluaran berupa pulsa digital.

Mekanisme Kerja:

Ketika air mengalir melewati sensor, baling-baling akan berputar.
Putaran baling-baling menyebabkan magnet bergerak sehingga medan magnet berubah secara periodik.
Hall effect sensor mendeteksi perubahan medan magnet dan menghasilkan pulsa listrik setiap kali baling-baling berputar.
Pulsa yang dihasilkan dihitung oleh mikrokontroler atau perangkat elektronik untuk menentukan laju aliran air (flow rate).
Laju aliran air biasanya dinyatakan dalam liter per menit (L/min). Dengan mengalikan jumlah pulsa yang dihasilkan selama waktu tertentu dengan faktor kalibrasi, volume total air yang mengalir dapat dihitung.

Rumus Dasar:

\text{Flow Rate} = K \times f

Di mana:

$K$ adalah faktor kalibrasi sensor (pulsa per liter)
$f$ adalah frekuensi pulsa yang dihasilkan

Aplikasi Water Flow Sensor:

Pemantauan konsumsi air di rumah tangga.
Sistem irigasi otomatis.
Mesin dispenser air otomatis.
Sistem pengelolaan air pada industri.

n. Sensor DHT11

Sensor kelembaan adalah suatu alat ukur yang digunakan untuk membantu dalam proses pengukuran atau pendifinisian yang suatu kelembaban uap air yang terkandung dalam udara.

DHT11 adalah sensor suhu dan kelembaban digital dasar berbiaya rendah.

DHT11 adalah sensor kelembaban dan suhu digital kabel tunggal, yang memberikan nilai kelembaban dan suhu secara serial dengan protokol satu kabel.
Sensor DHT11 memberikan nilai kelembapan relatif dalam persentase (20 hingga 90% RH) dan nilai suhu dalam derajat Celcius (0 hingga 50 °C).
Sensor DHT11 menggunakan komponen pengukuran kelembaban resistif, dan komponen pengukuran suhu NTC.

Pinout:

Grafik:

Spesifikasi sensor DHT11

Catu daya: 3,3 hingga 5V DC
Konsumsi saat ini: maks 2,5mA
Rentang pengoperasian: 20-80% RH, 0-50°C
Rentang pengukuran kelembaban: 20-90% RH
Akurasi pengukuran kelembaban: ±5% RH
Rentang pengukuran suhu: 0-50°C
Akurasi pengukuran suhu: ±2°C
Waktu respons: 1 detik
Tingkat pengambilan sampel: 1Hz (1 sampel per detik)
Format keluaran data: sinyal digital bus tunggal
Jarak transmisi data: 20-30m (di udara terbuka)
Dimensi: 15mm x 12mm x 5.5mm
Berat: 2.5g
Protokol transmisi sinyal digital: 1 sinyal mulai + data 40bit + 1 checksum

4. Percobaan [Kembali]

Prinsip latch dan buffer

Untuk menghubungkan address ke memori atau I-O maka diperlukan pemisahan address rendah yang multiplek dengan data dengan memakai rangkaian latch dan buffer. Rangkaian latch akan selalu aktif dengan terhubungnya ke ground kaki LE maka untuk bekerjanya IC latch ini diperlukan sinyal kontrol yang di-input-kan ke kaki –OE. Pin -OE mendapat input dari pin ALE yang merupakan sinyal kontrol yang artinya pin ini akan aktif setiap mikroprosesor meng-output-kan address. Sedangkan untuk memisahkan data dengan address maka dipakai IC buffer. IC buffer diaktifkan melewati pin –E yang mendapat sinyal kontrol DEN yang artinya mikroprosesor melakukan akses data (Read atau Write). Sesudah itu IC buffer akan bekerja dengan menerima sinyal kontrol DT/-R dari mikroprosesor. Apabila mendapatkan sinyal kontrol DT yang berlogika 1 ke pin DIR 24 dari IC buffer maka data dilewatkan dari mikrorposesor ke memori atau I-O dan sebaliknya jika sinyal kontrol –R yang berlogika 0 ke pin DIR dari IC buffer maka data dilewatkan dari memori atau I-O ke mikroprosesor.

Rangkaian decoder

Rangkaian decoder ini berfungsi memisahkan sinyal RD dan WR untuk Memori yaitu MEMR dan MEMW serta untuk I-O yaitu IOR dan IOW. Dengan input IO/-M ke kaki C dari IC 74LS138 maka output-nya langsung menghasilkan sinyal kontrol RD dan WR terpisah untuk memori atau I-O

Pada saat muncul Y1 MEMW aktif kondisi input c= 0 b= 0 a= 1, decoder aktif LOW aktif saat berlogika 0.

Rangkaian memori dan decoder memori

Mikroprosesor yang akan berhubungan dengan RAM atau ROM dipisahkan oleh rangkaian decoder IC 74LS138. Jika mikroprosesor berhubungan dengan RAM maka mikroprosesor akan mengeluarkan address RAM yang masuk ke IC decoder 74LS138 dan decoder akan meng-output-kan Y0 aktif (sesuai rancangan, address A17, A18, A19 di-input-kan ke A, B, C dari IC decoder) rendah ke –CS RAM 6116. Dan sebaliknya jika mikroprosesor 27 berhubungan dengan ROM maka mikroprosesor akan mengeluarkan address ROM yang masuk ke IC decoder 74LS138 dan decoder akan meng-output-kan Y7 aktif (sesuai rancangan, address A17, A18, A19 di-input-kan ke A, B, C dari IC decoder) rendah ke –CS ROM 27128 Perancangan decoder untuk memori akan dibahas pada bab aplikasi.

ALE ( Address Latch Enable ) adalah Menandakan AD0 – AD7 dan A8 – A19 µP 8088 berisi A0 – A19. Setiap dikirim Alamat

AEN (Address Enable) adalah Setiap mikroprosesor mengirimkan Address maka sinyal kontrol AEN diaktifkan

Adapun fungsi pin-pin PPI 8255 adalah:

a. D0 – D7 berfungsi sebagai data bus 3 state 2 arah yang dihubungkan ke data bus sistem komputer.

b. Chip Select (CS) aktif rendah yang berfungsi untuk mengaktifkan PPI 8255.

c. Read (RD) aktif rendah yang berfungsi untuk menandakan bahwa CPU akan membaca data dari PPI.

d. Write (WR) aktif rendah yang berfungsi mengizinkan CPU untuk menulis data ke dalam PPI.

e. Port Select (A0 dan A1). Pin ini digunakan untuk memilih port yang akan digunakan.

f. Reset yang berfungsi untuk me-reset seluruh port I/O menjadi input dengan kondisi high pada seluruh pin.

Reset aktif tinggi, 8088 reset aktif rendah

Saat ditekan tombolnya, maka C yg tadi yang mengisi lebih positif yang diatas dari pada dibawah maka dibawah negative atau 0 sehingga kaki reset 8086 tidak pernah tereset karna berlogika 0. Jika tombolnya hidup maka C nya akan membuang, kalau C membuang lama2 jadi short dan tidak ada tegangan lagi dan Vcc akan lewat R berlogika 1 karena ada R drop tegangan di reset maka rangkaian ini akan mereset. Kalau lepas lagi maka C mengisi lagi diatas lebih positif daripada dibawah sehingga berlogika 0 maka rangkaian tidak tereset kagi

berikut adalah tabel kebenaran peta memori dan IO pada rangkaian diatas