Aplikasi sisdig
1. Pendahuluan [Kembali]
Perkembangan teknologi elektronika telah mendorong terciptanya berbagai sistem otomatis yang mampu membantu manusia dalam mengendalikan kondisi lingkungan secara lebih efisien dan akurat. Salah satu penerapan teknologi tersebut adalah sistem pengendalian suhu ruangan yang memanfaatkan kombinasi sensor analog, konverter analog-ke-digital (ADC), komparator digital, serta rangkaian aktuator sebagai pengendali perangkat elektronik. Sistem seperti ini banyak diterapkan pada gedung perkantoran, rumah pintar (smart home), ruang server, laboratorium, maupun fasilitas penyimpanan yang memerlukan pengaturan suhu secara otomatis agar tetap berada pada kondisi yang diinginkan.
Pada rangkaian Aplikasi Pendeteksi Perbedaan Suhu Dalam dan Luar Ruangan, digunakan dua buah sensor suhu LM35 yang ditempatkan pada sisi luar dan sisi dalam ruangan. Kedua sensor tersebut berfungsi mengukur suhu lingkungan dan menghasilkan tegangan analog yang sebanding dengan suhu yang terdeteksi. Karena rangkaian digital tidak dapat mengolah sinyal analog secara langsung, keluaran dari masing-masing sensor terlebih dahulu dikonversi menjadi data digital menggunakan ADC0804.
Data digital hasil konversi kemudian dibandingkan menggunakan IC Komparator 4-bit 74LS85 untuk mengetahui apakah suhu di dalam ruangan lebih tinggi, lebih rendah, atau sama dengan suhu di luar ruangan. Berdasarkan hasil perbandingan tersebut, sistem akan menentukan tindakan yang sesuai. Apabila suhu di dalam ruangan lebih tinggi daripada suhu di luar ruangan, sistem akan mengaktifkan Air Conditioner (AC) melalui rangkaian transistor BC547 dan relay untuk menurunkan suhu ruangan. Sebaliknya, apabila suhu di dalam ruangan lebih rendah daripada suhu di luar ruangan, sistem akan mengaktifkan heater sehingga suhu ruangan kembali meningkat hingga mencapai kondisi yang lebih nyaman.
Agar sinyal keluaran dari rangkaian digital dapat mengendalikan beban dengan baik, digunakan Op-Amp LM741 sebagai voltage follower atau buffer untuk menstabilkan sinyal sebelum diteruskan ke transistor BC547. Transistor kemudian bekerja sebagai saklar elektronik yang mengaktifkan relay, sehingga perangkat AC maupun heater dapat dihidupkan secara otomatis sesuai hasil perbandingan suhu.
Melalui penerapan sensor analog, ADC, komparator digital, Op-Amp, transistor, dan relay dalam satu sistem terpadu, rangkaian ini menunjukkan bagaimana teknologi analog dan digital dapat diintegrasikan untuk menghasilkan sistem pengendalian suhu yang bekerja secara otomatis, cepat, dan akurat tanpa memerlukan pengoperasian secara manual. Sistem ini menjadi salah satu contoh penerapan elektronika modern dalam menciptakan lingkungan yang lebih nyaman sekaligus meningkatkan efisiensi penggunaan energi.
2. Tujuan [Kembali]
3. Alat dan Bahan [Kembali]
A. Komponen Input
1. Sensor Suhu LM35
LM35 merupakan sensor suhu analog yang digunakan untuk mengukur temperatur lingkungan dan mengubahnya menjadi tegangan analog yang sebanding dengan suhu yang terdeteksi. Sensor ini memiliki karakteristik linier dengan sensitivitas sebesar 10 mV/°C, sehingga setiap kenaikan suhu 1°C akan menghasilkan kenaikan tegangan sebesar 10 mV. LM35 memiliki tingkat akurasi yang cukup tinggi dan tidak memerlukan proses kalibrasi eksternal sehingga banyak digunakan pada sistem pengukuran suhu.
Pada rangkaian ini digunakan dua buah sensor LM35, yaitu satu sensor diletakkan di luar ruangan dan satu sensor diletakkan di dalam ruangan. Kedua sensor berfungsi mendeteksi suhu pada masing-masing lokasi sehingga sistem dapat membandingkan kondisi suhu luar dan dalam ruangan secara otomatis.
Fungsi pada sistem:
- Mengukur suhu di luar ruangan.
- Mengukur suhu di dalam ruangan.
- Menghasilkan tegangan analog sebagai masukan ke ADC0804.
B. Komponen Proses
1. ADC0804 (Analog to Digital Converter)
ADC0804 merupakan IC konverter analog ke digital 8-bit yang berfungsi mengubah tegangan analog dari sensor LM35 menjadi data digital. Proses konversi ini diperlukan karena rangkaian digital hanya dapat mengolah data dalam bentuk logika biner.
Pada rangkaian digunakan dua buah ADC0804, masing-masing menerima masukan dari sensor suhu luar dan sensor suhu dalam. Hasil konversi berupa data digital kemudian diteruskan menuju IC komparator untuk dibandingkan.
Fungsi pada sistem:
- Mengubah sinyal analog menjadi data digital.
- Menjadi penghubung antara sensor analog dan rangkaian digital.
- Mengirimkan data suhu ke IC komparator.
2. IC Komparator 4-Bit (74LS85)
IC 74LS85 merupakan komparator digital 4-bit yang digunakan untuk membandingkan dua data biner. IC ini memiliki tiga keluaran utama, yaitu A > B, A = B, dan A < B, yang menunjukkan hasil perbandingan antara kedua data masukan.
Pada rangkaian ini, data digital dari sensor suhu luar dan sensor suhu dalam dibandingkan menggunakan dua buah IC 74LS85. Hasil perbandingan digunakan sebagai dasar untuk menentukan apakah sistem harus mengaktifkan AC atau heater.
Fungsi pada sistem:
- Membandingkan data suhu dalam dan luar ruangan.
- Menentukan kondisi suhu lebih tinggi, lebih rendah, atau sama.
- Menghasilkan sinyal logika untuk pengendalian keluaran.
3. Op-Amp LM741
LM741 merupakan Operational Amplifier yang digunakan sebagai voltage follower (buffer). Konfigurasi ini menghasilkan tegangan keluaran yang sama dengan tegangan masukan sehingga sinyal menjadi lebih stabil sebelum diteruskan ke transistor.
Pada rangkaian terdapat dua buah LM741 yang masing-masing menerima keluaran dari komparator sebelum mengendalikan transistor BC547.
Fungsi pada sistem:
- Menstabilkan sinyal keluaran komparator.
- Meneruskan sinyal menuju transistor.
- Mencegah pembebanan langsung pada rangkaian digital.
4. Transistor BC547
BC547 merupakan transistor NPN yang digunakan sebagai saklar elektronik. Ketika transistor menerima tegangan basis yang cukup, transistor akan aktif dan mengalirkan arus menuju kumparan relay.
Pada sistem ini terdapat dua buah transistor BC547 yang masing-masing digunakan untuk mengendalikan relay AC dan relay heater.
Fungsi pada sistem:
- Menguatkan arus keluaran.
- Mengendalikan relay.
- Berfungsi sebagai saklar elektronik.
5. Relay
Relay merupakan saklar elektromagnetik yang bekerja menggunakan kumparan elektromagnet. Ketika kumparan relay dialiri arus, kontak relay akan berpindah sehingga dapat menghubungkan atau memutuskan rangkaian beban.
Pada sistem digunakan dua buah relay, yaitu satu untuk mengendalikan Air Conditioner (AC) dan satu lagi untuk mengendalikan heater.
Fungsi pada sistem:
- Menghubungkan beban AC.
- Menghubungkan beban heater.
- Memisahkan rangkaian kontrol dengan rangkaian daya.
C. Komponen Output
1. Air Conditioner (AC)
Air Conditioner merupakan perangkat keluaran yang digunakan untuk menurunkan suhu ruangan ketika suhu di dalam ruangan lebih tinggi dibandingkan suhu di luar ruangan.
Setelah komparator mendeteksi kondisi tersebut, transistor akan mengaktifkan relay sehingga AC menyala secara otomatis.
Fungsi pada sistem:
- Menurunkan suhu ruangan.
- Menjaga kenyamanan ruangan.
- Aktif ketika suhu dalam lebih tinggi dari suhu luar.
2. Heater
Heater merupakan perangkat pemanas yang digunakan untuk meningkatkan suhu ruangan ketika suhu di dalam ruangan lebih rendah dibandingkan suhu di luar ruangan.
Ketika kondisi tersebut terdeteksi oleh komparator, relay heater akan aktif sehingga heater mulai bekerja.
Fungsi pada sistem:
- Menaikkan suhu ruangan.
- Menjaga kestabilan temperatur ruangan.
- Aktif ketika suhu dalam lebih rendah dari suhu luar.
D. Sumber Tegangan
Power Supply
Power Supply merupakan sumber energi listrik yang digunakan untuk mengoperasikan seluruh rangkaian, mulai dari sensor, ADC, komparator, Op-Amp, transistor, hingga relay. Tegangan yang stabil sangat diperlukan agar proses pembacaan suhu, konversi data, dan pengendalian keluaran dapat berlangsung dengan baik tanpa gangguan.
Fungsi pada sistem:
- Menyuplai tegangan ke seluruh komponen rangkaian.
- Menjaga kestabilan kerja sistem.
- Menjadi sumber daya utama seluruh perangkat elektronika.
4. Dasar Teori [Kembali]
Perkembangan teknologi elektronika memungkinkan sistem analog dan sistem digital bekerja secara terpadu dalam menyelesaikan berbagai permasalahan pengendalian otomatis. Salah satu penerapannya adalah pada sistem pendeteksi perbedaan suhu di dalam dan di luar ruangan. Sistem ini memanfaatkan sensor suhu analog sebagai masukan, kemudian mengubahnya menjadi data digital agar dapat diproses menggunakan rangkaian logika digital. Hasil pengolahan tersebut digunakan untuk menentukan apakah sistem harus mengaktifkan Air Conditioner (AC) atau heater sehingga suhu ruangan dapat dipertahankan pada kondisi yang lebih nyaman.
Pada rangkaian ini digunakan dua buah sensor suhu LM35 yang ditempatkan pada lokasi yang berbeda, yaitu di dalam ruangan dan di luar ruangan. Kedua sensor bekerja secara bersamaan untuk mengukur suhu pada masing-masing lokasi. Data suhu yang diperoleh kemudian dibandingkan menggunakan rangkaian komparator digital sehingga sistem mampu menentukan kondisi suhu yang lebih tinggi maupun lebih rendah secara otomatis.
Sensor Suhu LM35
LM35 merupakan sensor suhu analog yang menghasilkan tegangan keluaran yang berbanding lurus dengan perubahan suhu. Sensor ini memiliki sensitivitas sebesar 10 mV/°C, sehingga setiap kenaikan suhu sebesar 1°C menghasilkan kenaikan tegangan sebesar 10 mV. LM35 memiliki tingkat akurasi yang baik, konsumsi daya rendah, serta tidak memerlukan proses kalibrasi eksternal sehingga banyak digunakan pada sistem pengukuran temperatur.
Pada sistem ini, satu sensor LM35 dipasang di luar ruangan dan satu sensor lainnya dipasang di dalam ruangan. Kedua sensor menghasilkan tegangan analog sesuai suhu yang terukur sebelum diteruskan menuju rangkaian ADC.
ADC0804 (Analog to Digital Converter)
ADC0804 merupakan IC konverter analog ke digital 8-bit yang berfungsi mengubah sinyal analog dari sensor LM35 menjadi data digital. Konversi ini diperlukan karena rangkaian logika digital tidak dapat memproses sinyal analog secara langsung.
Pada rangkaian digunakan dua buah ADC0804 yang masing-masing menerima masukan dari sensor suhu luar dan sensor suhu dalam. Setelah proses konversi selesai, keluaran ADC berupa data biner diteruskan menuju IC komparator digital untuk dilakukan proses perbandingan.
IC Komparator Digital 74LS85
IC 74LS85 merupakan komparator digital 4-bit yang digunakan untuk membandingkan dua buah data biner. IC ini menghasilkan tiga kondisi keluaran, yaitu A lebih besar dari B (A>B), A sama dengan B (A=B), dan A lebih kecil dari B (A<B).
Pada rangkaian ini dua buah IC 74LS85 digunakan untuk membandingkan data digital hasil konversi ADC0804. Karena ADC menghasilkan data 8-bit sedangkan 74LS85 hanya mampu membandingkan 4-bit, maka proses perbandingan dilakukan menggunakan dua buah komparator, yaitu untuk 4-bit rendah (Least Significant Bit) dan 4-bit tinggi (Most Significant Bit). Hasil kedua komparator tersebut kemudian digabungkan sehingga diperoleh hasil perbandingan data 8-bit secara keseluruhan.
Gerbang Logika Digital
Gerbang logika merupakan komponen dasar sistem digital yang digunakan untuk mengolah sinyal logika berdasarkan aturan Boolean. Pada rangkaian ini digunakan gerbang AND, OR, dan NOT untuk menggabungkan hasil keluaran dari kedua IC komparator.
Gerbang logika berfungsi menentukan keputusan akhir sistem mengenai kondisi suhu ruangan. Dengan kombinasi beberapa gerbang logika, sistem mampu menghasilkan sinyal kontrol yang tepat sehingga hanya salah satu keluaran yang aktif sesuai hasil perbandingan suhu.
Operational Amplifier LM741
LM741 merupakan Operational Amplifier yang pada rangkaian ini disusun sebagai voltage follower (buffer). Konfigurasi ini menghasilkan penguatan sebesar satu kali sehingga tegangan keluaran sama dengan tegangan masukannya.
Penggunaan buffer bertujuan untuk menjaga kestabilan sinyal keluaran dari rangkaian logika sebelum diteruskan menuju transistor. Selain itu, buffer juga mengurangi pengaruh pembebanan pada rangkaian digital sehingga sistem bekerja lebih stabil.
Transistor BC547
BC547 merupakan transistor jenis NPN yang digunakan sebagai saklar elektronik. Ketika tegangan basis mencapai sekitar 0,7 V, transistor akan masuk ke kondisi saturasi sehingga arus dapat mengalir dari kolektor menuju emitor.
Pada sistem ini transistor digunakan sebagai penggerak relay karena keluaran rangkaian logika tidak mampu langsung mengaktifkan kumparan relay yang memerlukan arus lebih besar.
Relay
Relay merupakan saklar elektromagnetik yang bekerja berdasarkan medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan. Ketika kumparan dialiri arus, kontak relay berpindah sehingga beban listrik dapat dihubungkan atau diputus secara otomatis.
Pada rangkaian digunakan dua buah relay. Relay pertama mengendalikan Air Conditioner (AC), sedangkan relay kedua mengendalikan heater. Penggunaan relay memungkinkan rangkaian logika bertegangan rendah mengendalikan perangkat dengan tegangan dan arus yang lebih besar secara aman.
Air Conditioner (AC)
Air Conditioner merupakan perangkat pendingin ruangan yang digunakan untuk menurunkan suhu ruangan. Pada sistem ini AC akan aktif ketika hasil perbandingan menunjukkan bahwa suhu di dalam ruangan lebih tinggi dibandingkan suhu di luar ruangan. Dengan demikian suhu ruangan dapat diturunkan hingga mencapai kondisi yang lebih nyaman.
Heater
Heater merupakan perangkat pemanas yang digunakan untuk meningkatkan suhu ruangan. Heater akan aktif ketika suhu di dalam ruangan lebih rendah dibandingkan suhu di luar ruangan sehingga temperatur ruangan dapat dinaikkan secara otomatis.
Prinsip Kerja Sistem
Secara keseluruhan sistem bekerja dengan mengukur suhu menggunakan dua sensor LM35 yang ditempatkan di dalam dan di luar ruangan. Tegangan analog dari kedua sensor dikonversi menjadi data digital menggunakan ADC0804. Selanjutnya data digital tersebut dibandingkan oleh dua buah IC komparator 74LS85 sehingga diperoleh informasi apakah suhu dalam ruangan lebih tinggi, lebih rendah, atau sama dengan suhu luar.
Hasil perbandingan diproses oleh gerbang logika digital untuk menghasilkan keputusan akhir. Sinyal keluaran kemudian diperkuat menggunakan Op-Amp LM741 yang disusun sebagai buffer sebelum diteruskan menuju transistor BC547. Ketika transistor aktif, relay akan bekerja dan menghubungkan salah satu beban. Jika suhu dalam ruangan lebih tinggi daripada suhu luar, relay AC akan aktif sehingga AC menyala. Sebaliknya, jika suhu dalam ruangan lebih rendah daripada suhu luar, relay heater akan aktif sehingga heater menyala.
Dengan kombinasi sensor analog, konverter analog ke digital, komparator digital, gerbang logika, transistor, dan relay, sistem mampu melakukan pengendalian suhu ruangan secara otomatis berdasarkan hasil perbandingan temperatur di dalam dan di luar ruangan.
5. Example [Kembali]
Example 1
Kondisi:
Suhu di dalam ruangan = 32°C dan suhu di luar ruangan = 27°C.
Proses:
- LM35 dalam menghasilkan tegangan 320 mV.
- LM35 luar menghasilkan tegangan 270 mV.
- Kedua tegangan dikonversi menjadi data digital oleh ADC0804.
- IC 74LS85 membandingkan kedua data.
- Hasil menunjukkan suhu dalam > suhu luar.
- Transistor BC547 aktif dan relay AC bekerja.
Hasil:
Air Conditioner (AC) menyala untuk menurunkan suhu ruangan.
Example 2
Kondisi:
Suhu di dalam ruangan = 22°C dan suhu di luar ruangan = 30°C.
Proses:
- Sensor LM35 membaca suhu masing-masing ruangan.
- ADC0804 mengubah tegangan analog menjadi data digital.
- IC 74LS85 membandingkan kedua data.
- Hasil menunjukkan suhu dalam < suhu luar.
- Relay heater diaktifkan.
Hasil:
Heater menyala untuk menaikkan suhu ruangan.
Example 3
Kondisi:
Suhu di dalam ruangan = 28°C dan suhu di luar ruangan = 28°C.
Proses:
- Kedua sensor menghasilkan tegangan yang sama.
- ADC0804 mengubah data menjadi digital.
- Komparator menghasilkan kondisi A = B.
- Tidak ada transistor yang aktif.
Hasil:
AC dan heater tetap mati karena suhu kedua ruangan sama.
Example 4
Kondisi:
Terjadi kenaikan suhu di dalam ruangan akibat banyaknya aktivitas manusia.
Proses:
- LM35 dalam mendeteksi kenaikan suhu.
- ADC0804 mengubah data analog menjadi digital.
- Komparator mendeteksi bahwa suhu dalam lebih tinggi daripada suhu luar.
- Sinyal diteruskan ke LM741, transistor BC547, dan relay AC.
Hasil:
AC menyala secara otomatis hingga suhu ruangan kembali stabil.
Example 5
Kondisi:
Malam hari menyebabkan suhu di dalam ruangan turun hingga lebih rendah dibandingkan suhu luar.
Proses:
- LM35 dalam menghasilkan tegangan yang lebih kecil.
- Data suhu dibandingkan oleh IC 74LS85.
- Komparator mengaktifkan jalur heater.
- Relay heater bekerja.
Hasil:
Heater menyala otomatis untuk meningkatkan suhu ruangan.
Example 6
Kondisi:
Sistem mulai diaktifkan dan kedua sensor LM35 mendeteksi suhu lingkungan.
Proses:
- Sensor menghasilkan tegangan analog.
- ADC0804 mengubah tegangan menjadi data digital.
- IC 74LS85 membandingkan kedua data.
- Hasil perbandingan diproses oleh gerbang logika.
- LM741, transistor, dan relay bekerja sesuai kondisi suhu.
Hasil:
Sistem secara otomatis memilih mengaktifkan AC, heater, atau tidak mengaktifkan keduanya sesuai hasil perbandingan suhu dalam dan luar ruangan.
6. Problem [Kembali]
Problem 1
Diketahui:
Suhu di dalam ruangan = 35°C dan suhu di luar ruangan = 28°C.
Pertanyaan:
Perangkat apa yang akan diaktifkan oleh sistem?
Jawaban:
Air Conditioner (AC) akan menyala.
Penjelasan:
Karena suhu di dalam ruangan lebih tinggi daripada suhu di luar ruangan, IC 74LS85 menghasilkan keluaran A > B. Sinyal ini mengaktifkan transistor BC547 sehingga relay AC bekerja dan AC menyala.
Problem 2
Diketahui:
Suhu di dalam ruangan = 20°C dan suhu di luar ruangan = 29°C.
Pertanyaan:
Apa yang dilakukan sistem?
Jawaban:
Heater akan menyala.
Penjelasan:
Hasil perbandingan menunjukkan suhu dalam lebih rendah daripada suhu luar (A < B). Relay heater aktif sehingga heater menyala untuk menaikkan suhu ruangan.
Problem 3
Diketahui:
Suhu di dalam ruangan = 27°C dan suhu di luar ruangan = 27°C.
Pertanyaan:
Apa kondisi AC dan heater?
Jawaban:
AC dan heater tetap mati.
Penjelasan:
Komparator menghasilkan kondisi A = B, sehingga tidak ada relay yang aktif karena suhu kedua ruangan sama.
Problem 4
Diketahui:
Sensor LM35 di dalam ruangan menghasilkan tegangan 300 mV.
Pertanyaan:
Berapa suhu yang terukur?
Jawaban:
30°C
Penjelasan:
LM35 memiliki karakteristik keluaran sebesar 10 mV/°C, sehingga:
300 mV ÷ 10 mV = 30°C.
Problem 5
Diketahui:
Sensor LM35 di luar ruangan menghasilkan tegangan 250 mV.
Pertanyaan:
Berapa suhu yang terukur?
Jawaban:
25°C
Penjelasan:
Setiap kenaikan suhu 1°C menghasilkan tegangan 10 mV, sehingga:
250 mV ÷ 10 mV = 25°C.
Problem 6
Diketahui:
ADC0804 telah menerima tegangan analog dari sensor LM35.
Pertanyaan:
Apa fungsi ADC0804 pada sistem?
Jawaban:
Mengubah sinyal analog menjadi data digital.
Penjelasan:
ADC0804 mengonversi tegangan analog dari sensor LM35 menjadi data biner agar dapat diproses oleh IC komparator digital.
Problem 7
Diketahui:
Hasil keluaran komparator menunjukkan kondisi A > B.
Pertanyaan:
Apa yang terjadi pada transistor BC547 dan relay?
Jawaban:
Transistor aktif dan relay AC bekerja.
Penjelasan:
Keluaran HIGH dari komparator membuat transistor BC547 masuk kondisi saturasi sehingga relay AC aktif.
Problem 8
Diketahui:
Keluaran komparator menunjukkan kondisi A < B.
Pertanyaan:
Perangkat keluaran apa yang akan aktif?
Jawaban:
Heater akan menyala.
Penjelasan:
Relay heater menerima arus dari transistor sehingga kontak relay berpindah dan heater bekerja.
Soal Pilihan Ganda
Soal 1
Sensor yang digunakan untuk mengukur suhu pada rangkaian adalah ...
A. LDR
B. LM35
C. PIR
D. HC-SR04
Jawaban: B
Soal 2
IC yang berfungsi mengubah sinyal analog menjadi data digital adalah ...
A. 74LS85
B. LM741
C. ADC0804
D. BC547
Jawaban: C
Soal 3
IC yang digunakan untuk membandingkan suhu di dalam dan di luar ruangan adalah ...
A. ADC0804
B. 74LS85
C. 74LS283
D. 74LS74
Jawaban: B
Soal 4
Jika hasil perbandingan menunjukkan suhu di dalam ruangan lebih tinggi daripada suhu di luar ruangan, maka perangkat yang aktif adalah ...
A. Heater
B. Lampu
C. Air Conditioner (AC)
D. Buzzer
Jawaban: C
Soal 5
Komponen yang berfungsi sebagai saklar elektronik untuk mengaktifkan relay adalah ...
A. LM35
B. ADC0804
C. BC547
D. 74LS85
Jawaban: C
Soal 6
LM741 pada rangkaian ini berfungsi sebagai ...
A. Counter
B. Komparator
C. Voltage Follower (Buffer)
D. Decoder
Jawaban: C
Soal 7
Jika suhu di dalam dan di luar ruangan sama, maka sistem akan ...
A. Menyalakan AC
B. Menyalakan Heater
C. Menyalakan AC dan Heater
D. Tidak mengaktifkan AC maupun Heater
Jawaban: D
Soal 8
Relay pada rangkaian berfungsi untuk ...
A. Mengukur suhu
B. Mengubah analog menjadi digital
C. Menghubungkan atau memutuskan beban AC dan Heater
D. Membandingkan data suhu
Jawaban: C
7. Percobaan [Kembali]
a. Prosedur
1). Buka aplikasi proteus
2). Pilih komponen yang akan digunakan dalam rangkaian
3). Susunlah komponen sesuai gambar
4). Setelah merangkai seluruh komponen, jalankan simulasi
5). Amatilah simulasi yang sedang berjalan
b. Rangkaian simulasi dan prinsip kerja
A. Sensor Suhu LM35 diletakkan di Dalam dan Luar Ruangan (Mendeteksi Suhu Lingkungan)
Pada rangkaian ini digunakan dua buah sensor LM35, yaitu satu sensor dipasang di dalam ruangan dan satu sensor dipasang di luar ruangan. Kedua sensor berfungsi mengukur suhu pada masing-masing lokasi dan menghasilkan tegangan analog sebesar 10 mV untuk setiap kenaikan suhu 1°C.
Sebagai contoh, apabila suhu di dalam ruangan sebesar 30°C, maka sensor menghasilkan tegangan sekitar 300 mV. Tegangan analog tersebut kemudian diteruskan menuju IC ADC0804 untuk dilakukan proses konversi menjadi data digital.
B. ADC0804 (Mengubah Sinyal Analog Menjadi Data Digital)
Keluaran analog dari masing-masing sensor LM35 masuk ke IC ADC0804. IC ini berfungsi mengubah tegangan analog menjadi data digital 8-bit sehingga dapat diproses oleh rangkaian digital.
Pada rangkaian digunakan dua buah ADC0804, masing-masing menerima data dari sensor suhu dalam dan sensor suhu luar. Hasil konversi berupa data biner kemudian diteruskan menuju IC komparator 74LS85.
C. IC Komparator 74LS85 (Membandingkan Suhu Dalam dan Luar Ruangan)
Data digital dari kedua ADC0804 dibandingkan menggunakan dua buah IC 74LS85. IC ini akan menentukan apakah data suhu dalam ruangan lebih besar (A>B), sama (A=B), atau lebih kecil (A<B) dibandingkan suhu luar ruangan.
Karena data yang dibandingkan terdiri dari 8-bit, dua buah komparator digunakan untuk membandingkan 4-bit tinggi (MSB) dan 4-bit rendah (LSB). Hasil dari kedua komparator kemudian digabungkan sehingga diperoleh hasil perbandingan suhu secara keseluruhan.
D. Gerbang Logika (Pengambilan Keputusan)
Keluaran dari IC 74LS85 diteruskan menuju gerbang logika AND, OR, dan NOT. Gerbang logika berfungsi mengolah hasil perbandingan sehingga sistem dapat menentukan perangkat mana yang harus diaktifkan.
Apabila suhu di dalam ruangan lebih tinggi daripada suhu di luar ruangan, gerbang logika menghasilkan keluaran HIGH menuju rangkaian pengendali AC. Sebaliknya, apabila suhu di dalam ruangan lebih rendah, gerbang logika mengaktifkan jalur heater.
E. Op-Amp LM741, Transistor BC547, dan Relay (Mengendalikan AC dan Heater)
Keluaran gerbang logika diteruskan menuju Op-Amp LM741 yang disusun sebagai voltage follower (buffer).
Pada konfigurasi ini berlaku:
Sehingga tegangan keluaran sama dengan tegangan masukannya.
Tegangan keluaran Op-Amp kemudian diteruskan menuju basis transistor BC547 melalui resistor pembatas arus.
Apabila tegangan basis memenuhi syarat:
maka transistor aktif (saturasi) sehingga arus mengalir menuju kumparan relay.
Relay kemudian berpindah kontak dan menghubungkan sumber tegangan menuju Air Conditioner (AC) atau heater, sesuai hasil perbandingan suhu.
F. Simulasi Kondisi Suhu Dalam Lebih Tinggi
Pada simulasi pertama, suhu di dalam ruangan dibuat lebih tinggi dibandingkan suhu di luar ruangan.
Sensor LM35 dalam menghasilkan tegangan yang lebih besar daripada sensor luar. Setelah dikonversi oleh ADC0804 dan dibandingkan oleh IC 74LS85, keluaran komparator menunjukkan kondisi A>B.
Sinyal ini diteruskan menuju Op-Amp LM741, transistor BC547 aktif, relay AC bekerja, dan Air Conditioner menyala untuk menurunkan suhu ruangan.
G. Simulasi Kondisi Suhu Dalam Lebih Rendah
Pada simulasi kedua, suhu di dalam ruangan dibuat lebih rendah dibandingkan suhu di luar ruangan.
Sensor LM35 dalam menghasilkan tegangan yang lebih kecil dibandingkan sensor luar. IC 74LS85 menghasilkan keluaran A<B sehingga jalur heater menjadi aktif.
Transistor BC547 mengaktifkan relay heater dan heater menyala untuk menaikkan suhu ruangan.
H. Simulasi Kondisi Suhu Sama
Pada simulasi ketiga, suhu di dalam ruangan dan di luar ruangan dibuat sama.
Kedua sensor LM35 menghasilkan tegangan yang sama sehingga keluaran komparator menunjukkan kondisi A=B.
Karena tidak ada perbedaan suhu yang signifikan, kedua transistor tetap nonaktif, relay tidak bekerja, sehingga AC dan heater tetap dalam keadaan mati.
I. Keseluruhan Sistem
Secara keseluruhan, rangkaian bekerja dengan mengukur suhu di dalam dan di luar ruangan menggunakan dua sensor LM35. Tegangan analog dari kedua sensor dikonversi menjadi data digital oleh ADC0804, kemudian dibandingkan menggunakan IC 74LS85. Hasil perbandingan diproses oleh gerbang logika, diteruskan ke Op-Amp LM741, kemudian mengaktifkan transistor BC547 dan relay.
Pada simulasi terlihat bahwa ketika suhu dalam lebih tinggi, sistem otomatis menyalakan Air Conditioner (AC). Sebaliknya, ketika suhu dalam lebih rendah, sistem mengaktifkan heater. Apabila suhu keduanya sama, tidak ada perangkat yang diaktifkan. Dengan demikian, rangkaian mampu melakukan pengendalian suhu ruangan secara otomatis berdasarkan hasil perbandingan suhu dalam dan luar ruangan tanpa memerlukan pengoperasian manual.
9. Link Download [Kembali]
Komentar
Posting Komentar