Modul 4 Sistem Digital

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan
a) Prosedur
b) Hardware
c) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
d) Flowchart
e) Video Demo
f) Download File

*Klik teks untuk menuju

MODUL 4

KONTROL IRIGASI SAWAH

1. Pendahuluan [Kembali]

Dalam sistem pertanian modern, efisiensi penggunaan air menjadi faktor penting untuk meningkatkan produktivitas dan menjaga ketersediaan sumber daya alam. Pada lahan sawah, kebutuhan air sangat bergantung pada kondisi tanah dan tinggi permukaan air. Namun, sistem irigasi yang masih dilakukan secara manual sering kali menyebabkan pemborosan air atau kekeringan pada area tertentu, karena tidak adanya pengendalian otomatis berdasarkan kondisi aktual di lapangan.

Masalah utama yang sering muncul adalah sulitnya mengetahui kapan sawah memerlukan pengairan tambahan dan kapan suplai air harus dihentikan. Ketika air diberikan secara berlebihan, tanah menjadi terlalu jenuh dan dapat menghambat pertumbuhan tanaman padi. Sebaliknya, jika air kurang, maka tanaman akan mengalami stres air yang mengakibatkan penurunan hasil panen.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut, dikembangkan sistem kontrol irigasi sawah otomatis berbasis water sensor dan soil moisture sensor. Sistem ini bekerja dengan prinsip deteksi kelembapan tanah dan tinggi air di tangki air. Sensor kelembapan tanah (soil moisture sensor) berfungsi mendeteksi kadar air dalam tanah, sedangkan water sensor digunakan untuk mengetahui ketinggian air pada tangki air.

2. Tujuan [Kembali]

a. Mengatur suplai air secara otomatis berdasarkan kondisi kelembapan tanah tanpa memerlukan pengawasan manual.
b. Mengoptimalkan penggunaan air irigasi agar tidak terjadi pemborosan atau kekurangan air pada lahan sawah.
c. Meningkatkan efisiensi kerja petani dengan meminimalkan keterlibatan manusia dalam proses pengairan sawah.

2. Alat dan Bahan [Kembali]

Alat :

1. Voltmeter

DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

2. Ampermeter

Ampermeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur besar arus listrik (I) yang mengalir pada suatu rangkaian. Satuan yang digunakan adalah Ampere (A), sesuai dengan hukum Ohm dan konsep dasar arus listrik.

Agar pembacaan akurat, ampermeter harus disusun secara seri dengan beban sehingga seluruh arus yang mengalir ke beban juga melewati ampermeter.

Spesifikasi:

Fungsi utama	Mengukur kuat arus listrik dalam satuan Ampere (A).
Jenis arus yang diukur	Arus searah (DC) dan arus bolak-balik (AC) — tergantung tipe alat.
Skala pengukuran	Umumnya dari µA (mikroampere), mA (miliampere), hingga A (ampere). Misalnya: 0–1 A, 0–5 A, 0–10 A, dll.
Tegangan jatuh (burden voltage)	Harus kecil (biasanya < 0,2 V) agar tidak mengganggu rangkaian.
Tahanan dalam (internal resistance)	Sangat kecil (mendekati nol), umumnya beberapa mΩ (mili-ohm) sampai beberapa Ω tergantung jenisnya.
Tingkat ketelitian (accuracy class)	Umumnya antara ±0,5% hingga ±2% dari pembacaan penuh skala (full scale).
Jenis tampilan	Analog (jarum) atau digital (tampilan LCD/LED).
Sumber daya (untuk digital)	Biasanya menggunakan baterai 9 V atau catu daya eksternal 5–12 V DC.
Kisaran suhu operasi	Biasanya 0 °C – 50 °C (tergantung merek dan tipe).
Frekuensi kerja (untuk AC meter)	45 Hz – 65 Hz (standar daya listrik AC).

3. Solder

4. Lem Tembak

Bahan :

1. Water Sensor

2. Soil Moisture Sensor

3. Resistor
Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).
Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna

Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Spesifikasi

4. Sevent Segment

Pin Out :

5. Kabel Jumper

6. IC 74192

7. IC 7408 ( Gerbang And)

Pin Out :

Pin 14 → VCC (tegangan catu +5V)

Pin 7 → GND (0 V)

Pin 1 & 2 → Input A & B dari Gate 1; Pin 3 → Output Y dari Gate 1

Pin 4 & 5 → Input A & B dari Gate 2; Pin 6 → Output Y dari Gate 2

Pin 10 & 9 → Input A & B dari Gate 3; Pin 8 → Output Y dari Gate 3

Pin 13 & 12 → Input A & B dari Gate 4; Pin 11 → Output Y dari Gate 4

Spesifikasi:

Tegangan catu (VCC) yang direkomendasikan: 4,75 V hingga 5,25 V (standar ≈ +5 V)

Tegangan catu absolut maksimum: ±7 V (jangan digunakan terus-menerus pada batas ini)

Tegangan input untuk logika HIGH (VIH): minimum ~2 V

Tegangan input untuk logika LOW (VIL): maksimum ~0,8 V

Arus output ketika output LOW (IOL): ~16 mA (maks)

Arus output ketika output HIGH (IOH): ~-0,8 mA (maks)

Waktu propagasi (delay) dari input ke output: misalnya ~10-30 ns tergantung kondisi dan varian.

Rentang suhu operasi untuk tipe DM7408: 0 °C hingga +70 °C; untuk varian DM5408: -55 °C hingga +125 °C

8. IC 7404

Pin Out :

Spesifikasi :

9. IC LM741

Konfigurasi PIN LM741:

Spesifikasi:

Respons karakteristik kurva I-O:

10. Motor DC

Sebagai keluaran (output) yang menyatakan rangkaian jalan ketika motor hidup.

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. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

Spesifikasi

Pinout

Grafik Respons:

11. Battrei

Baterai yang pada rangkaian ini digunakan sebagai sumber energi listrik atau sumber tegangan untuk menjalankan rangkaian. Baterai merupakan sebuah benda yang dapat atau bisa mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan oleh baterai tersebut sama seperti akumulator, yakni listrik searah dikatakan DC. Jumlah listrik yang dihasilkan tersebut tergantung dari seberapa besar baterai tersebut.

Spesifikasi

12. IC 7432

13. IC 74247

14. IC NE555

3. Dasar Teori [Kembali]

1. Soil Mosture Sensor

Soil moisture sensor atau sensor kelembaban tanah adalah alat elektronik yang digunakan untuk mengukur kadar air (kelembaban) yang terkandung di dalam tanah. Sensor ini banyak digunakan dalam bidang pertanian cerdas (smart farming), otomasi penyiraman tanaman, serta penelitian tanah dan lingkungan, karena mampu memberikan informasi seberapa basah atau kering tanah tersebut.

Dalam sistem otomatisasi, nilai kelembaban tanah digunakan sebagai dasar pengendalian pompa air atau sistem irigasi, sehingga penyiraman hanya dilakukan ketika tanah benar-benar kering, dan berhenti ketika kelembaban tanah sudah cukup.

Sensor kelembaban tanah bekerja berdasarkan konduktivitas listrik tanah — yaitu kemampuan tanah menghantarkan arus listrik.

Tanah yang lembab mengandung banyak air, sehingga daya hantar listriknya tinggi (resistansinya rendah).
Sebaliknya, tanah yang kering memiliki daya hantar listrik rendah (resistansinya tinggi) karena air yang bersifat konduktor berkurang.

Sensor ini biasanya terdiri dari dua elektroda logam (probe) yang dimasukkan ke dalam tanah. Ketika tegangan diberikan di antara kedua probe tersebut, arus listrik yang mengalir tergantung pada kadar air tanah. Sinyal listrik ini kemudian diubah menjadi tegangan analog (0–5 V) yang mewakili tingkat kelembaban.

Tanah basah → resistansi kecil → tegangan output rendah

Tanah kering → resistansi besar → tegangan output tinggi

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).

2. Water Level Sensor

Water sensor adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan, tingkat, atau kondisi air dalam berbagai aplikasi. Sensor ini memiliki berbagai jenis sesuai dengan fungsinya, seperti water level sensor yang mengukur ketinggian air dalam tangki atau waduk, water leak sensor untuk mendeteksi kebocoran air di rumah atau sistem pipa, dan water quality sensor yang memantau parameter kualitas air seperti pH, suhu, atau kekeruhan. Cara kerja sensor ini umumnya berdasarkan perubahan resistansi, kapasitansi, atau konduktivitas yang dihasilkan oleh air, meskipun beberapa menggunakan teknologi ultrasonik untuk mengukur jarak permukaan air. Water sensor sering diaplikasikan dalam pengelolaan air di pertanian, pengawasan lingkungan, perlindungan rumah tangga, serta sistem otomatisasi seperti wiper kendaraan atau irigasi cerdas. Keberadaannya menjadi sangat penting untuk meningkatkan efisiensi, keamanan, dan perlindungan dalam berbagai aspek kehidupan.

3. Motor DC


    Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu


4. Resistor
Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).
Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna

Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

5. Transistor

Transistor adalah komponen semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

   Transistor Bipolar adalah salah satu jenis transistor yang terbentuk dari 2 dioda sehingga memiliki polaritas atau sisi positif dan sisi negatif. Biasanya transistor Bipolar atau disebut dengan BJT (Basis Junction Transistor) memiliki 2 jenis, diantaranya yaitu Transistor PNP dan Transistor NPN. Transistor ini memiliki 3 polaritas yang biasa disebut B (Basis), E (Emiter), C (Collector). Basis berfungsi sebagai base atau tempat berkumpulnya kumpulan aliran arus yang masuk ke transistor, Emiter dan Collector sebagai aliran arus masuk dan keluar.

Lambang Transistor BJT

Sudah jelas seperti gambar di atas bahwa transistor PNP memiliki simbol yang arah panahnya masuk dan sebaliknya untuk NPN arah panah dari emiter mengarah keluar.

Bentuk aliran arus pada sebuah transistor dapat dirumuskan dengan hukum KCL ( Kirchoff Current Law) Atau hukum Kirchoff I, yang dirumuskan sebagai berikut.

Ie = Ic + Ib

Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector
Ib = Arus Basis

Pada Transistor BJT nilai arus Ib relatif sangat kecil terhadap Ic, maka Ib ini dapat diabaikan. Sehingga persamaan diatas bisa berubah menjadi

Ie = Ic

Keterangan :
Ie = Arus Emitter
Ic = Arus Collector

Karakteristik input merupakan karakteristik dari tegangan base dan emitter (VBE) sebagai fungsi arus base (IB) dengan VCE dalam keadaan konstan. Karakteristik ini merupakan karakteristik dari junction emitter-base dengan forward bias atau sama dengan karakteristik diode pada forward bias. Pada BJT seluruh pembawa muatan akan melewati junction Base-Emittor menuju Collector maka arus pada basis menjadi jauh lebih kecil dari diode P-N dengan adanya faktor hfe. Penambahan nilai VCE megakibatkan arus IB akan berkurang. Arus IB akan mengalir jika tegangan VBE > 0,7 V

Karakteristik output merupakan karakteristik dengan tegangan emitter (VCE) sebagai fungsi arus kolektor (IC) terhadap arus base (IB) yang tetap seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Pada saat IB=0, arus IC yang mengalir adalah arus bocor ICB0 (pada umumnya diabaikan), sedangkan pada saat IB ≠ 0 untuk VCE kecil (<< 0,2 V), pembawa muatan di basis tidak efisien dan transistor dikatakan dalam keadaan saturasi dengan IB > IC / hfe . Pada saat VCE diperbesar IC pun naik hingga melewati level tegangan VCE saturasi (0,2 -1 V) hingga transistor bekerja dalam daerah aktif dengan IB = IC / hfe. Pada saat ini kondisi arus IC relatif konstan terhadap variasi tegangan VCE.

Gelombang input dan output transistor

Jenis-jenis transistsor yang digunakan
  1. Fixed Bias
Fixed bias pada transistor BJT adalah metode yang sangat sederhana di mana tegangan basis transistor ditetapkan oleh sumber tegangan eksternal melalui sebuah resistor basis (RB). Konfigurasi dasar rangkaian ini melibatkan tegangan suplai (VCC), resistor kolektor (RC), dan resistor basis yang terhubung ke sumber tegangan bias (VBB). Kelebihan dari metode ini adalah kesederhanaannya, namun kelemahannya adalah stabilitas yang rendah. Fixed bias sangat sensitif terhadap variasi parameter transistor seperti β (gain) dan perubahan suhu, sehingga titik kerja transistor dapat mudah bergeser.
Gambar Rangkaian Fixed Bias

Rumus Untuk Rangkaian Fixed Bias

   2. Self Bias
Self bias meningkatkan stabilitas dengan menambahkan resistor emitor (RE) yang memberikan umpan balik negatif. Dalam konfigurasi self bias, tegangan basis diatur melalui resistor basis (RB) dan tegangan pada emitor yang dikendalikan oleh arus emitor (IE) yang mengalir melalui RE. Ini membantu menstabilkan arus kolektor (IC) karena perubahan dalam arus kolektor akan mempengaruhi tegangan emitor dan, pada gilirannya, menyesuaikan tegangan basis-emitor (VBE). Metode ini menawarkan stabilitas yang lebih baik dibandingkan fixed bias, tetapi masih relatif sederhana.

Gambar Rangkaian Self Bias

Rumus untuk Rangkaian Self Bias

   3. Emitter Bias
Emitter bias menggabungkan pembagi tegangan untuk basis dan resistor emitor untuk mencapai stabilitas yang lebih tinggi. Konfigurasi ini melibatkan dua resistor pembagi tegangan (RB1 dan RB2) yang menetapkan tegangan basis, serta resistor emitor (RE) yang menyediakan umpan balik negatif. Pembagi tegangan memastikan tegangan basis tetap stabil meskipun ada perubahan dalam tegangan suplai atau parameter transistor. Sementara itu, resistor emitor menambah stabilitas termal dengan mengurangi efek perubahan suhu pada arus kolektor. Emitter bias adalah metode yang sangat stabil dan cocok untuk aplikasi yang memerlukan titik kerja yang sangat stabil.

Gambar Rangkaian Emitter Bias

Rumus untuk Rangkaian Emitter Bias

Detektor non inverting Vref= +
Rangkaian detektor inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 69

Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V2 dan Vref = V1 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( .( ) 1 2 (max) Vo  AOL V V ) yang dihasilkan adalah seperti gambar 70
Gambar 70 Bentuk gelombang input dan gelombang output Adapun kurva karakteristik Input-Ouput (I-O) adalah seperti gambar 71. Dengan Vi > Vref maka Vo = -Vsat dan sebaliknya bila Vi < Vref maka Vo = +Vsat.

2. Detektor Non Inverting dengan vref =+
Rangkaian detektor non inverting dengan tegangan input Vi berupa gelombang segitiga dan tegangan referensi Vref > 0 Volt adalah seperti gambar 78

Gambar 78 Rangkaian detektor non inverting Dengan menggunakan persamaan (1) maka Vi = V1 dan +Vref = V2 sehingga bentuk gelombang tegangan output Vo ( .( ) 1 2 (max) Vo  Vsat  AOL V V ) yang dihasilkan dengan simulasi multisim adalah seperti

Detektor Inverting

6. Gerbang AND

Gambar Rangkaian Dasar dan Simbol Gerbang AN

                                                           Tabel Kebenaran Gerbang AND
A
B
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Gerbang AND merupakan gerbang logika yang menggunakan operasi perkalian. Bisa dilihat pada tabel diatas bahwa keluaran akan bernilai 1 jika semua nilai input adalah 1, dan jika salah satu atau lebih input ada yang bernilai nol maka output akan bernilai nol.

7. Gerbang Inverter/NOT

Gambar Rangkaian Sederhana dan Simbol Inverter

Tabel Kebenaran Inverter

A
Y

0
1
1
0
Gerbang NOT merupakan gerbang yang di mana keluarannya akan selalu berlawanan dengan masukannya.

8. Sevent Segment

Seven segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.
Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.
Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.
Tabel Pengaktifan Seven Segment Display

7-Segment Display adalah komponen penampil angka (0–9) yang tersusun dari 7 buah LED (Light Emitting Diode) berbentuk huruf “8”.
Setiap LED disebut segmen, diberi nama a, b, c, d, e, f, g, dan dapat dinyalakan secara kombinasi untuk menampilkan angka tertentu.

Pada 7-segment Common Cathode, setiap LED menyala jika:
Katoda dihubungkan ke GND (0V)
Anoda segmen diberi logika HIGH (+5V)
Misalnya, untuk menyalakan segmen “a”, cukup beri logika 1 ke pin “a”.
Counter digital (IC 4026, 74LS90 + 74LS47)
Display penghitung langkah atau waktu
Sistem kontrol penyiram tanaman otomatis (seperti milikmu)
→ IC 4026 menghitung jumlah penyiraman dan menampilkannya pada 7-segment Common Cathode

9. Gerbang OR
Gerbang logika OR adalah salah satu gerbang dasar dalam sistem logika digital yang berfungsi untuk menghasilkan keluaran (output) berlogika tinggi (1) apabila salah satu atau lebih input bernilai tinggi (1).
Secara sederhana, gerbang OR bekerja berdasarkan prinsip penjumlahan logika, di mana output hanya akan bernilai 0 jika semua input bernilai 0.

Gerbang OR sering digunakan dalam sistem kendali otomatis untuk menggabungkan dua atau lebih kondisi agar suatu aksi tetap terjadi walaupun hanya satu kondisi yang terpenuhi.

4. Percobaan [Kembali]

a) Prosedur [Kembali]

1. Persiapan Rangkaian

Pastikan semua komponen sudah terpasang sesuai skema:
- Sensor air untuk mendeteksi ketinggian air.
- Sensor kelembapan tanah untuk mendeteksi kondisi lembab/kering.
- Transistor sebagai pengendali aktuator (pompa air dan motor tanah).
- Motor air/pompa untuk mengalirkan air.
- IC counter dan decoder digunakan untuk menampilkan jumlah atau status kerja motor di display 7-segmen.
- Catu daya 5V sesuai kebutuhan komponen.

2. Cara Kerja Sistem

a. Sistem Sensor Air

Sensor air ditempatkan di tangki untuk mendeteksi ketinggian air.
Saat air tinggi (sensor basah), transistor aktif dan menghidupkan pompa air.
Pompa akan menyala dan mengalirkan air ke sawah
Ketika air mencapai level bawah (sensor kering), output sensor berubah.
Transistor menjadi nonaktif, dan pompa berhenti.

b. Sistem Sensor Kelembapan Tanah

Sensor kelembapan tanah ditempatkan di media tanam.
Jika tanah kering, sensor mengeluarkan sinyal logika HIGH ke transistor pengendali.
Transistor menyalakan motor penyiram air (atau pompa kecil ke lahan).
Setelah tanah kembali lembap, sensor memberi logika LOW, sehingga motor mati otomatis.

c. Sistem Counter dan Display

Setiap kali motor atau pompa bekerja, sinyal pulsa dikirim ke counter.
Counter menghitung jumlah siklus kerja motor (misalnya jumlah penyiraman atau pengisian tangki).
Decoder mengubah data biner dari counter menjadi tampilan angka di 7-segment display.
Display menampilkan angka sesuai jumlah siklus motor yang telah terjadi.

d. Logika Pengendalian Motor

Sistem logika (gerbang AND) digunakan untuk mengaktifkan motor utama hanya ketika dua kondisi terpenuhi:
1. Air tangki tersedia (sensor air mendeteksi cukup air).
2. Tanah dalam keadaan kering (sensor tanah mendeteksi butuh penyiraman).
Jika salah satu kondisi tidak terpenuhi, motor utama tidak akan bekerja.

3. Proses Keseluruhan

Sistem dihidupkan → sensor mulai membaca kondisi.
Jika air kurang → pompa tangki aktif hingga penuh.
Jika tanah kering dan air tangki tersedia → motor penyiram aktif.
Counter mencatat setiap kali motor menyala → hasil ditampilkan di 7-segmen.
Setelah tanah lembap → motor berhenti.
Proses berulang secara otomatis sesuai kondisi.

b) Hardware [Kembali]

c) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]

Prinsip Kerja :

Rangkaian ini bekerja untuk mengatur suplai air pada sawah secara otomatis berdasarkan tingkat kelembapan tanah dan ketinggian air, tanpa menggunakan mikrokontroler. Sistem ini menggunakan kombinasi IC logika digital (seperti 7408, 7432, 7404), IC NE555, serta sensor kelembapan tanah (Soil Moisture Sensor) dan sensor ketinggian air (Water Sensor).

Ketika tanah dalam kondisi kering, soil moisture sensor akan menghasilkan sinyal logika low yang menandakan bahwa kelembapan rendah. Sinyal ini diteruskan ke resistor 1k ohm dan penguat komparator LM741, yang membandingkan tegangan keluaran sensor dengan tegangan referensi. Jika tegangan dari sensor lebih tinggi dari batas referensi, output LM741 akan menjadi logika tinggi (HIGH). Sinyal ini kemudian diolah melalui gerbang AND (IC 7408) untuk mengaktifkan transistor penggerak motor pompa air. Pompa kemudian akan menyala dan mulai mengalirkan air ke sawah.

Pada sisi lain, water sensor berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air di tangki air. Jika air telah mencapai batas maksimum, sensor akan memberikan sinyal logika ke rangkaian logika yang sama, menyebabkan kondisi output menjadi HIGH pada gerbang AND, sehingga pompa otomatis berjalan. Untuk memberikan kontrol waktu dan kestabilan, digunakan IC NE555 yang dikonfigurasi sebagai monostable multivibrator, menghasilkan jeda waktu sekitar 2 detik saat motor berhenti, agar sistem tidak sering hidup-mati akibat fluktuasi kecil pada sensor.

Selain itu, IC 74192 (counter) dan IC 74247 (decoder ke 7-segment) digunakan untuk menampilkan jumlah siklus kerja atau status sistem pada display 7-segment, sehingga pengguna dapat memantau berapa kali sistem aktif. Counter akan bertambah setiap kali pompa menyala, dan decoder akan mengubah sinyal biner menjadi angka yang dapat dilihat di display.

Secara keseluruhan, sistem ini mampu bekerja otomatis tanpa mikrokontroler. Saat tanah kering dan tangki penuh → pompa menyala; saat tanah lembab → pompa mati. Semua proses logika dikendalikan oleh IC logika dasar dan penguat analog, menghasilkan sistem efisien, sederhana, dan hemat daya untuk kebutuhan irigasi sawah otomatis.

Search This Blog

Dzakwan Zodi Ismail