TB

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Example  

6. Problem

7. Pilihan Ganda

8. Percobaan

9. Download File  

1. Pendahuluan[Kembali]

Buah anggur merupakan komoditas hortikultura yang memiliki kandungan air tinggi sehingga mudah mengalami kerusakan setelah dipanen. Faktor lingkungan seperti suhu, kelembapan, dan sirkulasi udara sangat memengaruhi kualitas buah selama penyimpanan.

Suhu yang terlalu tinggi dapat meningkatkan laju respirasi buah sehingga mempercepat proses pematangan dan pembusukan. Sebaliknya, kelembapan yang terlalu rendah dapat menyebabkan buah kehilangan kandungan air sehingga terjadi penyusutan massa dan penurunan kualitas.

Untuk mempertahankan mutu buah anggur diperlukan sistem kontrol otomatis yang mampu memantau kondisi penyimpanan secara terus-menerus dan mengaktifkan perangkat pengendali ketika kondisi lingkungan berada di luar batas yang diizinkan.

Pada simulasi ini digunakan sensor suhu, sensor kelembapan, op-amp sebagai pembanding, transistor sebagai driver, serta aktuator berupa kipas, humidifier, dan alarm.

2. Tujuan[Kembali]

Memahami prinsip pengawetan buah anggur pasca panen.

Mengetahui pengaruh suhu terhadap kualitas buah.

Mengetahui pengaruh kelembapan terhadap umur simpan buah.

Memahami penggunaan sensor pada sistem kontrol.

Mempelajari fungsi op-amp sebagai comparator.

Mempelajari transistor sebagai rangkaian penggerak beban.

Melakukan simulasi sistem pengendalian otomatis menggunakan Proteus.

3. Alat dan Bahan[Kembali] 

3.1 Perangkat Lunak

a. Proteus Professional 8

Proteus merupakan perangkat lunak simulasi elektronika yang digunakan untuk merancang, menganalisis, dan menguji rangkaian sebelum direalisasikan dalam bentuk perangkat keras.

Fungsi Proteus pada percobaan ini yaitu:

• Mendesain rangkaian kontrol pengawetan buah anggur.
• Melakukan simulasi kerja sensor.
• Mengamati respon sistem terhadap perubahan suhu dan kelembapan.
• Menganalisis kinerja op-amp, transistor, serta aktuator.

Gambar 3.1 Software Proteus Professional 8

3.2 Sensor Suhu

Sensor LM35

Sensor LM35 digunakan untuk mendeteksi suhu ruang penyimpanan buah anggur.

Karakteristik LM35:

• Tegangan kerja : 4–30 V
• Sensitivitas : 10 mV/°C
• Akurasi tinggi
• Konsumsi daya rendah
• Keluaran berupa tegangan analog

Prinsip kerjanya adalah mengubah perubahan suhu menjadi perubahan tegangan keluaran yang proporsional.

Persamaan keluaran sensor:

$$V_{out}=10mV\times T$$

dengan:

T = suhu (°C)

Fungsi pada sistem:

Sebagai masukan untuk mengendalikan kipas pendingin ketika suhu penyimpanan meningkat.

Gambar 3.2 Sensor LM35

(Tambahkan gambar sensor LM35.)

3.3 Sensor Kelembapan

Sensor DHT11/DHT22

Sensor kelembapan digunakan untuk mengukur kadar uap air di udara.

Spesifikasi umum:

• Tegangan kerja : 3,3–5 V
• Rentang pengukuran RH : 20–95%
• Akurasi ±5%
• Memiliki sensor suhu internal

Sensor akan mengirimkan informasi kelembapan ke sistem kontrol untuk mempertahankan kondisi penyimpanan yang optimal.

Fungsi pada sistem:

Mengaktifkan humidifier apabila kelembapan berada di bawah nilai referensi.

Gambar 3.3 Sensor Kelembapan DHT11

(Tambahkan gambar sensor DHT11 atau sensor yang digunakan pada Proteus.)

3.4 Operational Amplifier

LM358

Op-amp LM358 digunakan sebagai rangkaian pembanding (comparator) dan penguat sinyal sensor.

Spesifikasi:

• Dual operational amplifier
• Tegangan kerja : 3–32 V
• Arus konsumsi rendah
• Mudah diaplikasikan pada sistem kendali

Fungsi LM358:

• Membandingkan tegangan sensor dengan tegangan referensi.
• Menghasilkan logika HIGH atau LOW.
• Mengendalikan transistor driver.

Persamaan op-amp:

$$V_o=A(V_+ -V_-)$$

Kondisi:

Jika

$$V_+>V_-$$

maka output HIGH.

Jika

$$V_+<V_-$$

maka output LOW.

Gambar 3.4 IC LM358

(Tambahkan gambar IC LM358.)

3.5 Transistor Driver

2N2222 atau BC547

Transistor digunakan sebagai saklar elektronik untuk mengaktifkan aktuator.

Spesifikasi umum:

• Tipe : NPN
• Arus kolektor maksimum : 600 mA
• Tegangan kolektor-emitor : 40 V
• Gain tinggi

Transistor bekerja pada dua kondisi:

Cut-Off

Transistor tidak menghantar.

Aktuator mati.

Saturasi

Transistor menghantar penuh.

Aktuator aktif.

Fungsi transistor pada sistem:

• Mengaktifkan kipas pendingin.
• Mengendalikan humidifier.
• Mengaktifkan buzzer alarm.
• Mengendalikan relay.

Gambar 3.5 Transistor 2N2222

(Tambahkan gambar transistor yang digunakan pada rangkaian.)

3.6 Relay

Relay digunakan sebagai saklar elektromagnetik untuk menghubungkan beban yang membutuhkan arus lebih besar.

Karakteristik:

• Tegangan kumparan 5 V atau 12 V
• Kontak NO dan NC
• Isolasi antara rangkaian kontrol dan beban

Fungsi relay:

• Mengaktifkan kipas.
• Mengaktifkan humidifier.
• Mengendalikan perangkat daya lebih tinggi.

Gambar 3.6 Relay 5 Volt

(Tambahkan gambar relay.)

3.7 Kipas Pendingin

Kipas DC digunakan untuk menjaga suhu penyimpanan buah anggur tetap rendah.

Spesifikasi umum:

• Tegangan kerja : 5–12 V
• Konsumsi arus rendah
• Kecepatan putaran tinggi

Prinsip kerja:

Saat suhu melebihi batas yang ditentukan, kipas akan menyala untuk meningkatkan sirkulasi udara dingin.

Gambar 3.7 Kipas DC

(Tambahkan gambar kipas DC.)

3.8 Humidifier

Humidifier digunakan untuk meningkatkan kelembapan ruang penyimpanan.

Fungsi:

• Mengurangi kehilangan kadar air buah.
• Menjaga kelembapan pada kisaran 90–95%.
• Menghambat penyusutan massa buah.

Humidifier bekerja ketika sensor mendeteksi kelembapan di bawah setpoint.

Gambar 3.8 Humidifier

(Tambahkan gambar humidifier.)

3.9 LED Indikator

LED digunakan sebagai indikator kondisi sistem.

Indikator yang dapat digunakan:

• LED hijau → kondisi normal.
• LED kuning → kelembapan rendah.
• LED merah → suhu tinggi.
• LED merah berkedip → kondisi kritis.

Fungsi LED:

Mempermudah pemantauan kondisi penyimpanan secara visual.

Gambar 3.9 LED Indikator

(Tambahkan gambar LED.)

3.10 Buzzer

Buzzer digunakan sebagai alarm peringatan apabila terjadi kondisi yang tidak sesuai.

Kondisi alarm aktif:

• Suhu terlalu tinggi.
• Kelembapan terlalu rendah.
• Sistem mengalami gangguan.

Gambar 3.10 Buzzer

(Tambahkan gambar buzzer.)

3.11 Resistor

Resistor berfungsi untuk membatasi arus listrik, menentukan penguatan op-amp, dan membentuk rangkaian pembagi tegangan.

Jenis resistor yang umum digunakan:

• 220 Ω
• 330 Ω
• 1 kΩ
• 4,7 kΩ
• 10 kΩ

Gambar 3.11 Resistor

(Tambahkan gambar resistor.)

3.12 Potensiometer

Potensiometer digunakan sebagai pengatur nilai referensi atau setpoint sistem.

Fungsi:

• Mengatur batas suhu.
• Mengatur batas kelembapan.
• Kalibrasi sensor.

Nilai yang umum digunakan:

10 kΩ

Gambar 3.12 Potensiometer

(Tambahkan gambar potensiometer.)

4. Dasar Teori[Kembali]

4.1 Pengawetan Pasca Panen

Pengawetan pasca panen merupakan upaya mempertahankan mutu produk pertanian setelah proses pemanenan.

Tujuannya adalah:

• memperlambat respirasi buah;
• mengurangi kehilangan kadar air;
• menghambat pertumbuhan mikroorganisme;
• memperpanjang masa simpan produk.

Buah anggur umumnya disimpan pada suhu rendah dengan kelembapan relatif tinggi.

Kondisi ideal penyimpanan:

• Suhu : 0–5 °C
• Kelembapan : 90–95 %

4.2 Sensor Suhu

Sensor suhu digunakan untuk mendeteksi perubahan temperatur lingkungan.

Persamaan keluaran sensor LM35:

$$V_{out}=10mV\times T$$

dengan:

T = suhu dalam °C

4.3 Sensor Kelembapan

Sensor kelembapan digunakan untuk mengukur kandungan uap air di udara.

Kelembapan yang rendah dapat menyebabkan:

• penguapan air meningkat;
• buah menjadi keriput;
• massa buah menurun.

Sedangkan kelembapan yang terlalu tinggi dapat memicu pertumbuhan jamur.

4.4 Operational Amplifier

Op-amp berfungsi sebagai penguat dan pembanding tegangan.

Persamaan dasar:

$$V_o=A(V^+-V^-)$$

Jika

$$V^+>V^-$$

maka keluaran bernilai HIGH.

Jika

$$V^+<V^-$$

maka keluaran bernilai LOW.

4.5 Transistor Driver

Transistor digunakan sebagai saklar elektronik.

Kondisi operasi transistor:

• Cut-off
• Aktif
• Saturasi

Pada kondisi saturasi, transistor akan mengaktifkan aktuator.

4.6 Sistem Kontrol Otomatis

Prinsip kerja sistem:

Sensor → Op-Amp → Transistor → Aktuator

Jika suhu meningkat:

Sensor mendeteksi perubahan

↓

Op-amp membandingkan dengan setpoint

↓

Transistor aktif

↓

Kipas menyala

↓

Suhu turun

5. Example[Kembali]

1. Kasus 1

Setpoint suhu = 18°C

Suhu aktual = 24°C

Kondisi sistem:

• Op-amp HIGH
• transistor ON
• kipas aktif
• LED menyala

2. Kasus 2

Setpoint kelembapan = 92%

Kelembapan aktual = 85%

Maka:

• comparator aktif
• transistor ON
• humidifier bekerja

3. Kasus 3

Suhu = 27°C

Kelembapan = 80%

Maka:

• kipas aktif
• humidifier aktif
• alarm menyala

6. Problem[Kembali]

1. Mengapa suhu penyimpanan berpengaruh terhadap umur simpan buah anggur?
2. Jelaskan fungsi op-amp pada sistem kontrol pengawetan buah.
3. Apa fungsi transistor pada rangkaian?
4. Mengapa kelembapan harus dijaga pada rentang tertentu?
5. Bagaimana sistem bekerja saat suhu melebihi setpoint?
6. Apa keuntungan penggunaan sistem otomatis dibandingkan sistem manual?
7. Jelaskan hubungan sensor, op-amp, transistor, dan aktuator.

7. Pilihan Ganda[Kembali]

Soal 1

Komponen yang digunakan untuk mengukur suhu adalah ...

A. Relay

B. Sensor suhu

C. LED

D. Buzzer

Jawaban: B

Soal 2

Op-amp pada sistem digunakan sebagai ...

A. Sensor

B. Comparator

C. Saklar mekanik

D. Penyearah

Jawaban: B

Soal 3

Kelembapan yang terlalu rendah dapat menyebabkan ...

A. Pembekuan

B. Penyusutan buah

C. Kristalisasi

D. Pertambahan massa

Jawaban: B

8. Percobaan[Kembali]

1. Prosedur Kontrol Kualitas Gas dan Kelembaban (U5:A - LM358)

• Kondisi: Digunakan untuk mendeteksi ambang batas gas etilen (yang memicu pembusukan anggur) atau kelembaban udara yang terlalu tinggi.

• Prosedur Kerja:

1. Sensor gas/kelembaban diwakili oleh komponen Variable Resistor/Potensiometer (POT-HG) yang mensimulasikan perubahan kadar udara.

2. Tegangan dari sensor masuk ke Input Inverting (pin 2) pada IC Op-Amp LM358, sedangkan batas referensi (setpoint) diatur melalui potensiometer pembanding pada pin non-inverting (pin 3).

3. Ketika gas/kelembaban melebihi batas aman, Op-Amp akan mengeluarkan output LOW pada pin 1 yang memicu basis Transistor PNP (Q1).

4. Transistor aktif dan mengalirkan arus untuk menghidupkan Relay 5V.

5. Kontak Relay berpindah, menutup jalur listrik menuju MOTOR (kipas exhaust) untuk membuang gas buruk/menurunkan kelembaban, serta menyalakan LED Kuning sebagai indikator sistem pembuangan aktif.

2. Prosedur Kontrol Suhu Ruangan (U2:A - LM358)

• Kondisi: Buah anggur memerlukan suhu dingin yang stabil agar tahan lama.

• Prosedur Kerja:

1. Perubahan suhu disimulasikan menggunakan potensiometer (RV2).

2. Tegangan analog dibaca oleh Op-Amp LM358 (pin 5 dan 6) sebagai komparator.

3. Jika suhu ruangan terdeteksi naik (terlalu panas) melewati batas referensi yang ditentukan, output Op-Amp pada pin 7 akan berubah menjadi HIGH.

4. Sinyal HIGH ini memicu basis Transistor NPN (Q2) ke kondisi jenuh (saturation).

5. Transistor mengaktifkan Relay pendingin, yang kemudian menyalakan MOTOR (kompresor pendingin/chiller) dan memberikan indikasi melalui LED Hijau.

3. Prosedur Kontrol Tirai dan Cahaya Otomatis (U1:A - LM358)

• Kondisi: Cahaya matahari langsung yang berlebihan dapat merusak kualitas kulit buah anggur.

• Prosedur Kerja:

1. Sensor LDR (R6) membaca intensitas cahaya yang masuk melalui jendela gudang.

2. Saat kondisi di luar Terang/Siang Hari, nilai resistansi LDR mengecil, menyebabkan tegangan masukan ke Op-Amp berubah.

3. Op-Amp mendeteksi perubahan ini dan memberikan output HIGH ke Transistor NPN (Q3).

4. Transistor mengaktifkan Relay Tirai, memicu motor servo/aktuator untuk menutup tirai jendela secara otomatis agar ruangan tetap gelap, dibarengi dengan menyalanya LED Biru.

4. Prosedur Penghitungan Box Anggur (U10 - 74LS90 & U11 - 74LS47)

• Kondisi: Digunakan untuk menghitung jumlah box mika anggur yang masuk ke dalam wadah penyimpanan besar.

• Prosedur Kerja:

1. Setiap kali box mika anggur melewati jalur masuk, Sensor Infrared terpicu (disimulasikan dengan tombol/pulsa clock).

2. Sinyal dikirim menuju IC Counter 74LS90 yang langsung mencacah angka secara biner (0000 sampai 1001).

3. Output biner diterjemahkan oleh Decoder 74LS47 untuk menampilkan angka jumlah nyata (0–4) pada layar 7-Segment.

4. Logika Batas Maksimum (Angka 5): Jalur output biner dihubungkan ke gerbang AND 74LS08 (U12:A dan U12:B). Ketika hitungan menyentuh angka 5 (biner $0101$), gerbang AND akan mengeluarkan logika HIGH.

5. Sinyal HIGH ini mengaktifkan Transistor NPN (Q4) yang menyalakan LED Merah (Indikator Penuh), dan secara bersamaan mengirimkan sinyal reset ke pin R0(1) dan R0(2) pada IC 74LS90 agar hitungan otomatis kembali ke angka 0.

9. Download File[Kembali]