ALAT PENDETEKSI KETINGGIAN AIR (WATER LEVEL SENSOR) PDF

Preview

Summary

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD LAPORAN PRAKTIKUM PENGOLAH SINYAL DIGITAL “WATER LEVEL SENSOR” NAMA : JOHAN ABDI BUANA NIM : 1505042004 KELAS : EK-4B DOSEN PENGAMPU : Herri Trisna Frianto, ST.MT. PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2017 1 WATER LEVEL SENS...

Description

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD

LAPORAN PRAKTIKUM PENGOLAH SINYAL DIGITAL “WATER LEVEL SENSOR” NAMA

: JOHAN ABDI BUANA

NIM

: 1505042004

KELAS

: EK-4B

DOSEN PENGAMPU

: Herri Trisna Frianto, ST.MT.

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2017 1 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD

LEMBAR PENGESAHAN No Percobaan

: 01 (Satu)

Judul Praktikum

: Praktikum Pengolah Sinyal Digital

Nama

: Johan Abdi Buana

NIM

: 1505042004

Kelas

: EK-4B

Tangggal Percobaan

: 06-06-2017

Tanggal Penyerahan

: 26-07-2017

Instruktur

: Herri Trisna Frianto, ST, MT.

Nilai

:

Keterangan

:

2 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD

KATA PENGANTAR Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT, yang mana Allah SWT atas rahmat dan karunianya saya dapat menyelesaikan laporan tugas rancang ini. Laporan tugas rancang ini membahas “WATER LEVEL SENSOR“. Laporan

ini dibuat setelah kami

menyelesaikan proyek sebagai syarat nilai Mata Kuliah Praktikum Pengolah Sinyal Digital, Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Medan. Dalam penyusunan laporan ini saya telah banyak mendapat bantuan ,dorongan, dari teman satu team sensor level air yang sangat membantu dalam kelancaran penyusunan tugas rancang ini. Oleh karena itu melalui kesempatan ini saya ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya, ucapan terimakasih juga saya sampaikan kepada Bapak Herri Trisna Frianto ST. MT, selaku Dosen pengampu mata kuliah Pengolah Sinyal Digital, yang mana telah banyak memberikan arahan kepada kami sehingga alat dan laporan telah selesai sesuai dengan waktu yang ditentukan. Kami menyadari bahwa laporan ini masih banyak terdapat kekurangan, karena keterbatasan pengetahuan yang saya miliki. Oleh sebab itu kritik dan saran akan saya terima sebagai perbaikan untuk dikemudian hari. Semoga laporan ini dapat berguna baik bagi penulis sendiri maupun bagi para pembaca sebagai tambahan wawasan .

Medan, 26 Juli 2017 Praktikan Johan Abdi Buana (1505042004)

3 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD

DAFTAR ISI COVER LAPORAN ........................................................................... 1 LEMBAR PENGESAHAN ................................................................ 2 KATA PENGANTAR ........................................................................3 DAFTAR ISI ....................................................................................... 4

BAB I PENDAHULUAN.................................................................... 5 1.1 Latar Belakang Melakukan Praktikum .................................. 5 1.2 Perumusan Masalah Praktikum ............................................. 6 1.3 Batasan Masalah Praktikum .................................................. 6 1.4 Tujuan Melakukan Praktikum ............................................... 6 BAB II TEORI DASAR..................................................................... 7 2.1 Prinsip Kerja Rangkaian ........................................................ 7 2.2 Transformasi Fourier ............................................................. 7 2.3 Transistor BC547................................................................... 9 2.4 Resistor ................................................................................ 11 2.5 Buzzer .................................................................................. 13 2.6 LED ...................................................................................... 14 BAB III METODE PERCOBAAN ................................................. 17 3.1 Tempat dan Waktu Percobaan ............................................. 17 3.2 Alat dan Bahan .................................................................... 17 3.2.1 Alat ................................................................................ 17 3.2.2 Bahan ............................................................................ 17 3.3 Perancangan Alat ................................................................. 18 3.3.1 Deskripsi Alat ............................................................... 18 3.3.2 Diagram Blog ................................................................ 18 3.4 Pembuatan Alat .................................................................... 19 3.4.1 Pembuatan layout PCB ................................................. 19 3.4.2 Pemasangan Komponen ................................................ 22 3.4.3 Tahap Pengujian Alat .................................................... 22 3.4.4 Analisa Data .................................................................. 31 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................... 32 4.1 Hasil Rancangan Alat ........................................................... 32 4.2 Hasil Percobaan .................................................................... 32 4.2.1 Hasil Percoban Praktikum............................................ 32 4.2.2 Hasil Percobaan Pada Matlab ...................................... 34 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................ 35 5.1 Kesimpulan ........................................................................... 35 5.2 Saran ..................................................................................... 35 5.3 Lampiran ............................................................................... 36

4 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Melakukan Praktikum Dizaman yang modern ini air merupakan sumber daya yang sangat diperlukan makhluk hidup baik untuk memenuhi kehidupan maupun untuk menopang hidupnya secara alami, kegunaan air yang bersifat universal atau menyeluruh dari setiap aspek kehidupan menjadi semakin berharganya air tersebut baik jika dilihat dari segi kuantitas maupun kualitas. Berkat perkembangan teknologi saai ini kami melakukan percobaan pengukuran level ketinggian air menggunakan water level sensor. Banyaknya ditemui kelalaian dalam mematikan pompa air ketika air yang ada dalam tampungan atau wadah telah penuh. Maka kami berfikiran membuat sebuah alat yang menggunakan alat ini untuk mengetahui keadaan air di dalam tampungan, wadah, bak mandi, tandom tersebut dengan tiga lampu LED dan satu buah Buzzer sebagai indikator untuk mengetahui ketinggian atau kedalaman air tersebut. Lampu LED indikator pertama berwarna hijau, yang mana jika lampu LED hijau dalam keadaan ON (hidup) maka itu menandakan bahwa posisi air berada pada keadaan low pada dasar permukaan tampungan atau wadah. Lampu LED indikator kedua berwarna biru, jika lampu LED warna biru dalam keadaan menyala ini menandakan bahwa posisi air berada pada keadaan setengah dari tampungan atau wadah. Lampu LED indikator ketiga berwarna merah, apabila lampu LED warna merah menyala ini mengisyaratkan bahwa posisi air berada pada keadaan air hampir penuh dari tampungan atau wadah. Dan indikator Buzzer menandakan bahawa posisi air dalam keadaan penuh pada tampungan atau wadah, Sehingga alat ini dapat memudahkan manusia untuk lebih menghemat air.

Jika dipersentasekan isi air dalam wadah penampungan : Led pertama

: hijau menandakan bahwa kedalam air 25%

Led kedua

: biru menandakan bahwa kedalam air 50%

Led ketiga

: merah menandakan bahwa kedalaman air 75%

Buzzer

: ON 100% (full)

5 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD 1.2 Perumusan Masalah Praktikum

Dari latar belakang yang disajikan maka rumusan masalahnya ialah : 1.Bagaimana cara kerja alat tersebut? 2.Apa faktor-faktor yang menyebabkan alat tersebut dibuat?

1.3 Batasan Masalah Praktikum Dengan menganalisis sebuah rangkaian water level sensor dengan kesungguhan, kami mencoba untuk meneliti tentang water level sensor dan menjelaskan fungsi komponenkomponen dalam sebuah rangkaian tersebut. Dan bereksperimen dengan menggunakan tiga buah lampu LED dan 1 buah buzzer sebagai indikator peringatan.

1.4 Tujuan Melakukan Praktikum Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan penulisan ini adalah: Tujuan dari rancangan water level sensor adalah untuk mengontrol level air dalam tampungan, wadah, bak mandi, tandom yang banyak dijumpai di rumah-rumah atau bahkan disebuah industri di mana pada level tertentu lampu LED indikator akan beroperasi dan pada level tertentu juga Buzzer akan memberi peringatan. Untuk mengontrol level air dalam tangki penampungan dapat menggunakan sensor untuk menentukan batas atas dan batas rendah dari level air.

6 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD BAB II TEORI DASAR

2.1 Prinsip Kerja Rangkaian

Dari rangkaian water level sensor yakni rangkaian pendeteksi banjir, pendeteksi pengisian air bak mandi, tandom adalah ketika bak mandi sedang dalam proses pengisian air maka papan rangkaian PCB akan terkena air, dimana air disini sebagai konduktor yang baik untuk menghantarkan arus, sehingga bisa mengaktifkan transistor sebagai saklar otomatis dan kemudian transistor akan mengaktifkan lampu LED dan buzzer/alarm akan berbunyi untuk memberitahukan kapada kita bahwa bak mandi sudah terisi penuh.

2.2 Transformasi Fourier Transformasi Fourier dinamakan atas Joseph Fourier, adalah sebuah transformasi integral yang menyatakan-kembali sebuah fungsi dalam fungsi basis sinusoidal, yaitu sebuah fungsi sinusoidal penjumlahan atau integral dikalikan oleh beberapa koefisien ("amplitudo"). Ada banyak variasi yang berhubungan-dekat dari transformasi ini tergantung jenis fungsi yang ditransformasikan. Transformasi fourier adalah transformasi yang dapat merubah suatu sinyal dari domain waktu s(t) kedalam domain frekuensi S(f).

Fungsi dilakukanya transformasi ini bertujuan untuk mendapatkan informasi apakah suatu sinyal memiliki frekuensi tertentu atau tidak.

Transformasi Fourier menggabungkan sinyal ke bentuk fungsi eksponensial dari frekuensi yang berbeda-beda. Caranya adalah dengan didefinisikan ke dalam persamaan berikut:

7 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD Dapat kita katakan dari dua persamaan diatas bahwa X(f) adalah transformasi Fourier dari x(t) yang mengubah x(t) dari domain waktu ke domain frekuensi,dan untuk persamaan ke2 adalah kebalikan dari persamaan ke1 atau bisa di sebut dengan invers transformasi faurier.

Dibawah ini contoh dari transformasi fourier,dari domain waktu ke domain frekuensi.

Pada gambar di atas,di bagian kiri merupakan sinyal asli dari domain waktu.dan Sisi sebelah kanan merupakan hasil transformasi fourier . Kelebihan Transformasi fourier

8 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD Definisi transformasi fourier sebagai tool/alat untuk mengubah suatu sinyal dari kawasan waktu ke kawasan frekuensi,menjelaskan

kepada kita bahwa transformasi ini

memiliki kelebihan: 1. Mampu menunjukkan kandungan frekuensi yang terkandung di dalam sinyal. 2. Mampu menunjukan beberapa banyak komponen frekuensi yang ada di dalam sinyal.

Kekurangan Transformasi Fourier

Dibalik kelebihan yang ada, ternyata transformasi ini memiliki keterbatasan. Keterbatasan ini menjadi kekurangan yang cukup fatal

untuk transformasi fourier.

Kekuranganya adalah : Transformasi Fourier hanya dapat menangkap informasi apakah suatu sinyal memiliki frekuensi tertentu atau tidak, tapi tidak dapat menangkap dimana frekuensi itu terjadi.

2.3 Transistor BC547

Transistor BC547 Sebagai Saklar, Transistor adalah sebuah komponen semikonduktor elektronika yang mempunyai banyak fungsi dalam penggunaannya. Misalanya penggunaan transistor sebagai saklar atau sebagai penstabil tegangan. Transistor seperti kita ketahui mempunyai 3 kaki elektroda yaitu Basis, Kolektor, dan Emitor. Dikarenakan karakteristiknya atau sifatnya, transistor ini juga bisa dengan baik digunakan sebagai saklar dalam suatu rangkaian tertentu.

Dalam alat ini, kami menggunakan transistor BC547 bertipe NPN. Sedikit mengenai cara kerja transistor untuk NPN, arus yang berada dikaki Kolektor pada transistor akan mengalir menuju Emitor “hanya” apabila diberikan sedikit saja arus atau tegangan pada kaki basis. Besar penguatan arus tersebut tergantung pada karakteristik transistor itu sendiri.

9 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD Bentuk fisik komponen transistor BC547

Saklar adalah suatu komponen yang memiliki dua kali dan dua keadaan yaitu on dan off. Pada kondisi off arus tidak bisa mengalir karena terputus aliran arusnya. Sedangkan pada kondisi on tentunya tidak ada hambatan (udara) yang menghalangi sehingga arus mengalir dengan bebas. +5V

1kΩ

B A BC 546 S

10kΩ

Dari perumpamaan transistor sebagai saklar, diketahui bahwa komponen transistor memiliki sifat/karakteristik saklar. Ketika kaki basis transistor tidak diberikan arus, tidak ada arus emitor, berarti transistor terbuka (saklar off) biasa disebut cutoff.

Jika arus basis mendapat arus yang cukup, maka arus kolektor akan mengalir ke emitor transistor. Jika arus pada basis transistor diberikan lebih besar dari yang diperlukan oleh transistor untuk mencapai saturasi, maka transistor berada dalam keadaan over saturation, tegangan kolektor emitor kecil (sekitar 0,.2 – 0.3 V) dan itu berarti transistor berada dalam keadaan sakar tertutup. 10 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD 2.4 Resistor Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan hukum Ohm. Resistor digunakan sebagai bagian dari rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium). Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan.

Karakteristik

lain

termasuk koefisien

suhu, derau listrik

(noise),

dan induktansi.Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, kebutuhan daya resistor harus cukup dan disesuaikan dengan kebutuhan arus rangkaian agar tidak terbakar. Simbol Resistor .

11 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD Resistor dalam suatu teori dan penulisan formula yang berhubungan dengan resistor disimbolkan dengan huruf “R”. Kemudian pada desain skema elektronika resistor tetap disimbolkan dengan huruf “R”, resistor variabel disimbolkan dengan huruf “VR” dan untuk resistorjenis potensiometer ada yang disimbolkan dengan huruf “VR” dan “POT”. Kapasitas daya pada resistor merupakan nilai daya maksimum yang mampu dilewatkan oleh resistor tersebut. Nilai kapasitas daya resistor ini dapat dikenali dari ukuran fisik resistor dan tulisan kapasitas daya dalamsatuan Watt untuk resistor dengan kemasan fisik besar. Menentukan kapasitas daya resistor ini penting dilakukan untuk menghindari resistor rusak karena terjadi kelebihan daya yang mengalir sehingga resistor terbakar dan sebagai bentuk efisiensi biaya dan tempat dalam pembuatan rangkaian elektronika. Nilai Toleransi resistor merupakan perubahan nilai resistansi dari nilai yang tercantum pada badan resistor yang masih diperbolehkan dan dinyatakan resistor dalam kondisi baik. Toleransi resistor merupakan salah satu perubahan karakteristik resistor yang terjadi akibat operasional resistor tersebut. Nilai toleransi ini ada beberapa macam yaitu resistor dengan toleransi kerusakan 1% (resistor 1%), resistor dengan toleransi kesalahan 2% (resistor2%), resistor dengan toleransi kesalahan 5% (resistor 5%) dan resistor dengan toleransi 10% (resistor 10%). Nilai toleransi resistor ini selalu dicantumkan di kemasan resistor dengan kode warna maupun kode huruf. Sebagai contoh resistor dengan toleransi 5% maka dituliskan dengan kode warna pada cincin ke 4 warna emas atau dengan kode huruf J pada resistor dengan fisik kemasan besar. Resistor yang banyak dijual dipasaran pada umumnya resistor 5% dan resistor 1%.

12 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD Bentuk fisik komponen resistor

2.5 Buzzer

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

13 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD Bentuk fisik komponen buzzer

2.6 LED (Light Emitting Diode) Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya. Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.

14 WATER LEVEL SENSOR

[JOHAN ABDI BUANA] Praktikum PSD Simbol dan Bentuk LED (Light Emitting Diode)

Cara Kerja LED (Light Emitting Diode) Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda. LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada NType material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

15 WATER LEVEL SENSOR
...