Modul 4
MODUL 4
Inkubator Telur
1. Pendahuluan[Kembali]
Inkubator telur merupakan alat yang dirancang untuk menciptakan kondisi lingkungan yang ideal bagi proses penetasan telur tanpa menggunakan indukan. Pada proses penetasan, suhu, sirkulasi udara harus dijaga agar embrio dapat berkembang dengan baik. Oleh karena itu, penggunaan inkubator telur sangat membantu dalam meningkatkan persentase keberhasilan penetasan, terutama pada peternakan unggas berskala kecil maupun besar. Dengan memanfaatkan komponen elektronik seperti sensor suhu, mikrokontroler, pemanas, kipas, serta rangkaian kontrol otomatis, inkubator modern mampu bekerja lebih presisi dan efisien. Pengembangan alat ini juga berperan penting dalam mendukung ketersediaan bibit unggas, meningkatkan produktivitas peternak, serta mengurangi ketergantungan pada indukan untuk proses pengeraman.
Inkubator modern memanfaatkan berbagai komponen elektronik seperti sensor suhu , , pemanas, kipas, serta sistem pengaturan otomatis yang bekerja menjaga kestabilan suhu. Keberadaan komponen-komponen ini memungkinkan inkubator bekerja secara mandiri, sehingga dapat meningkatkan persentase keberhasilan penetasan dibandingkan metode tradisional. Dengan pengaturan suhu yang stabil, dan adanya sirkulasi udara yang baik, perkembangan embrio dapat berlangsung secara optimal hingga akhirnya menetas.
Melalui praktikum ini, kita bisa mempelajari cara merancang, merangkai, dan menguji kinerja sistem inkubator berbasis komponen elektronik seperti sensor suhu, pemanas, kipas, relay, sebagai pusat kontrol otomatis. Dengan pengujian ini, kita dapat memahami prinsip kerja inkubator modern, proses kalibrasi sensor, serta cara kerja rangkaian kontrol suhu yang digunakan untuk mempertahankan kondisi optimum di dalam inkubator.
2. Tujuan[Kembali]
- Merancang sistem inkubator telur otomatis yang mampu membuka dan menutup bagian penutup/ventilasi secara otomatis sesuai kebutuhan suhu.
- Mengembangkan mekanisme pendeteksi suhu otomatis menggunakan sensor untuk memonitor kondisi inkubator.
- Mempelajari dan memahami prinsip kerja dari rangkaian-rangkaian pada inkubator
3. Alat dan Bahan [Kembali]
A. Alat
1. Breadboard
2. Power Supply
3. Jumper
4. Step Down
5. Konverter
6. Piting
7. Bor
8. Solder
B. Bahan
1. Sensor Infra Red
2. Sensor Suhu
3. Operational Amplifier tipe 393
LM393 adalah IC pembanding tegangan yang banyak digunakan, tersedia dalam paket Dip 8-pin, SO-8, dan lainnya. LM393 berisi dua penguat operasional pembanding presisi tinggi independen yang dapat ditenagai dari satu atau dua catu daya.
Rentang tegangan suplai yang lebar memungkinkannya digunakan dalam berbagai aplikasi. Chip ini membutuhkan arus operasi yang rendah, yang sangat cocok untuk peralatan portabel dan bertenaga baterai, dan sistem logika penggerak keluarannya dapat digunakan dalam sirkuit digital. LM393 memiliki arus keluaran maksimum 20 mA, cukup untuk menggerakkan transistor dan sistem logika.
Pin 1: Output 1, pin keluaran penguat operasional 1
Pin 2: Input pembalik 1, pin input pembalik dari op amp 1
Pin 3: Input non-pembalik 1, pin input non-pembalik op amp 1
Pin 4: GND, Ground Ini adalah pin ground IC dan perlu dihubungkan ke terminal negatif (-) dari tegangan suplai
Pin 5: Input pembalik 2, pin input non-pembalik dari op amp 2
Pin 6: Input non-pembalik 2, pin input pembalik op amp 2
Pin 7: Output 2, ini adalah pin output dari op amp 2
Cara kerja LM393 :
A. Perbandingan Tegangan: IC ini membandingkan tegangan pada pin input non-inverting (+) dan input inverting (−).
B. Output LOW: Ketika tegangan pada input non-inverting (+) lebih tinggi daripada tegangan pada input inverting (−), output akan menjadi LOW, yang berarti terhubung langsung ke ground (0V).
C. Output HIGH: Ketika tegangan pada input inverting (−) lebih tinggi daripada tegangan pada input non-inverting (+), output akan menjadi HIGH.
D. Open-Collector Output: LM393 memiliki output bertipe open-collector, yang berarti IC ini hanya dapat menarik sinyal ke ground (LOW) dan tidak dapat mendorongnya ke tegangan positif (HIGH).
E. Resistor Pull-up: Untuk mendapatkan level logika HIGH yang valid, output open-collector harus dihubungkan dengan resistor pull-up ke tegangan catu daya positif.Pin 8: Pusat Kontrol Virtual Ini adalah pin positif dari IC dan perlu dihubungkan ke terminal positif (+) dari tegangan suplai
4. Transistor 2sD882
Transistor D882 , juga dikenal sebagai 2SD882, adalah transistor sambungan bipolar (BJT) NPN berdaya sedang yang umum digunakan dalam aplikasi amplifikasi dan switching untuk keperluan umum. Transistor ini dirancang dengan teknologi planar, menawarkan kinerja yang andal dan kemampuan penanganan arus yang moderat. Transistor ini memiliki tiga lapisan material semikonduktor dengan tiga terminal—emitor, basis, dan kolektor. Transistor ini memberikan amplifikasi arus yang efisien dengan rentang penguatan antara 60 dan 400, sehingga cocok untuk sirkuit berdaya rendah. Selain itu, D882 dapat dipasang pada heatsink melalui lubang sekrup pada paket SOT-32-nya, sehingga meningkatkan pembuangan panasnya selama operasi.
SPESIFIKASI:
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.
Lampu LED, atau Light Emitting Diode, adalah komponen elektronika semikonduktor jenis dioda yang mampu memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan bias maju (forward bias). Berbeda dengan lampu pijar yang menggunakan filamen panas, LED bekerja berdasarkan prinsip elektroluminesensi pada sambungan P-N (P-N Junction). LED memiliki dua terminal, yaitu Anoda (kutub positif) dan Katoda (kutub negatif). Ketika arus listrik mengalir dari Anoda ke Katoda, elektron akan bergabung kembali dengan lubang (hole) pada sambungan semikonduktor, melepaskan energi dalam bentuk foton (cahaya). LED menawarkan efisiensi energi yang tinggi, waktu respons yang cepat, dan umur pakai yang jauh lebih lama dibandingkan sumber cahaya konvensional. Material semikonduktor yang digunakan (seperti Gallium Arsenide atau Gallium Phosphide) menentukan panjang gelombang dan warna cahaya yang dihasilkan.
Spesifikasi:
| Parameter | Spesifikasi |
| Jenis Komponen | Dioda Emisi Cahaya (LED) |
| Material Semikonduktor | InGaN (Indium Gallium Nitride) |
| Tegangan Maju (Forward Voltage / $V_F$) | 3.0 V (min) - 3.4 V (maks) |
| Arus Maju Maksimum ($I_F$) | 20 mA (rekomendasi), hingga 30 mA |
| Tegangan Balik Maksimum ($V_R$) | 5 V |
| Disipasi Daya ($P_D$) | 100 mW |
| Sudut Pancaran (Viewing Angle) | 15° - 30° (tergantung lensa) |
| Suhu Operasional | -40°C hingga +85°C |
| Paket / Kemasan | T-1 3/4 (Diameter 5mm) |
| Simbol | Parameter | Kondisi Tes | Min. | Typ. | Max. | Unit |
| IV | Luminous Intensity (Intensitas Cahaya) | If = 20 mA | 12000 | 14000 | - | mcd |
| λD | Dominant Wavelength (Panjang Gelombang) | If = 20 mA | - | White | - | nm |
| VF | Forward Voltage (Tegangan Maju) | If = 20 mA | 3.0 | 3.2 | 3.4 | V |
| IR | Reverse Current (Arus Bocor Balik) | Vr = 5V | - | - | 10 | uA |
4. Dasar Teori [Kembali]
A. Sensor IR Digital dengan Konfigurasi Op-Amp Buffer (Voltage Follower)
1. Prinsip Kerja Sensor IR Digital
Sensor infrared (IR) bekerja dengan memanfaatkan radiasi cahaya inframerah yang berada di luar spektrum cahaya tampak. Pada modul sensor IR tipe pemantulan (reflective sensor), terdapat dua bagian utama:
1. Pemancar (IR LED) yang memancarkan cahaya inframerah.
2. Penerima (fotodioda atau fototransistor) yang mendeteksi pantulan cahaya dari objek di depannya.
Jika di depan sensor terdapat objek (misalnya manusia), maka sebagian cahaya IR akan dipantulkan kembali ke arah penerima. Intensitas pantulan ini mengubah arus yang mengalir pada fotodioda/fototransistor sehingga tegangan output sensor ikut berubah.
Secara umum:
- Tidak ada objek → pantulan sangat kecil → arus fotodioda kecil → tegangan output berada pada kondisi tertentu (misalnya LOW).
- Ada objek → pantulan besar → arus fotodioda naik → tegangan output berubah ke kondisi lain (misalnya HIGH).
2. Fungsi Op-Amp sebagai Voltage Followwer / Buffer
- tidak memberi penguatan (gain = 1),
- tetapi memberi impedansi input tinggi dan impedansi output rendah,
- sehingga sinyal digital dari sensor IR menjadi stabil dan tidak terpengaruh beban.
- mencegah noise,
- memastikan sinyal IR diteruskan ke transistor/relay dengan kuat,
- membuat pembacaan logika IR lebih stabil.
3. Alur Kerja pada Sistem Inkubator Telur
- Orang mendekat → IR memantulkan cahaya → sensor output HIGH.
- Sinyal masuk ke op-amp buffer → sinyal Stabil HIGH.
- Output buffer → transistor → relay → Lampu LED hidup dan pintu terbuka.
- Ketika orang menjauh → IR LOW → Lampu LED mati dan pintu menutup.
4. Grafik Output Digital Sensor IR
B. Sensor Suhu dengan Konfigurasi Op-Amp Komperator
C. Transistor D882
- Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.
- Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.
- Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.
- Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.
- Transistor PNP adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan negatif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Emitor ke Kolektor.
Rumus :
- Coil (kumparan) → menghasilkan medan magnet.
- Armature (tuas) → tertarik saat coil aktif.
- Kontak NO (Normally Open) → terbuka saat relay OFF, menutup saat ON.
- Kontak NC (Normally Closed) → tertutup saat relay OFF, terbuka saat ON.
- Common (COM) → titik peralihan kontak NO/NC.
Comments
Post a Comment