Prosedur Percobaan Modul 4 Praktikum Elektronika

A. Persiapan Alat dan Komponen

Sebelum memulai perakitan, pastikan seluruh komponen berikut tersedia:

1. Sensor suhu LM35

2. Sensor hujan

3. Op amp 741

4. Resistor

5. Transistor 

6. Relay 

7. Potensiometer 

8. Kipas 

9. LED 2 buah

10. Motor DC

11. Multimeter

12. Breadboard 

13. Power supply 12V

14. Jumper (male-female 1 set, male-to-male 1 set)

15. Box rangkaian

B. Tahapan Perakitan Rangkaian 

1. Sensor Suhu LM35

• Pemasangan sensor:
  Sensor LM35 mempunyai tiga pin dengan fungsi utama sebagai pengukur suhu. Pin 1 dihubungkan ke sumber tegangan +5 V untuk suplai daya, pin 3 dihubungkan ke ground sebagai referensi nol volt, dan pin 2 berfungsi sebagai output tegangan (Vout) yang proporsional dengan suhu lingkungan. Tegangan output ini kemudian diarahkan ke input non-inverting (pin 3) dari op-amp LM741 untuk proses komparasi.

• Pengkabelan op-amp LM741 sebagai detektor non-inverting:
  Op-amp LM741 menggunakan suplai simetris ±9 V dengan pin 7 terhubung ke +9 V dan pin 4 ke −9 V, memberikan rentang operasi yang luas dan stabil. Input non-inverting (pin 3) menerima sinyal tegangan dari LM35. Sebagai pembanding, input inverting (pin 2) menerima tegangan referensi (Vref) yang diatur melalui potensiometer RV1. Potensiometer ini dihubungkan antara +5 V dan ground, dengan wiper sebagai sumber input tegangan referensi ke pin 2. Ketika tegangan keluaran LM35 pada pin 3 melebihi Vref pada pin 2, output op-amp di pin 6 akan beralih ke tegangan saturasi positif (+Vsat).

• Driver transistor BC547 untuk relay:
  Output op-amp yang berada di level tinggi disambungkan melalui resistor 1 kΩ ke basis transistor Q3 (type BC547). Transistor ini berfungsi sebagai saklar untuk mengaktifkan relay RL3. Emitor transistor dihubungkan ke ground, sedangkan kolektornya tersambung ke salah satu terminal kumparan relay. Kumparan relay mendapat suplai +9 V melalui resistor 68 Ω yang bertujuan sebagai self-bias untuk melindungi dan menstabilkan kerja kumparan. Dioda D4 dipasang paralel dengan kumparan relay (dengan katoda ke +9 V dan anoda ke kolektor transistor) untuk menahan lonjakan tegangan balik (flyback diode) saat relay dimatikan, mencegah kerusakan transistor atau rangkaian lain.

• Kontrol relay dan beban:
  Relay RL3 memiliki kontak normally open (NO) yang dihubungkan secara seri dengan sumber tegangan 12 V dan beban berupa kipas angin dan lampu LED. Terminal common relay terhubung langsung ke +12 V, sedangkan terminal NO terhubung ke salah satu ujung beban. Ujung beban lain kembali ke ground. Ketika relay aktif, sirkuit beban tertutup dan kipas serta lampu menyala secara otomatis.

• Pengaturan titik kerja (suhu ambang 25 °C):
  Saat rangkaian pertama kali dihidupkan, tegangan output LM35 sekitar 0,25 V pada suhu 25 °C (karena sensitivitas LM35 adalah 10 mV/°C). Potensiometer RV1 disetel agar tegangan referensi pada pin 2 LM741 juga mendekati 0,25 V. Dengan demikian, saat suhu lingkungan naik melebihi 25 °C, output op-amp akan saturasi positif, mengaktifkan transistor, lalu relay dan akhirnya kipas dan lampu menyala secara otomatis sesuai kebutuhan pengaturan suhu.

2. Sensor Hujan HL-83 / FC-37

• Modul sensor hujan dan pemasangan:
  Modul sensor hujan ini menggunakan papan sensor yang ditempatkan di bagian atap gedung untuk mendeteksi keberadaan air hujan. Modul memiliki tiga pin utama: VCC, GND, dan OUTPUT (OUT). Pin VCC dihubungkan ke +5 V sebagai suplai daya, dan GND ke ground sistem. Pin OUT menyediakan sinyal keluaran, baik berupa sinyal analog (AO) atau digital (DO), yang diproses oleh rangkaian pengkondisi sinyal.

• Op-amp sebagai voltage follower:
  Rangkaian op-amp (misalnya LM324 atau LM358) dipasang sebagai penguat buffer dengan konfigurasi voltage follower. Op-amp mendapat suplai +5 V dan ground. Pin input non-inverting dari op-amp menerima sinyal langsung dari output sensor hujan. Output op-amp diumpankan balik ke input inverting untuk menjaga tegangan output sama dengan input. Fungsi ini memastikan sinyal sensor stabil saat diteruskan ke tahap berikutnya tanpa perubahan amplitude.

• Penguatan dan driver transistor BC547:
  Output dari op-amp diteruskan melalui resistor R2 ke basis transistor Q2 (BC547) yang digunakan sebagai saklar penguat sinyal. Emitor transistor terhubung ke ground melalui resistor R3 yang bertindak sebagai resistor bias emitor untuk menjaga kestabilan kerja transistor. Kolektor transistor dihubungkan ke salah satu terminal kumparan relay RL2. Terminal kumparan relay lainnya dihubungkan ke +5 V (bisa menggunakan resistor pembatas sesuai skema atau langsung). Sebuah dioda flyback (D2) paralel pada kumparan relay dipasang untuk melindungi transistor dan rangkaian dari lonjakan tegangan balik saat relay dimatikan.

• Relay dan aktuator atap:
  Relay RL2 dikoneksikan ke suplai 12 V dan mengendalikan rangkaian aktuator untuk membuka dan menutup atap guna melindungi gedung dari hujan. Kontak NO relay dipasang seri dengan beban berupa motor aktuator atau lampu indikator LED (dengan resistor pembatas R1). Terminal common relay tersambung langsung ke +12 V, sedangkan sisi lainnya ke beban, dan ujung beban kembali ke ground.

• Pengaturan ambang deteksi hujan:
  Ambang aktifasi sensor hujan dapat diatur menggunakan potensiometer kecil yang ada pada modul sensor. Dengan mengatur potensiometer ini, kita menentukan seberapa sensitif sensor terhadap keberadaan air pada papan sensor sehingga output digital (DO) atau analog (AO) berubah dan dapat mengaktifkan relay. Pengujian dilakukan dengan meneteskan air pada papan sensor, lalu menyesuaikan potensiometer hingga output modul menjadi cukup rendah untuk mengaktifkan rangkaian driver transistor dan relay, sehingga aktuator dapat menggerakkan tutup atap dan menyalakan lampu indikator otomatis saat hujan.