MODUL 4
APLIKASI : GREEN HOUSE (PENGERINGAN BIJI KOPI)
1. Pendahuluan[Kembali]
Proses pengeringan biji kopi merupakan salah satu tahapan penting dalam pascapanen yang berpengaruh besar terhadap kualitas akhir kopi. Pada umumnya, pengeringan dilakukan secara manual dengan cara menjemur biji kopi di bawah sinar matahari langsung. Metode tradisional ini sangat bergantung pada kondisi cuaca, sehingga waktu pengeringan menjadi tidak menentu dan hasilnya sering kali kurang merata. Ketika cuaca mendung atau hujan, proses pengeringan dapat terganggu bahkan terhenti sama sekali, yang berpotensi menyebabkan pertumbuhan jamur dan menurunkan mutu biji kopi. Selain itu, pengeringan manual juga memerlukan tenaga kerja yang cukup banyak untuk membalik biji secara berkala agar kering secara merata.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut dan meningkatkan efisiensi proses, dirancanglah sistem pengeringan biji kopi otomatis yang ditempatkan di dalam greenhouse. Sistem ini dirancang agar dapat bekerja secara otomatis dengan memanfaatkan sensor suhu LM35 sebagai input utama. Sensor LM35 berfungsi mendeteksi suhu di dalam ruang pengering dan memberikan data suhu aktual kepada mikrokontroler. Berdasarkan data tersebut, sistem akan secara otomatis mengatur kerja heater (pemanas) dan kipas sesuai dengan suhu yang diinginkan. Jika suhu di bawah batas minimum, heater akan menyala untuk meningkatkan suhu ruangan, sedangkan ketika suhu melebihi batas maksimum, kipas akan aktif untuk menurunkan suhu dan menjaga kondisi tetap stabil.
Selain bekerja secara otomatis, sistem ini juga
dilengkapi dengan sensor touch sebagai kontrol manual. Fungsi dari
sensor ini adalah memberikan kemudahan bagi operator untuk menyalakan atau
mematikan sistem, serta beralih antara mode otomatis dan manual tanpa harus
membuka panel kontrol secara fisik. Dengan adanya fitur ini, operator memiliki
fleksibilitas dalam mengoperasikan alat sesuai kebutuhan, misalnya saat
melakukan perawatan atau pengujian fungsi sistem.
Secara keseluruhan, penerapan sistem pengeringan otomatis
berbasis sensor LM35 dan sensor touch ini diharapkan dapat meningkatkan
efisiensi waktu, mengurangi ketergantungan pada cuaca, dan menghasilkan biji
kopi yang kering secara lebih merata. Selain itu, penggunaan greenhouse juga
membantu melindungi biji kopi dari debu, kotoran, dan kelembapan berlebih dari
lingkungan luar. Dengan demikian, hasil akhir pengeringan menjadi lebih
berkualitas, stabil, dan siap untuk diproses ke tahap berikutnya seperti pengupasan
atau penyangraian.
2. Tujuan[Kembali]
Tujuan dari pembuatan aplikasi pengeringan biji kopi adalah sebagai berikut:
- Membuat prototipe pengering biji kopi otomatis di greenhouse berbasis sensor LM35.
- Mengimplementasikan kontrol heater dan kipas otomatis serta kontrol manual lewat sensor touch.
- Meningkatkan efisiensi pengeringan dan menghasilkan biji kopi yang kering lebih merata.
3. Alat dan Bahan [Kembali]
Bahan
1. OP AMP (TL 082)
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang
memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam
bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa
komponen elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35
memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan
sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan
linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian
kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.
6. SENSOR TOUCH
4. Dasar Teori [Kembali]
SENSOR TOUCH
Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.
SENSOR SUHU LM35
- Faktor Skala Linear + 10-mV / ° C
- 0,5 ° C Pastikan Akurasi (pada 25 ° C)
- Dinilai untuk Rentang Penuh −55 ° C hingga 150 ° C
- Cocok untuk Aplikasi Jarak Jauh
- Biaya Rendah Karena Pemangkasan Tingkat Wafer
- Beroperasi Dari 4 V hingga 30 V
- Pembuangan Arus Kurang dari 60-μA
- Pemanasan Mandiri Rendah, 0,08 ° C di Udara Diam
- Hanya Non-Linearitas ± ¼ ° C Tipikal
- Output Impedansi Rendah, 0,1 Ω untuk Beban 1-mA
Grafik respon
Resistor
1. Persiapan Komponen
Sebelum merakit siapkan seluruh komponen yang diperlukan, diantaranya:
2. Perancangan Skematik Rangkaian
Langkah-langkah:
Sistem bekerja dengan dua sensor utama:
-
LM35 mendeteksi suhu ruang pengering. Jika suhu melewati batas yang ditentukan oleh trimpot (RV2), maka op-amp (TL082) akan memberikan logika HIGH ke rangkaian pengendali.
-
Sensor touch digunakan sebagai kontrol manual (misalnya: tombol ON/OFF untuk memulai atau menghentikan pengeringan).
-
Transistor D882 berfungsi sebagai penguat arus untuk mengaktifkan relay, yang kemudian mengontrol heater dan fan.
-
Relay akan menyalakan heater ketika suhu di bawah batas dan mematikannya ketika suhu terlalu tinggi, sementara fan tetap berfungsi menjaga sirkulasi udara.
A. Blok Sensor Input
-
LM35 → memberikan sinyal analog suhu.
-
Sensor Touch → mengaktifkan atau menonaktifkan sistem secara manual.
-
Op-Amp TL082 digunakan sebagai komparator:
-
Input non-inverting (+) → sinyal dari LM35.
-
Input inverting (–) → tegangan referensi dari trimpot.
-
Output → HIGH saat suhu melebihi nilai ambang.
-
-
Output komparator mengatur transistor dan relay.
C. Blok Output
-
Relay 1 → mengontrol heater (100 W).
-
Relay 2 & 3 → mengontrol fan dan sirkulasi.
-
Fan 5V → menjaga aliran udara agar pengeringan merata.
-
Heater → meningkatkan suhu ruang pengering.
-
Box bening → tempat pengeringan biji kopi.
3. Perakitan Rangkaian di Breadboard
Langkah-langkah:
- Pasang semua komponen utama (TL082, sensor LM35, trimpot, transistor, dan relay) di breadboard dengan jarak yang cukup.
- Hubungkan jalur power supply (+5V dan GND) ke seluruh rangkaian.
- Rangkaian sensor suhu (LM35):
- VCC → +5V
- GND → Ground
- Output → ke input non-inverting (+) op-amp.
- Trimpot (RV2):
- Salah satu kaki → +5V
- Kaki lain → GND
- Wiper (tengah) → ke input inverting (–) op-amp.
- Output op-amp → ke basis transistor D882 melalui resistor basis (sekitar 1 kΩ).
- Transistor D882:
- Kolektor → ke koil relay.
- Emitor → ke GND.
- Tambahkan dioda flyback pada koil relay untuk proteksi.
- Relay:
- Kontak NO (Normally Open) mengendalikan heater atau fan.
- Pastikan relay sesuai tegangan (5V coil).
- Sensor Touch:
- OUT → input enable (mengaktifkan sistem).
- HIGH saat disentuh → sistem ON, LOW → sistem OFF.
- Fan dan Heater:
- Dihubungkan melalui kontak relay sesuai fungsinya.
- Heater aktif saat suhu rendah.
- Fan aktif untuk menjaga sirkulasi udara.
- Pemeriksaan akhir: pastikan tidak ada kabel terbalik atau jalur short sebelum menyalakan power supply.
- VCC → +5V
- GND → Ground
- Output → ke input non-inverting (+) op-amp.
- Salah satu kaki → +5V
- Kaki lain → GND
- Wiper (tengah) → ke input inverting (–) op-amp.
- Kolektor → ke koil relay.
- Emitor → ke GND.
- Tambahkan dioda flyback pada koil relay untuk proteksi.
- Kontak NO (Normally Open) mengendalikan heater atau fan.
- Pastikan relay sesuai tegangan (5V coil).
- OUT → input enable (mengaktifkan sistem).
- HIGH saat disentuh → sistem ON, LOW → sistem OFF.
- Dihubungkan melalui kontak relay sesuai fungsinya.
- Heater aktif saat suhu rendah.
- Fan aktif untuk menjaga sirkulasi udara.
4. Pengujian Rangkaian
Tahapan Pengujian:
A. Pengujian Sensor Suhu
- Hidupkan power supply.
- Sentuh LM35 atau arahkan sumber panas (misal hair dryer) ke sensor.
- Amati perubahan output op-amp:
- Jika suhu di bawah ambang → output LOW → heater ON (relay aktif).
- Jika suhu melewati ambang → output HIGH → heater OFF, fan tetap aktif.
B. Pengujian Sensor Touch
- Sentuh permukaan sensor.
- Output menjadi HIGH → sistem aktif.
- Lepas sentuhan → sistem nonaktif.
- Gunakan sensor ini untuk menyalakan atau menghentikan proses pengeringan secara manual.
C. Uji Kombinasi Kerja Sistem
- Saat sistem aktif dan suhu masih rendah → heater ON, fan ikut menyala.
- Ketika suhu naik melewati ambang → relay heater OFF otomatis, hanya fan yang tetap berputar.
- Jika suhu kembali turun → heater ON kembali.
- Amati perubahan suhu ruang pengering pada setiap tahap.
5. Penyempurnaan dan Kalibrasi
- Putar trimpot untuk mengatur suhu ambang batas pengeringan.
- Pastikan relay bekerja stabil saat suhu mendekati batas.
- Periksa tegangan 5V agar tetap konstan.
- Pastikan fan dan heater bekerja bergantian dengan benar.
- Ulangi pengujian beberapa kali untuk memastikan sistem stabil dan efisien.
HARDWARE
HARDWARE
RANGKAIAN SIMULASI DAN PRINSIP KERJA
Rangkaian ini merupakan sistem indikator otomatis kondisi tangki solar berdasarkan suhu dan ketinggian solar. Sistem ini menampilkan status kondisi tangki melalui seven segment display, LED indikator, serta buzzer sebagai alarm bahaya.
Secara keseluruhan, rangkaian ini terbagi menjadi tiga bagian utama:
-
Kontrol Indikator Ketinggian Solar di Tangki (Sensor IR dan IC 4511)
-
Deteksi Suhu Tangki dan Indikator Bahaya (Sensor Suhu dan Komparator)
-
Indikator Kondisi Tangki dan Sistem Peringatan (LED & Buzzer dengan Gerbang Logika)
1. Kontrol Indikator Ketinggian Air Tangki (Sensor IR dan IC 4511)
Fungsi Utama
Bagian ini berfungsi untuk mendeteksi level air di dalam tangki menggunakan sensor inframerah (IR) dan menampilkannya pada seven segment display melalui IC 4511 sebagai decoder/driver.
Komponen Utama
-
Sensor Inframerah (IR Sensor): Mendeteksi ada/tidaknya air pada posisi tertentu dalam tangki.
-
IC 4511 (BCD to 7-Segment Decoder): Mengubah sinyal biner dari rangkaian logika menjadi tampilan angka pada seven segment.
-
Seven Segment Display: Menampilkan status kondisi tangki berupa angka 0–3.
Prinsip Kerja
-
Kondisi Input dari Sensor IR:
Sensor IR menghasilkan logika digital HIGH (1) atau LOW (0) tergantung pantulan cahaya dari permukaan air.
Logika dari sensor masuk ke input IC 4511 melalui kombinasi gerbang logika (U3 & U4) untuk membentuk kode BCD (Binary Coded Decimal). -
Keluaran IC 4511:
IC 4511 mengonversi data BCD tersebut menjadi tampilan angka pada seven segment, di mana setiap angka menunjukkan kondisi tangki:Angka Kondisi Tangki Keterangan 0 Suhu rendah, tangki penuh Sangat aman 1 Suhu rendah, tangki kosong Perlu diisi 2 Suhu tinggi, tangki penuh Bahaya 3 Suhu tinggi, tangki kosong Bahaya suhu dan air habis -
Dengan demikian, pengguna dapat langsung melihat status kondisi tangki secara visual melalui angka pada seven segment.
2. Deteksi Suhu Tangki dan Indikator Bahaya (Sensor Suhu & Komparator LM324)
Fungsi Utama
Bagian ini berfungsi untuk mendeteksi suhu air dalam tangki menggunakan sensor suhu dan mengubahnya menjadi sinyal logika (tinggi atau rendah) dengan komparator op-amp LM324.
Komponen Utama
-
Sensor Suhu (LM35): Menghasilkan tegangan analog yang sebanding dengan suhu air (10 mV/°C).
-
Resistor Variabel (RV2): Menentukan batas suhu referensi (Vref) untuk perbandingan.
-
Komparator (U2 pada LM324): Membandingkan tegangan dari sensor suhu dengan tegangan referensi.
Prinsip Kerja
-
Kondisi Suhu Normal (Rendah):
Tegangan dari sensor suhu (Vin) lebih kecil dari tegangan referensi (Vref).
Maka output komparator LOW (0) → menunjukkan kondisi AMAN. -
Kondisi Suhu Tinggi:
Tegangan dari sensor suhu (Vin) melebihi tegangan referensi (Vref).
Output komparator menjadi HIGH (1) → menunjukkan kondisi BAHAYA. -
Sinyal keluaran dari komparator ini kemudian diteruskan ke gerbang logika AND dan OR yang mengatur LED indikator dan buzzer alarm.
3. Indikator Kondisi Tangki dan Sistem Peringatan (LED & Buzzer dengan Gerbang Logika)
Fungsi Utama
Bagian ini berfungsi sebagai indikator akhir sistem, menampilkan kondisi tangki melalui LED hijau dan merah, serta buzzer sebagai alarm bahaya.
Rangkaian ini juga menggunakan gerbang logika AND dan OR untuk memutuskan kapan indikator bahaya harus aktif.
Komponen Utama
-
Gerbang OR (U7) dan Gerbang AND (U8): Mengolah sinyal dari sensor suhu dan sensor ketinggian air untuk menentukan kondisi bahaya.
-
LED Hijau (D1): Menyala saat kondisi tangki aman.
-
LED Merah (D3): Menyala saat kondisi bahaya.
-
Buzzer (BUZ1): Memberi peringatan suara saat suhu atau level air menunjukkan kondisi berbahaya.
Prinsip Kerja
-
Kondisi Aman:
Jika suhu rendah (output komparator = 0) dan tangki penuh (sensor IR = 0), maka output gerbang logika menghasilkan logika 0, sehingga LED hijau (D1) menyala sebagai tanda aman, dan buzzer tidak aktif. -
Kondisi Bahaya (Air Habis atau Suhu Tinggi):
Jika suhu tinggi (output komparator = 1) atau tangki kosong (output sensor IR = 1), maka salah satu input gerbang OR menjadi 1.
Output OR menjadi 1, diteruskan ke gerbang AND dan mengaktifkan LED merah (D3) dan buzzer (BUZ1) sebagai tanda bahaya.
Mulai (Start)
Sistem pemantau otomatis diaktifkan dan siap bekerja untuk memantau kondisi tangki air dan suhu.
Deteksi Kondisi Tangki (Sensor Ketinggian Air)
Sistem akan mendeteksi apakah tangki penuh atau belum penuh.
-
Jika tangki penuh, maka sistem akan lanjut mendeteksi suhu air pada tangki.
-
Jika tangki belum penuh, sistem juga tetap melakukan pembacaan suhu untuk menentukan status LED dan tampilan seven segment.
Deteksi Suhu (Sensor Suhu)
Sensor suhu akan mendeteksi apakah suhu air dalam kondisi panas atau tidak panas.
Kondisi 1: Tangki penuh dan suhu tidak panas
-
Seven segment menampilkan angka 0.
-
LED Hijau menyala, menandakan sistem dalam kondisi aman (tangki penuh dan suhu stabil).
Kondisi 2: Tangki penuh dan suhu panas
-
Seven segment menampilkan angka 2.
-
LED Merah menyala dan buzzer aktif, menunjukkan peringatan bahwa air dalam tangki panas meskipun tangki penuh.
Kondisi 3: Tangki belum penuh dan suhu tidak panas
-
Seven segment menampilkan angka 1.
-
LED Hijau menyala, menunjukkan bahwa tangki sedang diisi dan kondisi suhu masih aman.
Kondisi 4: Tangki belum penuh dan suhu panas
-
Seven segment menampilkan angka 3.
-
LED Merah menyala, memberi tanda bahwa tangki belum penuh tetapi suhu air tinggi (perlu perhatian).
Selesai (End)
Setelah kondisi terbaca dan indikator (LED, buzzer, seven segment) menunjukkan status yang sesuai, sistem tetap siaga untuk membaca kondisi berikutnya secara berulang.
VIDEO DEMO

.jpeg)





Komentar
Posting Komentar