SENSOR KELEMBABAN

 [PENGAPLIKASIAN SENSOR KELEMBABAN PADA SUATU LAHAN]

DAFTAR ISI 

1. Tujuan Pembelajaran

2. Alat, Bahan (Komponen), dan Dasar Teori

3. Rangkaian dan Prinsip Kerja Sensor 

4. Video Perangkaian

5. Download Materi dan Datasheet

 

PENGAPLIKASIAN SENSOR KELEMBABAN PADA SUATU LAHAN

Sumber gambar 17.6 : Peningkatan entropi dari zat sebagai suhu naik dari nol mutlak

Berdasarkan gambar yang menjelaskan mengenai suhu naik dari nol mutlak dengan adanya suhu naik tersebuat saya membuat suatu yang berhubungan dengan kenaikan suhu yaitu sensor kelembaban yang mana salah satu faktor yamg mempengaruhi kelembaban adalah suhu.

Tujuan Pembelajaran :

a. Untuk mengetahui apa itu sensor kelembaban

b. Untuk mengetahui bagaimana prinsip kerja dari sensor kelembaban

c. Untuk mempelajari aplikasi dari sensor kelembaban

d. Untuk mempelajari simulasi rangkaian sensor kelembaban menggunakan aplikasi proteus. 

 Bahan/Komponen :

1. suply 5v 

2. sensor HIH-5030 

3. ground 

4. resistor 220,500,1k,1k,dan 220 ohm 

5. op-amp 

6. dc voltmeters 

Dasar Teori 

Sensor  kelembaban  adalah  suatu  alat  ukur  yang  digunakan  untuk  membantu dalam proses pengukuran  atau  pendefinisian  yang  suatu  kelembaban  uap air yang  terkandung  dalam  udara.

jenis sensor  kelembaban  diantaranya  Cspacitive  Sensors,  Electrical  conductivity  Sensors, Thermal  Conductivity Sensors,  Optical  Hygrometer,  dan  Oscillating  Hygrometer. 

Jenis-Jenis Sensor Kelembaban:

 

1. Capasitif sensor

    Sebuah kapasitor air-filled/terisi-udara dibuat sebagai suatu sensor kelembaban relative karena uap dalam atmosfer merubah permivitas elektrik udara.Prinsip kerjaMemanfaatkan perubahan kapasitifperubahan posisi bahan dielektrik diantara kedua kepingpergeseran posisi salah satu keping dan luas keping yang berhadapan langsungPerubahan jarak antara kedua keping Contoh sensor Sensor 

Relative Humidity HS-15P  

Sensor Relative Humidity HS-15PKarakteristik sensor HS15P 

1. Bekerja pada rating temperatur 0°C sampai dengan 50°C 

2. Bekerja pada rating kelembaban 20 % sampai dengan 100 % RH 

3. Tegangan kerja adalah tegangan AC 1 Vrms 

4. Frekuensi kerja adalah 50Hz sampai dengan 1 KHz 

5. Konsumsi daya adalah 0,3 mW 

6. Dengan perubahan temperatur dengan kenaikan 5°C maka kurva karakteristik Relative Humidity  akan bergeser berbanding  terbalik (logarimatik) dengan perubahan impedansi.  

2. Electrical Conductivity Sensor 

    sensor kelembaban konduktivitas adalah disebut dengan “Pope  element”, yang terdiri dari polystyrene yang dilakukan/diperlakukan dengan asam sulfur untuk  memperoleh karakteristik surface-resistivitas yang  diinginkan. Contoh Sensor Sensor ABS-300 

    Karakteristik sensorPerubahan kapasitansi 0,2-0,5 pF untuk RH 1%Kapasitansi antara 

100 dan 500 pF sebesar 50% RH pada 25 ° C.Rentang waktu respon antara 30 hingga 

60 s untuk perubahan RH 63%

.

3.Sensor HIH-5030(Data Sheet)

Spesifikasi  teknis

- Suhu Operasi -40 ° C hingga 85 ° C [-40 ° F hingga 185 ° F]

- Histeresis ± 2% RH

- Output Sinyal Tegangan analog

- Waktu Respon 5 detik 1 / e dalam udara yang bergerak lambat

- Tegangan Suplai 3.3 Vdc typ.

- Akurasi (Best Fit Straight Line) ± 3.0% RH

- Tipe Paket Pasang permukaan

- Suplai Arus 500 µA

- Stabilitas pada 50% RH + 1,2% RH

- Fitur Produk Beroperasi hingga 2,7 V, sering ide dalam sistem bertenaga baterai                 di mana pasokan adalah nominal 3 V

·                 -Kemasan tape dan reel memungkinkan untuk digunakan dalam memilih volume                 tinggi dan menempatkan manufaktur (1.000 unit per tape dan reel)

·                 - Moulding perumahan plastik termoset

·                 -Output tegangan linear dekat vs% RH

                  - Desain daya rendah

  

Grafik sensor HIH-5030

Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir

Resistor memiliki nilai resistansi atau hambatan yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Resistor memiliki dua pin untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu yang dapat menghasilkan tegangan listrik di antara kedua pin. Nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir.

LED

Light Emitting Diode atau LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan.

Op AMP 741

Penguat operasional (Op-Amp) adalah suatu blok penguat yang mempunyai dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional (Op-Amp) dikemas dalam suatu  rangkaian terpadu (integrated circuit-IC). Salah satu tipe operasional amplifier (Op-Amp) yang populer adalah LM741. IC LM741 merupakan operasional amplifier yang dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). Kemasan IC jenis DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu sudutnya untuk menandai arah pin atau kaki nomor 1 dari IC tersebut. Penomoran IC dalam kemasan DIP adalah berlawanan arah jarum jam dimulai dari pin yang terletak paling dekat dengan tanda bulat atau strip pada kemasan DIP tersebut. IC LM741 memiliki kemasan DIP 8 pin.Data Sheet 741

Rangkaian dan Prinsip Kerja Sensor Kelembaban

    aplikasi dari rangkaian di atas yaitu, pada saat kelembaban semakin rendah/tanah semakin lembab maka LED juga akan semakin terang dan sebaliknya, pada saat kelembaban tinggi maka LED juga akan semakin kurang cahayanya. Kita menggunakan beberapa komponen seperti yang di tampilkan di atas, untuk suply sensor kita menggunakan tegangan sebesar 5volt, pada saat suply di aktifkan maka sensor akan aktif, dan dia akan mengoutputkan berupa tegangan yaitu setiap kenaikan 1 RH maka tegangan akan naik sebesar 0,02 volt, pada rangkaian di atas dapat kita lihat, untuk melihat output berupa LED maka kita harus menaikkan tegangan keluaran dari sensor tersebut yaitu dengan menggunakan OP-AMP, kita menggunakan OP-AMP sebanyak 2 buah karena untuk membalikkan tegangan keluarannya berupa tegangan positif (+) setelah dikuatkan, maka kita mendapatkan tegangan keluaran seperti pada gambar diatas, kita menggunakan resistor pada LED supaya pada saat terjadi kelebihan tegangan, LED tidak rusak, dan dapat kita lihat LED dapat hidup pada gambar rangkaian di atas. 

Video Simulasi Rangkaian

Download File :

Materi [Disini]

Rangkaian [Disini]

Video [Disini]

Library [Disini]

Datasheet [Disini]

LATIHAN DAN KUIS [BAB 15 : 15.7 - 15.12]

Latihan dan Kuis [Bab 15 : 15.7 - 15.12]

Latihan :

15.11

Asam oksalat (H2C2O4) adalah zat beracun yang digunakan terutama sebagai pemutih dan pembersihan agen (misalnya, untuk melepas cincin bak mandi). Hitung konsentrasi semua spesies hadir pada kesetimbangan dalam larutan 0,10 M.

Strategi :

Menentukan konsentrasi kesetimbangan spesies asam diprotic dalam larutan air lebih banyak terlibat daripada asam monoprotik. Kami mengikuti hal yang sama prosedur seperti yang digunakan untuk asam monoprotik untuk setiap tahap. Catatan bahwa basa konjugasi dari tahap pertama ionisasi menjadi asam untuk ionisasi tahap kedua.

Solusi :

Langkah 1: Spesies utama dalam larutan pada tahap ini adalah asam tak terionisasi, ion H1, dan basis konjugasi, HC2O24.

Langkah 2: Membiarkan x menjadi konsentrasi kesetimbangan H1 dan HC2O24 ion dalam mol / L, kita meringkasnya :

Langkah 3: Tabel 15.5 memberi kita 

Jelas perkiraannya tidak valid. Oleh karena itu, kita harus menyelesaikan kuadrat persamaan

Hasilnya adalah x 5 0,054 M.

Langkah 4: Ketika kesetimbangan untuk tahap pertama ionisasi tercapai, konsentrasi adalah

Selanjutnya kita perhatikan tahap kedua ionisasi.

Langkah 1: Pada tahap ini, spesies utama adalah HC2O24, yang bertindak sebagai asam di detik tahap ionisasi, H1, dan basa konjugasi C2O4 22.

Langkah 2: Misalkan y adalah konsentrasi kesetimbangan ion H1 dan C2O4 22 dalam mol / L, kita meringkaskan:

Langkah 3: Tabel 15.5 memberi kita

Langkah 4: Pada kesetimbangan,

15.12

Memprediksi kekuatan relatif asam okso di masing-masing kelompok berikut: (a) HClO, HBrO, dan HIO; (b) HNO3 dan HNO2.

Strategi :

Memeriksa struktur molekul. Dalam (a) kedua asam memiliki kemiripan struktur tetapi hanya berbeda dalam atom pusat (Cl, Br, dan I). Atom pusat yang mana yang paling elektronegatif? Dalam (b) asam memiliki atom pusat (N) yang sama tetapi berbeda dalam jumlah atom O. Berapa bilangan oksidasi N di masing-masing dua asam ini?

Solusi :

(a) Asam-asam ini semuanya memiliki struktur yang sama, dan semua halogen memiliki struktur yang sama bilangan oksidasi (11). Karena elektronegativitas menurun dari Cl ke I, atom Cl paling banyak menarik pasangan elektron yang dibaginya dengan atom O. Akibatnya, ikatan O¬H adalah yang paling polar di HClO dan paling sedikit di HIO. Dengan demikian, kekuatan asam berkurang sebagai berikut:

HClO > HBrO > HIO

(b) Struktur HNO3 dan HNO2 ditunjukkan pada Gambar 15.5. Karena bilangan oksidasi N adalah 15 di HNO3 dan 13 di HNO2, HNO3 adalah asam yang lebih kuat dari HNO2.

15.14

Prediksi apakah larutan berikut ini bersifat asam, basa, atau hampir netral: (a) NH4I, (b) NaNO2, (c) FeCl3, (d) NH4F.

Strategi:

Dalam memutuskan apakah suatu garam akan mengalami hidrolisis, tanyakan pada diri Anda hal-hal berikut ini pertanyaan: Apakah kation merupakan ion logam bermuatan tinggi atau ion amonium? Apakah anion itu basa konjugasi dari asam lemah? Jika ya untuk kedua pertanyaan tersebut, maka hidrolisis akan terjadi. Dalam kasus di mana kation dan anion bereaksi dengan air, pH larutan akan bergantung besaran relatif Ka untuk kation dan Kb untuk anion (lihat Tabel 15.7).

Solusi :

Pertama-tama kita memecah garam menjadi komponen kation dan anionnya, lalu periksa kemungkinan reaksi setiap ion dengan air.

        (a)    Kationnya adalah NH4 1, yang akan terhidrolisis menghasilkan NH3 dan H1. Anion I2 adalah basa konjugasi dari asam kuat HI. Oleh karena itu, I2 tidak akan menghidrolisis dan larutan bersifat asam.

        (b)   Kation Na1 tidak terhidrolisis. NO2 2 adalah basa konjugasi dari yang lemah asam HNO2 dan akan terhidrolisis menghasilkan HNO2 dan OH2. Solusinya akan menjadi dasar.

        (c)    Fe31 adalah ion logam kecil bermuatan tinggi dan terhidrolisis menghasilkan ion H1. Cl2 tidak terhidrolisis. Akibatnya, larutan menjadi asam.

        (d)   Baik ion NH4 1 dan F2 akan terhidrolisis. Dari Tabel 15.3 dan 15.4 kita melihat itu Ka dari NH4 1 (5,6 3 10210) lebih besar dari Kb untuk F2 (1,4 3 10211). Karena itu, solusinya akan menjadi asam.

KUIS :

1. Identifikasi pasangan asam-basa konjugasi untuk reaksi

Jawab :

Pasangan asam basa konjugasi adalah

H₂O dan OH⁻    atau    CN⁻  dan  HCN

2. Hitung pH larutan 0,24 M basa lemah dengan Kb 3,5 × 10^-6

    Jawab :

    B + H₂O => BH + OH⁻

 

Sekarang dapat dicari konsentrasi hidroksida (x) menggunakan rumus Kb yang diberikan. Jangan lupa untuk menyiapkan persamaan sebagai produk daripada reaktan.

Dengan menyusun ulang persamaan ini kita akan mendapatkan

Konsentrasi OH tidak berkurang, jadi x harus positif. Nilai kosentrasi adalah 9,1 × 10^-4

Cari nilai pH larutan.

 

Jadi, nilai pH larutan adalah 10,96.

3.  Larutan asam monoprotik 0,040 M, 14% nya terionisasi. Htiunglah konstanta ionisasi asam ?

    Jawab :

    Diberikan 14% larutan terionisasi, maka konsentrasinya adalah:

[H+] = [A-] = 0.14 × 0.040 M = 0.0056 M

[HA] = (0.040 - 0.0056) M = 0.034 M  

    Maka hasil dari Ka dapat kita temukan dengan cara subtitusi yaitu :

\

SENSOR PENDETEKSI KETINGGIAN AIR

[PENGAPLIKASIAN SENSOR PENDETEKSI KETINGGIAN AIR PADA SUATU TANGKI]

DAFTAR ISI 

1. Tujuan Pembelajaran

2. Alat, Bahan (Komponen), dan Dasar Teori

3. Rangkaian dan Prinsip Kerja Sensor Air

4. Video Perangkaian

5. Download Materi dan Datasheet

 

PENGAPLIKASIAN SENSOR PENDETEKSI KETINGGIAN AIR PADA SUATU TANGKI

Sumber gambar 15.1 : Reaksi antara dua molekul air menjadi ion hidronium dan hidrosikda

Berdasarkan gambar tedapat reaksi dua air yang menjadi beberapa ion oleh karena adanya air didalam reaksi tersebut maka saya mengaplikasikan sebuah sensor yang berhubungan dengan air yaitu sensor pendeteksi ketinggian air pada tanki air.  

Tujuan Pembelajaran :

a. Untuk mengetahui apa itu sensor air

b. Untuk mengetahui bagaimana prinsip kerja dari sensor air

c. Untuk mempelajari aplikasi dari sensor air

d. Untuk mempelajari simulasi rangkaian sensor air menggunakan aplikasi proteus. 

 Bahan/Komponen :

1. Baterai 12 V
2. Resistor 100 ohm
3. LED
4. Transistor BC548C
5. Buzzer
6. Alternator
7. Lampu
8. Relay
9. Button 

Dasar Teori 

Sensor air atau water level sensor merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi ketinggian air sehingga dapat memberitahukan bahwa air dalam bak atau tangki sudah penuh.

Fungsi dari komponen-komponen yang digunakan dalam rangkaian yang akan dibuat yaitu:

Baterai

Baterai merupakan sebuah alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaan kali ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya.

Resistor

Resistor memiliki nilai resistansi atau hambatan yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Resistor memiliki dua pin untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu yang dapat menghasilkan tegangan listrik di antara kedua pin. Nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir.

LED

Light Emitting Diode atau LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan.

Transistor

Transistor merupakan alat semikonduktor yang dapat digunakan sebagai penguat sinyal, pemutus atau penyambung sinyal (switching), stabilisasi tegangan, dan fungsi lainnya. Transistor memiliki 3 kaki elektroda, yaitu basis, kolektor, dan emitor. Pada rangkaian kali ini digunakan transistor BC548C bertipe NPN. Transistor ini diperumpamakan sebagai saklar, yaitu ketika kaki basis diberi arus, maka arus pada kolektor akan mengalir ke emiter yang disebut dengan kondisi ON. Sedangkan ketika kaki basis tidak diberi arus, maka tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor yang disebut dengan kondisi OFF. Namun, jika arus yang diberikan pada kaki basis melebihi arus pada kaki kolektor  atau arus pada kaki kolektor adalah nol (karena tegangan kaki kolektor sekitar 0,2 - 0,3 V), maka transistor akan mengalami cutoff (saklar tertutup).

Buzzer

Pada buzzer ketika arus atau tegangan listrik masuk, maka akan memberikan tekanan pada kumparan dalam buzzer sehingga berdampak terjadinya berubah-ubahnya tekanan dan menimbulkan getaran bunyi. Buzzer memiliki prinsip kerja seperti piezoelektrik.

Alternator

Alternator pada rangkaian sebagai gambaran dari listrik AC dari pusat penyedia listrik.

Lampu

Selain LED, lampu juga menghasilkan cahaya ketika ada arus di dalamnya dan dalam rangkaian sebagai tanda air belum penuh.

Relay

Relay digunakan sebagai switch ketika air penuh. Prinsip dari relay yaitu ketika arus mengalir ke relay maka relay terhubung, sedangkan ketika arus tidak ada, maka relay akan terputus.

Button

Button diibaratkan sebagai air ketika menyentuh sensor.

Rangkaian dan Prinsip Kerja Sensor Air

Rangkaian sensor ketinggian air yang dibuat terdiri dari probe dengan 4 level dari terendah yaitu level 4, 3, 2, dan 1 sebagai yang tertinggi. 

Ketika alternator dihidupkan, maka air akan mulai mengisi tangki dan saat itu juga lampu hidup ditandai dengan terbukanya relay karena adanya arus. Sewaktu probe level 4 terkena air (button 4  ditekan), arus akan mengalir ke baterai ke LED 4 lalu ke kaki kolektor Q4. Kemudian arus juga akan mengalir ke resistor R4 (karena button kedua belum ditekan, maka arus hanya mengalir ke R4) dan ke kaki basis Q4. Karena kaki basis Q4 telah diisi arus, maka arus pada kaki kolektor Q4 akan mengalir ke kaki emiter Q4 dan kembali ke baterai dan LED pun hidup. Ketika air menyentuh probe level 3, berarti arus saat probe level 4 terhubung sebelumnya juga akan mengalir ke LED 3 dan ke kaki kolektor Q3. Arus mengalir ke R4 sebelumya juga akan mengalir ke R3 dan ke kaki basis Q3. Arus di kaki kolektor kemudian mengalir ke kaki emiter Q3 dan LED 3 pun hidup. Begitu pun ketika probe level 2 dan level 1 terkena air.

Pada probe level 1, selain LED 1 hidup buzzer juga akan berbunyi. Hal tersebut disebabkan ketika probe level 1 terkena air, maka arus akan mengalir ke baterai ke LED 1 ke kaki kolektor Q1 dan buzzer. Saat arus mengalir ke buzzer, maka akan menimbulkan tekanan pada kumparan dalam buzzer sehingga terjadi perubahan tekanan pada kumparan secara berulang-berulang sehingga buzzer akan menimbulkan suara dan menunjukkan air telah penuh atau level tertinggi. Pada saat bersamaan relay akan terputus karena arus yang mengalir ke LED 4 adalah nol disebabkan karena arus tersebut yang terus berkurang pada level-level sebelumnya dengan juga adanya resistor. Saat relay terputus, maka tidak ada arus yang mengalir ke alternator dan lampu sehingga lampu pun mati yang berarti air sudah penuh.

Video Simulasi Rangkaian

Download File :

Materi [Disini]

Video [Disini]

Rangkaian [Disini]