Pendeteksi Telur Busuk


1. Tujuan[KEMBALI]
  • Mempelajari penggunaan __ dalam rangkaian elektronika
  • Mempelajari simulasi proteus alat Pendeteksi Telur Busuk
  • Memahami prinsip kerja sensor Infrared, sensor gas MQ-8 dan sensor LDR dalam rangkaian elektronika
 2. Alat dan Bahan[KEMBALI] 

  • Baterai

https://lh3.googleusercontent.com/O8oJActVpJIiLeWZcLwrusuE95myahMj4Q1FQka1vQHKUBZMNX_x6T0jSbTJjzlcuR1g39qZAb5n26gj-CDs5cUa46MLq_75x35sA6Sv96Cmis_Rk2-DQ7G_Upb3cc5iokiKj-v6

Spesifikasi battery:

Klasifikasi: Alkaline:

Sistem Kimia: Zinc-Manganese Dioxide (Zn / MnO2)

Penunjukan: ANSI 1604A, IEC-6LF22 atau 6LR61

Tegangan Nominal: 9.0 volt

Suhu Operasi: -18 ° C hingga 55 ° C

Berat Khas: 45 gram

Volume Umum: 21 sentimeter kubik

Shelf Life: 5 tahun pada 21 ° C

Terminal: Jepretan Miniatur

 

Konfigurasi battery:

 https://lh5.googleusercontent.com/en-ZVoupSMLwKqZKuWfG5qk7xdYtK_-2_tXaCerglDIkjkOeO-9E_zjVkGWuTHe6PUZO7d5696kyVjii-tqSK4lI-g0k_b11NmavSs7YKuKh18__pSbaBKaFXVviI9WtQtWvPya0

  • Resistor

https://lh3.googleusercontent.com/bsn3S3HoqE2RXIE-zkOabmQfrQXYgwJM0Hbrb44Y0HAMRyzX3_Ynf8540-uZjltkjjsgYun9COSIGeTNzJjhlm--TUGoFGZjlUCLPcPOQzVM4NwjIq0l-roEf8cPkRESpknK84lA

Spesifikasi resistor:

 https://lh5.googleusercontent.com/LlGGUxTp7s1xlLcv62mQYSG3ptLPqBJzExdUdQ9XZEj7ie5V8h9PbqDxF-pb3WWQ2rGgNgo3MvAK8qJWXLzDDtNWL-12jdxJVotM_ZV2lNspAHXm3BPRJ6Xp8-ymd8R0VXiuPHyu

Konfigurasi resistor:

 https://lh4.googleusercontent.com/L_BozQGUeQgGPYwEtxzEW692bqDxlNV1NlNrieuSkVNjYRex28ywqz6nMGAPvpZqhQjFKmtG9Ey38N3Ov2pfyxisT41chApIWB-bkHYy_FlllQd003AskxzdOJQ8_YBVH82Cx-ov

 

  • Sensor gas MQ 8

  • Sensor LDR

https://lh6.googleusercontent.com/vcpKVvKxQkOXZqGvNLIfVip4Frc33FigN7bv_HupzUKhyVyPlAmSdtCPc1yR7qkJMbw1J20dhpi3mf2jmCRnBn_QdN6m1wBA0qd3fW1ONp1x5sdfQlFQAg_1tlSE2XN4C5wzxkQr

Dapat digunakan untuk merasakan Cahaya

Mudah digunakan di Breadboard atau Perf Board

Mudah digunakan dengan Mikrokontroler atau bahkan dengan IC Digital / Analog normal

Kecil, murah dan mudah didapat

Tersedia dalam seri PG5, PG5-MP, PG12, PG12-MP, PG20 dan PG20-MP


  • Relay

https://lh4.googleusercontent.com/GGCx9SWdNKTDB7MfPNbJR81gRLdODXYfN2uF0DzM2aP-IP9ywref0tKRT_lbORp-jb_JiIj9b3ETwtutEgb5iKKEuL1nxPWkvXTs5Opdoffvh3yJMgCFOYz9BuM3n5HRRr4-wc0K

Spesifikasi relay:

 https://lh5.googleusercontent.com/75tubCl6KTGsJoCZf4OC_FH56Nnp0LG8a-Ao9GMnAIuvg0A_QT9iusmRElpcSNJhdaBQrVXb5iTG9y_dZpw1kS72SfBrrVul4eg3kXSw2D_LUyG-7iQ72mXvad61GRwxm5LW_Yg1

Konfigurasi relay:

 https://lh6.googleusercontent.com/356tp5KO5RQoi1W7dM4RsiNgFDkUefff5FAU3eRu-tlt8oVSLfYFkiEBBTxNvHY2oODgBeBkTxPaYQgjBu6XvMiWOnnVZOUK1PHrLu1hX5R-FMTGKozbqTeylAlNIVejSjTOrQn0

 

  • Motor DC


https://lh3.googleusercontent.com/aFd-sft5185T19uP0rtd7OiG8Q0T_k0UGDhSr2I8lVnUnQrtxHbOECGDorrsqDr6xO_t_cHTYeChTDBUmB1sv05shknuLCWuz9nAPbAvqJWPHN0Er2_M0NH_IYFxenux26A0arBd

Spesifikasi Item :

Tegangan Terukur 9V DC

o   Tanpa kecepatan beban 12000 ± 15% rpm

o   Tidak ada arus beban ≤280mA

o   Tegangan operasi 1.5-9V DC

o   Mulai Torsi ≥250g.cm (menurut blade yang dikembangkan sendiri)

o   mulai saat ini ≤5A

o   Resistansi Isolasi di atas 10Ω antara casing dan terminal DV 100V

o   Arah Rotasi CW: Terminal [+] terhubung ke catu daya positif, terminal [-] terhubung ke nagative

o   daya, searah jarum jam dianggap oleh arah poros keluaran

o   celah poros 0,05-0,35mm

 

  • LED

https://lh6.googleusercontent.com/FPtXf75loCi_3tYDNkiydFEONwoPA69B2l_OOfH5b1lFKEuyscnkb2wa0oSKxnbCBVGJdMt73xb-wZms-n5WMQDHVVPes6syQ_HlIrbR04oA1Fi_nimEug5qRXpI7fQvat3_kRDn

Spesifikasi LED:

 https://lh3.googleusercontent.com/tO-JKfVXpYuTCsiutw-u4-s-WrpbJQioclPjODmRPgMrWetdgmTo8joAub9IfumOHZW_pgeiY_OYZ2nKMD7BMNkNpAmwzLWIArqGQTfRivxS_S_S4O3wWKXL6cjJeKCAzlALP5za

Konfigurasi LED:

 https://lh3.googleusercontent.com/JlxUrmHcnBRAdJ7blNuhAi0XPgL8KyIIpglH6GqhY-5TkrSSGwJqRozndw4xE1_QQ_zhiC0l5n4_CXjBsVScgDvjaD5BG6IBw9mv0ZnYMBsjUJi5g4tAcVKK9mZAdrxNBY1NNnAi

  • Sensor Infrared

Sensor line Proximity

Spesifikasi

  • 5VDC Operating voltage

  • I/O pins are 5V and 3.3V compliant

  • Range: Up to 20cm

  • Adjustable Sensing range

  • Built-in Ambient Light Sensor

  • 20mA supply current

Sensor Infrared merupakan sensor yang memancarkan sinar infrared berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya benda didepannya yang dimana hampir sama dengan prinsip sensor jarak.


  • Logicstate

[Logic State Source (Momentary Action)]

Spesifikasi dari Toggle adalah :

•        Jumlah pin : 6

•        Konfigurasi : SPST

•        Tipe : Toggle

•        Logika : 0-1


  • Op-Amp
  • Transistor NPN

(Bipolar Transistor Primitive)

 

Spesifikasi dari NPN:

Konfigurasi dari NPN:


  • Transistor JFET 2N3819

JFET adalah komponen tiga terminal dimana salah satu terminal dapat mengontrol arus antara dua terminal lainnya. JFET terdiri atas dua jenis, yakni kanal-N dan kanal-P, sebagaimana transistor terdapat jenis NPN dan PNP.


Konstruksi dasar komponen JFET (junction field-effect transistor) kanal-N adalah seperti pada gambar diatas. Terlihat bahwa sebagian besar strukturnya terbuat dari bahan tipe-N yang membentuk kanal. Bagian atas dari kanal dihubungkan ke terminal yang disebut Drain (D) dan bagian bawah dihubungkan ke terminal yang disebut Source (S). Pada sisi kiri dan kanan dari kanal-N dimasukkan bahan tipe P yang dihubungkan bersama-sama ke terminal yang disebut dengan Gate (G).


  • Dioda

Spesifikasi dioda:

·         Penurunan tegangan maju rendah

·         Arus bocor rendah

·         Kemampuan lonjakan maju yang tinggi

·         solder maks 275 ° C. 10 detik, per JESD 22-B106

 

 

Konfigurasi dioda:


  • Lampu Senter

  • DC Power Supply

 

Sebuah pencatu daya adalah alat listrik yang menyuplai tenaga listrik ke suatu beban listrik. Fungsi utama catu daya adalah untuk mengubah arus listrik dari sumber menjadi tegangan, arus, dan frekuensi yang benar untuk memberi daya pada beban. Akibatnya, catu daya terkadang disebut sebagai konverter daya listrik.

Fungsi Power Supply yang paling pokok adalah untuk mengaliri arus listrik untuk komponen2 atau hardware pada komputer dengan arus DC (arus searah), arus listrik yang masuk ke dalam power supply berupa arus AC (arus bolak-balik ) kemudian dikonverter (dirubah) menjadi arus DC (arus searah).


  • Ground

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal  bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.


Sensor Infrared
Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah modul yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar.

Prinsip Kerja Sensor Infrared

Ketika pemancar IR memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan beberapa radiasi memantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, output dari sensor ditentukan.

Grafik Respon Sensor Infrared

Grafik menunjukkan hubungan antara resistansi dan jarak potensial untuk sensitivitas rentang antara pemancar dan penerima inframerah. Resistor yang digunakan pada sensor mempengaruhi intensitas cahaya inframerah keluar dari pemancar. Semakin tinggi resistansi yang digunakan, semakin pendek jarak IR Receiver yang mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih rendah dari IR Transmitter. Sementara semakin rendah resistansi yang digunakan, semakin jauh jarak IR Receiver mampu mendeteksi sinar IR yang dipancarkan dari IR Transmitter karena intensitas cahaya yang lebih tinggi dari IR Transmitter.

Sensor MQ-8

Grafik respon sensor:

https://lh6.googleusercontent.com/PfBeyW4A2CLLGGp3r7wiWwfbqbp_xSB83HgcxgmiMaf7skNc2EQ70x2X0DLdJrJJGTV5MwvSGCOyUBhB3e5e7iqg6fUqrAESTyO81zYc7oZ8xTiRWU9NW1FoBa1DQjYDRG-awKhs

Sensor LDR

Grafik respon sensor:

https://lh6.googleusercontent.com/He4btL9pj-v7XZHJcm3e_hNE9-O0sCunzJDJ9_jTaTarrM3-oCtIK5QkmVTAyzMxRIgZdWur5P2ymTutjVy7xG_sOK5g0yCexzy8hXGjf5mWzawa2pr2F-BCn39SKoTr60uM5QR7

Sensor Touch
Grafik respon sensor:









Sensor PIR
Grafik respon sensor:

Pada grafik tersebut ; (a) Arah yang berbeda mengasilkan tegangan yang bermuatan berbeda ; (b) Semakin dekat jarak objek terhadap sensor PIR, maka semakin besar tegangan output yang dihasilkan ; (c) Semakin cepat objek bergerak, maka semakin cepat terdeteksi oleh sensor PIR karena infrared yang ditimbulkan dengan lebih cepat oleh objek semakin mudah dideteksi oleh PIR, namun semakin sedikit juga waktu yang dibutuhkan karena sudah diluar jangkauan sensor PIR

Sensor Load Cell
Grafik respon sensor:




  • Posisikan komponen/alat dan bahan seperti pada gambar.

  • Pada Vcc Sensor, tempatkan power supply sebesar 5V.

  • Set tegangan untuk relay pada DC power supply sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan relay.

  • Sambungkan komponen menggunakan wire.

  • Tempatkan voltmeter seperti pada gambar.

  • Simulasikan rangkaian.


Telur yang tidak busuk.

Telur yang busuk.


Rangkaian ini menggunakan enam buah sensor, yaitu sensor touch, sensor infrared, sensor mq-8, sensor LDR, sensor pir dan sensor loadcell. Sensor Touch digunakan sebagai pendeteksi sentuhan pada tombol start di mesin control pendeteksi telur. Sensor Infrared digunakan sebagai pendeteksi telur. Sensor MQ-8 digunakan untuk mendeteksi gas hydrogen sulfide yang biasanya dikeluarkan oleh telur busuk. Sensor LDR digunakan sebagai pendeteksi bayangan telur. Jika telur yang dideteksi adalah telur normal atau telur baru maka cahaya dari senter akan bisa tembus ke permukaan telur dibelakangnya, sehingga LDR dapat mendeteksi adanya cahaya pada kulit telur, namun jika telur tersebut busuk maka cahaya tidak dapat tembus ke permukaan telur karena adanya penghalang dibagian tengah telur, entah itu karena busuk atau karena matang. Sensor PIR bekerja sebagai pendeteksi pergerakan pada telur. Apabila terdapat pergerakan dalam telur, berarti bisa jadi telur sudah matang atau embrio di dalamnya sudah berkembang. Yang terakhir adalah Sensor Load Cell yang bekerja sebagai penimbang berat telur. Apabila telur terlalu ringan atau di bawah standar, maka akan dibuang. Namun jika telur sudah mencapai berat yang sesuai standar, maka telur akan dipindahkan ke proses pengemasan.


Pada alat, tombol start mesin terintegrasi dengan sensor touch. Lalu, terdapat gerbang untuk menempatkan sensor infrared dan sensor gas mq-8. Ketika sensor infrared mendeteksi telur dan sensor mq-8 tidak mendeteksi hydrogen sulfide dari telur tersebut, maka akan ada tuas yang memindahkan telur. Sementara, ketika sensor infrared mendeteksi telur dan sensor MQ-8 mendeteksi adanya hydrogen sulfide, maka senter akan hidup, lalu telur akan diteruskan ke pengecekan selanjutnya menggunakan sensor LDR. Apabila pada sensor LDR pun cahaya pada telur tidak tembus, berarti telur dicurigai busuk dan akan diangkut oleh tuas menuju ke proses pengecekan selanjutnya menggunakan sensor PIR. Jika pada sensor PIR telur dikonfirmasi matang, maka telur akan dipindahkan kembali ke kandang. Namun, jika tidak, maka akan diteruskan ke proses selanjutnya yaitu penimbangan berat telur menggunakan sensor Load Cell.

Rangkaian Proteus:

Rangkaian sensor infrared ketika terdeteksi adanya telur dan tidak terdeteksi gas hydrogen sulfida dari telur tersebut melalui pengecekan pada rangkaian sensor gas MQ-8. Output yaitu LED-Hijau dan motor sebagai tuas pemindah telur pun akan aktif.


Rangkaian sensor infrared ketika terdeteksi kemungkinan telur busuk pada sensor gas MQ-8. RL 5 berpindah switch nya akibat aktifnya transistor pada rangkaian sensor gas MQ-8.


Rangkaian sensor LDR ketika mendeteksi  cahaya atau tingkat lux yang tinggi (dalam simulasi ini diumpamakan angka 54 pada sensor LDR termasuk tingkat lux tinggi). Apabila cahaya yang masuk banyak, tandanya telur tersebut tidak busuk, maka LED-Merah dan tuas pembuang telur pun akan mati.


Rangkaian sensor LDR ketika mendeteksi  cahaya atau tingkat lux yang rendah (dalam simulasi ini diumpamakan angka 52 pada sensor LDR termasuk tingkat lux rendah). Apabila cahaya yang masuk rendah, tandanya telur tersebut busuk, maka LED-Merah dan tuas pembuang telur pun akan aktif.


Rangkaian sensor gas MQ-8 ketika mendeteksi kemungkinan telur busuk. Switch di RL5 akan berpindah dan menghidupkan Senter dan LED-Kuning. Senter berguna untuk pengecekan selanjutnya menggunakan sensor LDR.


Rangkaian sensor gas MQ-8 ketika mendeteksi tidak ada kemungkinan telur busuk. Switch di RL5 tidak berpindah.


Rangkaian sensor gas MQ-8 ketika mendeteksi kemungkinan telur busuk. Switch di RL5 akan berpindah dan menghidupkan Senter dan LED-Kuning. Senter berguna untuk pengecekan selanjutnya menggunakan sensor LDR. Sensor LDR yang mendeteksi tingkat lux rendah pun akan mengalirkan arus dan mengaktifkan output berupa LED-Merah dan motor sebagai tuas pembuang telur.


Rangkaian sensor gas MQ-8 ketika mendeteksi kemungkinan telur busuk. Switch di RL5 akan berpindah dan menghidupkan Senter dan LED-Kuning. Senter berguna untuk pengecekan selanjutnya menggunakan sensor LDR. Sensor LDR yang tidak mendeteksi tingkat lux rendah pun tidak mengalirkan arus. Maka telur yang sedang mengalami proses pengecekan dicurigai busuk.

SENSOR TOUCH

Sensor touch pada mesin ini diintegrasikan dengan tombol start pada mesin. Ketika gerbang berlogika 1 (mendeteksi adanya sentuhan) maka akan mengalirkan tegangan sebesar 5V menuju non inverting amplifier kemudian menuju resistor dan lanjut ke transistor sehingga transistor aktif. Transistor menggunakan rangakain fixed bias. Power supply mengaliri arus ke resistor kemudian ke relay kemudian ke kaki kolektor terus ke kaki emitor dan ground. Sehingga switch berpindah ke kiri kemudian membiarkan arus dari sensor infrared mengalir. Jika sensor touch tidak hidup maka sensor infrared pun tidak akan hidup.

 

SENSOR INFRARED

Sensor infrared dalam keadaan gerbang logika terbuka (mendeteksi adanya telur) dan diberi sumber tegangan DC 5V akan mengalirkan arus output ke arah gate. Kemudian diteruskan ke gate MOSFET 2N7000 rangkaian self-bias. RL1 yang diberi tegangan sebesar 5V akan berpindah switch nya ke kiri, yang berarti akan mengaktifkan output berupa LED-Hijau dan motor sebagai tuas pemindah telur pun akan aktif. Ini adalah skenario ketika telur bagus dan tidak busuk.

Sementara, apabila terdeteksi hidrogen sulfida oleh Sensor Gas MQ-8, maka switch pada RL5 akan memutuskan wire yang membuat LED-Hijau dan motor sebagai tuas pemindah telur non-aktif.

 

SENSOR GAS MQ-8

Ketika sensor gas MQ-8 berlogika 0, berarti tidak mendeteksi adanya gas hydrogen sulfida. Maka pada output sensor akan bertegangan 0V. Berarti, tidak akan mengalir arus di rangkaian non-inverting amplifier dan  switch pada RL5 tidak akan berpindah. Tidak terdeteksi kemungkinan kebusukan pada telur dan telur tetap akan diteruskan menggunakan tuas pemidah telur.

Rangkaian sensor gas MQ-8 ketika mendeteksi kemungkinan telur busuk. Dari output sensor sebesar 5V mengalir ke rangkaian non-inverting amplifier dimana terjadi perbesaran tegangan. Rumusnya R8/R7 dikali Vin dikali 2. Maka pada output op-amp tegangannya sebesar 10V. Kemudian tegangan di basis fixed bias setelah melewati hambatan sebesar 0.85V. Switch di RL5 akan berpindah dan menghidupkan Senter dan LED-Kuning. Senter berguna untuk pengecekan selanjutnya menggunakan sensor LDR. Sensor LDR yang mendeteksi tingkat lux rendah pun akan mengalirkan arus dan mengaktifkan output berupa LED-Merah dan motor sebagai tuas pembuang telur.

Rangkaian sensor gas MQ-8 ketika mendeteksi kemungkinan telur busuk. Switch di RL5 akan berpindah dan menghidupkan Senter dan LED-Kuning. Senter berguna untuk pengecekan selanjutnya menggunakan sensor LDR. Sensor LDR yang tidak mendeteksi tingkat lux rendah pun tidak mengalirkan arus. Maka telur yang sedang mengalami proses pengecekan hanya dicurigai busuk.

 

SENSOR LDR

Ketika sensor LDR menerima  cahaya  dari senter atau tingkat lux yang tinggi (dalam simulasi ini diumpamakan angka 17 pada sensor LDR termasuk tingkat lux tinggi) akan memperbesar resistansinya. Maka, tegangan dari B1 tidak akan cukup untuk mengaktifkan Q6 sehingga RL6 tidak berpindah. Output LED-Merah dan tuas pemindah telur pun akan tetap non-aktif.

Sementara, ketika cahaya dari senter tidak menembus telur maka sensor LDR mendeteksi  cahaya atau tingkat lux yang rendah (dalam simulasi ini diumpamakan angka 15 pada sensor LDR termasuk tingkat lux rendah, maka resistansinya akan menjadi kecil, yang menyebabkan tegangan sebesar 0.88V pada basis Q6. RL6 yang diberi sumber tegangan DC sebesar 12V akan berpindah switch nya lalu LED-Merah dan tuas pemindah telur pun akan aktif.

 

SENSOR PIR

Sensor PIR diletakkan setelah pengecekan menggunakan sensor LDR, saat sensor mendeteksi pergerakan dalam telur, atau berlogika 1, maka sensor akan mengeluarkan output sebesar 5V lalu menuju ke transistor yang menyebabkan transistor aktif, disini menggunakan transistor fixed-bias. Selanjutnya, power supply akan mengeluarkan arus menuju resistor  lalu menuju relay lalu ke kaki kolektor terus ke kaki emitor dan ke ground. Relay aktif dan switch relay berpindah ke kiri lalu mengalirkan arus ke baterai, dan baterai mengeluarkan arus untuk menghidupkan motor sebagai tuas pemindah telur kembali ke kandang. Sebaliknya, jika sensor tidak berlogika 1, maka motor sebagai tuas pemindah telur ke proses penimbangan berat menggunakan sensor loadcell akan aktif.

 

SENSOR LOADCELL

Ketika telur mencapai atau melebihi berat standar minimum sebesar 30, maka Load Cell mengeluarkan tegangan sebesar 7,20 mV lalu menuju ke op amp non inverting. Hasil output tegangan yg didapatkan dari opamp itu yaitu 0,73 karena rumusnya (Vin x R1/R2)+1 yang disebut dengan op amp non-inverting amplifier. Lalu hasil output tersebut menuju opamp non-inverting dan hasil outputnya sebesar 15V dengan rumusnya Aol x (Vnoninv - Vinv) dimana rumus tersebut ialah Op Amp Detektor Non Inverting. Kemudian hasil output tersebut diumpankan ke R26 sebesar 10k sehingga tegangan sebesar 0.87V menuju kaki base transistor dan mengaktifkan transistor. Collector mendapatkan tegangan dari DC Generator sebesar 9V menuju ke relay lalu ke transistor dan ke emitter lalu ke ground. Relay pun aktif mengakibatkan tuas pemindah telur hidup dan telur akan diteruskan ke proses pengemasan.

Jika sensor load cell mendeteksi berat dibawah 30, berarti telur terlalu kecil atau ringan. Maka motor sebagai tuas pembuang telur akan aktif.