MODUL 4 SISTEMDIGITAL

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Komponen

4. Landasan Teori

5. Flowchart dan Listing Program

6. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

7.Video Simulasi  

8. Download 

INCUBATOR TELUR OTOMATIS

1. Pendahuluan[Kembali]

   

1. Latar Belakang

Proses pengeraman telur oleh induk ayam secara alami memang telah berlangsung sejak lama, namun metode ini memiliki berbagai keterbatasan yang menyebabkan efisiensi penetasan telur menjadi rendah. Salah satu permasalahan utama adalah ketergantungan terhadap kondisi suhu incubator yang tidak selalu stabil. Suhu dan kelembaban yang dibutuhkan untuk mendukung perkembangan embrio telur sering kali tidak dapat dijaga secara konstan oleh induk ayam, terutama ketika terjadi perubahan cuaca ekstrem atau gangguan dari lingkungan sekitar.

Selain itu, induk ayam hanya mampu mengerami dalam jumlah terbatas, dan sangat rentan terhadap stres yang dapat mengganggu proses pengeraman. Ketika induk terganggu oleh suara bising, predator, atau aktivitas manusia, ia cenderung meninggalkan sarangnya dan menghentikan pengeraman, yang pada akhirnya berdampak pada kegagalan penetasan. Pengeraman alami juga tidak memungkinkan proses pemantauan secara menyeluruh terhadap kondisi telur, seperti suhu optimal, kelembaban udara, atau potensi kegagalan akibat kerusakan fisik pada telur.

Berdasarkan permasalahan tersebut, diperlukan suatu inovasi teknologi untuk menciptakan sistem penetasan telur yang efisien, stabil, dan dapat di monitor secara real-time. Oleh karena itu, penulis mencetuskan ide alat "incubator telur otomatis", sebuah mesin tetas telur berbasis close house yang dirancang dengan sistem kontrol otomatis dan pemantauan cerdas menggunakan berbagai sensor analog maupun digital

Gambar 1. Incubator Telur Ayam

dimana pada perancangan kali ini incubator ini menggunakan beberapa sesor analog maupun digital yang akan mengontrol suhu dan memantau perkembangan incubator itu sendiri dengan menggunakan sensor lm35 untuk pengontrol suhu di dalam incubator tersebut dan ada kipas yang digunakan untuk menstabilkan suhu ruangan tersebut dan ada juga led yang menggantikan lampu pijar untuk mengontrol suhu dalam incubator tersebut selanjutnya ada sensor pir dimana sesor pir ini akan mendeteksi seberapa sering incubator tersebut akan di cek agar data dan hasil dari incubator tersebut sesuai dengan target yang diinginkan ini dapat membantu pemilik industri untuk mengontrol incubator ini dalam skala besar nantinya

2. Rumusan Masalah 

Rumusan masalah dalam proyek ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana merancang dan membangun sistem inkubator telur ini agar bisa dijalankan sesuai kriteria penetasan telur yang baik

2. Bagaimana mengintegrasikan berbagai sensor (LM35, PIR, KIPAS) untuk mendeteksi dan menjaga kestabilan suhu, kelembapan, pencahayaan

3. Bagaimana merancang atau merakit alat sedemikian rupa agar menjadi sebuah prototipe incubator telur yang nyata

3. Tujuan Project

Tujuan dari proyek incubator telur ini adalah:

1. Merancang dan mengembangkan sistem inkubator telur ayam menggunakan sensor analog dan digital

2. Membangun sistem pemantauan lingkungan inkubator menggunakan sensor LM35,PIR dengan nyata

3. menerapkan sistem kontrol dengan sesor PIR untuk mementau pengecekan telur ayam tersebut

4. Menerapkan sistem kontrol otomatis terhadap ventilasi, kipas, dan pencahayaan dengan menggunakan Kipas dan Led

5. merangkai rangkaian agar bisa di aplikasikan ke sebuat prototipe nyata

6. Menampilkan informasi pengecekan kondisi inkubator ke seven segment

4. Manfaat Project

Adapun manfaat yang diharapkan dari pengembangan proyek ini meliputi:

1. Meningkatkan efisiensi dan keberhasilan penetasan telur dengan menciptakan lingkungan inkubasi yang stabil dan terkendali.

2. Mengurangi ketergantungan terhadap induk ayam dalam proses pengeraman, sehingga dapat meningkatkan kapasitas produksi.

3. Memberikan solusi otomatisasi yang cerdas dan terjangkau bagi peternak kecil hingga menengah dalam mengembangkan sistem penetasan mandiri.

4. Menjadi sarana pembelajaran teknologi embedded system dan Internet of Things (IoT) dalam dunia peternakan modern.

Mendeteksi secara dini kondisi abnormal, seperti kenaikan suhu ekstrem, penurunan suhu ekstrem, maupun gangguan dari luar incubator tersebut

2. Tujuan[Kembali]

Tujuan dari proyek incubator telur ini adalah:

1. Merancang dan mengembangkan sistem inkubator telur ayam menggunakan sensor analog dan digital

2. Membangun sistem pemantauan lingkungan inkubator menggunakan sensor LM35,PIR dengan nyata

3. menerapkan sistem kontrol dengan sesor PIR untuk mementau pengecekan telur ayam tersebut

4. Menerapkan sistem kontrol otomatis terhadap ventilasi, kipas, dan pencahayaan dengan menggunakan Kipas dan Led

5. merangkai rangkaian agar bisa di aplikasikan ke sebuat prototipe nyata

6. Menampilkan informasi pengecekan kondisi inkubator ke seven segment

3. Alat dan Komponen[Kembali]

1.LM35

Sensor LM35 adalah sensor suhu analog yang digunakan untuk mengukur temperatur dalam satuan derajat Celcius (°C). Sensor ini termasuk dalam keluarga IC linear temperature sensor, yang berarti keluaran tegangannya berbanding lurus (linear) dengan suhu yang diukur

Parameter	Nilai / Keterangan
Tipe Sensor	Sensor suhu analog linier
Tegangan Kerja (Vcc)	4V – 30V DC
Rentang Suhu Operasional	-55°C hingga +150°C
Sensitivitas	10 mV/°C
Tegangan Output pada 25°C	250 mV (0.25 V)
Akurasi	±0.5°C pada suhu 25°C
Arus Kerja (typical)	60 µA
Tipe Output	Tegangan analog
Impedansi Output	Rendah (< 0.1 Ω)
Kalibrasi	Sudah dikalibrasi dalam °C
Waktu Respon	Sekitar 0,5 s hingga 1 s
Bentuk Kemasan Umum	TO-92 (seperti transistor kecil), SOIC-8, atau TO-220

2.PIR

Sensor PIR (Passive Infrared Sensor) adalah sensor pendeteksi gerakan yang bekerja berdasarkan perubahan radiasi inframerah (IR) yang dipancarkan oleh benda di sekitarnya, khususnya tubuh manusia atau hewan berdarah panas.

Parameter	Nilai / Keterangan
Nama Sensor	PIR Motion Sensor (HC-SR501)
Tegangan Kerja (Vcc)	4.5V – 20V DC
Arus Kerja (Idle)	< 50 µA
Tegangan Output	0V (LOW) / 3.3V (HIGH)
Jarak Deteksi	3 – 7 meter (dapat disesuaikan)
Sudut Deteksi	±110° (horizontal)
Waktu Penundaan (Delay Time)	0.3 – 300 detik (dapat diatur dengan potensiometer)
Sensitivitas	Dapat diatur (melalui potensiometer)
Waktu Stabilitas Awal (Warm-up Time)	±30 detik setelah dinyalakan
Tipe Output	Sinyal digital (HIGH/LOW)
Sensor Utama	Dual Element Pyroelectric Infrared Sensor
Lensa	Lensa Fresnel
Jarak Optimal Deteksi Gerak	Sekitar 5 meter
Ukuran Modul	32 mm × 24 mm (rata-rata)

3.VAN/KIPAS

Kipas (Fan atau Van) adalah alat elektromekanis yang berfungsi untuk menghasilkan aliran udara atau gas melalui putaran bilah (sudu) yang digerakkan oleh motor listrik.
Tujuan utama dari kipas adalah untuk mengalirkan, mendinginkan, atau menggantikan udara pada suatu sistem atau ruangan.

Parameter	Keterangan / Nilai Umum
Jenis Motor	Motor DC atau Motor AC
Tegangan Kerja (V)	5V, 12V, 24V (DC Fan) / 110V – 220V (AC Fan)
Daya (Power)	1W – 100W (tergantung ukuran dan penggunaan)
Kecepatan Putaran (RPM)	1000 – 5000 RPM
Debit Udara (Air Flow)	Diukur dalam CFM (Cubic Feet per Minute)
Tekanan Statis	0.1 – 2.0 inH₂O (tergantung desain)
Sudut Bilah (Blade Angle)	15° – 45°
Material Bilah	Plastik ABS, aluminium, atau logam ringan
Diameter Kipas	30 mm – 300 mm (tergantung aplikasi)
Kebisingan (Noise Level)	20 – 60 dB
Arah Aliran Udara	Sejajar (axial) atau tegak lurus (centrifugal) terhadap poros kipas
Umur Pemakaian (Lifespan)	30.000 – 60.000 jam (tergantung motor dan lingkungan)

 4.2N2222

Transistor 2N2222 adalah salah satu jenis transistor bipolar junction transistor (BJT) yang paling populer dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian elektronika, terutama untuk aplikasi penguatan (amplifier) dan switching (saklar elektronik). Transistor ini termasuk dalam jenis NPN transistor, artinya arus utama mengalir dari kolektor (C) ke emitor (E) ketika arus kecil masuk ke basis (B).

Transistor 2N2222 berfungsi sebagai penguat sinyal arus atau tegangan, dan juga dapat digunakan sebagai saklar elektronik untuk mengontrol beban seperti LED, relay, atau motor kecil.

Transistor ini memiliki karakteristik gain (penguatan arus) yang cukup besar serta kemampuan menangani arus hingga 800 mA, menjadikannya ideal untuk rangkaian driver, sensor, dan mikrokontroler.

Jenis Transistor	-	NPN	Arus mengalir dari kolektor ke emitor
Tegangan maksimum kolektor–emitor	VCEO	40 V	Tegangan maksimum antara kolektor dan emitor
Tegangan maksimum kolektor–basis	VCBO	75 V	Tegangan maksimum antara kolektor dan basis
Tegangan maksimum emitor–basis	VEBO	6 V	Tegangan maksimum antara emitor dan basis
Arus kolektor maksimum	IC	800 mA	Arus maksimum yang dapat melewati kolektor
Daya disipasi maksimum	Ptot	500 mW	Daya maksimum yang dapat dibuang tanpa merusak transistor
Penguatan arus DC (hFE)	-	100 – 300	Rasio penguatan arus antara kolektor dan basis
Frekuensi transisi	fT	250 MHz	Frekuensi maksimum di mana transistor masih berfungsi sebagai penguat
Tipe kemasan	-	TO-18 (logam) / TO-92 (plastik)	Bentuk fisik transistor

 5.74LS32

IC 74LS32 berfungsi untuk melakukan operasi logika OR, yaitu menghasilkan output HIGH (1) jika salah satu atau kedua input bernilai HIGH (1).

Parameter	Keterangan / Nilai Tipikal
Jenis Gerbang	4 gerbang OR dua-input
Tegangan kerja (Vcc)	4,75 V – 5,25 V (nominal 5 V)
Tegangan input HIGH minimum (Vih)	2 V
Tegangan input LOW maksimum (Vil)	0,8 V
Tegangan output HIGH minimum (Voh)	2,7 V
Tegangan output LOW maksimum (Vol)	0,5 V
Arus output HIGH (Ioh)	-0,4 mA
Arus output LOW (Iol)	8 mA
Waktu propagasi	Sekitar 10 ns (nanodetik)
Jumlah pin	14 pin (DIP-14 package)
Tipe teknologi	TTL (Low Power Schottky)
Suhu operasi	0°C – 70°C
Daya konsumsi	Rendah (Low Power)

 6.LM358

IC LM358 adalah op-amp (operational amplifier) yang berisi dua penguat operasional independen dalam satu kemasan.

IC ini dirancang untuk bekerja menggunakan sumber daya tunggal (single power supply) atau ganda (dual power supply), sehingga sangat fleksibel digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika seperti:

• penguat sinyal sensor,

• pembanding (comparator),

• filter aktif,

• rangkaian kontrol otomatis, dan sebagainya.

LM358 banyak digunakan karena:

• konsumsi arusnya rendah,

• dapat bekerja dengan tegangan rendah,

• dan memiliki harga yang murah serta mudah didapat.

Spesifikasi

Jenis IC	Dual Operational Amplifier (2 op-amp dalam satu chip)
Tegangan kerja (Vcc)	3V – 32V (single supply) atau ±1.5V – ±16V (dual supply)
Arus bias input	Maksimum 250 nA
Arus input offset	Maksimum 20 nA
Tegangan offset input	Maksimum 2 mV
Arus keluaran maksimum	Sekitar 20 mA
Rentang tegangan input	0V hingga (Vcc - 1.5V)
Frekuensi gain bandwidth	1 MHz
Slew rate	0.3 V/µs
Tipe paket	DIP-8, SOIC-8, TSSOP-8
Suhu operasi	0°C – 70°C (LM358N standar)

  7.SEVENSEGMEN

7 segmen (seven segment display) adalah komponen elektronik penampil angka (display numeric) yang terdiri dari tujuh buah LED (Light Emitting Diode) yang disusun dalam bentuk angka “8”.
Setiap LED disebut segmen, diberi label dari a sampai g, dan dapat menyala secara terpisah atau bersamaan untuk menampilkan angka 0–9 serta beberapa huruf tertentu (seperti A, b, C, d, E, F).

Parameter	Nilai / Keterangan
Tipe Display	LED (Light Emitting Diode)
Jumlah Segmen	7 segmen + 1 titik desimal (DP)
Jenis	Common Anode / Common Cathode
Tegangan kerja (Vf)	1.8 – 2.2 V per segmen (LED merah)
Arus kerja (If)	5 – 20 mA per segmen
Warna tampilan	Merah (umum), hijau, biru, kuning
Ukuran fisik	Umumnya 0.36”, 0.56”, 0.8”, 1”
Material display	Epoxy resin atau plastik transparan
Pin	10 pin (untuk 1 digit 7 segmen)
Titik desimal (DP)	Satu buah di sisi kanan bawah

  7.4026

IC CD4026 adalah IC CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) yang berfungsi sebagai counter (penghitung) dan decoder driver 7-segmen.

IC ini sering digunakan dalam rangkaian penghitung digital (digital counter), seperti penghitung detik, penghitung orang, penghitung putaran, dan sebagainya.

Fungsi utama IC 4026 adalah:

• Menghitung pulsa masukan (clock pulse),
• Mengonversi hasil hitungan biner menjadi kode desimal,
• Menampilkan hasilnya langsung ke display 7-segmen tanpa perlu dekoder tambahan

Spesifikasi	Keterangan
Tegangan kerja (VDD)	3V – 15V (umumnya digunakan pada 5V atau 9V)
Jenis IC	CMOS Counter + Decoder 7-segmen
Jumlah digit yang dapat dihitung	0 – 9 (modulus 10)
Jenis keluaran	Untuk display 7-segmen common cathode
Frekuensi maksimum clock	Sekitar 2 MHz (pada 5V)
Arus keluaran per segmen	±1 mA (tergantung tegangan dan beban)
Tipe IC	DIP-16 (Dual Inline Package, 16 pin)
Suhu operasi	-55°C hingga +125°C

   8.7805

IC 7805 adalah regulator tegangan linear yang termasuk dalam keluarga seri 78xx, di mana angka "xx" menunjukkan besarnya tegangan keluaran.
Pada 7805, angka 05 berarti tegangan keluarannya adalah +5 volt DC tetap.

IC ini digunakan untuk menstabilkan tegangan dari sumber listrik (misalnya adaptor atau baterai) agar tetap konstan di 5V, walaupun tegangan masuknya berubah-ubah.
IC 7805 sering digunakan untuk menyupply daya pada mikrokontroler, sensor, dan rangkaian digital lainnya yang membutuhkan 5V.

 Fungsi Utama

• Mengubah tegangan DC yang lebih tinggi (misalnya 9V, 12V, atau 15V) menjadi tegangan DC stabil 5V.
• Melindungi rangkaian dari fluktuasi tegangan yang dapat merusak komponen elektronik sensitif.
• Dapat memberikan perlindungan arus lebih (overcurrent protection) dan panas berlebih (thermal shutdown).

Parameter	Keterangan
Jenis IC	Regulator tegangan positif
Tegangan keluaran (Vout)	+5 Volt DC
Tegangan masukan (Vin)	7V hingga 35V DC
Arus keluaran maksimum (Iout)	1A (biasanya 1A – 1.5A tergantung pendingin)
Tegangan dropout	Sekitar 2V (berarti Vin harus minimal 7V untuk hasil 5V stabil)
Perlindungan	Overload, Short-circuit, dan Thermal shutdown
Tipe kemasan umum	TO-220 (dengan pendingin logam di belakang)
Efisiensi	Sekitar 50% (karena tipe linear, tidak efisien untuk selisih tegangan besar)
Suhu kerja	0°C hingga 125°C

    9.BUTTON

Button atau tombol adalah komponen input elektronik atau mekanik yang digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan arus listrik sementara dalam suatu rangkaian. Saat tombol ditekan, rangkaian akan tertutup (ON), dan ketika dilepaskan, rangkaian kembali terbuka (OFF).
Fungsinya sangat umum digunakan pada sistem kontrol, seperti menyalakan atau mematikan perangkat, memberi perintah ke mikrokontroler, atau mengatur fungsi tertentu dalam sistem elektronik.

Jenis-Jenis Button

• Push Button (momentary switch):
  Hanya aktif saat ditekan. Contohnya tombol reset, tombol bel, atau tombol input pada mikrokontroler.
• Push Lock Button (latching switch):
  Akan tetap aktif setelah ditekan pertama kali, dan baru nonaktif setelah ditekan lagi.
• Emergency Stop Button:
  Digunakan pada sistem industri untuk menghentikan mesin secara darurat.

Parameter	Spesifikasi Umum
Jenis	Push Button (Momentary)
Jumlah Kaki	2 atau 4 kaki
Tegangan Kerja	3V – 24V DC (tergantung aplikasi)
Arus Maksimum	50 mA – 3A (tergantung ukuran dan fungsi)
Tipe Kontak	NO (Normally Open) atau NC (Normally Closed)
Material Kontak	Logam (biasanya tembaga berlapis nikel)
Ukuran Fisik	Bervariasi (contoh: 12x12 mm untuk push button kecil)
Umur Operasi	±100.000 – 1.000.000 kali tekan
Warna Cap	Merah, hijau, biru, hitam, putih, dll
Fungsi Tambahan (opsional)	LED indikator, waterproof, atau tombol emergency besar

  10.SWITCH

Switch atau saklar adalah komponen elektromechanical yang berfungsi untuk menghubungkan (menutup) atau memutuskan (membuka) aliran arus listrik dalam suatu rangkaian.

Dengan kata lain, switch digunakan untuk mengontrol apakah arus listrik boleh mengalir atau tidak. Saklar bekerja secara manual (ditekan, digeser, diputar) maupun otomatis (dikendalikan sensor atau sistem kontrol).

Fungsi Switch Switch merupakan salah satu komponen penting dalam berbagai perangkat elektronik, mulai dari lampu rumah, peralatan listrik industri, hingga sistem otomasi berbasis mikrokontroler.

• Menghidupkan dan mematikan perangkat listrik.

• Mengalihkan arah atau sumber arus listrik.

• Mengatur mode kerja sistem (misalnya: mode manual/otomatis).

• Memberi sinyal input ke sistem kontrol elektronik.

Parameter	Spesifikasi Umum
Tegangan Kerja (Voltage Rating)	3V – 250V (AC/DC)
Arus Maksimum (Current Rating)	50 mA – 15A
Jenis Kontak	SPST, SPDT, DPDT (Single/Double Pole & Throw)
Jumlah Terminal	2, 3, 4, atau lebih
Mekanisme Operasi	Tekan, geser, putar, atau otomatis
Bahan Kontak	Logam (tembaga, perak, nikel)
Umur Operasi	±10.000 – 1.000.000 kali operasi
Tahanan Kontak (Contact Resistance)	< 50 mΩ
Tipe Proteksi	Waterproof, Dustproof (misalnya IP65, IP67)
Ukuran Fisik	Bervariasi (miniatur hingga heavy-duty)

  11.LED

LED (Light Emitting Diode) adalah komponen elektronik semikonduktor yang dapat memancarkan cahaya ketika dialiri arus listrik searah (DC).

LED bekerja berdasarkan prinsip elektroluminesensi, yaitu kemampuan bahan semikonduktor untuk mengeluarkan cahaya saat elektron dan hole (muatan positif) bergabung pada sambungan p-n junction.

Fungsi LED

Berbeda dengan lampu pijar yang menghasilkan cahaya dari panas, LED menghasilkan cahaya langsung dari energi listrik, sehingga lebih hemat energi, tahan lama, dan tidak mudah panas.

LED banyak digunakan pada indikator alat elektronik, penerangan, display digital, hingga sistem otomasi berbasis mikrokontroler seperti Arduino, Raspberry Pi Pico, dan STM32.

• Sebagai indikator status (ON/OFF, power, sinyal, error).

• Sebagai penerangan (lampu LED rumah, senter, lampu lalu lintas).

• Sebagai penampil (pada seven segment display, layar LED, papan informasi).

• Sebagai komponen sensorik (misal pada optocoupler dan remote control inframerah).

Parameter	Nilai Umum / Rentang	Keterangan
Jenis Komponen	Dioda Semikonduktor	Mengeluarkan cahaya
Tegangan Maju (Forward Voltage)	1,8V – 3,5V	Tergantung warna LED
Arus Maju (Forward Current)	10 – 30 mA	Arus ideal untuk nyala terang
Tegangan Balik Maksimum	< 5V	LED rusak bila polaritas terbalik
Daya (Power Dissipation)	0,05 – 0,25 W	Untuk LED indikator kecil
Sudut Pancaran Cahaya	15° – 120°	Menentukan arah dan sebaran cahaya
Warna Cahaya	Merah, Kuning, Hijau, Biru, Putih, RGB	Berdasarkan bahan semikonduktor
Umur Operasi	50.000 – 100.000 jam	Tergantung suhu dan arus kerja
Polaritas Kaki	Anoda (+) lebih panjang, Katoda (–) lebih pendek	Menentukan arah arus
Tegangan Sumber (dengan resistor)	3V – 12V DC	Biasanya menggunakan resistor seri

4. Landasan Teori[Kembali]

Dasar Teori

A. Resistor

    Simbol:

    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.

Cara menghitung nilai resistor:

 

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 

Perhitungan Resistansi:

Spesifikasi:

A.    220 Ohm

B.     1k Ohm

C.     10k Ohm

B. Dioda

Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.

Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

    Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.

Spesifikasi :

 

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

1.      Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.

2.      Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.

3.      Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.

4.      Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.

5.      Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

 

Untuk menentukan arus dioda biasa berlaku persamaan:

Dimana :

i = Arus yang mengalir melalui dioda

Is = Arus saturasi terbalik atau gelap (Nilai tipikal untuk silikon adalah 10⁻¹² Ampere)

e = Dasar logaritma netral (2,71828)

q = Muatan elektron (1,602 × 10⁻¹⁹) dalam coulomb (Nilai mutlak muatan elektron).

v = Tegangan yang diterapkan pada dioda

k = Konstanta Boltzmann (1,380 x 10⁻²³ joule/Kelvin)

T = Suhu mutlak dalam Kelvin (Suhu ruangan tipikal adalah 300 Kelvin)

Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat.

Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

 

C.     Transistor

Transistor NPN

    Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :

·         sebagai Penyearah,

·         sebagai Penguat tegangan dan daya,

·         sebagai Stabilisasi tegangan,

·         sebagai Mixer,

·         sebagai Osilator

·         sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)

    Struktur Dasar Transistor:

    Pada dasarnya, Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.

    NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.

    

    Jenis konfigurasi transistor yang digunakan dalam rangkaian Inkubator Telur ini antara lain:

    1.  Fixed Bias

    Fixed bias yaitu, arus bias IB didapat dari VCC yang dihubungkan ke kaki B melewati tahanan R seperti gambar dibawah:

 

        maka, 

        dimana,

 

        dan

 

D.    OP-AMP LM358

 

  Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

 

 

Jenis - jenis konfigurasi op amp yang digunakan pada rangkaian Inkubator telur ini adalah:

1.      Non-Inverting Comparator

 

Non-Inverting Comparator adalah konfigurasi pembanding yang outputnya akan berada dalam kondisi HIGH ketika sinyal masukan (Vin) lebih besar dari tegangan referensi (Vref). Dalam rangkaian ini, sinyal masukan (Vin) dihubungkan ke terminal non-inverting (+), sedangkan tegangan referensi (Vref) dihubungkan ke terminal inverting (-). Karena sinyal masukan berada di pin (+), logika outputnya searah (tidak terbalik) dengan input: jika V_in (di pin +) > Vref (di pin -), maka output = HIGH. Sebaliknya, jika Vin < Vref, maka output = LOW.

 

2.      Inverting Comparator

Inverting Comparator adalah konfigurasi pembanding yang outputnya akan berada dalam kondisi LOW ketika sinyal masukan (Vin) lebih besar dari tegangan referensi (Vref). Rangkaian ini merupakan kebalikan dari non-inverting, di mana sinyal masukan (V_in) dihubungkan ke terminal inverting (-), dan tegangan referensi (Vref) dihubungkan ke terminal non-inverting (+). Karena sinyal masukan berada di pin (-), logika outputnya terbalik: jika V_in (di pin -) > V_ref (di pin +), maka output = LOW. Sebaliknya, jika Vin < Vref, maka output = HIGH.

 

 

E.     SENSOR SUHU LM35

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 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.

 

Gambar Rangkaian Sensor LM35

 

 

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.

 

Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor.

Rumus :

 

Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :

·         Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.

·         Lineritas +10 mV/ º C.

·         Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.

·         Range +2 º C – 150 º C.

·         Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.

·         Arus yang mengalir kurang dari 60 μA

Grafik Sensor Suhu LM35

 

 

 

 

Tabel Tegangan keluaran sensor LM35

F.      PIR Sensor

 

    Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Sensor PIR sendiri memiliki dua slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus 

 

-PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor 

-PIR ini terdapat bagianbagian yang mempunyai perannya masingmasing, 

yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator. 

 

Pancaran infra merah masuk melalui lensa Fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu Untuk manusia sendiri memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR. 

(Secara umum sensor PIR memang dirancang untuk mendeteksi manusia) dimana sensor ini  membutuhkan tegangan masukan sebesar 5 Vdc The PIR sensor sendiri memiliki dua slot di dalamnya, setiap slot terbuat dari bahan khusus PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Di dalam sensor  PIR ini terdapat bagianbagian yang mempunyai perannya masingmasing,  yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.  Seperti terlihat pada gambar 2 dibawahini.  sensor PIR pada saat berlogika 1 dan 0. Pengujian ini juga diperlukan untuk mengetahui  nilai tegangan output sensor passive infrared (PIR) ketika mendeteksi gerakan manusia dan tidak mendeteksi gerakan manusia. 

 

Cara melakukan pengujian ini adalah sensor harus mendapat tegangan input sebesar 5 Vdc

 

     Grafik Respon terhadap arah, jarak, dan kecepatan:

 

    Rumus mencari kecepatan deteksi sensor,

 

V = S / t

 

    Tabel keluaran sensor PIR

G.    LED

    Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

Tabel warna dan material LED

H.    74LS32 (Quad 2-Input OR Gate)

IC 74LS32 adalah salah satu komponen sirkuit terpadu (Integrated Circuit) digital yang sangat umum digunakan. Komponen ini termasuk dalam keluarga logika TTL (Transistor-Transistor Logic) seri 74xx.

Singkatan "LS" pada namanya berarti Low-power Schottky. Ini mengindikasikan bahwa IC ini dirancang untuk mengonsumsi daya yang lebih rendah dan memiliki kecepatan switching (perpindahan logika) yang lebih cepat dibandingkan dengan seri 74 standar (tanpa LS).

Fungsi utama dari 74LS32 adalah sebagai "Quad 2-Input OR Gate". Ini berarti:

·         Quad: Terdapat empat unit gerbang logika yang identik dan independen di dalam satu chip.

·         2-Input: Setiap gerbang logika tersebut memiliki dua saluran masukan (input).

·         OR Gate: Jenis gerbang logika yang diimplementasikan adalah gerbang OR.

2. Fungsi Logika: Gerbang OR (OR Gate)

Inti dari IC 74LS32 adalah operasinya sebagai gerbang OR. Prinsip dasar gerbang OR adalah:

·         Output (Keluaran) akan bernilai TINGGI (HIGH / Logika 1) jika salah satu atau kedua inputnya (Masukan) bernilai TINGGI.

·         Output hanya akan bernilai RENDAH (LOW / Logika 0) jika dan hanya jika semua inputnya bernilai RENDAH.

 

Ekspresi Boolean

Ekspresi Boolean untuk gerbang OR dengan input A dan B serta output Y adalah:

Y = A + B

Tabel Kebenaran (Truth Table)

Tabel kebenaran berikut mendeskripsikan perilaku gerbang OR 2-input:

Input A	Input B	Output Y (A+B)
0 (LOW)	0 (LOW)	0 (LOW)
0 (LOW)	1 (HIGH)	1 (HIGH)
1 (HIGH)	0 (LOW)	1 (HIGH)
1 (HIGH)	1 (HIGH)	1 (HIGH)

 

3. Konfigurasi Pin (Pinout)

IC 74LS32 umumnya hadir dalam paket DIP (Dual In-line Package) 14-pin. Untuk dapat menggunakannya, sangat penting untuk mengetahui konfigurasi pinnya.

 

Berikut adalah deskripsi standar 14 pin tersebut:

·         Pin 1 (1A): Input A untuk Gerbang 1

·         Pin 2 (1B): Input B untuk Gerbang 1

·         Pin 3 (1Y): Output Y untuk Gerbang 1

·         Pin 4 (2A): Input A untuk Gerbang 2

·         Pin 5 (2B): Input B untuk Gerbang 2

·         Pin 6 (2Y): Output Y untuk Gerbang 2

·         Pin 7 (GND): Ground (Catu daya negatif, 0V)

·         Pin 8 (3Y): Output Y untuk Gerbang 3

·         Pin 9 (3A): Input A untuk Gerbang 3

·         Pin 10 (3B): Input B untuk Gerbang 3

·         Pin 11 (4Y): Output Y untuk Gerbang 4

·         Pin 12 (4A): Input A untuk Gerbang 4

·         Pin 13 (4B): Input B untuk Gerbang 4

·         Pin 14 (VCC): Catu daya positif (Umumnya +5V untuk keluarga TTL)

Keempat gerbang (Gerbang 1, 2, 3, dan 4) di dalamnya beroperasi secara independen satu sama lain.

I.       Kipas DC

Kipas DC 12V (12V DC Fan) adalah sebuah perangkat elektromekanis yang berfungsi untuk mengubah energi listrik (DC 12V) menjadi energi mekanik dalam bentuk gerakan rotasi (putaran). Putaran ini digunakan untuk menggerakkan baling-baling (blades) yang terpasang, yang pada gilirannya menciptakan aliran udara (airflow).

Fungsi utamanya adalah untuk pendinginan atau ventilasi. Kipas ini sangat umum digunakan dalam perangkat elektronik seperti komputer (sebagai pendingin CPU, casing, dan power supply), power amplifier, dan berbagai peralatan industri yang memerlukan manajemen termal untuk menjaga komponen beroperasi pada suhu yang aman.

J.       IC 4026

IC 4026 merupakan sebuah sirkuit terpadu (Integrated Circuit) monolitik dari keluarga logika CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) seri 4000. Perangkat ini dirancang spesifik untuk aplikasi pencacahan dan tampilan. Fungsionalitas utamanya adalah mengintegrasikan dua blok sirkuit: sebuah Johnson Decade Counter (pencacah dekade 0-9) dan sebuah 7-Segment Decoder/Driver. Integrasi ini memungkinkan IC 4026 untuk tidak hanya melakukan pencacahan, tetapi juga secara langsung mengendalikan 7-segment display tipe Common Cathode (Katoda Bersama) tanpa memerlukan sirkuit dekoder BCD (Binary-Coded Decimal) eksternal.

Prinsip operasi pencacahan pada IC 4026 dipicu oleh sinyal masukan pada pin CLOCK (CLK). Counter internal akan menambah (increment) nilai hitungannya setiap kali mendeteksi adanya transisi tepi naik (rising edge), yaitu perubahan logika dari RENDAH (LOW) ke TINGGI (HIGH), pada pin CLK. Setelah mencapai hitungan '9', pulsa clock berikutnya akan menyebabkan counter kembali (wrap-around) ke '0'. Proses pencacahan ini dapat dikendalikan melalui dua pin masukan: CLOCK INHIBIT (CLKE), yang bila diberi logika TINGGI akan menghentikan (menahan) proses pencacahan, dan RESET (RST), yang bila diberi logika TINGGI akan memaksa nilai pencacah kembali ke '0' secara asinkron.

Untuk aplikasi yang memerlukan tampilan multi-digit, IC 4026 menyediakan mekanisme cascading (sambungan seri) melalui pin keluaran CARRY OUT (CO). Pin ini akan menghasilkan satu pulsa keluaran (logika TINGGI) setiap kali counter menyelesaikan satu siklus penuh, yaitu saat transisi dari '9' kembali ke '0'. Dengan menghubungkan pin CO dari IC 4026 tahap pertama (digit satuan) ke pin CLK IC 4026 tahap kedua (digit puluhan), sebuah sistem pencacah bertingkat dapat direalisasikan.

K.     Seven Segment

        Seven segment adalah komponen display (penampil) elektronik yang digunakan untuk menampilkan angka digital 0–9 dan beberapa huruf tertentu. Seven segment terdiri dari 7 buah segmen LED yang disusun membentuk angka, dan masing-masing segmen diberi nama dari a sampai g.

L.     Regulator Tegangan (IC 7805)

IC 7805 adalah sebuah regulator tegangan linier positif tiga terminal dari seri 78xx, yang dirancang untuk menyediakan tegangan keluaran (output) DC yang tetap dan stabil pada +5 Volt. Perangkat ini beroperasi dengan mengambil tegangan masukan (input) DC yang lebih tinggi dan tidak teregulasi (minimal 7V hingga 7.5V) pada pin Input (Vin), dan meregulasinya menjadi +5V pada pin Output (Vout), dengan Ground (GND) sebagai referensi bersama.

Secara internal, 7805 berfungsi sebagai regulator seri. Ia menggunakan sirkuit penguat galat (error amplifier) untuk secara kontinu membandingkan tegangan keluaran dengan referensi tegangan internal yang presisi. Hasil perbandingan ini digunakan untuk mengendalikan transistor pass internal, yang bertindak sebagai resistansi variabel. Resistansi ini secara dinamis menyesuaikan diri untuk menyerap selisih tegangan (Vin - Vout), sehingga memastikan tegangan keluaran tetap konstan di 5V meskipun terjadi fluktuasi pada input atau perubahan beban.

Karakteristik fundamental dari regulator linier ini adalah disipasi daya. Selisih tegangan antara input dan output dikalikan dengan arus beban (PD = (Vin - Vout) \times Iload) diubah menjadi panas. Oleh karena itu, penggunaan heatsink (pendingin) seringkali diperlukan, terutama pada beban arus tinggi atau selisih tegangan yang besar. Untuk keandalannya, IC 7805 dilengkapi dengan proteksi internal, termasuk pembatas arus (short-circuit protection) dan proteksi kelebihan suhu (thermal overload protection).

4. Percobaan

A. Prosedur

a. menyiapkan Komponen Utama

 Daftar Komponen Inkubator Telur

# Komponen Elektronik Utama

1. 2N2222 - Transistor NPN (untuk switching)

2. 7SEG-COM-CATHODE - Seven Segment Common Cathode (display counter)

3. 74LS32 - IC Logic Gate OR

4. 4026 - IC Counter Decade with 7-Segment Display Driver

5. 7805 - Voltage Regulator 5V (untuk stabilisasi tegangan)

# Komponen Input/Output

1. BUTTON - Tombol tekan (untuk reset counter)

2. CAP - Kapasitor (untuk filtering/timing)

3. DIODE - Dioda (untuk proteksi rangkaian)

4. FAN-DC - Kipas DC (untuk sirkulasi udara/pendinginan)

5. LED-RED - LED Merah (indikator pemanas aktif)

# Komponen Sensor & Aktuator

1. LM35 - Sensor Suhu (mendeteksi suhu inkubator)

2. LM359 - Operational Amplifier (untuk penguat sinyal sensor)

3. PIR SENSOR - Passive Infrared Sensor (mendeteksi gerakan tangan)

# Komponen Pemanas

1. POT-HG - Potensiometer (pengatur suhu/kalibrasi)

2. RESISTOR - Resistor (berbagai nilai untuk rangkaian)

3. SWITCH - Saklar (On/Off sistem)

Fungsi dalam Sistem:

- LM35 membaca suhu inkubator

- PIR SENSOR mendeteksi gerakan tangan yang masuk

- 4026 + 7SEG menampilkan hitungan counter

- LED-RED indikator pemanas aktif (suhu < 38°C)

- FAN-DC pendingin aktif (suhu > 38°C)

- MOTOR ROTATE untuk membalik telur secara berkala

- BUTTON untuk reset counter

b. perancangangan skematik rangkaian

Rangkaian Regulator Tegangan dengan IC 7805

- Siapkan sumber daya +12V

- Pasang kapasitor C3 (0.47µF) paralel antara jalur +12V dan ground

- Hubungkan pin 1 (Vi) IC 7805 ke jalur +12V

- Hubungkan pin 2 (GND) IC 7805 ke ground

- Pasang kapasitor C1 (1µF) paralel antara pin 3 dan ground

- Pin 3 (Vo) menghasilkan output 5V stabil

Fungsi:

- C3: Filter input untuk meredam noise

- IC 7805: Mengatur tegangan 12V menjadi 5V

- C1: Filter output untuk menghaluskan tegangan 5V

Output: Tegangan DC stabil 5V untuk supply rangkaian inkubator

Rangkaian Detektor Suhu Inkubator

A. Koneksi Sensor Suhu LM35

- Pin 3 IC 7805 (output 5V) dihubungkan ke pin 1 LM35 (Vcc)

- Pin 3 LM35 dihubungkan ke ground

- Pin 2 LM35 (output suhu) dihubungkan ke kedua op-amp LM358

B. Rangkaian Komparator LM358

Non-Inverting Detector (Ambang Atas) - U11A:

- Pin 3 (+) LM358 dihubungkan ke pin 2 LM35

- Pin 2 (-) LM358 dihubungkan ke potensiometer RV2 (1kΩ) yang seri dengan resistor R10 (10kΩ), ujung bawah potensiometer ke ground

- Pin 4 LM358 dihubungkan ke ground

- Pin 8 LM358 dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)

- Pin 1 LM358 sebagai output

Inverting Detector (Ambang Bawah) - U11B:

- Pin 6 (-) LM358 dihubungkan ke pin 2 LM35

- Pin 5 (+) LM358 dihubungkan ke potensiometer RV4 (1kΩ) yang seri dengan resistor R13 (10kΩ), ujung bawah potensiometer ke ground

- Pin 4 LM358 dihubungkan ke ground

- Pin 8 LM358 dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)

- Pin 7 LM358 sebagai output

C. Rangkaian Driver Kipas (Non-Inverting Output)

- Pin 1 output LM358 dihubungkan ke resistor R6 (1kΩ)

- Output resistor dihubungkan ke basis transistor Q3 (2N2222)

- Emitor Q3 dihubungkan ke ground

- Kolektor Q3 dihubungkan ke rangkaian paralel dioda D1 dan kipas DC

- Ujung lain kipas dan dioda dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)

D. Rangkaian Driver LED (Inverting Output + Gate OR)

- Pin 7 output LM358 dihubungkan ke pin 1 IC 74LS32 (input OR gate)

- Pin 2 IC 74LS32 dihubungkan ke switch, ujung switch ke ground

- Pin 3 IC 74LS32 (output) dihubungkan ke resistor R5 (1kΩ)

- Output resistor dihubungkan ke basis transistor Q2 (2N2222)

- Emitor Q2 dihubungkan ke ground

- Kolektor Q2 dihubungkan ke katoda LED merah

- Anoda LED dihubungkan ke resistor R4 (220Ω)

- Output resistor dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)

Prinsip Kerja:

- Suhu < 38°C: Output inverting tinggi → LED menyala, Kipas mati

- Suhu > 38°C: Output non-inverting tinggi → Kipas menyala, LED mati

Rangkaian Counter dengan PIR Sensor

A. Koneksi PIR Sensor

- Pin VCC PIR sensor dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)

- Pin GND PIR sensor dihubungkan ke ground

- Pin OUT PIR sensor dihubungkan ke pin CLK (pin 1) IC 4026 pertama

B. IC 4026 Pertama (Digit Satuan)

- Pin 15 (VDD) dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)

- Pin 8 (VSS) dihubungkan ke ground

- Pin 2 (CLK) dihubungkan ke pin OUT PIR sensor

- Pin 5 (INH) dihubungkan ke ground

- Pin 3 (DEI) dihubungkan ke VCC (5V)

- Pin 15 (MR/Reset) dihubungkan ke tombol reset, sisi lain tombol ke VCC (5V)

- Pin a, b, c, d, e, f, g (output) dihubungkan ke seven segment pertama

- Pin 5 (CO/Carry Out) dihubungkan ke pin CLK IC 4026 kedua

C. IC 4026 Kedua (Digit Puluhan)

- Pin 15 (VDD) dihubungkan ke pin 3 IC 7805 (5V)

- Pin 8 (VSS) dihubungkan ke ground

- Pin 2 (CLK) dihubungkan ke pin CO IC 4026 pertama

- Pin 5 (INH) dihubungkan ke ground

- Pin 3 (DEI) dihubungkan ke VCC (5V)

- Pin 15 (MR/Reset) dihubungkan ke tombol reset yang sama dengan IC 4026 pertama

- Pin a, b, c, d, e, f, g (output) dihubungkan ke seven segment kedua

D. Seven Segment Display

- Pin common pada kedua seven segment dihubungkan ke ground

Prinsip Kerja:

- Deteksi gerakan: PIR sensor mengirim pulsa ke IC 4026 pertama

- Counter +1: Setiap pulsa menambah hitungan (00, 01, 02, ... 99)

- Reset: Tombol reset mengembalikan counter ke 00

Perakitan Rangkaian di Breadboard / PCB

- Susun komponen sesuai skematik.

- Pastikan arah pin IC dan transistor benar.

- Gunakan kabel jumper pendek untuk menghindari noise.

- Gunakan breadboard untuk percobaan awal, dan setelah berhasil baru pindahkan ke PCB.

Langkah-Langkah Pengujian dan Kalibrasi Rangkaian Inkubator

A. Persiapan Awal

- Pastikan semua komponen terpasang sesuai skema

- Periksa jalur koneksi untuk menghindari short circuit

- Siapkan korek api dan termometer referensi

- Hubungkan sumber daya 12V

B. Pengujian Regulator Tegangan

- Nyalakan rangkaian, pastikan IC 7805 tidak overheat

- Periksa semua komponen mendapat daya dengan baik

C. Pengujian Sensor Suhu LM35

- Nyalakan rangkaian, biarkan sensor pada suhu ruang

- Nyalakan korek api, dekatkan ke sensor LM35 (jarak ±5 cm)

- Amati perubahan output: LED atau kipas harus bereaksi terhadap panas

- Jauhkan korek api, sistem harus kembali ke kondisi semula

- Bandingkan dengan termometer referensi untuk akurasi

Kriteria Lulus:

- Sensor responsif terhadap perubahan suhu

- Sistem bereaksi sesuai logika kontrol

D. Kalibrasi Komparator (Ambang Suhu 38°C)

Kalibrasi LED (Ambang Bawah):

- Pada suhu ruang (±27°C), LED harus menyala

- Panaskan sensor dengan korek api secara perlahan

- Putar potensiometer RV4 hingga LED padam saat suhu mencapai ±38°C

- Dinginkan sensor, LED harus menyala kembali

Kalibrasi Kipas (Ambang Atas):

- Pada suhu ruang, kipas harus mati

- Panaskan sensor dengan korek api

- Putar potensiometer RV2 hingga kipas menyala saat suhu ±38°C

- Dinginkan sensor, kipas harus mati kembali

Kriteria Lulus:

- LED menyala saat suhu < 38°C, padam saat ≥ 38°C

- Kipas menyala saat suhu > 38°C, mati saat ≤ 38°C

- Tidak ada kondisi LED dan kipas menyala bersamaan

E. Pengujian Counter PIR

- Pastikan seven segment menampilkan "00"

- Gerakkan tangan di depan PIR sensor

- Counter harus bertambah: 01, 02, 03, dst

- Tekan tombol reset, seven segment kembali ke "00"

- Uji hingga angka 99 untuk cek digit puluhan

Kriteria Lulus:

- Counter akurat menghitung setiap gerakan

- Reset berfungsi dengan baik

- Carry over ke digit puluhan bekerja

F. Pengujian Integrasi Sistem

Skenario 1: Suhu Dingin

Kondisi: Suhu ruang (< 38°C)

Hasil: LED menyala, kipas mati, counter bekerja

Skenario 2: Suhu Panas

Kondisi: Panaskan sensor dengan korek api (> 38°C)

Hasil: LED mati, kipas menyala, counter bekerja

Skenario 3: Fluktuasi Suhu

Panaskan dan dinginkan sensor secara bergantian

Sistem harus switch antara LED dan kipas dengan smooth

Tidak ada oscillating (bergantian terlalu cepat)

G. Fine-Tuning

Penyesuaian Sensitivitas PIR:

- Putar potensiometer pada PIR sensor

- Atur jarak deteksi optimal (20-30 cm)

- Hindari false trigger

Penyesuaian Hysteresis:

- Jika LED dan kipas bergantian terlalu cepat

- Buat selisih ambang bawah dan atas lebih besar

- Ideal: LED padam di 37.5°C, kipas nyala di 38.5°C

I. Uji Daya Tahan

- Jalankan sistem selama 2-4 jam

- Periksa suhu komponen (IC, transistor) tidak overheat

- Pastikan sistem stabil dan konsisten

- Counter tidak mengalami error

Kriteria Lulus:

- Sistem stabil tanpa komponen overheat

- Akurasi sensor konsisten

- Counter akurat

B. Hardware

5. Flowchart dan Listing Program[Kembali]

D. Flowchart

Komponen Utama:

Kontrol Suhu - Sensor suhu membaca suhu inkubator secara kontinu:

Jika suhu < 38°C → LED menyala, Kipas mati

Jika suhu ≥ 38°C → LED mati, Kipas menyala

Counter Gerakan - Menghitung setiap pergerakan tangan:

Sensor gerakan mendeteksi pergerakan → Counter bertambah 1

Hasil ditampilkan di seven segment (01, 02, 03, dst.)

Reset Counter - Tombol reset untuk mengembalikan counter ke 00

Flowchart ini menunjukkan sistem yang beroperasi secara kontinu, di mana sensor suhu terus memantau suhu inkubator, sementara sensor gerakan menghitung setiap kali ada tangan yang masuk ke inkubator. Counter dapat direset kapan saja dengan menekan tombol reset.

6. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja[Kembali]

A. Rangkaian Detektor Suhu & Kipas Inkubator

Rangkaian Detektor Suhu & Kipas Inkubator adalah sistem kontrol otomatis yang berfungsi untuk memantau dan mengatur suhu di dalam inkubator. Rangkaian ini menggunakan sensor suhu untuk mendeteksi kondisi termal, kemudian mengaktifkan pemanas (LED) atau pendingin (kipas) sesuai dengan ambang batas suhu yang telah ditentukan (38°C).
Komponen Utama:
-IC 7805 - Voltage Regulator untuk menstabilkan tegangan 12V menjadi 5V
-LM35 - Sensor suhu untuk mendeteksi suhu inkubator
-LM358 - Dual Op-Amp sebagai komparator (2 rangkaian: inverting dan non-inverting)
-Potensiometer RV2 & RV4 (1kΩ) - Pengatur ambang batas suhu
-Resistor R10 & R13 (10kΩ) - Pembagi tegangan untuk referensi komparator
-IC 74LS32 - Logic Gate OR untuk kontrol LED
-Switch - Tombol manual untuk LED
-Transistor 2N2222 (Q2 & Q3) - Driver untuk LED dan kipas
-Resistor R4 (220Ω) - Pembatas arus LED
-Resistor R5 & R6 (1kΩ) - Resistor basis transistor
-LED Merah - Indikator pemanas aktif
-Kipas DC - Pendingin inkubator
-Dioda D1 - Proteksi back-EMF kipas
-Kapasitor C1 & C3 - Filter tegangan regulator

B. Rangkaian Counter

Rangkaian Counter adalah sistem penghitung otomatis yang berfungsi untuk mencatat jumlah frekuensi tangan masuk ke dalam inkubator. Rangkaian ini menggunakan sensor PIR untuk mendeteksi gerakan, kemudian menampilkan jumlah hitungan pada seven segment display dalam format dua digit (00-99).
Komponen Utama:
-PIR Sensor - Sensor gerak inframerah untuk mendeteksi pergerakan tangan
-IC 4026 (2 buah) - Decade Counter dengan driver seven segment (digit satuan dan puluhan)
-Seven Segment Display (2 buah) - Penampil angka counter (00-99)
-Button Reset - Tombol untuk mengembalikan counter ke 00
-Resistor - Untuk pull-up/pull-down button
Prinsip Kerja Sistem Secara Berurutan

1. Sistem Power Supply
-Sumber daya 12V DC masuk ke rangkaian
-IC 7805 mengatur tegangan menjadi 5V stabil
-Kapasitor C3 (0.47µF) menyaring noise input
-Kapasitor C1 (1µF) menghaluskan output 5V
-Tegangan 5V mendistribusikan daya ke semua komponen

2. Sistem Deteksi Suhu
-Sensor LM35 menerima supply 5V dari IC 7805
-LM35 mendeteksi suhu inkubator secara real-time
-Output LM35 (pin 2) menghasilkan tegangan proporsional: 10mV per 1°C
-Sinyal tegangan ini dikirim ke kedua komparator LM358

3. Sistem Komparator (Pengolahan Sinyal)
Non-Inverting Detector (Ambang Atas - Kipas):
-Tegangan sensor masuk ke pin 3 (+) LM358
-Potensiometer RV2 dan resistor R10 membuat tegangan referensi di pin 2 (-)
Jika tegangan sensor > referensi (suhu > 38°C): 
-Output pin 1 menjadi HIGH
Jika tegangan sensor < referensi (suhu < 38°C): 
-Output pin 1 menjadi LOW
Inverting Detector (Ambang Bawah - LED):
-Tegangan sensor masuk ke pin 6 (-) LM358
-Potensiometer RV4 dan resistor R13 membuat tegangan referensi di pin 5 (+)
-Jika tegangan sensor < referensi (suhu < 38°C): 
-Output pin 7 menjadi HIGH
-Jika tegangan sensor > referensi (suhu > 38°C): 
-Output pin 7 menjadi LOW

4. Sistem Aktuator Kipas
-Output non-inverting detector (pin 1 LM358) masuk ke resistor R6
-Resistor R6 membatasi arus ke basis transistor Q3
Jika suhu > 38°C: 
-Basis transistor Q3 mendapat tegangan HIGH
-Transistor Q3 saturasi (ON)
-Arus mengalir dari VCC → Kipas → Kolektor Q3 → Emitor → Ground
-Kipas berputar (pendinginan aktif)
-Dioda D1 melindungi dari back-EMF kipas
Jika suhu < 38°C: 
-Transistor Q3 cut-off (OFF)
-Kipas mati

5. Sistem Aktuator LED (dengan Gate OR)
-Output inverting detector (pin 7 LM358) masuk ke pin 1 IC 74LS32
-Switch manual terhubung ke pin 2 IC 74LS32
-Gate OR memproses kedua input: 
Jika salah satu input HIGH → output HIGH
Jika kedua input LOW → output LOW
-Output IC 74LS32 (pin 3) masuk ke resistor R5
-Resistor R5 membatasi arus ke basis transistor Q2
Jika suhu < 38°C ATAU switch ditekan: 
-Basis transistor Q2 mendapat tegangan HIGH
-Transistor Q2 saturasi (ON)
-Arus mengalir dari VCC → R4 → LED → Kolektor Q2 → Emitor → Ground
-LED menyala (pemanas aktif)
Jika suhu > 38°C DAN switch tidak ditekan: 
-Transistor Q2 cut-off (OFF)
-LED mati

6. Sistem Counter (PIR Sensor)
-PIR Sensor menerima supply 5V dari IC 7805
-PIR Sensor mendeteksi radiasi inframerah dari pergerakan tangan
Saat ada gerakan: 
-Output PIR menjadi HIGH (pulsa)
-Pulsa dikirim ke pin CLK (Clock) IC 4026 pertama

7. Sistem IC 4026 Digit Satuan
-IC 4026 pertama menerima pulsa clock dari PIR
-Setiap pulsa clock, counter internal bertambah 1
-Output pin a, b, c, d, e, f, g mengaktifkan seven segment
-Seven segment menampilkan angka: 0 → 1 → 2 → ... → 9
Saat counter mencapai 9: 
-Pin CO (Carry Out) mengirim pulsa ke IC 4026 kedua
-Counter kembali ke 0

8. Sistem IC 4026 Digit Puluhan
-IC 4026 kedua menerima pulsa dari CO IC 4026 pertama
-Setiap 10 hitungan, digit puluhan bertambah 1
-Output pin a, b, c, d, e, f, g mengaktifkan seven segment kedua
-Seven segment menampilkan angka: 0 → 1 → 2 → ... → 9
-Counter total menampilkan: 00 → 01 → ... → 99

9. Sistem Reset Counter
-Tombol reset terhubung ke pin MR (Master Reset) kedua IC 4026
Saat tombol ditekan: 
-Pin MR menerima tegangan HIGH (5V)
-Kedua IC 4026 direset
-Counter kembali ke 00
-Seven segment menampilkan "00"
Saat tombol dilepas: 
-Sistem siap menghitung kembali
Interaksi Sistem Secara Keseluruhan
Kondisi Normal Operasi:
-Regulator 5V menyuplai semua komponen
-Sensor LM35 terus memantau suhu
-Komparator membandingkan dengan ambang 38°C
-LED atau kipas aktif sesuai kondisi suhu
-PIR sensor standby menunggu gerakan
-Counter menampilkan jumlah akses ke inkubator
Skenario Lengkap:
-T = 0 detik: Sistem dinyalakan, counter "00", suhu 35°C
-LED menyala (suhu < 38°C), kipas mati
-T = 10 detik: Tangan masuk inkubator pertama kali
-PIR mendeteksi, counter menjadi "01"
-T = 30 detik: Suhu naik menjadi 39°C
-LED padam, kipas menyala (pendinginan)
-T = 60 detik: Tangan masuk lagi
-Counter menjadi "02"
-T = 120 detik: Suhu turun ke 37°C
-Kipas mati, LED menyala (pemanasan)
-T = 180 detik: Tombol reset ditekan
-Counter kembali ke "00"
-Sistem beroperasi kontinu dan otomatis untuk menjaga suhu optimal inkubasi telur

7.Video Simulasi  

8. Download 

- datasheet lm35 [link]

- datasheet pir sensor [link]

- datasheet fan DC [link]

- datasheet 2n2222 [link]

- datasheet 74ls32 [link]

- datasheet lm358 [link]

- datasheet 4026 [link]

- datasheet 7805 [link]