DAFTAR ISI

Rangkaian Kontrol Tanaman Bayam

1.Tujuan [kembali]

Latar Belakang

Penggunaan teknologi dalam memantau keadaan suatu bank telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir. Salah satu inovasi terkini adalah implementasi sistem monitoring yang terhubung langsung dengan LCD yang terletak pada ruang pimpinan. Sistem ini dilengkapi dengan berbagai jenis sensor, termasuk flame sensor, infrared sensor, dan sound sensor, yang bekerja secara sinergis untuk mendeteksi berbagai kondisi dan kejadian yang mungkin memerlukan perhatian khusus. Dalam pendahuluan ini, akan dibahas lebih lanjut mengenai keunggulan dan fungsionalitas dari sistem monitoring ini, serta bagaimana penggabungan sensor-sensor tersebut dapat meningkatkan keamanan dan pengelolaan risiko di lingkungan perbankan.

Tujuan

Merangkai dan menguji aplikasi output pada mikrokontroller Arduino
Merangkai dan menguji input pada mikrokontroller Arduino
Merangkai dan menguji I/O pada mikrokontroller Arduino
Mengetahui bentuk rangkaian dan mensimulasikan pengaplikasian mikrokontroller Arduino pada software proteus.

2.Alat dan Bahan [kembali]

A. ALAT

Instrumen

1) Voltmeter DC

Berikut adalah Spesifikasi dan keterangan Probe DC Volemeter

Terminals Mode

1) Power Suply

Generator

1) Baterai

B. BAHAN

1) Transistor NPN BC547

Spesifikasi dan konfigurasi pin:

2) Resistor

Spesifikasi:

3) Dioda

4) Op-Amp 741

Spesifikasi dari IC UA741 meliputi berikut ini:

• Supply tegangan ±18V

• Perbedaan tegangan input daya adalah ±15V

• Rasio penolakan mode umum adalah 90dB

• Amplifikasi tegangan diferensial adalah 200V/mv

• Arus supply adalah 1.5mA

• Pin ini dapat diakses dalam berbagai paket seperti paket 8-Pin PDIP, VSSOP, & SOIC

Komponen Input:

1. Botton

Technical Specifications

Mode of Operation: Tactile feedback
Power Rating: MAX 50mA 24V DC
Insulation Resistance: 100Mohm at 100v
Operating Force: 2.55±0.69 N
Contact Resistance: MAX 100mOhm
Operating Temperature Range: -20 to +70
Storage Temperature Range: -20 to +70 ℃

2. Sensor DHT11

3. Touch sensor

4. Sensor PIR

5. UV Sensor

6.Relay

Spesifikasi Relay:

7. Motor DC

Spesifikasi item:

o Tanpa kecepatan beban 12000 ± 15% rpm

o Tidak ada arus beban =280mA

o Tegangan operasi 1.5 - 9 VDC

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

o mulai saat ini =5A

o Resistansi Isolasi di atas 10O 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

8. IC Op Amp

9. Potensiometer

Komponen Output

1. Lampu

A. Spesifikasi :

- Higher lumen output: from 1850 lm to 4900 lm

- Almost constant lumen maintenance throughout the entire life of the lamp due to Luxline Plus triphosphor technology

- High colour rendering (Ra85/Class1B)

- For electronic ballast operation only giving greater efficiency and advantages in improved starting and life performance

- Optimised ambient operating temperature at 35° C (max lumen output) allows compact luminaire designs

- Reduced storage volume and transportation costs

- Average rated life: up to 20000 hours

2. LED-red dan LED-yellow

3. Motor DC

Spesifikasi Motor DC

4. Relay

Spesifikasi:

5. 7-Segment

Komponen Lainnya

Mikrokontroler

1) Arduino

3.Dasar teori [kembali]

A. Komponen Input

-Switch

Saklar atau dalam bahasa Inggris disebut Switch adalah salah satu komponen yang penting dalam setiap rangkaian atau perangkat elektronik. Seperti pada artikel yang disebutkan sebelumnya, Saklar atau Switch adalah perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan aliran arus listrik. Meskipun saat ini telah banyak yang menggunakan saklar atau switch elektronik yang menggunakan sensor ataupun rangkaian yang terdiri komponen semikonduktor seperti transistor, IC dan dioda. Namun saklar mekanik atau mechanical switch masih tetap memegang peranan penting pada hampir semua perangkat atau peralatan listrik dan elektronik.

Saklar pada dasarnya merupakan perangkat mekanik yang terdiri dari dua atau lebih terminal yang terhubung secara internal ke bilah atau kontak logam yang dapat dibuka dan ditutup oleh penggunanya. Aliran listrik akan mengalir apabila suatu kontak dihubungkan dengan kontak lainnya. Sebaliknya, aliran listrik akan terputus apabila hubungan tersebut dibuka atau dipisahkan. Selain sebagai komponen untuk menghidupkan (ON) dan mematikan (OFF) perangkat elektronik, Saklar sering juga difungsikan sebagai pengendali untuk mengaktifkan fitur-fitur tertentu pada suatu rangkaian listrik. Contohnya seperti pengatur tegangan pada pencatu daya, Sebagai pengatur Volume di Ponsel ataupun sebagai pengatur.

Seiring dengan perkembangan zaman dan teknologi, saklar yang kita gunakan saat ini juga memiliki bentuk dan desain yang berbeda-beda. Ada banyak cara untuk melakukan penggolongan terhadap saklar mekanik ini, salah satunya adalah penggolongan dengan bentuk dan gerakan yang dapat digunakan oleh penggunanya dalam menutup dan membuka kontak.

Jenis-jenis Saklar (Switch) dalam Rangkaian Elektronika

Berikut ini adalah jenis-jenis Saklar listrik mekanik yang digolongkan berdasarkan cara gerakan saklarnya.

1. Push Button Switch (Saklar Tombol Dorong)

Push Button Switch dalam bahasa Indonesia dapat diterjemahkan menjadi saklar tombol dorong adalah jenis saklar dua posisi yang dapat menghubungkan aliran arus listrik pada saat pengguna menekannya dan memutuskan hubungan listrik tersebut apabila kita melepaskannya.

2. Toggle Switch (Saklar Pengalih)

Toggle Switch atau Saklar Pengalih adalah saklar yang digerakan oleh tuas atau toggle yang miring ke salah satu posisi dari dua posisi atau lebih untuk menghubungkan atau memutuskan aliran listrik. Kebanyakan Saklar Tuas atau Toggle Switch dirancang menetap pada satu posisi, namun ada juga jenis saklar tuas yang memiliki mekanisme pegas internal untuk mengembalikan tuas ke posisi tertentu.

3. Selector Switch (Saklar Pemilih)

Selector Switch atau Saklar Pemilih adalah saklar yang dioperasikan dengan cara memutar dan biasanya digunakan pada rangkaian yang memerlukan pilihan lebih dari 2 posisi. Penggunanya dapat memutar dengan jari tangannya untuk memilih posisi tertentu. Selector Switch ini biasanya diaplikasikan pada Pencatu Daya untuk memilih tegangan yang diinginkan, sebagai pemilih fungsi pengujian (Ohm, Volt, Ampere) pada Multimeter, Pemilih Suhu pada Oven dan lain sebagainya. Pada umumnya, tuas atau kontak Selector Switch ini akan menetap di satu posisi, namun ada juga Selector Switch atau Saklar Pemilih yang memiliki mekanisme pegas internal untuk mengembalikannya ke posisi semula apabila tidak ada yang menahannya (Contoh Selector Switch pada starter mobil). Selector Switch atau Saklar Pemilihnya juga sering disebut dengan Rotary Switch.

4. Limit Switch (Saklar Pembatas)

Limit Switch atau Saklar Pembatas adalah saklar yang banyak digunakan pada mesin-mesin untuk keperluan otomasi industry. Umumnya, di ujung tuas saklar pembatas ini terdapat sebuah bantalan (bearing) roller kecil yang berfungsi untuk mencegah aus-nya tuas pada limit switch tersebut karena kontak berulang kali dengan bagian-bagian mesin. Limit switch atau saklar pembatas biasanya digunakan untuk mengendalikan mesin sebagai bagian dari sistem pengendali, sebagai pengaman dan penguncian ataupun menghitung objek yang melewati suatu titik. Sederhananya, sebuah limit switch atau saklar pembatas biasanya terdiri dari actuator atau tuas yang secara mekanis terkait dengan sekumpulan kontak. Ketika suatu benda bersentuhan dengan actuator, limit switch tersebut akan mengoperasikan kontaknya untuk menghubungkan atau memutuskan sambungan aliran listrik.

Penggolongan Saklar lainnya

Selain penggolongan berdasarkan bentuk dan gerakannya, saklar mekanis atau mechanical switch juga dapat diklasifikasikan berdasarkan jumlah kontak dan kondisi yang dimilikinya seperti :

SPST : Single Pole Single Throw
SPDT : Single Pole Double Throw
DPST : Double Pole Single Throw
DPDT : Double Pole Double Throw
SP6T : Single Pole Six Throw
Dan lain sebagainya

-Sensor DHT11

DHT 11 merupakan sensor yang mampu mendeteksi suhu (temperature) dan kelembapan (humidty) pada area sekitar sensor. Dalam sensor ini terdiri dari termistor untuk mengecek suhu dan kapasitif sensor untuk mengecek kelembapan. Biasanya sensor ini langsung dikemas dengan modul sehingga dalam modul tersebut sudah terdapat sensor dan chip untuk mengubah tegangan analog menjadi sinyal digital. Seperti gambar diatas modul tersebut terdiri dari 3 pin yaitu :
VCC (+) : Merupakan pin untuk input tegangan ke dalam modul.
Gnd (-) : Merupakan pin untuk menginput ground atau nol ke dalam modul.
Out : Merupakan pin untuk mengalirkan sinyal digital ke dalam rangkaian / mikrokontroller.
Spesifikasi Sensor DHT 11
Adapun spesifikasinya yaitu :
Tegangan Input 3-5 V
Arus 0.3mA, Iddle 60uA
Periode sampling 2 detik
Output data serial
Resolusi 16 bit
Temperatur antara 0°C sampai 50°C (akurasi 2°C )
Kelembapan antara 20% sampai 90% (akurasi 5%)
Cara Kerja Sensor DHT 11
Sensor DHT11 terdiri dari elemen penginderaan kelembaban kapasitif dan termistor untuk penginderaan suhu. Kapasitor penginderaan kelembaban memiliki dua elektroda dengan substrat penahan kelembapan sebagai dielektrik di antara keduanya. Perubahan nilai kapasitansi terjadi dengan perubahan tingkat kelembaban. IC mengukur, memproses nilai resistansi yang diubah ini dan mengubahnya menjadi bentuk digital. Untuk mengukur suhu sensor ini menggunakan thermistor koefisien Suhu Negatif yang menyebabkan penurunan nilai resistansinya seiring dengan kenaikan suhu. Untuk mendapatkan nilai resistansi yang lebih besar bahkan untuk perubahan suhu sekecil apapun, sensor ini biasanya terbuat dari keramik atau polimer semikonduktor. Kisaran suhu DHT11 adalah dari 0 hingga 50 derajat Celcius dengan akurasi 2 derajat. Kisaran kelembaban sensor ini dari 20 hingga 80% dengan akurasi 5%. Tingkat pengambilan sampel sensor ini adalah 1Hz. Yaitu. itu memberi satu bacaan untuk setiap detik. DHT11 berukuran kecil dengan tegangan operasi dari 3 hingga 5 volt. Arus maksimum yang digunakan saat mengukur adalah 2.5mA. Sensor DHT11 memiliki empat pin- VCC, GND, Pin Data, dan pin yang tidak terhubung. Sebuah resistor pull-up 5k hingga 10k ohm disediakan untuk komunikasi antara sensor dan mikrokontroler. Setelah mengecek selanjutnya sensor akan mengirimkan sinyal digital ke dalam Mikrokontroller.
Pengaplikasian Sensor DHT 11
Sensor ini digunakan dalam berbagai aplikasi dan alat seperti mengukur nilai kelembaban dan suhu pada sistem pemanas, ventilasi, dan pendingin udara seperti Air Conditioner (AC). Stasiun cuaca juga menggunakan sensor ini untuk memprediksi kondisi cuaca. Sensor kelembaban digunakan sebagai tindakan pencegahan di rumah yang orang-orangnya terpengaruh oleh kelembaban. Kantor, mobil, museum, rumah kaca dan industri menggunakan sensor ini untuk mengukur nilai kelembaban dan sebagai ukuran keamanan.

-Sensor UV

  Sensor Ultraviolet (Sensor Api) UV Tron adalah sensor yang sering digunakan untuk untuk mendeteksi keberadaan sumber api berdasarkan gelombang ultraviolet yang dipancarkan oleh api. Sensor ultraviolet UV tron dapat diaplikasikan dengan mikrokontroler , misalnya sensor ultraviolet UV Tron ini digunakan untuk keperluan mendeteksi sumber api pada robot dalam suatu kontes robot pemadam kebakaran. Akurasi sensor ultraviolet UV Tron ini sangat tinggi terhadap keberadaan sumber api, sehingga sangat cocok untuk keperluan lomba robot pemadam kebakaran yang sumber apinya kecil berupa lilin.
Gelombang Ultraviolet :
Ultra ungu (sering disingkat UV, dari bahasa inggris: ultraviolet) adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari daerah dengan sinar tampak, namun lebih panjang dari sinar-X yang kecil. Radiasi UV dapat dibagi menjadi hampir UV (panjang gelombang: 380-200 nm) dan UV vakum (200-10 nm). Ketika mempertimbangkan pengaruh radiasi UV terhadap kesehatan manusia dan lingkungan, jarak panjang gelombang sering dibagi lagi kepada UVA (380-315 nm), yang juga disebut Gelombang Panjang atau blacklight UVB (315-280 nm), yang juga disebut Gelombang Medium (Medium Wave); dan UVC (280-10 nm), juga disebut Gelombang Pendek (Short Wave). Istilah ultraviolet berarti melebihi ungu (dari bahasa latin ultra, melebihi), sedangkan kata ungu merupakan warna panjang gelombang paling pendek dari cahaya dari sinar tampak. Beberapa hewan, termasuk burung, reptil, dan serangga seperti lebah dapat melihat hingga mencapai hampir UV. Banyak buah-buahan, bunga dan benih terlihat lebih jelas di latar belakang dalam panjang gelombang UV dibandingkan dengan penglihatan warna manusia
   Sensor ini memberikan sinyal aktif apabila mendeteksi adannya sinyal ultraviolet. Tipe sensor yang dipilih adalah Hamamatsu R2868. Prinsip kerja sensor ini adalah mendeteksi adanya gelombang ultraviolet pada range 185 – 260 nm.

Grafik Respon Sensor Ultraviolet

Sensor Ultraviolet (APDS-9002)

Sensor cahaya ultraviolet adalah sensor cahaya yang hanya merespon perubahan intensitas cahaya ultraviolet yang mengenainya. Sensor ini menerima input dalam bentuk intensitas cahaya ultraviolet dan menghasilkan output dalam bentuk perubahan besaran listrik.

Data Sheet dari ADPS-9002

-Sensor touch
Touch Sensor atau 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.
Berdasarkan fungsinya, Sensor Sentuh dapat dibedakan menjadi dua jenis utama yaitu Sensor Kapasitif dan Sensor Resistif. Sensor Kapasitif atau Capacitive Sensor bekerja dengan mengukur kapasitansi sedangkan sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya.
Sensor Sentuh Kapasitif
Sensor sentuh Kapasitif merupakan sensor sentuh yang sangat populer pada saat ini, hal ini dikarenakan Sensor Kapasitif lebih kuat, tahan lama dan mudah digunakan serta harga yang relatif lebih murah dari sensor resistif. Ponsel-ponsel pintar saat ini telah banyak yang menggunakan teknologi ini karena juga menghasilkan respon yang lebih akurat.
Berbeda dengan Sensor Resistif yang menggunakan tekanan tertentu untuk merasakan perubahan pada permukaan layar, Sensor Kapasitif memanfaatkan sifat konduktif alami pada tubuh manusia untuk mendeteksi perubahan layar sentuhnya. Layar sentuh sensor kapasitif ini terbuat dari bahan konduktif (biasanya Indium Tin Oxide atau disingkat dengan ITO) yang dilapisi oleh kaca tipis dan hanya bisa disentuh oleh jari manusia atau stylus khusus ataupun sarung khusus yang memiliki sifat konduktif.
Pada saat jari menyentuh layar, akan terjadi perubahaan medan listrik pada layar sentuh tersebut dan kemudian di respon oleh processor untuk membaca pergerakan jari tangan tersebut. Jadi perlu diperhatikan bahwa sentuhan kita tidak akan di respon oleh layar sensor kapasitif ini apabila kita menggunakan bahan-bahan non-konduktif sebagai perantara jari tangan dan layar sentuh tersebut.
Sensor Sentuh Resistif
Tidak seperti sensor sentuh kapasitif, sensor sentuh resistif ini tidak tergantung pada sifat listrik yang terjadi pada konduktivitas pelat logam. Sensor Resistif bekerja dengan mengukur tekanan yang diberikan pada permukaannya. Karena tidak perlu mengukur perbedaan kapasitansi, sensor sentuh resistif ini dapat beroperasi pada bahan non-konduktif seperti pena, stylus atau jari di dalam sarung tangan.
Sensor sentuh resistif terdiri dari dua lapisan konduktif yang dipisahkan oleh jarak atau celah yang sangat kecil. Dua lapisan konduktif (lapisan atas dan lapisan bawah) ini pada dasarnya terbuat dari sebuah film. Film-film umumnya dilapisi oleh Indium Tin Oxide yang merupakan konduktor listrik yang baik dan juga transparan (bening).
Cara kerjanya hampir sama dengan sebuah sakelar, pada saat film lapisan atas mendapatkan tekanan tertentu baik dengan jari maupun stylus, maka film lapisan atas akan bersentuhan dengan film lapisan bawah sehingga menimbulkan aliran listrik pada titik koordinat tertentu layar tersebut dan memberikan signal ke prosesor untuk melakukan proses selanjutnya.
Grafik Respon Sensor Touch:
- Sensor PIR
Sensor PIR (Passive Infra Red) adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu :
a. Lensa Fresnel
Lensa Fresnel pertama kali digunakan pada tahun 1980an. Digunakan sebagai lensa yang memfokuskan sinar pada lampu mercusuar. Penggunaan paling luas pada lensa Fresnel adalah pada lampu depan mobil, di mana mereka membiarkan berkas parallel secara kasar dari pemantul parabola dibentuk untuk memenuhi persyaratan pola sorotan utama. Namun kini, lensa Fresnel pada mobil telah ditiadakan diganti dengan lensa plain polikarbonat. Lensa Fresnel juga berguna dalam pembuatan film, tidak hanya karena kemampuannya untuk memfokuskan sinar terang, tetapi juga karena intensitas cahaya yang relative konstan diseluruh lebar berkas cahaya.
b. IR Filter
IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar infrared pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Sehingga Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja.
c. Pyroelectric Sensor
Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32˚C, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik. Mengapa bisa menghasilkan arus listrik? Karena pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh infrared pasif tersebut. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.
d. Amplifier
Sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus yang masuk pada material pyroelectric.
e. Komparator
Setelah dikuatkan oleh amplifier kemudian arus dibandingkan oleh komparator sehingga mengahasilkan output.
Hampir semua jenis sensor PIR akan memiliki spesifikasi memiliki perbedaan, meskipun semuanya memiliki cara kerja yang sama. Dapat cek perbedaan tersebut dalam datasheet.
·         Ukuran : Persegi
·         Output : Nilai Digital High (3V) saat dipicu (gerakan terdeteksi), dan nilai digital Low saat menganggur (tidak ada gerakan terdeteksi). Panjang pulsa ditentukan oleh resistor dan kapasitor pada PCB.
·         Jangkauan sensitivitas : sampai 20 kaki (6 meters) 110 derajat x 70 derajat jangkauan deteksi
·         Power supply: 3.3V - 5V tegangan input.
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.

Dari grafik, didapatkan bahwa suhu juga mempengaruhi seberapa jauh PIR dapat mendeteksi adanya infrared dimana semakin tinggi suhu disekitar maka semakin pendek jarak yang bisa diukur oleh PIR.

-Resistor
Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan berfungsi untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, diantaranya resistor nilai tetap (fixed resistor), resistor variabel (variabel resistor), thermistor, dan LDR.

Cara membaca nilai resistor
Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n).
5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor

- Diode
Cara Kerja Dioda:
Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).
a. tanpa tegangan
Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p.
b. kondisi forward bias
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif.
c. kondisi reverse bias
Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub.

- Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.
Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.
Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V
4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V
5. Switching maksimum

B. Komponen Output

- 7Segment

Layar tujuh segmen ini seringkali digunakan pada jam digital, meteran elektronik, dan perangkat elektronik lainnya yang menampilkan informasi numerik. Layar tujuh segmen ini terdiri dari 7 buah LED yang membentuk angka 8 dan 1 LED untuk titik/DP. Angka yang ditampilkan di seven segmen ini dari 0-9. Cara kerja dari seven segmen disesuaikan dengan LED. LED merupakan komponen diode yang dapat memancarkan cahaya. kondisi dalam keadaan ON jika sisi anode mendapatkan sumber positif dari Vcc dan katode mendapatkan sumber negatif dari ground.

- Motor DC
Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), ArmatureWinding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator)dan Brushes (kuas/sikat arang).
Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti
Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.
- Battery
Spesifikasi battery : 12 V
Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah "baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat yang terdiri dari satu sel. Kutub yang bertanda positif menandakan bahwa memiliki energi potensial yang lebih tinggi daripada kutub bertanda negatif. Kutub bertanda negatif adalah sumber elektron yang ketika disambungkan dengan rangkaian eksternal akan mengalir dan memberikan energi ke peralatan eksternal. Ketika baterai dihubungkan dengan rangkaian eksternal, elektrolit dapat berpindah sebagai ion didalamnya, sehingga terjadi reaksi kimia pada kedua kutubnya. Perpindahan ion dalam baterai akan mengalirkan arus listrik keluar dari baterai sehingga menghasilkan kerja. Meski sebutan baterai secara teknis adalah alat dengan beberapa sel, sel tunggal juga umumnya disebut baterai.
- Lampu

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.

C. Komponen Lainnya

-Arduino

Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino yang kita gunakan dalam praktikum ini adalah Arduino Uno yang menggunakan chip AVR ATmega 328P. Dalam memprogram Arduino, kita bisa menggunakan komunikasi serial agar Arduino dapat berhubungan dengan komputer ataupun perangkat lain.

Adapun spesifikasi dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :

Arduino Uno

Bagian-bagian arduino uno:

-Power USB

Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.

-Power jack

Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan tipe Jack. Input DC 5 - 12 V.

-Crystal Oscillator

Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak jantung pada Arduino. Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.

-Reset

Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.

-Digital Pins I / O

Papan Arduino UNO memiliki 14 Digital Pin. Berfungsi untuk memberikan nilai logika ( 0 atau 1 ). Pin berlabel " ~ " adalah pin-pin PWM ( Pulse Width Modulation ) yang dapat digunakan untuk menghasilkan PWM.

-Analog Pins

Papan Arduino UNO memiliki 6 pin analog A0 sampai A5. Digunakan untuk membaca sinyal atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu dsb, dan mengubahnya menjadi nilai digital.

-RAM

RAM (Random Access Memory) adalah tempat penyimpanan sementara pada komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap, tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori atau acak. Secara umum ada 2 jenis RAM yaitu SRAM (Static Random Acces Memory) dan DRAM (Dynamic Random Acces Memory).

-ROM

ROM (Read-only Memory) adalah perangkat keras pada computer yang dapat menyimpan data secara permanen tanpa harus memperhatikan adanya sumber listrik. ROM terdiri dari Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM.

Block Diagram Mikrokontroler ATMega 328P pada Arduino UNO

Adapun block diagram mikrokontroler ATMega 328P dapat dilihat pada gambar berikut: