MODUL 4

PRAKTIKUM ELEKTRONIKA

DISPENSER OTOMATIS

Oleh:

Kelompok 9

ANGGOTA KELOMPOK

M. Alfaridzi Putra Adita

Fadil Ahmad Sandri

M. Naufal Devendra

Dicky Pratama

1

2

3

4

2410951021

2410952017

2410952055

2410952057

M. Alfaridzi Putra Adita

Fadil Ahmad Sandri

M. Naufal Devendra

Dicky Pratama

1

2

3

4

2410951021

2410952017

2410952055

2410952057

LATAR BELAKANG

Proyek Dispenser Otomatis ini dibuat sebagai bagian dari tugas praktikum elektronika dengan judul yang telah ditentukan oleh asisten laboratorium. Melalui proyek ini, sistem dispenser dirancang agar dapat mengisi air minum secara otomatis tanpa pengoperasian manual. Penggunaan sensor infrared memungkinkan pendeteksian gelas secara otomatis, sedangkan water sensor digunakan untuk memantau ketersediaan air dalam galon. Dengan adanya sistem ini, diharapkan dapat meningkatkan kenyamanan pengguna, mengurangi risiko tumpahan, serta memberikan pemahaman yang lebih baik mengenai penerapan sensor dan rangkaian elektronika dalam kehidupan sehari-hari.

RUMUSAN MASALAH

Bagaimana cara merancang sistem dispenser otomatis yang dapat mengisi air ke dalam gelas tanpa harus dilakukan secara manual?

1

2

3

4

Bagaimana sensor infrared dapat mendeteksi keberadaan gelas sehingga proses pengisian air dapat berjalan otomatis?

Bagaimana mengatur dan menghubungkan komponen seperti sensor, op-amp, transistor, dan relay agar dispenser bekerja aman dan efisien?

Sejauh mana sistem dispenser otomatis ini dapat meningkatkan kemudahan dan keamanan pengguna?

TUJUAN PENELITIAN

• Merancang sistem dispenser otomatis yang dapat mengeluarkan air secara mandiri dengan deteksi keberadaan gelas menggunakan sensor infrared digital.
• Mengembangkan rangkaian pengendali berbasis komparator LM393 atau op-amp TL082, transistor, dan relay untuk mengatur kerja pompa air serta indikator LED dan buzzer peringatan level air rendah secara otomatis sesuai sinyal sensor.
• Menghasilkan sistem dispenser otomatis yang higienis, efisien, dan informatif, sehingga mampu meningkatkan kenyamanan pengguna sekaligus menghemat konsumsi air dan menjaga keamanan perangkat dari kerusakan akibat kehabisan air.

​

AlAT DAN BAHAN

Alat:

• Solder
• Adaptor 12V
• Tang
• Obeng
• Tespen
• Tenol
• Mini Drill 12V

​

​

Bahan:

• Sensor Infrared (IR)
• Water Sensor
• LED
• Kabel Jumper (Male to Male dan Female to Male)
• Konverter DC to DC
• Transistor D882
• Operational Amplifier TL082
• Relay 5V
• Galon 19L
• Resistor
• Breadboard

​

​

​

Bahan:

• Terminal PCB
• Baut & Mur
• Selang Putih
• Konektor
• Buzzer
• Kabel Jumper
• Potensiometer
• Pompa 12V
• Kardus
• Lakban Hitam
• Double Tape
• PCB Prototype
• Comparator LM393

​

​

prinsip KERJA

Sensor IR bekerja dengan cara memancarkan sinar inframerah melalui LED pemancar (IR LED) dan menerimanya kembali melalui fotodioda atau fototransistor.

• Ketika tidak ada objek, sinar inframerah yang dipancarkan tidak akan dipantulkan kembali, sehingga penerima tidak mendeteksi sinyal.
• Ketika ada objek di depan sensor, sinar inframerah akan terpantul ke arah penerima, menyebabkan adanya perubahan tegangan output.
• Perubahan tegangan inilah yang kemudian digunakan oleh sistem (biasanya lewat komparator LM393 atau op-amp) untuk memutuskan apakah air keluar atau tidak dari keran.

​

Sensor Infrared

prinsip KERJA

Sensor water level bekerja dengan cara mendeteksi keberadaan air melalui konduktivitas listrik antara jalur-jalur logam pada modul sensor. Ketika air menyentuh permukaan sensor, nilai resistansi berubah dan menghasilkan sinyal analog maupun digital.

• Ketika tidak ada air, jalur logam tidak terhubung sehingga tegangan output cenderung rendah atau sensor membaca kondisi kering.
• Ketika air menyentuh sensor, konduktivitas meningkat dan jalur logam saling terhubung, menghasilkan perubahan tegangan yang terbaca sebagai air terdeteksi.
• Perubahan tegangan inilah yang kemudian digunakan oleh sistem (menggunakan komparator seperti LM393 atau op-amp) untuk memastikan apakah volume air dalam galon cukup atau tidak .

​

Water Sensor

prinsip KERJA

LED (Light Emitting Diode) merupakan dioda semikonduktor yang memancarkan cahaya ketika dialiri arus listrik dari anoda ke katoda dalam kondisi bias maju. Saat LED diberi tegangan maju, elektron pada wilayah N dan hole pada wilayah P akan saling berekombinasi dan menghasilkan energi dalam bentuk cahaya. Warna cahaya yang dipancarkan tergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan pada LED.

Pada sistem dispenser otomatis yang memakai water sensor, LED berfungsi sebagai indikator visual. Ketika sensor mendeteksi bahwa level air sudah berada di bawah ambang batas, rangkaian kontrol akan memberikan arus ke LED sehingga LED menyala sebagai tanda bahwa air perlu diisi kembali. LED selalu dipasangi resistor pembatas arus (misalnya 220Ω atau 330Ω) untuk mencegah arus berlebih yang dapat merusak LED.

LED

prinsip KERJA

Kabel jumper tidak memiliki fungsi aktif, melainkan hanya berperan sebagai penghantar arus dan sinyal listrik antar titik dalam rangkaian.

• Kabel ini terdiri dari inti tembaga (conductor) yang dilapisi isolator plastik.
• Karena resistansinya sangat kecil, arus listrik dapat mengalir dengan mudah dari satu ujung ke ujung lainnya.
• Jenis male to male berarti kedua ujungnya memiliki pin logam (seperti jarum), sehingga bisa ditancapkan ke breadboard atau header female pada modul elektronik.

​

Jumper male to male

prinsip KERJA

Kabel jumper bekerja dengan prinsip sederhana, yaitu menghantarkan arus dan sinyal listrik dari satu titik ke titik lain.

• Bagian dalam kabel terbuat dari konduktor tembaga, yang memiliki hambatan sangat kecil.
• Lapisan luar kabel berupa isolator plastik yang mencegah hubungan pendek antar kabel.
• Ujung female berfungsi sebagai konektor penerima pin, sedangkan ujung male menjadi penghubung ke breadboard.

Dengan desain ini, kabel jumper female to male sangat cocok untuk sistem prototipe non-permanen seperti proyek dispenser otomatis.

​

Jumper female to male

prinsip KERJA

Konverter DC to DC bekerja berdasarkan prinsip penyimpanan dan pelepasan energi menggunakan induktor, kapasitor, dan transistor (switching device).

1. Saat transistor ON

• Arus mengalir melalui induktor dan menyimpan energi dalam bentuk medan magnet.

2. Saat transistor OFF

• Energi yang tersimpan dalam induktor dilepaskan ke beban (load) melalui dioda, sehingga tetap menjaga tegangan output stabil.

Siklus ON-OFF transistor diatur menggunakan Pulse Width Modulation (PWM) untuk mengontrol besarnya tegangan keluaran.

Dengan mengatur lebar pulsa (duty cycle), maka tegangan keluaran dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan.

​

Converter DC to DC

prinsip KERJA

Transistor D882 bekerja seperti saklar elektronik tiga terminal — basis (B), kolektor (C), dan emitor (E).

• Saat arus kecil diberikan ke basis, transistor ON, dan arus besar mengalir dari kolektor ke emitor (menghidupkan beban).
• Saat arus basis nol, transistor OFF, dan arus dari kolektor ke emitor terputus (beban mati).

Dengan kata lain, arus kecil di basis dapat mengontrol arus besar di kolektor, menjadikannya ideal untuk mengontrol motor DC, lampu, atau relay.

​

Transistor D882

prinsip KERJA

Op-amp bekerja berdasarkan perbandingan dua sinyal input, yaitu:

• Input non-inverting (+)
• Input inverting (–)

Prinsip dasar:

​

​

di mana

• Vout= tegangan output
• A = penguatan internal (sangat besar)
• V+​ dan V−= tegangan pada masing-masing input

Jika:

• V+>V−​ → output HIGH (sekitar tegangan Vcc)
• V+<V−​ → output LOW (mendekati 0V)

Pada proyek garasi otomatis, TL082 digunakan untuk membandingkan sinyal sensor dengan nilai ambang batas (threshold) tertentu.

Op-Amp TL082

prinsip KERJA

Saat arus listrik melewati resistor, sebagian energi listrik diubah menjadi panas.

Besarnya arus yang dihambat mengikuti hukum Ohm:

V=I×R

​

Artinya, semakin besar nilai resistansi, semakin kecil arus yang lewat. Dengan nilai 220Ω, arus yang masuk ke LED atau input rangkaian tetap pada level aman (biasanya di bawah 20mA).

​

Resistor

prinsip KERJA

LM393 memiliki dua input utama:

• Input Non-inverting (+) → menerima sinyal dari sensor (misalnya hasil pembacaan cahaya dari LDR).
• Input Inverting (−) → menerima tegangan referensi (biasanya diatur dengan potensiometer).

Ketika tegangan di pin (+) lebih besar dari tegangan di pin (−), maka output LM393 akan HIGH (logika 1).

Sebaliknya, jika tegangan di pin (+) lebih kecil dari pin (−), maka output akan LOW (logika 0).

Output inilah yang selanjutnya bisa digunakan untuk:

• Menyalakan LED sebagai indikator,
• Mengaktifkan transistor pengendali relay,
• Mengirim sinyal ke mikrokontroler atau sistem kontrol otomatis lainnya.

​

Comparator LM393

prinsip KERJA

Power supply mengubah tegangan AC dari PLN (biasanya 220V) menjadi tegangan DC sebesar 12V. Prosesnya melibatkan beberapa tahap, yaitu:

• Transformator (trafo): menurunkan tegangan dari 220V AC menjadi sekitar 12V AC.
• Dioda penyearah: mengubah arus AC menjadi DC.
• Kapasitor filter: meratakan gelombang DC agar tidak berdenyut.
• Regulator tegangan: menjaga agar tegangan tetap stabil di 12V, meskipun beban berubah.

Dalam beberapa proyek miniatur seperti sistem garasi otomatis, power supply 12V bisa juga berasal dari adaptor DC, baterai 12V, atau modul switching DC-DC converter.

Power supply 12V

prinsip KERJA

Buzzer merupakan komponen penghasil suara yang bekerja dengan mengubah sinyal listrik menjadi getaran mekanis sehingga menghasilkan bunyi. Pada buzzer aktif, getaran dan frekuensi sudah diatur di dalam rangkaian internal sehingga buzzer cukup diberi tegangan untuk menghasilkan suara.

Dalam sistem dispenser otomatis, buzzer berfungsi sebagai indikator audio yang bekerja bersamaan dengan LED. Ketika water sensor mendeteksi level air turun di bawah ambang batas, rangkaian kontrol akan memberikan tegangan pada buzzer sehingga buzzer berbunyi sebagai peringatan. Jika buzzer membutuhkan arus lebih besar daripada yang dapat disuplai mikrokontroler, biasanya ditambahkan transistor sebagai saklar agar buzzer dapat bekerja dengan aman dan stabil.

Buzzer

prinsip KERJA

Relay adalah saklar yang bekerja menggunakan medan elektromagnet. Ketika coil relay dialiri arus, medan magnet menarik armature sehingga kontak berpindah ke posisi ON dan menghubungkan rangkaian. Jika arus dihentikan, medan magnet hilang dan kontak kembali ke posisi semula, sehingga relay kembali ke posisi OFF.

Dengan mekanisme ini, relay memungkinkan rangkaian bertegangan kecil mengendalikan beban yang memiliki tegangan atau arus lebih besar. Karena kontaknya terisolasi dari coil, relay aman digunakan untuk memisahkan rangkaian kontrol dan rangkaian daya, sehingga banyak dipakai pada sistem otomatisasi dan pengendalian peralatan listrik.

​

Relay

prinsip KERJA

Potensiometer adalah resistor variabel yang nilai resistansinya dapat diubah dengan memutar porosnya, sehingga tegangan output pada terminal wiper ikut berubah. Dalam sistem sensor otomatis pada water sensor, potensiometer digunakan untuk mengatur ambang batas sensitivitas sensor—semakin besar atau kecil nilai potensiometer, semakin sensitif sensor dalam mendeteksi perubahan level air dan menentukan kapan rangkaian indikator atau kontrol harus aktif.

Potensiometer

prinsip KERJA

Pompa 12V pada dispenser otomatis bekerja dengan mengubah energi listrik menjadi hisapan dan dorongan air menggunakan motor DC di dalamnya. Ketika rangkaian kontrol menerima sinyal dari water sensor atau infrared bahwa air harus dipompa—baik karena level air rendah maupun karena ada objek yang terdeteksi di depan sensor infrared—rangkaian akan mengalirkan tegangan 12V ke pompa sehingga motor berputar dan memindahkan air ke keluaran dispenser. Jika sensor tidak lagi memicu, tegangan diputus sehingga pompa berhenti beroperasi.

Pompa 12V

prinsip KERJA

Konektor adalah komponen yang berfungsi sebagai penghubung mekanis dan elektrik antara dua bagian rangkaian, sehingga arus dan sinyal dapat berpindah dengan aman dan stabil. Dalam dispenser otomatis, konektor digunakan untuk menyambungkan sensor, pompa, LED, buzzer, dan modul kontrol agar setiap komponen mudah dilepas, diganti, atau dirakit tanpa perlu menyolder ulang. Dengan adanya konektor, instalasi menjadi lebih rapi, modular, dan meminimalkan risiko kabel terputus atau sambungan longgar pada sistem.

Konektor

prinsip KERJA

Terminal listrik bekerja sebagai titik sambungan yang menghubungkan beberapa kabel secara aman dan kuat dengan menggunakan sekrup atau penjepit konduktor di dalamnya. Saat kabel dijepit pada terminal, arus listrik dapat mengalir dari satu kabel ke kabel lainnya tanpa hambatan besar dan tanpa risiko sambungan longgar. Dalam dispenser otomatis, terminal listrik digunakan untuk merapikan distribusi daya ke pompa, sensor, LED, dan buzzer sehingga pemasangan lebih teratur, mudah dirawat, dan stabil secara elektrik.

Terminal

prinsip KERJA

Breadboard bekerja sebagai papan prototyping yang memiliki jalur konduktor di bawah permukaannya untuk menghubungkan komponen tanpa perlu menyolder. Saat kaki komponen atau kabel jumper ditancapkan, kaki tersebut otomatis terhubung ke strip konduktor yang sama sehingga rangkaian dapat dibentuk atau diubah dengan cepat. Dalam dispenser otomatis, breadboard digunakan untuk merakit sementara rangkaian sensor, LED, buzzer, relay, dan pompa sebelum dipindahkan ke rangkaian permanen, sehingga proses pengujian dan perbaikan menjadi lebih mudah.

​

​

​

​

Breadboard

prinsip KERJA

Baut dan mur bekerja sebagai pengikat mekanis yang menghubungkan dua atau lebih komponen secara kuat dan stabil. Baut dimasukkan melalui lubang komponen, lalu mur diputar pada ulir baut untuk menciptakan tekanan dan menjepit komponen agar tidak bergerak. Dalam dispenser otomatis, baut dan mur digunakan untuk memasang sensor, modul elektronik, pompa, atau dudukan rangkaian agar tetap kokoh dan tidak bergeser saat alat beroperasi.

Baut & Mur

prinsip KERJA

PCB Prototype

PCB prototype adalah papan rangkaian berlubang yang memiliki jalur tembaga atau pad kecil untuk menempatkan dan menyolder komponen secara permanen setelah rangkaian diuji di breadboard. Ketika komponen disolder pada PCB prototype, tiap kaki komponen terhubung melalui pad atau jalur tembaga sehingga rangkaian menjadi lebih kuat, rapi, dan tahan getaran. Dalam dispenser otomatis, PCB prototype digunakan sebagai tempat pemasangan sensor, LED, buzzer, relay, dan rangkaian kontrol agar sistem menjadi lebih stabil dan siap digunakan jangka panjang.

flowchart

rANGKAIAN PROTEUS

SENSOR DIGITAL

SENSOR ANALOG

rANGKAIAN YANG SUDAH JADI

Tampak Depan:

Tampak atas:

KeSIMPULAN PENELITIAN

Dari proyek dispenser otomatis yang kami buat, kami menyimpulkan bahwa sistem otomatis seperti ini sangat membantu dalam penggunaan dispenser sehari-hari. Dengan memanfaatkan sensor infrared untuk mendeteksi gelas dan water sensor untuk memantau volume air, proses pengisian air dapat berjalan secara otomatis tanpa perlu ditekan secara manual. Selain memberikan kemudahan dan efisiensi, proyek ini juga memperkuat pemahaman kami mengenai cara kerja sensor, rangkaian penguat transistor, serta pengontrolan relay dalam sistem elektronika. Secara keseluruhan, proyek ini berhasil menunjukkan bahwa rangkaian elektronik sederhana dapat diterapkan untuk menghasilkan perangkat otomatis yang praktis dan bermanfaat.

SEKIAN

TERIMAKASIH

​