Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
Rangkaian kontrol sistem hidroponik berfungsi untuk menjaga kestabilan level da kondisi air nutrisi tanpa perlu pengawasan manual. Sistem ini bekerja berdasarkan sinyal dari water level sensor yang mendeteksi tinggi permukaan larutan nutrisi pada tangki. Sinyal dari sensor ini diolah oleh rangkaian pembanding berbasis op-amp, kemudian mengendalikan transistor dan relay untuk mengatur hidup atau matinya pompa pengisian. Dengan cara ini, pompa menyala saat level nutrisi rendah dan otomatis berhenti saat tangki mencapai ketinggian yang ditentukan, sehingga mencegah kekurangan nutrisi pada tanaman serta menghindari terjadinya limpahan cairan.
Rangkaian kontrol kondisi lingkungan air juga dilengkapi sensor hujan yang berfungsi untuk mendeteksi adanya kelembapan atau tetesan air pada area sistem hidroponik. Sensor hujan ini memberi informasi apakah terjadi kondisi basah di sekitar jalur sirkulasi. Sinyal dari sensor hujan diubah menjadi tegangan keluaran melalui komparator op-amp, lalu digunakan sebagai indikator keamanan. Ketika permukaan sensor mendeteksi adanya air (status basah), komparator akan menghasilkan output HIGH yang mengaktifkan indikator atau buzzer sebagai peringatan. Dengan cara ini, sistem dapat memberi tanda jika terjadi kebocoran atau cipratan air pada instalasi, sehingga memudahkan pengguna melakukan pengecekan tanpa perlu memantau langsung.
Secara keseluruhan, rangkaian ini terbagi menjadi dua bagian utama:
Kontrol Indikator Ketinggian Air Nutrisi (Water Level Sensor dan Komparator Non-Inverting)
Deteksi Kondisi Basah pada Area Sirkulasi (Sensor Hujan dan Voltage Follower)
Sensor water level bekerja dengan prinsip konduktivitas, yaitu semakin tinggi permukaan air maka semakin besar jalur konduksi yang menghubungkan strip–strip sensornya. Pada rangkaian ini, sensor diletakkan di dalam pot hidroponik untuk mengetahui apakah level air berada di bawah atau di atas batas yang ditentukan.
Ketika permukaan air masih rendah (belum menyentuh 42,4% dari tinggi sensor), sensor hanya menghasilkan tegangan rendah (≈ 0 V). Tegangan ini masuk ke rangkaian detektor non-inverting berbasis op-amp LM741. Karena Vin < Vref, maka output komparator berada pada kondisi LOW (0 V). Akibatnya, transistor 2N2222 (Q10) tidak mendapatkan tegangan basis yang cukup (VBE < 0,6 V), sehingga transistor OFF, relay RL12 tidak aktif, dan pompa air dalam kondisi mati.
Saat ketinggian air naik dan melewati batas ambang yang ditentukan yaitu 42,4%, konduktivitas meningkat sehingga tegangan output sensor juga meningkat melampaui Vref dari potensiometer. Kondisi ini menyebabkan output op-amp berubah menjadi HIGH (+12 V). Tegangan tinggi ini membuat transistor 2N2222 aktif, karena basis memperoleh tegangan lebih dari 0,6 V, sehingga relay RL12 tertarik (NO → close). Ketika relay aktif, rangkaian pompa tersambung dan pompa air menyala untuk memindahkan air ke bagian lain dari sistem hidroponik.
Dengan mekanisme komparator + transistor + relay seperti pada gambar, sistem dapat menjaga level air secara otomatis, mencegah tanaman kekurangan air, serta memastikan penggunaan energi tetap efisien karena pompa hanya menyala ketika memang diperlukan.
Saat tidak hujan, pelat sensor kering dan modul memberikan output HIGH (sekitar 5 V). Tegangan ini menjadi Vin pada rangkaian op-amp. Karena Vin > Vref, maka output op-amp berada pada kondisi HIGH. Pada kondisi ini, transistor 2N2222 mendapatkan tegangan basis > 0,6 V, sehingga transistor aktif dan relay RL2 tertutup (close). Relay yang aktif membuat buzzer mati, menandakan tidak ada hujan terdeteksi.
Ketika hujan turun, air mengenai pelat sensor dan menyebabkan output modul turun menjadi LOW (mendekati 0 V). Dengan Vin < Vref, output komparator menjadi LOW. Akibatnya, tegangan basis transistor turun hingga < 0,6 V, sehingga transistor OFF dan relay RL2 kembali ke posisi NO (open). Karena relay terbuka, rangkaian mengalirkan daya ke buzzer sehingga buzzer menyala sebagai alarm bahwa hujan terdeteksi.
Dengan mekanisme komparator → transistor → relay seperti pada gambar, sensor hujan mampu memberikan sinyal yang jelas ketika hujan turun maupun saat kondisi kering. Sistem ini membantu memberikan peringatan otomatis untuk melindungi instalasi hidroponik dari limpasan air atau hujan berlebih.
Komentar
Posting Komentar