Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

 

Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

Rangkaian dispenser otomatis ini berfungsi untuk mengoperasikan pengeluaran air minum secara otomatis berdasarkan dua jenis sensor, yaitu sensor infrared (IR digital) sebagai pendeteksi keberadaan gelas, dan water sensor analog sebagai pendeteksi ketinggian air dalam galon. Sistem bekerja menggunakan sinyal dari kedua sensor yang diproses oleh rangkaian op-amp, LM393 sebagai comparator, serta transistor dan relay untuk menggerakkan pompa air dan alarm (LED + buzzer).

Secara keseluruhan, sistem terdiri dari dua bagian utama:

• Rangkaian Sensor Infrared sebagai pendeteksi gelas
• Rangkaian Water Sensor sebagai pendeteksi volume air galon

Di bawah ini dijelaskan simulasi dan prinsip kerja masing-masing bagian.

1. Sistem Deteksi Gelas dan Kontrol Pompa Air (Berbasis Sensor Infrared Digital)

Prinsip Kerja

Sensor infrared digital berfungsi untuk mendeteksi ada/tidaknya gelas yang diletakkan pada area pengisian dispenser. Sensor menghasilkan keluaran logika:

• HIGH (1) → ketika ada objek (gelas) memantulkan cahaya IR
• LOW (0) → ketika tidak ada gelas

Sinyal digital ini masuk ke op-amp buffer TL082 (non-inverting follower) untuk menstabilkan tegangan sebelum diteruskan ke transistor dan relay.

Ketika sensor mendeteksi gelas, relay mengaktifkan pompa air 12V sehingga air mengalir keluar.

a. Saat Sensor IR Mendeteksi Gelas

• Gelas diletakkan → sensor IR memantulkan cahaya
• Output sensor = HIGH
• Output buffer TL082 = HIGH stabil
• Transistor D882 mendapat bias basis > 0,7 V
• Transistor aktif → relay aktif
• Relay menghubungkan pompa 12V → pompa menyala

Kesimpulan:
Ada gelas → sensor aktif → relay aktif → pompa mengeluarkan air.

b. Saat Gelas Diambil / Tidak Ada Gelas

• Tidak ada pantulan cahaya
• Output sensor = LOW
• Output buffer juga LOW
• Transistor tidak mendapat bias → non-aktif
• Relay mati → pompa mati

Kesimpulan:
Gelas hilang → sensor tidak aktif → pompa otomatis berhenti.

c. Indikator LED Sensor IR

Selain mengontrol pompa, sistem juga menampilkan status deteksi:

• Gelas terdeteksi → LED menyala
• Tidak ada gelas → LED mati

Kesimpulan:
LED berfungsi sebagai indikator visual keberadaan gelas.

2. Sistem Deteksi Volume Air Galon (Berbasis Water Sensor Analog + LM393)

Prinsip Kerja

Water sensor membaca ketinggian air menggunakan elektroda konduktif. Besarnya air yang menyentuh elektroda menentukan tegangan analog.

• Air tinggi → resistansi kecil → tegangan sensor besar
• Air rendah → resistansi besar → tegangan kecil

Tegangan ini dibandingkan menggunakan LM393 comparator dalam mode non-inverting, di mana:

• Input non-inverting (+) → dari water sensor
• Input inverting (–) → dari potensiometer sebagai Vref

Keluaran LM393 kemudian mengaktifkan LED merah dan buzzer bila air berada pada level rendah.

Rangkaian dirangkai paralel pada breadboard yang sama untuk bekerja bersamaan dengan sistem IR.

a. Kondisi Air Masih Banyak (Level > 5%)

• Tegangan water sensor lebih besar dari Vref
• LM393 output LOW
• Transistor tidak mendapat bias
• Relay tetap OFF
• Buzzer dan LED merah mati

Kesimpulan:
Air masih cukup → alarm tidak aktif.

b. Kondisi Air Hampir Habis (Level < 5%)

• Tegangan water sensor lebih kecil dari Vref
• Output LM393 HIGH
• Transistor D882 mendapat bias basis
• Transistor aktif → relay aktif
• Relay menghidupkan buzzer 5V dan LED merah

Kesimpulan:
Air rendah → LM393 aktif → LED + buzzer menyala sebagai peringatan.

c. Fungsi Potensiometer

Potensiometer digunakan untuk mengatur ambang batas level air:
Mengatur seberapa rendah air galon sebelum alarm berbunyi.

Kesimpulan:
Potensiometer = penentu batas minimum volume air.