Fig.10.48

 

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

MODUL 4

APLIKASI : KONTROL KUMBUNG BUDIDAYA JAMUR 

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

1. Prosedur Percobaan
2. Hardware
3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
4. Flowchart
5. Video Demo
6. Download File

1. Pendahuluan[Kembali]

Budidaya jamur tiram membutuhkan kondisi lingkungan yang stabil, terutama kelembapan media tanam dan ketersediaan air. Pada metode konvensional, pengecekan dilakukan secara manual sehingga memerlukan waktu, tenaga, dan sering menyebabkan kondisi kumbung tidak terkontrol dengan baik. Media yang terlalu kering atau air penyiraman yang habis tanpa disadari dapat menghambat pertumbuhan jamur dan menurunkan hasil panen.

Untuk mengatasi hal tersebut, dibuat sistem kontrol otomatis menggunakan sensor soil moisture dan sensor water level. Sensor soil moisture berfungsi memantau kelembapan media, sementara sensor water level mendeteksi ketersediaan air dalam penampungan. Jika media terlalu kering, mikrokontroler akan mengaktifkan pompa secara otomatis hingga kondisi kembali ideal. Apabila air penampungan habis, buzzer akan berbunyi sebagai tanda peringatan agar dilakukan pengisian.

Sistem ini juga dilengkapi mode manual melalui tombol atau sensor sentuh untuk pengecekan atau pengoperasian langsung. Dengan penerapan sistem ini, budidaya jamur tiram menjadi lebih efisien, penggunaan air lebih terkontrol, serta kondisi lingkungan lebih stabil sehingga hasil panen dapat meningkat.

 

2. Tujuan[Kembali]

Tujuan dari perancangan sistem kontrol budidaya kumbung jamur ini adalah sebagai berikut:

• Merancang prototipe sistem kontrol budidaya jamur berbasis sensor water level dan soil moisture untuk memantau kelembapan media dan ketersediaan air.
• Mengendalikan pompa secara otomatis berdasarkan kondisi sensor serta menggunakan buzzer sebagai alarm jika terjadi kekurangan air atau kelembapan tidak sesuai.
• Meningkatkan efisiensi budidaya dengan menjaga kondisi media tetap optimal sehingga pertumbuhan jamur lebih stabil dan hasil panen lebih baik.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

Bahan

1. OP AMP (TL 082)

Op-Amp TL082 adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penguat sinyal listrik (operational amplifier) yang digunakan untuk memperkuat sinyal input menjadi sinyal output dengan nilai yang lebih besar. Komponen TL082 ini diproduksi oleh Texas Instruments dan termasuk dalam keluarga dual operational amplifier dengan teknologi input JFET. TL082 memiliki keunggulan berupa impedansi input yang tinggi, arus bias input yang sangat kecil, serta kecepatan respon yang tinggi. Selain itu, TL082 juga memiliki tingkat kebisingan rendah dan linieritas yang baik, sehingga sangat cocok digunakan dalam berbagai aplikasi seperti penguat sinyal sensor, rangkaian filter aktif, serta sistem kendali analog tanpa memerlukan penyetelan yang rumit.

2. TRANSISTOR (D882)

Transistor D882 adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penguat arus maupun saklar elektronik dalam suatu rangkaian. Komponen ini termasuk jenis transistor NPN silikon daya menengah yang mampu menangani arus kolektor hingga 3 ampere dan tegangan kolektor-emitor maksimum sebesar 30 volt. Transistor D882 memiliki gain arus tinggi, respon switching cepat, serta stabilitas termal yang baik, sehingga mudah digunakan pada berbagai rangkaian kendali dan penguat daya. Dengan kemasan TO-126, transistor ini sering diaplikasikan pada penguat audio, pengendali relay, serta rangkaian power amplifier sederhana, karena kinerjanya yang stabil dan tidak memerlukan penyetelan tambahan yang rumit.

3. KABEL TUNGGAL KECIL 

Kabel tunggal kecil adalah kabel berinti satu yang digunakan sebagai penghantar arus pada rangkaian elektronik berdaya rendah. Kabel ini fleksibel, mudah dipasang, dan biasanya digunakan pada breadboard atau modul kontrol. Dalam sistem kontrol budidaya jamur, kabel ini berperan menghubungkan sensor, mikrokontroler, dan aktuator seperti soil moisture, water level, pompa, serta buzzer agar sinyal dan daya dapat tersalurkan dengan baik. Dengan isolasi pelindung dan konstruksi yang rapi, kabel tunggal kecil mampu menjaga koneksi tetap stabil dan aman selama sistem bekerja.

4. RELAY 

Relay adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai saklar elektromekanis yang dikendalikan oleh arus listrik. Komponen ini bekerja dengan memanfaatkan medan magnet yang dihasilkan oleh lilitan kawat (koil) untuk menggerakkan saklar mekanik di dalamnya. Ketika arus listrik mengalir melalui koil, medan magnet yang terbentuk akan menarik tuas logam (kontak), sehingga menghubungkan atau memutuskan arus pada rangkaian lain. Dengan prinsip kerja tersebut, relay dapat digunakan untuk mengendalikan beban bertegangan atau berarus besar menggunakan sinyal berarus kecil, seperti dari mikrokontroler atau sensor. Relay banyak digunakan pada sistem otomatisasi, rangkaian pengendali motor, proteksi listrik, serta rangkaian switching, karena kemampuannya untuk memberikan isolasi antara rangkaian kendali dan rangkaian daya serta bekerja secara andal dalam berbagai kondisi operasi.

5. SENSOR WATER LEVEL 

Sensor water level adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air dan mengubahnya menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh sistem kontrol. Sensor water level yang digunakan dalam penelitian ini berupa modul pendeteksi level air yang bekerja berdasarkan prinsip konduktivitas listrik antara elektroda dan air. Ketika permukaan air menyentuh bagian sensor, rangkaian akan menghasilkan perubahan sinyal yang menunjukkan kondisi level air, apakah dalam keadaan rendah, sedang, atau tinggi.

Sensor ini memiliki kelebihan berupa desain yang sederhana, sensitivitas yang baik, serta kemudahan dalam proses integrasi dengan mikrokontroler. Selain itu, sensor water level memiliki respon yang cepat dan stabil sehingga dapat digunakan untuk sistem monitoring maupun otomatisasi. Dengan karakteristik tersebut, sensor ini tidak memerlukan proses kalibrasi yang rumit dan dapat langsung digunakan pada sistem kontrol kelembapan atau penyiraman otomatis dalam aplikasi budidaya jamur ataupun sistem serupa.

 6. SENSOR SOIL MOISTURE

Sensor soil moisture adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mendeteksi kadar kelembapan tanah dan mengubahnya menjadi sinyal listrik yang dapat diproses oleh sistem pengendali. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip konduktivitas listrik, di mana nilai resistansi antara dua probe logam akan berubah sesuai tingkat kelembapan tanah. Saat tanah dalam kondisi basah, resistansinya rendah sehingga menghasilkan nilai pembacaan yang lebih tinggi, sedangkan ketika tanah kering resistansinya meningkat sehingga nilai pembacaan menjadi lebih rendah.

Sensor soil moisture yang digunakan dalam penelitian ini berupa modul pendeteksi kelembapan tanah tipe analog yang memiliki tingkat sensitivitas cukup baik dan mudah diintegrasikan dengan mikrokontroler. Sensor ini juga memiliki desain sederhana, konsumsi daya rendah, serta respon pengukuran yang cepat sehingga cocok digunakan pada sistem pertanian, otomasi irigasi, dan monitoring media tanam seperti pada budidaya jamur.

Dengan karakteristik tersebut, sensor soil moisture tidak memerlukan kalibrasi kompleks dan dapat langsung digunakan dalam sistem kontrol untuk mendeteksi kondisi tanah atau media tumbuh. Hal ini menjadikan sensor ini efektif sebagai alat bantu dalam menjaga kelembapan tetap dalam rentang ideal untuk mendukung pertumbuhan organisme seperti miselium jamur secara optimal.

7.RESISTOR (1/4 WATT)

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 spesifikasi

8. POWER SUPPLY 

Adaptor 5V adalah perangkat sumber daya yang digunakan untuk mengubah tegangan listrik dari stop kontak menjadi 5 volt agar aman digunakan pada rangkaian elektronik. Dalam sistem kontrol budidaya jamur, adaptor ini berfungsi sebagai suplai utama untuk mikrokontroler, sensor, dan komponen lainnya agar bekerja dengan stabil. Dengan tegangan yang sesuai dan arus yang cukup, adaptor 5V membantu menjaga sistem tetap menyala dengan aman dan konsisten selama proses monitoring dan kontrol berlangsung.

9. BREADBOARD 

Breadboard adalah papan penyusun rangkaian elektronik yang memungkinkan komponen dihubungkan tanpa perlu solder. Papan ini memiliki jalur koneksi internal yang memudahkan pemasangan kabel dan komponen seperti sensor, resistor, dan modul kontrol. Pada sistem kontrol budidaya jamur, breadboard digunakan sebagai media perakitan sementara untuk menghubungkan sensor soil moisture, water level, mikrokontroler, pompa, dan buzzer. Dengan sifatnya yang praktis dan dapat digunakan ulang, breadboard sangat membantu dalam proses pengujian, perbaikan, dan pengembangan rangkaian sebelum dibuat versi permanennya.

10. POMPA 5V

11. BUZZER 5V

12. BOX BENING 

13. PCB 

4. Dasar Teori [Kembali]

A. SENSOR SOIL MOISTURE

Sensor soil moisture adalah sensor yang digunakan untuk mengukur kadar kelembapan pada media tanam atau tanah. Sensor ini bekerja dengan mendeteksi perubahan konduktivitas listrik pada tanah, di mana semakin tinggi kadar air, maka semakin rendah resistansi yang terukur, sehingga nilai kelembapan yang terbaca menjadi lebih tinggi. Pada sistem kontrol budidaya jamur, sensor ini berperan penting untuk memantau kondisi kelembapan media, karena jamur membutuhkan lingkungan yang lembap agar proses pertumbuhan berlangsung optimal. Dengan adanya sensor soil moisture, sistem dapat mengaktifkan atau menghentikan pompa air secara otomatis sehingga kelembapan tetap stabil tanpa perlu pengaturan manual.

 Grafik responsi sensor :

B. SENSOR WATER LEVEL

Sensor Water Level adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air atau keberadaan air dalam suatu wadah. Sensor ini bekerja dengan mengubah kondisi fisik permukaan air menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh sistem mikrokontroler. Pada penelitian ini, sensor water level digunakan sebagai bagian dari sistem kontrol otomatis untuk memantau kapasitas air secara real-time sehingga proses pengisian atau penghentian suplai air dapat dilakukan secara otomatis sesuai kebutuhan.

 

 

Sensor water level tidak memerlukan proses kalibrasi yang rumit karena sudah memiliki tingkat sensitivitas yang baik untuk mendeteksi perubahan level air. Rentang pengukurannya dapat disesuaikan berdasarkan jenis sensor (digital atau analog). Sensor tipe digital akan memberikan sinyal HIGH/LOW sesuai kondisi air, sedangkan tipe analog memberikan data berupa perubahan tegangan yang berbanding lurus dengan ketinggian air.

Sensor ini sangat mudah dikombinasikan dengan modul mikrokontroler seperti Arduino karena nilai keluarannya sudah kompatibel dengan rangkaian logika dan sistem input digital maupun analog. Dengan konsumsi daya yang rendah dan respon yang stabil, sensor ini cocok digunakan pada sistem monitoring seperti akuarium, tangki air, hidroponik, serta sistem irigasi otomatis termasuk pada budidaya jamur tiram.

 

Spesifikasi :

• Jenis Sensor: Analog/Digital (bergantung tipe)

• Output sensor dapat berupa nilai analog atau logika HIGH/LOW

• Tegangan kerja umum: 3.3V–5V

• Konsumsi daya rendah

• Sensitivitas dapat dikalibrasi melalui perangkat lunak (untuk tipe analog)

• Tahan terhadap kondisi lembap (khusus model anti korosi)

• Kompatibel dengan mikrokontroler berbasis Arduino

Grafik respon

Resistor

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 * 10^5 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

C. OP-AMP

    Penguat operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta impedansi keluaran yang kecil.

Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:

a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)

b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)

c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak berhingga (BW = ∼)

d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo = 0 untuk Ein = 0)

Rangkaian dasar Op-Amp

1. Detektor Non-Inverting

    Detektor non-inverting adalah rangkaian penguat operasional (op-amp) yang digunakan untuk mendeteksi dan memperkuat sinyal input tanpa membalik fasa sinyal tersebut. Artinya, polaritas sinyal keluaran tetap sama dengan sinyal masukan, tidak mengalami pembalikan seperti pada konfigurasi inverting.

    Dalam konfigurasi ini, sinyal masukan diberikan ke terminal non-inverting (+) op-amp, sedangkan terminal inverting (–) digunakan sebagai umpan balik (feedback). Rangkaian ini mampu memperkuat sinyal kecil menjadi lebih besar dengan gain positif, sehingga sering digunakan pada sensor, detektor sinyal, dan sistem penguat otomatis.

Gelombang Input dan Output

Fungsi Detektor Non Inverting

   

    Detektor non-inverting berfungsi untuk memperkuat sinyal input tanpa mengubah polaritas atau fasa sinyal tersebut. Rangkaian ini digunakan untuk mendeteksi perubahan tegangan dari sensor atau sumber sinyal lain dengan cepat dan akurat. Karena memiliki impedansi input yang tinggi dan output yang searah dengan input, detektor non-inverting mampu menjaga kestabilan serta keaslian bentuk sinyal. Komponen ini banyak diterapkan dalam sistem sensor dan kontrol otomatis sebagai penguat deteksi yang mengaktifkan aktuator berdasarkan perubahan sinyal masukan.

Prinsip Kerja

    Prinsip kerja detektor non-inverting adalah ketika sinyal input diberikan ke terminal non-inverting (+) pada op-amp, tegangan output akan mengikuti perubahan sinyal input tanpa membalik polaritasnya. Jika tegangan input melebihi tegangan referensi pada terminal inverting (–), maka output akan berubah ke tegangan maksimum positif, dan sebaliknya jika lebih rendah, output menjadi tegangan minimum (negatif). Proses ini memungkinkan detektor mengenali dan memperkuat perubahan sinyal input dengan cepat tanpa pembalikan fasa, sehingga sering digunakan dalam sistem pendeteksi level atau pembanding tegangan.

Kurva Karakteristik I/O

2. Detektor Inverting

    Detektor inverting adalah rangkaian elektronika yang menggunakan konfigurasi op-amp dengan sinyal input dimasukkan ke terminal inverting (–), sedangkan terminal non-inverting (+) dihubungkan ke tegangan referensi. Rangkaian ini berfungsi untuk mendeteksi perubahan sinyal masukan dengan menghasilkan keluaran yang berlawanan fasa (terbalik polaritasnya) terhadap sinyal input. Artinya, ketika tegangan input meningkat, output justru menurun, dan sebaliknya. Detektor inverting banyak digunakan dalam sistem kontrol dan penguat sinyal untuk menghasilkan respon kebalikan dari sinyal masukan.

Prinsip Kerja:

    Prinsip kerja detektor inverting yaitu ketika sinyal input diberikan pada terminal inverting (–) op-amp, maka output akan berubah dengan polaritas berlawanan terhadap sinyal masukan. Jika tegangan input lebih besar dari tegangan referensi pada terminal non-inverting (+), output akan menjadi negatif (−V_sat), sedangkan jika tegangan input lebih kecil, output berubah menjadi positif (+V_sat). Dengan demikian, detektor inverting bekerja dengan membalik fasa sinyal masukan dan menghasilkan keluaran yang menunjukkan kondisi perbandingan antara tegangan input dan referensi.

Bentuk Gelombang Input/Output

Karakteristik I/O